沿 岸 砂 州 の 中 期 変 動 特 性 に 関 す る数 値 シ ミ ュ レー シ ョ ン
5
0
0
全文
(2) 612. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). Br=0.064で (5) こ こ で,Arはsurface Surface. rollerの 面 積 で あ る.. 存 在 し,そ しか し,こ. の 方 法 で は,波. に 比 例 す る と 仮 定 し た.. が 再 生 領 域 に 進 行 す る とsur‑. face rollerの 面 積 が 不 連 続 的 に0に で あ る.そ. こ で,surface. 同 様 にsurface. な っ て し ま い,不. 自然. rollerの よ り 滑 ら か な 発 達 ・減. 衰 を 再 現 す る た め に,De. Vriend・Stive(1987)な. ど と. rollerの 面 積 を そ の エ ネ ル ギ ー 収 支 か ら 推. 定 す る こ と と し た(式(6)).た (1987)ら. 山 ・中 官. rollerは 砕 波 が 生 じ て い る 領 域 の み に. の 面 積 は 波 高 の2乗. だ し,De. Surface rollerの 面 積Arが (栗 山 ・中 官,1999),砕. rollerの 面 積 を 求め る 方 法 と し て,栗. (1999)はsurface. Vriend・Stive. の減 衰 項 を 用 い て 計 算 を 行 う と汀 線 近 傍 の 水. 常 に 大 き な 戻 り 流 れ 速 度 と な る こ と が あ る の で,そ. rollerの 減 衰 項 にAr/h2を. のよ. サ ブ モ デ ル で はsurface. 衰 率 は(gEr/C)の0.24倍 (2007)が. は 波 動 エ ネ ル ギ ー,Cgは. き を 正 と す る沖 方 向 距 離,E,はsurface ギ ー,Drはsurface. 群 速 度,xは. 沖向. rollerの エ ネ ル. rollerの エ ネ ル ギ ー減 衰 率,ρ. 重 力 加 速 度 で あ る.Brは. り,栗 山 ・中官(1999)が. で あ り,こ. 用 い た値(0.05〜0.1)に. の値 はRuessinkら. 比 べ る とやや大 き い. もの の,オ ー ダ ー的 に は 同 程 度 で あ る. 図‑1は 茨 城 県 波 崎 海 岸 で 観 測 され た沿 岸 砂 州 上 に お け る戻 り流 れ 速 度 の 中層 で の 観 測 値 と本 モ デ ル とRuessink ら(2007)の. モ デ ル に よ る 断 面 平 均 の計 算 値 と を比 較 し. た も の で あ る.本. モ デ ル の計 算 値 はRuessinkら(2007). の モ デ ル に比 べ て 観 測 値 と良 く一 致 して い る. (2) 岸 沖 方 向 流 速 の 非 線 形 パ ラ メ ー タ ー 推 定 サ ブ モ デ ル 後 述 す る断 面 変 化 サ ブ モ デ ル で は,岸 沖 方 向 流 速 の非 線 形 性 に よ る漂 砂 量 を 計 算 す る.し か しな が ら,本 モ デ. め る こ とが で きな い.そ. 水 の 密 度,gは. rollerの エ ネ ル ギ ー 減. ル の 波 浪 変 形 計 算 で は岸 沖 方 向 流 速 の非 線 形 性 を 直 接 求. 加 え た.. (6) こ こで,Eω. 波 高 の2乗 の7倍 程 度 で あ り. 波 帯 内 で は 波 高 水 深 比 が 約0.8. で あ る こ と を考 慮 す る と,surface. 深 の 小 さ い領 域 にお い て エ ネル ギ ー減 衰 が 十 分 で な く非. う な 発 散 を 抑 え る た め に,本. あ った.. こで,本 サ ブ モ デ ル で は,Goda. (1983)が. 提 案 した波 の 非 線 形 性 パ ラ メ ー タ ーII1/3を 用. い て,岸. 沖 方 向 流 速 の 上 下 の 非 線 形 性 を 表 すskewness. (β1)1/2uと前 後 の非 対 称 性 を 表 すatiltness(β3)uを. 推定. す る.. は海. (7). 無次元 係数で あ. 戻 り流 れ 推 定 モ デ ル の 検 証 に. 用 い た 現 地 デ ー タを 用 い て,戻. (8). り流 れ 速 度 の 実 測 値 と推. 定 値 との 誤 差 が 最 小 とな る よ う にBrを 決 定 した と こ ろ, (a). (9). こ こ で,H1/3は. 有 義 波 高,L1/3は. 有 義 波 周 期 よ り求 ま る. (b) 波 長,Nは. デ ー タ 数,uは. 波 の進行 方 向を負 とした とき. の 波 の 進 行 方 向 の 流 速,tは. 時 間,オ. ー バ ーバ ー は 時 間. 平 均 を 表 す. 岸 沖 方 向 流 速 の 非 線 形 性 を 表 す パ ラ メ ー タ ー(β1)1/2u, (β3)uとII1/3と. (c). の 関 係 に 関 し て は,栗. 山 ら(1990)が. 波. 崎 海 岸 に お け る 現 地 デ ー タ を 基 に し た 式 を 提 案 し て い る. た だ し,そ Bowen(1995)が. れ ら の 式 の 適 用 範 囲 は 狭 い の で,Doering・ 現 地 デ ー タを 基 に示 した ア ー セ ル数 と. 岸 沖 方 向 流 速 のskewnessお を 参 考 に,次. 図‑1. 沿 岸 砂 州上 の戻 り流 れ流 速 の岸 沖分 布(a)有 (実 線 は計 算 値,黒 丸 印 は実 測 値)(b)戻 (実 線 は本 モ デ ル に よ る計 算 値,破 (2007)の 地盤高さ. 義波高. り流 れ 流 速. 線 はRuessinkら. モデ ル に よ る計 算 値,黒 丸 印 は実 測値)(c). よ びasymmetryと. 式 の よ う にII1/3とskewnessお. と の 関 係 式 を 仮 定 し,栗. 山 ら(1990)の. が 最 小 と な る よ う に 係 数c1〜c5を. の関 係式 よ びatiltness. 提 案 式 との 誤 差. 決 定 し た..
(3) 沿岸 砂州 の 中期変 動特 性 に関す る数値 シ ミュ レー ショ ン. 613. た 底 質 が 戻 り流 れ に よ り沖 向 き に輸 送 さ れ る浮 遊 砂 量Qs, 流 速 波 形 の上 下 お よ び前 後 の非 対 称 性 に よ る岸 向 き の掃 流 砂 量Qb,skew,Qb,atilt,海 底 勾 配 に よ る掃 流 砂 量Qb,slopeを 考 慮 した. (13) 浮 遊 砂 量 の 計 算 に お い て は,Kobayashiら(2008)に な ら い,浮. 遊 す る 底 質 の 量 がsurface. 減 衰 量Drに. rollerの エ ネ ル ギ ー. 比 例 す る と 仮 定 し た.. (14) こ こで,sは. 底 質 の比 重,Uは. 鉛 直 平 均 の 戻 り流 れ 速 度,. wfは 底 質 の沈 降 速 度,α1は. 無 次 元 係 数 で あ る.. 岸 沖 流 速 波 形 の上 下 の非 対 称 性(skewness)に 流 砂 量 はBailard(1981)の 図‑2. (a)岸 沖 流 速 のskewnessとII1/3と のatiltnessとII1/3と. の 関 係.実. る 式(式(10),(11)),破. の 関 係,(b)流. 速 波形. よ る掃. 掃 流 砂 量 式 の 第1項 を 基 に次. 式 の 様 に仮 定 した.. 線 が本 サ ブ モデ ル によ. 線 が 栗 山 ら(1990)の. (15). 式.. こ こ で,θ. は 波 向 き,ub,rmsは 底 面 に お け る 岸 沖 方 向 流. 速 の標 準 偏 差,α2は (1981)の. (10). 無 次 元 係 数 で あ る.な お,Bailard. 掃 流 砂 量 式 の第1項 を 展 開 す る と,平 均 流 速 お. よ び流 速 の長 周 期 成 分 を含 む 項 が 生 ず る.し か し,平 均 流 速 と関 連 す る 漂 砂 量 は 式(14)に 含 ま れ る と考 え こ こで は無視 す る.ま た,長 周 期成 分 に関 して も,現 地 流 速 デー. (11). タ を解 析 したMario‑Tapiaら(2007)の. 結 果 に よ る と,. 長 周 期 成 分 を含 む 項 は 式(15)よ り も小 さ い と考 え られ る 求 ま っ た 係 数C1〜C5は,そ 0.67,‑0.56で. あ る.図‑2は,栗. の で,平 均 流 速 に関 す る項 と同 様 に無 視 す る.. れ ぞ れ0.86,0.54,0.90,‑ 山 ら(1990)の. 式 と本. サ ブ モ デ ル に お け る 式 と を 比 較 し た も の で あ る.岸 速 のskewnessに. 関 す る 式(10)は0.4<II1/3<1の. 山 ら(1990)の の,本. 沖流. 岸 沖 流 速 波 形 の 前 後 の 非 対 称 性(atiltness)に 流 砂 量 は次 式 のHoefbl・Elgar(2003)の. よる掃. 式 を用 い た.. 範 囲で栗. 提 案 式 よ り もや や 大 き くな って い る もの. サ ブ モ デ ル に お け る 式(10),(11)は,そ. 山 ら(1990)の. (16). れ ぞれ栗. 提 案 式 と 良 く一 致 し て い る と言 え る.. (3) 断 面 変 化 サ ブ モ デ ル. こ こで,αb ,rmsは底 面 に お け る岸 沖 方 向 加 速 度 の 標 準 偏. 断 面 変 化 は 以 下 の 底 質 の 連 続 式 よ り 求 め る.. 差,acrは (12). こ こで,zは. 上 向 き正 の 地 盤 高 さ,λ は 空 隙 率(=0.3),. 底 質 の移 動 限 界 加 速 度(=0.2m/s2),α3はm/s. の次 元 を 持 っ た係 数 で あ る. 海 底 勾 配 に よ る漂 砂 量(式(17))はBailard(1981)の 掃 流 砂 量 式 の 第2項 を基 に した.た だ し,流 速 の3次 モ ー メ ン トに関 す る式(15)に お い て は長 周 期 成 分 を 無 視 した. Qは 岸 沖 漂 砂 量 で あ る. 岸 沖 漂 砂 に は い くつ か の移 動 形 態 が あ る.波 や 流 れ に. も の の,流 速 の振 幅 に お いて は,荒 天 時 の 汀 線 近 傍 にお. よ って 浮 遊 した 底 質 は戻 り流 れ に よ って沖 に 運 ば れ る, 一方 ,底 面 近 傍 に お け る底 質 移 動 は流 速 波 形 の 上 下 の非. い て発 達 す る長 周 期 成 分 を 無 視 で きな い と考 え,本 サ ブ. 対 称 性 の影 響(例. した。. 性 の 影 響(例 2003)を. え ば,Bailard,1981)や. え ば,Katohら,1985;Hoefel・Elgar,. 受 け る と と も に,底. Bailard,1981)も. 前 後の非対称. モ デ ル で は海 底 勾 配 に よ る掃 流 砂 量 に長 周 期 成 分 も考 慮. 受 け る.そ. 面 勾 配 の 影 響(例 こで,本. 岸 沖 漂 砂 量 と して 以 下 の4つ の 項,砕. (17) え ば,. サ ブモ デ ル で は, 波 に よ って 浮 遊 し. こ こ で,tanβ 底 勾 配,φ. は沖 へ 向 け て 傾 斜 す る勾 配 を正 と す る海 は 内 部 摩 擦 角(=30degree)で. あ る.ubl,rms.
(4) 614. 海. 岸. 工. 学. 論. は 岸 沖 流 速 の 長 周 期 成 分 の 標 準 偏 差 値 で あ り,合 (1975)の. 田. サ ー フ ビー トの 振 幅 の推 定 式 か ら求 め た.. 3.. そ れ ぞ れ 沖 波 波 高,波. 長 で あ る.. (1) 現 地 デ ー タの 概 要 Oceanographical Research. 置 は図‑3参 照)で. 観 測 桟 橋 に 沿 っ て,休. は,長. さ約. 日を 除 く1日1回,5m間. 隔 で 断 面 を 測 定 して い る.図‑4は1日1回 お よ び年1,2回. の断面測量結 果. の 深 浅 測 量 結 果 を基 に した1987〜2001年. の 平 均 断 面 を 示 した もの で あ る.以 下,観 置 は図 一4の座 標 を 基 に 示 す(例 の 地 点 はP115mと. に よ る とHORS周. 辺 の 地 形 は沿 岸 方 向 に ほ ぼ 一 様 で あ. 沖 波 波 高 ・周 期 と し て は,鹿 地 点(図‑3)に. 島 港 沖 の 水 深 約24mの. お け る2時 間 間 隔 の実 測 値 を 用 い,沖 波. に よ って 推 定 した 値 を 用 い た.沖 波 波 高 は1〜3月 お よ び 9〜10月 にか け て大 き く,6〜8月. にか け て小 さい(図‑5).. (2) 断 面 変 化 の推 定 値 と実 測 値 との 比 較. 波 崎 海 洋 研 究 施 設(Hazaki. 400mの. 第55巻(2008). 波 向 と して は,橋 本 ら(1999)が 第 三 世 代 波 浪 推 算 モ デ ル. 断 面 変 化 に関 す る推 定 値 と実 測 値 との比 較. Station,以 下HORS;位. 集. る. (18). こ こで,H0,L0は. 文. 表 す).沿. え ば,沖. 測桟橋上 の位 方 向 距 離115m. 岸 砂 州 はP180m〜P380m. 前 述 した断 面 変 化 モ デ ル の沿 岸 砂 州 の 中 期 移 動 特 性 の 再 現 性 を,HORSに. お い て1989年1月. 〜1990年12月. にか. け て 取 得 さ れ た 断面 デ ー タ を用 い て 検 討 した. 計 算 に お け る格 子 間 隔 は5mで P1200mと. あ り,沖 側 境 界 位 置 は. した.漂 砂 量 に含 まれ る係 数 は,実 測 値 と推. 定 値 との 誤 差 が小 さ くな る よ うに 試 行 錯 誤 的 に決 定 した. そ の 結 果 求 ま った 値 は,α1=4.3×10‑4,α2=2.4×10‑6, α3=1.4×10‑5m/sで. あ る.こ れ らの 値 を既 往 の 断 面 変 化. の 領 域 に お い て1〜2年 の 周 期 で 発 生 ・移 動 ・消 滅 を繰 り. 計 算 に よ っ て 用 い ら れ た 値 と 比 較 し て み る と,. 返 して い る.底 質 の 中 央 粒 径 は0.18mmで. Kobayashiら(2008)は. あ り,深 浅 図. ら(1998)は. α1と して5.0×10‑4,Gallagher. α2=6.0×10‑4,Hoefel・Elgar(2003)は. 1.4×10‑4m/sを 用 い て い る.α,に. α3=. 関 して は 本 研 究 の 値. と既 往 の 研 究 の 値 と は 同程 度 で あ った も の の,α2と. α3. に 関 して は,今 回 得 られ た係 数 の 値 は既 往 の 研 究 で 用 い られ た 係 数 よ り も1〜2オ ー ダ ー小 さ な値 で あ った. 以 上 の 係 数 を用 い て 計 算 さ れ た 断 面 と実 測 の 断 面 と の 比 較 を 図‑6に 示 す と と も に,図‑7に 部 位 置 の 経 時 変 化 を 示 す.さ. 実 測 と計 算 の 砂 州 頂. らに,図‑8に. は以下の式 で. 表 さ れ る モ デ ル の 精 度 を 表 す パ ラ メ ー タ ーSS(Skill 図‑3. 波 崎海 洋研 究施 設 と沖波波 高計 の位 置. Score)の. 経 時変 化 を 示 す.. (19) ここ で,zp,zmは. そ れ ぞ れ 地 盤 高 さ の 計 算 値 と実 測 値 で. あ る.式 か ら もわ か る よ う に,計 算 値 が 実 測 値 と一 致 し た と き に はSS=1と. な り,SSが0よ. り小 さ くな る とモ デ. ル は初 期 地 形 か ら全 く変 化 しな い と考 え る モ デ ル よ り も 精 度 が悪 い こ と に な る. 図‑4. 1987〜2001年 の 平均 断 面(波 崎 工 事基 準 面基 準).太. 図‑7よ り,モ デ ル は現 地 に お け る1年 周 期 の 沖 向 き の. い実 線 は断面 測 量結 果 を,細 い実 線 は深 浅 測量 結 果. 砂 州 移 動 を お お む ね再 現 して い る こ とが わ か る.し か し,. を基 に してい る.. 計 算 で は 現 地 に比 べ て砂 州 が 発 達 しす ぎて お り(図‑6), それ が 計 算 開始16ヶ 月 以 降 のSS<0(図‑8)の. 原因 になっ. て い る と考 え られ る. 本 モ デ ル で はBailard(1981)に. な ら い斜 面 勾 配 に よ. る 漂 砂 量 項 のtanφ を 固 定 した け れ ど も,Ruessinkら (2007)は. こ れ を 変 数 と して 取 り扱 っ て お り,今 後 は,. 式(17)に お け る斜 面 勾 配 の影 響 を大 き くす る こ と に よ り 図‑5. 沖 波波 高 ・周期 の月平 均. 砂 州 の発 達 を 抑 え る こ とを 試 み る予 定 で あ る.ま た,本 モ デ ル の戻 り流 れ の推 定 精 度 は沿 岸 砂 州 上 で は高 い もの.
(5) 沿岸 砂州 の 中期変 動特 性 に関す る数値 シ ミュ レー ショ ン. 615. (a)July1,1989. 図‑7. 沿岸 砂 州頂 部位 置 の経 時変化. 実線 は実 測値, 白丸 印 は計算 値, 縦 の破線 は図‑6の 比較 日.. (b)Feb.2,1990. (c)Oct.2,1990. 図‑8 14巻,. 3号,. SSの 経 時変化. pp.59‑106.. 橋 本 典 明 ・川 口 浩 二 ・真 期 俊 行 ・永 井 紀 彦(1999):. 図‑6. 断 面 の計算 値(太 実線)と 実測 値(細 実線)と の比 較 破線 は初 期断 面(1989年1月4日).. の(図‑1),汀 り,戻. 線 近 傍 で は過 大 評 価 して い る可 能 性 が あ. り流 れ の 推 定 精 度 を よ り広 範 囲 の デ ー タで 検 討 す. る予 定 で あ る. 4.. おわ りに. 本 研 究 で は,沿 岸 砂 州 の 中期 変 動 特 性 を再 現 す る た め の 断 面 変 化 数 値 シ ミュ レー シ ョ ン モ デ ル と して,砕 波 に よ って 浮 遊 した 底 質 が 戻 り流 れ に よ り沖 向 きに 輸 送 さ れ る浮 遊 砂 量,流. 速 波 形 の上 下 お よ び前 後 の非 対 称 性 に よ. る岸 向 き の掃 流 砂 量 お よ び海 底 勾 配 に よ る掃 流 砂 量 を考 慮 した モ デ ル を 構 築 した. モ デ ル の砂 州 中 期 変 動 特 性 の 再 現 性 をHORSで. 観測. さ れ た2年 間 の 断 面 デ ー タ を用 い て 検 討 した と ころ,モ デ ル は 現 地 に お け る1年 周 期 の 沖 向 き の砂 州 の移 動 を お お む ね 再 現 して い る こ とが 明 らか と な った.た だ し,モ デ ル で は現 地 に 比 べ て 砂 州 が 発 達 しす ぎ て い る な ど の 改 善 点 が あ り,今 後 改 良 を行 って い く予 定 で あ る.. 参. 考. 文. 献. 栗 山善 昭 ・中官利 之(1999): 沿岸 砂州周 辺 の戻 り流 れ ・沿岸 流推定 モデル,土 木学会論 文集,No.635/II‑49,pp.97‑111. 栗 山善 昭 ・加藤一 正 ・磯上 知良(1990): 砕波位 置近傍 で の流 速波形 の非線形 性 と岸沖 漂砂量, 海岸 工学論文 集, 第37巻, pp.284‑288. 合 田良実(1975): 浅海域 にお ける波 浪 の砕 波変形, 港研報 告,. 第3世. 代. 波 浪 推 算 法(WAM)の 推 算 精 度 に 関 す る検 討, 港 研 報 告, 第38巻, 第4号, pp.3‑47.. Bailard, J.A.(1981): An energetics total load sediment transport model for a planar sloping beach, J. Geophys. Res, Vol.86, C11, pp.10938-10954. De Vriend, H.J. and M.J.F. Stive(1987): Quasi-3D modelling of nearshore currents,Coastal Eng., Vol.11, pp.565-601. Doering, J.C. and A.J. Bowen(1995): Parameterizationof orbital velocity asymmetries of shoaling and breaking waves using bispectral analysis,Coastal Eng., Vol.26, pp.15-33. Goda, Y.(1983): A unified nonlinearityparameterof waterwaves, Rep. Port and Harbour Res. Inst., Vol.22, No.3, pp.3-30. Hoefel, F. and S. Elgar(2003): Wave-induced sedimenttransport and sandbar migration, Science,299, pp.1885-1887. Katoh, K., N. Tanaka, T. Kondoh, M. Akaishi and K. Terasaki (1985): Field observationof local sand movementsin the surf zone using fluorescent tracer(second report), Rep. Port and Harbour Res. Inst., Vol.24, No.4, pp.3-63. Kobayashi,N., A. Payao and L. Schmied(2008): Cross-shore suspended sand and bedload transport on beaches, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2007JC004203, in press. Marino-Tapia, I.J.,P.E. Russell, T.J. O' Hara, M.A. Davidson and D.A. Huntley(2007): Cross-shore sedimenttransport on natural beaches and its relation to sandbar migration patterns: 1. Field observations and derivation of a transport parameterization, J. Geophys. Res., Vol.112, CO3001, doi:10.1029/2005JC002893. Ruessink,B. G. and Y. Kuriyama(2008): Numericalpredictability experimentsof cross-shore sandbar migration, Geophys. Res. Lett., Vol.35, L01603, doi:10.1029/2007GL032530. Ruessink,B.G., Y. Kuriyama,A.J.H.M. Reniers,J.A. Roelvinkand D.J.R. Walstra(2007): Modeling cross-shore sandbarbehavior on the timescale of weeks, J. Geophys. Res., Vol.112, F03010, doi: 10.102912006JF000730. Svendsen, I.A.(1984): Mass flux and undertow in a surf zone, Coastal Eng., Vol.8, pp.347-365..
(6)
関連したドキュメント
[r]
[r]
[r]
This study, carried out for internal observation using a quick-freeze technique, observed an actual working cupola furnace under the 20% alternative coal coke
[r]
Also,intheanalysisthatusedGroundedTheoryApproach,wecreatedamodelofcommunication
5 Calculated sound pressure distribution in the tank with the displacement distribution of the bottom and wall plate vibration. Measured
"English script writing", based on a daily studying habit and practices with native teachers, would increase both speaking and writing abilities and also cultivate a
