水 理模 型 実 験 に よ る沿岸 域 の減 災 に関 す る検討
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(2) 1362. 海. 岸. 工. 学. 図‑2. 論. る構 造 物 間 隔 を30cmの3×3の. 正 方 格 子 と し た.不 規 則. 配 置 は,規 則 配 置 の2列 目(以 下,岸. 岸 方 向 に ず ら し千 鳥 配 置 と し,2列. ら20cmに 縮 め,4(沿. 列 と した.な. 孤 立 波 は 静 水 面 か ら波 頂 まで の高 さ を 振 幅 と し,長 周 期 波 は ゼ ロア ッ プ ク ロ ス 法 に よ り両 振 幅 を 波 高 と した.. 壁 か ら1列 目 とす 目 は,. 上 波 を受 け止 め る.密 集 配 置 は,規 則 配 置 の間. 隔 を30cmか. 第55巻(2008). 図‑3は 図‑1の 波 高 検 定 点 に お け る入 射 波 形 の一 例 で あ る.. 図‑2に 構 造 物 模 型 の 配 置 を示 す.規 則 配 置 は,隣 接 す. 直 接,遡. 集. 構 造物 模型 の配 置パ ター ン. (2) 構 造 物 配 置. る.)を30cm沿. 文. 岸)×3(岸. 沖)の. 配. お,構 造 物 の な い状 態 で も実 験 を 行 っ た.. 3. 水 位 の 経 時 変 化 (1) 孤 立 波 図‑4(a)(b)に,孤 立 波5cmの1列. 目 お よ び3列 目構 造 物 間. の 水 位 の 経 時 変 化 を 示 す.(a)は 構 造 物 の な い 状 態 と規. (3) 測 定 方 法. 則 配 置 お よ び 不 規 則 配 置,(b)は. 水 位 測 定 は,容 量 式 波 高 計 を用 い て サ ンプ リン グ間 隔. 集 配 置 の 図 で あ る.構 造 物 の配 置 間 隔 が(a)で30cm,(b). 40msで 行 い,図‑2に 30cm(密. 示 す1列 目 に 構 造 物 の な い 測 線 の. 集 配 置 は25cm)間. 列 目(最 後 列)直. 隔 お よ び構 造 物 背 後 とな る3. 測 点 が 異 な る た め,図. を 分 け て 示 し,同 一 測. 点 で 計 っ て い る構 造 物 の な い 状 態 と比 較 した.. 集 配 置 は50. 構 造 物 を 設 置 す る と,遡 上 波 が1列 目 に 激 し く当 た り. 測 定 し た.波 高 計. 海 側 に反 射 し,水 位 変 化 は構 造 物 の な い 状 態 に比 べ て鋭. は,地 盤 面 に 孔 を開 け て 設 置 し,あ らか じめ地 盤 高 に 水. い ピ ー ク を もち 全 体 に高 くな る.そ の後 は 構 造 物 間 で の. 位 を 合 わ せ て 実 験 を行 い,水 位 ゼ ロを 地 盤 高 と した.. 反 射 を 繰 り返 し徐 々 に減 衰 して い く.規 則 配 置 と不 規 則. cm)離. 背 後 の 測 点7か ら60cm(密. で20cmと. 構 造 物 の な い 状 態 と密. れ た 位 置(○. □ 印 の 箇 所)で. 流 速 測 定 は,可 逆 プ ロペ ラ式 流 速 計 を 用 いて サ ンプ リ ン グ 間 隔40msで. 行 っ た.流. 配 置 を比 較 す る と,大. き な差 は見 られ な い.3列. 目をみ. 速 計 は 一 方 向 成 分 しか 測 定. る と,構 造 物 を 設 置 した場 合 は,構 造 物 の な い状 態 とほ. で きな い た め,岸 沖 成 分 が 比 較 的 明 確 な 構 造 物 間(□ 印. ぼ 同程 度 以 下 の 水 位 に な る.た だ し,構 造 物 の な い状 態. の 箇 所)の. と規 則 配 置 は ほ ぼ 同 位 相 で あ るが,不 規 則 配 置 は明 らか. み 測 定 し,測 定 高 は地 盤 か ら約4mmと. した.. 遡 上 距 離 の 測 定 は ビデ オ カ メ ラ等 を用 い て 行 っ た.. に位 相 が 遅 れ る.密 集 配 置 を み る と二 山 の ピ ー クが み ら. (4) 実 験 波. れ,構 造 物 間 隔 が狭 い た め に ピー クの 高 さ は 抑 え ら れ る. 実 験 水 槽 内 で 実 現 象 に近 い 津 波 や 高 潮 を 発 生 す る こ と. が,構. 造 物 間 で再 反 射 して い る こ と が わ か る.3列. 目を. は難 し い.そ こ で,津 波 が 段 波 と な る状 況 と して,式(1). み る と,規 則 配 置 や不 規 則 配 置 に 比 べ ピー ク は 抑 え られ. に示 す 孤 立 波 造 波 理 論 に よ る発 生 波 を 用 い,振 幅 は5cm,. て お り,配 置 の 間 隔 が ピ ー ク カ ッ トに大 き く影 響 す る.. 7cm,10cm(現. 地5〜10mの. 津 波)と. した.. (1) こ こ に,Sは. 造 波 機 の 全 振 幅,Hは. 造 波 板 前 面 振 幅,h. は造 波 機 の 設 置 水 深 を 示 す. 次 に,安. 定 して い る長 い周 期 と して20s(現. 地200s). の規 則 波 を 引 き波 初 動 で 作 用 さ せ た(以 下,長. 周期波 と. い う.).両 振 幅(波. 地3〜5m. の高 潮 偏 差)と. 高)は3cm,4cm,5cm(現. し,周 期 が 長 い た め再 反 射 の影 響 を 受 け. 易 く,有 効 波 と して は最 初 の1〜2波 程 度 と した. 図‑3. 孤 立波 お よ び長 周期 波 の入 射 波形 の一例.
(3) 1363. 水理 模型 実験 に よ る沿岸 域 の減災 に関 す る検討. (a)規 則配 置 ・不 規 則配 置. (a)規 則配 置 ・不規 則 配置. (b)密 集 配 置 図‑4. (b)密 集 配置 図‑5. 孤 立波5cmに おけ る構 造物 間 の水位 の経 時変 化. 長 周期 波4cmに お け る構 造物 間 の水 位 の経 時変化. (2) 長 周 期 波. (2) 長 周 期 波 図‑5(a)(b)に,同 様 に 長 周 期 波4cmの 水 位 の 経 時 変 化 を. 1波 目 に つ い て は,規 則 配 置,不. 規則配 置 および密集. 示 す.有 効 波1〜2波 で み た 場 合,孤 立 波 に み られ た構 造. 配 置 と も,構 造 物 の な い状 態 と有 意 な差 は み られ な い.. 物 前 面 の鋭 い ピ ー ク は み られ ず,多 重 反 射 に よ る小 さな. 両 振 幅 の大 き く な る2波 目 で は,不 規 則 配 置,密. ピー クが み られ る程 度 で あ る.3列. で 低 減 効 果 が み られ,不 規 則 配 置 で 位 相 が遅 れ る.. 目 を み る と,規 則 配. 置 に比 べ 不 規 則 配 置 で 水 位 が 低 減 して い る.一 方,密. 集. 配 置 で は構 造 物 間 隔 を 狭 くす る効 果 は あ ま りみ られ な い.. 5. 水 位 お よ び 流 速 の 低 減 効 果 (1) 最 高 水 位 の 分 布. 4. 流 速 の 経 時 変 化. 図‑7に,孤. 立 波5cmお よ び 長 周 期 波4cm(2波. 目)の 構. 造 物 の な い状 態 に 対 す る各 構 造 物 配 置 の 最 高 水 位 の 比. (1) 孤 立 波 図‑6(a)(b)に,孤. 集配置. 立 波5cmの1列. 目 お よ び3列 目 の 構 造. 物 間 の流 速 の 経 時 変 化 を示 す.1列. 目 を み る と,水 位 変. 化 に み られ た鋭 い ピ ー ク は な く,規 則 配 置 ・不 規 則 配 置. (以下,無. 次 元 水 位 とい う.)を 示 す.横 軸 は測 点 を 示 す. が,規 則 配 置,不 規 則 配 置 は密 集 配 置 よ り構 造 物 間 隔 が 10cm広 く,岸 壁 か らの 位 置 は異 な る.た だ し,測 点2は. と も ピー ク の位 相 が や や遅 れ,構 造 物 が な い 状 態 に比 べ. 1列 目構 造 物 間,測 点4は2列. て 小 さ くな る.16s〜17s付. 構 造 物 問 に位 置 す る.. 近 か ら流 速 が 負 に転 じる の は,. 海 側 へ の戻 り流 れ で あ り,流 れ に対 して抵 抗 の大 き い 不. 孤 立 波 を み る と,1列. 目構 造 物 間,測 点6は3列 目. 目前 面 の 無 次 元 水 位 は2.2程 度 と. 規 則 配 置,密 集 配 置 で遡 上 波 の エ ネ ル ギ ー が 減 衰 し,戻. な る.規 則 配 置 や 不 規 則 配 置 で は1列 目間 を 遡 上 す る際. り流 れ が 急 に大 き くな る.3列. に は2.7程 度 と大 き くな るが,密. 目 を み る と,位 相 が 遅 れ. 集 配置 で は次第 に低減. 流 速 が低 減 し,と くに 不 規 則 配 置 で 明 らか と な る.密 集. して い る.規 則 配 置 や 不 規 則 配 置 も,1列. 配 置 を み る と,構 造 物 の な い 状 態 に 比 べ て1列 目 か ら流. 次 第 に低 減 し,低 減 効 果 は不 規 則 配 置 の方 で 大 き くな る.. 速 は 低 減 す るが,3列. 不 規 則 配 置 の 測 点3で 大 き い の は,遡 上 波 が2列 目 に 直接. 目 まで ほ ぼ 同 程 度 と な る.. 目の陸側で は.
(4) 1364. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (a)規 則 配 置 ・不 規 則 配 置. 図‑8. 孤 立波5cmお よび長周 期 波4cmに お ける無次元 流速. 配 置 と 同 等 ま た は そ れ以 上 と な る. 長 周 期 波 を み る と 孤 立 波 と同 様 に,1列 元 水 位 は2.2程 度 と な る が,1列 る も の の,3列 い.不 (b)密 集 配 置. 図‑6. 孤立 波5cmに お ける構造 物 間の流 速 の経時変 化. 目前 面 の無 次. 目間 で は1.3程 度 に低 減 す. 目 間 を 通 過 す る ま で は ほ とん ど 変 化 しな. 規 則 配 置 は,2列. 目 に 遡 上 波 が 直 接 当 た る た め,. 1.6程度 と な って い る が,そ. の 後 の 低 減 効 果 は大 き い.. た だ し,密 集 配 置 は測 点 が岸 壁 側 に近 い こ とを 考 慮 す る と,背 後 域 の低 減 効 果 は不 規 則 配 置 と 同程 度 とみ られ る. (2) 最 大 流 速 の 分 布. 当 た る た め で あ る.規 則 配 置 を み る と,構 造 物 間 を通 過 した 測 点5,6で. 大 き くな るが,こ れ は他 の 構 造 物 間 か ら. 図‑8に,孤. 立 波5cmお よ び長 周 期 波4cm(2波. の遡 上 波 の 回 折 波 が 合 成 され る た めで あ り,し たが って,. (以下,無. 不 規 則 配 置 の方 で 低 減 効 果 が 見 られ る.密 集 配 置 は,規. 無 次 元 流 速 は1.0以 下 と な り低 減 して い る.規. 則 配 置 ほ ど回 折 波 の 影 響 が な い こ とや,測 点 が 岸 壁 側 に. 密 集 配 置 を み る と,1列. 近 い こ と(5:6の. 速 は 大 き く な るが1.0以 下 で あ る.低. 比)を. 考 慮 す る と,低 減 効 果 は不 規 則. 目)の 構. 造 物 の な い 状 態 に対 す る 各 構 造 物 配 置 の 最 大 流 速 の 比 次 元 流 速 とい う.)を. 示 す.孤 立 波 を み る と, 則配 置や. 目 よ り も2列 目間 で 縮 流 に よ り流 減 効 果 は,不 規 則. 配 置 で 最 もみ られ,次 い で 密 集 配 置 とな る.長 周 期 波 を み る と,不 規 則 配 置 と密 集 配 置 の低 減 効 果 に差 は な い . 6. 推 定 最 大 流 量 と最 大 遡 上 距 離 図‑9に,孤. 立 波 お よ び長 周 期 波(2波. 目)の 遡 上 波 の. 最 大 遡 上 距 離 を 示 す.孤 立 波 を み る と,構 造 物 に よ る遡 上 距 離 の 低 減 は 明 らか で,と. く に不 規 則 配 置 で み られ る.. 規 則 配 置 と密 集 配 置 の 差 は み られ ず,格 子 配 列 の 場 合 は 構 造 物 間 を 遡 上 波 が 這 い上 が り易 い こ とが わ か る.長 周 期 波 を 孤 立 波 と比 較 す る と,密 集 配 置 の低 減 効 果 は不 規 則 配 置 と同 程 度 と高 くな る. 孤 立 波 の よ う に衝 撃 的 に構 造 物 に 当 た る場 合 は不 規 則 配 置 で低 減 効 果 は高 く,長 周 期 波 の よ う に徐 々 に水 位 が 上 昇 す る場 合 は,密 集 配 置 の よ うに縮 流 の 比 率 が大 き い と エ ネ ル ギ ー 損 失 が 大 き くな り,遡 上 距 離 が 短 くな る傾 向 に あ る. 図‑7. 孤 立波5cmお よび長周 期 波4cmに お ける無次元 水位. 次 に,構. 造 物 の 背 後 域 に 浸 水 した 遡 上 波 の 最 大 流 量.
(5) 1365. 水理模 型実 験 に よる沿岸 域 の減災 に関 す る検 討 と非 常 に高 い値 を 示 す.こ. れ は,構 造 物 間 を 通 過 す る 際. に,遡 上 波 の最 高 水 位 お よ び 最 大 流 速 は低 減 し,加 え て 構 造 物 に よ り遡 上 幅 が 狭 くな り,こ れ らの 積 に起 因 して 最 大 遡 上 距 離Lmaxが 低 減 す るた め で あ る. 7. お わ り に 本 研 究 は,計 画 外 力 を超 え る津 波 ・高 潮 等 に よ る 低 頻 度 メ ガ リス ク型 沿 岸 域 災 害 に対 して,平 常 時 に は港 湾 施 設 と して利 用 され て い る施 設 が 有 す る減 災 効 果 や遅 延 効 果 等 を把 握 す る た め に,背 後 域 の浸 水 状 況 に着 目 して 水 理 模 型 実 験 を 行 った.本 研 究 で 得 られ た知 見 を以 下 に ま と め た. (1) 孤 立 波 に よ る遡 上 波 の 水 位 を み る と,密 集 配 置 の 間 隔 が ピ ー ク カ ッ トに 大 き く影 響 す る. (2) 規 則 配 置 の よ うな 格 子 配 列 は,他 図‑9. 遡 上波 の最 大遡 上距 離. 回 折 波 が 合 成 さ れ,水 位 が 上 昇 し易 い. (3) 孤 立 波 に よ る遡 上 波 の流 速 は,不 規 則 配 置 の 低 減 効. 9maxを,式(2)を 用 いて 推 定 した. (2). こ こ に,ηmaxは3列. 目 の構 造 物 間(測 点6)の. Vmaxは 同 じ く最 大 流 速,Bは. 最 高 水 位,. 陸 域 部 水 路 幅 か ら構 造 物 の. 験 を行 っ た全 条 件 に つ い て,式(2)で. 求め. た最 大 流 量Qmaxと 測 定 した 最 大 遡 上 距 離Lmaxと の 関 係 を 示 す.孤. 立 波 の 相 関 係 数R2は0.78,長. 果 が 顕 著 で あ り,密 集 配 置 は1列 目 で低 減 す る も の の, そ の 後 は さ ほ ど低 減 しな い. (4) 最 大 遡 上 距 離 は,孤 立 波 の よ うな衝 撃 的 に構 造 物 に 当 た る場 合 は不 規則 配 置 で 短 く,長 周 期波 の よ うに徐 々 に水 位 上 昇 す る場 合 は,密 集 配 置 で み られ た よ うに,. 幅 を 除 い た 遡 上 の有 効 幅 で あ る. 図‑10に,実. の構 造 物 間 か らの. 周 期 波 のR2は0.92. 縮 流 に よ るエ ネ ル ギ ー損 失 で 遡 上 距 離 は短 くな る. (5) 構 造 物 間 を 通 過 す る際 に,遡 上 波 の 最 高 水 位 お よ び 最 大 流 速 は低 減 し,加 え て 構 造 物 に よ り遡 上 幅 が 狭 く な り最 大 遡 上 距 離 が 低 減 す る.. 謝 辞:本. 研 究 に あ た り,藤 間 功 司 防 衛 大 学 校 教 授,平. 石. 哲 也 独 立 行 政 法 人 港 湾 空 港 技 術 研 究 所 海 洋 ・水 工 部 長, 高 山知 司 財 団 法 人 沿 岸 技 術 研 究 セ ン タ ー理 事 に ご助 言 を 頂 きま し た.こ. こに 記 して 謝 意 を 表 します.. 参. 考. 文. 献. 油 屋貴子 ・今村文彦 (2002): 合成等価 粗度 モデル を用 いた津 波氾濫 シ ミュ レーシ ョンの提案, 海岸 工学論文 集, 第49巻, pp.276‑280. 岡本修 ・小 田勝也 ・石 川健二 ・田中聡 (2008): 港 湾施設 の減 災効果 に関 す る地盤 高 モデル による数値 シ ミュ レー シ ョン, 海洋 開発論 文集, 第24巻, pp.63‑68. チ ャル レス シマモ ラ ・鴫原良 典 ・藤 間功司 (2007): 建 物群 に 作用 す る津 波波力 に関す る水 理実験, 海岸工 学論文 集, 第 54巻, pp.831‑835. 原 田賢治 ・油 屋貴子 ・LatiefHamzah・ 今村文 彦 (2000): 防潮 林 の津波 に対す る減衰効果 の検討, 海岸工 学論文集, 第47 巻, pp.366‑370. 平石 哲也 ・竹村 慎治 ・永瀬 恭一 (2001): 南 太平洋 地域 におけ る植林 によ る津波 対策法 の適用性, 海岸工 学論文 集, 第48 巻, pp.1411‑1415. 劉 暁東 ・堺 茂樹 ・小 原忠和 ・三上勉 ・岩 間俊 二 ・今 村文彦 ・首 藤伸夫 (2001): 市 街地へ の津波遡上 ・氾濫 に関す る数値 解析, 海岸工 学論文集, 第48巻, pp.341‑345. 図‑10. 最 大流量 と最 大遡 上距 離 との関 係.
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