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

海啸减灾多层防御结构优化研究

• 批准号: 18J11942
• 负责人: 五十嵐 善哉
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11942/
• 关键词: 東北地方太平洋沖地震津波; 減災; 多重防御; 氾濫シミュレーション; 水理模型実験; 理想流況; 非静水圧; 河川遡上津波; 二線堤; 多重防御構造; 接近流速; 跳水; エネルギー減衰

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．

针对东北太平洋沿岸地震海啸造成的损失，正在推进多层防御措施，以防止最大的海啸发生。在本研究中，为了研究减缓海啸的最佳多层防御结构，考虑到区域特征，我们首先进行了水力模型实验，以研究影响海啸减缓的水力现象（水跃、反射等）。详细了解了。其次，通过从理论上解释复杂的现象，我们阐明了什么样的结构可以为海啸缓解创造理想的流动状态。最后，为了考虑到海啸造成的长周期波浪和树木破坏，这些在水力模型实验中无法重现，我们构建了一个可以重现复杂水力现象的海啸洪水模拟模型。在水力模型实验中，我们明确了水流条件与减灾效果之间的关系，包括（1）沿河林带和护城河对河流上涌海啸的影响，（2）海啸溢流时接近流速的影响我成功越过了二级堤坝。双线堤在堤间水跃时具有较大的海啸缓解作用。因此，考虑第一堤后端正压和第二堤前端附近死区的影响，对堤间水跃发生的理论公式进行了改进。最后，针对海啸洪水模拟，我们开发并验证了一种不忽略非静水压力的分析方法。在海啸洪水模拟中，需要一种低计算负荷的方法来检查各种多层防御结构的效果。因此，在本研究中，我们开发了一种高精度方法，其计算量与广泛使用的平面二维非线性长波方程分析相当。非静水压力发生在堤趾和堤肩处，但忽略这一点的非线性长波方程在堤坝溢流计算中精度较低。因此，通过排除时间微分项并在不忽略非静水压项的情况下进行分析，即使对于海啸等不稳定流，也可以进行高精度且稳定的分析。我们已经证明，这种分析方法使得定量评估实际区域中考虑的多重防御结构成为可能。

项目成果

降雨波形と破堤条件が荒川流域川島町の潜在的氾濫リスクと避難タイミングに与える変化

荒川盆地川岛町降雨波形和堤坝决口情况的变化对潜在洪水风险和疏散时机的影响

• 发表时间: 2018
• 期刊: 土木学会論文集B1(水工学)
• 作者: 五十嵐 善哉;小野寺 祐乃;田中 規夫;五十嵐善哉，君和田祐弥，田中規夫;小野寺祐乃，五十嵐善哉，田中規夫;五十嵐善哉，田中規夫;君和田祐弥，田中規夫，佐藤創，座波健仁，五十嵐 善哉;伏見健吾，田中規夫，五十嵐善哉
• 通讯作者: 伏見健吾，田中規夫，五十嵐善哉

堤防を越流する流れに対する二線堤天端上の樹林帯効果について

关于二级堤顶林区对溢洪流量的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Igarashi Yoshiya;Tanaka Norio;Zaha Takehito;五十嵐 善哉;田中 規夫;小野寺祐乃
• 通讯作者: 小野寺祐乃

THE CHANGES OF TSUNAMI MITIGATION AND BREAKING RATE OF BLACK-PINE COASTAL FOREST AT DIFFERENT GROWTH STAGES UNDER THINNING MANAGEMENT OF TREES

间伐管理下黑松滨海林不同生长阶段的海啸缓解及破坏率变化

• DOI: 10.2208/kaigan.74.i_229
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)
• 作者: IGARASHI Yoshiya;ZAHA Takehito;TANAKA Norio;SATO Hajime;TORITA Hiroyuki
• 通讯作者: TORITA Hiroyuki

The effect of a hybrid defense system by a forest and/or moat against a Tsunami Run-up along a river

森林和/或护城河混合防御系统对沿河海啸侵袭的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Igarashi Yoshiya;Tanaka Norio;Zaha Takehito;五十嵐 善哉;田中 規夫;小野寺祐乃;Igarashi Yoshiya;Igarashi Yoshiya
• 通讯作者: Igarashi Yoshiya

Effect of a hybrid defense system consist of a step and coastal forest on the reduction of Tsunami force.

由阶梯和沿海森林组成的混合防御系统对减少海啸威力的影响。

• 发表时间: 2018
• 作者: Igarashi Yoshiya;Tanaka Norio;Zaha Takehito;五十嵐 善哉;田中 規夫;小野寺祐乃;Igarashi Yoshiya
• 通讯作者: Igarashi Yoshiya