地 滑 りに よる津 波 の生成 に関 す る水 理 実験
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(2) 347. 地滑 りに よる津波 の生 成 に関す る水理 実験. 図‑1. 津 波生 成実 験水 槽 の概 略図(上 図及 び下 図 は,そ れぞ れ,側 方 及 び鉛直 上方 か ら見 た図で あ る.) 図‑2. 積 載 時 の 高 さ に よ ら ず,ほ. ゲ ー トと ゲ ー トに 連 結 さ れ た レバ ー. ぼ 同 時 に ゲ ー トか ら の 拘 束 力. か ら解 放 さ れ る. 鉛 直 ゲ ー ト の 下 端 は,最 cmの. 高 さ に あ る.こ. に,水. 下 降 時 に 水 路 底 面 か ら14.0. の と き の ゲ ー ト下 端 に 接 す る よ う. 槽 内 に 斜 面 を 設 置 す る.斜. あ り,斜. 面 勾 配 や 斜 面 形 状,そ. こ と が で き る.本. 面 は,取 し て,斜. 論 文 の 実 験 で は,滑. り替 え可 能 で. 面 粗 度 を変 え る 面 に研 磨 さ れ た ア. ク リル 板 を 斜 面 と し て 用 い た. 3.. 実 験 の 方 法. 本 論 文 の 実 験 で は,図‑2の. ゲ ー ト を 鉛 直 方 向 に 設 置 し,. 崩 落 粒 子 の 沖 側 面 を 鉛 直 面 と し た.斜. 面 勾 配 は,一. し,そ の 勾 配 β を600,ま 一 様 静 水 深hは ,9.0,14.0,ま. た は,30°. の 二 通 り と し た.. 対 象 と し た 粒 子 は,次. の よ う な3通. す な わ ち,1)球. た は,24.0cmと. 状 粒 子,2)ロ. 図‑3. 様 と. め,赤 色,黄 色及 び青 色 に着 色 した3個 の ガ ラス球 を 側 方 の壁面 に沿 って配 置 して あ る.こ の後,更 に粒子. し た.. を積 み重 ね,上 面 を水 平 に均 す.). り に 大 別 さ れ る.. ッ ク 状 粒 子,そ. 球 状 粒子 を用 い た実験 にお け る各 粒子 群 の積載 途 中 の 状 況(ガ ラス球 の実験 で は,粒 子 の運 動 を観 察す るた. し て,3). 粒 子 塊 で あ る. 1) 球 状 粒 子 は,図‑3の 11.6mmの mmで. よ う な,粒. 大 ・中 ・小3種 類 の ガ ラ ス 球 と,粒. 平 均 径 約1.0mmの. ロ ッ ク 状 粒 子 は,自. イ ス ブ ロ ッ ク で あ る.こ で あ り,ア. mmで. 然 石,ア. ク リ ル ロ ッ ク は,自. あ り,比. が 約1.2で mmの,立. 重 は,自. あ る.ま. た,ア. 重 は,. 3) 粒 子 塊 は,1)球. も の で あ る.ネ. ー ト〜 波 高 計1〜 波 高 計2〜 波 高 計3の. は,そ. い た 実 験 で は,そ れ ぞ れ,0.31,0.40及. 石 系中礫. 然 石 の 形 状 を持 っ ア ク リ. 者 の 平 均 径 は,共. 然 石 が 約2.6,ア. に 約23.0. ク リル ロ ッ ク. イ ス ブ ロ ッ ク は,一. 辺 が 約23.0. 状 粒 子 の1種 で あ る,粒 れ を ガ ラ ス 球(小)と. 径11.6mm, 表 記 す る.). ッ トを 構 成 す る ビ ニ ー ル 糸 は,直. あ り,ネ. 図‑1に 示 す3箇 所 に 設 置 した 波 高 計1〜3に よ り水 面 変 動 を 測 定 し た.ゲ. 然 石 は,山. の 複 数 個 を ビ ニ ー ル 製 の ネ ッ トで 包 ん で 一 ま と め に し た. 0.3mmで. あ る.. ク リル ロ ッ ク及 び ア. 方 体 状 に 水 道 水 を 凍 ら せ た 氷 で あ る.. 比 重 約2.6の ガ ラ ス 球(こ. mmで. 設 置 間 隔 は,球 状 粒 子 及 び ロ ッ ク状 粒 子 を用 い た 実 験 で. あ る.. の う ち,自. ル 製 の ブ ロ ッ ク で あ る.両. び. 径0.7〜1.2. ガ ラ ス ビ ー ズ で あ る.比. い ず れ の 球 状 粒 子 も約2.6で 2). 径28.9,19.8及. ッ トの 格 子 幅 は,縦. 径 約. ・横 共 に 約4.0. れ ぞ れ,0.26,0.45及. ま た,2台. び0.45mと. し,粒 子 塊 を用 び0.45mと. の デ ジ タ ル ビデ オ カ メ ラを 用 い て,粒. した. 子群 の. 水 中 へ の突 入 状 況 及 び水 中 で の 運 動 の様 子 と,生 成 さ れ た 津 波 の水 面 波 形 を撮 影 した. 4. 球 状 粒 子 を 用 い た 実 験 の 結 果 (1) 水 面 の 時 間 波 形 の比 較 静 水 深 をh=14.0cmと 子 群 の 全 質 量 を約3.0kgに. す る.各. ケ ー ス に お い て,粒. 揃 え て 実 験 を行 な っ た.. 斜 面 勾 配 β=60° の 場 合 に ガ ラ ス 球(小)を 施 し た3回 の 実 験 の 結 果 を 図‑4に 示 す.2.で. 用 いて実 述べ た よう.
(3) 348. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). (a) 斜 面勾 配 β=60°. 図‑4. 津 波 の 時 間 波 形(k=14.0cm,β=60°). (b) 斜 面 勾 配 β=30° 図‑6. 波 高 計 設 置 位 置 に お け る津 波 高 さ(h=14.0cm). 地 点 にお い て水 面 変 動 が 示 す最 大 値 で あ る. 静 水 深 β=60° の 場 合,ガ. ラ ス ビー ズ に よ り生 成 さ れ. る 津 波 の 津 波 高 さ は,波 高 計1の 地 点 に お い て,ガ. ラス. 球 に よ り生 成 さ れ る津 波 よ り も高 い が,波 高 計2及 び3の 両 地 点 に お い て,ガ 低 い.す. ラ ス球 に よ り生 成 さ れ る 津 波 よ り も. なわ ち,波 高 計1〜 波 高 計2間 で,ガ. ラス ビ ー ズ. に よ り生 成 さ れ る津 波 の 津 波 高 さ の 減 衰 率 が,ガ. ラ ス球. に よ り生 成 さ れ る津 波 よ り大 き くな って お り,ガ ラス ビー ズ に よ り生 成 さ れ る津 波 の 分 散 性 が,ガ 図‑5. ラ ス球 に よ り生. 成 さ れ る 津 波 よ り大 きい こ とが わ か る.. 津 波 の 時 間 波 形(h=14.0cm,β=60°). 斜 面 勾 配 が 緩 や か な β=30° の場 合 に は,β=60°. の. 場 合 よ り も,ガ ラ ス球 の 粒 径 に よ る津 波 高 さ の違 い が 大 に,ゲ ー トを瞬 時 に 引 き上 げ る機 構 を 工 夫 した た め,水. き く現 れ る.崩 落 過 程 に お い て,β=60°. 面 変 動 の再 現 性 が よ い.な. 上 部 に積 載 され た ガ ラス球 が 先 行 して水 面 に突 入 す る.. お,第2波. の ピー クが 現 れ て. の 場 合 に は,. い る が,こ れ は,粒 子 群 の 突 入 に起 因 して 生 成 した 岸 向. 逆 に,β=30°. き の波 が,斜 面 で反 射 し,そ の後,波. が 先 行 して水 面 に突 入 す る.前 者 で は,各 粒 子 の崩 落 が. 高 計 ま で伝 達 した. も の で あ る. 図‑5に,斜 この 場 合,ガ が,斜. 鉛 直 落 下 に比 較 的 近 くな り,津 波 波 形 が粒 子 の 径 に依 存 面 勾 配 β=60° の 場 合 の水 面 変 動 を示 す.. しに く くな る の で あ る.な お,各 波 高 計 の設 置 位 置 に お. ラ ス球 の径 に よ る違 い が殆 ど現 れ て い な い. いて,球 状 粒 子 に よ り生成 さ れ る津 波 の 津波 高 さ は,β=. 面 勾 配 が よ り緩 や か な 場 合 に は,4.(2)で. よ う に,ガ. 述べ る. ラ ス球 の 粒 径 に よ る津 波 波 形 の 違 いが 見 られ. た. ま た,い. の 場 合 に は,下 部 に 積 載 さ れ た ガ ラ ス球. 60° の場 合 が β=30° の場 合 よ り も高 くな って い る. ま た,い. ず れ の 斜 面 勾 配 の場 合 で も,波 高 計3の 位 置. に お け る津 波 高 さ は,ガ ず れ の 斜 面 勾 配 の 場 合 に も,図‑5の. よ うに,. ガ ラス ビー ズ に よ り生 成 さ れ る津 波 の時 間 波 形 が,ガ. ラ. 津 波 が最 も高 い.そ. ラ ス 球(中)に. して,他. よ り生 成 さ れ る. の球 状 粒 子 に よ り生 成 され. る津 波 との 津 波 高 さの 差 は,β=30°. の 場 合 に大 き く な. ス球 に よ り生 成 され る津 波 の 時 間 波 形 よ り も伸 張 し,周. る.波 高 計3の 位 置 に お け る津 波 高 さ は,ガ. 期 が長 くな る.. に よ り生 成 され る津 波 が 最 も低 くな って い る.. (2) 津 波 高 さ の比 較 静 水 深 をh=14.0cmと 子 群 の全 質 量 を約3.0kgに. ラ ス ビー ズ. (3) 水 深 及 び 粒 子 群 の 滑 動 距 離 の影 響 す る.各. ケ ー ス に お い て,粒. 揃 え て実 験 を 行 な っ た.. 斜 面 勾 配 β=60° 及 び30° の 場 合 の 津 波 高 さ を そ れ ぞ れ 図‑6(a)及 び(b)に 示 す.こ. こで,津. 波 高 さ と は,各. 各 ケ ー ス に お い て,粒 子 群 の 全 質 量 を 約3.0kgに. 揃え. て 実 験 を行 な った. 静 水 深 がh=9.0,14.0,ま. た は,24.0cmで,斜. 配 が β=60° で あ る場 合 の,ガ. ラ ス球(中)に. 面勾 よ り生 成.
(4) 地滑 りによ る津波 の生成 に関す る水理 実験. 図‑8. 図‑7. 波 高計 設 置位 置 にお け る津波 高 さ(h=9.0cm,β=600). 波高 計設 置位 置 にお け る津波 高 さ(β=60°). さ れ る津 波 の 津 波 高 さ を 図‑7に 示 す.こ 球(中. 349. 一 ス トッ プ)」 の 場 合,水. 位 置 に,ス. こ で,「 ガ ラ ス. 路 床 上 の 波 高 計2の 設 置. トッパ が 固 定 さ れ て お り,粒 子 群 が こ の位 置. よ り沖 側 に移 動 で き な い. 静 水 深h=9.0cmの. 場 合 の,ガ. ラ ス 球(中)に. よ り生. 成 され た津 波 の 津 波 高 さ は,波 高 計2の 設 置 位 置 よ り も, 波 高 計3の 設 置 位 置 に お け る 方 が 大 き くな って い る.こ れ は,水 深 が 比 較 的 浅 く,水 平 な 水 路 床 上 を 沖 向 き に移 動 す る粒 子 群 が,津 波 の成 長 に寄 与 す る効 果 が 大 き い か らで あ る.他 方,ス. 図‑9. 津 波 の 時 間 波 形(h=9.0cm,β=600). トッパ を設 置 した 「ガ ラ ス球(中‑. ス トッ プ)」 の 場 合 に は,津 波 が あ ま り成 長 せ ず,波 計3の 設 置位 置 に お け る 津 波 高 さが,波. 高. 高 計2の 設 置 位 置. よ り も低 くな って い る.崩 落 粒 子 の滑 動 距 離 は,崩 落 粒 子 の粘 着 力 や 噛 み 合 わ せ に 依 存 す る と考 え られ,特. に,. ま た,h=9.0cm及. び β=60° で あ る場 合 の,ア. クリ. ル ロ ック,ま た は,ア イ ス ブ ロ ッ ク に よ り生 成 され る津. 水 深 が浅 い 場 合,津 波 高 さの 違 い に影 響 を 及 ぼ す で あ ろ. 波 の 時 間 波 形 を 図‑9に 示 す.両. う.波 高 計3の 設 置 位 置 に お け る津 波 高 さ は,静 水 深h=. は,約0.5kgで. 14.0及 び24.0cmの. は,潜 水 した ア イ ス ブ ロ ッ クの 浮 上 に起 因 し,こ れ は,. と き に は,静. 水 深h=9cmの. と き程. ス トッパ の 存 在 の影 響 を 受 け な い. 5.. す.よ. ー ス毎 に 最 低3回 の. こで は,代 表 的 な ケ ー ス の 結 果 を示. り厳 密 な議 論 の た め に は,多 数 回 の実 験 結 果 を ェ. ラ ーバ ー付 き で 示 す と い った必 要 が あ る が,こ れ は,今 後 の 課 題 と す る. 静 水 深h=9.0cm,斜 石,ま. た は,ア. 面 勾 配 β=60° の 場 合 の,自. 然. ク リル ロ ッ ク に よ り生 成 され る津 波 の 津. 波 高 さ を 図‑8に 示 す.図‑8に. は,ガ. ラス 球(中)の. も示 して あ る.各 粒 子 群 の 全 質 量 は,約2.0kgで. こで 用 い た ア イ ス ブ ロ ッ ク は,ア. ク リル ロ ッ ク と. 粒 径 及 び形 状 が 異 な って い る点 に注 意 す る必 要 が あ る.. ロ ッ ク状 粒 子 を 用 い た実 験 で は,球 状 粒 子 を 用 い た実. 実 験 を 行 な っ た.こ. 現 れ る第2波 の ピー ク. ア ク リル ロ ッ ク に よ り生 成 され る津 波 に見 られ な い.な お,こ. ロ ック状 粒 子 を 用 い た実 験 の結 果. 験 程 の再 現 性 が 得 られ な い た め,ケ. 者 共 に,粒 子 群 の全 質 量. あ る.時 刻0.7sで. 場合 あ る.. 自然 石 は,粒 子 同士 の 噛 み 合 わ せ が 強 固 で あ る た め,. 静 水 深h=9.0,ま. た は,14.0cmで,斜. で あ る場 合 の,自 然 石,ア. 面 勾 配 β=60°. ク リル ロ ッ ク,ま た は,ア. イ. ス ブ ロ ック に よ り生 成 さ れ る津 波 の津 波 高 さ を 図‑10に 示 す.い. ず れ の粒 子 群 も,全 質 量 は,約0.5kgで. あ る.. 波 高 計3の 設 置 位 置 に お け る 津 波 高 さ は,h=9.0cm の 場 合,自 =14 .0cmの. 然 石 に よ り 生 成 さ れ る 津 波 が 低 い が,h 場 合,3者. 間 に殆 ど差 異 が な い.ま. た,津. 波 が 波 高 計1の 設 置 位 置 か ら波 高 計2の 設 置 位 置 に 至 る ま で の 津 波 高 さ の減 衰 率 は,い ず れ の 静 水 深 の場 合 も,ア イ ス ブ ロ ック に よ り生 成 さ れ る 津 波 が 最 大 とな り,こ の 現 象 は,h=14.0cmの. 場 合 に顕 著 で あ る.な. お,ア. イ. 崩 落 に 時 間 を 要 し,生 成 され る津 波 の 周 期 が 長 くな り,. ス ブ ロ ック は,比 較 的 低 密 度 で あ る た め,水 中 へ の突 入. そ の結 果,津 波 高 さ が 低 くな る.ア. 後 に降 下 速 度 が 急 減 し,第1波. ク リル ロ ック は,自. 然 石 と類 似 の 形 状 を 有 す るが,比 重 が 軽 く,摩 擦 力 と噛 み合 わ せ が 弱 い た め,自 然 石 よ り も津 波 高 さ が高 くな る.. 水 面 に浮 上 した.. の ピ ー クが 伝 播 した 後,.
(5) 350. 海. 図‑10. 6.. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). 波高 計 設 置位 置 に お け る津波 高 さ(β=60°). 図‑11. 粒 子 塊 を 用 い た 実験 の結 果. 波 高 計設 置 位 置 に お ける津 波 高 さ(h=14.0cm,β=60°). 地 滑 りで は,崩 落 体 の 一 部 が一 体 と な って,比 較 的 大 き な 塊 と して 降 下 す る可 能 性 が あ る.そ cm及. こで,h=14.0. び β=60° と して,次 の5ケ ー ス を 設 定 した.. Case 1:崩. 落 体 の す べ て が 粒 子 群 で 構 成 さ れ て い る.. Case 2:崩. 落 体 の上 部 が 一 体 とな って お り,下 部 が 粒 子 群 で 構 成 さ れ て い る.. Case 3:崩. 群 で 構 成 さ れ て い る.. ゲ ー トを 瞬 時 に 引 き上 げ る こと が で き る機構 を 有 す る 津 波 発 生 水 槽 を製 作 し,粒 径 や形 状 の 異 な る粒 子 群 及 び そ の 結 果,生. い る.. し,各 場 合 で,そ. な わ ち,1)ガ. ラ ス ビ ー ズ に よ る津 波 は,. ガ ラ ス球 の場 合 よ り も周 期 が 長 く,分 散 性 が 大 き く現 れ る;2)緩. 落 体 のす べ て が 一 体 と な って い る.. 粒 子 を ガ ラ ス 球(小)と. 成 さ れ る津 波 に次 の よ うな 特 性 の あ る こ と. が わ か った.す. 落 体 の上 部 と下 部 の そ れ ぞ れ が 一 体 とな って. Case 5:崩. 論. 粒 子 塊 の崩 落 に誘 起 さ れ る津 波 の水 理 実 験 を行 な った.. 落 体 の下 部 が 一 体 と な って お り,上 部 が 粒 子. Case 4:崩. 7. 結. や か な斜 面 上 で は,下. 部 の粒 子 が 先 行 して 降. 下 し,津 波 波 形 が 粒 径 に 大 き く依 存 す る;3)水. の総質量 を. 約2.6kgと. す る.一 体 と な る部 分 の ガ ラ ス 球 を ネ ッ ト. 4)粒 子 の 噛 み 合 わ せ が 強 固 な場 合,津. で 包 み,そ. の質 量 を約1.3kgと. 波 高 が 低 くな る;5)崩. す る.Case. て の ガ ラ ス 球 を ネ ッ トで 包 む.積. 5で は,す べ. 載 状 況 は,4 .の 実 験. 深 が浅. い場 合,粒 子 の滑 動 距 離 が 短 い と,津 波 高 さが低 くな る;. 場 合,津. 波 の周 期 が 長 く,. 落体 の上部 が一 体 とな って い る. 波 高 さ が 低 く な る傾 向 が あ る;6)水. 面 下 に深. と同 様 とす る.な お,一 体 化 に は,ビ ニ ー ル ネ ッ トを 用. く潜 行 しな い氷 の 崩 落 に よ って も,大 き な 津 波 が 発 生 し. い て,初 期 の粒 子 間 の 摩 擦 や 噛 み 合 わ せ と,運 動 時 の粒. 得 る.. 子 の 間 隙 へ の水 の 浸 入 条 件 とを 粒 子 塊 が な い 場 合 に近 付 け る.. 今 後 は,ゲ ー トを 傾 斜 さ せ た場 合 や,土 砂 とい っ た, ガ ラス球 や ガ ラス ビー ズ と異 な る 粒 子 を用 い た 場 合 に つ. 本 実 験 で は,次 の よ うな崩 落 状 況 が 観 察 され た.Case 2で は,下 部 の ガ ラ ス 球 の半 分 程 度 が 先 行 し,残. りが 粒. い て実 験 を 行 な い,崩 落 粒 子 の運 動 の メ カ ニ ズ ムを 考 慮 して,実. 現 象 の津 波 生 成 過 程 の解 明 を 目指 した い.. 子 塊 を 上 に乗 せ た状 態 で 降 下 し,停 止 後 も この 位 置 関 係 に あ っ た.Case. 3で は,初 め は,上 部 と下 部 が一 体 と な っ. て降 下 す るが,次 第 に 上 部 の ガ ラス 球 の半 分 程 度 が 下 部 よ り も前 に移 動 し,下 部 の沖 側 面 に 沿 って 落 下 す る.停 止 後 は,下 部 の沖,上 4で は,上. 及 び岸 側 にガ ラ ス球 が あ る.Case. 部 と下 部 に ず れ が 殆 ど生 じな いが,下. が 沖 側 に 膨 らむ.Case. 5で は,ネ. 部 のみ. ッ トで包 まれ た粒 子 塊. の 形 状 が,降 下 時 及 び 降 下 後 と も,殆 ど変 化 しな か っ た. Case 1〜5に お け る津 波 高 さ を図‑11に 示 す.波. 高 計1. の 設 置 位 置 に お け る津 波 高 さ は,初 期 の 運 動 が 類 似 した Case 3とCase. 5で 高 い.Case. 2で,下. 部 の ガ ラ ス球 の 半. 分 程 度 が 先 行 す る た め,波 高 計1及 び波 高 計3の 設 置 位 置 の 津 波 高 さが 低 い.Case. 4で は,波 高 計1〜3の 設 置 位 置. の 津 波 高 さ が い ず れ も低 い.. 参 考 文 献 今村文 彦 ・後 藤大地 ・鴫原良典 ・喜多 村雄一 ・松原 隆之 ・高 岡 一章 ・伴 一 彦 (2001): 土砂突入 に よる津波発生 機構 に関 す る基 礎検討, 海岸 工学論文集, 第48巻, pp.321‑325. 柿沼太郎 (2006): 津 波地震 が もた らす幾っ かの地変形 態を対象 と した津波形 成過程 の数値解 析, 海岸 工学論 文集, 第53巻, pp.191‑195. 重 松孝 昌 ・河野哲 也 (2006): 斜 面上 を運 動す る粒子群 に誘起 さ れ る流 体運動 に関す る実験 的研究, 海 岸工学 論文集, 第53 巻, pp.136‑140. 富 樫宏 由 ・平 山康志 ・谷 口祐治 ・松本 慎市 (1992): 1792年 有 明海津波 の再現 性水 理実験, 海 岸工学論文 集, 第39巻, pp. 221‑225. Kanamori, H. and M. Kikuchi (1993): The 1992 Nicaragua earth quake: A slow tsunami earthquakes associated with subducted sediments, Nature, Vol. 361, pp.714-716..
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