郭徳杰

波動数値計算から平均場を算出する手法を適用した海浜流の抽出過程について

細山田得三

離岸流は海浜流の一種であり，沖から岸に向かう波動運動の非線形性によって岸向きの質量輸送が卓越し，それを補償するための強力な沖向き流れである．今まで離岸流に関する多くの研究なされている，発生原因は強制外因説と自励内一番説得性を持つ日野らの理論は，内因説であり，離岸流が最も成長するパラメータを固有値解析から求めており，村川の研究結果でもその結果を支持している．一般的には海浜流の研究は海岸浸食の原因を究明することを目的とすることが多い．その中で離岸流というものは実に不思議なものであり，沿岸方向に波打つような情報を何も入力として与えていないのに美しいカスプ地形を伴って沖向き高速流が生じる．離岸流は基本的には沖に向かう流れであり，それは沖から岸に向かう波による質量輸送を補償するものである．その流れが沿岸方向に強弱を生じて部分的に強い流れとなる．この現象を理解するのが困難だ，理由はそれを観測することが難しく，動態を把握することが容易ではないからと考える．そのため，離岸流の基礎式を用いて理想的な海岸地形を人工的に作成して離岸流を生じさせその動態を観察することを本研究の目的とした．本研究は非線形長波方程式で，複数の基礎条件による波浪数値計算を行った．数多くのケースに考察を行うことより，違う波浪・地形条件にて，海浜流の特徴をつかめる．更に海浜流の視認方法として，拡散計算と粒子法計算を行った．
計算結果よりカスプ地形全体の結果にて，離岸流は入射波高が比較的低い時，長周期，緩やかな地形勾配にて，発生しやすく，流速が大きい．カスプ地形が発達すると，離岸流が基礎条件による変化維持しつつ，その変化値の範囲が大きくなる．高波浪時と急勾配のカスプ地形にて，発生する離岸流に考察を行った，入射波高ある程度高くなると，離岸流を最大流速にする地形勾配が存在し．それ以前の入射，比較的緩やかな地形勾配を有するカスプ地形にて，強い離岸流が発生する．入射波高ある程度高くなると緩やかな勾配の地形にて，強い沿岸流が発生し．それ以前，緩やかな勾配で速い沿岸流が生じるという結論を得た．一様勾配地形にて，計算結果より，比較的長い周期の波，且緩やかな地形勾配の条件で，強い反射波が生じ，離岸流も発生しやすくなる．離岸流発生間隔は入射周期が長くなると大きくなる．