佐 々木 文 夫 要 旨
港湾工事 において ,波 浪 は作業船の稼働状況 に影響す るところが大 き く ,各 港湾工事現場 では的 確 な施工管理 ,安 全管理 を行 うために何 らかの方法で波浪の予測 を行 っている。 しか しぅ波浪予報 の情報提供がない多 くの港で は ,的 確 な波浪予測 を行 うことは難 しい状態 にある。本研究では ,こ の ような場所 において容易 に予測が可能な波浪予測手法 を開発 し ,港 湾工事 の安全管理 システムを 提案 した ものである。
第 1章 では ,序 論 として本研究の目的 ,本 研究の波浪予測法 ,本 論文の概要 について述べている。
波浪予報 の情報提供がない多 くの港での港湾工事管理 においては ,次 の ような問題が生 じている。
① 波高計の設置 してある港では ,従 来の波浪予測モデル等 を適用 して波浪予測 を行 うことがで き るが ,さ らに精度の高いモデルが要求 され る。② 波高計のない現場で は ,専 門家 による波浪予測 が必要 となるが ,専 門家の派遣 は経済的な事‖ 青等 により難 しいことが多い。③ 作業船 の作業限界 波高 は ,経 験的な数値 はあるが ,十 分 な科学的検証がなされていない。④ 波浪予測や作業船の稼 働 を含 め ,工 事の安全管理 をいかに行 うかについての管理 システムが体系的に確立 していない。こ れ らの課題 を解明 し ,現 場単位で容易 に予沢 Jが 可能な波浪予測手法の開発 と港湾工事 の安全管理 システムの確立 を目的 とした ものである。
本研究の波浪予測法 は ,統 計モデル を用いた統計論的方法であ り ,波 浪データ と気圧配置の動 き との関係 を統計的に分析 し ,予 想気圧配置図を用いて数 日後の予測 を行 うものである。分析方法 は
,気圧配置の動 きを画像的 に捉 えるために ,質 的なデータ も扱 うことので きる数量化分析 を用いてい る。波高予測 については ,作 業 の連続性 を考慮 し ,1〜 3日 後の予測 を目的 とす る。また ,作 業の可 否が重要であることか ら ,数 量化 H類 分析 を適用 して ,あ る基準波高 (作 業船の作業限界波高 )よ
り上か下の判別型予測式 とする。周期予測 については ,作 業船 の作業限界波周期が波高 と関連 して いるため ,目 的 とする周期 の数値予測が可能な数量化分析 I類 を適用 して ,1日 後 の重回帰型予測式 を作成 し ,周 期予測が可能か どうかの検討 を行 う。
第 2章 では ,予 測地点である岩手県久慈港 において ,数 量化分析 を適用 した波浪予測 モデルの作 成及 び実際の予想気圧配置図を用いた予測 シミュレーションについて述べている。予測式作成 にお いて ,季 節 による特有 の気圧配置があることか ら ,夏 場 (4月 〜10月 )と 冬場 (11月 〜3月 )に 分 けて分析 を行 った。
波高予測 については ,経 験的に用い られている作業船の作業限界波高 を基準波高 とし ,そ れぞれ 1.Omと 15mの 2ケ ースで分析 を行 って結果 ,1日 後予測 の分析 においては ,高 い判別的中率 を得 ることがで きた。 また ,基 準波高 に 20 cmの 許容範囲を設 けた修正判別的中率では ,各 ケース とも
学位記番号 と学位 :第 13号 ,博 士
(工学
)授与年月 日 :平 成 14年 3月 20日
す 受与時の所属 :大 学院工学研究科土木工学専攻博士後期課程
さらに高い的中率 を得 ることがで きた。次 に ,分 析で得 られた波高予測式 によ り ,実 際の予想気圧 配置図 を用 いて予測 シ ミュレー ションを行 った結果 ,修 正判別 的中率が 1日 後予測 で 90.5%〜 96
4%,2日 後及び 3日 後予測で 79.9%〜 88。 9%の 値 を得 ることがで きた。以上の結果 ,1日 後予測 に おいては高 い精度で予測可能 と判断で きる。また ,2日 後 ,3日 後予測 において もバ ラツキはあるが
,作業の段取 りを行 う上で目安 にで きる と考 えられ る。波高予測式の作成 において必要なデータ数 は
,3年 分程度であることも判 った。しか し ,う ね りや急激 な気圧配置の変化 による荒天 日の誤判別 もあ
り ,危 険な状態 となるので対応 しなければな らない。
周期予測 について も ,3年 分程度のデータ数 を必要 とす るが ,2秒 的中率 (予 預 J値 と実測値の残差 が 2秒 以 内のサ ンプルの割合 )に おいて ,夏 場が 865%,冬 場が 848%の 高い値 とな り ,数 量化分 析 I類 を適用す ることにより ,周 期予浪
Jは可能 と判断で きる。次 に予想気圧配置図 を用いた シ ミュ レーシ ョン結果 は ,夏 場が 843%の 高い 2秒 的中率 を得 ることがで きたが ,冬 場 は 67,9%と あまり 高い値 は得 られなかった。 しか し ,工 事の安全管理の目安 とはなる。
第 3章 で は ,作 業船の作業波浪限界条件 について述べている。波高計設置場所で実際 に作業 した 作業船 のデータ と波高計 データ との関係 を分析することで ,波 浪限界条件 の明確化 を目的 とす る。 分 析 の結果 ,周 波数 と波形勾配 の関係 を用いて整理 した場合 ,作 業の可否 はかな り明瞭 に分かれ るこ とが判 った。誤半」 別率 は 10〜 15%で あ り ,十 分 に実用的である。各作業船 の判別線 よ り ,波 高が
1.0m以 下で周期が 6秒 以上であれば ,ほ とん ど作業可能 と考 えてよい。また ,波 高が 1.Om以 上 1.5m 以下であって も周期が 10秒 以上であれば作業可能 と判断 してよい。つ まり ,本 研究で開発 した波浪 予測法 を用いて予測 された値 より施工 の可否 を判別で きる。
第 4章 では ,波 高計 のない港湾 にお ける波浪予測法の検討 について述べている。本研究では ,波
高計 のない港湾で容易 に目視波高観測で きる方法 を提示 し ,そ の方法で観測 したデータ と近隣の波 高計 データ との波高の相関か ら波高計 のない港湾の波高 を予測で きないかの検討 を行 った。 その結 果 ,波 高計 のある港湾 の波高 について先ず ,回 折 ,屈 折 ,浅 水変形 による波高変化 を解析 し ,次 に 数量化分析 I類 を適用 して回帰分析 による補正 を行 った場合 ,相 関係数が 085と 高い値 を得 ること がで きた。 よって , この回帰モデル式 を用いて ,波 高計のある港湾の波浪か ら波高計 のない港湾の 波高 を予測 し , この波高 に本研究で開発 した波浪予測モデル を適用すれば ,こ のような港湾での波 浪予測が可能 となる。
第 5章 で は ,本 波浪予測法 を用いた港湾工事の安全管理 について述べている。第 2章 か ら 4章 で 得 られた結果 を基 に ,本 波浪予測 を港湾工事 に適用す る場合 の一連の手順 をフロー図にまとめた。 作 業船の稼働 の可否や警戒体制 をとるか どうかの判定 ,う ね りや急激 な気圧配置 の変化 による荒天 日 の対応等 について ,図 1の フロー図に従 うことにより ,的 確 な港湾工事 の安全管理 を行 うことが可 能 となる。
第 6章 で は ,本 研究の結論 と今後の課題 について述べている。本研究で開発 した数量化分析 によ る統計的波浪予測法 は ,高 度 な専門的知識が無 くて も現場単位で容易 に高い精度で予測が可能であ ることを立証で きた。 また ,こ の波浪予測法 を用いることにより ,港 湾工事の的確 な施工管理・ 安 全管理 を行 うことも可能 となる。今後 の課題 としては ,う ね りや急激 な気圧配置の変化 による荒天
日に対 して ,予 測の時点で対処で きるように検討す る必要がある。
主指導教員 須 田 撫
A DEVELOPMENT OF THE OCEAN WAVE FORECASTING METHOD AND A SAFTY CONTROL FOR THE HARBOR CONSTRUCTION
Hum10 SASAKI
Abstract
In the harbor construction,the ocean、 、 ア ave greatly arects the work situation of the、 vork―
ships,so it carries out wave forecasting by some methods for accurate construction manage‐
ment and safety control in each neld. But it is a dilncult situation to carry out l、 ァ ave forecast‐
ing accurately in many harbors which have no the information service of the wave forecasting ln this study, the wave forecasting technique that is easily predictable for such harbors was developed and the safety control systenl for the harbor construction wOrks、 キ ア as proposed
ln chapter l,purpose of this study and wave forecasting rnethod of this study are described, In many harbor cOnstruction lields、 、 ア ithout the information service of wave forecasting,there are problems sho■ vn next
廼 D In the harbor construction ield with the、 vave gage, it is possible to carry out wave forecasting accordillg to conventional wave prediction models,etc.,but the model of higher prediction accuracy is required 筵 ⊃ In the harbor constructiOn neldゃ 、 ァ ithout the wave gage, though the prediction by the specialist of wave fOrecasting is required,it is often difncult by econonlical circumstances,etc. 廻)Though there is an experiential numerical value on
、 vork lillitative wave height of the Mπ
ork―ships,the scientinc verincation for the value is not enough,C)The management system on safety control with wave forecasting and on the
Ⅵ〆 ork ofthe wOrk― ships for the harbor construction has not been established, Purposes of this study are clearness of these problems and estabhshment of safety control system for the harbor construction、 vorks by development of the wave forecasting rnethod.
The wave forecasting lnethod of this study is a statistical rnodel statistically analyzed the relationship between wave data and atmospheric pressure pattern, and it carries out 、 vave forecasting after a few days by using predictive、 veather maps ln the analytical rnethod,it is used Quantincation Theory that is possible to use quahtative data in Order to pictoriaHy catch the changes of pressure pattern The、 ハ /ave height predictive model in which 耶〆 as applied Quantincation Theory II for l‑3 days after was developed, and because the propriety of possible M/orking is important,it was made to be predictive expression of discrilninant type based on some standards wave height(hmitative wave height of work― ships).The wave
period predictive model in which Mπ as apphed Quantincation Theory l for l day after was
developed, and because the limitative ttrave period of work― ships is not cleared, predictive
expression of multiple regression type 、 vas made ln the preparation of each predictive
expression,the analysis was carried out by separating into Sunlmer period (April― October) and Winter period(November〜 March).
In chapter 2,development of the wave predictive model on the Ktlii harbOr in lwate Prefecture and predictive simulation using predictive Ⅵ /eather maps are described. On the wave height prediction, the analysis was carried out with 2 cases of 1 0rn and l.5rn at the standard、 vave height As the result,the high discriminant hitting ratio was obtained in the analysis of the after l day prediction And when it corrected the standard、 vave height with setting O.2 m tolerances, it was possible to obtain the higher discriminant hitting ratio in all cases, And in the result of predictive simulation,the corrective discriI五 nant hitting ratio、 キ ア as
90.50/。^シ
9640/。 in the after l day prediction,79.90/。 ‑88.9% in the after 2^彰 3 days prediction ln result of analysis about the ttrave period predictive model,the 2 seconds hitting ratio (the sample in、vhich the residual between predictive value and measured value is within 2 seconds)
、 vas 84 3%in the Sullllner period,84.80/。 in the winter period. And in the result of predictive silnulation,it was possible to obtain high value that was 84,30/。 on the 2 seconds hitting ratio in the SuHllner period,but in the Winter period,the 2 seconds hittil■ g ratio was 67 9 0/。
In chapter 3,liHlitative wave situation of the work― ships is described By analyzing the relationship between wave data and ttrork situation on the basis of actual、 vork data of work―
ships in wave gage observation point,lirnitative wave situation of the、 vork―ships is cleared As a result of the analysis,it was proven that the propriety of the、 ハ ′ ork is divided clearly,、 vhen
it、
