海底砂の浮遊・運搬にともなう海浜変形の予測

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近年、砕波帯内の底質の浮遊・運搬を解明するために、砕波帯内の流速測定が活発に行われ、乱れの特性等が明らかにされ始めている。その結果として、波が砕けた後、水表面近くに形成される水平渦や斜降渦と呼ばれる組織渦によって底質が巻き上がることが報告されている。我々は、現地観察に基づいて砕波直前にすでに底質の大きな浮遊が生ずることを確認しており、この現象は従来言われている組織渦には無関係であると思われた。そこで、我々は上記の科学研究費補助金の援助のもとに二次元造波水槽を作成し、砕波帯内の可視化実験ならびに流速測定を行い、浮遊の直接的原因である組織渦の存在を明らかにした。造波水槽として、長さ12m,幅15cm,深さ30cmの全面透明アクリル製水槽を作成した。水路内に勾配4/100の斜板を設置し、サージング型砕波が生ずる振動条件のもとで実験を行った。数多くの可視化実験により、砕波帯内では沖向きの流れが底面近傍で卓越しており、砕波点より沖側では振動境界層内に強い岸向きの質量輸送が認められた。この様な流体運動により、砕波点近くに沿岸砂洲が形成されることがわかった。この振動境界層内の岸向き流れは、砕波点より岸側では形成されず、砕波帯外の全水深にわたったゆっくりとした沖向き流れとなる。砕波点付近では、波の谷の通過のための強い沖向き流れと次の波の峰による岸向き流れが強く衝突し、境界層が剥離する。この剥離渦によって底質は巻き上がり、沖側からの境界層内の質量輸送は砕波帯内に入ることができず、補流となって再び沖に向うものと思われる。可視化によるこれら種々の特性は、砕波帯内外の流速測定によっても確められた。以上の結果から、砕波帯内における底質の浮遊の第1ステップは、砕波点の底面付近に周期的に形成される剥離渦によるものであることが明らかとなった。