沿岸域の強風による水塊輸送と越波機構の解明

阐明沿海地区强风引起的水团输送和波浪越浪机制

• 批准号: 22KJ2880
• 负责人: 稲垣 直人
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2880/
• 关键词: 風洞水槽; PIV解析; 越波流量; 風波; 越波; 沿岸災害; 台風災害; 強風; 有限体積法

本研究は沿岸域の強風によって鉛直壁の越波現象が強まるメカニズムに迫るものである。2021年度の数値モデルによる検討では、高風速時の砕波の挙動が捉えきれず、越波流量の再現性に課題を残した。既往研究では、風の作用によって砕波形態が変化するという報告があるものの、流速分布に注目した議論が不足している。そこで、2022年度は、水理実験を通して、特に越波の素過程となる砕波や打ち上げ水塊について、PIV解析を用いて流速分布に注目した検討を行うことを目的とした。2022年度前期は新潟大学と共同研究を行い、新潟大学工学部の所有する風洞水槽にて、越波実験およびPIV解析を行った。無風状態と比較すると、有風時の越波流量は概して増加することが明らかになり、入射波の波形勾配に対する増加の程度の傾向を捉えることができた。PIV解析では、風が砕波形態・砕波位置を変化させることがわかり、越波水塊が風によって輸送されることが明らかになった。これらの事実は、一連の現象の本質が、風による水塊の質量輸送にあると示唆している。これは2021年度の数値モデルによる検討で得た考察と一致している。また、鉛直壁で反射された波と入射波が形成する部分重複波の頂部が風でちぎられて陸域に輸送される様子を観察した。これは、ある程度の大きさをもつ水塊が構造物を従来の越波現象とは別のメカニズムで陸域に到達する可能性を示唆している。この研究の着想の基礎となった2019年台風15号による福浦海岸の越波・浸水被害では、海岸線から離れたところに水塊が飛来した痕跡が見られた。構造物あるいは部分重複波として打ち上がった水塊が風で輸送されたと考えれば、この痕跡を説明できる。

这项研究探讨了沿海地区强风增强垂直壁的现象的机制。在2021年的数值模型研究中，高风速下的破坏波的行为尚未完全掌握，留下了溢流流的可重复性问题。尽管以前的研究报告说，由于风的作用而导致波浪形态发生变化，但缺乏关注流速分布的讨论。因此，在2022财年，该研究的目的是使用PIV分析进行研究，以专注于流速分布，尤其是在断裂和发射水质量上，这是克服波的基本过程。在2022年的第一学期，我们与Niigata大学进行了联合研究，并在Niigata University工程学院拥有的风洞罐中进行了溢出实验和PIV分析。与无风状态相比，发现在风中的溢流流量通常增加，从而使我们能够掌握入射波波梯度增加程度的趋势。 PIV分析表明，风改变了断裂波形和断裂位置，而克服波质量是通过风转运的。这些事实表明，一系列现象的本质是风质量的质量运输。这与通过2021个数值模型研究获得的考虑因素一致。我们还观察到了由垂直壁反射的波形成的部分重叠波的顶部如何被风撕掉并运输到陆地上。这表明，一定大小的水块可以使用与常规的立交通道现象不同的机制到达土地面积。在2019年第15号台风造成的损害期间，这是这项研究灵感的基础，发现了从海岸线飞走的水质量的痕迹。可以通过考虑到作为结构或部分重叠波的大量水通过风转运的水来解释这一痕迹。

项目成果

Three‐Dimensional Physical Modeling of Tsunamis Generated by Partially Submerged Landslides

部分淹没的山体滑坡引发海啸的三维物理模型

• DOI: 10.1029/2021jc017826
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Oceans
• 作者: Takabatake Tomoyuki;Han Dawn Chenxi;Valdez Justin Joseph;Inagaki Naoto;M?ll Martin;Esteban Miguel;Shibayama Tomoya
• 通讯作者: Shibayama Tomoya

Increase in overtopping rate caused by local gust-winds during the passage of a typhoon

台风过境期间局部阵风造成的越顶率增加

• DOI: 10.1080/21664250.2022.2027090
• 发表时间: 2022
• 期刊: Coastal Engineering Journal
• 影响因子: 2.4
• 作者: Inagaki Naoto;Shibayama Tomoya;Takabatake Tomoyuki;Esteban Miguel;Maell Martin;Kyaw Thit Oo
• 通讯作者: Kyaw Thit Oo

Field Survey of Flank Collapse and Run-up Heights due to 2018 Anak Krakatau Tsunami

2018 年喀拉喀托海啸造成的侧翼塌陷和上升高度的现场调查

• DOI: 10.48438/jchs.2021.0001
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Coastal and Hydraulic Structures
• 作者: Miguel Esteban;Tomoyuki Takabatake;Hendra Achiari;Takahito Mikami;Ryota Nakamura;Mustarakh Gelfi;Satriyo Panalaran;Yuta Nishida;Naoto Inagaki;Christopher Chadwick;Kota Oizumi;Tomoya Shibayama
• 通讯作者: Tomoya Shibayama

Coastal Disaster Surveys and Assessment for Risk Mitigation

沿海灾害调查和风险缓解评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Shibayama;T. and Esteban;M. (Eds)
• 通讯作者: M. (Eds)

地すべり津波を対象とした平面水槽による水理模型実験

滑坡海啸平水箱水力模型实验

• 发表时间: 2021
• 作者: TAKAGI Masashi;MORI Nobuhito;NINOMIYA Junichi;山田菊子，米山賢，須田久美子，佐々木葉;志村智也;田代直樹，古川全太郎，笠間清伸;高畠知行・Dawn Han Chenxi・Valdez Justin Joseph Panlilio・稲垣直人・澤辺大輔・Zhang Tingyu・木場隆文・Zhao Bingchan・Mall Martin・Miguel Esteban・柴山知也
• 通讯作者: 高畠知行・Dawn Han Chenxi・Valdez Justin Joseph Panlilio・稲垣直人・澤辺大輔・Zhang Tingyu・木場隆文・Zhao Bingchan・Mall Martin・Miguel Esteban・柴山知也