津波の減災に有効な多重防御構造の最適化に関する研究

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東北地方太平洋沖地震津波の被害を受けて，最大規模の津波に対しては多重防御による減災が推進されている．本研究では，地域特性を考慮し，津波の減災に最適な多重防御構造を検討するため，第一に，津波の減災に影響を及ぼす水理現象（跳水，反射等）を水理模型実験により詳細に把握した．第二に，複雑な現象について，理論的に説明することで，どのような構造において津波の減災に理想的な流況が発生するかを明らかにした．最後に，水理模型実験では再現できない長周期の波や，津波による樹木破壊等を考慮するため，複雑な水理現象を再現可能な津波氾濫シミュレーションモデルを構築した．水理模型実験では，①河川沿いの樹林帯と堀が河川遡上津波に与える影響，②二線堤を津波が越流する際の接近流速の影響について，流況と減災効果の関係を明らかにした．二線堤では，堤防間で跳水が発生する際に津波の減災効果が大きい．そのため，第1堤防裏法尻での正圧や，第2堤防表法尻付近の死水域の影響を考慮することにより，堤防間における跳水発生の理論式を改良した．最後に，津波氾濫シミュレーションのため，非静水圧を無視しない解析手法の開発とその検証を行った．津波氾濫シミュレーションでは，様々な多重防御構造の効果を検討するため，計算負荷が小さい手法が必要である．そのため，本研究では，広く用いられる平面2次元の非線形長波方程式による解析と同程度の計算負荷で，かつ精度の高い手法を開発した．堤防法尻や法肩で生じる非静水圧が生じるが，それを無視した非線形長波方程式では，堤防越流計算の精度が低い．そのため，時間微分の項を除いて，非静水圧項を無視せずに解析することで，高精度で，かつ津波のような非定常流れに対しても安定した解析が可能となった．この解析手法により，実地域で検討されている多重防御構造の定量的評価が可能であることを示した．