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．

由于太平洋太平洋地震造成的损害，通过多种防御的灾难进行了缓解灾难，这是针对最大的海啸的。在这项研究中，考虑到区域特征，我们将考虑对缓解海啸最佳的多种防御结构，首先，我们使用水文模型实验进行了详细检查影响缓解海啸的液压现象（春水，反射等）。其次，通过解释理论上的复杂现象，我们澄清了哪些用于缓解海啸的结构。最后，为了考虑无法通过液压模型实验（由海啸引起的树木破坏）重现的长周期波，我们构建了一个可以再现复杂液压现象的海啸洪水模拟模型。水文模型实验揭示了流动条件与灾难缓解对1）沿河和护城河对海啸的影响，以及2）当海啸流过二线堤防时，接近流速的影响。在二线路堤上，在路堤之间跳跃时，海啸对缓解有很大影响。因此，我们通过考虑了第一个路堤底部的正压以及第二个路堤底部附近的死水的影响，改善了路堤之间跳跃的理论公式。最后，对于海啸洪水模拟，我们开发了并验证了一种不忽略非静压压力的分析方法。在海啸洪水模拟中，需要低计算负载的方法来检查各种多个防御结构的影响。因此，在这项研究中，我们开发了一种使用广泛使用的二维平面非线性长波方程和高度准确的计算负载与分析相当的方法。非静态压力发生在路堤方法的底部和肩膀上，但是在非线性长波方程中，路堤的溢流计算的准确性很低，这忽略了这一点。因此，通过不忽略非静态压力项的分析，除了时间差异项外，即使对于不稳定的流动（如海啸），也可以实现高精度和稳定的分析。该分析方法表明，可以对在实际区域进行研究的多种防御结构进行定量评估。

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

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

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 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