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

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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．