底質移動機構における吹送流の影響と新たな3次元海浜変形モデルの構築

冲击流对泥沙运动机制的影响及新型3D海滩变形模型的构建

• 批准号: 03J07554
• 负责人: 鵜崎 賢一
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Independent Administrative Institution Port and Airport Research Institute (2005)Kyushu University (2003-2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07554/
• 关键词: 掃流砂; 浮遊砂; 風波; 吹送流; 定量化; 底質移動; 初期移動限界; 浮遊砂濃度; 浮遊砂フラックス; 補償流

底質の移動機構については古くから数多くの研究がなされてきたが,その多くは波のみが存在する場を対象としたものであった.近年になって,流れの影響を調べた研究例がいくつか見られるようになった(佐藤ら,1984;渡辺ら,1994;Sanaら,1995)が,吹送流に着目した研究例は数少ない.暴浪時の浅海域では,波によって巻き上がった底質の輸送という点で,吹送流の影響は非常に大きいものと考えられる.事実,山下ら(1998)は現地観測結果をもとに,冬季季節風下における海浜流には波浪流と吹送流とが同程度の寄与率で混在していることを示している.加藤ら(2004)は,そうした知見をもとに吹送流の影響を考慮した海浜変形シミュレーションを行ったが,観測結果の定量的な再現には至っていない.漂砂が激しく生じる砕波帯では浮遊砂が卓越していると考えられ(柴山ら,1993),とくに暴浪時の短期的な海浜変形を精度よく予測するためには,まず浮遊砂の輸送量を精確に評価することが必要である.そこで本研究では,長さ32mの大型風洞付き造波水槽を用い,風波と吹送流の共存場において浮遊砂濃度分布と平均流速分布を実験的に調べ,理論的考察をもとに浮遊砂輸送量の定量的評価を行った.拡散係数D_zをzの二次関数と仮定すると,拡散方程式から浮遊砂濃度Cはzのべき乗解として得られる.その鉛直変化率αはフルード数u_<*s>/(sgh)^<1/2>に依存し,底面近傍の濃度C_aはシールズ数に依存する.渦動粘性係数v_zもzの二次関数と仮定すると,平均流速u^^-の理論解が得られ,水表面における摩擦速度u_<*s>は断面平均風速Umに依存する.これらの結果から,Cとu^^-の定量的評価を行うことができる.また,Cとu^^-から得られる浮遊砂輸送量はαに依存し,本研究では常に沖向きの輸送量が岸向きの輸送量を上回る.以上により,風波と吹送流の共存場における浮遊砂輸送量を定量化した.

Bottom の mobile mechanism に つ い て は ancient く か ら more く の research が な さ れ て き た が, そ の more く は wave の み が exist す を る field like と seaborne し た も の で あ っ た. Recent に な っ て, flow れ の influence を adjustable べ た research example が い く つ see か ら れ る よ う に な っ た (sato ら, 1984; crossing 辺 ら, 1994; Sana ら, 1995) が, waft flow に with mesh し た research example は number less な い. Storm surges when の shallow waters で は, wave に よ っ て 巻 き on が っ た bottom の conveying と い う で, waft flow の influence very big に き は い も の と exam え ら れ る. Matter be, ら below (1998) は 観 field measuring results を も と に, under the winter monsoon に お け る sea creek flow に は wave flow と waft flow と が で の send the same extent and rate in し て い る こ と を shown し て い る. Kato ら は (2004), そ う し た knowledge を も と に waft flow の influence を consider し た sea city - shaped シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た が, 観 の quantitative measurement results な reappearance に は to っ て い な い. Drift sand が excitation し く raw じ る 砕 wave 帯 で は floating sand が excellence し て い る と exam え ら れ (shibayama ら, 1993), と く に storm surges when の short-term な sea city - form を accuracy よ く be す る た め に は, ま ず floating sand の throughput を precise に review 価 す る こ と が necessary で あ る. そ こ で this study で は, 32 m long さ の large wind tunnel pay き wave flume を い, storm と waft の coexistence field に お い て floating sand concentration distribution of mean velocity of と を be 験 に adjustable べ, theory of を も と に floating sand throughput の quantitative evaluation 価 を line っ た. Company, dispersion coefficient D_z を z の secondary masato number と 仮 set す る と, company, dispersion equations か ら floating sand concentration C は z の べ き 乗 solution と し て have ら れ る. そ の straight - rates are alpha は フ ル ー ド number u_ > < * s/(SGH) ^ 1/2 > < に dependent し, base nearly alongside の concentration C_a は シ ー ル ズ number に dependent す る. Eddy viscosity coefficient v_z も z の secondary masato number と 仮 set す る と, average flow velocity u ^ ^ - の theoretical solution が have ら れ, water surface に お け る friction velocity u_ > < * s は section average wind speed Um に dependent す る. こ れ ら の results か ら, C と u ^ ^ - の quantitative evaluation 価 を line う こ と が で き る. ま た, C と u ^ ^ - か ら must ら れ る plankton The sand transport volume <s:1> αに depends on に. In this study, で で often に rushes towards the <s:1> <s:1> transport volume が and the shore moves towards the <s:1> <s:1> transport volume を and the upstream る. The above によ によ, the wave と, the blowing flow <s:1>, the coexisting field における, the floating sand conveying capacity を quantification, and the た た.

项目成果

吹送流・波共存場における低質移動限界

吹流与波浪共存时的低质量运动限制

• 发表时间: 2005
• 期刊: 土木学会西部支部研究発表会講演概要集 II(印刷中)
• 作者: 田畑敦圭;戸谷昭浩;鵜崎賢一;松永信博;山口裕昭;櫨田操
• 通讯作者: 櫨田操

戸谷昭浩, 田畑敦圭, 鵜崎賢一, 松永信博: "波・流れ共存場における底質移動"土木学会西部支部研究発表会. II. B-12-B-13 (2004)

Akihiro Toya、Atsuke Tabata、Kenichi Uzaki、Nobuhiro Matsunaga：“共存波浪和洋流中的沉积物运动”日本土木工程师学会西部分会研究报告 II (2004)。

田畑敦圭, 戸谷昭浩, 鵜崎賢一, 松永信博: "底面近傍の浮遊砂フラックスにおける吹送流の影響"土木学会西部支部研究発表会. II. B-54-B-55 (2004)

Atsushi Tabata、Akihiro Toya、Kenichi Uzaki、Nobuhiro Matsunaga：“吹流对底部附近悬浮沉积物通量的影响”日本土木工程师学会西部分会研究报告 II (2004)。