川邉　真

実海岸を対象とした底質移動及び海底地形変化に関する数値実験

細山田　得三

わが国は、他国と比較して平地が極めて少なく、このため海岸、臨海地域はわが国の社会・経済・産業活動において貴重な空間であり、また人々のレクリエーションの場として重要性を増している。しかしながら、太平洋側は台風の常襲地帯に位置していることや日本海側は冬季の激浪のために常に海岸保全が重要な課題となっている。例えば波浪による海岸侵食やダム建設による海岸への土砂供給の減少、海岸自体の地盤沈下等、年々砂浜が減少する海岸が顕著になってきている。このため、長年海岸保全のために様々な対策が講じられてきた。それらを評価するための手法としては模型実験および数値シミュレーションが考えられる。近年では、模型実験に替わり数値シミュレーションが重要な位置を占めるようになってきた。本研究では複雑な海岸過程を計算機上で再現し、波動場、海浜流場、底質移動及び海底地形変化との相互関係を把握すると共に、旧運輸省　第一港湾建設局　新潟調査設計事務所　水理実験場で行われた模型実験の実験結果と本研究で用いた数値モデルの結果とを比較しモデルの妥当性を検討する。

　本研究では、平面波浪場の計算に修正ブシネスク方程式を用い、多方向不規則波を入射波条件として波動場の数値計算を行った。海浜流の底面流速は、数値計算において代表的な抵抗則であるバルク公式とマニング公式から求める方法と、微小振幅波理論に基づいた伝達関数から求める方法の２つの方法によって計算を行った。鉛直平均の海浜流は、波の線流量の1 有義波周期の平均を水深で除すことによって求めた。底質移動及び海底地形変化の計算は上記に示した方法で求めた海浜流の底面流速をもとに、各地点における体積漂砂量とその分布を求め、地形変化の計算には底質量保存式を用いた。これらの過程は全て計算プログラム内の同じ時間ステップ内で評価した。すなわち、波、海浜流、地形変化の3つがそれぞれお互いに影響を及ぼすことが可能となり、より現実に近い状況を再現できる可能性が高まった。

　以上に示した計算によって得られた結果と模型実験の実験結果とを比較すると、底質の堆積、侵食の現象に定性的な一致が見られ、これより用いた数値モデルの妥当性は良好であると判断することができた。