周 防灘 南部 沿 岸域 の発 電所 港 湾 にお け る シル テ ー シ ョンにつ いて
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(2) 577. 周 防灘 南部 沿岸域 の発 電所 港湾 に お ける シルテ ー シ ョンにつ いて. パ タ ー ン1. パ ター ン2. 平年並みの 地形変化(パ ターン1) 図‑4. 高波浪年 の地形変化(パ ターン2). 地 形 変 化 パ タ ー ンの 模 式 図. 図 に 例 示 され た2004年7月. 〜2005年7月. り,こ れ 以 前 で は,1989年12月 図‑2. の期 間 の み で あ. 〜1990年11月. の期 間 にま. で遡 って一 例 のみ認 め られ る. パ ター ン1の 地 形 変 化 に よ る航 路 ・泊 地 の平 均 堆 積 厚 は. 年 間地 形変化 の代 表 的パ ター ン. 数cm/年 程 度 で あ り,こ れ が続 く限 りは水 深 管 理 を計 画 的 に行 う ことは 困 難 で は な い.し か しなが ら,パ ター ン2が 出 現 して取 水 塔 トレンチへ の埋 没 が生 じた場 合 に は早 急 な 対 策 が 必要 とな る ことが 多 く,パ ター ン2の 発 生 機 構 を把 握 す る こ とは効 率 的 な 維持 凌 渫 の計 画,さ. らに は埋 没 対 策. 工 を検 討 す る上 か ら も重 要 で あ る. 図‑3は1997年. 以 降 の苅 田 地 点 の ナ ウ フ ァス デ ー タ を対. 象 に年 毎 の 時 化 の 回 数 を整 理 した もの であ るが,パ 2が 現 れた2004年7月. 〜2005年7月. ター ン. の期 間 は他 と比 べて ピー. ク波 高 の大 きな時 化 の出 現 回 数 が 多 い ことが わか る.こ れ らの ことか ら,上 記 の地 形 変 化 パ ター ンに対 して 図‑4の 模 式 図 の よ うな機構 が 推 定 さ れ る.す なわ ち,比 較 的 穏 や か な波 浪 条 件 の下 で は発 電所 航 路 区域 の西 側 を 始 め とす る周 辺 か らの埋 没 が 主 体 とな るが,激 区域 に侵 食 域 が 現 れ,さ. しい高 波 浪 の下 で は航 路. らに奥 の取 水 塔 トレンチ に著 しい. 堆 積 を生 じる とい う もので あ る. 図‑3. なお,当 地 点 は苅 田 地 点 か ら南 東 に15Km程. 時化 の 出現回 数. 度 離 れて い. るが,両 地 点 の局 地 波 浪推 算 デ ー タベ ース を比 較 して良 好 な相 関 を有 す る こ とを確 認 した上 で,当 地 点 の地 形 変 化 と 波 浪 特 性 の 関係 を論 じる際 に苅 田地 点 の ナ ウ フ ァスデ ー タ. 図‑2で あ る. 当 地 点 の地 形 変 化 は,2001年8月. 〜2002年7月. の期間. の 例 に み られ るよ うに,周 辺 海 域 よ り も深 く掘 り下 げ られ た 形 とな って い る航 路 ・泊地 域 が全 般 的 に堆 積 傾 向 を 示 す もの(パ ター ン1)と2004年7月. 4.. 数 値 シ ミ ュ レー シ ョン に よる検 討. にみ られ る. 当 地 点 の地 形 変 化 に対 す る上 記 の考 察 に力 学 モ デル に よ. よ うに航 路 区 域 内 に侵 食 域 を伴 い つつ 取 水 塔 トレ ンチ へ集. る裏 付 けを与 え る こ とを 目 的 と して 数 値 シ ミュ レー シ ョ ン. 中 して 堆 積 が 生 じる もの(パ タ ー ン2)に. によ る検討 を行 った.. お,パ. 〜2005年7月. を用 いた.. ター ン2が 現 れ た2004年7月. 分 類 され る.な. 〜2005年7月. の期 間. で は冷 却 水 の取 水 が行 わ れ て い る間 に は顕 著 な 高 波 浪 は来 襲 して いな い.. (1) 数 値 モデ ルの 概 要 数 値 シ ミュ レー シ ョ ンに は3次 元 の潮 流 モ デル と巻 き上 げ項 と沈 降項 を有 す る3次 元 の移 流 拡 散 モ デル を用 いた.. ほ とんどの年 の地 形 変 化 はパ ター ン1に 分 類 され,パ ター. 予 め計 算 した屈 折 ・砕 波 ・浅 水 係 数 の 場 に モ デル 化 され た. ン2に 分 類 され るの は,近 隣 の 苅 田地 点 のナ ウ フ ァス デ ー. 波 高 時系 列 を乗 じて得 られ る波 高 ・底面 せ ん 断 応 力 場 の下. タが 安 定 して取 得 され るよ うにな った1997年 以 降 に 限 れ ば. で シル テ ー シ ョ ンモ デ ルを駆 動 させ,一. 時化 単 位 で の地 形.
(3) 578. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 変 化 を計 算 す る もので あ る. 山 口県 光 市 と大分 県 国東 市 を結 ぶ ライ ンを潮 流 計 算 の境 界 条 件 と し,周 防 灘 全 域 を対 象 とす る広 領 域(格 10Km)か. 子間隔. ら豊 前 火 力 発 電 所 と宇 島港 を含 む2Km×1.6Km. の 最 狭 領 域(格 子 間 隔20m)ま. で を ネ ステ ィン グによ り離. 散 化 した.層 分 割 は レベル モ デ ル を採 用 し,D.L.+2mを 静 水 面 と し,そ. こか ら4mの. 厚 さを 有 す る 最 上 層 の 下 に. 1m間 隔 で層 を配 置 した. 計 算 に用 い る入 射 波 高 時 系 列 は,過 去 の 台 風 の 例 を 参 考 に15時 間 で ピーク波 高 まで上 昇 した後 に10時 間で 静 穏 状 態(波 高25cm)ま 波 高 は,図‑3の. で低 下 す るよ うに モデ ル化 した.ピ ー ク 波 高 分 割 の各 段 階 の代 表 値 で あ る1.5m,. 2.25mお よび3.25mに1.0mを. 加 え た4段 階 を設 定 した.今. 回 の計 算 で は,い ずれ の ケ ース も波 高 時 系 列 と潮 汐 の 位 相 関係 は,波 高 ピーク時 に下 げ潮,す なわ ち航 路 区域 西 側 か らの 流 れが 最 強 とな るよ うに設 定 した. シル テ ー シ ョ ンモ デル の巻 き上 げ項Eお. よび沈 降項Dは,. 以下 に示 す よ うに,細 川 ら(1986)に お いてOwen型. と分 類. され る タイ プの ものを 用 い,各 パ ラメ タ は深 浅 測 量 に対 す る再 現 性 が 得 られ るよ うに同 定 を行 い,巻 き上 げ 限界 掃 流 力 τeは0.2Pa,巻 き上 げ定 数Mは0.2g/m2/s,沈. 降 限界 掃 流. 力 τdは0.05Paと した.沈 降 速 度wsは0.8mm/sと. し,浮 遊. 土 粒 子 濃 度 によ らず 一 定 と した.底 面 濃 度Ckは. 各地点 の. 最 下 層 にお け る浮遊 土 粒 子 濃 度 を用 い た.. (1). (2) 当 地 点 の よ うな底 泥 域 で の航 路 埋 没 問 題 には高 濃 度 浮 泥 層 の挙 動 が 問題 とな るこ とが知 られ て お り,鶴 谷 ら(1994) の よ うに ビンガ ム流 体 と して の 特 性 を考 慮 したfluid mud の モデ ル(Odd るが,こ. and Cooper;1989)を. 導 入 して い る例 が あ. こで は,ブ シネス ク近 似,静 水 圧 近 似 に基 づ く密. 度 流 計 算 に お いて次 式 に よ って算 定 され る流 体 密 度 を用 い る単 純 な方 法 を試 した.. (3) こ こ で,ρwは. 浮 遊 粒 子 を含 ま な い場 合 の 流 体 の 密 度. (1.03に設 定),ρsは 浮 遊 粒 子 の密 度(2.65に 設 定)で 浮 遊 土 粒 子 濃 度Cの. 単 位 はmg/Lで. あ り,. あ る.. (2) 計 算 結 果 図‑5は,波. 高 段 階 別 の一 時 化 あ た りの地 形 変 化 計 算 結. 果 を 示 した もの で あ る.ピ. ー ク波 高1.5m以. 下 で は航 路 区. 域 の ほぼ 全 域 が堆 積 域 とな ってお り,平 年 並 の地 形 変 化 で あ るパ ター ン1と の対 応 が推 定 さ れ る.一 時 化 あた りの 堆 積 厚 は10cmに 3.25mの. 達 して い な い.ピ. ー ク波 高 が2.25mお. よび. ケー ス は航 路 区 域 内へ の侵 食 域 の侵 入 と取 水 トレ. 図‑5. 波 高段 階別 の一 時化 あ た りの地 形変 化計 算結 果.
(4) 周 防灘南 部沿 岸域 の発 電所 港湾 にお け る シル テー シ ョ ンにつ いて ンチへ の集 中 した堆 積 が 認 め られ,高 波 浪 年 にみ られ る地. 図‑6は,地. 579. 形 変 化 パ ター ン2の 特 徴 の うち取 水 トレ ン. 形 変 化 で あるパ ター ン2の 特 徴 を有 して い る.一 時化 あ た. チへ の集 中 的 な堆 積 の発 生 機 構 に つ いて検 討 す る 目的 で,. りの取 水 トレ ンチ へ の堆 積 厚 は ピー ク波 高2.25mの. ピー ク波 高3.25mの. 10cm,ピ. ー ク波 高3.25mの 場 合 で40cmと. 場合 で. い う計 算 結 果 と. ケ ース に対 して最 下 層 濃 度 の変 化 を示. した もので あ る.波 高 最 大 時 を含 む5時 間 の状 況 を密 度 流 の効 果 を考 慮 した場 合 と しな い場 合 につ いて 比 較 した.密. な って いる.. 浮遊土粒子濃度による密度流を考慮. 浮遊土粒 子濃度による密度流を考慮せず 図‑6. 最 下 層 濃 度 の 変 化(ピ. ー ク 波 高3.25mの. ケ ー ス).
(5) 580. 海. 2001年8月. 〜2002年7月(パ. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). ター ン1). 図‑7. 度 流 を 考 慮 しな い場 合 は,宇 島 港 東 側(図. 2004年7月. 〜2005年7月(パ. ター ン2). 年 間 の地形 変化 に対 す る再 現性. の 右 上)と 発. 電 所 用 地 沖側 を 中心 に濃 度 が上 昇 して い るが泊 地 や取 水 ト. 変 化 につ いて は計 算 によ る堆 積 域 が 泊地 部 の沖 側,宇. 島港. 防 波 堤 の西 側 に集 中 し過 ぎて い る感 が あ るが,取 水 トレン. レ ンチ へ高 濃 度 が波 及 す る様 子 は認 め られ な い.こ れ に対. チへ の顕 著 な堆 積 が生 じて い な い とい う点 で は,こ の年 の. して,密 度 流 を考 慮 した場 合 は,宇 島 港 東 側 か ら航 路 区 域. 地 形 変 化 の 特 徴 が表 現 され て いる といえ る.. の沖 側(図 の 左上)へ 向 けて高 濃 度 浮 遊 泥 が 流 入集 積 す る とと もに,こ れ らが 航 路 に沿 って取 水 塔 トレ ンチ に まで 流. 5.. おわ りに. れ込 んで い る状 況 を読 み取 る こ とが で きる.取 水 塔 トレン. 比 較 的穏 やか な時 化 の下 で は発 電 所 航 路 西 側 等 か らの埋. チへ の高 濃度 浮遊 泥 の流 入 は波 高 ピー ク時 の2時 間後 に は. 没 が 卓 越 し,激 しい高波 浪 時 に は航 路 区域 に一 部 侵 食 域 を. 終 息 に 向 か って お り,こ の現 象 は短 時 間 に集 中 して生 じる. 伴 い なが ら取 水 塔 トレンチ部 に集 中 した シル ト堆 積 が 生 じ. もの と思 われ る.. る とい う当地 点 の特 徴 的 な地 形 変 化 機 構 が シル テー シ ョン. 当 地 点 にお いて は,こ の よ うな現 象 に関 す る実 測 デ ー タ. モデ ル によ って再 現 ・解 明 され た.. が存 在 す るわ けで は な いが,浮 遊 土 粒 子 に よ る下 層 密 度 流. 取 水 トレンチへ の堆 積 には,高 濃 度 浮 遊 泥 の密 度 流 的 な. が底 質 の移 動 に重 要 な役 割 を担 う こと は広 く知 られ て お り. 挙 動 が 大 き く影 響 して い る可 能 性 が 高 く,平 年 並 の侵 食 ・. (例え ば,福 嶋 ・Parker;1985),地. 形 変 化 パ ター ン2に お. 堆 積 傾 向 か ら類 推 す る こ とは困 難 で あ り,底 泥 堆 積 域 で の. ける取 水 塔 トレ ンチ へ の集 中 した堆 積 は高 濃 度 浮 遊 泥 の密. 航 路 ・泊 地 の運 用 ・管 理 にお いて 力 学 モ デル に基 づ く地 形. 度 流 と して の挙 動 によ る もので あ る可 能 性 が高 い.. 変 化 予 測 が 重 要 な役 割 を果 た す こ とを示 す もの で あ る.. 図‑7は,対. 象 期 間 の波 高 段 階 別 の 時 化 の来 襲 回 数 に応. じて 図‑5の 計 算 結 果 を重 ね合 わ せて 深 浅 測 量 によ る地 形 変 化 と比 較 した もの で あ る.地 形 変 化 パ ター ンを 明 瞭 にす るため 侵 食 ・堆 積 の境 界 線 を実 線で 示 した. 高 波 浪 年 の 代 表 例 で あ る2004年7月. 〜2005年7月. 形 変 化 につ いて は,ピ ー ク波 高2.25m以. の地. 上の一時化あた り. 地 形 変 化 にお いて再 現 されて い た領 域 西 側 で の侵 食 域 が 年 間 の地 形 変 化 で は再 現 され て いな い ものの,泊 地 ・取 水 塔 ト レ ンチで の堆 積 パ タ ー ンに は概 ね 良 好 な 再 現 性 が み ら れ る. 平 年 並 の 代 表 例 で あ る2001年8月. 〜2002年7月. の地形. 参. 考. 文. 献. 鶴 谷広 一 ・村上和 男 ・入 江 功 ・笹嶋 博 ・糸井正 夫(1994): Fluid mudを 考慮 した三 次元 シルテーシ ョン予 測モデルにつ いて, 海岸工学論文 集, 第41巻, pp.1011‑1015. 福嶋祐介 ・G..Parker (1985): 自己加速 する泥水 流に関す る研究, 海岸工学 論文集, 第41巻, pp.1011‑1015. 細川恭史 ・田 中則 男 ・,久高 将信 ・佐 藤勝弘(1986): トレンチ内 に堆積 す る浮泥量 の予測 手法 と現 地への適 用例, 第33回 海 岸工学講 演会論文集,pp.312‑316.. Odd, N.V.M and A.J.Cooper(1989): A two-dimensionalmodel of movementof fluid mud in a high energyturbid estuary, Jour. of Coastal Res., Special issue No.5, High Concentration CohesivesedimentTransport, pp.185-193..
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