JP6092016B2 - 津波氾濫流再現方法及び津波氾濫流実験装置 - Google Patents
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Description
津波氾濫流実験装置10は、ヘッドタンク1と、バルブ5を備えるバルブ付き配管2と、矩形管路3と、試験水路4とが連なって構成される。なお、津波氾濫流実験装置10は、ヘッドタンク1側が上流であり、試験水路4側が下流である(図1参照)。
津波氾濫流実験装置10は、初期状態(即ち、実験開始前)においては、図2A1に示すように、バルブ5が閉じられると共に底部放流型ゲート6が閉じられ、ヘッドタンク1に貯水される。なお、越流型ゲート7は、試験水路4の水路床からせり出ないように下げられている。
津波氾濫流実験装置10の制御ではバルブ5及び両ゲート6,7の開度が通水中に動的に制御されるため、予め、バルブ5及び両ゲート6,7の開度の時系列が算出される。
バルブ5及び両ゲート6,7近傍での水理量を抽出するための数値計算は、非定常流を一定時間毎に定常流として近似した不等流計算と、計算の基礎式に非定常項を含む非定常開水路流計算との2つの手法により行われる。
不等流計算では、表1中の流入の境界水深h2、流出の境界水深h3を少しずつ変化させた計算を一定時間毎(時間間隔Δt〔秒〕毎)に行い、テストセクション8で目標値となる境界水深h2、h3が決定される。段波・射流時に用いる流入の境界水深h2は底部放流型ゲート6で縮流された流れの水深であり(図3(A)参照)、常流時に用いる流出の境界水深h3は越流型ゲート7の越流部直上流の水路床基準の水深である(図3(B)参照)。計算に用いる定常流量は、各時間におけるテストセクション8での目標流量(=目標流速×目標水深×試験水路4の幅)とする。
hts:テストセクションでの目標水深〔m〕、
vts:テストセクションでの目標流速〔m/秒〕、
g:重力加速度〔m/s2〕 をそれぞれ表す。
非定常開水路流計算には、例えば、従来から開発されているプログラムが使用され得る。具体的には、水理公式集例題プログラム集(土木学会編、2001年発行)の例題2−9に収録されているプログラムが使用され得る。
底部放流型ゲート開度a2(即ち、底部放流型ゲート6の扉体下端と水路床との間の間隔a2〔m〕:図3(A)参照)は、例えば、縮流係数によって、具体的には数式2によって算定され得る。
越流型ゲート開度a3(即ち、水路床基準の、越流型ゲート7の扉体のせり出し部分の高さa3〔m〕:図3(B)参照)は、例えば、堰の越流公式によって、具体的には数式3及び数式4によって算定され得る。
ho:越流型ゲートの越流部直上流の越流型ゲート扉体上端面基準の水深〔m〕、
q3:越流型ゲートを通過する単位幅流量〔(m3/秒)/m〕、
Cf:越流型ゲートに関する越流係数、
g:重力加速度〔m/s2〕 をそれぞれ表す。
また、上付き文字のnは時間間隔番号(即ち、経過時間の識別子)である。
本発明におけるバルブ開度a1とは、ヘッドタンク1と矩形管路3とのヘッド差(Htnk−Hcnd)とバルブ通過流量Qvとによって定められる流量係数Cv(数式6)の関数として表されるもの(数式5)であり、バルブ付き配管2に設けられたバルブの種類によって開度としての指標(尺度)は異なり、例えばバタフライバルブを用いた場合であれば弁軸の回転角度〔度〕である。
Htnk:ヘッドタンクに関する比エネルギー〔m〕(=ヘッドタンク内の水深)、
Hcnd:矩形管路に関する比エネルギー〔m〕(=矩形管路内の水深)
をそれぞれ表す。
また、上付き文字のnは時間間隔番号(即ち、経過時間の識別子)である。
Q2:試験水路への供給流量〔m3/秒〕、
hcnd:矩形管路内の水深〔m〕、
Acnd:矩形管路内の水平面積〔m2〕、
Δt:時間間隔〔秒〕 をそれぞれ表す。
また、上付き文字のnは時間間隔番号(即ち、経過時間の識別子)である。
Atnk:ヘッドタンク内の水平面積〔m2〕、
Δt:時間間隔〔秒〕 をそれぞれ表す。
また、上付き文字のnは時間間隔番号(即ち、経過時間の識別子)である。
上述の考え方を用い、以下に示す具体的な処理手順(図4も参照)に従って処理を行うことにより、所望の津波氾濫流を生じさせる(言い換えると、再現する)ように、本発明の津波氾濫流実験装置の制御を行うことが可能になる。
本実施例の津波氾濫流実験装置は、ヘッドタンク1の水平面積が0.625×0.625〔m2〕とされると共に高さ0.500〔m〕まで貯水できるようにされ、バルブ付き配管2の内径が0.100〔m〕とされると共に長さが1.200〔m〕とされ、矩形管路3の長さが0.800〔m〕とされ、試験水路4の長さが1.250〔m〕とされた。なお、本発明の津波氾濫流実験装置の各部の大きさは、本実施例の装置各部の寸法に限定されるものではなく、本実施例の装置各部の寸法よりも小さくても良いし大きくても良い。
バルブ5及び両ゲート6,7の開度の算定に用いるパラメータは以下のように設定された。
津波氾濫流実験装置によって再現する津波氾濫流として、2004年インド洋大津波によるスリランカのKirinda港を対象とした氾濫流解析の結果が用いられた(木原直人・松山昌史:津波による土砂移動問題に対する静水圧3次元津波解析システムC-HYDRO3D Tsunamiの適用性の検討−インド洋大津波によるKirinda港周辺における土砂移動解析−、電中研報告書 N09004、2009年)(S1)。
次に、目標流速、目標水深、目標フルード数を最も良く再現する入口・越流型ゲート開度の時系列が開度算出のための一連の処理(S3〜S6)によって抽出された。なお、フルード数は流速と水深のみで表されるパラメータであるので、実際には、流速及び水深について計算値と目標値とを合致させるようにすればフルード数も合致する。
図10に示す結果を用いてテストセクション8における津波氾濫流の再現実験が行われた(S7)。
流速及び水深の時系列に関する実験値と目標値との比較として図11に示す結果が得られた。この結果から、全体として良く一致しており、上述の制御手法は妥当であることが確認された。
2 バルブ付き配管
3 矩形管路
4 試験水路
5 バルブ
6 底部放流型ゲート
7 越流型ゲート
8 テストセクション
9 整流材
10 津波氾濫流実験装置
Claims (6)
- ヘッドタンクと、バルブを備えると共に前記ヘッドタンクと上流端が連通するバルブ付き配管と、当該バルブ付き配管の下流端と上流端が連なる矩形管路と、当該矩形管路の下流端と上流端が連なる試験水路と、前記矩形管路の下流端と前記試験水路の上流端との間に設けられて下端が水路床に当接した状態から上下方向に移動可能な底部放流型ゲートと、前記試験水路の下流端に設けられて上端が前記水路床からせり出していない状態から上下方向に移動可能な越流型ゲートとを備える実験装置を用い、前記ヘッドタンクと前記矩形管路とに貯水した状態で前記バルブを開くと共に前記底部放流型ゲートが上昇することによって前記試験水路に段波を生じさせ、続いて前記バルブの開度によって前記矩形管路内と前記試験水路内との流量及び前記矩形管路内の水位を調整すると共に前記底部放流型ゲートが上昇してその高さを調整することによって前記試験水路に射流を生じさせ且つ前記試験水路内の水位を調整し、続いて前記越流型ゲートが上昇することによって前記越流型ゲートからの跳水点の伝搬を調整し、続いて前記底部放流型ゲートを全開にし且つ前記バルブの開度によって前記矩形管路内と前記試験水路内との流量を調整すると共に前記越流型ゲートの高さを調整することによって前記試験水路に常流を生じさせ且つ前記試験水路内の水位を制御することを特徴とする津波氾濫流再現方法。
- 前記矩形管路に整流材が設けられた実験装置を用いることを特徴とする請求項1記載の津波氾濫流再現方法。
- 前記試験水路に等流時における限界勾配に相当する勾配が付けられた実験装置を用いることを特徴とする請求項1記載の津波氾濫流再現方法。
- ヘッドタンクと、バルブを備えると共に前記ヘッドタンクと上流端が連通するバルブ付き配管と、当該バルブ付き配管の下流端と上流端が連なる矩形管路と、当該矩形管路の下流端と上流端が連なる試験水路と、前記矩形管路の下流端と前記試験水路の上流端との間に設けられて下端が水路床に当接した状態から上下方向に移動可能な底部放流型ゲートと、前記試験水路の下流端に設けられて上端が前記水路床からせり出していない状態から上下方向に移動可能な越流型ゲートとを備え、前記ヘッドタンクと前記矩形管路とに貯水した状態で前記バルブを開くと共に前記底部放流型ゲートが上昇することによって前記試験水路に段波を生じさせ、続いて前記バルブの開度によって前記矩形管路内と前記試験水路内との流量及び前記矩形管路内の水位を調整すると共に前記底部放流型ゲートが上昇してその高さを調整することによって前記試験水路に射流を生じさせ且つ前記試験水路内の水位を調整し、続いて前記越流型ゲートが上昇することによって前記越流型ゲートからの跳水点の伝搬を調整し、続いて前記底部放流型ゲートを全開にし且つ前記バルブの開度によって前記矩形管路内と前記試験水路内との流量を調整すると共に前記越流型ゲートの高さを調整することによって前記試験水路に常流を生じさせ且つ前記試験水路内の水位を制御することを特徴とする津波氾濫流実験装置。
- 前記矩形管路に整流材が設けられていることを特徴とする請求項4記載の津波氾濫流実験装置。
- 前記試験水路に等流時における限界勾配に相当する勾配が付けられていることを特徴とする請求項4記載の津波氾濫流実験装置。
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Families Citing this family (6)
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CN108871727A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-11-23 | 浙江大学 | 一种开闸式和持续入流式两用异重流试验装置及方法 |
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CN114086501B (zh) * | 2021-11-03 | 2023-02-28 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 一种可控佛汝德数的水槽供水控制及消能装置 |
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JPS6049447U (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-06 | 三菱重工業株式会社 | 開水路型水槽 |
JPH11183315A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Ebara Corp | 回流水槽及びその制御方法 |
JP2000171345A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 実海域再現水槽 |
JP4083393B2 (ja) * | 2001-05-08 | 2008-04-30 | 鹿島建設株式会社 | 津波実験装置 |
JP6045160B2 (ja) * | 2012-03-02 | 2016-12-14 | 大成建設株式会社 | 造波装置及び造波方法 |
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---|---|---|---|---|
WO2023245305A1 (es) * | 2022-06-24 | 2023-12-28 | Universidad Católica De La Santísima Concepción | Sistema y método para generar ondas de tsunami en flujo reversible en condiciones de laboratorio |
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