固液二相流型パーティクル法による地滑り誘発型津波の高精度予測モデルの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750492
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 後藤 仁志 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40243068)
• Keywords: パーティクル法 / MPS法 / 地滑り誘発型津波 / 固液二相流 / 土石流 / 氾濫 / 侵食

Research Abstract

地滑りに誘発される津波は,断層のずれによる津波と比較して発生頻度は低いものの,度発生するとその規模は大きく,壊滅的被害が危惧される.津波の到達域を予測し,避難計画を立てるには,発生する津波の規模を適正に予測することが重要であるが,地滑りに伴う津波では,土砂の流動過程,土砂の水塊排除過程をともに精度良く推定することが求められる.特に土砂がどのように水塊を移動させるかという点では,土砂層・水層の界面を精度良く推定できるモデルが不可欠である.
本研究では,計算格子に依存しないLagrange型のパーティクル法(グリッドレス解析)を水流と土砂から成る二相流を対象に展開し,水面波の追跡,固相・液相間の内部界面波の追跡,さらには二相の混合状態や二相の流速分布など,場の詳細な情報を予測できる数値解析手法の開発を目指している.
パーティクル法による水流のグリッドレス解析の基本プログラム(MPS法)については,既に基礎的な開発を終了し,主として海岸における砕波を主たる対象とした数値解析を実施している.本年度は,計算速度の向上を目標に,アルゴリズムの効率化を図り,従来のコードと比較して数倍高速の計算に成功した.また,固液二相流への拡張の基本的な作業を終えて,斜面を流下した土砂層(土石流を含む)が水面に突入する過程での土砂と水塊の混合とそれに伴う水面波の発生のシミュレーションを実施した.土砂と水塊との混合プロセスを伴う複雑な造波過程のシミュレーションが実施できる枠組みが構築されたことは,重要な成果と考えている.また,激しい流れの存在による地盤面侵食についても,パーティクル法によるシミュレーションの対応を考え,基本的なプロセスのコード化を実施し,河川堤防の氾濫・侵食に対して適用を試みた.

Research Products

• [Publications] 後藤仁志, 林 稔, 酒井哲郎: "固液二相流型MPS法による波・底泥相互干渉の数値解析"海岸工学論文集. 第48巻. 1-5 (2001)
• [Publications] 後藤仁志, 酒井哲郎, 林稔, 織田晃治: "MPS法による津波の提越流・氾濫過程の数値シミュレーション"海岸工学論文集. 第48巻. 141-145 (2001)
• [Publications] 後藤仁志, 林 稔, 織田晃治, 酒井哲郎: "越流水による河川堤防侵食過程のグリッドレス解析"水工学論文集. 第46巻. 439-444 (2001)