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ブ シネス クモ デル を活 用 した高精 度 港 内静 穏 度 解析 法 の提案

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Academic year: 2022

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(1)海 岸 工 学 論 文 集,第55巻(2008) 土 木 学 会,796‑800. ブ シネス クモ デル を活 用 した高精 度 港 内静 穏 度 解析 法 の提案 Harbor. Tranquility. Analysis. Method. for using Boussinesq-typ.Nonlinear. Wave Transformation. Model. 平 山 克 也1 Katsuya A Boussinesq-typ.wave. transformation. HIRAYAMA. model which can calculate shoaling and breaking of nonlinear waves has been ap-. plied to the estimation of harbor tranquility. However, in a conventional procedure of harbor tranquility analysis, the nonlinearity of harbor waves is ignored because it is based on linear theory. In this paper, a new procedure of harbor tranquility analysis is proposed in order to consider the nonlinearity of harbor waves calculated by using the Boussinesqtyp.wave transformation model. The applicability of the new analysis method of harbor tranquility is demonstrated in two harbors where some storm waves penetrate to a reef, while the wave heights and spectra in front of wharves on complex bathymetry. 1.. are calculated with good accuracy.. (1) 対 象 と した ブ シネ ス ク モ デ ル. は じ め に. 本 研 究 で 提 案 す る高 精 度 港 内静 穏 度 解 析 法 で は,透 水 近 年,港. 内静 穏 度 解 析 の実 務 にお い て,港 内 波 高 比 を. 層 を用 い た 任 意 反 射 境 界 処 理 法 に加 え,段 波 に よ る エ ネ. 算 定 す る た め に,港 内 外 で生 じる複 雑 な波 浪 変 形 を一 度. ル ギ ー 損 失 を適 用 した 乱 流 モ デ ル に基 づ く砕 波 減 衰 計 算. に考 慮 で き る ブ シネ ス ク モ デ ル を 適 用 す る事 例 が 多 くみ. 法,な. られ る よ う にな って い る.こ れ に よ り,港 外 に エネ ル ギ ー. る遡 上 計 算 法 を備 え た ブ シ ネ ス ク モ デ ル(平 山 ・平 石,. 平 衡 方 程 式,港. 2005)を 用 い た.こ. 内 に 高 山 法 を 用 い る従 来 の線 形 な 波 浪 変. 形 計 算 に比 べ,波. の 非 線 形 性 に よ る波 高 変 化 も考 慮 した. よ り精 緻 な港 内波 高 比 を算 定 で き る よ う に な った. 港 内 波 高 比 は,沖 波 の波 浪 出現 頻 度 分 布 を 港 内 各 地 点. らび に引 き波 時 に 海 底 面 が露 出 す る こ と も許 容 す. れ は,港. 内外 に浅 瀬 や 珊 瑚 礁 が 広 が. り,航 路 や 泊 地 と と もに 複 雑 な海 底 地 形 を形 成 して い る 港 湾 へ の 適 用 を想 定 した た めで あ る.な お,遡 上 モ デ ル を 有 さ な い ブ シ ネ ス ク モ デ ル を用 い た 場 合 に は,計 算 の. の波 浪 出 現 頻 度 分 布 に変 換 す る 際 に 用 い られ る.こ の と. 発 散 を 防 ぐた め に設 け る 最 小 水 深 以 深 で 生 じる屈 折,浅. き,線 形 理 論 に基 づ く従 来 の港 内静 穏 度 解 析 法 で は,波. 水,砕 波 変 形 を 考 慮 した荷 役 稼 働 率 が算 定 され る.. 浪 変 形 計 算 を行 う各 代 表 波 の諸 元 と して,波 は数 種 類 設 定 す る が,波. 高 は 一 通 り(例 え ば波 高1m)で. 代 表 す る こ とが 一 般 的 で あ る(便 宜 の た め,本 こ れ を̀̀一 般 的 な方 法"と. 向 き,周 期. 研究 で は. 呼 ぶ こ とが あ る).こ. れ は,. 線 形 理 論 で は沖 波 の波 高 レベ ル に よ る港 内 波 高 比 の 変 化. (2) 那 覇 港 内 波 浪 観 測 結 果(台 風0514号)の 再 現 計 算 本 研 究 に適 用 した ブ シネ ス ク モ デ ル の 計 算 精 度 を確 認 す る た め に,港 内 外 に浅 瀬 や 珊 瑚 礁 が 広 が る沖 縄 県 那 覇 港 で 観 測 さ れ た 波 浪 デ ー タの う ち,観 測 期 間 中 に来 襲 し た 台 風0514号 に よ る擾 乱 時 の 周 波 数 ス ペ ク トル(風 波 ・. を考 慮 で きな い た め で あ る.し か し,こ の よ うな近 似 を 容 認 して うま く利用 す る こと に よ り,波 浪 変 形計 算 の ケ ー ス数 を少 な く抑 え,港. 内 波 高 比 に基 づ く港 内 波 浪 出 現 頻. 度 分 布 の推 定 を 容 易 に して い る こ と もま た 事 実 で あ る. 本 研 究 で は,こ の一 般 的 な 方 法 を改 良 し,実 務 上 の 利 便 性 を極 力 損 な う こ と な く,上 述 の ブ シネ ス ク モ デ ル の 利 点 を活 用 で き る新 しい高 精 度 港 内 静 穏 度 解 析 法 を提 案 す る.ま た エ ネル ギ ー平 衡 方 程 式 や 高 山 法 に比 べ,短 周 期 波 に対 す る 計 算 精 度 が 劣 化 しや す い とい う ブ シ ネ ス ク モ デ ル の欠 点 に つ いて も触 れ,港 内 静 穏 度 解 析 の実 務 に 適 用 す る際 の 留意 点 や そ の対 処 方 法 につ い て も言 及 す る. 2.. ブ シネス クモデル による港内波高分 布の計算 精度. 1正 会 員 博(工)(独 法)港湾空港技術研究所海洋 ・水工部. 図‑1. 那覇 港 の海底地 形 と波浪 観測 地点.

(2) ブ シネス クモデ ルを活用 した高精 度港 内静 穏度解 析法 の提 案. 表‑1. 797. 那 覇港各 地点 で観 測 され た有義 波諸 元(T0514号). 図‑2. うね り,長 周 期 波)を 対 象 と した再 現 計 算 を行 った.. 定 して実 施 した.こ. a) 現 地 観 測 の 概 要 現 地 観 測 で は,平. 5.6m,有 成17年 度 の 夏 季1回(9/29:30〜9/18. 観 測 ス ペ ク トル(9/510:50). の う ち,9/510:50(沖. 波:有. 義 波 周 期9.2s,波 向 きNNW,Smax=25)に. 義波高 各地点. で 観 測 さ れ た周 波 数 ス ペ ク トル 及 び有 義 波 高 に対 す る再. 11:30),冬 季2回(12/289:50〜1/1211:30と1/218:30〜2/6. 現 計 算 結 果 を 図‑3に 示 す.港 外 のSt.1を は じ め と した各. 11:30),図‑1に. 地 点 で,再 現 計 算 で 得 られ た 周 波 数 ス ペ ク トル は,5s未. 示 す5地 点(St.1〜5)に お い て そ れ ぞ れ15. 昼 夜 の 連 続 観 測(サ ンプ リ ン グ間 隔0.5s)が 実 施 さ れ,水. 満 の 短 周 期 帯 で エ ネ ル ギ ー が急 激 に低 下 し観 測 ス ペ ク ト. 位 と水 平2成 分 流 速 を 計 測 した.ま. ル を 再 現 で き て い な い.こ れ は,ブ. 潮 所 で 気 象 庁 が 実 施 して い る.さ. た 潮 位 観 測 は那 覇 検 らに 那 覇 港 浦 添 地 区 及. び新 港 地 区 の それ ぞ れ 陸 上 部 で は,10分. 間 平 均 風 向 ・風. 速 観 測 が 行 わ れ て い る.. シ ネ ス ク モ デル が 港. 内 発 生 波 を考 慮 で き な い こ とに加 え て,差 分 計 算 に伴 う 数 値 分 散 に よ り高 周 波 数 帯 の波 エ ネ ル ギ ー が 急 激 に減 衰 した こ とが 主 な原 因 で あ る.し た が っ て,短 周 期 波 に対. こ れ らの う ち,台 風0514号 の接 近 に よ り那 覇 港 周 辺 で 擾 乱 が 生 じた9/417時 波 浪 の 発 達 期,ピ. 頃 よ り9/622時. ー ク期,減. 頃 まで の 期 間 で,. St.1(09.05 10:50). St.1(09.05. 10:50). 衰 期 に 当 た る5時 刻 を選 定. し,再 現 計 算 の 対 象 とす る波 浪 諸 元 と して 設 定 した.各 地 点 で観 測 され た これ らの 擾 乱 に よ る有 義 波 高 と有 義 波 周 期 を表‑1に 示 す.ま. た こ の う ち9/510:50に. た周 波 数 ス ペ ク トル を 図‑2に 示 す.こ. 観 測 され. こで,こ. の期 間 に. は少 な く と も10m/sを 超 え る 平 均 風 速 が継 続 して 観 測 さ れ て い た こ と か ら,港. 内 のSt.3〜St.5で 観 測 さ れ た周 波. 数 ス ペ ク トル の う ち,0.2Hzよ. St.3(09.05 10:50). St.4(09.05 10:50). り高 周 波 数 側 で ピ ー クを. なす 成 分 は 港 内 発 生 波 で あ っ た可 能 性 が 高 い.そ. こで 表. ‑1で は ,ロ ーパ ス フ ィ ル タ ー に よ り周 期5s未 満 を 除 去 し て 得 た有 義 値 を示 し た.こ れ ら と()内 に示 した 全 周 波 数 成 分 に対 す る有 義 波 諸 元 を 比 較 す る こ と に よ り,港 内 の 各 地 点 で は,む. し ろ港 外(St.1,St.2)か. ら伝 播 す る波 エ. ネ ル ギ ー の ほ うが 支 配 的 で あ っ た こ と が わ か る.な お, 発 達 期 に当 た る9/510:50の. 潮 位 はD.L.=+1.65m,ピ. St.5(09.05 10:50). ーク. 時 の20:10の 潮 位 は 朔 望 平 均 満 潮 位 を 上 回 るD.L.= +2.26mで あ った. b) 風 波 ・うね りに対 す る 再 現 計 算 風 波 ・うね り に対 す る再 現 計 算 及 び 後 述 す る港 内 静 穏 度 解 析 に お い て は,計 算 容 量 や 計 算 時 間 の 制 約,対 の 起 源,あ. 象波. る い は対 象 とな る係 留 船 舶 の 動 揺 特 性 を 考 慮. して,港 内 発 生 波 と思 わ れ る短 周 期 成 分 は無 視 し,周 期 5s以 上 を 対 象 と した 差 分 条 件 △x=5m,△t=50msを. 設. 注)観 測値 のH1/3,T1/3は,観 測結 果か ら5s以 上 の成 分を 取 り出 し,ゼ ロ ァ ッブク ロ ス法に よ り求め た.. 図‑3. 周 波 数 ス ペ ク トル と 有 義 波 高 の 再 現 計 算 結 果 (9/510:50).

(3) 798. 海. 岸. 工. 学. 論. す る荷 役 稼 働 率 を算 定 す る場 合 な ど に は計 算 格 子 を 十 分. 文. 集. 第55巻(2008). 表‑2. 小 さ く と る な ど の工 夫 が 必 要 で あ る.し か し これ らを 除 け ば,ブ. 高精 度 港 内静 穏度 解 析 法 の手順(一 般 的 な手 法 との 比 較). シ ネ ス ク モ デ ル を 用 い た波 浪 変 形 計 算 は,複 雑. な海 底 地 形 を 有 す る港 内 の 波 高 分 布 を各 地 点 の周 波 数 ス ペ ク トル と と も に非 常 に 良 好 に再 現 で き る こ とが わ か る. と くに後 述 す る港 内 静 穏 度 解 析 の 観 点 か ら は,浦 添 ふ 頭 地 区 を 囲 む 内 防 波 堤 前 面 に 広 が る水 深2m程 度 の 浅 瀬(図 ‑1:St .2の 北 西 隣)に よ り生 じ る,浦 添 口 か ら の来 襲 波 (波 向NNW)の. 屈 折,浅. 水,砕. 波 変 形 を 考 慮 した 計 算 が. な され て い る こ とが 極 め て重 要 で あ る.ま た,そ. の他 の. 時刻 にお け る再 現 結 果 も概 ね 良 好 で あ った が,観 測 さ れ た 方 向 ス ペ ク トル の 形 状(主 波 向 は す べ てNNW)と. 実際. に入 射 境 界 で 与 え る 関 数 ス ペ ク トル形 の違 い(主 に 方 向. 波 高 比 は 入 射 波 高 に依 存 しな い と仮 定 し,海 底 地 形 の 変. 関数)や 潮 位 条 件 に よ り,St.2,St.4に. 添 口か. 化 に伴 う港 内 で の 屈 折 ・浅 水 ・砕 波 変 形 を 考 慮 しな い 算. ら港 内 に 入 射 す る波 エ ネ ル ギ ー に 若 干 の 違 い が生 じて い. 定 法(例 え ば 高 山 法 な ど)に よ って 港 内波 高 分 布 を算 定 す. お い て,浦. た.こ れ ら を踏 ま え再 現 計 算 の観 点 か らは,任 意 ス ペ ク. る.こ の場 合 に は,港 内 波 高 比 分 布 は あ る入 射 波 向 ・周. トル に よ る多 方 向波 の 造 波 手 法 の 開 発 や 波 に よ る 平 均 水. 期 に対 して た だ 一 通 りに決 ま る.一 方,波. 位 上 昇 量 を 初 期 条 件 と して 与 え る前 駆 計 算 の必 要 性 な ど. 加 え,港. が 伺 え る.. る ブ シ ネ ス クモ デ ル を適 用 した 場 合 に は,例 え ば,入 射. の非線形化 に. 内外 で 生 じる複 雑 な 波 浪 変 形 を 同 時 に算 定 で き. c) 長 周 期 波 に対 す る 再 現 計 算. 波 高1m及. 風 波 ・うね り に対 す る もの と同 時刻 の 周 波 数 ス ペ ク ト. を,忠 実 に表 現 す る こ と が可 能 で あ る.そ. び4mに 対 して 算 定 さ れ る港 内波 高 分 布 の 違 い こで,こ. のよ. ル か ら標 準 ス ペ ク トル(直 線 型,周 期20s〜300s)を 推 定 し,. うな ブ シ ネ ス ク モ デ ル の利 点 を 十 分 に活 用 す るた め に,. これ らを入 射 条 件 と して長 周 期 波 に対 す る再 現 計 算 を 実. 表‑2に 示 す よ うな 高 精 度 港 内静 穏 度 解 析 法 を 提 案 す る.. 施 した と ころ,い ず れ の地 点 も観 測 ス ペ ク トル形 状 の 特 徴 を 比 較 的 よ く再 現 で き る こ とを 確 認 した.少. す な わ ち本 研 究 で 提 案 す る新 た な 手 法 で は,あ. る対 象. な くとも. 地 点(岸 壁)に お い て,波 向 毎 に周 期 に加 え波 高 に 対 す る. 自由 長 周 期 波 を 対 象 と した場 合 に は,差 分 格 子 間 隔 及 び. 波 高 比 の 変 化 特 性 を求 め,沖 波 に対 す る港 内波 浪 出 現 頻. 差 分 時 間 間 隔 を 大 き く設 定 で き,同. 度 分 布 を 算 定 す る.そ. じ港 湾 で 風 波 ・うね. して こ れ を可 能 とす る た め に,入. りを 対 象 と した 波 浪 変 形 計 算 を 実 施 す る場 合 に比 べ,短. 射 波 高‑入. 時 間,低 負 荷 で の 演 算 が 可 能 で あ る.こ の た め ブ シ ネ ス. 曲 面 補 間 法 を 提 案 す る.以 下 で は,2つ. ク モ デ ル の現 地 適 用 が い ち早 く進 め られ て きた 経 緯 が あ. を 例 に,対 象 岸 壁 に お け る港 内 静 穏 度 及 び荷 役 稼 働 率 を. る が,観 測 長 周 期 波 の う ち港 湾 へ の 入 射 成 分 を ど う見 積. 算 定 し,従 来 の 解 析 法 に よ る結 果 と の 違 い を考 察 す る.. もる か な ど は未 だ議 論 の 分 か れ る と こ ろで あ る.例 え ば,. 射 波 周 期 平 面 に お け る波 高 比 分 布 を推 定 す る の具 体 的 な港 湾. (1) 沖 縄 県 那 覇 港 へ の 適 用 例. 図‑3で 示 した 周 波 数 ス ペ ク トル の 再 現 計 算 結 果 で は20s. 那 覇 港 浦 添 地 区 の港 内静 穏 度 解 析 に お い て は,沖 波 波. 以 上(0.05Hz以 下)で 観 測 さ れ た長 周 期 波 成 分 も比 較 的 よ. 浪 出 現 頻 度 分 布 を 勘 案 して 港 内 波 高 比 を算 定 す る代 表 波. く再 現 して い る と言 え る.と. を,4周. ころ が 計 算 で 与 え た入 射 ス. 期(6s,8s,10s,12s),7波. ペ ク トル に は こ の よ うな 長 周 期 波 成 分 は含 ま れ て い な い.. し従 来 の よ う に波 高 一 定(1m)と. す な わ ち,風 波 ・うね りに 対 す る再 現 計 算 で は,高. 向 と も周 期8s,12sに. 々2. 向(N〜W〜SW)に す る こ と に加 え,各. 対 して 波 高4mを 設 定 す る.そ. 対 波 して,. 次 の 非 線 形 干 渉 に よ って 波 群 に拘 束 さ れ た 長 周 期 波 成 分. そ れ ぞ れ の入 射 波 に 対 して港 内 波 浪 変 形 計 算 を 実 施 し,. が 防 波 堤 で の 回 折 や 浅 瀬 上 の 砕 波 な ど に よ って 自 由波 と. 対 象 地 点 に お け る港 内 波 高 比 を算 定 す る.. な り,港 内 や 沖 へ 伝 播 す る様 子 が 計 算 さ れ た も の と思 わ れ た.た. だ し,図‑3で. 示 した 観 測 ス ペ ク トル は20分 間 の. 観 測 デ ー タ を 用 い て 解 析 さ れ た もの で あ るた め,例. えば. こ こで 一 般 的 な静 穏 度 解 析 法 で は,そ れ ぞ れ の 代 表 波 (波高1m)に. 対 して 計 算 さ れ た 港 内 波 高 比 を 直 線 で 結 び,. こ れ に 沖 波 波 浪 出現 頻 度 分 布 を掛 け 合 わ せ て各 地 点 で の. 周 期300sの 長 周 期 波 は4波 程 度 しか 含 ま れ て お らず,必. 港 内波 浪 出 現 頻 度 分 布 を 得 る.し か し補 完 直 線 が折 れ 線. ず し も十 分 な デ ー タ長 で は な い こ と に注 意 を 要 す る.. と な る場 合 に は場 合 分 けが 必 要 な ほ か,あ. る周 期,波. 向. に対 す る港 内 波 高 比 は1通 りで あ り,波 高4mの 代 表 波 が. 3. 高 精 度 港 内 静 穏 度 解 析 法 の 提 案. 那 覇 港 内 の 複 雑 な 海 底 地 形 上 で 浅 水 ・砕 波 変 形 す る こ と 線 形 理 論 に基 づ く従 来 の港 内静 穏 度 解 析 法 で は,港. 内. に よ る波 高 比 の 変 化 は考 慮 され な い.そ. こで 新 た な静 穏.

(4) ブ シネス クモ デルを活 用 した高 精度 港 内静 穏度 解析 法 の提案. 799. (a) 従来法(船 種 ・船型 に関係な く荷役 限界波高 を設定) (a) 周期 に よる港 内波高 比の変化. (b) 標 準 解 析 法(浦 添 ふ 頭:5,000DWT,新 図‑5. 一方. 港 ふ 頭:40,000DWT). 荷役稼 働率 の比 較. ,波 向 に対 す る補 間 は,線 形 理 論 に基 づ く一 般 的. な方 法,ブ. シ ネ ス クモ デ ル に対 応 した 新 た な方 法 と も に,. 各 波 向 で 同 一 の波 高,周 期 に対 応 す る波 高 比 を 線 形 補 間 (b) 波 高 と周期 に よる港 内波 高比の変化 図‑4. して 行 っ た.こ の よ う に して得 た 沖 波 の波 高,周. 港 内波 高比 の補 完曲 面 の例(那 覇 港浦添 地 区). 期,波. 向 に対 す る港 内波 高 比 に沖 波 波 浪 出 現 頻 度 分 布 を 乗 じる. 度 解 析 法 で は,沖 波 の波 高,周 期 に よ る港 内 波 高 比 の 変. こ と に よ り,各 対 象 地 点 に お け る2種 類 の港 内 波 浪 出 現. 化 が そ れ ぞ れ2次 曲線 で 近 似 で き る と仮 定 して,図‑4に. 分 布 が そ れ ぞ れ算 定 され る.. 示 す よ うな補 完 曲 面 を作 成 す る こ と を 提 案 す る.す な わ ち,周. 期 の異 な る複 数 の入 射 波 に2種 類 の 波 高 を 設 定 し. こ こで,荷. 役 稼 働 率 の 算 定 方 法 に つ いて 述 べ る.「 港. 内長 周 期 波 影 響 評 価 マ ニ ュ ア ル」(2004)に. おいて定義 さ. た 場 合 に は,そ れ ぞ れ の 波 高 値 に対 して 周 期 に よ る港 内. れ る 「従 来 法 」 で は,対 象 岸 壁 に 対 して 一 定 の 荷 役 限 界. 波 高 比 変 化 の 近 似 曲 線 を求 め,そ. 波 高(0.5mな. れ ら2本 の 曲 線 間 を 内. ど)を 設 定 し,こ. れに対 す る波高 の未 超過. 挿 ま た は外 挿 す る直 線 を 引 く こ と に よ り,波 高‑周 期 平. 出現 率 を 荷 役 稼 働 率 とす る.こ の よ う に して算 定 した各. 面 にお い て平 面 的 に分 布 す る港 内波 高 比 を 得 る こ とが で. 岸 壁 の 荷 役 稼 働 率 を 示 す と,そ. き る.な. あ っ た.一 方,「 標 準 解 析 法 」 で は,対 象 岸 壁 へ の 入 射. お,代 表 波 諸 元 に3類 以 上 の波 高 値 を 設 定 した. 場 合 に は そ れ ら を曲 線 で結 ぶ こ と も可 能 で あ るが,こ. の. れ ぞ れ 図‑5(a)の よ う で. 波 向 と周 期 に よ る係 留 船 舶 の動 揺 量 を 考 慮 した 荷 役 限 界. 場 合 に は2次 曲 面 あ る い は3次 曲 面 で近 似 す る ほ うが適 切. 波 高 を,船 種 ・船 型 毎 に設 定 して 荷 役 稼 働 率 を 算 定 す る.. と考 え られ る.こ の方 法 の 詳 細 につ い て は次 項 で改 め て. これ を用 い て 算 定 した2種 類 の 港 内 波 浪 出現 頻 度 分 布 に. 述 べ る.. 対 す る 各 岸 壁 の荷 役 稼 働 率 は,そ. さて,那 覇 港 に お け る 港 内 波 高 比 の 曲 面 補 間 の具 体 的 な手 順 は お よ そ 次 の よ うで あ る.ま ず,4種 対 す る波 高 比 が 得 られ て い る入 射 波 高1mの. れ ぞ れ 図‑5(b)の よ う. で あ った.. 類 の周期 に. い ず れ の荷 役 稼 動 率 算 定 法 に お いて も,沖 波 の 波 高 レ. も の を対 象. ベ ル に よ る港 内 波 高 比 の違 い を 考 慮 した高 精 度 解 析 法 で. と して,最 小2乗 法 に よ り これ らを近 似 す る2次 曲線 を 求. は,那 覇 港 内 の 浅 瀬 や 珊 瑚 礁 に よ る高 波 浪 時 の 砕 波 減 衰. め る(図‑4(a)の 実 線).っ. 効 果 に よ り各 岸 壁 と も に荷 役 稼 働 率 が 従 来 よ り も高 く算. ぎ に,2種. 類 の 周 期 に 対 す る波. 高 比 しか 得 られ て い な い入 射 波 高4mの. もの に対 して,. 同 様 な 近 似2次 曲線 を 引 く こ と は で き な い た め,こ は先 に 求 め た2次 曲 線 の うち,放. 定 され,港. 内 の静 穏 性 確 保 の た め に珊 瑚 礁 の 果 た す 役 割. こで. が 大 き い こ と が 示 唆 さ れ る な ど,一 般 的 な方 法 に比 べ,. 物線 の尖鋭度 を表 す係. よ り精 緻 な港 内静 穏 度 が 算 定 さ れ る こ と が確 認 で き る.. 数aは 入 射 波 高4mの 場 合 に も適 用 で き る と して,2点. よ. り残 り の係 数bお よ び 係 数cを 決 定 す る(図‑4(a)の 破 線).. な お 長 周 期 波 に 対 す る港 内静 穏 度 及 び荷 役 稼 働 率 は, 各 波 向 で 周 期20s〜300sの 標 準 ス ペ ク トル が 港 内 に 伝 播. そ して,こ の よ う に して 得 た2つ の 曲 線 を 最 短 で結 ぶ1次. した と き の波 高 比 を 算 定 して求 め られ る が,波 長 が 長 く. 直 線 を 引 くと,波 高 一 周 期 平 面 上 に連 続 的 に分 布 す る,. 波 形 勾 配 が非 常 に 小 さ な長 周 期 波 で,入 射 波 高 に よ る浅. 港 内 波 高 比 の コ ンタ ー 図 を描 く こ と が で き る(図‑4(b)).. 水 ・砕 波 変 形 の 違 いが 問 題 とな る こ と は少 な い で あ ろ う..

(5) 800. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (2) 沖 縄 県S港 沖 縄 県S港 は急 勾 配 斜 面 を 有 す る外 洋 に面 し,沖 に 遮 蔽 域 が 見 当 た ら な い た め 沖 波 は港 外 の あ ら ゆ る方 向 か ら 来 襲 す る.ま た港 内 は珊 瑚 礁 が 広 が り,航 路 は これ らを 一 部 開 削 して 設 け られ て い る.そ の た め 沖 波 諸 元 は 多 様 で,港. 内 で は入 射 波 の波 向,波 形 勾 配 等 に応 じて 複 雑 な. 波 浪 変 形 が生 じる こ とが 予 想 さ れ る.そ を 算 定 す る代 表 波 は,4周 (E〜N〜W),3波. こで 港 内波 高 比. 期(6s,8s,10s,12s),9波. 高(1m:全. 向. (a) 波 向W. (b) 波 向N. (c) 波 向NNE. (d) 波 向NE. 周 期,2m:6‑8s,3m:8‑10s). と し,そ れ ぞ れ の 入 射 波 に 対 して 港 内 波 浪 変 形 計 算 を 実 施(た だ し極 端 に 来 襲 頻 度 が 少 な いWNW〜NNWは. 一部. 省 略)し て,対 象 地 点 に お け る港 内波 高 比 を 算 定 した. こ こで,前. 項 で 行 った の と同 様 に,各 波 向 に お い て 周. 期 に対 す る港 内 波 高 比 の 変 化 を最 小2乗 法 に よ り2次 曲 線 で 近 似 す る が,今. 回 は異 な る3種 類 の 入 射 波 高 に 対 す る. 波 高 比 の 変 化 も2次 曲 線 で 近 似 す る.た だ し各 波 高 で の 周 期 に よ る 波 高 比 の変 化,あ. る い は各 周 期 で の波 高 に よ. 図‑6. 港 内波 高比 の補 間 曲面 の例(沖 縄県S港). る波 高 比 の変 化 が す べ て得 られ て い る わ けで は な い の で, そ れ ぞ れ の2次 曲 線 の 先 鋭 度 を他 の 周 期,波. 高 で の波 高. S港 岸 壁 の荷 役 稼 働 率 を 算 定 した と こ ろ,入 射 波 高 に よ. 比 変 化 に 当 て は め る等 に よ り,波 高‑周 期 平 面 に 分 布 す. る波 高 比 変 化 を考 慮 した こ とに よ り,い ず れ も港 内 静 穏. る港 内 波 高 比 を 補 完 的 に 求 め る こ と と した.. 度 が 高 く算 定 さ れ た.こ. 例 え ば,周 期 軸 及 び波 高 軸 上 の そ れ ぞ れ3本 の2次 曲 線 か ら格 子 点 上 の3×3=9点. の 港 内波 高 比 を 得 る と,こ れ. れ は港 内 に広 が る 珊 瑚 礁 に よ る. 砕 波 減 衰 効 果 を考 慮 した た め と考 え られ るが,低 潮 位 時 に は 岸 壁 前 面 の浅 瀬 で 平 常 波 浪 が 浅 水 変 形 して 波 高 比 が. ら を 通 る補 間2次 曲 面 が 次 式 に よ り与 え られ る(島 田,. 増 加 す る計 算 結 果 が 別 途 得 られ て お り,こ の 場 合 に は逆. 2000).こ. に静 穏 度 が 低 下 す る こ とが あ るた め,注 意 が 必 要 で あ る.. こで,γijは格 子 点 上 の位 置 ベ ク トル で あ る.. (1). 4. お わ り に 本 研 究 で は,リ ー フ上 の砕 波 ・遡 上 計 算 が 可 能 な ブ シ ネ ス ク モデ ル を対 象 と して,そ の 計 算精 度 を現 地 観 測 デ ー. (2). タ に よ って 検 証 す る と と もに,入 射 波 高 に よ る波 高 比 変 化 を 考 慮 で き る よ う補 間 曲面 を導 入 して港 内 静 穏 度 解 析 法 を 改 良 し,2つ. ま た,周 期 軸 及 び波 高 軸 上 の そ れ ぞ れ4本 の2次 曲線 か ら格 子 点 上 の4×4=16点. の 具 体 的 な 港 湾 を例 に,港 内 静 穏 度 及. び荷 役 稼 働 率 を高 精 度 に算 定 す る手 法 を提 案 した.. の 港 内 波 高 比 を得 る と,こ れ ら. を 通 る補 間3次 曲 面 が 式(1)に 対 し次 式 に よ り与 え ら れ る.. 謝 辞:(株)日. 本 港 湾 コ ンサ ル タ ン トの 山賀 博 氏,田. 中和. 広 氏 に は,代 表 波 の 波 浪 変 形 計 算 に か か る演 算 作 業 と入 射 波 向 に対 す る港 内 波 高 比 の補 間 作 業 を ご担 当 い た だ い. (3). た.こ の 場 を お借 り して,心. 参. こ の よ う に して 得 たS港 岸 壁 に お け る港 内 波 高 比 の補 間3次 曲 面 の例 を 図‑6に 示 す.た. だ し今 回 の 場 合,各. 格. 子 点 上 の 波 高 比 は2次 曲 線 か ら補 完 的 に求 め られ て い る の で,実. 際 に は ほぼ2次 曲面 に 等 しい と考 え られ る.. 波 向 に対 す る補 間,及. び港 内 波 浪 出現 頻 度 分 布 の算 定. は前 項 と 同様 に して 行 い,従 来 法 及 び標 準 解 析 法 に よ り. 考. か ら謝 意 を表 しま す.. 文. 献. 財 団法 人沿 岸技 術 研究 セ ンター(2004): 港 内長 周期 波 影響 評 価 マ ニ ュアル, 港 内長 周期 波影 響 評価 マ ニ ュア ル検討 委 員会. 島 田静雄(2000): CAD・CGの ため の基礎数 学, イ ンターネ ッ ト時代 の数学 シ リー ズ(7), 共立 出版, 232p. 平 山克 也 ・平石 哲 也(2005): 平面2次 元 ブ シネ ス クモ デ ル に よ る砕 波 ・遡上 計算 法 の開 発 と現地 適 用, 海工 論文 集, 第52巻, pp.11‑15..

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参照

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