港湾技研報告

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二つの海域を連結する狭窄部での流れに関する研究(欧文)

港湾技研報告 VOL.039 NO.01 2000.03

執筆者Mohamed ELZEIR,鶴谷広一,細川恭史,日比野忠史
所属海洋環境部 環境評価研究室

要旨

 二つの大きな海域を結び付けている水路は航海に果たす役
割は大きく非常に重要であるものの,内部の流れは非常に複
雑であり,またその調査は極めて困難である.したがって,
このような水路内の流動解析は科学的な研究対象として非常
に重要である.本研究では,エジプトのスエズ運河および日
本の関門海峡を対象として検討を行った.解析には,利用可
能な観測データと2次元有限要素法を用いた.また,本研究
では時間スケールを強制外力の時間スケールによって二つの
基本スケールに分割し検討を行った.一つは潮汐運動スケー
ルの短い時間スケール,一つは大気圧変動スケールの長い時
間スケールである.本研究で得られた主要な知見を以下にま
とめる.
 1.2つの開境界を有し移流や波動によって制御さている
領域に対しては,領域内から外部へ伝播する波が境界で反射
を起こさず境界を透過するように開境界の条件を定めるべき
である.そこで,Blumberg and Kantaによって定式化された
Sommerfeld radiation 開境界条件の有限要素形式化を行い
,また,それが適切であることを示した.
 2.本研究で用いた数値モデル(2次元有限要素法)は検
討するシミュレーションに対して十分適用可能であることが
示されたが,流速についてはより一層の検討が必要である.
 3.2つの海域を連結する幅の狭い水域は次の基本的特性
を有する.一方の海域から入射した波の伝播速度と流体の移
動速度は異なる.両者の差は水路内に大きな水面勾配を引き
起こす.それ故,大きな水面勾配に対する直接的な応答とし
て,水路内では大きな流速が生じ,船舶の航行に支障をきた
す.この特性はスエズ運河の南側と関門海峡の内部で観察さ
れる.
 4.スエズ運河内のビター湖は,水理学的に相互に依存し
た2つの区域にスエズ運河を分割している.
 5.KantaraとPort Saidにおける水位はアレクサンドリア
の気圧に対して反比例している.このことは日比野・鶴谷が
水位と気圧の間に相関関係があるとみなしたことと良く一致
している.ShalufaとPort Tawfiqの水位は直接アレクサンド
リアにおける気圧に比例するが,インド洋を広く覆う気圧に
対しては反比例していることが期待される.他の場所におけ
る水位は気圧との明確な相関はない.
 6.関門海峡付近の水位は日本海と瀬戸内海の両方を広く
覆う気圧と極めて高い相関がある.           


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