準3次元海浜流モデルを用いた構造物周辺の3次元海浜変形予測に関する研究-乱流モデルの導入と漂砂の非平衡性を考慮した海浜変形予測モデルの開発-

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750464
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 黒岩 正光 鳥取大学, 工学部, 助手 (10225279)
• Keywords: 漂砂 / 海浜変形 / 海浜流 / 数値シミュレーション / 乱流モデル

Research Abstract

本年度は乱流モデルを導入した準3次元海浜流モデルおよび漂砂の非平衡性を考慮した3次元海浜変形予測モデルを購築し,実験結果と比較しモデルの適用性を検討した.
1)乱流モデルを導入した準3次元海浜流モデル乱流モデルを導入した準3次元海浜流予測モデルのプログラミングを行った.なお,本年度は1方程式(乱れの運動エネルギーの輸送方程式)を用いて渦動粘性係数を算定する乱流モデルを導入した.海浜流モデルの基礎式中に含まれる水平渦動粘性係数は水深方向に積分して断面平均された乱れエネルギーの平面2次元1方程式から求め,鉛直渦動粘性係数は鉛直1次元の1方程式から算定した.基礎式中に含まれる乱れの長さスケールや諸係数の与え方を,鉛直循環流場(戻り流れ)および沿岸流場の実験結果と比較し検討した.最後に,構造物(離岸堤)周辺の海浜流場に適用し,モデルの妥当性を検討した.
2)漂砂の非平衡性を考慮した3次元海浜変形モデル
3次元の移流拡散方程式を数値的に解くことにより,浮遊砂の3次元濃度分布を算定し,沈降フラックスと浮上フラックスの差から水深変化を求めることができる海浜変形予測モデルを構築した.本年度は,岸沖方向のみの地形変化を対象としモデルの検討を行った.まず,拡散係数,巻き上げ率の与え方が浮遊砂濃度分布および地形変化に及ぼす影響を検討した.つぎに,電力中央研究所有する現地規模の大型波動水槽を用いて実施された海浜変形実験結果をもとにモデルの適用性を検討した.検証データとして,侵食型の波浪条件を用い,縦断面地形変化計算を行った.その結果,バー地形が再現され,定性的には実験結果と一致するが,バーの形成位置や高さの一致度が低く再検討する必要があることがわかった.しかしながら,浮遊砂の巻き上げと移流と沈降過程を考慮した地形変化予測が可能であることが確認できた.

Research Products

• [Publications] 黒岩正光,松原雄平,犬飼拓志,野田英明: "1方程式乱流モデルを用いた砕波帯内における鉛直循環流場の数値シミュレーション"海洋開発論文集. 第26巻(発表予定). (2001)