津波による浮遊物輸送と浮遊物が海岸の構造物へ及ぼす衝撃力を評価するモデルの作成

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東北地万太半洋沖地震津波は、海岸堤防や海岸林、家屋が次々と破壊され大量の浮遊物を巻き込みながら内陸ならびに河川を遡上した。従来の津波シミュレーションでは抗力などその一部がモデル化されているものの浮遊物の発生・流失・輸送・衝突といった一連のプロセスを含むものにはなっていない。そのため、比重の異なる浮遊物(コンクリートブロック、流木)がもたらす衝突力に関する実験を行った。平成25年度は、1)コンクリートブロックの輸送モードに関する基礎実験、2)津波による浮遊物群(特に流木群)が及ぼす衝撃力に関する水理実験, 3)浮遊物群が流れのエネルギー損失に与える影響の評価、を行った。1)では、形状が輸送モードに大きく影響を与えることに着目し、浮遊物の軌跡、流速、浮遊物の輸送モードによる衝撃力の相違、について解析を行っている。また、浮遊物サイズによる衝突確率について研究を行っている。2)では、群体での衝撃力の評価に必要な力積方程式の未知項を解明する実験をおこない、衝突確率、付加質量、流体力に占める衝突力の比に関する知見を得た。特に、流木などの浮遊物群が緩く連結している状態を想定し、衝撃力に与える影響を解明した。浮遊物群については、H24に開発した「非線形長波方程式+浮遊物輸送モデル」を浮遊物群の連結状態を考慮した数値モデルへと改良するためのプログラム設計を行なった。3)については、東日本大震災の事例から、建物が崩壊した後の平均的な抵抗を見積もるとともに、浮遊物群が多い場合に、建物の流失限界に与える影響を解明した。