荒天時の遡上波高さの沿岸分布Longshore Characteristics of Wave Run-up under Stormy Condition
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(2) 荒 天 時の遡 上波 高 さの沿岸 分布. 97. (a). (b) 図‑1. (a)レ ー ダ画 像,(b)座. (c). 標 系 と波 向 θの 定 義,(c)桟. (a). 図‑2. (a)岸 沖 ラ イ ン画 像(x=‑166m),(b)波. 橋 沿 い に 設 置 さ れ た 波 高 計 ア レイ(設 置 位 置 ・). (b). (c). 遡 上 端 の 読 み 取 り,(c)波. 3. 遡 上 波 先 端 の 読 み 取 り と 遡 上 波 高 さ の 時 間 変 動. 遡 上 端 位 置S(x,t)の. ら画 像 下 部(岸)右. 下 方 に 延 び る 斜 め の 線 が,波. 向 き伝 播 を 表 す.個 Xバ ン ド レー ダ画 像 に は,個 々 の波 が 前 浜 を 遡 上 す る. 速 度 に,隣. 時 間変動. 峰 の岸. 々 の 斜 線 の傾 きが 波 の 岸 沖 方 向 進 行. り合 う斜 線 との 横 方 向 間 隔 が 波 の周 期 に 相 当. 状 況 が 捉 え られ て お り,こ れ か ら遡 上 波 先 端 の 水 平 位 置. す る.入 射 した波 の岸 沖 方 向 伝 播 速 度 が 浅 水 変 形 に よ り. を 読 み 取 った.ま. ン ド レー ダ画 像 を平 均 化 した. 徐 々 に小 さ くな る こ と,個 々 の波 の 遡 上 最 高 点 を 迎 え る. 平 均 画 像 と潮 位 の 観 測 結 果 か ら前 浜 の断 面 形 状 を 推 定 し. た,Xバ. 位 置,遡 上 帯 で 斜 線 が 交 わ る波 の追 い っ き や合 体 が あ る. た.こ. こ と な どが 読 み取 れ る.. れ らの デ ー タ を組 み合 わ せ て 遡 上 波 先 端 の 鉛 直位. 置 を 求 め る.. 各 沿 岸 位 置(‑1425m<x<1603m,た. だ し桟 橋 付 近 の. (1) 遡 上 波 の 先 端 位 置 の 読 み 取 り. 領 域 は レー ダ反 射 が 飽 和 して い る た め に除 く)で 岸 沖 ラ. 2秒 毎 の レー ダ画 像 か ら,あ る沿 岸 位 置 に お け る岸 沖. イ ン画 像 を作 成 し,遡 上 波 の先 端 位 置S(x,t)を 読 み 取 っ. 方 向 の輝 度 分 布 を 取 り出 し,時 間 方 向 に並 べ た画 像 を作. た(図‑2(b)).こ. 成 した(岸 沖 ライ ン画 像,図‑2(a)).画. 位 置,tは 時 間 で あ る.図‑2(c)にx=‑166m地. 沖 方 向,横. 像 の縦 方 向 は 岸. 方 向 は 時 間 経 過 に 対 応 し,画 像 上 部(沖)か. こでSは 遡 上 先 端 の 岸 沖 位 置,xは. 遡 上 波 先 端 位 置 の 時 間 変 動 を示 す.. 沿岸. 点 にお ける.
(3) 98. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). (a). 図‑3. Sの 時 間 変 動(実 線)と 波 高 計 ア レイ に よ り検 知 した 海 水 の 有 無(‑)(x=‑47m,2005/07/2702h). (b). (c). 図‑4. (d). 桟 橋沿 いの海底 地形(実 線)と レー ダ によ り推 定 した前 浜地 形(○). 図‑5. x=‑166m,2005/07/2622hに (b)Rfの. Sの 読 み 取 り精 度 を,桟. 橋 沿 い に 設 置 され た波 高 計 ア. お け る(a)Sの. 時 間 変 動,(c)Rf‑igの. 時 間 変 動. 時 間 変 動,(d)Rf‑wwの. 時 間. 変 動. レイ の 観 測 結 果 と比 較 して 検 討 した(図‑3) .波 高 計 ア レイ は波 の 遡 上 域 に あ り,そ の観 測 結 果 か ら波 高 計 下 に 海 水 が存 在 す る時 間 を 求 め た.図 に 海 水 が 存 在 した 位 置 と時 間 を 図 中 に 「‑」 で 示 した.レ ー ダか ら読 み取 っ た 波 遡 上 位 置Sは,波 に対 して,波 間544〜576sに. が 遡 上 す る時 の 対 応 は 良 好 で あ るの. が 打 ち下 が る時 の一 致 は悪 い(例 え ば,時 か け て の 変 動).波. の遡 上 と打 ち下 げ は. 放 物 運 動 と して 近 似 で き る が(例 え ば,Shen・Meyer, 1963),レ. ー ダ の 観 測 結 果 か ら読 み 取 っ た結 果 は の こ ぎ. り刀 状 で あ り,打 下 げ運 動 を 捉 え 切 れ て い な い. (2) 遡 上 波 高 さの 時 間 変 動. 図‑6. 潮 位 の 異 な る 時 間 帯 に取 得 した レ ー ダ画 像 を 平 均 化 し. 各 観測 時間帯 のRfス ペ ク トルの沿岸 平均 fp:沖 合 波浪 の卓越 周波 数. た平 均 画 像 か ら,各 時 間 帯 の平 均 水 際 位 置 を読 み 取 っ た. こ れ は,該 当 の 時 間 帯 のSの あ る.平. 時 間 平 均s mと 等 価 な 量 で. 均 水 際 位 置(水 平 座 標)と 銚 子 漁 港 で 観 測 され. た潮 位(鉛 直座 標)に 放 物 線 を あ て は め,前 浜 地 形h(x,y) を 推 定 した(Takewaka,2005).こ. 図‑5(a),(b)にx=‑166mに す.図‑5(b)のRmはRの FFTで. 求 め たRfの. こで,hは. 潮 位 が変 化. 6に 示 す.0.006Hz付. す る領 域 の 前 浜 地 盤 高 さ,xは 沿 岸 位 置,yは. 岸沖位 置で. れ た.一. あ る.図‑4は. 前 浜 地 形 の推 定 結 果 を桟 橋 沿 い の測 量 結 果. と比 較 した もの で あ り,前 浜 地 形 の推 定 は 良 好 に な さ れ て い る.. Hz,15s)の. な っ て お り,遡. ら求 め た:. condition)に. 時間変動 を示. 周 波 数 ス ペ ク トル(沿 近(約170s)に. 岸 平 均)を. 顕著 な ピークが見 ら. 越 入 射 波 の 周 波 数 付 近(お. お よ そ0 .066. 上 域 で は風 波 成 分 の ほ と ん ど が 砕 波 減 衰 わ ゆ る,散. 逸 的 な 状 態(dissipative. beach. あ っ た と 推 定 さ れ る.. 先 に 示 し た 周 波 数 ス ペ ク ト ル を 参 考 に し,Rfを. (3). 図‑. エ ネ ル ギ ー分 布 は ピ ー ク 構 造 の 無 い分 布 と. し た 状 況,い. 遡 上 波 先 端 位 置S(x,t)の 鉛 直 高 さRf(x,t)を 前 浜 地 形 の推 定 結 果h(x,y)か. 方,卓. お け るSとRfの 時 間 平 均 値 で あ る.. 数0.004〜0.05Hzの. 長 周 期 成 分Rf‑ig,0.05Hz以. 周 波. 上 の周 波.
(4) 荒天時の遡上波高さの沿岸分布. 99. (4) で あ り,図‑5(c),(d)にRf‑ingとRf‑wwを 示 す.短 周 期 成 分 の 波 形 は,不 規 則 で 変 動 の小 さ い時 間 が持 続 す る こと が 多 く,先 に示 した 周 波 数 ス ペ ク トル の結 果 と合 致 す る. 4. 荒 天 時 の 遡 上 高 さ (1) 遡 上 高 さの 沿 岸 分 布. (a). 個 々 の遡 上 波 の 最 高 到 達 位 置 に関 す る統 計 値 で あ る遡 上 高 さ を 求 め た.遡 上 高 さRは 次 の 手 順 で 求 め た:先 Rfか ら潮 位 高 さ を差 し引 い た変 動 の 平 均 値(wave 量 に相 当)を 求 め た.次. ず. set‑up. に これ を上 回 る極 値 を個 々 の遡. 上 高 と し,こ れ らの 単 純 平 均 と してRを 求 め た. hか ら求 め た前 浜 地 形 勾 配,Rの す.図. 各 位 置 に お け るRで あ り,実 線 は. これ らの 移 動 平 均(平 均 幅86.8m)で. (b). 図‑7. 中 の記 号(×)が. 沿 岸 分 布 を 図‑7に 示. (a)Rと(b)前 浜 勾 配 の 沿 岸 分 布(2005/07/2622h). あ る.前 浜 勾 配 の. 大 き い位 置 で 遡 上 高 さ は大 き く,式(1)の 関 係 と合 致 す る. 長 周 期 成 分 の 遡 上 高 さRigも 類 似 の手 順 で 求 め た:Rf か ら潮 位 高 さ を 差 し引 い た変 動 波 形 か ら長 周 期 成 分 を取 り出 し,こ れ の 正 の 極 値 を求 め た.こ. れ ら極 値 の 単 純 平. 均 と しでRigを 求 め た. 図‑8(a)に 潮 位 の 異 な る時 間 帯 のRigの 沿 岸 分 布(移 動 平 均 値,平. 均 幅86.8m)を. 示 す.Rigの. 分 布 も,基 本 的. に は,先 に 示 したRと 前 浜 地 形 勾 配 と の 関 係 に従 う.潮 位 の 下 降 に伴 い,Rigが. (a). m<x<900m),ほ x<1400m),小 m)の. 大 き く な る 領 域(例. え ば,450. ぼ 変 化 の無 い 領 域(例 え ば,1100m< さ くな る領 域(例 え ば,900m<x<1100. 存 在 が 認 め ら れ る.こ の 分 布 特 性 は,図‑8(b)に. 示 すhか. ら求 め た 前 浜 地 形 曲 率 と 関連 付 け て説 明 で き る.. 前 浜 地 形 が 上 に 凹(曲 率:正)と. な っ て い る領 域 で は,. 潮 位 が 下 が る の に 伴 い前 浜 地 形 勾 配 が 小 さ くな りRigが 小 さ くな り,前 浜 地 形 が 上 に 凸(曲 率:負)と. (b) 図‑8. (a)Rigの 変 化 と(b)前 浜 曲 率 の 沿 岸 分 布. な って い. る 領 域 で は逆 の 関 係 に あ る.前 浜 地 形 が ほ ぼ 直 線 状 の領 域 で は潮 位 変 化 に 伴 うRigの 変 化 は 僅 か で あ った. (2) 遡 上 高 さRigと. ξの 関 係. 潮 位 の異 な る時 間 帯 に求 め た全 て の 無 次 元Rig/Hと (2)の ξの 関 係 を調 べ た.こ. 式. こで,H,LはNOWPHAS鹿. 島 港 で 観 測 さ れ た 有 義 波 高 ・周 期 か ら算 定 し,tanβ. に. は 各 位 置 に お け る前 浜 勾 配 を 与 え た.図‑9にRig/Hと の 関 係 を 示 す.式(1)の. 係 数 はc=1.025,d=0.03と. 従 来 の 報 告 と 同 じ オ ー ダ の 値 が 得 られ た(例. ξ な り,. え ば,. Ruessimkら,1998;Ruggieroら,2001). (3) 長 周 期 遡 上 変 動 の沿 岸 方 向 伝 播 荒 天 時 に取 得 され た レー ダ原 画 像 を連 続 的 に 再 生 す る 図‑9. Rigと. ξ(surf. similarity. parameter)の. 関 係. と,遡 上 運 動 が 沿 岸 方 向 に伝 播 す る状 況 が常 に 確 認 で き る(武 若,2005).各. 数 帯 成 分Rf‑ww'平 分 離 し た.こ. 均 高 さRm(=潮. れ らの 関 係 は. 位+wave. set‑upの 和)に. 沿 岸 位 置 で 求 め たRf‑igを 用 い,長. 周 期 遡 上 変 動 の 沿 岸 伝 播 を可 視 化 した(図‑10).図. の横. 方 向 は沿 岸 方 向 に,縦 方 向 は 時 間 経 過 に対 応 す る.ま た,.
(5) 100. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008) 表‑2. 長周 期遡 上変 動 の変化. ピー ク 波 長 は お お よ そ2800mか て い た(表‑2).こ は3.7mか. ら1400mへ. と変化 し. の 間 に観 測 さ れ た 鹿 島 港 の 有 義 波 高. ら2.9mに. 低 下 して い た の に 対 して,有. 義周. 期 は ほ ぼ 同 一 で あ った.一 方,長 周 期 遡 上 変 動 の ピ ー ク 周 期 は短 周 期 の入 射 波 高 の 減 少 に伴 い 短 くな って い た.. (a) 図‑10. 4. 結 語. (b). 台 風 通 過 時 の遡 上 波 の挙 動 を,Xバ. 長 周 期 遡 高 さ変 動 の 沿 岸 伝 播. ン ドレ ー ダ デ ー タ. の 解 析 を通 じて 調 べ た.遡 上 高 さ は前 浜 勾 配 に比 例 して. (a)2005/07/2622h,(b)2005/07/2702h. い た.潮 位 変 化 に伴 い,遡 上 高 さが 大 き くな る,変 化 し な い,小. さ くな る領 域 が あ り,こ れ が 前 浜 地 形 の 曲率 に. 依 存 す る こ とを 示 した.長 周 期 の 遡 上 変 動 が 入 射 波 の 波 下 方 向 に伝 播 し,そ の周 期 は 入 射 波 高 に よ り変 化 した.. 謝 辞:(独. 法)港 湾 空 港 技 術 研 究所 漂 砂 研 究 室 の メ ンバ ー. に は レ ー ダ観 測 に 際 し,ま た,海 浜 地 形 ・海 象 デ ー タ の 提 供 等 で 多 大 な る 支 援 を頂 き ま した.中 央 大 学 関 克 己助 教,水 (a)2005/07/2622h. 口優 教 授 に は 桟 橋 波 高 計 ア レ イ の観 測 結 果 を 提 供. 頂 き ま した.筑 波 大 学 工 学 シス テ ム 学 類 平 田伸 仁 君 に は デ ー タ読 み 取 りに ご協 力 を 頂 きま した.以 上,各. 位 に深. 甚 な る謝 意 を 申 し上 げ ます.. 参. (b)2005/07/2702h 図‑11. 長 周 期 遡 高 さ変 動 の 周 波 数‑波 数 ス ペ ク トル. 実 線 は 勾 配1/45の エ ッ ジ波 分 散 関 係 式(n:mode). 図 中 の 灰 色 領 域 は レー ダ信 号 が 飽 和 して い た た め に遡 上 を 読 み 取 れ な か っ た領 域 で あ る.図 に は 遡 上 高 さ が相 対 的 に大 き くな る領 域(図 中 で は 白 色 で 表 示)が 入 射 波 の 波 下 方 向(沿 岸 方 向xの. 負 方 向)に ほ ぼ 一 定 の 速 さ(20. m/sの オ ー ダ)で 伝 播 して い る状 況 が 捉 え られ て い る. 図‑10に 示 した伝 播 状 況 を2次 元FFTで 解 析 した 結 果 を 図‑11に 示 す.縦. 軸 が 周 波 数,横. 軸 が沿岸 方向波数 で あ. る.図 中 に,海 浜 勾 配1/45の 一 様 勾 配 斜 面 上 の エ ッ ジ波 の分 散 関 係 式 を実 線 で 参 考 の た め示 した.長 周 期 遡 上 変 動 の エ ネ ル ギ ー は集 中 して 分 布 して い る.解 析 対 象 と し た時 間 帯 で は,ピ. ー ク周 期 は お お よ そ170sか. 考. 文. 献. 港湾 空港技 術研 究所 海 象情報 研究 室, 全 国港湾海 洋波 浪情報 網 (ナ ウフ ァス) 波浪 デー タ, http://www.pari.go.jp/bsh/ky‑s kb/kaisho/index.htm,参 照2008‑05‑01. 武若 聡 (2005): Xバ ン ドレーダによ る長 周期遡 上変動 の沿岸 伝播 の観 測, 海岸工学 論文集, Vol.52, pp.126‑130.. ら100sに,. Hasan, G. M. J. and S. Takewaka(2007): Observationof a stormy wave field with X-band radar and its linear aspects, Coastal EngineeringJournal,Vol.49, pp.149-171. Iribarren,C. R. and C. Nogales (1949): Protectiondes ports, XVIIth InternationalNaval Congress,Lisbon,Portugal,pp.31-80. Ruessink, B. K., M. G. Kleinhans and P. G. L. van den Beukel (1998): Observationsof swash under highly dissipativeconditions, Journalof GeophysicalResearch,Vol.103 (C2), pp.31113118. Ruggiero,P., P. D. Komar, J. J. Marra, W. G. McDougaland R. A. Beach (2001): Wave runup,extremewaterlevelsand the erosion of propertiesbackingbeaches,Journal of CoastalResearch,Vol. 17, pp.407-419. MizuguchiM. and K. Seki (2007): Field observationof wavesand topographicalchange nearthe shoreline,Proc. of Asian and Pacific Coasts on CD-ROM (APAC2007), China,pp.30-40. Shen,M. C. and R. E. Meyer(1963): Climbof a bore on a beach,Part 3: Run-up,Journalof FluidMechanics,Vol.16, pp.113-125. Takewaka, S.(2005): Measurements of shoreline positions and intertidal foreshore slopes with X-band marine radar system, CoastalEngineeringJournal,Vol.47, pp.91-107..
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