沿岸土砂管理研究グループ

波の不規則性と波候統計を考慮した突堤構造物の沿岸掃流漂砂阻止機能の定量的評価

Coastal and Estuarine Sediment Dynamics Group

論文概要

波の不規則性と波候統計を考慮した突堤構造物の沿岸掃流漂砂阻止機能の定量的評価

突堤構造物の沿岸掃流漂砂阻止機能を評価する算定式を示した。算定式は、波高の代表値と突堤端水深との比を用いており、簡便である。
算定式は、規則波による掃流漂砂計算で算定した漂砂の突堤通過率をもとに、波高の出現確率分布を用いて有義波に対する期待通過率・阻止率の近似式を求め、さらに、有義波の出現確率分布を用いて期間中のエネルギー平均波に対する期待通過率・阻止率の近似式を求めることによって導いた。

波の不規則性と波候統計を考慮した突堤構造物の沿岸掃流漂砂阻止機能の定量的評価１の画像

波が海岸に対して斜めに入射する場合、波と流れ(海浜流)によって、おおよそ海浜流の方向に漂砂が生じる。海岸に突堤があると波と流れの状態が変わり、漂砂に影響する。
上図：右側から波が斜め入射し、海岸に伝播する状況
下図：突堤が無い場合、海浜流と漂砂は図の下から上へ流れるが、突堤がある場合には、その上手で海浜流は沖へ流れ出し、漂砂も沖向きに変化する。突堤がさらに延びると突堤端を回りこむ漂砂は無くなる。
漂砂の通過率は、突堤が無い場合の沿岸漂砂量に対する突堤先端を横切る沿岸漂砂量の割合で定義した。

波の不規則性と波候統計を考慮した突堤構造物の沿岸掃流漂砂阻止機能の定量的評価2の画像

沖に向かって延びる突堤の突堤端水深dtと沖波有義波高Hs(沖合いで観測された不規則な波の代表値)との比を用いて、漂砂の通過率は、

で表される.この式を用いて,突堤の漂砂通過率を60%以上確保するためには,

、すなわち、有義波高程度の水深に突堤端をとどめる必要があり、逆に、突堤の漂砂阻止率を90%以上確保するためには、

、有義波高の2.15倍程度の水深以上に突堤を延ばす必要があることが分かる。

海岸の地形変化を予測する場合には、ある期間中の波のエネルギ―の平均値を用いた検討が行われる。上記の期待通過率の算定式をエネルギ―平均波高Heを用いた算定式に拡張すると、期待通過率は、

で表される。この式を用いて、ある期間中の漂砂通過率を60%以上確保するためには、

エネルギ―波高程度の水深に突堤端をとどめる必要があり、逆に、漂砂阻止率を90%以上確保するためには、

エネルギ―波高の2。77倍程度の水深以上に突堤を延ばす必要があることが分かる。

注意
算定式による突堤構造物の沿岸掃流漂砂阻止機能を評価は簡便な方法であるが、掃流漂砂量の計算に用いた一様勾配斜面上の単突堤の仮定や期間中の波候統計に用いた有義波高の出現確率を指数分布とする仮定は、実際の海岸では当てはまらない場合もあり、詳細な検討には、地形や構造物形状、有義波高と周期の統計をもとにした数値計算を行うべきであろう。