浮 遊 砂 に よ る底 質 の沖 合 い流 出量 の定 量 評価 に関 す る研 究
5
0
0
全文
(2) 722. 海. 岸. 工. 学. 論. 変 化 さ せ て 実 験 デ ー タが 最 も よ く再 現 で き る係 数A,m を 求 め た.そ の 結 果,図‑1に. 示 す α=ks=2dの 場 合 に最 も. 相 関 が よ く,係 数A=0.021,m=2.1が. 得 られ た.こ. の係. 数 を用 い る と式(2)は 式(3)の と お り とな り,浮 遊 砂 濃 度 は,波 浪 に よ る摩 擦 速 度u*と 底 質 の 沈 降 速 度w0の ほ ぼ2乗 に比 例 す る こ とが 示 さ れ る.式(3)か. 比の. ら浮 遊 砂 濃. 文. 集. 第55巻(2008). 3. 浮 遊 砂 に よ る沖 合 い土 砂 流 出 量 の 評 価 (1) 評価式 の導入 底 質 の沖合 い流 出量 を評価 す るた め,式(4)に 示 す地 形 変化 と土 砂収支 の 関係式 お よび式(5)の浮遊 砂 の移流 拡散 式を用 いる.. 度 の 鉛 直 分 布 を 計 算 し,実 験 デ ー タ の鉛 直 分 布 と比 較 し た 結 果 を 図‑2に 示 す.こ. れ か ら,浮 遊 砂 の 鉛 直 濃 度 分 布. (4). が よ く再 現 で きて い る こ とが 分 か る.. (3) (5). こ こ に,x,y,z:岸 qx,qy:x,y方. 沖,沿. 岸,鉛. 直 方 向 の 座 標,t:時. 向 の 土 砂 移 動 量u,v,w:x,y,z方. 平 均 流 速,εx,εy,εz:x,y,z方. 間, 向 の. 向 の 拡 散 係 数,qp‑h:. 底 面 に お け る 浮 遊 砂 の 巻 き 上 げ 量,C0:浮. 遊砂 の海底面. に お け る 濃 度 で あ る. 式(5)をz=‑h(底. 面)か. 平 均 を と り,ラ. イ プ ニ ッ ツ則 お よ び 底 面 と水 面 で の 境 界. らz=ζ(水. 条 件 を 用 い て 変 形 す る と,次. 面)ま. で 積 分 して 周 期. 式 が 得 ら れ る.. (6). 図‑1. 基 準 面 濃 度Caとu*/w0の. 関係. こ こ に,w0‑hは底 質 の 底面 にお け る沈 降 速 度 で あ り,式(6) を地 形 変 化 の 連 続 式(4)に 代 入 す る と,次 式 が 得 られ る.. (7) 式(7)を 沖 側 移 動 限 界xiか 行 い,式(2)を. らバ ー ム の 位 置x0ま で 積 分 を. 代 入 して 係 数 αを 用 い て εx=αu*hと す る. と,沖 側 単 位 長 さ 当 り の浮 遊 砂 に よ る土 砂 流 出量qoffは, 次 の よ うに 表 せ る.. (8) 図‑2Ca=A(u*/W0)mに. よる浮遊 砂濃 度 の鉛直 分布 の評価.
(3) 浮 遊砂 によ る底 質 の沖合 い流 出量 の定量 評価 に 関す る研究 こ こ に,hcは. 地 形 変 化 の 限 界 水 深 で あ る.さ. 項 と 積 分 項 を 関 数g(w0/ku*)と 境 界 で の 海 底 勾 配)と. ら に,微. し,∂h/∂x=tanβ(沖. す る と,土. 723. 分. 式(9)よ り底 質 の 沖 合 い流 出 量qoff(H,T)を式(11)に 示 す よ. 側. う に 出現 す る波 高 周 期 す べ て の 組 み合 わ せ につ い て粒 径 別 に算 出 した.図‑4に. 砂 流 出 量qoffは,. 径0.15mmの. 波 高 周 期 の 出現 頻 度 分 布 と底 質 粒. 場 合 の年 間 当 た り海 岸 線1m当. 別 沖 合 い流 出 量 分 布 を 示 す.地. (9). 8mと. した.こ. りの波高周 期. 形 変 化 の 限 界 水 深hcは. れ か ら,波 高2.0m以 下 の波 浪 は,出 現 頻. 度 は高 い が ほ とん ど沖 合 い 流 出 に寄 与 せ ず,出 現 頻 度 の と な る.ま た,u*は. 波 浪 に よ る摩 擦 速 度 で あ る の で,底. 面 流 速 と エ ネ ル ギ ー と の 関 係 を 用 い て,土. 砂 流 出 量qoff. 低 い 波 高3.0m以 上 の 波 浪 が 沖 合 い流 出 に 寄 与 して い る こ とが 分 か る.. を書 き換 え る と,. (11). (10) 波浪 出現 頻度(%). と な る.こ. こ に,Cは. 波 速,Cgは. エネル ギー輸送速度 で. あ る。 式(10)か ら,底 質 の 沖 合 い流 出 量 は,波 浪 の エ ネ ル ギ ー あ るい は エ ネ ル ギ ー流 束 の ベ キ 乗 に比 例 し,地 形 変 化 の 限 界 水 深 付 近 の 海 底 勾 配 に比 例 して い る こ とが 分 か る.こ の 限 界 水 深 付 近 の 海 底 勾 配 が 大 き い ほ ど流 出 量 が 大 き くな る関 係 は,経 験 的 に知 られ て い る こ と で あ る. こ の関 係 式 を 用 い て,波 浪 条 件 お よ び 地 形 変 化 の 限 界 水 深hcと 海 底 勾 配tanβ か ら底 質 の沖 合 い流 出 量 を容 易 に 評 価 す る こ とが 可 能 と な る.こ. こ で,A=0.021,m=2.1 沖 合 い 流 出 量(d=0.15mm). で あ り,係 数 αはRouse式 が 拡 散 係 数 εzは水 の 乱 流 拡 散 係 数 に等 しい と して導 か れ て い る こ とか ら,底 面 お よ び 水 面 で0と な り,1/2水 深 で 極 大 値 とな る よ うな 放 物 線 分 布 の水 深 平 均 値 か ら0.067と な る.関 数g(w0/ku*)は,図 ‑3に 示 す とお りで あ る .. 図‑4. 波 高 周 期 別 底 質 の 沖 合 い流 出 量(d=0.15mm,新. 粒 径 別 の 沖 合 い 流 出 量 は,表‑1お. 潟 海 岸). よ び図‑5に 示 す と お. り とな る.こ の粒 径 別 沖 合 い流 出 量 は,底 質 が 単 一 粒 径 の場 合 の 評 価 結 果 で あ る.実 際 に 新 潟 海 岸 に存 在 す る底 質 の 粒 度 組 成 は,図‑6に 図‑3. 関 数gとw0/(ku*)と. の関係. 0.9mm程 (2) 新 潟 海 岸 に お け る 浮 遊 砂 に よ る 底 質 の 沖 合 い 流 出 量 の評 価 新 潟 沖6ヶ 年 デ ー タ((財)沿 1996)の. 年 間 当 た りの 波高 周 期 結 合 確 率 分 布 を用 い て,. よ そ0.2mmか. ら. 度 で あ り,水 深 が 深 くな る に した が い 粒 径 の. 小 さい も の の量 が 多 くな り,新 潟 海 岸 の 地 形 変 化 の 限 界 水 深 で あ る水 深8mで. 岸 開発 技 術 研 究 セ ン タ ー,. 示 す とお りで あ る.こ れ か ら,. 汀 線 付 近 で 底 質 を構 成 す る粒 径 は,お. は0.25mm以. 下の粒径 の底質 が ほ. とん ど大 部 分 を 占 め て い る.こ の こ と は,汀 線 付 近 か ら 沖 へ 向 か って 底 質 の 移 動 が 生 じて お り,粒 径 の 細 か い も.
(4) 724. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). の ほ ど沖 へ 運 ば れ や す く,お よ そ0.1mm以 下 の 粒 径 の底 質 は汀 線 付 近 に は ほ と ん ど 留 ま らず 沖 へ輸 送 され る こ と, お よ そ0.25mm以. 上 の 粒 径 の 底 質 は 沖 へ 輸 送 さ れ に くい. こ とを 示 して い る.沿 岸 漂 砂 に よ っ て運 ば れ て き た土 砂 が 沖 向 き の土 砂 輸 送 に よ る 分 級 作 用 を受 けな け れ ば,底 質 の 粒 度 組 成 は汀 線 付 近 もそ の 沖 側 も同 じ はず で あ る. した が っ て,岸 側 の 底 質 は 沖 向 き の土 砂 移 動 が 生 じた後 の 粒 度 組 成,沖. 側 の 底 質 は 岸 側 か ら移 動 して き た もの と. 考 え る こ と が で き る の で,表‑1お. よ び 図‑5の 底 質 の粒 径. 別 沖 合 い流 出量 に岸 沖 の平 均 粒 度 組 成 を乗 じる こ と に よ り底 質 の沖 合 い 流 出 量 が 評 価 で き る と考 え られ る.. 表‑1. 底質 の粒 径別 沖合 い流 出量 図‑6 水 深0mか. 新 潟海岸 の水 深別 底質 の粒 度組 成分 布図 ら8mの. 平 均粒 径の通 過質量 百分率 を. Weibull分 布 お よ び対 数 正 規 分 布 に 当 て は め,図‑7に. 示. す よ う に最 も相 関 の よ いWeibull分 布(k=1.9)を 用 い て 補 間 し,こ れ を用 い て 底 質 の粒 径 別 沖 合 い流 出 量 を 算 出 し た.. 図‑7. 新潟 海岸 の岸 沖平均 粒度 組成. 評 価 結 果 を表‑2に 示 す が,新. 潟 沖 の波 浪 条 件 で は,沖. 合 い 土 砂 流 出 量 は 粒 径 が お よ そ0.15mm以. 下 で はか な り. 大 き く,逆 に 粒 径 が お よ そ0.4mm以 上 で は か な り小 さ く な る こ とが 示 さ れ た.こ い て,地. の結 果 は,多. くの 自然 海 浜 に お. 形 変 化 の 移 動 限 界 水 深 付 近 の 底 質 粒 径 が0.15. mm〜0.2mmと. な って い る結 果 と ほ ぼ 一 致 して い る.ま. た,新 潟 海 岸 で 海 岸 を構 成 す る粒 径0.15mm以. 上 の 底 質 は,. 単 位 幅 当 り の 年 間 沖 合 い 流 出 量 が 約7.5m3と 推 定 で き, 図‑5. 底質 の粒 径別 沖合 い流 出量. これ は,海 岸 線1km当. た り に換 算 す る と,年 間約7,500m3. の 沖 合 い土 砂 流 出 量 と評 価 で き る.同 様 に粒 径0.2mm以 上 の 底 質 で は,単 位 幅 当 り の年 間 沖 合 い 流 出 量 が 約1.8m3.
(5) 浮遊 砂 によ る底 質 の沖合 い流 出量 の定 量評価 に関す る研究 と推 定 で き,海 岸 線1km当. た りに 換 算 す る と,年 間 約. 1,800m3の 沖 合 い土 砂 流 出 量 と評 価 で き る.こ. れ は,新. 725. 高 い が ほ とん ど沖 合 い 流 出 に は寄 与 せ ず,出 現 頻 度 の 低 い 波 高3.0m以 上 の 波 浪 が 沖 合 い 流 出 に 寄 与 して い る こ. 潟 海 岸 な ど 日本 海 側 に位 置 す る海 岸 の沿 岸 漂 砂 量 が 年 間. と が分 か った.. 数 万 か ら10数 万m3で あ る の で,中. (4)新 潟 沖 の 波 浪 条 件 で は,沖 合 い土 砂 流 出 量 は粒 径 が. 長 期 的 な土 砂 収 支 を. 評 価 す る上 で無 視 で き な い量 で あ る.. お よ そ0.15mm以. 本 手 法 に よ り,波 浪 条 件 と地 形 変 化 の 限界 水 深 お よ び. 下 で はか な り大 き く,逆. に粒 径 が お よ. そ0.4mm以 上 で はか な り小 さ くな る こ と が 示 さ れ た.こ. 海 底 勾 配 が 決 ま れ ば,粒 径 別 の 沖 合 い流 出量 の 算 定 が可. の結 果 は,多. 能 とな り,海 浜 の 土 砂 収 支 が 深 浅 測 量 デ ー タか ら精 度 良. 界 水 深 付 近 の 底 質 粒 径 が0.15mm〜0.2mmと. く把 握 す る こ とが で き,3次. 結 果 と ほぼ 一 致 して お り,本 評 価 式 の 関 係 が 現 地 海 浜 に. 元 海 浜 モ デ ル,等 深 線 モ デ. くの 自然 海 浜 に お い て,地 形 変 化 の移 動 限 な って い る. ル 等 と併 せ て評 価 す る こ とに よ り,中 長 期 的 な 土 砂 管 理. 適 用 で き る こ と の1つ の根 拠 と な って い る.. 方 策 の 検 討 に役 立 て られ る もの と考 え る.. (5)新 潟 海 岸 を 例 に と り,0.15mm以. 上 の 底 質 の1年 間 当. た り の 沖 合 い 流 出 量 を 算 定 した と こ ろ,7.5m3/m/yと 表‑2 新潟 海岸 にお ける底質 の粒 径別 沖合 い流 出量. 定 さ れ た.こ 間7,500m3に. の 値 は 海 岸 線1km当. 算. りに 換 算 す る と,年. も及 び,細 粒 径 の 底 質 が 卓 越 す る 海 岸 で は. 無 視 で きな い量 で あ る. (6)本 評 価 式 に よ り海 浜 の土 砂 収 支 が 深 浅 測 量 デ ー タか ら精 度 良 く把 握 可 能 と な り,3次. 元 海 浜 モ デ ル,等. 深線. モ デ ル 等 と併 せ て評 価 す る こ とに よ り,中 長 期 的 な土 砂 管 理 方 策 の 検 討 に役 立 て られ る もの と考 え られ る. (7)底 質 の沖 合 い 流 出 量 の適 用 性 を さ らに 高 め る た め に は,で. き る限 り多 くの 海 岸 に適 用 し,精 度 の高 い 海 浜 地. 形 測 量 デ ー タ と水 深 別 の粒 度 分 布 を 用 い る こ とに よ り, 比 例 係 数 の 精 度 を 高 め る こ と が必 要 と考 え られ る.. 謝 辞:浮. 遊 砂 の実 験 デ ー タ は,電 力 中 央 研 究 所 清 水 隆 夫. 氏 に 提 供 い た だ い た.こ. 参 泉 宮 尊 司 ・國 田 知 基 ・泉 船 体 取 付 型ADCPに. こ に謝 意 を 表 す.. 考. 文. 献. 正 寿 ・永 松. 宏 ・石 橋 邦 彦(1999):. よ る シ ル トお よ び 微 細 砂 の 濃 度 の 時 空. 間 変 動 の現 地 観 測, 海 岸 工 学 論 文 集, 第46巻, pp.576‑580. 鹿 島 遼 一 ・清 水 隆 夫 ・斉 藤 昭 三 ・丸 山 康 樹(1982): 路 に よ る岸 沖 漂 砂 の実 験,. 4. 結 論. デ ー タ集No.1,. (財)沿 岸 開 発 技 術 研 究 セ ン タ ー(1996):. 沖 合 い流 出土 砂 量 を理 論 的 に評 価 した 結 果,以 下 の 事 柄. 全国港湾 海洋波浪 観測. 25ヶ 年 統 計NOWPHAS1970〜1994,. 地 形 変 化 の 連 続 式 と浮 遊 砂 の 移 流 拡 散 方 程 式 を用 い て, 田村. 進 ・赤 澤. pp185.. 勝 ・和 田耕 造 ・永 松. 宏 ・泉. 新 潟 西 海 岸 の 地 形 変 動 機 構 の 検 討‑VHFレ. が 明 らか とな っ た.. の 現 地 観 測‑,. (1)本 研 究 で 得 られ た沖 合 い へ の 浮 遊 砂 に よ る底 質 の 流. 田村. 海 岸 工 学 論 文 集, 第47巻,. 正 寿(2001):. キ乗 に比 例 し,地 形 変 化 の 限 界 水 深 付 近 の 海 底 勾 配 に比. 海 岸 の流 況 特 性, 海 岸 工 学 論 文 集, 第48巻,. の限 界 水 深 付 近 の海 底 勾 配. が 大 き い ほ ど流 出量 が 大 き くな る 関 係 は,経 験 的 に 知 ら. 期,底 質 粒 径,地. 形 変 化 の 限 界 水 深,海. 底勾配. が 求 め られ れ ば容 易 に 評 価 す る こ とが で き る利 点 を 有 し. る検 討‑,. pp.41‑45.. 遊 砂の拡散係数 に対す. 第30回 水 理 講 演 会 論 文 集, pp.637‑642.. Velocity and sediment concen-. pp.1062-1076. Lane, E. W. and A. A. Kalinske(1941):. Engineering calculation of. suspended sediment Trans. AGU, Vol.22, 307-603. Rouse, H.(1937): Modern conceptions of mechanics of turbulence, Trans. ASCE, Vol.102, pp.463-543.. て い る. (3)新 潟 海 岸 で は,波. 辻 本 哲 郎(1986): 乱 流 に よ る土 砂 輸 送‑浮. tration field, Proc.20th Coastal Engineering Conf., ASCE,. (2)本 評 価 式 に よ り浮 遊 砂 に よ る底 質 の 沖 合 い 流 出量 は, 波 高,周. pp.456‑460.. 風 を 考 慮 した2層 海 浜 流 モ デ ル に よ る新 潟 西. Detta, H. H. and K. Uliczka(1986):. れ て い る こ と と も一 致 して い る.. 正 寿(2000): ー ダ ー, ADCP. 進 ・近 川 喜 代 志 ・西 條 正 輝 ・高 野 剛 光 ・山 谷 弘 幸 ・泉. 出量 は,波 浪 の エ ネ ル ギ ー あ る い は エ ネル ギ ー流 束 の ベ. 例 して い る こ とが 分 った.こ. 大型造 波水. 電 力 中 央 研 究 所.. 高2.0m以 下 の 波 浪 は,出. 現頻 度 は.
(6)
関連したドキュメント
Watershed has many kinds of sources that pollute the receiving waters. Recently, although the pollutant load of point sources is being reduced by the
[r]
Estimating sediment discharge through mountainous region is very important for sediment control along river because sediment discharge from mountainous region become inlet
Abstract: Velocity field and suspended sediment concentration in surf zones were experimentally measured using a Particle Image Velocimetry system and an optical concentration
The objective of this study is clarifing the effects of the permeable-impermeable ratio of bandals on the suspended sediment behavior around the structures.
In this study, attempts have been made to clarify its functions scientifically with a laboratory experimental study on the local flow, suspended load concentration and
ing ropes of sediment trap systems.. suspended particles and sinking particles, whereas the chemical nature of NUTA may be intermediate between those of
Bifurcation phenomena on the inertial focusing of a neutrally buoyant spherical particle suspended in square
