ラディエーション応力成分の鉛直分布構造と海浜鉛直循環流

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海岸の流れは,波による過剰運動量であるradiation stressを水深方向に積分したものを用いて,平面2次元的に予測されてきた.研究者はこのstressの鉛直分布を微小振幅波理論から定めたものを用いて、3次元海浜流を予測する多層モデルを提示している.平成9年度には,このモデルの核となるradiation stressの鉛直分布について微小振幅波理論による予測値と実験値との関係を調べ,両値は水平床上で一致するが傾斜床上では差が生じることを明らかにした.本年度は,さらに追加実験を行い,傾斜床上でのradiation stressの鉛直分布の傾向を波の性質の点からまとめ,その鉛直分布の評価方法を示すことを目的とした.また岸沖鉛直循環流の予測精度を向上させる方法についても検討した.本年度の研究により,砕波点近傍でのradiation stressの鉛直分布には波形の非線形性が大きく影響していることを明らかにした.線形を仮定している微小振幅波理論によって求められたradiation stressの鉛直分布形から、波の非線形性の強さを表わす指標の一つであるUrsell数を用いて,補正する式を提示した.この補正した鉛直分布値をモデルに導入しての海浜流の計算結果では,岸沖方向でradiation stressの勾配と強い応力関係となる平均水位勾配,そして水面近くの流速値の予測精度がともに向上した.このことから補正式が有効であることを示した.多層モデルの欠点である層内流速が一様分布になる点について,計算結果からさらに解析的に層内の鉛直分布を求める方法を導いた.この方法を用いると,流速分布の勾配が層間で不連続になるが,滑らかな流速の分布になることを確かめた.