| 研究課題/領域番号 |
17K01320
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
松冨 英夫 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (20134083)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 津波 / 氾濫水密度 / 遡上 / 土砂堆積 / 波力 / 実験 |
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| 研究実績の概要 |
津波荷重の評価精度の向上に関係する津波氾濫水の最大密度については，土砂の中央粒径をパラメータとして氾濫流の入射フルード数と氾濫水密度の関係を実験的に検討し，入射フルード数が大きくなるにつれて，また中央粒径が小さいほど，氾濫水密度が高くなることを確認し，高い方の氾濫水密度を包絡する近似式を提示した．
津波の再現計算・想定計算や歴史津波の規模評価に関係する津波の遡上距離，土砂堆積距離と遡上距離の比，土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については，氾濫水密度と土砂水遡上距離／清水遡上距離，土砂堆積距離／土砂水遡上距離，平均土砂堆積厚／土砂堆積距離の関係を実験的に検討し，氾濫水密度が高くなるにつれて，順に急激からゆっくりと減少，ゆっくりと単調的に減少，急激からゆっくりと増加することを確認し，各々の関係に対する近似式を提示した．
清水の場合と比べて津波荷重（水平力，鉛直力）が最終的に大きくなるかどうかに関係する建築物に作用する津波荷重の氾濫水密度への依存性については，粗度増を目的とした砂の貼付けは行っていない水平固定床における土砂水と清水の氾濫流実験を実施し，建築物前面における浸水深，前面浸水深係数が同じ場合と入射フルード数が同じ場合の三つにおいて，建築物に作用する津波荷重が氾濫水密度に依存することを実証した．ただし，鉛直力については，清水の場合が意外にも土砂水の場合より大きいことを確認した．これは建築物周りの土砂堆積の影響と考えられる．また，本研究の実験では建築物周りの土砂堆積は建築物前面の水平力を受ける面積に影響せず，建築物前面における堆積土砂の粒径は氾濫前のものとほぼ同じで，背面ではやや小さめであることを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
津波氾濫水の最大密度については，実験水路を自作し，入射フルード数や氾濫水深，氾濫水密度を定量的に評価し，土砂の中央粒径をパラメータとして氾濫流の入射フルード数と氾濫水密度の関係を検討しており，当初予定より実験ケースが少ないことを除けば，ほぼ予定通りに研究は進展している．
津波の遡上距離，土砂堆積距離と遡上距離の比，土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性については，実験水路の水平水路部に続く上り斜面に続けて粗度増を目的として砂を貼付けた緩斜面固定床を設置し，氾濫水密度と土砂水遡上距離／清水遡上距離，土砂堆積距離／土砂水遡上距離，平均土砂堆積厚／土砂堆積距離の関係を検討しており，当初予定より実験ケースが少ないことを除けば，ほぼ予定通りに研究は進展している．
建築物に作用する津波荷重の氾濫水密度への依存性については，実験水路の水平水路部に続く上り斜面に続けて粗度増を目的とした砂の貼付けは行っていない水平固定床と建築物模型を設置，土砂水と清水の氾濫流実験を実施し，建築物前面における浸水深，前面浸水深係数が同じ場合と入射フルード数が同じ場合の三つにおいて，建築物に作用する津波荷重が氾濫水密度に依存することを実証している．また，建築物周りの土砂堆積は建築物前面の水平力を受ける面積に影響せず，建築物前面における堆積土砂の粒径は氾濫前のものとほぼ同じで，背面ではやや小さめであることも確認しており，当初予定より実験ケースが少ないことを除けば，ほぼ予定通りに研究は進展している．
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| 今後の研究の推進方策 |
津波氾濫水の最大密度については，実験条件と土砂条件（三陸海岸の土砂）を変えて水理実験を継続する．実験条件を幅広く変えるため，実験水路の改変を行う．
津波の遡上距離，土砂堆積距離と遡上距離の比，土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性についても，実験条件と土砂条件を変えて水理実験を継続する．
建築物に作用する津波荷重の氾濫水密度への依存性についても，実験条件と土砂条件を変えて水理実験を継続する．水平固定床に砂を貼付けた粗度が大きい場合や移動床での実験も必要と考えている．
上記三項目の水理実験は平成30年度までで終えることとし，最終年度は研究成果の取りまとめと社会への還元方法の検討を活動の中心にする．特に津波荷重と津波規模評価の高度化方法の検討と提案を重点的に行うことにする．
現有している分力計は水平力と鉛直力の秤量がともに1 kgfと非常に繊細で，建築物模型の取り付け時や水路設置時などで壊れる可能性がある．購入元から現有の分力計は修理できないと言われており，壊れた場合は新品を購入する必要がある．しかし，価格が最低でも80万円程度で，現在の予算では購入できない．したがって，分力計が壊れた場合は借受けを先ず検討するが，それができない場合は「津波氾濫水の最大密度」と「津波の遡上距離，土砂堆積距離と遡上距離の比，土砂堆積厚の氾濫水密度への依存性」に研究を集中することとする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は，実際的な入射フルード数2程度の津波氾濫流を発生させるため，自作実験水路のすべり台上端の高さやすべり台斜面の勾配，すべり台斜面に続く水平水路部の長さ，水平水路部における初期土砂層域長，水平水路部に続く上り斜面の高さ，上り斜面に続く土砂を採取するためのメスシリンダー群の設置の高さと角度などの調整に手間と時間を要し，予定した程の材料費と人件費・謝金を使わなかったためでる．本年度の経験を通して実験水路調整のコツを習得したので，次年度は当初予定より多くの条件の実験を実施することとする．また，土砂水を用いる実験があるため，プロペラ流速計が壊れることが考えられ（本年度は2回壊れた），その修理費に充当する予定である．さらに，研究成果発信のための国際会議参加費と外国旅費（国際海岸工学講演会，米国ボルチモア開催，2018年7月末～8月初旬）が当初予定より多く必要となることから，それにも充当する．
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