砕波に伴う3次元流体運動と底質移動に関する実験・現地観測および数値モデルの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450203
• Research Institution: 東京水産大学
• Principal Investigator: 岡安 章夫 東京水産大学, 水産学部, 助教授 (20213994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 信人 電力中央研究所, 水理部, 主任研究員 ; 柴山 知也 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (40143391) ; 兼廣 春之 東京水産大学, 水産学部, 教授 (80134857)
• Keywords: 砕波 / 斜降渦 / 3次元流体運動 / 底質移動 / 現地観測 / 大型造波水路 / 数値モデル

Research Abstract

底面上の砂移動を高速度ビデオで撮影することにより,斜降渦の発生とその底面到達の位相を評価し,3次元流速計による底面上での同時流速記録からそれによる局所流速変動や乱れ強度,底面剪断応力の増加,底質の移動等について検討を行った.その結果,1)砕波による斜降渦は,波峰通過後ほぼ半周期程度で底面に到達する.2)斜降渦の到達に伴い,底面付近で大きな流速変動が観測され,鉛直流速変動も著しく増大する.3)斜降渦により乱れ強度も増大し,見かけ上の渦動粘性係数も増大する.4)斜降渦により底面付近の剪断力は増大し,底質の移動に大きな影響を及ぼす.鉛直流速の増大とあわせて,底質の移動・浮遊に支配的な要因であることが確認された.
また,2次元大型造波水路において3次元配置した超音波流速計アレイにより,砕波帯における3次元渦度ベクトルの時空間変化を計測し,局所渦の特性解明および乱流特性,浮遊砂濃度との関係について検討を行った.その結果,砕波後,緩やかに減衰する渦度の水平成分に比べ,渦度の鉛直成分は局所的に存在することがわかった.さらに,渦度と乱れ強度および濁度(浮遊砂濃度)との関係について検討を行い,砕波規模が大きくなると,渦度の方向性が弱まり,渦度と乱れ強度や濁度との相関が弱くなることがわかった.
さらに,局所性,間欠性と3次元性の強い大規模渦の特性を把握するための現地観測について,計測器の特性や配置検討など、観測の計画と準備を行った.具体的には,平成14年1月下旬に,茨城県波崎町の(独)港湾空港技術研究所波崎海洋観測所において,港湾空港技術研究所協力の下,砕波による局所渦と底質移動の関係についての予備的観測を行った.

Research Products

• [Publications] 岡安章夫, 岩澤秀光, 片山裕之, 敦賀 仁: "斜降渦による底面近傍3次元流速に関する実験的研究"海岸工学論文集. 第48巻. 81-85 (2001)
• [Publications] 森 信人, 松野健児, 岡安章夫, 片山裕之, 池野正明: "大型造波水路における砕波帯内3次元局所渦の計測"海岸工学論文集. 第48巻. 86-90 (2001)