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次世代型内湾波浪予測のための水深積分型不規則波浪計算に対する風応力モデルの開発

开发用于下一代内湾波浪预测的深度积分不规则波浪计算的风应力模型

基本信息

批准号：
22K04342
负责人：
水谷夏樹
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Sangyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は，水深の影響を受ける内湾波浪を対象とした水深積分型波浪伝播モデルの開発を行うものであり，特に伝播の過程における風応力による波の発達モデルの構築を主たる目的としている．2022年度は，主に２点について行った．まず１点目は，風による風波の発達モデルを構築するに当たって，風洞実験水槽において波面上の気流のPIV計測を行い，波面に接する領域の気流速度分布を求める．波面上の気流分布を統計的に処理し平均風速の鉛直分布を求める必要があるが，PIV計測画像には気流のトレーサーである水蒸気と水面が写り込んでおり，これらを画像内で機械的に判別することがこれまで難しかった．今年度は，こうした画像における水面の位置を，機械学習を用いて判別する手法の開発を行った．1枚の画像を縦方向に短冊状に分割することで学習枚数を増やすとともに，細い短冊状の画像内における水面位置の特定を目指した．試行錯誤の中で機械学習の重み係数を持たせるカーネルサイズと短冊横幅との関係に最適値があることが分かった．また，水面の凹凸によって光の反射状況が変化するため，判別率に差が生じることが分かった．現在は，前処理などを工夫することで判別率の向上に努力している．二点目は，現有している中型ドローンに風速計，気圧計を搭載し，河川上空の風速計測と併せて気圧によるドローン高度の計測を行い，平均風速の鉛直分布を求めた．これまでドローンの高度は河岸からの画像を用いて目視による高さ判定を行っていたが，これに1/10hPa精度の気圧計測値を用いることで精度の高い高度分布を得ることができた．今後も様々な気象条件における観測ノウハウの蓄積を行い，風向風速と併せて精度の高い鉛直分布の計測，特に水面近傍の接水境界領域における風速の鉛直分布計測につなげていきたい．

This study focuses on the effects of water depth on wave propagation in the inner bay. In 2022, two main points of wave propagation are discussed. 1. To calculate the velocity distribution of the flow on the wave front in the wind tunnel, the PIV measurement of the flow on the wave front in the water tank. The statistical processing of gas flow distribution on wave front and the vertical distribution of average wind speed are necessary to determine the mechanical characteristics of PIV measurement images. This year, the position of the water surface in the portrait is determined by mechanical learning. The position of the water surface in the portrait is determined by the number of the images in the portrait. Test error in the mechanical learning of the weight coefficient to maintain the best value of the short book The reflection of light from the surface of the water changes, and the difference in discrimination rate occurs. Now, the pre-processing time, the discrimination rate and the upward effort. Two points, the existing medium-sized wind speed meter, gas pressure meter installed, the wind speed measurement above the river, and the measurement of the height of the gas pressure, the vertical distribution of the average wind speed. The height of the river bank is determined by visual inspection. The height of the river bank is determined by 1/10hPa. The height of the river bank is determined by visual inspection. In the future, the vertical distribution of wind direction and wind speed will be measured with high accuracy, especially in the water contact area near the water surface.