1C 高波・高潮災害の防止、軽減に関する研究

研究の目的・背景

  • 近年、想定を上回る波高や周期を持った波による被害が数多く発生している。これらの被害は、地球温暖化によって平均水位が上昇したり台風や低気圧の規模が増大したりすることにより、さらに悪化することが懸念される。このような被害を軽減するためには、高潮・高波被害の原因等の詳細な検討を行うとともに、被害の予測精度を向上させ、より効果的な高潮・高波対策を見いだす必要がある。
  • そこで、本研究テーマでは、沖合から沿岸域、さらに陸上部にかけての波浪特性及びそれによる浸水や構造物等の被害の実態、メカニズムを現地観測や水理模型実験によって明らかにするとともに、それらを推定する数値シミュレーションモデルの高度化を図る。さらに、地球温暖化が高潮・高波被害に与える影響を数値計算によって検討する。

研究の概要

次の3つのサブテーマを設け研究開発を行う。

  1. 沖合波浪観測網と高精度気象・波浪推算モデルを活用した沿岸海象のモニタリング
    沖波の特性を明らかにするためにGPS波浪計などから取得される情報を解析するとともに、波浪推算値をも組み込んだ沖波波浪データベースを構築する。

  2. 高潮・高波による沿岸部の被災防止のための外郭施設の設計技術の高度化
    構造物の変状を考慮した港湾・海岸構造物の性能設計を実施するために、流体、地盤、構造物の相互作用を考慮し、かつ沖の境界条件からの計算が可能である波浪・地盤・構造物の変形推定数値シミュレーションモデルを開発する。

  3. 地球温暖化が沿岸部にもたらすリスク予測と対策提案
    地球温暖化に備えた施設整備計画の立案に向けて、地球温暖化に伴う海面上昇、台風などの巨大化によって生ずる高潮・高波の発生確率の変化を、IPCC等の気候予測と数値シミュレーションモデルを基に検討する。

2015年度の活動

  • 海象観測データの集中処理・解析と推算値を結合させたデータベースの構築に関しては、ナウファスルーチン処理導入に向けた方向スペクトル解析手法の検討を行った。また、新型GPS波浪計の試験観測を実施した。
  • 港内の強風による波や航走波の造波・静穏度解析手法の開発では、波浪推算モデルで用いられる造波ソースをブシネスクモデル等の時間発展型波動モデルに導入する手法を検討し、航走波の造波ソースをNOWT-PARIへ導入した。
  • 代表3海域の波浪変形計算を行い、防波堤ケーソンを被災させる沖波の確率年および風波・うねりによる違いを明らかにした。また、沿岸波浪計データから逆推定した各確率年の沖波諸元をGPS波浪計データから推定されるものと比較し、GPS波浪計による沖波観測の有用性を明らかにした。
航走波と強風下における港内発生波
  • 多方向不規則波を用いた数値波動水槽による性能照査手法の構築では、GPUを用いた数値波動水槽の高速化および水理模型実験との比較検討を行った。
  • 設計潮位を超える津波・高潮時の風波による波力と越流・越波に関する研究では、全国の防潮堤・護岸の事例を収集し構造形式を取りまとめるとともに、水理模型実験により、高潮・津波と高波が複合する複雑な状況下での水面形状と波圧特性を明らかにした。
  • 日本の内湾における超強大台風の風・高潮・波浪特性の究明では、台風1523号による根室の高潮被災調査及び高潮追算を行うとともに、鹿児島湾を対象としたハイアン級のモデル台風の設定と波浪・高潮の試計算を実施した。
  • メソスケール気象モデルを用いた沿岸の海象・海洋環境予測モデルの開発では、気象モデルWRFの運用システムの構築及び入力データの整備等を行った。また、波浪計算に高潮を組み込むための広帯域開境界処理法を開発した。さらに、内湾水質予測モデルの構築において、GPVデータを用いたシステムを構築するとともに、HFレーダー観測結果を用いた東京湾の流動特性の検討も行った。
局地気象場を考慮した沿岸の海象・海洋環境を予測するモデルの構築

 

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