| 研究課題/領域番号 |
26350473
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
小笠原 敏記 岩手大学, 工学部, 准教授 (60374865)
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| 研究分担者 |
村上 智一 独立行政法人防災科学技術研究所, 水・土砂防災研究ユニット, 研究員 (80420371)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 津波 / 高潮 / 氾濫流 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，津波や高潮の遡上氾濫流に対しての建物の粘り強さを照査するための数値計算 技術を確立すべく，流体-建物の連成解析可能な数値水槽を開発することを主要な目的とする．当該年度では，津波氾濫流の先端部の衝撃的な段波現象に続く準定常的な持続波に着目した．なぜならば，構造物側面に作用する持続波の流体力の評価や前面と側面の流体特性に関しては，余りよく知られていないためである．そこで当該年度では，津波氾濫流の準定常部を満たした流れとして，岩手大学の所有する循環式開水路（計測区間：長さ10m，高さ0.8m，幅1.0m）を用いて準定常流を発生させ，その中に設置された模型構造物周りの流体特性を検討した．特に，その前面と側面の水位，流速および圧力の関係を明らかにすると共に，準定常流中の構造物前面および側面の流速の推定を図った．
その結果として，次のような主要な結論を得た．１）準定常流中に構造物が存在することによって，構造物側面の浸水深は，前面の約0.5倍移低下し，その流速は約2倍速くなることがわかった．２）構造物側面の浸水深が初期水深の0.5倍を超えるようになると，常流から射流に流れの状態が変化し，側面の位置によって圧力の値に違いが生じ，構造物側面前方部で負圧になることを明らかにした．３）水位および圧力の構造物前面と側面の関係は，無次元入射水位を用いた指数関数として表せることを提示した．４）準定常流中の構造物前面および側面の流速は，フルード数を用いた推定式で評価できる可能性を示唆した．
今後の課題として，津波氾濫流の重要な形態である衝撃的な段波波圧の実験を実施し，構造物前面と側面の各物理量の比較を行い，準定常的な持続波圧との違いを明確にする必要がある．
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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・高潮氾濫流の発生条件の確立に向けた，水理実験は高速・高解像度カメラによる可視化実験まで進んでいないが，他の計測機器（波高計，流速計，圧力センサー）を用いた実験により，氾濫流の発生条件に対するポイントや課題などが明らかとなりつつあり，2015年度の実験実施計画につなげていける状況である．
また，2015年度に予定している氾濫流発生装置付数値水槽の開発について，現在までに段波の発生境界条件を実験結果と比較検証を行い，ある程度の妥当な解析結果が得られており，当初研究計画よりも前進している状況と言える．
以上より，現在までの達成度は，おおむね順調に進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
津波や高潮災害に対して粘り強い建物を設計するための安全照査の評価基準を確立するため，津波氾濫流の重要な形態である衝撃的な段波波圧の可視化実験および高潮数値解析の結果による氾濫流発生条件を基に，氾濫流発生装置付数値水槽の開発を行う．基本アルゴリズムには，自由水面を伴う複雑な変形にも適応可能な粒子法の MPS 法 を用いるが，計算の大規模化や解像度の向上に伴う粒子数の増加の対策として，圧力場を陽的に計算するMPS陽的アルゴリズムを取り入れた3次元数値水槽の開発を図る．
また，引き続き様々な入射条件による水理模型実験を行い，数値水槽の精度検証に必要な水位，流速および圧力の各データの収集を行う予定である．
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