ハイブリッド津波移動床・瓦礫移動モデルの開発とインフラ網断絶リスクマップの提案

开发混合海啸移动地板/碎片移动模型并提出基础设施网络中断风险图

• 批准号: 21K04274
• 负责人: 梶川 勇樹
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04274/
• 关键词: 津波; 地形変化; 瓦礫輸送; 個別要素法; 数値解析; 土砂輸送; 掃流砂層モデル

本研究では，津波防災・減災対策に資するため，津波移動床モデルおよび瓦礫輸送を統合した新たな解析モデルを開発するとともに，解析モデルによる土砂・瓦礫の集積予測から「インフラ網断絶リスクマップ」の提案を目指すものである．令和４年度当初は，平面２次元解析および３次元解析を統合したハイブリッドモデルの妥当性検証を進めた．しかしながら，ハイブリッドモデルであってもやはり地形変化まで加えた際の計算時間・計算容量がネックとなったため，新たな方向性として，平面２次元解析の枠組みで構造物周辺の局所洗掘現象を再現できる手法を導入することとした．具体的には，構造物周辺での水面勾配および水深平均流れの流線の曲率を考慮して底面せん断力を増加させる手法である．本手法を平面２次元解析に組み込むことにより，円柱周辺の局所洗掘現象を洗掘深・洗掘形状含めてある程度の精度で再現できることを示した．また，実験室レベルではあるものの，本手法にかかる適正な係数値についても示すことができた．次に，開発した上記の平面２次元解析に，個別要素法による瓦礫輸送・集積モデルを導入した．瓦礫形状には円形（円盤）を想定したが，円を結合することにより複雑な瓦礫形状も表現可能である．瓦礫輸送を導入した解析モデルを，①津波による港湾周辺の地形変化解析，および②遡上津波による円柱周辺の局所洗掘解析，の２ケースに適用し，それぞれ地形変化の有無が瓦礫輸送に及ぼす影響について検討した．その結果，まず①の港湾については，地形変化を考慮した場合，港内での土砂堆積の影響により瓦礫は港外に輸送されやすくなる傾向を見出した．また，②の円柱周辺については，地形変化を考慮した場合，地形変化の激しい円柱周辺に瓦礫がより集積しやすくなる傾向を見出した．

This study is aimed at providing information on disaster prevention and mitigation strategies in Tianjin, analyzing new ways to integrate mobile bed and debris transportation, and predicting the accumulation of sand and debris in Tianjin. At the beginning of the fourth year, the plane 2-D analysis and 3-D analysis were integrated. The calculation time and calculation capacity of the new direction are introduced into the method of reproducing the washing phenomenon of the structure periphery by the planar two-dimensional analysis. The curvature of the flow line of the water surface around the structure and the mean flow in the water depth are taken into account. This method is based on the two-dimensional analysis of the surface of the column, the depth of the excavation, the accuracy of the excavation, and the accuracy of the reconstruction. This method is used to correct the coefficient of error. Second, the development of the above two dimensional analysis of the plane, the individual element method, rubble transport, accumulation and other aspects of the introduction. The shape of the rubble is fixed. The analysis of debris transportation is based on the following aspects: (1) the analysis of topography around the harbor;(2) the analysis of local excavation around the harbor; and (3) the analysis of debris transportation and its influence on topography. As a result, the influence of soil and sand accumulation in the harbor and the tendency of rubble transportation outside the harbor are found when considering the change of topography. In the case of terrain transformation, the tendency of debris accumulation in the periphery of the column is observed.

项目成果

IMPROVEMENT OF CALCULATION ACCURACY FOR PREDICTING OF SEDIMENT DEPOSITION INDUCED BY TSUNAMI RUN-UP USING BEDLOAD LAYER MODEL

• DOI: 10.2208/kaigan.78.2_i_253
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)
• 作者: Y. Kajikawa;Ren Inoue;M. Kuroiwa

Comparisons of Numerical Models on Formation of Sediment Deposition Induced by Tsunami Run-Up

海啸上升引起沉积物形成的数值模型比较

• DOI: 10.20965/jdr.2021.p1015
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Disaster Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: Yamamoto Ako;Kajikawa Yuki;Yamashita Kei;Masaya Ryota;Watanabe Ryo;Harada Kenji
• 通讯作者: Harada Kenji

3D Numerical Analysis of Tsunami-Induced Flow and Topography Change in an Abrupt Expansion Area with Different Shoreline Conditions

不同海岸线条件下突然扩张区域海啸引发的水流和地形变化的 3D 数值分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 田井 明;於久 達哉;鍋島 孝顕;中野 咲希 ・ 田井 明;Yuki KAJIKAWA and Masamitsu KUROIWA
• 通讯作者: Yuki KAJIKAWA and Masamitsu KUROIWA

NUMERICAL INVESTIGATION OF FLOW AND TOPOGRAPHY CHANGE DUE TO TSUNAMI IN ABRUPT EXPANSION AREA USING A 3D RANS MODEL

使用 3D RANS 模型对突然扩展区域海啸引起的流量和地形变化进行数值研究

• DOI: 10.2208/kaigan.77.2_i_157
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)
• 作者: 鵜﨑 賢一;矢菅 晶太;田井 明;齋田 倫範;池畑 義人;長山昭夫;梶川勇樹，黒岩正光
• 通讯作者: 梶川勇樹，黒岩正光

Hydraulic experiment on local scour around a cylinder in supercritical flow and its numerical simulation using shallow water flow model

超临界流圆柱体周围局部冲刷水力实验及浅水流模型数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Kajikawa;Y.;Wada;T.;Kuroiwa;M.;and Miwa;H.
• 通讯作者: H.