N A-1 A-2 KP.1. 1 km B-1 C-1 KP.2. KP.3. B-2 C-2 R23 ) KP.4. 1 KP.. m 2 1 m CAD 1 m 2 L imax 1m N N [m] [m] [m]

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れいなおえづか
5 years ago
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1 , 18, STUDY ON IMPACT FORCE OF RIVER ICE FLOES CAUSED BY PROPAGATING TSUNAMIS IN A FROZEN RIVER Takaaki ABE, Yasuhiro YOSHIKAWA and Yasuyuki HIRAI 1 ( ) 2 ( ) ( ) The tsunami of 211 Tohoku Pacific-Coast Earthquake broke river ice and transported thousands of meter-long ice floes in the Mu River, Hokkaido, Japan. The objectives of this study are to investigate sizes and areas of ice floes from photographs obtained during the field survey after the tsunami and, on that basis, to estimate the impact forces of ice floes transported by tsunami on river structures. Ice floe sizes were measured using composite photographs of field survey that were superimposed both on 1-m grid data and river planforms. From the results of image analysis of survey photographs, the authors have also estimated the impulsive force due to tsunami-induced collision of ice floes and river structures, based on a formula for measuring impact forces. The impact forces were approximately 22 to kn on average and 1 to 3 kn as a maximum when ice floes collide with a structure. This paper provides valuable information about the criterion for the design of river structures assuming winter-time tsunami disasters. Key Words : Tsunami Run-up, Frozen Rivers, Ice Floe Transport, Impact Force Estimation ) 2) 3) ) )6)7) 8) 9) 2. (1) 1 KP.. KP. [km]

[km] 3 1 (KP.. 12.6) (2) 1) H z H z = Z + h w +(ρ i /ρ w )h i. Z[m] h w [m] h i [m] ρ w [kg/m 3 ] 999.8 ρ i 917.

2 N A-1 A-2 KP.1. 1 km B-1 C-1 KP.2. KP.3. B-2 C-2 R23 ) KP.4. 1 KP.. m 2 1 m CAD 1 m 2 L imax 1m N N [m] [m] [m] [km] 3 1 (KP ) (2) 1) H z H z = Z + h w +(ρ i /ρ w )h i. Z[m] h w [m] h i [m] ρ w [kg/m 3 ] ρ i ) h i ( ) 6.2 h i = h i 1 α T ( ) a 4.8 h i 1 2 β 4/ T w h 1/3 w (1) h i[m] Δt T a,t w [ ] 1 α, β α =.3,β = () KP km [T.P.m] 1 Δt 1 Δx 2 m n.2 (1) h i (3) 6) [m]

VH /g. (DL).2 を見出した但し D は漂流物の代表的な高さ L は代表長さである本研究では D に氷板 A-1(KP..4L), 河口部 A-2(KP.1.R), 旧川厚 hi L に氷板の最大長 Limax を選択したこの支配パラメータを基に衝突力 FH の算定式は以下のように表される 2. gm CMA VH2. gρi Ai hi CMA CH FH = 1.2 1.

とした場合漂流物の形状によらず 3 次元衝突時の実 KP.3. KP.2.8 鵡川鵡川氷板による河道閉塞部 KP.2.4 B-2(KP.2.6C), アイスジャム全景鵡川水位観測所水位計験結果との相関が良いとしているため本研究でもこれに従った水面上に浮かんだ漂流物の場合津波の 7m ような長周期波による輸送では VH は CH に近い値となることが既往研究6)7) で確認されているため本研究でも簡単に VH CH とみなした C-1(KP.

(左), 区間 B (中央) 及び区間 C (右) が長波の波速と津波侵入前の断面平均流速 v との相対速度 CH = gh v (3) で遡上すると仮定して推定した v は H-Q 式から求めいる様子が確認された A-2 は鵡川河口の右岸側に存在する旧川付近の氷板散乱状況であり水面近傍に集中的に氷板が散乱していたた流量を河積で除して求めた水深 h を第一波による中央段

9 イスジャムの概況を示す写真である B-1 はアイスジャ m/s と推定したなお本稿では紙面の都合上掲載をムフロント部の写真でありこの地点のみ低水路内に割愛するが式 (3) で求めた河川津波の波速は道内の氷板が折り重なるように堆積して河川横断方向に堰を一級河川である十勝川新釧路川における第一波の波形成していた B-2 は KP.2.6 地点の鵡川橋より下流を速3) を概ね ±.

3 VH /g. (DL).2 を見出した但し D は漂流物の代表的な高さ L は代表長さである本研究では D に氷板 A-1(KP..4L), 河口部 A-2(KP.1.R), 旧川厚 hi L に氷板の最大長 Limax を選択したこの支配パラメータを基に衝突力 FH の算定式は以下のように表される 2. gm CMA VH2. gρi Ai hi CMA CH FH = g (DL) g (hi Limax ) (2) B-1(KP.2.2R), アイスジャムフロント B-2 㭁ᕝỈ KP.2.6 ほ ᡤỈ ィ䕧但し M は漂流物の質量 CMA は質量係数 VH は漂橋大橋 KP.2.4 B-1 流物の衝突直前の移動速度 CH は津波の波速 Ai は画 KP.2.6 KP.2.2 KP.2. ᕞ 像解析で求めた氷板面積である池野ら6) は CMA = 2. とした場合漂流物の形状によらず 3 次元衝突時の実 KP.3. KP.2.8 鵡川鵡川氷板による河道閉塞部 KP.2.4 B-2(KP.2.6C), アイスジャム全景鵡川水位観測所水位計験結果との相関が良いとしているため本研究でもこれに従った水面上に浮かんだ漂流物の場合津波の 7m ような長周期波による輸送では VH は CH に近い値となることが既往研究6)7) で確認されているため本研究でも簡単に VH CH とみなした C-1(KP.2.9R), 鵡川橋上流 C-2(KP.3.3L), 鵡川橋上流 FH の推定については鵡川 KP.2.6 地点の低水路内に存在する鵡川橋の橋脚に河川津波により下流側か河川の流れら上流側に向かって氷が衝突することを想定した上記で求めた氷の質量式 (2) により FH を推定したここで波速 CH については鵡川における河川津波写真 1 氷板痕跡の調査写真の分類; 区間 A (左), 区間 B (中央) 及び区間 C (右) が長波の波速と津波侵入前の断面平均流速 v との相対速度 CH = gh v (3) で遡上すると仮定して推定した v は H-Q 式から求めいる様子が確認された A-2 は鵡川河口の右岸側に存在する旧川付近の氷板散乱状況であり水面近傍に集中的に氷板が散乱していたた流量を河積で除して求めた水深 h を第一波による中央段 (B-1,2) の 2 枚は KP.2.4 付近で発生したア水位変化と鵡川橋地点の平均河床高から算定し約 3.9 イスジャムの概況を示す写真である B-1 はアイスジャ m/s と推定したなお本稿では紙面の都合上掲載をムフロント部の写真でありこの地点のみ低水路内に割愛するが式 (3) で求めた河川津波の波速は道内の氷板が折り重なるように堆積して河川横断方向に堰を一級河川である十勝川新釧路川における第一波の波形成していた B-2 は KP.2.6 地点の鵡川橋より下流を速3) を概ね ±. m/s の精度で評価可能であることを別撮影したものである鵡川では概ね KP.1.9 KP.2. の途確かめている右岸側 KP.2.4 KP.2.7 の左岸側に砂州が形成されているが撮影当時はいずれにおいても無数の氷板が堆 3. 積していた結果及び考察最下段の 2 枚は KP.2.6 のアイスジャムよりやや上本章では調査写真から抽出した氷板サイズの計測流で氷板の河道内での滞留が確認された地点の写真結果その河川縦断的な傾向そして河氷変動計算モであるこれらの地点では河川結氷に亀裂が入った状デルから推定した氷板の質量衝突力推定式から評価態で氷板が滞留していた次にこれらの写真に上記の画像解析手法を適用しした構造物への衝突力を示す抽出した Limax を図 4 に示した同図左の写真は写 (1) 真 1 と同位置で撮影したもので右は各写真における現地調査及び画像解析結果本研究で実施した鵡川における津波痕跡状況を写真氷板の Limax に関するヒストグラムである但しヒストグラム中の N は抽出した氷板数 Mean, Min., Max. 1 に示した KP. の数値の後の L,C,R はそれぞれ左岸側河道内右岸側を表しているなお写真に付した A-1 等の番号は撮影位置で図 1 のそれと対応してはそれぞれ Limax の平均値最小値最大値を表すいる最上段の 2 枚の写真は河口からおよそ 1 km までから 4 m までのものがほとんどであり 4 m を超えるの調査写真である A-1 は KP..4 地点の左岸側堤防かものの数は少なかった一方で下段の旧川付近の堆ら河口を撮影したものであり氷板が点々と散乱して積氷板についてはサイズに関して単調減少の分布と図 4(a) の河口付近の写真については Li max が 1 m

1 A-1(KP..4L) A-2(KP.1.R) B-1(KP.2.2R) B-2(KP.2.6C) C-1(KP.2.9R) C-2(KP.3.

4 2 7 6 4 3 2 1 Limax [m] Limax [m] Limax [m] N = 129 Mean = 2.2 Min. = 1. Max.

7 Min. = 1. Max. = 19 1.-2. 2.-3. 3.-4. 4.-..-6. 6.-7. 7.-8. 8.-9. 9.

Mean = 3.1 Min. = 1. Max. = 43.-2. 2.-4. 4.-6. 6.-8. 8.

36-38 38-4 4-42 42-44 Limax [m] N = 81 Mean = 1.4 Min. = 1. Max. = 7. 1.-2. 2.

Limax [m] (c) C-1, C-2 4 A-1 C-2 L imax L imax 4(b) 29 1 L i max A L imax 11 m

4 1 A-1(KP..4L) A-2(KP.1.R) B-1(KP.2.2R) B-2(KP.2.6C) C-1(KP.2.9R) C-2(KP.3.3L) (a) A-1, A (b) B-1, B Limax [m] Limax [m] Limax [m] N = 129 Mean = 2.2 Min. = 1. Max. = 9. N = 21 Mean = 2. Min. = 1. Max. = 1 N = 29 Mean = 2. Min. = 1. Max. = 11 N = 982 Mean = 2.7 Min. = 1. Max. = Limax [m] N = 226 Mean = 3.1 Min. = 1. Max. = Limax [m] N = 81 Mean = 1.4 Min. = 1. Max. = Limax [m] (c) C-1, C-2 4 A-1 C-2 L imax L imax 4(b) 29 1 L i max A L imax 11 m 19 m 4(c) L imax m 1 B 1 11) KP. A KP.. () - KP.2.4 B KP KP.2.6 () C KP KP.. () KP.2.4 A L imax ( A)<( B) C C 4(c) i b 3 (2) KP

.6. KP.2..4.3.2.1. 2 4 6 8 1 21 12 1 h i (21 12 1 211 3 11 ) [m] hi [m].4.3.2.1 (211/3/11 16:) (KP.

= 13.4.. 1. 2. 3. 4.. 6. [km] 6 1 hi [m].4.3.2 N = 18 Mean =.24 Min. =.1 Max. =.4.1.. 1. 1. 2. 2. 3. 3. [km] 7 h i (α β) 91, 96 3 2, 7 2 6 3/11 16 KP.2.4.2 m KP.1.2 KP.2.6 KP.3.3 KP.4.6 7 13 14 KP.1..36 m (KP.

5 .6. KP h i ( ) [m] hi [m] (211/3/11 16:) (KP..) [m 2 ] N = 8 Mean = 3.7 Min. =.32 Max. = (a) 3/13, 16: [kn] N = 8 Mean = 22.3 Min. = 3.9 Max. = [km] 6 1 hi [m] N = 18 Mean =.24 Min. =.1 Max. = [km] 7 h i (α β) 91, , /11 16 KP m KP.1.2 KP.2.6 KP.3.3 KP KP m (KP..9) 1.2 m.2 m N = 8 Mean = 14.3 Min. =.33 Max. = [m 2 ] [kn] N = 8 Mean =.7 Min. = 3.8 Max. = 311. (b) 3/14, 14:1 8 KP.2. h i.1 m.3 m h i 3 11 h i 7 h i (1) KP.3. KP.3. h i h i =.26 6 h i.11 m.3 m 7 h i 8 8(a)

6 3.7 m 2 3 m 2 2 kn 1 kn 8(b) kn 3 kn kn kn 1 kn 3 kn (2) 4) 1) Yasuda, H., Watanabe, Y., Mitamura, H., Hasegawa, K. and Nawarathna, B.: Report on Asian tsunami ascending the river, and its associated bank erosion and bridge failure in Sri Lanka, Proceedings of the 4th IAHR Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, IAHR, pp , 2. 2) :,, p. 1, ),,, : 211, B1(), Vol.68, No.4, pp. I 12-I 13, ),,,,,,, : 211,, 7, pp. 2-3, 212. ) :,, No.621/II-47, pp , ), :,, U32, 24. 7),,,, :,, 2, pp , 2. 8) Johnston, E., Timco, W. and Frederking, R.: An overview of ice load measurements on bridge piers, Proceedings of the 1th Committee on River Ice Processes, pp , ),,, :,, 17, pp , ),,, :,, 16, pp , ),,,,,, : 211, B1( ), Vol.68, No.4, pp. I 113-I 118, 212. ( )

2011河川技術論文集

2011河川技術論文集 , 17, 2011 7 2010 2 STUDY OF A RIVER ICE JAM IN THE SHOKOTSU RIVER IN FEBRUARY 2010 1 2 3 4 Yasuhiro YOSHIKAWA, Yasuharu WATANABE, Hiroshi HAYAKAWA, Yasuyuki HIRAI 1 ( 062 7602 1 3 ) 2 ( ) ( 090 8507 165