研究者情報

マスター

アカウント（マスター）

• 氏名

  渡部　靖憲(ワタナベ　ヤスノリ), ワタナベ　ヤスノリ

所属（マスター）

• 工学研究院　土木工学部門　自然災害適応

所属（マスター）

• 工学研究院　土木工学部門　自然災害適応

独自項目

syllabus

• 2021, 大学院共通授業科目（教育プログラム）：JICA開発大学院連携プログラム, Inter-Graduate School Classes(Educational Program):JICA Development Study Program, 修士課程, 大学院共通科目, Disaster prevention; Natural disaster; Flood; Heavy rainfall; Tsunami; Liquefaction; Earthquake; Japan’s ODA
• 2021, 沿岸波動力学特論, Ocean Wave Mechanics, 修士課程, 工学院, Water wave theory Wave equation Wave spectrum Wave statistics Coastal disasters
• 2021, 沿岸波動力学特論, Ocean Wave Mechanics, 博士後期課程, 工学院, Water wave theory Wave equation Wave spectrum Wave statistics Coastal disasters
• 2021, 水理学Ⅱ, Hydraulics II, 学士課程, 工学部, 等流,急変流,漸変流,常流と射流,非定常流
• 2021, 数値計算法演習, Exercise in Numerical Computation, 学士課程, 工学部, 微分方程式・差分法・Fortran・Matlab・可視化・プレゼンテーション
• 2021, 流体力学, Fluid Dynamics, 学士課程, 工学部, 流体の運動方程式　渦　粘性流体　流体力　水の波
• 2021, 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), Freshman Seminar, 学士課程, 全学教育, 流れ，渦，波，自然災害，気候変動

researchmap

プロフィール情報

学位

• 博士(工学)（北海道大学）

プロフィール情報

• 姓

  渡部, ワタナベ

• 名

  靖憲, ヤスノリ

• ID各種

  201301082888180203

対象リソース

http://kaken.nii.ac.jp/d/r/20292055.ja.html

業績リスト

研究キーワード

• 混相流   乱流   砕波   水工水理学   気泡   減災   浮遊砂   画像計測   水中音   海岸工学   ジェットの分裂   砕波乱流モデル   固気液混相流   海洋科学   wavelet packet   衝撃砕波力   気泡音   Large Eddy Simulation   砕波乱流   計測工学   bubble clouds   3次元的水粒子軌道   斜行渦   混入空気   高波数遷移   3次元的大規模渦   Stereo PTV   3次元大規   波浪   防災   

研究分野

• 社会基盤（土木・建築・防災） / 水工学

経歴

• 2019年12月 - 現在 北海道大学 大学院工学研究院 教授
• 2008年 - 2012年 北海道大学 工学(系)研究科(研究院) 准教授

論文

• LARGE EDDY SIMULATION OF TURBULENT PORE FLOWS IN POROUS STRUCTURES WITH ARMOR BLOCKS UNDER WAVES

  Yasunori WATANABE, Yuichiro SUZUKI, Shota SAITO, Ayumi SARUWATARI

  Japanese Journal of JSCE 80 17 n/a - n/a 2024年
• DISTURBANCES IN THE AIR TEMPERATURE FIELD INDUCED BY INTERMITTENT BUBBLE BURSTING AT THE WATER SURFACE

  Shota SAITO, Akihiro NOMURA, Ayumi SARUWATARI, Yasunori WATANABE

  Japanese Journal of JSCE 80 17 n/a - n/a 2024年
• 地盤変動を考慮した沿岸域の海面水位上昇量の分析方法

  野村 明弘, 石川 浩希, 佐藤 典之, 早川 哲也, 岩﨑 慎介, 大塚 淳一, 森 信人, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B3（海洋開発） 78 2 I_487 - I_492 公益社団法人 土木学会 2022年 

  気候変動による海面水位の上昇に対して沿岸域の適応策を検討するためには，各種数値モデルにより将来予測を行う必要がある一方，その地域的変化の妥当性は潮位観測記録によって確認される必要がある．しかし，テクトニクス等により潮位計の設置地盤が海面水位と同程度あるいはそれ以上に変動する場合があり，海面上昇の評価にあたって地盤変動の影響を適切に考慮する必要がある．本研究では地盤変動の影響を大きく受けている北海道沿岸の潮位観測について，国土地理院の電子基準点のデータから地盤変動の補正方法を整理し，海面水位の経年変化の分析と将来推計を実施する．その結果，16地点で海面水位の経年変化が評価可能となり，2℃上昇シナリオによる将来予測の経年変化と概ね一致した．
• Bubble drag in electrolytically generated microbubble swarms with bubble-vortex interactions

  Yasunori Watanabe, Haruhi Oyaizu, Hisashi Satoh, Yasuo Niida

  INTERNATIONAL JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW 136 2021年03月 

  Air bubbles entrained in ocean breaking waves play various roles in air-sea gas transfer, wave energy dissipation, and surface layer mixing. While sub-mm bubbles dominate the distribution of sizes observed in bubble plumes created by breaking waves, the dynamics of such microbubbles in a swarm are poorly understood, and most previous experimental and computational studies have focused on the behavior of homogeneous swarms of larger mm-scale bubbles for industrial applications. Here, we propose novel probabilistic empirical models of rise velocity and bubble drag for a microbubble swarm incorporating bubble- vortex interactions. These are based on image measurements of the motion of electrolytically generated microbubbles. We found that convective interactions between bubbles and vortex-induced flows, that is, Rayleigh-Taylor instability caused by density difference near the electrodes, induce counter-rotating vortices that accelerate bubbles and align them along paths in the flow induced between them, resulting in an increase in rise velocity and its variance in the statistical equilibrium state. We describe the statistical features of bubble rise in such swarms in our proposed empirical model and deduce its optimal parameters. We anticipate our findings being a starting point for understanding behaviors of oceanic bubbles possessing an analogous size distribution to the present electrolytically generated microbubbles.(c) 2020 The Authors. Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license ( http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ )
• FBP-BOS法を用いた単一浮遊液滴近傍の密度分布の可視化法

  小林 正法, 猿渡 亜由未, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. Series B2, Coastal engineering / 土木学会海岸工学委員会 編 77 2 3p  土木学会 2021年 [査読無し]
  
• 一様流れ中における集中包絡波

  渡部 靖憲, 小熊 多佳史

  土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 77 2 I_31 - I_36 公益社団法人 土木学会 2021年 [査読無し]
   

  本研究は，流れ中の分散性波群の集中条件を提案し，造波実験によってその妥当性を証明すると同時に，流れ流速，水深，初期波スペクトルをパラメータとして包絡集中波の最大増幅率について議論するものである．提案する周波数変化による集中波群は，任意の流速，水深に対して指定する集中距離及び時間で概ね最大水位を記録した．入射スペクトルに依存してバラツキはあるものの，最大増幅率は流速に対して単調に増加し，本実験条件範囲内で最大6倍以上の増幅が確認された．波浪集中過程を経てスペクトル幅は時空間的に変化し，集中時に達成する急峻な包絡波の非線形性により，高調波成分が発生する．
• サブグリッド気泡―泡沫モデルの開発

  渡部 靖憲, 渡邊 健太

  土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 77 2 I_43 - I_48 公益社団法人 土木学会 2021年 [査読無し]
   

  本研究は，水中の気泡の浮上，自由水面との相互作用，気泡のクラスタリングによる残留泡沫の生成に渡る一連の気泡運動と流体運動をフルカップリングさせたLES-Stochasticモデルを提案するものである．Nicolson¹⁾の気泡間力学相互作用を数値モデルに落とし込み，気泡―水面相互作用による高周波振動とメニスカス生成による気泡凝集を再現した．気泡のクラスタリングと水面上の発散流による移流は対応する物理実験結果と比較され，議論される．一連の気泡―水面，気泡―気泡間相互作用は，水面上の乱れ生成に寄与し，水面更新を経た物質の輸送にかかわる可能性が示唆された．
• 海底地すべりと活断層による津波の重畳評価手法の提案

  金戸 俊道, 木村 達人, 渡部 靖憲

  土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 77 2 I_229 - I_233 公益社団法人 土木学会 2021年 [査読無し]
   

  金戸ら¹⁾は柏崎刈羽原子力発電所の半径100kmの範囲をモデルとして，海底地すべり津波の将来想定を行う手法を提案した．しかしながら，海底地すべりの起因となる可能性の高い，活断層による津波との重畳については検討されていない．本研究は，柏崎刈羽原子力発電所から半径100kmの範囲における津波到達時刻の分布に着目し，想定海底地すべりによる津波と重畳する可能性の高い活断層による津波を抽出し，活断層による津波と海底地すべりによる津波の組み合わせ決定手法を提案するものである．また，重畳津波による最大水位の評価は，津波数値シミュレーションの線形足し合わせによる方法と連成解析による方法を行い，いずれの方法でも解析結果の傾向に大きな違いは認められないことを確認した．
• Probabilistic analysis of winter storm surges depending on meteorological features of explosive cyclones

  Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 36 2020 2020年12月31日
• Three-dimensional antidunes coexisting with alternate bars

  Takuya Inoue, Yasunori Watanabe, Toshiki Iwasaki, Junichi Otsuka

  EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS 45 12 2897 - 2911 2020年09月 

  Antidunes are fluvial bedforms that form in rivers with supercritical flows. The water surface over antidunes is strongly in phase with the bed surface, and the water surface is amplified to produce large surface waves. Many experimental studies have addressed antidunes; however, the shapes of three-dimensional antidunes in a wide channel with alternate bars have not yet been appropriately understood. In this study, we experimentally investigated the streamwise and transverse length scales of antidunes under conditions with a large width-depth ratio. Our experimental results provide evidence for the coevolution of antidunes and free alternate bars, and show for the first time that the development of free bars greatly alters the three-dimensional shape of water surface waves over antidunes. In the absence of free bars in a wide channel, multiple longitudinal wave trains form, and the number of wave trains counted in the transverse direction increases with increases in the width-depth ratio. However, the presence of free bars affects the local flow characteristics, resulting in a decrease of the number of wave trains in the transverse direction. Therefore, we propose a simple model for predicting the reduction in the number of wave trains by combining two previous theories for antidunes and free bars. Results obtained by the model were found to largely agree with experimental observations. (c) 2020 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd
• Wave packet focusing in shallow water

  Yasunori Watanabe, Yosuke Tsuda, Ayumi Saruwatari

  Coastal Engineering Journal 62 2 336 - 349 2020年04月02日 [査読有り][通常論文]
   

  In coastal engineering, as shoaling waves break in shallow water, most wave-breaking research has been focused on depth-induced wave breaking. However, violent wave breaking under storm conditions may be caused by superposition of many shoaling wave components. In order for simulating extreme waves in open ocean, theories to focus wave-packets, assuming that wave speed of each wave component is unchanged during propagation (i.e. deep water or shallower water without bathymetry changes), have been derived, while shoaling effects of the focusing process in shallower waters have not been considered in the previous studies. The extension to shoaling coastal wave-packets may aid in simulating extreme coastal wave breaking under violent storm conditions via laboratory experiments. Here, we derive the general wave-packet focusing conditions for arbitrary water depth. The proposed conditions were used to simulate shoaling wave-packet focusing on flat and sloped bottoms in shallow water experiments for validation purposes. The effects of depth-induced wave breaking in the focusing wave groups are discussed in this paper. The current focusing technique can fully control the focus location and time in wave experiments with an arbitrary bottom structure, which may be useful for further extreme wave research in coastal engineering.
• 海底地すべりによる津波の将来想定手法の提案

  金戸俊道, 山本和哉, 木場正信, 木村達人, 西愛歩, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 76 2 2020年
• 残留泡沫の組織化と合体,消失過程

  渡部靖憲, 野中拓実

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 76 2 2020年
• Faraday波動場における波浪集中と崩壊過程

  渡部靖憲, 小嶋亮太

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 76 2 2020年
• 気液境界層流れの相互作用を経た風波の発生機構

  渡部靖憲, 土屋裕嵩

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 76 2 2020年
• だるまカゴ護岸の安定性と砂浜地形変化

  猿渡亜由未, 小林正法, 高須賀啓孝, 小山裕文, 高橋幹夫, 山下孝行, 樋口益盛, 渡部靖憲

  土木学会論文集 A2(応用力学)(Web) 76 2 2020年
• High wave coniditions due to typhoons measured at an offshore observation tower

  Yasuyuki Baba, Teruhiro Kubo, Nobuhito Mori, Yasunori Watanabe, Tomohito Yamada, Ayumi Saruwatari, Junichi Otsuka, Yusuke Uchiyama, Junichi Ninomiya, Tomoya Shimura

  22nd Congress of the International Association for Hydro-Environment Engineering and Research-Asia Pacific Division, IAHR-APD 2020: "Creating Resilience to Water-Related Challenges" 2020年 

  This paper shows some observation results on high wave condition due to typhoons measured at an offshore observation tower. Japan is affected by typhoons every year, and some typhoons cause serious damages in Kii peninsula and its surrounding areas sometimes. In 2018, three typhoons (No.20, 21, 24) approached around the Kii peninsula, and the severe wave conditions caused by the typhoon Jebi (No.21) and the typhoon Trami (No.24) are observed at the observation tower of SOO. During the typhoon Jebi and the typhoon Trami approaching, the maximum significant wave heights reach 9.60m by the typhoon Jebi and 11.09m by the typhoon Trami, respectively. On the other hand, wave condition caused by the typhoon Cimaron (No.20) is relatively milder than the ones by the typhoon Jebi and the typhoon Trami, even though a central atmospheric pressure and the distance between the center of the typhoon and the observation tower are similar to those of the typhoon Jebi and the typhoon Trami. In case of 2018, it is pointed out that the magnitude of high wave condition is associated with the offshore wave direction around Kii peninsula because the observation site opens to the south-west (between about 190deg and 240deg). In this paper, the factors and backgrounds related to high wave conditions by typhoons are discussed based on the observation results including other typhoon cases.
• Performance of gabion revetments for stabilizing beach profile

  Ayumi Saruwatari, Masanori Kobayashi, Nobutaka Takasuka, Hirofumi Koyama, Mikio Takahashi, Yasunori Watanabe

  22nd Congress of the International Association for Hydro-Environment Engineering and Research-Asia Pacific Division, IAHR-APD 2020: "Creating Resilience to Water-Related Challenges" 2020年 

  Gabion revetments are often installed in front of beach scarps for short-term protection of the eroded beaches. Although the effect of a gabion revetment on direct sand protection is weaker than other impermeable costal structures, gabions induce natural recovery of a stable beach profile because of their permeability. This allows cross-shore sand transport while protecting the eroded beach if the gabions are installed at proper locations. The final goal of this research is to find out the optimum arrangement of beach-erosion countermeasures towards sustainable management of a beach profile. In this study, we will discuss the performance of round-shaped gabions as a material to form beach stabilization structures through laboratory experiments.
• Laboratory experiments of bubble formations and behaviors in surfactant seawater

  Takumi Nonaka, Yasunori Watanabe

  22nd Congress of the International Association for Hydro-Environment Engineering and Research-Asia Pacific Division, IAHR-APD 2020: "Creating Resilience to Water-Related Challenges" 2020年 

  Surfactant concentration in seawater affects heat and gas exchanges between atmosphere and ocean via formations of air-bubbles during wave-breaking process as surfactant modifies surface tension to define bubble size. However, this effect to dynamics of bubble flows has poorly understood. This paper presents the surfactant effects on geometric and kinematic features of bubble plumes and residual surface foams observed in laboratory experiments using backlit image measurements. We found the both bubble size distributions in surfactant water and seawater are well approximated by a lognormal distribution, while the bubbles in pure water deviate from the distribution. We also found analogous features in mean diameter, population and terminal velocity of bubbles in the surfactant and sea waters. The behaviors of coalescence and collapse of buoyant residual foams on a still water surface highly depend on the surfactant concentration. Our findings may contribute to understand mechanical processes of aeration and degassing in regional and seasonal variations of surfactant concentration depending on oceanic biological activity.
• Probabilistic assessment of storm surge potential due to explosive cyclogenesis in the northwest Pacific region

  A. Saruwatari, K. Fukuhara, Y. Watanabe

  Coastal Engineering Journal 61 4 520 - 534 2019年10月02日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2019, © 2019 Japan Society of Civil Engineers. Explosive cyclones formed in the northwest Pacific region can be categorized into three major types based on their evolution: Type-I cyclones develop over the Sea of Japan, Type-II are generated on the continent and move toward the Pacific Ocean, and Type-III travel northward in the Pacific Ocean along the Japanese archipelago. We performed computational experiments of past storm surges to find statistical features of local sea levels, depending on the types of the cyclone evolution under a realistic meteorological scenario of winter cyclones, with an aim to provide possible sea-level rise expected in the northeast Asia. Here, we show that amplification of local sea level, governed by the orientation of coastal lines with cyclone tracks, is defined by the evolution type that is classified by their trajectories, rather than the intensity, of the cyclone. Nemuro Bay is the most vulnerable site in the northwest Pacific region regardless of the evolution type. Severe storm surges are also expected along certain other semi-enclosed coasts facing the northern Sea of Japan and Sea of Okhotsk due to Type-I cyclones. The probabilistic evaluation of sea levels depending on the cyclone evolution type as introduced in this study may be useful for evaluating potential disasters.
• 空気負イオン濃度計測の微細飛沫発生量推定への適用可能性

  猿渡 亜由未, 石見 翔汰, 渡部 靖憲

  土木学会論文集Ａ２（応用力学） 75 2 I_531 - I_537 公益社団法人 土木学会 2019年 [査読有り][通常論文]
   

  気泡バースティングにより生成される微細飛沫発生量は海洋性エアロゾルの供給量を決定する重要なファクターであるにも関わらず，エアロゾル観測の困難さから未だそれを精度よく予測する為のモデルは提案されていない．本研究では空気負イオン濃度観測が海洋飛沫観測精度の向上に寄与し得るかどうかを検討する為の基礎的な検討材料を得る為の室内実験及び現地観測を行った．室内実験では気泡バースティングに応答した周囲の空気負イオン濃度の変化の特徴を明らかにした．また現地観測ではこれまでに飛沫発生量予測のモデルパラメータとして用いられてきた風速，波高，泡沫占有率と空気負イオン濃度との関係について調査し，特に気泡バースティングにより飛沫発生量を直接支配すると考えられる泡沫占有率が空気負イオン濃度の変化を最もよく記述することが明らかになった．

• 風波発達過程における海中への熱輸送メカニズム

  渡部 靖憲, 杉村 一直, 山下 賢人, 猿渡 亜由未

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. 土木学会海岸工学委員会 編 75 2 I_49 - 54 土木学会 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波による海洋表層混合のパラメタリゼーションと台風に対する応答

  髙木 雅史, 森 信人, 二宮 順一, 志村 智也, 内山 雄介, 馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 渡部 靖憲, 大塚 淳一, 山田 朋人, 猿渡 亜由未

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. 土木学会海岸工学委員会 編 75 2 I_61 - 66 土木学会 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• 海中混入気泡による超音波後方散乱と熱輸送

  猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 馬場 康之, 久保 輝広, 水谷 英朗, 志村 智也, 二宮 順一, 山田 朋人, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. 土木学会海岸工学委員会 編 75 2 I_67 - 72 土木学会 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• 2018年夏期に観測された台風に伴う高波浪について

  馬場 康之, 久保 輝広, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 内山 雄介, 二宮 順一

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. 土木学会海岸工学委員会 編 75 2 I_271 - 276 土木学会 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• ディスドロメータを用いた海上における2013年夏季の降雨観測

  岡地 寛季, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 森 信人, 馬場 康之, 久保 輝広, 二宮 順一, 内山 雄介, 水谷 英郎

  地球環境研究論文集 : 地球環境シンポジウム 27 5 41 - 46 土木学会 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• Numerical experiments on effect of river mouth morphology on tsunami behavior in rivers

  Yuta Mitobe, Hitoshi Tanaka, Kazuya Watanabe, Neetu Tiwari, Yasunori Watanabe

  Coastal Engineering Journal 60 4 516 - 531 2018年10月02日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2018 of the Crown in Canada. National Research Council of Canada. In the 2011 Tohoku Earthquake Tsunami, run-up of the tsunami along rivers expanded the damaged area into more inland areas far from the coast. High water level in rivers was kept for more than several times of the wave period in the 2011 event, while more simple periodical oscillations of the water level superposed on the tidal motion was observed in the 2010 Chile Tsunami event. The difference of behaviors of tsunami in rivers was discussed with related to the magnitude of tsunami and river mouth morphology through two numerical experiments in this paper. In the first numerical experiments, the run-up of historical tsunamis was simulated along Kitakami River. It was found that the discharge of tsunami flow across the river mouth was proportional to third power of water depth if overflow of the sand spit occurred, and that caused unbalance of water volume coming into and going out from the river channel. Through the second numerical experiment with simple model bathymetry and sinusoidal waves, it was found that discharge during both tsunami run-up and run-down across river mouths is reduced by sand spits at the river mouths and the reduction effect is more significant during flow rushing into the rivers than that during return flow.
• Oxygen transfer from bubble-plumes

  Yasuo Niida, Yasunori Watanabe

  Physics of Fluids 30 10 2018年10月01日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2018 Author(s). Air-bubble plumes produced beneath ocean breaking waves have important roles in gas transfer between atmosphere and ocean because the gas within the bubbles, convected by breaking-wave-induced turbulence, is dissolved at a deeper level. In particular, oxygen dissolution supports all biological activities in a marine ecosystem. Oxygen transfer from bubbles to bulk water depends on the dynamics of local bubble flows. As lateral bubble motion associated with vortex wakes generates turbulence in the ambient fluid, depending on the bubble size, the dissolved gas in the plume is transported via complex convection and diffusion processes. Although analytical and empirical models of gas transfer from a small, rigid bubble have been proposed previously, the effects of bubble size on gas concentrations in the turbulence field remain poorly understood. In this study, we examine the explicit effects of bubble size on bubble plume turbulence and the dissolved oxygen (DO) concentration field, and propose a new empirical gas transfer model that is applicable to large deformable bubbles on the basis of experimental imaging analysis. The gas transport process in the plume was identified using bubble turbulence coupled flow computations with the proposed gas source model, which well explained the variation in experimental DO concentration. The proposed transfer velocity model extended the applicable bubble size range and predicted the major features of the increasing oxygen concentration within the plume. We expect these findings to serve as a starting point to improve our understanding of the dynamics of practical bubble plume flows with wider bubble size ranges, as typically formed under breaking waves, and to predict oxygen concentrations in marine environments.
• Effects of rain droplets and sea sprays on the momentum and latent heat fluxes

  Hiroki Okachi, Tomohito J. Yamada, Yasunori Watanabe, Junichi Ohtsuka

  Proceedings - International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR)-Asia Pacific Division (APD) Congress: Multi-Perspective Water for Sustainable Development, IAHR-APD 2018 1 493 - 502 2018年09月01日 [査読有り][通常論文]
   

  © Proceeding of the 21st LAHR-APD Congress 2018. All rights reserved. Various fluxes are always exchanged at the air-sea surface. Considering flux exchanges in furious storm condition, there are much rain droplets and sea sprays generated from wave breaks. Sea sprays are instantly accelerated by local wind as they are generated. They have substantial mass. Therefore, momentum is conveyed by these droplets from the atmosphere to the ocean Focusing on the raindrops, they have horizontal speed more than wind speed when reaching the near-sea surface. That is, raindrops accelerate horizontal wind speed, however, there is no confirmation. Additionally, sea spray transfers latent heat extracted from the atmosphere in the process of its phase change. In this research, parameterization of momentum exchange at the air-sea surface is reconsidered concerning about drag coefficient. The drag coefficient increases as wind speed increases. We propose an equation which includes the effect of raindrops on the equation of drag coefficient that takes into account of sea spray and the characteristics of momentum exchange coefficient related to rainfall intensity and wind velocity. We also perform marine observation from 2013 to 2016 at an observational tower in Wakayama-prefecture, Japan, where typhoon often hits. Several typhoons passed near the tower for four years. We further conduct wind tunnel experiments to directly observe sea sprays (diameter > 72 μm) for six high wind speed conditions (U10=23∼28m/s).
• 強風イベント時における津軽海峡内外での内部波の発達

  猿渡亜由未, 足立天翔, 宮武誠, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 74 2 2018年
• 液滴着水に伴う気液界面更新と輸送速度

  門脇壮健, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 74 2 2018年
• 大気海面間での運動量交換に与える砕破飛沫と雨滴の影響

  岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B1(水工学)(Web) 74 4 2018年
• 強風下の風波波面上の流れと海面抵抗

  山下賢人, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 74 2 2018年
• High-resolution tsunami-bedload coupled computation in AMR environment

  Yasunori Watanabe, Yuta Mitobe, Hitoshi Tanaka, Kazuya Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 36 2018 2018年 [査読有り][通常論文]
  
• Laboratory observations of dissolved carbon dioxide transport under regular breaking waves

  Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 36 2018 2018年 [査読有り][通常論文]
  
• 強風イベント時における津軽海峡内外での内部波の発達

  猿渡 亜由未, 足立 天翔, 宮武 誠, 渡部 靖憲

  土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 74 2 I_661 - I_666 公益社団法人 土木学会 2018年 [査読有り][通常論文]
  
• Turbulent Boundary Layer Flows over Progressive Water Waves

  K. Yamashita, Y. Watanabe, A. Saruwatari

  Proc. iCFM 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• Phase-Field computation of drop impacts

  S. Kadowaki, Y. Watanabe, A. Saruwatari

  Proc. iCFM 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• Sediment advection and diffusion by obliquely descending eddies

  Ayumi Saruwatari, Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 36 2018 2018年 [査読有り][通常論文]
  
• 半閉鎖性内湾における海水交換特性の季節変化とその形成メカニズムについて

  岡田 信瑛, 内山 雄介, 多田 拓晃, 遠藤 颯, 馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 森 信人, 渡部 靖憲, 大塚 淳一, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 二宮 順一

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. 土木学会海岸工学委員会 編 74 2 I_667 - 672 土木学会 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• フェッチ制限下の風波砕波に伴う海面表層の応答

  猿渡 亜由未, 坂川 諒太, 大塚 淳一, 馬場 康之, 久保 輝広, 水谷 英朗, 二宮 順一, 山田 朋人, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 Journal of Japan Society of Civil Engineers. 土木学会海岸工学委員会 編 74 2 I_67 - 72 土木学会 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• Numerical experiments on effect of river mouth morphology on tsunami behavior in rivers

  Mitobe Yuta, Tanaka Hitoshi, Watanabe Kazuya, Tiwari Neetu, Watanabe Yasunori

  COASTAL ENGINEERING JOURNAL 60 4 516 - 531 2018年 [査読有り][通常論文]
  
• Vortex-induced suspension of sediment in the surf zone

  Junichi Otsuka, Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe

  Advances in Water Resources 110 59 - 76 2017年12月 [査読有り][通常論文]
   

  © 2017 The Authors A major mechanism of sediment suspension by organized vortices produced under violent breaking waves in the surf zone was identified through physical and computational experiments. Counter-rotating flows within obliquely descending eddies produced between adjacent primary roller vortices induce transverse convergent near-bed flows, driving bed load transport to form regular patterns of transverse depositions. The deposited sediment is then rapidly ejected by upward carrier flows induced between the vortices. This mechanism of vortex-induced suspension is supported by experimental evidence that coherent sediment clouds are ejected where the obliquely descending eddies reach the sea bed after the breaking wave front has passed. In addition to the effects of settling and turbulent diffusion caused by breaking waves, the effect of the vortex-induced flows was incorporated into a suspension model on the basis of vorticity dynamics and parametric characteristics of transverse flows in breaking waves. The model proposed here reasonably predicts an exponential attenuation of the measured sediment concentration due to violent plunging waves and significantly improves the underprediction of the concentration produced by previous models.
• Vortex-induced suspension of sediment in the surf zone

  Junichi Otsuka, Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe

  ADVANCES IN WATER RESOURCES 110 59 - 76 2017年12月 [査読有り][通常論文]
   

  A major mechanism of sediment suspension by organized vortices produced under violent breaking waves in the surf zone was identified through physical and computational experiments. Counter-rotating flows within obliquely descending eddies produced between adjacent primary roller vortices induce transverse convergent nearbed flows, driving bed load transport to form regular patterns of transverse depositions. The deposited sediment is then rapidly ejected by upward carrier flows induced between the vortices. This mechanism of vortex-induced suspension is supported by experimental evidence that coherent sediment clouds are ejected where the obliquely descending eddies reach the sea bed after the breaking wave front has passed. In addition to the effects of settling and turbulent diffusion caused by breaking waves, the effect of the vortex-induced flows was incorporated into a suspension model on the basis of vorticity dynamics and parametric characteristics of transverse flows in breaking waves. The model proposed here reasonably predicts an exponential attenuation of the measured sediment concentration due to violent plunging waves and significantly improves the underprediction of the concentration produced by previous models.
• 2016年台風10号をモデルとした内浦湾における潮位偏差の発生特性

  南翔, 工藤圭太, 八木澤一城, 橋本孝治, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 73 2 2017年
• 中規模衝突実験及び数値実験に基づく海氷等脆性体の衝突力特性と簡易式の提案

  木岡信治, 遠藤強, 竹内貴弘, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 73 2 2017年
• 風波発達過程における水面せん断層の発達と運動量輸送

  渡部靖憲, 杉村一直

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 73 2 2017年
• エアチューブ周りの流れの不安定

  渡部靖憲, 鈴木敦貴

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 73 2 2017年
• 苫前漁港における越波発生特性の解明

  水戸佳祐, 八木澤一城, 佐野朝昭, 橋本孝治, 本田達也, 本山賢司, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 73 2 2017年
• 寒冷地域における高潮対策に関する調査研究 : 根室港を事例に

  吉田 徹, 橋本 茂樹, 時沢 武史, 小田 玲司, 猿渡 亜由未, 渡部 靖憲

  寒地技術論文・報告集 寒地技術シンポジウム 33 229 - 234 北海道開発技術センター 2017年 [査読無し][通常論文]
  
• 中規模衝突実験及び数値実験に基づく海氷等脆性体の衝突力特性と簡易式の提案

  木岡 信治, 遠藤 強, 竹内 貴弘, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 73 2 I_973 - I_978 公益社団法人 土木学会 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  最も基本的な構造体である平板を中心とする様々な規模の角柱を対象とした海氷の衝突実験ならびにDEMによる数値実験を実施した．均一な物性・強度の氷やその完全な面接触など理想条件での衝突が現実では極めて困難または稀であり，必然的に実験結果がバラつく事，その衝突波形や破壊機構が複雑である事，等を数値実験から説明した．実験値及び実験困難な様々な条件での数値実験結果は，破壊の有無，動弾性率，衝突速度，氷の規模等に関わらず，理論的に得た弾性体の平板への最大衝突力を推定する単純な式の傾向特性と一致した．その理論式をベースとし，高速で漂流する小規模氷塊が脆性破壊を伴って衝突する場合の，平板を含む任意サイズの角柱構造物への最大衝突力を簡便に評価する方法の提案を試みた．
• 風波発達過程における水面せん断層の発達と運動量輸送

  渡部 靖憲, 杉村 一直

  土木学会論文集B2(海岸工学) 73 2 I_73 - I_78 公益社団法人 土木学会 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  本研究は，風洞可視化実験から，風波の発生，成長過程における波浪下の流速分布の遷移，乱流統計量の変化を基に，非平衡風波場における運動量，エネルギー輸送機構を議論するものである．初期波において毛管波の重畳と重力波のクレストへの集中が顕著な渦生成を誘発し，大気境界層と同等の運動量境界層の形成を通して運動量，エネルギーを深い位置まで輸送する．フェッチの増大と共に，吹送流による波-流れ相互作用は重力波前面を先行して伝播する毛管波を減衰させ，渦供給の減少，運動量境界層の減衰を引き起こし，吹送流が主体となるせん断流が流れ場を支配する．
• 苫前漁港における越波発生特性の解明

  水戸 佳祐, 八木澤 一城, 佐野 朝昭, 橋本 孝治, 本田 達也, 本山 賢司, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 73 2 I_829 - I_834 公益社団法人 土木学会 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  苫前漁港は，北海道日本海側に位置する第3種漁港である．本漁港は季節風の影響を受ける海域特性から，特に冬季において西外護岸における越波が激しく，同護岸背後の漁港利用や漁船の係留に支障をきたしている状況にある．しかしながら，現地では，越波の発生形態(越波高や飛散距離)や越波発生時の外力条件について未解明な状況である．そこで，本研究では，西外護岸における越波現象を把握するため，Webカメラを用いた現地観測を行うとともに，Webカメラが捉えた越波事象に対し，波浪・風況及び潮位等の外力条件との関係性を種々分析した．さらに，現地に適応可能な数値波動水路モデル(CADMAS-SURF)を構築して補足的な数値実験を加えることによって，現地の越波発生特性を解明した．
• 2016年台風10号をモデルとした内浦湾における潮位偏差の発生特性

  南 翔, 工藤 圭太, 八木澤 一城, 橋本 孝治, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 73 2 I_205 - I_210 公益社団法人 土木学会 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  2016年台風10号は従来と異なる複雑な経路をたどり，東北地方を北西に移動し，日本海へと進行した．この台風により北海道内浦湾では高潮が発生し，台風による吹送流と強風により大きな漁業被害をうけた．このような前例のない経路を辿った台風での検討は重要である．そこで，本研究では，台風モデルと非線形長波モデルを使用した高潮計算を行った．本台風をモデルとし，想定されうる8コースで高潮計算を行い，内浦湾での潮位偏差の発生特性を解明するとともに，危険に作用する経路を推測した．さらに，『高潮浸水想定区域図作成の手引き(国土交通省)』に基づく，想定台風による試算を行い，今後の内浦湾沿岸での浸水想定における知見を得た．
• エアチューブ周りの流れの不安定

  渡部 靖憲, 鈴木 敦貴

  土木学会論文集B2(海岸工学) 73 2 I_91 - I_96 公益社団法人 土木学会 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  砕波過程において生じるエアチューブの軸方向分裂を模擬する気液を封入した水平回転円筒実験を行い，回転数，円筒幾何形状，封入水体積率に応じて変化するエアチューブの分裂現象を発見し，パラメータ化を通して，その分裂メカニズムを議論した．実験を通して，回転流体中の遠心力に加え，表面張力，浮力（重力）そして抗力が非一様な流れを形成することで発生する流れの不安定が分裂過程を決定することが証明された．エアチューブの分裂形態のおおよその特徴はFroude数で与えられ，軸方向に一様な水層の気体セルへの分裂の開始は限界Froude数及び限界Weber数で決定できる．これら回転円筒内の流れの特徴は砕波形態及び規模の異なるエアチューブの崩壊過程に内在する基本メカニズムになるものと考える．
• A new approach to numerical modeling of tsunami considering unsteady boundary layer develpment

  Hitoshi Tanaka, Yuta Mitobe, Neetu Tiwari, Kazuya Watanabe, Yasunori Watanabe

  Proceedings of The 3rd International Conference on Coastal Zone Engineering and Management in the Middle East (Arabian Coast 2016) (Nov 20-23, Debai UAE) (Keynote lecture) 2016年11月22日 [査読有り][招待有り]
  
• 高解像地形データ上のAMR-CIP系津波遡上計算アプローチ

  渡部靖憲, 田中 仁, 三戸部佑太, 渡辺一也

  土木学会論文集B2（海岸工学） B2-72 2 I_283 - I_288 2016年11月17日 [査読有り][通常論文]
  
• 津波規模に応じた河道内水位変動過程に関する数値実験

  三戸部佑太, 渡辺一也, 田中 仁, Neetu Tiwari, 渡部靖憲

  土木学会論文集B2（海岸工学） B2-72 2 I_259 - I_264 2016年11月17日 [査読有り][通常論文]
  
• 半閉鎖性海域湾口部における成層期および成層崩壊期の流動構造と海水交換について

  内山 雄介, 吉木 智軌, 多田 拓晃, 馬場 康之, 水谷, 久保 輝広, 森 信人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一, 渡部 靖憲, 山田 朋人

  土木学会論文集B4(海岸工学) = Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering) 72 2 I_493 - I_498 土木学会 = Japan Society of Civil Engineers 2016年11月15日 [査読有り][通常論文]
   

  金沢大学理工研究域環境デザイン学系半閉鎖性内湾である和歌山県田辺湾湾口部において，ADCP，塩分水温計などを用いた長期連続観測を行い，主に流動構造と海水交換特性に関する解析を行った．クロススペクトル解析結果から，流速鉛直構造と外力との対応については，表層付近の日周期変動には海上風が，成層期の混合層下部の半日周期変動には内部潮汐が，成層崩壊期の混合層全層では半日周期潮汐がそれぞれ寄与していることが分かった．一方，海水交換に対しては半日周期潮汐変動が最も寄与しているのに対し，それと同程度に周期約3日にピークを有するサブタイダル長周期成分の影響が大きかった．この長周期変動は紀伊水道スケールで生じる地形性のメソスケール渦の消長と密接に関係しており，モデルによる先行研究と整合的であった.出版者照会後に全文公開
• 現地観測に基づく水温躍層の破壊と鉛直混合に関する研究

  久保 慎也, 二宮 順一, 森 信人, 馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 大塚 淳一, 猿渡 亜由未

  土木学会論文集B2(海岸工学) = Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering) 72 2 I_487 - I_492 土木学会 = Japan Society of Civil Engineers 2016年11月15日 [査読有り][通常論文]
   

  金沢大学理工研究域環境デザイン学系台風イベント時の水温躍層の破壊・再形成のプロセスに着目して，観測データの解析を行うことでプロセスの経過について検討した．水温躍層は水域内の流動に大きな影響を与え，水質問題が生じる要因にもなるため，詳細な現象の把握が求められている．そこで本研究では，台風イベント時の観測データからブラント・バイサラ振動数およびリチャードソン数を算出し，成層の安定性を評価した．その結果，密度成層期には，まず高波浪により成層の安定が崩され強風により更に不安定さが促進されるという仮説を得た．また，混合期は成層が不安定で，台風接近前からシア流の不安定が生じていて混合が生じていることがわかった．これらの結果を踏まえて，更にTS図を作成し混合期の水塊の特性を評価した.出版者照会後に全文公開
• 浅水流方程式と乱流モデルを組み合わせた津波河川遡上数値計算

  三戸部佑太, Neetu Tiwari, 渡辺一也, 田中 仁, 渡部靖憲

  土木学会論文集B2（海岸工学） B2-72 2 I_259 - I_264 2016年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Size distributions of sprays produced by violent wave impacts on vertical sea walls

  Y. Watanabe, D. M. Ingram

  Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 472 2194 20160423  2016年10月01日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2016 The Author(s) Published by the Royal Society. All rights reserved. When a steep, breaking wave hits a vertical sea wall in shallow water, a flip-through event may occur, leading to the formation of an up-rushing planar jet. During such an event, a jet of water is ejected at a speed many times larger than the approaching wave's celerity. As the jet rises, the bounded fluid sheet ruptures to form vertical ligaments which subsequently break up to form droplets, creating a polydisperse spray. Experiments in the University of Hokkaido's 24 m flume measured the resulting droplet sizes using image analysis of high-speed video. Consideration of the mechanisms forming spray droplets shows that the number density of droplet sizes is directly proportional to a power p of the droplet radius: where p =-5/2 during the early break-up stage and p =-2 for the fully fragmented state. This was confirmed by experimental observations. Here, we show that the recorded droplet number density follows the lognormal probability distribution with parameters related to the elapsed time since the initial wave impact. This statistical model of polydisperse spray may provide a basis for modelling droplet advection during wave overtopping events, allowing atmospheric processes leading to enhanced fluxes of mass, moisture, heat and momentum in the spraymediated marine boundary layer over coasts to be described.
• The international river interface cooperative: Public domain flow and morphodynamics software for education and applications

  Jonathan M. Nelson, Yasuyuki Shimizu, Takaaki Abe, Kazutake Asahi, Mineyuki Gamou, Takuya Inoue, Toshiki Iwasaki, Takaharu Kakinuma, Satomi Kawamura, Ichiro Kimura, Tomoko Kyuka, Richard R. McDonald, Mohamed Nabi, Makoto Nakatsugawa, Francisco R. Simões, Hiroshi Takebayashi, Yasunori Watanabe

  Advances in Water Resources 93 62 - 74 2016年07月01日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2015 This paper describes a new, public-domain interface for modeling flow, sediment transport and morphodynamics in rivers and other geophysical flows. The interface is named after the International River Interface Cooperative (iRIC), the group that constructed the interface and many of the current solvers included in iRIC. The interface is entirely free to any user and currently houses thirteen models ranging from simple one-dimensional models through three-dimensional large-eddy simulation models. Solvers are only loosely coupled to the interface so it is straightforward to modify existing solvers or to introduce other solvers into the system. Six of the most widely-used solvers are described in detail including example calculations to serve as an aid for users choosing what approach might be most appropriate for their own applications. The example calculations range from practical computations of bed evolution in natural rivers to highly detailed predictions of the development of small-scale bedforms on an initially flat bed. The remaining solvers are also briefly described. Although the focus of most solvers is coupled flow and morphodynamics, several of the solvers are also specifically aimed at providing flood inundation predictions over large spatial domains. Potential users can download the application, solvers, manuals, and educational materials including detailed tutorials at www.-i-ric.org. The iRIC development group encourages scientists and engineers to use the tool and to consider adding their own methods to the iRIC suite of tools.
• Study on estimation of damages caused by sea ice floes driven by run-up tsunami-Physical and computational experiments of fracture, behavior and run-up of sea ice-

  KIOKA Shinji, TAKEUCHI Takahiro, WATANABE Yasunori

  Proceedings of the International Symposium on Okhotsk Sea & Sea Ice 31st 270‐273  2016年02月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 砕波乱流下における炭酸ガス濃度の時空間変動特性

  大塚淳一, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 72 2 2016年
• 高体積率微細気泡流の力学モデリング

  小柳津遥陽, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 72 2 2016年
• 遡上波先端モデルの3次元LESへの導入と都市型津波浸水過程への適用

  渡部靖憲, 佐々木理沙, 小柳津遥陽, 牧田拓也, 森岡晃一, 猿渡亜由未

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 72 2 2016年
• 半閉鎖性海域湾口部における成層期および成層崩壊期の流動構造と海水交換について

  内山雄介, 吉木智軌, 多田拓晃, 馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 森信人, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 二宮順一, 渡部靖憲, 山田朋人

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 72 2 2016年
• 現地観測に基づく水温躍層の破壊と鉛直混合に関する研究

  久保慎也, 二宮順一, 森信人, 馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 内山雄介, 渡部靖憲, 山田朋人, 大塚淳一, 猿渡亜由未

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 72 2 2016年
• 準3次元DEMによる海氷等の離散体の漂流および陸上遡上の計算法の構築

  木岡信治, 遠藤強, 竹内貴弘, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 72 2 2016年
• 冬季の温帯低気圧による高潮の統計的リスク評価

  猿渡 亜由未, 武江 寿大, 渡部 靖憲

  土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 72 2 I_247 - I_252 公益社団法人 土木学会 2016年 [査読有り][通常論文]
   

  発生頻度の増加が指摘されている冬季の爆弾低気圧は，2014，2015年に相次いで根室で高潮被害をもたらすなど，台風とは異なる新たな高潮外力として対策が求められている．本研究では根室湾付近を通過する冬季の温帯低気圧による高潮リスクを，アンサンブル気象場による高潮発達過程の三次元数値計算結果を基に，統計的に評価する．高潮発達過程における湾内の流れ場は，海上風と湾奥方向への水位勾配により駆動され，外洋における典型的なエクマン螺旋構造とは異なる流れ場が形成される．また，湾内水位と高潮継続時間は低気圧経路に対する感度が高く，今後 2014年と同程度の規模の低気圧であっても経路によっては湾奥水位が非常に高くなる危険性があることを示す．
• 大気エアロゾルの海上現地観測

  猿渡 亜由未, 二宮 順一, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 大塚 淳一, 馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人

  土木学会論文集A2（応用力学） 72 2 I_537 - I_547 公益社団法人 土木学会 2016年 [査読有り][通常論文]
   

  海から発生する波飛沫は大気-海洋間の熱，湿度，運動量の輸送量を決定すると共に，海塩粒子となって大気エアロゾルを構成することから，海上気象場に影響を与える重要なファクターの一つとなっている一方，その発生量は様々な要因に影響を受けることから精度良い見積もりが困難である．本研究では波飛沫発生量と気象，海象条件との関係を明らかにすることを最終的な目的とし，和歌山県田辺湾上において大気エアロゾルの粒子数密度の海上現地観測を行った．測定対象の三粒径(0.3, 1.0, 5.0 μm)のうち最も小さい粒子の数密度は観測期間を通して100 km以上のスケールの大気環境に支配され，平常時は波飛沫由来の海塩粒子の影響を多く含まないことが分かった．しかし太平洋側からの強風が卓越する気象イベント時においては何れの粒径の観測結果でも風速に対する単調増加傾向を示すことが確認された．この傾向は白波砕波が発生し始めると言われる海上風速6 ms_-1以上の条件で表れ始めていることから，波飛沫由来の海洋性エアロゾル濃度の増加を観測した結果であると考える．
• 遡上波先端モデルの3次元LESへの導入と都市型津波浸水過程への適用

  渡部 靖憲, 佐々木 理沙, 小柳津 遥陽, 牧田 拓也, 森岡 晃一, 猿渡 亜由未

  土木学会論文集B2(海岸工学) 72 2 I_67 - I_72 公益社団法人 土木学会 2016年 [査読有り][通常論文]
   

  本研究では，遡上波先端の水面境界条件となるムービングコンタクトライン接触角経験モデルをLevel-set法ベースの自由水面流れ計算に導入する数値モデルを提案し，遡上波流れの接触依存性をダムブレークテストで検証する．また，2011年東北津波の釜石市街への浸水過程を模擬する都市浸水モデル地形における津波の防潮堤からの越流，街路への貯留に起因する段波の生成と伝播，不透過街区への衝突，さらに交差点での遡上波の合流，衝突過程の特徴を抽出し，典型的な津波の都市型浸水シナリオを提示する．
• 日本海上の爆弾低気圧に起因する高波の発達機構

  猿渡 亜由未, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 71 2 1537 - 1542 2015年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Transverse instabilities of ascending planar jets formed by wave impacts on vertical walls

  Y. Watanabe, D. M. Ingram

  Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 471 2182 2015年10月08日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2015 The Author(s) Published by the Royal Society. All rights reserved. When a steep breaking wave hits a vertical sea wall, in shallow water, a rapidly ascending planar jet forms. This jet is ejected with high acceleration due to pressure created by the violent wave impact on the wall, creating a so-called 'flip-through' event. Previous studies have focused on the impulsive pressures on, and within, the wall and on the velocity of the jet. Here, in contrast, we consider the formation and break-up of the jet itself. Experiments show that during flip-through a fluid sheet, bounded by a rim, forms. This sheet has unstable transitional behaviours and organizing jets; undulations in the thickness of the fluid sheet are rapidly amplified and ruptured into an array of vertical ligaments. Lateral undulations of the rim lead to the formation of fingerjets, which subsequently break up to form droplets and spray. We present a linear stability analysis of the rim-sheet systems that highlights the contributions of rim retraction and sheet stretching to the breakup process. The mechanisms for the sequential surface deformations in the rim-sheet system are also described. Multiple, distinct, instability modes are identified during the rim deceleration, sheet stretch attenuation and rim retraction processes. The wavenumbers (and deformation length scales) associated with these instability modes are shown to lead to the characteristic double peak spectrum of surface displacement observed in the experiments. These mechanisms help to explain the columnar structures often seen in photographs of violent wave impacts on harbour walls.
• Report on the 2014 Winter Cyclone Storm Surge in Nemuro, Japan

  Ayumi Saruwatari, Adriano Coutinho De Lima, Masaya Kato, Osamu Nikawa, Yasunori Watanabe

  Coastal Engineering Journal 57 3 2015年09月19日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2015 World Scientific Publishing Company and Japan Society of Civil Engineers. From Tuesday, 16 December 2014, until Thursday, 18 December 2014, Hokkaido was battered by strong winds and high sea waves caused by a passing low pressure system intensified to typhoon levels. In the city of Nemuro, a rise in sea level influenced by the storm surge which exceeded quay height in port areas was observed from predawn Wednesday, 17 December 2014. Flooding was experienced in areas of central Nemuro, the Nemuro Port and estuaries of rivers. This technical note provides a comprehensive meteorological analysis and the results of a local flood survey carried out by the authors from 19 to 21 December 2014, and summarizes the characteristics of the 2014 Nemuro storm surge disaster.
• Report on the 2014 Winter Cyclone Storm Surge in Nemuro, Japan

  Ayumi Saruwatari, Adriano Coutinho de Lima, Masaya Kato, Osamu Nikawa, Yasunori Watanabe

  COASTAL ENGINEERING JOURNAL 57 3 1550014.1-1550014.14  2015年09月 [査読有り][通常論文]
   

  From Tuesday, 16 December 2014, until Thursday, 18 December 2014, Hokkaido was battered by strong winds and high sea waves caused by a passing low pressure system intensified to typhoon levels. In the city of Nemuro, a rise in sea level influenced by the storm surge which exceeded quay height in port areas was observed from predawn Wednesday, 17 December 2014. Flooding was experienced in areas of central Nemuro, the Nemuro Port and estuaries of rivers. This technical note provides a comprehensive meteorological analysis and the results of a local flood survey carried out by the authors from 19 to 21 December 2014, and summarizes the characteristics of the 2014 Nemuro storm surge disaster.
• Characteristic time, length and velocity scales of transverse flows in the surf zone

  Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe

  Coastal Engineering Journal 57 2 2015年06月20日 [査読有り][通常論文]
   

  © 2015 World Scientific Publishing Company and Japan Society of Civil Engineers. An ultrasonic velocity profiler (UVP) acquires instantaneous distributions of axial velocity along the ultrasonic beam emitted from the transducer. In this paper, organizations of the transverse flows over a span of a laboratory wave flume in the surf zone were identified experimentally on the basis of UVP measurements. Ensemble mean divergent and convergent flows were observed over the span of the flume in the surf zone regardless of breaker conditions. By analogy with the flow evolution in a previous computation, by Watanabe and Saeki [1999], we identified that the organization of the wave-breaking-induced counter-rotating vortices determined the spatial and temporal variations in the transverse flows at the early stages of the breaking process regardless of the widths of wave flumes and friction on the sidewalls and bottom. The observed transverse flows were driven by pairs of counter-rotating vortices produced under the breaking waves and the change in the orientation during the passage of breaking waves. The fundamental features of the transverse flows evolving in the breaking process, depending on the breaker type, are discussed statistically to parameterize velocity, time, and length scales of the variations of the transverse velocity. The dimensionless length and time scales had negative linear correlations with the Froude number (defined by relative transverse convection with respect to gravity) as well as a surf similarity parameter, which indicates that the gravity effect associated with the projections of the breaking wave crests defines the primary roller vorticity and shear intensity at the plunging location, resulting in destabilization of the flows in the transverse direction to form organized transverse flow structures.
• Characteristic Time, Length and Velocity Scales of Transverse Flows in the Surf Zone

  Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe

  COASTAL ENGINEERING JOURNAL 57 2 1550006.1-1550006.22  2015年06月 [査読有り][通常論文]
   

  An ultrasonic velocity profiler (UVP) acquires instantaneous distributions of axial velocity along the ultrasonic beam emitted from the transducer. In this paper, organizations of the transverse flows over a span of a laboratory wave flume in the surf zone were identified experimentally on the basis of UVP measurements. Ensemble mean divergent and convergent flows were observed over the span of the flume in the surf zone regardless of breaker conditions. By analogy with the flow evolution in a previous computation, by Watanabe and Saeki [1999], we identified that the organization of the wave-breaking-induced counterrotating vortices determined the spatial and temporal variations in the transverse flows at the early stages of the breaking process regardless of the widths of wave flumes and friction on the sidewalls and bottom. The observed transverse flows were driven by pairs of counter-rotating vortices produced under the breaking waves and the change in the orientation during the passage of breaking waves. The fundamental features of the transverse flows evolving in the breaking process, depending on the breaker type, are discussed statistically to parameterize velocity, time, and length scales of the variations of the transverse velocity. The dimensionless length and time scales had negative linear correlations with the Froude number (defined by relative transverse convection with respect to gravity) as well as a surf similarity parameter, which indicates that the gravity effect associated with the projections of the breaking wave crests defines the primary roller vorticity and shear intensity at the plunging location, resulting in destabilization of the flows in the transverse direction to form organized transverse flow structures.
• ダムブレーク遡上波の水面形状と運動学的特徴

  渡部 靖憲, 大島 悠揮

  土木学会論文集B2(海岸工学) 71 2 I_43 - I_48 Japan Society of Civil Engineers 2015年 

  本研究では，遡上波をダムブレーク流れによって模擬し，遡上波フロントの運動学的特徴をレーザー励起可視化実験並びにSRPIVによる流速分布計測によって抽出するものである．遡上斜面勾配に依存して、遡上フロント先端を起点として回転性せん断力が周期的に変動する底面及び水面境界層流れが発達，水面形状を修正することが明らかになった。
• 平面ジェット下に発生するキャビティの不安定挙動と気泡形成

  渡部 靖憲, 牧田 拓也, 小柳津 遥陽

  土木学会論文集B2(海岸工学) 71 2 I_37 - I_42 Japan Society of Civil Engineers 2015年 

  本研究では，砕波による気泡混入機構を明らかにすることを目的として，砕波ジェットのモデルである平面ジェットの着水に伴って形成されるキャビティの変形から気泡放出に至る過程をLEDバックライト法を用いた高速高解像可視化実験を行った．気泡生成のソースとなるキャビティの形状，発達過程，時空間的変動スケールと発生確率密度を解析し，変形を支配する力学機構について議論を行っている．表面張力波の重畳に加え，ジェット下に形成される3次元渦による水面の吸い込み効果がキャビティの成長に影響を与え得ることが3次元乱流計算を通して明らかになった．
• 海氷群を伴った遡上津波のピロティ形式の建築物への作用に関する研究

  木岡 信治, 遠藤 強, 竹内 貴弘, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 71 2 I_919 - I_924 Japan Society of Civil Engineers 2015年 

  本研究では，海氷群を伴った遡上津波による，津波避難施設等にも採用されているピロティ構造への作用形態やリスク等を明らかにするため水理模型実験を実施した．氷群や多量の漂流物がない場合には，ピロティ構造が有効であることを確認したが，氷群存在時には，氷群が柱間で閉塞（ジャム形成）して，流れをせき止め，水位が大きく上昇する事，氷群による衝突力に続き，氷群なしに比べ1オーダー大きい主流方向の静的な荷重が持続する事，同時にその荷重と同程度の鉛直上向の荷重も作用する事，等が分かった．大量の漂流物が存在する場所でのピロティ構造や窓等の開口を有する施設の設計には，その部分の津波力低減を考慮しない方が安全側である事，避難に際しては，水位上昇や氷塊のパイルアップにより，通常の津波時より高所へ避難する必要がある事が提言できた.
• 平面ジェット下に発生するキャビティの不安定挙動と気泡形成

  渡部靖憲, 牧田拓也, 小柳津遥陽

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 71 2 2015年
• ダムブレーク遡上波の水面形状と運動学的特徴

  渡部靖憲, 大島悠揮

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 71 2 2015年
• 三次元的な反砂堆上の水面波に関する実験的研究

  井上卓也, 長谷川和義, 渡部靖憲, 船木淳悟

  土木学会論文集 A2(応用力学)(Web) 71 2 2015年
• 底面の加熱および冷却を伴う回転水槽実験による傾圧不安定波の再現

  一瀬輪子, 北野慈和, 山田朋人, 渡部靖憲, 泉典洋

  土木学会論文集 G(環境)(Web) 71 5 2015年
• 海氷群を伴った遡上津波のピロティ形式の建築物への作用に関する研究

  木岡信治, 遠藤強, 竹内貴弘, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 71 2 2015年
• Characteristics of sea ice floes run-up caused by tsunami considering ice jams and ice pile-ups around structures0

  Shinji Kioka, Takahiro Takeuchi, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference 2015-January 778 - 782 2015年 [査読有り][通常論文]
   

  Copyright © 2015 by the International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE). We performed model experiments on the inundation flow of tsunamis with ice floes. After the collision force imparted by the ice floes acts on structures, the tsunami flow is dammed by the formation of ice jams between the structures, and a large static force also acts on the structures because of the water level rise in front of the structures and because of hydrostatic pressure between the structures due to the ice-jam, and this steady state remains for some time. We developed a simple theoretical model for estimating the water depth and the tsunami force, and we verified the validity of the model.
• 紀伊半島田辺湾湾口部における海水交換特性に関する研究

  内山 雄介, 松川 大佑, 神吉 亮佑, 馬場 康之, 森 信人, 水谷 英朗, 渡部 靖憲, 大塚 淳一, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 二宮 順一

  土木学会論文集B2(海岸工学) = Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering) 70 2 I_446 - I_450 公益社団法人 土木学会 2014年11月 [査読無し][通常論文]
   

  Tanabe bay is a small embayment connected directly to the Pacific Ocean to the south, whereas frequently suffers from harmful algal blooms due to sewage effluent and the local aquaculture industry. For preserving the ecosystem in the bay, it is necessary to understand an oceanic structure in the bay along with water exchange at the bay entrance. We thus conduct a comprehensive investigation consisting of a shipboard measurement, a season-long platform observation, and a triply nested high-resolution ocean modeling. The water exchange at the bay mouth is largely affected by semi-diurnal tidal currents and episodic subtidal intrusion of the offshore water controlled by mesoscale circulations.
• 東日本大震災における津波起源混濁流の発生源

  和田 萌実, 泉 典洋, 渡部 靖憲

  水工学論文集 土木学会水工学委員会 編 58 70 1177 - 1182 土木学会 2014年02月 [査読無し][通常論文]
  
• 水面―壁面相対衝突角に依存する遡上波の物理特性

  渡部 靖憲, 大島 悠揮

  土木学会論文集B2(海岸工学) 70 2 I_186 - I_190 Japan Society of Civil Engineers 2014年 

  Imaging measurements of runup dam-break waves over sloping beds were performed for identifying kinematic features of wave propagation and free-surface transition. It has been found that typical blob like front shapes with transverse undulations were developed during propagation especially on highly sloping beds. The rolling motion of the wave front at the bed contact was observed to entrain air beneath the water layer behind the front, which becomes mechanically unstable to be fragmented into bubbles and to affect the wave forms.
• 海氷群を伴った市街地への津波遡上特性に関する検討

  木岡 信治, 森 昌也, 遠藤 強, 竹内 貴弘, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 70 2 I_821 - I_825 Japan Society of Civil Engineers 2014年 

  We made model experiments on run-up tsunami inunduation flow with sea ice floes in an urban area. After the collision force of ice acts on structures, flow is dammed up due to the formation of Ice-jam between the structures, and large static force also acts on the structures because of water level rise and water pressure between the structures due to the jamming. The steady state is kept for a while. While we developed a simple mechanical model for estimation of the water depth and the tsunami force at the steady state, we compared calculated values by this model with experimental ones to verify the validity of the model. Further, in the design of facilities with openings such as windows and pilotis, we proposed that the design force by tsunami current acting on such parts should not be reduced because of the jamming.
• ジェット下に形成される気泡乱流中の酸素輸送モデル

  新井田 靖郎, 渡部 靖憲

  土木学会論文集B2(海岸工学) 70 2 I_51 - I_55 Japan Society of Civil Engineers 2014年 

  This paper proposed an oxygen transfer model for bubble-laden turbulence generated by plunging jets. The proposing model has been validated through comparisons with experiments for bubble velocity, liquid velocity, liquid turbulence and oxygen flux. It was found dissolved oxygen concentrations in bubbly flows was determined by local bubble behaviors and turbulent flows modified around bubbles. This bubble-mediated gas transfer via mechanical interaction between bubbles and turbulence is important to understand air-sea gas exchange in the surf zone.
• Stochastic-LES系気泡乱流相互作用モデルの開発と平面ジェット下の気泡流解析

  渡部 靖憲, 小柳津 遥陽, 新井田 靖郎

  土木学会論文集B2(海岸工学) 70 2 I_61 - I_65 Japan Society of Civil Engineers 2014年 

  This paper presents a novel stochastic-LES hybrid model for favre averaged bubble-turbulence interactions in free-surface flows. The current model is found to be capable of computing local behaviors of dense bubble flows coupled with fluid turbulent motion, which is ensured by comparisons with experimental observations. The model is also applied to the flow at a planar jet impact onto a still water, as a model of overturning jets of breaking waves, which reasonably computed cavity deformation, air tube entrainment and bubble formations.
• 紀伊半島田辺湾湾口部における海水交換特性に関する研究

  内山雄介, 松川大佑, 神吉亮佑, 馬場康之, 森信人, 水谷英朗, 渡部靖憲, 大塚淳一, 山田朋人, 猿渡亜由未, 二宮順一

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 2014年
• Stochastic-LES系気泡乱流相互作用モデルの開発と平面ジェット下の気泡流解析

  渡部靖憲, 小柳津遥陽, 新井田靖郎

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 2014年
• ジェット下に形成される気泡乱流中の酸素輸送モデル

  新井田靖郎, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 2014年
• 水面-壁面相対衝突角に依存する遡上波の物理特性

  渡部靖憲, 大島悠揮

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 2014年
• 台風通過に伴う田辺湾湾口部における海水温変化について

  馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 内山雄介, 森信人, 渡部靖憲, 大塚淳一, 山田朋人, 猿渡亜由未, 二宮順一

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 2014年
• 東日本大震災における津波起源混濁流の発生源

  和田萌実, 泉典洋, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B1(水工学)(Web) 70 4 2014年
• 海氷群を伴った市街地への津波遡上特性に関する検討

  木岡信治, 森昌也, 遠藤強, 竹内貴弘, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 2014年
• 異なる斜面勾配における内部ケルビン波の砕波により誘起される流れ

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 大塚淳一, 渡部靖憲, 柿沼太郎, 駒井克昭, 清水健司

  土木学会論文集 B3(海洋開発)(Web) 70 2 I.193-I.198 (J-STAGE)  2014年 [査読有り][通常論文]
  
• 内部ケルビン波の砕波による水平循環の発達と減衰

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 大塚淳一, 渡部靖憲, 柿沼太郎, 駒井克昭, 清水健司

  土木学会論文集 B1(水工学)(Web) 70 4 I.1195-I.1200 (J-STAGE) - I_1200 Japan Society of Civil Engineers 2014年 [査読有り][通常論文]
   

  This study describes a horizontal circulation induced by the breaking of internal Kelvin waves over a uniform slope. In lakes or coastal regions, wind stress over a water surface or tide at the bay mouth may induce internal waves, which deform as internal Kelvin waves when the inertia radius is equal or less than the spatial scale of a lake or a bay. In general, internal Kelvin waves break due to the topographical features, such as a slope, which is revealed to cause horizontal circulation in the upper layer. The previous studies demonstrated that a horizontal circulation is induced due to the secondary lateral current due to the breaking of internal Kelvin waves over a slope. However, the development and damping of the horizontal circulation have not been clarified. Therefore, this study aims to investigate the occurrence of a horizontal circulation due to the internal Kelvin wave breaking over a slope by using laboratory experiments and numerical computations.
• Nationwide post event survey and analysis of the 2011 Tohoku earthquake tsunami

  Nobuhito Mori, Tomoyuki Takahashi, Shun Etsu Hamaura, Kazuya Miyakawa, Katsuhiko Tanabe, Keisuke Tanaka, Mitsuyuki Tanaka, Tsukasa Watanabe, Hideo Matsutomi, Kazunori Naoe, Takuya Noumi, Erika Yamaguchi, Shoichi Ando, Yushiro Fujii, Toshihide Kashima, Yasuo Okuda, Bun'ichiro Shibazaki, Tsutomu Sakakiyama, Masafumi Matsuyama, Takumi Yoshii, Kazuhisa Goto, Takashi Aida, Yuuji Kurata, Mabumi Miyazaki, Katuya Shutou, Jun Suzuki, Hikari Takeuchi, Takayuki Nakamura, Osamu Fujiwara, Kyoko Kagohara, Haruo Kimura, Junko Komatsubara, Yukari Miyashita, Yuichi Namegaya, Yuki Sawai, Masanobu Shishikura, Koichiro Tanigawa, Hermann Fritz, Ken Ichi Uzaki, Mikio Sasaki, Masato Minami, Hitoshi Endou, Masaki Hashimoto, Yutaka Kobashigawa, Masamitsu Kumagai, Masahiro Ietsune, Kazuhiko Nakamura, Aditya Gusman, Kazuomi Hirakawa, Kei Loki, Yugo Nakamura, Takafumi Nakayama, Yuichi Nishimura, Puma Putra, Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe, Tomohito Yamada, Yasunori Nabetani, Hisamichi Nobuoka, Takashi Tamada, Yuriko Matsubayashi, Toshinori Ogasawara, Shigeki Sakai, Masao Abe, Yutaka Hayashi, Hideki Iino, Kazuhiro Iwakiri, Kazuhiro Kimura, Kenji Maeda, Masami Okada, Hiroaki Tsushima, Taro Kakinuma, Kei Yamashita, Shinya Umeda, Takahiro Nakamura, Shuji Seto, Kurokawa Takahiro, Tetsuya Torayashiki, Gozo Tsujimoto, Kohji Uno, Shoichi Yoshioka, Norio Dewa, Tetsuya Hayashi, Mitsuyoshi Kitamura, Shusaku Kuroda, Akihiko Nakahira, Takeshi Nozawa, Kazuya Taniwaki, Kunio Ohtoshi, Takashi Aoyama, Tatsuo Chiba, Hiroshi Enomoto, Kazunori Hirahara, Shigeki Murai, Hiroshi Narayama, Satoshi Yamanaka, Hitoshi Yamazaki, Satoshi Yoshiiri, Ryoukei Azuma, Yasuyuki Baba

  Coastal Engineering Journal 54 1 2014年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  At 14:46 local time on March 11, 2011, a magnitude 9.0 earthquake occurred off the coast of northeast Japan. This earthquake generated a tsunami that struck Japan as well as various locations around the Pacific Ocean. With the participation of about 300 researchers from throughout Japan, joint research groups conducted a tsunami survey along a 2,000 km stretch of the Japanese coast. More than 5,200 locations have been surveyed to date, generating the largest tsunami survey dataset in the world. The inundation height and run-up height were surveyed by laser, GPS, and other instruments, and the tidal correction has been accurately adjusted using a tidal database and a numerical simulation for Tohoku, an area where tide gauges were destroyed by the tsunami. Based on the survey dataset, the regional and local scale analyses were conducted to understand the basic characteristics of this event. Maximum run-up heights greater than 10 m are distributed along 500 km of coast in direct distance. The affected area of this event was several times larger than historically recorded in Tohoku. The mean inundation height in the southern Sanriku region is 1015 m and there are several peaks of inundation along the coast from the northern to middle part of Sanriku. © 2012 World Scientific Publishing Company and Japan Society of Civil Engineers.
• 風波下の高速表面水温計測による波面を通じた熱輸送の変調の解析

  渡部靖憲, 田代晃基, 大塚淳一, 大山高弘, 山田朋人

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 70 2 I.56-I.60 (J-STAGE) - I_60 Japan Society of Civil Engineers 2014年 [査読無し][通常論文]
   

  High speed infrared imaging measurements were performed for identifying mechanical factors to govern surface skin temperatures on wind waves under moderate to strong winds. Surface renewals owing to turbulent disturbances are found to predominantly determine the skin temperature amplitude and phase lags to surface elevation, which is parameterized by a so-called wind-wave Reynolds number (RB). The modulations of the skin temperature variations are observed at RB ~ 4 × 104, indicating governing dynamics to produce surface turbulence is altered at the boundary.
• Dynamic Interactions of Free-Surface and Vorticity at Water Impacts on Still Water

  Y. Watanabe, A. Saruwatari, D. M. Ingram

  Proc. ICNMMF 2014年 [査読無し][通常論文]
  
• Measurement of Dissolved Carbon Dioxide Concentration in a Surf Zone

  J. Otsuka, Y. Watanabe, A. Saruwatari

  Proc. Int. Conf. Coastal Eng. 34 2014年 [査読無し][通常論文]
  
• 風波砕波下の飛沫と気泡の同時画像計測

  大塚 淳一, 渡部 靖憲, 田代 晃基, 大山 高弘, 猿渡 亜由未, 山田 朋人

  土木学会論文集B2(海岸工学) 70 2 41 - 45 2014年 [査読有り][通常論文]
  
• 台風通過に伴う田辺湾湾口部における海水温変化について

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 大塚 淳一, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 二宮 順一

  土木学会論文集B2(海岸工学) 70 2 I_476 - I_480 公益社団法人 土木学会 2014年 [査読有り][通常論文]
  
• Splash, vortices and turbulent shears in partial dam-break flows - Splash model of wave-breaking and overtopping

  Yasunori Watanabe, Shunichi Sato, Yasuo Niida, Ichiro Kimura, Hiroshi Yokota, Haruhi Oyaizu, Yuki Oshima, Ayumi Saruwatari

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2014-January 2014年 [査読有り][通常論文]
   

  Three-dimensional evolution of local fluid flows and surface shapes under partial collapse of a water column is characterized during computational experiments using three-dimensional large eddy simulation in this paper. The free-surface behaviors highly depend on the collapse level and ambient water layer depth via mechanical interactions between the surface and vortices. It has been found major three modes of the splashing responses of the free-surfaces and vortex structures; (i) forward projection of secondary jets, which organizes a typical rib-like vortex structure stretched underneath the jets, (ii) backward jet projection with an inverse form of the rib structure, and (iii) blob-like waves induced by an array of the horizontal roller vortices. These findings provide new perspectives to understand wave breaking behaviors as well as practical assessments for the fluid responses in the splashing area for sea wall overflow and overtopping.
• Laboratory measurement of sediment transport under a breaking wave turbulent flow field

  Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2014-January 2014年 [査読有り][通常論文]
   

  Instantaneous velocity fields and suspended sediment concentration in surf zones were measured in a wave flume with a sloped sand bed by use of a particle image velocimetry (PIV) and an optical concentration sensor. This was done in order to elucidate sediment transport processes and clarify the relationship between kinetic turbulent energy and sediment suspension under a breaking wave turbulent flow field. In surf zones, sediments become highly suspended when strong turbulent energy reaches the bottom. High concentration was seen in the transition region where turbulent energy is at its maximum. Suspended sediment concentration in a plunging breaker is much higher than that in a spilling breaker because large-scale vortices are typically developed and stir-up much sediment. Suspended sediment is transported to a deeper region due to the undertow becoming highly developed after a wave crest has passed. In shallower regions, suspended sediment concentration increases linearly with an increasing of the turbulent energy. The slope of the approximation line for plunging breakers is steeper than that for spilling breakers.
• 液滴の着水後に発生する飛沫の水温変化に関する研究

  渡部靖憲, 田代晃基

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 69 ROMBUNNO.B-42  2013年02月 [査読無し][通常論文]
  
• Turbulence Model

  Nobuhito Mori, Yasunori Watanabe, Takayuki Suzuki, Akio Okayasu

  Computational Wave Dynamics 15 - 44 2013年01月01日 

  In flow fields, turbulence plays various roles. It produces shear stresses exerted as a Reynolds stress that change the profiles of mean flow, increases the diffusion of substances mixed in a fluid, and dissipates the predominant flow energy through an energy cascade-down process. Turbulence often dominates and characterizes nearshore wave fields involving nearshore currents, breaking waves, and flow fields near bottom surfaces and around structures. In this chapter, the major features of turbulent flows in wave fields and the computational methodologies to model them are first introduced (§2.1). Standard approaches of the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) and Large Eddy Simulation (LES) models are interpreted in §2.2 and 2.3, respectively. Then, in §2.4, these models are applied to several examples of wave-breaking turbulence in the surf zone. Advantageous features and limitations of the current turbulence models are also discussed to provide insight into the directions of future wave-breaking research.
• Fundamental Computational Methods

  Yasunori Watanabe, Nobuhito Mori

  Computational Wave Dynamics 45 - 73 2013年01月01日 

  The previous chapter outlined and explained the Navier-Stokes equation. The Navier-Stokes equation describes general fluid flows including the wave field. However, this nonlinear differential equation is very difficult to solve analytically for arbitrary flows. The fluid dynamics of complex flows can be approximated and computed via algebraic solutions of the discretized Navier-Stokes equations using appropriate boundary conditions. Furthermore, a Poisson equation, which is derived from the divergence of the incompressible Navier-Stokes equation, provides the pressure, ensuring a divergence-free velocity field. Due to the assumption of allowing for infinite speed of sound in fluid, this type of differential equation requires a simultaneous solution over the entire computational grid. Because of this, the computational costs become expensive as the total number of grid points in the fluid domain increases. Efficient procedures to solve the simultaneous equations are necessary for practical computations. In this chapter, fundamental procedures to discretize the differential equations on the basis of the finite difference method are discussed in §3.1. Major boundary conditions used in wave computations are introduced in §3.2. And, practical techniques to solve a Poisson-type differential equation are explained in §3.3.
• Computational Wave Dynamics for Coastal and Ocean Research

  Yasunori Watanabe, Nobuhito Mori, Hitoshi Gotoh, Akio Okayasu

  Computational Wave Dynamics 213 - 226 2013年01月01日 

  Computational wave dynamics (CWD) is a specialized branch of fluid mechanics to analyze and numerically solve flows under water waves using computational techniques. What distinguishes CWD is the focus on the free-surface of water waves, computing the interfacial interactions, and describing the processes that occur. CWD is a specialized subset of computational fluid dynamics (CFD). A numerical wave flume (NWF) is defined to be a computational simulator of coastal and ocean waves using a CWD model. In this chapter, the current and future prospects of NWF research and applications will be discussed, as they pertain to coastal issues involving sediment transport (§9.1), wave-structure interaction (§9.2), and coastal disasters (§9.3). We also briefly discuss possible avenues of future research within the field of CWD.
• CIP Method

  Yasunori Watanabe

  Computational Wave Dynamics 101 - 136 2013年01月01日 

  The Constrained Interpolation Profile (or Cubic Interpolated Pseudo Particle), a so-called CIP method, is a semi-Lagrangian numerical solver for a hyperbolic equation.24, 35 This method explicitly transports a physical quantity and its first derivatives, interpolated over a computing cell by third-order polynomials, along the characteristic curve of the hyperbolic equation. An advantage of this method allows for the computation of the fluid dynamics of moving interfaces, such as compressible fluids around a shock wave, or gas-liquid interfacial flows. Yabe and his colleagues have proposed many versions of CIP methods to extend this application, improving numerical conservation and accuracy. These versions have been applied to wide-ranging scientific and engineering research fields. In this chapter, the theoretical background and standard CIP approach are first interpreted in §5.1. A practical technique for CFD and other versions of CIP are explained in §5.2 and 5.3. Major computational techniques for free-surface flow and applications to water wave computations are introduced in §5.4 and 5.5.
• 海氷群を伴った津波の市街地氾濫に関する一考察

  木岡信治, 森昌也, 遠藤強, 竹内貴弘, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B3(海洋開発)(Web) 69 2 2013年
• 内部ケルビン波の砕波による水平循環の発生機構解明

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 柿沼太郎, 大塚淳一, 渡部靖憲, 駒井克昭, SHIMIZU Kenji

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 69 2 2013年
• ジェット下に生成される混入気泡群の酸素溶解ソースモデルの開発

  新井田靖郎, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 69 2 2013年
• 砕波の三次元渦構造, フィンガージェットの形成から飛沫の放出に至る渦力学的不安定

  渡部靖憲, 泉典洋, 猿渡亜由未

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 69 2 2013年
• 遡上波の力学的バランスと流れ構造

  渡部靖憲, 堀井正輝, 新井田靖郎

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 69 2 2013年
• 壁体崩壊に伴う越流背後の流体運動と力学的応答

  渡部靖憲, 佐藤駿一, 三戸部佑太, 横田弘

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 69 2 2013年
• 内部ケルビン波の砕波による水平循環の発生機構解明

  小窪 一毅, 中山 恵介, 新谷 哲也, 柿沼 太郎, 大塚 淳一, 渡部 靖憲, 駒井 克昭, SHIMIZU KENJI

  土木学会論文集B2(海岸工学) 69 2 I_451 - I_455 公益社団法人 土木学会 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  In enclosed bays, a two-layer system is likely to be formed due to the fresh water from rivers and solar radiation in summer. External forces, such as wind and tide, cause internal waves in a two-layers system, in which the Coriolis effect induces internal Kelvin waves. When internal Kelvin waves propagate over a slope, they break and cause turbulence, which results in the occurrence of horizontal circulation. However, previous studies have not revealed how breaking induces horizontal circulation. Therefore, this study aims to clarify the mechanisms of horizontal circulation induced by the breaking of internal Kelvin waves by using numerical analysis and laboratory experiments.
• 2011年東北地方太平洋沖地震津波に対する北海道沿岸域住民の避難行動調査

  田中岳, 渡部靖憲, 中津川誠

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 69 1 48-63 (J-STAGE)  2013年 [査読有り][通常論文]
  
• ジェット下に生成される混入気泡群の酸素溶解ソースモデルの開発

  新井田 靖郎, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 69 2 46 - 50 土木学会 2013年 [査読無し][通常論文]
  
• 壁体崩壊に伴う越流背後の流体運動と力学的応答

  渡部 靖憲, 佐藤 駿一, 三戸部 佑太

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 69 2 176 - 180 土木学会 2013年 [査読有り][通常論文]
  
• 遡上波の力学的バランスと流れ構造

  渡部 靖憲, 堀井 正輝, 新井田 靖郎

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 69 2 66 - 70 土木学会 2013年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波の三次元渦構造,フィンガージェットの形成から飛沫の放出に至る渦力学的不安定

  渡部 靖憲, 泉 典洋, 猿渡 亜由未

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 69 2 51 - 55 土木学会 2013年 [査読有り][通常論文]
  
• IMAGING TECHNIQUE TO MEASURE DEFORMATIONS OF WAVE-DISSIPATING STRUCTURES

  Yuta Mitobe, Yasunori Watanabe

  COASTAL STRUCTURES 2011, VOL 1 & 2 767 - 774 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper presents a way to quantitatively measure three-dimensional deformations and local failures of wave-dissipating block structures under a series of wave forces in laboratory experiments via a novel image surface shape measurement using single digital camera and PC projector. It was found through the mound stability experiments that the proposing technique is useful for finding local failures of the blocks as well as probability of the displacement of the whole structures, providing reasonable evaluations of stability and performance of coastal structures.
• 内部ケルビン波の砕波により誘起される流れ

  中山恵介, 小窪一毅, 新谷哲也, 大塚淳一, 丸谷靖幸, 渡部靖憲, 駒井克昭, 岡田知也

  土木学会論文集B2（海岸工学） 68 2 926 - 930 土木学会 2012年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Evolution of the 2011 Tohoku earthquake tsunami on the pacific coast of Hokkaido

  Yasunori Watanabe, Yuta Mitobe, Ayumi Saruwatari, Tomohito Yamada, Yasuo Niida

  Coastal Engineering Journal 54 1 2012年03月 [査読有り][通常論文]
   

  A numerical computation of the 2011 Tohoku earthquake tsunami was performed to identify fundamental features of the tsunami evolution along the coast of Hokkaido, Japan. Edge waves formed at multiple locations where the refracted tsunami focused, governing local surface oscillations and regional variations in tsunami height along the Pacific coast of Hokkaido. The computation reasonably reproduced the distribution of surveyed tsunami height as well as the time records of surface elevation recorded at ports in Hokkaido. The major features of the frequency spectrum for the 2011 Tohoku tsunami were identical to those for the 2003 Tokachi-oki earthquake tsunami; inherent local properties of surface oscillation caused by the passage of edge waves existed, determined by the local bathymetry. © 2012 World Scientific Publishing Company and Japan Society of Civil Engineers.
• Evolution of the 2011 Tohoku Earthquake Tsunami on the Pacific Coast of Hokkaido

  Watanabe Yasunori, Mitobe Yuta, Saruwatari Ayumi, Yamada Tomohito, Niida Yasuo

  Coastal Engineering Journal 54 1 1250002 - 1250002 World Scientific Publishing 2012年03月 [査読有り][通常論文]
   

  A numerical computation of the 2011 Tohoku earthquake tsunami was performed to identify fundamental features of the tsunami evolution along the coast of Hokkaido, Japan. Edge waves formed at multiple locations where the refracted tsunami focused, governing local surface oscillations and regional variations in tsunami height along the Pacific coast of Hokkaido. The computation reasonably reproduced the distribution of surveyed tsunami height as well as the time records of surface elevation recorded at ports in Hokkaido. The major features of the frequency spectrum for the 2011 Tohoku tsunami were identical to those for the 2003 Tokachi-oki earthquake tsunami; inherent local properties of surface oscillation caused by the passage of edge waves existed, determined by the local bathymetry.
• 移動床砕波帯の流速場時空間変動と底質輸送に関する実験的研究

  大塚淳一, 渡部靖憲, 林倫史

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 68 2 2012年
• 熱・物質の移流拡散速度の画像計測法

  渡部靖憲, 佐藤駿一

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 68 2 2012年
• 砕波による水面変動スケールの定量化

  三戸部佑太, 渡部靖憲

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 68 2 2012年
• 遡上波中の流れ構造とせん断力分布の遷移

  渡部靖憲, 堀井正輝

  土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 68 2 2012年
• A study of elastic properties of URu2Si2 in comparison with the non-5f contribution of ThRu2Si2

  T. Yanagisawa, H. Saito, Y. Watanabe, Y. Shimizu, H. Hidaka, H. Amitsuka

  Journal of Physics: Conference Series 391 1 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  Ultrasonic investigations of the elastic constants of non-5f compound ThRu2Si2 were performed in order to highlight possible quadrupolar response in the elastic constants of heavy fermion compound URu2Si2, by using the ThRu2Si2 for backgrounds to subtract the phonon contributions in the elastic constants of URu2Si2. We confirmed that the all-elastic constants of ThRu2Si2 show no elastic anomaly, i.e., increasing monotonically and saturating toward low temperatures, which can be understood regular phonon contributions for the solid states. The background-subtracted (C11-C12)/2 of URu2Si2 keeps decreasing with decreasing temperatures from 300 K, while other share modes C44 and C66 show little change. These contrasts suggest that the Γ3-type quadrupole moment O22 will be still dominant and active in URu2Si2 at low temperatures. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.
• Recovery of nori Porphyra color by uptake of nutrients supplied intermittently from rivers

  Shuzo Takagi, Yasuko Shimizu, Koji Kusaka, Tokishige Fujisawa, Munehiro Fujiwara, Yasunori Watanabe, Tateki Fujiwara

  Nippon Suisan Gakkaishi (Japanese Edition) 78 2 246 - 255 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  To elucidate the threshold amount of DIN value for keeping the nori color, nori color (a* value) and variability of fluval DIN concentration were investigated in the Bisan Strait. The results show that even if oceanic DIN is less than 1 μM, nori can keep its color (a* value> 6) by taking up the DIN supplied intermittently from rivers. In that time, the standard deviation of DIN was larger than 2 μM. At this farm, the total period when DIN> 7 μM was 1.6 hour day -1 this condition coincides with an incubation experiment conducted in a laboratory. The discolored nori transplanted to this place recovered its a* value within 14 days to the same level as that of the nori originally growing at this place.
• 遡上波中の流れ構造とせん断力分布の遷移

  渡部 靖憲, 堀井 正輝

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 68 2 56 - 60 土木学会 2012年 [査読無し][通常論文]
  
• 移動床砕波帯の流速場時空間変動と底質輸送に関する実験的研究

  大塚 淳一, 渡部 靖憲, 林 倫史

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 68 2 481 - 485 土木学会 2012年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波による水面変動スケールの定量化

  三戸部 佑太, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 68 2 31 - 35 土木学会 2012年 [査読有り][通常論文]
  
• 熱・物質の移流拡散速度の画像計測法

  渡部 靖憲, 佐藤 駿一

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 68 2 41 - 45 土木学会 2012年 [査読有り][通常論文]
  
• Wave flume-based evaluation of suspended sand transport in breaking waves

  Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  In this study, suspended sediment concentration and velocity in surf zones was measured in a small-scale wave flume with three breaker types (plunging, spilling and intermediate) using an optical concentration sensor and an ultrasonic velocity profiler (UVP). The sediment pickup rate was also calculated from the depth-averaged concentration and the wave energy flux dissipation rate. In plunging breakers, relatively large amounts of sediment are suspended in the transition region due to strong three-dimensional turbulent flows generated by large-scale vortices. In spilling breakers, sediment concentration is lower than that seen in plunging breakers because smaller-scale vortices typically develop below the water surface in the transition region. Concentrations in both breaker types remain at lower levels in bore regions because the vortices fully develop into weak turbulent bores. Comparison in the same range of wave energy flux dissipation rates showed that the sediment pickup rates in these small-scale experiments were approximately 103 times greater than those calculated by Goda (2010) using various data compiled from large-scale experiments and field observations.
• Bioluminescence imaging for measuring fluid shear distrubutions

  Yasunori Watanabe, Jun Sakai, Yuta Mitobe, Yasuo Niida

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  The dinoflagellate Pyrocystis lunula emits light in response to water motion. The statistical features of the bioluminescence, emitted by P. lunula, owing to shear stress in oscillatory boundary layer flows over ripped bed were studied in this paper with the aim to develop a new imaging technique for measuring fluid strain rate and shear using plankton that emit light in response to mechanical stimulation. The flash intensity has been found to correlate with fluid strain rate estimated from fluid velocity over ripples. Thus the instantaneous planar distribution of the fluid shear can be estimated from video images of the bioluminescence in a fluid region by using the empirical relation determined in this study.
• AN IMAGING TECHNIQUE FOR MEASURING WAVE SURFACE SHAPES

  Yasunori Watanabe, Yuta Mitobe, Kaori Oshima

  COASTAL ENGINEERING JOURNAL 53 4 549 - 565 2011年12月 [査読有り][通常論文]
   

  A novel imaging technique for identifying the locations of free-surface shapes was applied to three-dimensional hydraulic tests of coastal structures. Three-dimensional wave fields, consisting of superposed local reflected and diffracted waves, were measured around a breakwater and the mouth of a model harbor in a laboratory wave basin, and the results are consistent with the predictions of a Boussinesq-type equation model. The new technique was applied to surf zone waves to describe the organized deformation of breaking wave faces that evolve during wave propagation. Typical finger-shaped jets form in the wake of plunging jets, and a local depression trails behind a breaking wave front.
• Application of adaptive mesh refinement to tsunami computation

  Yasunori Watanabe, Yuta Mitobe, Yasuo Niida, Tomohito Yamada

  Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference 218 - 223 2011年09月19日 [査読無し][通常論文]
   

  Adaptive mesh refinement (AMR) is one of the powerful computational tools to enhance local computing resolution at less cost. In this paper, computational performances of AMR for tsunami computer simulations were examined in terms of the accuracy and computational cost through computational tests for long wave propagation initiated by collapse of a water column on still water. AMR was also applied to a practical tsunami evolution - 2003 Tokachi-oki earthquake tsunami, which was compared with observed water elevation for examining the applicability of this method to practical tsunami events. It was found through the numerical tests that the present method is capable of efficiently performing reliable computations of tsunami propagation at high resolution. Copyright © 2011 by the International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE).
• Bioluminescence-based imaging technique for pressure measurement in water

  Yasunori Watanabe, Yasufumi Tanaka

  EXPERIMENTS IN FLUIDS 51 1 225 - 236 2011年07月 [査読有り][通常論文]
   

  The dinoflagellate Pyrocystis lunula emits light in response to water motion. We developed a new imaging technique for measuring pressure using plankton that emits light in response to mechanical stimulation. The bioluminescence emitted by P. lunula was used to measure impact water pressure produced using weight-drop tests. The maximum mean luminescence intensity correlated with the maximum impact pressure that the cells receive when the circadian and diurnal biological rhythms are appropriately controlled. Thus, with appropriate calibration of experimentally determined parameters, the dynamic impact pressure can be estimated by measuring the cell-flash distribution. Statistical features of the evolution of flash intensity and the probability distribution during the impacting event, which are described by both biological and mechanical response parameters, are also discussed in this paper. The practical applicability of this bioluminescence imaging technique is examined through a water drop test. The maximum dynamic pressure, occurring at the impact of a water jet against a wall, was estimated from the flash intensity of the dinoflagellate.
• 気泡群から水中への酸素輸送拡散速度計測

  新井田 靖郎, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 67 2 66 - 70 土木学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 気泡の3次元動的画像計測法の開発

  森 信人, 加島 寛章, 渡部 靖憲

  可視化情報学会誌 31 1 63 - 68 可視化情報学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波水面形状遷移の定量的評価

  三戸部 佑太, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 67 2 86 - 90 土木学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波帯における浮遊砂速度と浮遊砂フラックスの計測

  大塚 淳一, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 67 2 91 - 95 土木学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 気液二相流の界面力学的境界条件適合スキームの開発と風波生成過程への応用

  渡部 靖憲, 岩下 厚志

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 67 2 16 - 20 土木学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 雨滴の海水面への着水に伴う界面過程

  渡部 靖憲, 但木 慎治, 山田 朋人

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 67 2 61 - 65 土木学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 感潮湿原に形成される水路網の形状特性

  岩崎 理樹, 渡部 靖憲, 奥寺 亮太

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 67 2 951 - 955 土木学会 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• Turbulent behavior of fluidized sediments in composite shear flow

  Ayumi Saruwatari, Wataru Matsuzaki, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2010年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  A particle imaging measurement of granular particles was applied to fluidized and suspended solid particles involved in steady and unsteady shear flows. In this measurement, 42% sodium iodide solution was used as a fluid medium to coincide the refraction index with the transparent bed material (silica gel). Therefore, the vertical distributions of the granular velocity and turbulent behavior within the bed can be measured by tracking the dyed particles mixed with the bed material. The turbulent kinetic energy in the fluidized layer and particle concentration can also be measured using this technique. The turbulence developed over the bed disturbed the bed material, and as a result the surface particles were lifted and suspended. The underlying mechanism of fluidization and suspension of the sediment seabed in complex turbulent shear flow is believed to be understood through further parametric studies based on the present imaging technique.
• Measurement of dissolved carbon dioxide concentration in a surf zone

  Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe, Ayumi Saruwatari

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2010年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  In this study, we measured dissolved carbon dioxide (D-CO 2 ) concentration in a surf zone in a laboratory wave flume filled with freshwater and seawater using a glass electrode CO 2 meter, and also observed the air-water turbulent flow field using Particle Image Velocimetry (PIV). D-CO 2 concentration increased with time and the bore region reached a saturated state earlier than the transition region. The gas transfer velocity in the transition region was much higher than that in the bore region since the numerous entrained bubbles trapped within three-dimensional vortices significantly contribute to the gas dissolution into water in the transition region. The gas transfer velocity in a surf zone in freshwater were found to be higher than those in seawater. We estimated the gas transfer velocity in a surf zone from the turbulent energy in breaking waves and the Schmidt number. It was found that the gas transfer velocity could be roughly estimated from the turbulent energy in breaking waves.
• Application of les-stochastic two-way model to two-phase boundary layer flows

  Yasunori Watanabe, Yuta Mitobe, Yasuo Niida, Ayumi Saruwatari

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2010年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  A particle / turbulence two-way coupling model, integrated with conventional stochastic and sub-grid stress models of three-dimensional Large Eddy Simulation (LES), has been applied to the particle-laden turbulent flow in a wave boundary layer developed over seabed with the aim to understand dynamic effects of the particle size and number density to the suspension process in shearing flow over the seabed. While the particle size affects local velocity fluctuations, the particle population significantly induces secondary large-scale flows varying over a scale of the wavelength, and intensifies the turbulent energy near the bed. The particle-induced turbulence may result in additional suspension from the bed, causing a recursive suspension process via the particle turbulence interaction in the boundary layer.
• LES-stochastic coupling model of bubble-laden turbulence

  Y. Niida, Y. Mitobe, Y. Watanabe

  Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference 3 750 - 754 2010年09月10日 [査読無し][通常論文]
   

  A two-way stochastic sub-grid bubble model is applied to Large Eddy Simulation (LES) for computing advection and diffusion processes of buoyant air bubbles via turbulence-bubble interactions. The model has been validated through comparisons with previous experiments for bubble rise velocity and fluid turbulence in bubble plumes. It is found that a major feature of the bubble-laden turbulent flow is featured by recursive momentum exchanges between the bubbles and fluid around them - the bubble motion intensifies the fluid turbulence, which also enhances dispersions of the bubbles owing to the intensified turbulence diffusion. © 2010 by The International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE).
• Image measurements of three-dimensional shapes of solid objects and liquid free surfaces

  Y. Mitobe, Y. Niida, Y. Watanabe

  Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference 3 745 - 749 2010年09月10日 [査読無し][通常論文]
   

  This paper presents a novel image measurement technique to measure three-dimensional shapes of solid objects and liquid free-surfaces. In this technique, three-dimensional locations of the surface, where color grids are illuminated by a PC projector, can be estimated from recorded digital images of the grids reflected on the surface. This imaging technique was found to be capable of measuring the three-dimensional coordinates of solid surfaces at high accuracy with mean error less than 0.1 mm through experimental tests. Complex shapes of a breakwater composed of armor block models and of water wave surfaces have been reasonably measured in this technique. © 2010 by The International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE).
• 浮遊砂によるデューン上の固液乱流の変化と浮遊砂輸送フラックス

  橋本尚棋, 渡部靖憲, 清水康行, 木村一郎, 山口里実, 山口里実

  水工学論文集(CD-ROM) 54 2010年
• Adaptive Mesh Refinementによる高解像高速津波計算(海洋・災害,一般講演)

  渡部 靖憲

  日本流体力学会年会講演論文集 2010 0 293 - 293 日本流体力学会 2010年 [査読有り][通常論文]
   

  Adaptive mesh refinement (AMR) is one of the powerful computational tools to enhance local computing resolution at less costs. In this paper, computational performances of AMR for tsunami simulations were examined through computational tests for long wave propagation initiated by collapse of the water column on still water in terms of the accuracy and computational cost. AMR was also applied to a practical tsunami evolution-2003 Tokachioki earthquake tsunami, which was compared with measured water elevation for examining the certainties of this method. It was found through the numerical tests that the present method is capable of efficiently performing reliable computations of tsunami propagation at high resolution.
• 面的波浪水面形状計測法の開発と砕波への適用性

  三戸部 佑太, 大島 香織, 渡部 靖憲

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 66 1 86 - 90 土木学会 2010年 [査読無し][通常論文]
  
• 越波ジェットの波峰方向不安定とフィンガージェットの形状遷移

  渡部 靖憲, 石崎 真一郎, 新井田 靖郎

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 66 1 76 - 80 土木学会 2010年 [査読無し][通常論文]
  
• Bioluminescenceによる振動流せん断乱流計測

  渡部 靖憲, 坂井 純

  土木学会論文集. B2, 海岸工学 66 1 71 - 75 土木学会 2010年 [査読無し][通常論文]
  
• Scarifying and fingering surfaces of plunging jets

  Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe, David M. Ingram

  COASTAL ENGINEERING 56 11-12 1109 - 1122 2009年11月 [査読有り][通常論文]
   

  The local surface deformation resulting from the oblique impact of a columnar water jet has been computed, using a three-dimensional large eddy simulation, as a model of the overturning jet of a breaking wave. The emergence of the secondary jet from the front face of the initial jet has been examined and the organisation of the vortices within the jet characterised. As the secondary jet emerges, the vorticity field becomes unstable under the action of the strong shear beneath the jet surface and pairs of longitudinal counter-rotating vortices stretched along the direction of the jet projection are formed. The presence of these longitudinal vortex pairs creates convergent surface flows, resulting in the formation of longitudinal scars on the rear face of the projecting jet. Following significant growth of the scars on both its upper and lower surfaces, the jet decouples into fingers. The lateral widths of the longitudinal vortices provide a minimum measure of the finger size. A horizontal Froude number Fr(h), representing a measure of strength of horizontal shear in a gravity-dominated impacting flow is defined, which characterises the organisation of the longitudinal vortices occurring in the shear flow, and the resultant formation of scars and fingers. For higher Frh, stronger longitudinal vortices and deeper scars are formed at longer lateral intervals, enhancing the fingering process during the splashing event. Fundamental features of material transport in the vicinity of the surface of jets (e.g. gas transfer across a sea surface) are related to the entrainment of surface fluid by the longitudinal vortices, and is thus also characterised by Frh. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
• Bioluminescenceによる流体衝撃圧計測法

  渡部 靖憲, 田中 康文, 坂井 純

  海岸工学論文集 56 0 831 - 835 土木学会 2009年10月 [査読無し][通常論文]
  
• 固体・液体表面の3次元形状計測法の開発

  渡部 靖憲, 三戸部 佑太

  海岸工学論文集 56 0 1466 - 1470 土木学会 2009年10月 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波ジェットの局所水面変形機構と飛沫への分裂確率

  猿渡 亜由未, 渡部 靖憲

  海岸工学論文集 56 0 16 - 20 土木学会 2009年10月 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波波峰方向流速の時空間変動と渦スケールの特徴化

  大塚 淳一, 渡部 靖憲

  海岸工学論文集 56 0 91 - 95 土木学会 2009年10月 [査読有り][通常論文]
  
• 越波ジェットのフィンガー化と飛沫への分裂過程

  渡部 靖憲, 石崎 真一郎

  海岸工学論文集 56 0 11 - 15 土木学会 2009年10月 [査読有り][通常論文]
  
• ジェット下の気泡混入・輸送過程の確率モデル

  渡部 靖憲, 新井田 靖郎, 猿渡 亜由未

  海岸工学論文集 56 0 6 - 10 土木学会 2009年10月 [査読有り][通常論文]
  
• DYNAMIC EFFECTS OF SUSPENDED SEDIMENTS ON TURBULENT FLOWS OVER DUNES

  CHICHIBU Kohtaro, WATANABE Yasunori, SHIMIZU Yasuyuki

  Journal of hydroscience and hydraulic engineering 27 1 1 - 10 2009年05月01日 [査読有り][通常論文]
  
• Stochastic Models of Entranment and Advection of Air Bubbles under Jets

  渡部 靖憲, 新井田 靖郎, 猿渡 亜由未, 佐伯 浩

  土木学会論文集B2(海岸工学) 65 1 6 - 10 Japan Society of Civil Engineers 2009年 

  Two-way stochastic subgrid bubble models to determine the number density and sizes of small air-bubbles entrained under circular jets and the advetion and diffusion process for Large Eddy Simulation (LES) are proposed in this paper. The proposing model has been applied to two simple air-water two phase flows - the bubble flow in still water as well as the aerated flow under circular jet flowing into still water. It was found that the bubble motion intensifies the turbulence, which enhances fluctuating bubble motion. This air-water energy tranfer via turbulent interaction is important factor to determine the near-surface fluid dynamics.
• Fingering and fragmenting precesses of overtopping flip-through jets

  渡部 靖憲, 石崎 真一郎

  土木学会論文集B2(海岸工学) 65 1 11 - 15 Japan Society of Civil Engineers 2009年 

  A flip-through overtopping jet evolves into laterally deintegrated jets, so-called finger jets, at an early stage of the wave uprush on a vertical wall. The finger jets are vertically stretched to fragment into small multiple droplets or sprays. In this study, these fingering and fragmenting processes were visualized, and the shapes of the jets and sprays were quantitatively measured on the basis of novel level-set image detecting algorithm. The evolution of the size distributions and water volume fractions for the both jets and sprays were characterized via spectrum image analysis.
• Adaptive Mesh Refinementによる高解像津波シミュレーション

  渡部靖憲, 小玉努

  海洋開発論文集 25 2009年
• 砕波フィンガージェットと飛沫の生成機構

  猿渡亜由未, 渡部靖憲

  混相流学会年会講演会論文集 96 - 97 2009年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波に伴う水中への二酸化炭素輸送に関する研究

  猿渡亜由未, 渡辺康太, 渡部靖憲

  海洋開発論文集 25 837 - 841 2009年 [査読有り][通常論文]
  
• LASER INDUCED FLUORESCENCE MEASUREMENTS OF CARBON DIOXIDE DISSOLUTION IN WAVE-BREAKING TURBULENCE

  Yasunori Watanabe, Junichi Otsuka, Ayumi Saruwatari

  COASTAL ENGINEERING 2008, VOLS 1-5 51 - + 2009年 [査読有り][通常論文]
   

  Spatial distributions of dissolved carbon dioxide in aerated, strong turbulent flows due to wave breaking are experimentally studied by using image measurements on the basis of Laser Induced Fluorescence (LIF) in this paper. Physical mechanism Of CO2 transport from air to surf zone water is explained in this study - high concentration Of CO2 is dissolved into water via strong mixing of wave surfaces and entrainment of air bubbles after wave breaking, and dissolved CO2 rapidly spreads to wide area due to strong turbulent diffusion. While there is a high correlation Of CO2 concentration and image intensity of the entrained bubbles in a transition region where active jet splashing is undertaken, the mean CO2 concentration is much less than that in a bore region where fully developed turbulence significantly diffuses CO2 within a shallower water region.
• SPRAYS AND FINGER JETS EVOLUTION FROM SPLASHING JETS

  Ayumi Samwatari, Yasunori Watanabe

  PROCEEDINGS OF COASTAL DYNAMICS 2009 2009年 [査読有り][通常論文]
  
• TRANSITION FROM SPLASHING JETS TO FRAGMENTED FINGERS AND SPRAYS

  Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe

  COASTAL ENGINEERING 2008, VOLS 1-5 73 - + 2009年 [査読有り][通常論文]
   

  Mechanisms for fragmenting a splashing water jet into finger-like smaller jets and sprays are studied by using a three-dimensional large eddy simulation. At an initial stage of splashing, disturbances on free-surfaces of the jet are amplified by shear-induced longitudinal vortices, and typical finger jets are formed at a tip of the projecting jet. The finger jets, which are subjected to surface tension, are consecutively fragmented into smaller sprays. It has been found that the finger width distributions during the fragmenting process can be approximated by a log-normal distribution, and their time variations can be characterized by Froude and Weber numbers. A fragmentation model of the splashing jets, describing evolution of the volume fraction of the fragmented jets, is also developed through computational tests in this paper.
• SPRAY SIZE DISTRIBUTIONS AT FLIP-THROUGH WAVE OVERTOPPING

  Yasunori Watanabe, Shin-ichiro Ishizaki

  PROCEEDINGS OF COASTAL DYNAMICS 2009 2009年 [査読有り][通常論文]
  
• Bioluminescenceによる波浪中の衝撃圧力分布計測法の開発へ向けた基礎的研究

  渡部 靖憲, 田中 康文

  海岸工学論文集 55 0 846 - 850 土木学会 2008年10月 [査読有り][通常論文]
  
• フィンガージェットの分裂と飛沫の生成機構

  猿渡 亜由未, 渡部 靖憲

  海岸工学論文集 55 0 61 - 65 土木学会 2008年10月 [査読有り][通常論文]
  
• Flip-through型越波飛沫のサイズスペクトル

  渡部 靖憲, 石崎 真一郎

  海岸工学論文集 55 0 76 - 80 土木学会 2008年10月 [査読有り][通常論文]
  
• 気泡・飛沫形状と移動速度の画像計測 : 水の波の砕波混相流のミクロ構造の画像計測

  森 信人, 渡部 靖憲

  ながれ : 日本流体力学会誌 27 4 311 - 320 日本流体力学会 2008年08月25日 [査読有り][通常論文]
   

  沿岸域の砕波帯などで見られる水面波の砕波は,時空間的に非定常かつ高速にマイクロスケールからセンチメートルスケールに渡る大きさの気泡や飛沫を多数発生させる.このような砕波により生成される気泡および飛沫の可視化計測法について解説を行う.砕波現象における計測では,非定常性が強いため,点計測で現象を捉えることは困難であり,管路や開水路の流れと比較して,画像処理による計測法が有効となる.ここではバックライト法とPTVを組み合わせ,断面2次元空間に投影した気泡や飛沫形状と速度を同時に計測する手法についての概要と精度について事例を挙げつつ解説を行い,砕波帯における気泡や飛沫など混相特性について解説を行う.
• Infrared measurements of surface renewal and subsurface vortices in nearshore breaking waves

  WATANABE Yasunori, MORI Nobuhito

  J Geophys Res 113 C7 C07015-C07015-21  2008年07月22日 [査読有り][通常論文]
   

  When ocean waves reach a surf zone, jets projecting from the breakers splash sequentially, producing horizontal roller vortices beneath the jets and longitudinal counterrotating vortices behind the rollers; these vortices organize into three-dimensional structures that evolve into a turbulent bore with wave propagation. This disrupts any uniform temperature distributions on the surface, creating heterogeneous patterns of surface temperatures. In this study, we extracted surface temperature distributions from infrared measurements in small- and large-scale wave flumes, then used those data to study the renewed surfaces created by subsurface vortices beneath spilling and plunging breakers. In our large-scale experiments, temporal and spatial scales of surface renewal and surface recovery were consistent with earlier work; however, in our small-scale experiments, the spatial scales showed significant deviations from earlier in situ observations. These inconsistencies may be attributed to scale effects for subsurface vortices, and we show that the Froude number (Fr) can be used to characterize the initial formation of longitudinal counterrotating vortices. Further, for turbulent flows fully developed by wave breaking in a bore region, the frequency of surface renewal correlates exponentially with Reynolds number (Re). The computed vorticity on the breaking wave surface exhibits local patterns which correlate strongly with the gravity induced counterrotating vortices, which in turn renew the rear-facing surface of the breaking waves. In contrast the turbulent bore which precedes the wave crest rapidly disturbs and renews the surface in front of the crest. These two different mechanisms for surface renewal, during the nearshore breaking process, lead to modulations in the surface temperature distribution and changes in thermal diffusivity during the propagation of the breaking wave. Copyright 2008 by the American Geophysical Union.
• Infrared measurements of surface renewal and subsurface vortices in nearshore breaking waves

  Yasunori Watanabe, Nobuhito Mori

  Journal of Geophysical Research: Oceans 113 7 2008年07月08日 [査読有り][通常論文]
   

  When ocean waves reach a surf zone, jets projecting from the breakers splash sequentially, producing horizontal roller vortices beneath the jets and longitudinal counterrotating vortices behind the rollers these vortices organize into three-dimensional structures that evolve into a turbulent bore with wave propagation. This disrupts any uniform temperature distributions on the surface, creating heterogeneous patterns of surface temperatures. In this study, we extracted surface temperature distributions from infrared measurements in small- and large-scale wave flumes, then used those data to study the renewed surfaces created by subsurface vortices beneath spilling and plunging breakers. In our large-scale experiments, temporal and spatial scales of surface renewal and surface recovery were consistent with earlier work however, in our small-scale experiments, the spatial scales showed significant deviations from earlier in situ observations. These inconsistencies may be attributed to scale effects for subsurface vortices, and we show that the Froude number (Fr) can be used to characterize the initial formation of longitudinal counterrotating vortices. Further, for turbulent flows fully developed by wave breaking in a bore region, the frequency of surface renewal correlates exponentially with Reynolds number (Re). The computed vorticity on the breaking wave surface exhibits local patterns which correlate strongly with the gravity induced counterrotating vortices, which in turn renew the rear-facing surface of the breaking waves. In contrast the turbulent bore which precedes the wave crest rapidly disturbs and renews the surface in front of the crest. These two different mechanisms for surface renewal, during the nearshore breaking process, lead to modulations in the surface temperature distribution and changes in thermal diffusivity during the propagation of the breaking wave. Copyright 2008 by the American Geophysical Union.
• Infrared measurements of surface renewal and subsurface vortices in nearshore breaking waves

  Yasunori Watanabe, Nobuhito Mori

  JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS 113 C7 2008年07月 [査読有り][通常論文]
   

  When ocean waves reach a surf zone, jets projecting from the breakers splash sequentially, producing horizontal roller vortices beneath the jets and longitudinal counterrotating vortices behind the rollers; these vortices organize into three-dimensional structures that evolve into a turbulent bore with wave propagation. This disrupts any uniform temperature distributions on the surface, creating heterogeneous patterns of surface temperatures. In this study, we extracted surface temperature distributions from infrared measurements in small- and large-scale wave flumes, then used those data to study the renewed surfaces created by subsurface vortices beneath spilling and plunging breakers. In our large-scale experiments, temporal and spatial scales of surface renewal and surface recovery were consistent with earlier work; however, in our small- scale experiments, the spatial scales showed significant deviations from earlier in situ observations. These inconsistencies may be attributed to scale effects for subsurface vortices, and we show that the Froude number (Fr) can be used to characterize the initial formation of longitudinal counterrotating vortices. Further, for turbulent flows fully developed by wave breaking in a bore region, the frequency of surface renewal correlates exponentially with Reynolds number (Re). The computed vorticity on the breaking wave surface exhibits local patterns which correlate strongly with the gravity induced counterrotating vortices, which in turn renew the rear-facing surface of the breaking waves. In contrast the turbulent bore which precedes the wave crest rapidly disturbs and renews the surface in front of the crest. These two different mechanisms for surface renewal, during the nearshore breaking process, lead to modulations in the surface temperature distribution and changes in thermal diffusivity during the propagation of the breaking wave.
• Free-surface flows under impacting droplets

  Watanabe Yasunori, Saruwatari Ayunii, Ingram David M.

  Journal of Computational Physics 227 4 2344 - 2365 Academic Press 2008年02月01日 [査読有り][通常論文]
   

  A numerical method which fulfils the free-surface boundary conditions and extrapolates the fluid velocity in to empty grid cells outside the fluid region on a fixed Cartesian grid system is presented. The complex, three-dimensional, vortex structures formed via surface/vortex interaction and induction between vortices have been computed using the proposed technique implemented within a level-set method for both vertical and oblique droplet impacts in incompressible fluids. The present results have been validated through numerical tests which confirm zero tangential shear at the free-surface and comparisons with experimental observations of cavity and vortex ring formation underneath the impact location. In some cases, transitions from a concentric vortex ring to a fully three-dimensional vortex structure has been confirmed. Whilst the primary vortex ring is initiated at the highly curved contact surface between the droplet and receiving surface, azimuthal instabilities are manifested in the shear layer around the cavity crater developing after the vertical impact, resulting in axial counter-rotating vorticity between the cavity and descending vortex ring. Underlying mechanisms which induce local deformation of the free-surface, creating a so-called scar, due to the sub-surface vortices at the oblique impacts are also discussed.
• 浮遊砂がデューン上の乱流に与える力学的影響

  秩父宏太郎, 渡部靖憲, 清水康行

  水工学論文集(CD-ROM) 52 2008年
• New imaging technique for measuring fluid and solid velocities in sand-laden flows over dunes in an open channel

  K. Chichibu, Y. Watanabe, Y. Shimizu

  RIVER, COASTAL AND ESTUARINE MORPHODYNAMICS: RCEM 2007, VOLS 1 AND 2 1 627 - 632 2008年 [査読無し][通常論文]
   

  This paper presents quantitative energy and momentum exchanges between fluid and suspended sands via fluid-sand interactions in open channel flows over sandy dunes through comparisons of the sand-laden flow over movable bed and the single phase flows over the fixed bed, on the basis of double camera PIV measurements with an optical selection technique that is capable of measuring simultaneous velocities for the both water and sand phases at the same locations. Since a boundary shear layer formed behind the dunes is constrained to be developed over a movable bed, the turbulent energy on the separated shear layer is much lower than that in a fixed bed experiment. While the drag acting on the sands significantly decelerates the water flow above the shear layer at the inception of sand suspension, in a settling phase, the drag accelerate the water downward. Additional turbulent energy is induced during sand settlement process, which is over five times higher than the fixed bed case. This additional turbulence may disturb the bed surface and enhance re-suspension of the disturbed sands. This recursive energy and momentum exchanges between the sand and water flows via the suspension, diffusion, settlement and re-suspension processes have important roles to characterize the sand-laden flows over the movable sandy dunes.
• Irrotational, rotational and turbulent flows in breaking waves

  Yasunori Watanabe, Ayumi Saruwatari

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 62 - 72 2007年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  This paper presents a reasonable method for decomposing instantaneous velocity field in breaking waves, into irrotational, rotational and turbulent velocity components. In this method, Nowgu's approach (1993) for Boussinesq type equation, applying slip bottom velocity computed in a large eddy simulation, is used for estimating the irrotational velocity in breaking waves, and the rotational velocity is obtained on the basis of Helmholtz decomposition. A transition from potential wave energy in incident waves to rotational flows within breaking-induced large-scale vortices and small-scale turbulence through a wave breaking process can be expressed using the proposing decomposition method. © 2007 World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
• LES-Stochastic Two-Way Modelと波動境界層内の混相乱流

  渡部靖憲, 宮木康裕, 猿渡亜由未, 田中康文, 大塚淳一, 佐伯浩

  海岸工学論文集 54 1 2007年
• 衝撃砕波圧の発達メカニズムの解明に向けた基礎的研究

  大塚 淳一, 田中 康文, 渡部 靖憲

  海洋開発論文集 23 23 195 - 200 公益社団法人 土木学会 2007年 

  In this study, the mechanism to produce impact pressure on a wall under fresh water and sea water jets is experimentally investigated through water drop tests. The effects of entrapped air, which is a model of an air pocket formed at coastal structure under breaking waves, are also discussed. Higher impact pressure is found to occur under sea water jets rather than fresh water jet for all cases. It is also found that the entrapped air has a role to reduce the pressure maximal and to change peak frequencies of the impacts. New model to estimate variations of the impact pressure with coefficients determined through the experiments is proposed. It is roughly applicable to estimate the maximum pressure and the duration of the impacts under the jets.
• 気泡の3次元画像計測法の開発とその検証

  加島 寛章, 森 信人, 渡部 靖憲, 大塚 淳一

  海岸工学論文集 54 54 1466 - 1470 公益社団法人 土木学会 2007年 [査読有り][通常論文]
   

  A three-dimensional visualization method (3D-BTV) for bubble measurements was developed to measure bubble shapes and velocities in a liquid. The 3D-BTV method is based on the combination the 3D shadow graph method and 3D super resolution particle tracking velocimetry. The proposed method was verified by virtual experiments and the real measurements of air bubble motions in the water, respectively. In this study, it can be realized that The 3D-BTV method has capability to measure the both bubble shapes and motions in the 3D space with highly temporal-spatial resolution in comparison with the previous technique.
• LES-Stochastic Two-Way Modelと波動境界層内の混相乱流

  渡部 靖憲, 宮木 康裕, 猿渡 亜由未, 田中 康文, 大塚 淳一, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 54 54 36 - 40 公益社団法人 土木学会 2007年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper presents a suspended-particle/liquid two-way coupling model integrated with conventional stochastic and subgrid stress models of a large eddy simulation. The model is applied to particle laden turbulent flows in a wave boundary layer developed over a flat sea bed for understanding dynamic effects of turbulence on the particle size, number density and the density. The turbulence intensification due to the presence of particles results in additional suspensions from the bed, featuring a recursive turbulence/suspension interaction process of the particle laden flow within the boundary layer.
• Dynamics of the local free-surface and sub-surface vortex under splashing jet

  Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe

  Proc. Int. Conf. Violent Flows (VF-2007) 315 - 318 2007年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波混入気泡と大規模渦の計測(波浪・砕波・水表面での気体輸送(1),一般講演)

  大塚 淳一, 渡部 靖憲

  日本流体力学会年会講演論文集 2007 0 47 - 47 日本流体力学会 2007年 [査読有り][通常論文]
   

  Breaking waves produce numbers of vortices through a jet splashing process and also entrain many air bubbles, forming complicated air-water two-phase turbulent flow field in a surf zone. In this research, a simultaneous velocity measurement technique of water and bubble flows in breaking waves is developed for characterizing water-bubble interactions within vortices in a surf zone. The bubbles and neutral buoyant tracers are separately recorded by two different digital video cameras on the basis of an optical filtering technique. It is found that bubble motion does not follow water flow in a vortex, and mean bubble velocity is always higher than water velocity in breaking waves. Bubble-induced turbulent energy is estimated to be less than 10% of total turbulent energy.
• Application of three-dimensional hybrid stereoscopic particle image velocimetry to breaking waves

  Yasunori Watanabe, Yoshiyasu Hideshima, Takaaki Shigematsu, Kohsei Takehara

  MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY 17 6 1456 - 1469 2006年06月 [査読有り][通常論文]
   

  A new technique of three-dimensional hybrid stereoscopic particle image velocimetry (3D hybrid SPIV) for measuring a volumetric spatial distribution of three-dimensional velocity is presented in this paper. The accuracy and uncertainty of this technique are examined by numerical tests. The 3D hybrid SPIV has been found to be able to measure major features of velocity field involving a vortex with turbulence in a shear flow. This technique is used for measuring an instantaneous three-dimensional flow structure under breaking waves. The formation of the three-dimensional vortex structures involving roller and longitudinal vortices in breaking waves is investigated in this study.
• 三次元的砕波遷移に伴う波峰方向流速と渦スケールの時空間変化

  大塚淳一, 渡部靖憲, 横山馨, 武田靖

  海岸工学論文集 53 1 2006年
• 三次元砕波混入気泡流と気泡群による砕波乱流強化について

  大塚淳一, 渡部靖憲

  海岸工学論文集 53 1 2006年
• Morphodynamic modeling of sand bar evolution under unsteady flow

  K. Kobayashi, Y. Shimizu, S. Giri, Y. Watanabe

  RIVER FLOW 2006, VOLS 1 AND 2 1221 - + 2006年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper presents investigations on sand bar formation and evolution process in consequence of unsteady flow. Firstly, experiments have been carried out to investigate the sand bar response to the unsteady flow under laboratory condition. Observations have revealed some notable outcomes, which indicate the effect of unsteady flow condition on sand bar development mechanism. Sand bar evolution in unsteady flow appears to be altered in comparison with sand bar formation under steady flow condition. Furthermore, a two-dimensional morphodynamic model has been developed to reproduce sand bar evolution under unsteady flow condition. Proposed model solves depth-averaged flow equations with a simplest turbulence closure in a generalized coordinate system. A Cubic Interpolated Pseudo-particle (CIP) numerical technique is employed to solve advection phase of momentum equations. Likewise, model solves two-dimensional sediment continuity equation for bedload sediment transport considering the effect of secondary current. Computation has been performed for variety of boundary conditions in upstream and downstream end to evaluate their effect on ultimate results. Results of numerical computation have been verified against laboratory observations. Numerical simulation of aforesaid phenomenon using proposed model has been found to be reasonably consistent.
• An Outline of Heavy Rainfall Disasters in Hidaka Region, Hokkaido Caused by Typhoon No. 10 in 2003

  K. Hasegawa, T. Araya, T. Ogawa, S. Kikuchi, M. Kuroki, T. Komatsu, H. Saga, Y. Shimizu, O. Shimizu, H. Suzuki, Y. Suzuki, G. Tanaka, H. Tanaka, S. Tohma, M. Nakatsugawa, S. Hatta, Y. Murakami, T. Yamashita, T. Yamada, Y. Watanabe, Y. Watanabe, M. Fujita

  Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering 42 1 41 - 56 2006年 [査読有り][通常論文]
  
• ジェットの着水過程における局所自由水面及び渦のダイナミクス

  渡部靖憲, 猿渡亜由未

  海岸工学論文集 53 1 71 - 75 2006年 [査読有り][通常論文]
  
• Numerical method to impose free-surface boundary conditions for local free-surface flows

  Ayumi Saruwatari, Yasunori Watanabe

  Advances in Hydro-science and -Eng. 7 1860/732  2006年 [査読有り][通常論文]
  
• 小規模河床波上の流体-浮遊砂速度の同時PIV計測

  秩父 宏太郎, 山下 智子, 渡部 靖憲

  応用力学論文集 9 659 - 666 土木学会 2006年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波帯流体運動のLarge Eddy Simulationの底面境界条件依存性とTwo Layer Modelの適用

  渡部靖憲, 樫野英之, 大島香織

  海洋開発論文集 21 2005年
• 砕波波面直下の縦渦遷移と熱・物質拡散率について

  渡部靖憲, 森信人, 秀島賢保

  海岸工学論文集 52 1 2005年
• ジェットの壁体衝突時に発生する衝撃圧発達機構について

  渡部靖憲, 大友崇行, 猿渡亜由未

  海岸工学論文集 52 1 736 - 740 2005年 [査読有り][通常論文]
  
• 平成15年台風10号による北海道日高豪雨災害の概要について

  長谷川 和義, 鈴木 洋之, 鈴木 優一, 田中 岳, 田中 仁, 藤間 聡, 中津川 誠, 八田 茂実, 村上 泰啓, 山下 俊彦, 山田 孝, 新谷 融, 渡邊 康玄, 渡部 靖憲, 藤田 睦博, 小川 長宏, 菊池 俊一, 黒木 幹男, 小松 利光, 嵯峨 浩, 清水 康行, 清水 収

  水工学論文集 49 49 427 - 432 公益社団法人 土木学会 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  The typhoon No.10 hit the Pacific cost in Hokkaido on August 9 in 2003. The casualties were 10 killed and 3 wounded. The missing person has not been found yet. This typhoon gave the biggest damage by flood to Hokkaido in the last twenty years. In Saru River basin and Appetu River basin in Ilidaka region, serious damages, such as flooded house, house failure and bridge fall, occurred by this typhoon. Farmland and flood plain were covered for the large sediment.
  In this paper, we will report an outline of heavy rainfall disasters of Hidaka region in Hokkaido by the typhoon No.10. We hope that the result of this investigation helps to clarify the mechanisms of the heavy rainfall disasters with hydrologic and hydraulic knowledge.
• Three-dimensional vortex structures under breaking waves

  渡部 靖憲, Saeki Hiroshi, Hosking Roger J.

  Journal of Fluid Mechanics 545 545 291 - 328 Cambridge University Press 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  The large-scale vortex structures under spilling and plunging breakers are investigated, using a fully three-dimensional large-eddy simulation (LES). When an overturning jet projecting from the crest in a breaking wave rebounds from the water surface ahead, the vorticity becomes unstable in a saddle region of strain between the rebounding jet and a primary spanwise vortex, resulting in spanwise undulations of the vorticity. The undulations are amplified on a braid in this saddle region, leading to a vortex loop with counter-rotating vorticity. This vortex loop consequently envelops adjacent primary vortices, to form a typical rib structure. This rib component (the stretched vortex loop) in the large-scale vortex structure, which intensifies in the strains associated with the multiple primary vortices generated throughout the splash-up cycle, appears to be the previously found obliquely descending eddy.
• 砕波下の大規模渦と組織的気泡混入・捕捉過程

  渡部 靖憲

  混相流 18 3 巻頭  2004年09月15日 [査読有り][通常論文]
  
• 赤外線リモートセンシングによる砕波帯表層曝気領域の現地観測

  森 信人, 渡部 靖憲

  土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 2004 768 101 - 111 土木学会 2004年08月21日 [査読有り][通常論文]
   

  水表面で反射する太陽光による赤外線反射エネルギーの顕著な増加と砕波時の水表面の乱れより, 砕波帯では赤外線放射量が大きく変化する. 本論文では, 赤外線カメラを用いた砕波帯の現地観測を行い, 砕波帯表層における赤外線放射量の変化とその特徴について議論を行っている. 波の遷移と赤外線画像の変化の関係について調べ, 通過する波の位相と赤外線放射変化の特徴的なパターンや水表面の乱れと表面流速の時空間変化についての観測方法を提案している. 上記の検討により, 砕波帯において砕波により取り込まれた気泡が, 砕波後に水表面上に再浮上することにより生成される水表面の乱れの時空間変化を赤外線カメラにより可視化し, これらの変化を定量的に観測できることを明らかにしている.
• 砕波に伴う熱放射線遷移と水面直下の縦渦構造の可視化

  渡部 靖憲, 森 信人

  土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 2004 768 89 - 100 土木学会 2004年08月21日 [査読有り][通常論文]
   

  この論文は, 赤外線放射線計測により砕波後の大規模渦構造を可視化する手法を提案すると共に, 水表面下の渦による流体混合及び乱れの発達に起因する水表面温度変化の時間, 長さスケール遷移について議論するものである. 砕波ジェットの着水直後に発生する counter-rotating 縦渦中の回転流体運動により水面の表層を覆う skin layer が破壊されその下の bulk 水隗が水面に現れるため, 水表面上の水温は水面下の渦構造を反映する. この波向き方向に軸を持つ縦渦はスパン方向に配列する構造を維持したまま沖向きに徐々に伸張され, 連続して到来する新たな砕波が skin layer を砕波点近傍まで輸送しこれを回復するまでの間に水面下の流体を混合する.
• Bubble sizing and counting in a surf zone by an acoustic technique

  Yasunori Watanabe, Yuji Yamauchi, Hiroshi Saeki

  Asian and Pacific Coasts, 2003 - Proceedings of the 2nd International Conference 2004年 

  This paper describes evolution of population of bubbles and a size distribution through breaking wave process on the basis of an acoustic technique. A surfactant effect to a formation of bubbles is also investigated during lab and in situ experiments. At the inception of a splash-up cycle, the bubbles with specific sizes are predominantly entrained while a bore region contains diverse sizes of the bubbles. Especially, small bubbles tend to increase as a broken wave propagates. The surfactant potentially increases the population, and sea water in a surf zone contains small bubbles much more than fresh water.
• 海氷移動によるコンクリート製海洋構造物の磨耗量の推定法と磨耗対策

  竹内 貴弘, 中澤 直樹, 三上 隆, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 20 20 1223 - 1227 公益社団法人 土木学会 2004年 [査読有り][通常論文]
   

  Offshore structure made of concrete in ice-covered sea areas is likely to meet an abrasion due to sea ice movement, and needs to be a light weight because of long carriage for its installation. Therefore, it is necessary to determine the thickness of covered concrete with high accuracy. The method to estimate an amount and area of abrasion is shown in considering both local ice pressure distribution and change of water level due to tide. The way to reduce the abrasion is also proposed.
• 三次元ＰＴＶを用いた係留漁船の動揺の現地観測

  佐藤 典之, 渡部 靖憲, 秀島 賢保, 近藤 浩文, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 20 20 1305 - 1310 公益社団法人 土木学会 2004年 [査読有り][通常論文]
   

  The field measurement of moored ship motions is necessary to decrease troubles in cargo handling. But it was difficult to measure ship motions accurately by using accelerometer.
  In this paper, a 3D PTV algorithm is applied to field observation of moored fishing boat motions. As a result, six-directional ship motions are measured accurately. This observation shows that heaving, rolling and pitching have only one energy peak which is the same period as energy peak of sea wave. Surging, swaying and yawing have two energy peaks, and the energy of peak in long period is higher than the energy of peak in short period. These two peaks are the same period as peaks of sea wave.
• 砕波乱流下の底質粒子の三次元的挙動及び巻き上げに関する実験的研究

  渡部靖憲, 秀島賢保, 佐伯浩

  海岸工学論文集 50 1 2003年
• 砂漣上の三次元波動乱流境界層流れの力学特性

  渡部靖憲, 松本卓, 佐伯浩

  海岸工学論文集 50 1 2003年
• 砕波下に形成される気泡群と気泡数遷移に関する研究

  渡部靖憲, 山内悠司, 佐伯浩

  海岸工学論文集 50 1 2003年
• 3-D EDDY STRUCTURE AROUND the BREAKWATER HEAD with WAVE OVERTOPPING

  Masaya Kato, Yasunori Watanabe, Hiroshi Saeki

  Proceedings of the Coastal Engineering Conference 2003- 1661 - 1670 2003年 [査読無し][通常論文]
   

  Wave fields around a breakwater head with wave overtopping were investigated by using large eddy simulation. The complex forms of vortices and Lagrangian vortical fluid motion involved in the vortices were discussed. The three-dimensional eddy structure around a breakwater head is composed of many vortex tubes intertwined and interacting with each other. A complex eddy structure around the breakwater head might cause local scour and promotion of sediment suspension.
• 広領域3次元PTVの大規模組織渦計測への適用

  渡部 靖憲

  可視化情報学会誌 = Journal of the Visualization Society of Japan 22 0 383 - 384 社団法人 可視化情報学会 2002年07月01日 [査読有り][通常論文]
   

  Lagrangian fluid motion under breaking waves and settling motion of glass-particles released into a still water are measured by the 3D stereoscopic particle tracking velocimetry for a large domain (3DSPTV-LD). Since the 3DSPTV-LD dose not require to use a laser sheet for illuminating a single flow plane in a measur domain, it has an advantageous feature in engineering use -i.e. high applicability to 3D measurementsfor a large domain on less costs. In coastal engineering, the large-scale turbulence associated with a large-scale eddy structur, such as a separated vortex array around a structure, which futures three-dimensional behav-iora.is one of the crucial factors affecting sediment transport and stability of a structurc.The 3DSPTV-LD enables it to acquire the 3D large-scale Lagrangian motion over a wide area.
• Velocity field after wave breaking

  Y Watanabe, H Saeki

  INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN FLUIDS 39 7 607 - 637 2002年07月 [査読無し][通常論文]
   

  The velocity field in breaking water waves is considered in this paper. A numerical simulation describes in detail the transition from a primary overturning and consequent rebounding jets into a bore front, where the vorticity in the coherent large-scale eddy structures devolves into turbulence. Spatial changes in the frequency spectra of the kinetic energy and the enstrophy are associated with the production, transport and dissipation of the Reynolds stress and the various wave and turbulent mixing length scales. Mean velocity fields and the wave and kinetic energy in a surf zone are evaluated. Fourier and wavelet spectral analysis is applied to study both the surface elevation and energy changes, and the distinction that must be made between spilling and plunging breakers is clarified in this paper. Copyright (C) 2002 John Wiley Sons, Ltd.
• 波動場におけるブロック潜堤間隙内の三次元流体運動に関する実験的研究

  重松孝昌, 渡部靖憲, 竹原幸生, 奥村悠樹, 小池敏也

  土木学会・海岸工学論文集 49 1 791 - 795 2002年 [査読無し][通常論文]
  
• Experimental Study on Benthic Fish Habitats in an Ice Covered River

  T. Nogami, Y. Watanabe, M. Nakatsugawa, F. Nakamura, K. Kamura, H. Yamada, S. Tsuchiya, K. Watanabe, H. Iwase

  Ice in the Environment: Proc. of the 16th IAHR International Symposium on Ice, Dunedin, International Association of Hydraulic Engineering and Research 104 - 110 2002年 [査読有り][通常論文]
  
• Field Experiments for Mitigation Benthic Fish Habitats in the Makomanai River

  T. Nogami, Y. Watanabe, M. Nakatsugawa, F. Nakamura, K. Kamura, H. Yamada, S. Tsuchiya, K. Watanabe, H. Iwase

  River Flow 2002 541 - 549 2002年 [査読有り][通常論文]
  
• Large-eddy simulation of local flows around the head of a breakwater

  Masaya Kato, Yuhki Okumura, Yasunori Watanabe, Hiroshi Saeki

  Proceedings of the International Symposium on Ocean Wave Measurement and Analysis 2 1126 - 1135 2001年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  In this study, three-dimensional fluid motion in waves around the head of a semi-infinite vertical breakwater was investigated using large-eddy simulation (LES). Wave deformation, separation, and evolution of vortices were investigated to obtain basic data in order to develop a reliable model for predicting local scouring and for estimating local fluid forces acting on the structure. Moreover, the processes by which separated eddies are generated and evolved were discussed in detail in order to determine the mechanisms by which the separated vortices cause local failures of armor blocks and the mound of a breakwater. Two significant vertical separations appeared around both edges of the breakwater head, especially when the wave front passed each edge. The velocity field around the head of the breakwater became significantly three-dimensional because secondary horizontal and helical eddies arose due to the vertical gradient of shear associated with the vertical separation. Furthermore, during interactions among these eddies, a complex three-dimensional eddy structure was formed around the head of the breakwater. It is possible that the vertical velocity caused by the three-dimensional eddy structure is associated with the suspension of sediment around the structure.
• Evolution of bubbly flow in the surf zone

  Yasunori Watanabe, Junichi Ohtsuka, Hiroshi Saeki

  Proceedings of the International Symposium on Ocean Wave Measurement and Analysis 2 992 - 1001 2001年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  In situ visual observations concerning the entrainment of air bubbles after wave breaking were carried out (Kojohama, Ohkishi and Furubira coasts in Japan). This paper presents a discussion of the behavior of air bubbles under breaking waves as well as the effects of these bubbles on the fluid and sediment based on the results of the observations. Typical bubble cloud structures are identified and classified according to the breaker type. Furthermore, the major differences between the three-dimensional eddy structures containing an obliquely descending eddy (ODE) found in the surf zone relative to those in experiments were investigated by tracking the bubbles involved in the vortices.
• 越波水塊の打ち込みにより発生する気泡混入域での流体運動機構

  早川哲也, 森昌也, 山本泰司, 梅沢信敏, 大塚淳一, 渡部靖憲

  海岸工学論文集 48 1 2001年
• 非定常ジェット着水時に発生する気泡の物理特性

  渡部靖憲, 大塚淳一, 佐伯浩

  海岸工学論文集 48 1 2001年
• Stability of armor units for a leeward mound of composite breakwaters

  Tetsuya Hayakawa, Yasuji Yamamoto, Katsutoshi Kimura, Yasunori Watanabe

  Proceedings of the International Symposium on Ocean Wave Measurement and Analysis 2 1755 - 1762 2001年 

  The armor units on the rubble mound foundation of a composite breakwater should be of sufficient mass to ensure stability against storm waves. Toward this, the stability mass of seaward units has been calculated by an equation developed from hydraulic model tests and the mass of leeward units has been designed empirically as half mass of seaward units. This study uses numerical simulation to show that large eddies generated by wave overtopping results in a rapid caissonward flow above the leeward mound crown and that the velocity of this flow is a very important factor in the stability of armor units. Hydraulic model tests were used to formulate a function of wave conditions and structural geometry. From the balance of forces acting on an armor unit, the stability number NS in the Hudson formula was formulated to allow design of armor units on the leeward mound.
• 波浪・流速の数値解析の実海域への適用性に関する評価:3次元流体運動計算の高速化

  渡部 靖憲, 加藤 雅也, 安原 幹雄, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 17 17 287 - 292 公益社団法人 土木学会 2001年 

  The Multigrid method (MG) was applied to the 2D and 3D simulations for water waves on various topographies, and the efficiency in terms of computation speed was discussed in this paper. Purpose of this paper is to remove the limitation of computational costs for numerical investigations by introducing MG and to evaluate the availability of this numerical method for practical estimations in the actual wave field. The computational time and number of iteration that MG requires is quantitatively compared with the conventional Gauss-Seidel method (GS). It is found that the MG makes the computational time to save 90-95% for the two-dimensional simulation and 65-80 % for the three-dimensional simulation. Further improvement of the scheme is also discussed in this paper.
• 浮沈式アイスブームの現地実験

  佐伯 浩, 川合 邦宏, 渡部 靖憲, 橘 治国, 今泉 章, 松尾 優子

  海洋開発論文集 17 17 583 - 587 公益社団法人 土木学会 2001年 

  This is a report on the results of experiments aimed to clarfy the optimal section form of sink-and-float type ice boom (SFIB) which may prevent SFIB from becoming buried in send when it sinks and on the results of in site tests at Saroma Lagoon which is located on the Okhotusk sea coast of Hokkaido.
• 砕波乱流の平均流速変動への力学的寄与について

  渡部 靖憲, 安原 幹雄, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 48 48 76 - 80 公益社団法人 土木学会 2001年
• 越波を伴う直立堤堤頭部周辺の3次元流速変動特性

  加藤 雅也, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 48 48 786 - 790 公益社団法人 土木学会 2001年
• ジェットの壁体衝突時に発生する振動衝撃力

  渡部 靖憲, 吉川 幹司, 早川 哲也, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 48 48 821 - 825 公益社団法人 土木学会 2001年
• 砕波帯内の3次元流速の実験的評価:拡張型3次元ステレオグラムPTVの開発と応用

  奥村 悠樹, 渡部 靖憲, 加藤 雅也, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 48 48 96 - 100 公益社団法人 土木学会 2001年
• Advanced numerical method for a practical simulation of water waves

  Y Watanabe, M Kato, M Yasuhara, Y Okumura, H Saeki

  PROCEEDINGS OF THE FIRST ASIAN AND PACIFIC COASTAL ENGINEERING CONFERENCE, VOLS 1 AND 2 (APACE 2001) 96 - 105 2001年 [査読有り][通常論文]
   

  The multi-grid method is a well-known iterative technique to enhance computational efficiencies. Although there have been a number of investigations on it, dependencies of the computational costs on the presence of free surface and turbulent intensity seem to be still required in terms of computations in coastal engineering. The multi-grid method was applied to two and three-dimensional simulations for water waves on various topographies, and the efficiency in terms of computation costs was discussed in this paper. A purpose of this paper is to reduce the computational costs required by the numerical investigations by introducing the multi-grid method, and to evaluate the efficiency of this numerical method for practical use in the actual wave field. The computing time and number of iterations in the multi-grid method is quantitatively compared with the conventional Gauss-Seidel method. Most interests in this paper are to identify the cost dependencies of this method on the presence of free surface and turbulent intensity. It is found that introducing the multi-grid method can save the computing time 80 - 97 % for two-dimensional simulations and 65 - 80 % for three-dimensional simulations.
• Three-dimensional measurements of fluid motion under waves

  Y Watanabe, Y Okumura, M Kato, H Saeki

  PROCEEDINGS OF THE FIRST ASIAN AND PACIFIC COASTAL ENGINEERING CONFERENCE, VOLS 1 AND 2 (APACE 2001) 126 - 135 2001年 [査読有り][通常論文]
   

  New algorithm of Particle Tracking Velocimetry (PTV) for measuring three-dimensional fluid motion is developed in this paper, and it is examined during the comparison with theoretical and experimental results. The PTV system proposed in this paper has the following advantageous features: 1) Accuracy has less dependencies of the positions and optical axes of video cameras; 2) Accuracy has less dependencies of the type of cameras; 3) Measurement for three-dimensional velocity can be carried out in a large domain on less cost because this system dose not require to use a laser sheet for illuminating the domain. This PTV system is applied for the estimation of the particle velocity under breaking waves and characteristics of the vortical particle motion involved in large-scale eddies are also discussed.
• Three-dimensional large-scale eddies of breaking waves

  Yasunori Watanabe, Mikio Yasuhara, Hiroshi Saeki

  Coastal Engineering 2000 - Proceedings of the 27th International Conference on Coastal Engineering, ICCE 2000 276 942 - 952 2000年12月01日 [査読無し][通常論文]
   

  It can be supposed that fluid motion before wave breaking is two-dimensional in each wave direction. However, wave breaking makes it complex three-dimensional turbulent flow. In this paper, it is discussed what in going on just after wave breaking and how this transition from 2D to 3D happens, based on the numerical results of the Large Eddy Simulation (LES). It is pointed out that, just after the plunging point, the instability associated with vorticity occurs in the high shear flow under breaking waves, and then the 3D velocity field significantly appears and evolves during the wave breaking process. It is also suggested that three-dimensional simulation has to be carried out to estimate the local fluid velocity, which is important factor in terms of sediment transport, in the surf zone, because three-dimensionality of velocity field is significant.
• 実海域における砕波に伴う気泡生成及び連行特性

  渡部 靖憲, 大塚 淳一, 安原 幹雄, 加藤 雅也, 王 毅, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 47 47 131 - 135 公益社団法人 土木学会 2000年
• 砕波後の大規模渦の整構造に関する研究

  渡部 靖憲, 安原 幹雄, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 47 47 146 - 150 公益社団法人 土木学会 2000年
• 直立堤堤頭部周辺の流動構造に関する3次元数値シミュレーション

  加藤 雅也, 奥村 悠樹, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 47 47 776 - 780 公益社団法人 土木学会 2000年
• 波動場に設置された水平板周辺の流動構造に関する数値シミュレーション

  加藤 雅也, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 16 16 75 - 80 公益社団法人 土木学会 2000年 [査読有り][通常論文]
   

  The horizontal plate has usually been used for coastal and ocean structures, such as an upper slab of pier and a buffer structure around a bridge pier. And there have been also a lot of research on the use of horizontal plate for submerged breakwater against beach erosion and artificial sea bed for the fish-raising industry. Much effort has so far been devoted to the research of wave fields around a horizontal plate, especially about the impact force to pier and the wave deformation around submerged horizontal plate in terms of the design for the structure. However, the flow pattern around horizontal plate in a wave field has not been explicated. The current study has attempted to numerically analyze some of the wave fields around a horizontal plate. Based on the results of this study, this paper discusses the characteristics of the evolution process of fluid motion and eddy motion around a horizontal plate.
• Evaluation of ice forces acting on sea bed due to ice scouring

  S Kioka, Y Yasunaga, Y Watanabe, H Saeki

  PROCEEDINGS OF THE 10TH (2000) INTERNATIONAL OFFSHORE AND POLAR ENGINEERING CONFERENCE, VOL I 1 749 - 755 2000年 [査読無し][通常論文]
   

  Ice scouring is a phenomenon which occurs when moves in contact with seabed. It has been reported to have caused damage to communication cables and water intake pipelines. Therefore, it will be very important to estimate rational maximum scour depth due to complicate behavior of ice, and will also be very important to evaluate forces acting on sea bed and stress that is transmitted via the seabed and deformation of soil. In our previous researches, we concluded that local fluctuations in ice forces (bulldozing forces) in the horizontal direction depended on the slope at the corresponding point on the scour curve(the path of motion of the model ice in plane), and in many cases, ice was tend to move upward. If we understand its mechanisms, we could estimate more rational maximum scour depth. So, it is important to acknowledge the behavior of ice at a time of ice scouring. We have developed the rational experimental device system as compared to previous device system (Kioka and Saeki,1999). Under the renewal conditions, we conducted a lot of test series, and we revealed relationships between ice forces and behavior of ice, variations of its behavior due to varies condition (attack angle, travelling velocity). And we also revealed the probability distribution of some random variable under the same experimental condition.
• THREE-DIMENSIONAL LARGE EDDY SIMULATION OF BREAKING WAVES

  WATANABE Yasunori, SAEKI Hiroshi

  Coastal engineering journal 41 3 281 - 301 1999年12月01日 [査読有り][通常論文]
   

  A three-dimensional large eddy simulation (LES) of wave breaking was carried out. A numerical method for LES is proposed in this paper. The following characteristics of vorticity and velocity field after wave breaking are discussed on the basis of results of the LES: (1) generation and evolution of the widthwise (shore direction) velocity component; (2) transition from a two-dimensional velocity field to a three-dimensional one after wave breaking; (3) evolution process of large-scale eddies comprised by horizontal, vertical and helical eddies; and (4) a coherent eddy structure involving a turbulent bottom and wall boundary layer.
• 後部パラペット堤の越波特性と背後マウンド部の安定性

  早川 哲也, 木村 克俊, 林 忠志, 土井 善和, 渡部 靖憲

  海洋開発論文集 15 15 713 - 717 土木学会 1999年 [査読有り][通常論文]
   

  The high mound is sometimes constructed behind a composite breakwater in order to increase the sliding resistance and utilize the mound for an aquacultural purpose. The high mound must be covered by armor units with adequate weight to prevent from scattering by overtopping waves. However, the shallower is the submerged depth of the mound, the heavier become the armor units.
  This study proposed a backward parapet as a countermeasure to reduce weight of armor units. A numerical simulation showed the difference in the velocity field behind the caisson between the backward and forward parapet. With the backward parapet, large-scale eddies were not observed and the velocity on the mound was slower than that of the forward parapet. Furthermore, hydraulic model tests showed that the stable weight was approximately 40% less than that of the forward parapet.
• 後部パラペット堤の越波特性と背後マウンド部の安定性

  早川 哲也, 木村 克俊, 林 忠志, 土井 善和, 渡部 靖憲

  海洋開発論文集 15 713 - 717 土木学会 1999年 [査読無し][通常論文]
   

  The high mound is sometimes constructed behind a composite breakwater in order to increase the sliding resistance and utilize the mound for an aquacultural purpose. The high mound must be covered by armor units with adequate weight to prevent from scattering by overtopping waves. However, the shallower is the submerged depth of the mound, the heavier become the armor units.This study proposed a backward parapet as a countermeasure to reduce weight of armor units. A numerical simulation showed the difference in the velocity field behind the caisson between the backward and forward parapet. With the backward parapet, large-scale eddies were not observed and the velocity on the mound was slower than that of the forward parapet. Furthermore, hydraulic model tests showed that the stable weight was approximately 40% less than that of the forward parapet.
• 氷盤下にトラップされた流出原油の氷盤中への滲透

  大島 香織, 大塚 夏彦, 石川 博基, 高橋 伸次郎, 渡部 靖憲, 橘 治国, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 15 15 559 - 564 公益社団法人 土木学会 1999年 [査読有り][通常論文]
   

  Development of oil and gas deposits off Sakhalin's northern coast in the sea of Okhotsk are currently under way.An accident involving a spill of crude oil could be expected to affectthe environment and economy of the Hokkaido's Okhotsk coast.If the oil spill occurred in winter season due to the accidents of pipeline, oil tanker and oil rigs, spilled oil would be trapped under the ice floes. If the operation for recovery of spilled oil will be late, spilled oil under the ice floes will be trapped in the ice sheet. In this paper the authors report the behavior of spilled oil trapped under ice sheet and the permeation of spilled oil into ice sheet.
• 衝撃砕波力の数値解析

  渡部 靖憲, 松本 靖治, 早川 哲也, 王 毅, 大塚 淳一, 安原 幹雄, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 15 15 375 - 380 公益社団法人 土木学会 1999年 [査読有り][通常論文]
   

  When the overturning jet of broken wave hits a wall of coastal structure such as a breakwater, the impact force acts on the structure, which often give a great damage to the structure. Although there have been many reports on the impact force, little is known about the quantitative properties of the force and velocity fluctuation in time. In this paper, the plunging jet attacking to the structure was numerically solved by the direct numerical scheme with the high level of accuracy. The correlations between the surface profiles, the direction of fluid velocity and the pressure were also discussed through the investigations of spatial and temporal changes of them.
• 砕波の3次元Large Eddy Simulation

  渡部靖憲, 森憲広, 佐伯浩

  海岸工学論文集 45 1 1998年
• 流氷下に流出した原油の回収方法に関する基礎的研究

  大島 香織, 宇佐美 宣拓, 高橋 伸次郎, 川合 邦広, 大塚 夏彦, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 14 14 435 - 439 公益社団法人 土木学会 1998年 

  Development of oil and natural gas deposits off Sakhalin's northern coast on the Sea of Okhotsk are currently under way. Should an accident involving a spill of crude oil or other effluents occur during the development of the oil and natural gas deposits that is currently under way off the eastern coast of northern Sakhalin, it can be expected to have an impact on the environment and economy of the Hokkaido's Okhotsk Sea and Pacific Ocean coast. This paper describes the recovery method for spilled oil under ice floes through the systematic experiments.
• 砕波帯内の三次元的水粒子軌道の実験的研究

  渡部 靖憲, 松本 靖治, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 45 45 136 - 140 公益社団法人 土木学会 1998年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波の3次元Large Eddy Simulation

  渡部 靖憲, 森 憲広, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 45 45 146 - 150 公益社団法人 土木学会 1998年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波後のレイノルズストレス及び乱れエネルギー変化の特性

  渡部 靖憲, 梅田 克史, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 45 45 121 - 125 公益社団法人 土木学会 1998年 [査読有り][通常論文]
  
• 混成堤における越波水の打ち込み特性と被覆材の安定性

  早川 哲也, 渡部 靖憲, 鈴木 孝信, 木村 克俊, 土井 善和, 工藤 貴弘

  海岸工学論文集 45 2 691 - 695 土木学会 1998年 [査読無し][通常論文]
   

  混成堤の基礎捨石マウンドは来襲波浪による散乱や変形を生じないように十分な重量を有する石やコンクリートブロックにより被覆される.防波堤港外側のマウンド被覆材については,谷本ら(1982)や高橋ら(1990)により十分な検討が行われており,設計波浪に対して適切な重量を算定することができる.また,近年では須藤ら(1995)により変形を許容した重量算定法も提案されており,マウンド機能を損なわない程度に重量を低減することができる.これに対して,港内側のマウンド被覆材については港外側重量の25～50%の値が経験的に使用されている.しかしながら,実際には被災事例は極めて少なく,条件によっては被覆工が省略でき工費の縮減が可能になると考えられる.さらに,図-1に示すように防波堤港内側の静穏域に浚渫土砂などの安価な資材を用い藻場造成を目的としたマウンド部を設け,水産生物の生息場として利用する計画がある.この場合,コンブ等が光合成を十分に行えるように,マウンド天端水深を4～5m程度とするため,越波水の打ち込みに対する被覆材の安定性の検討が重要な課題となる.そこで本研究では数値計算および水理模型実験により越波水の打ち込み特性と港内側マウンド被覆材の安定性についての検討を行った.これらの結果により被覆材の移動特性を明らかにするとともに安定重量の算定法を提案する.
• Abrasion of various materials used in offshore structures due to a movement of ice sheet

  Takashi Terashima, Fumihiro Hara, Kiyoshi Miyatake, Yasunori Watanabe, Hideki Honda, Hiroshi Saeki

  Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE 1998年01月01日 [査読無し][通常論文]
   

  A systematic research was carried out on abrasion problems caused by movements of sea ice sheets. Research results clarified that the abrasion rate is greatly affected by three features: contact pressure between the sea ice sheet and the surface of a structure; concentration of sand or salinity in sea ice; and properties of materials.
• Control and recovery of spilled oil by using ice boom

  S Takahashi, K Ohshima, K Kawai, Y Watanabe, H Saeki

  OIL AND HYDROCARBON SPILLS, MODELLING, ANALYSIS AND CONTROL 333 - 345 1998年 [査読無し][通常論文]
   

  Development of oil and natural gas deposits off Sakhalin's northern coast in the Sea of Okhotsk are currently under way. An accident involving a spill of crude oil or other effluents during the current development of the oil and natural gas deposits off the eastern coast of northern Sakhalin could be expected to affect the environment and economy of the Hokkaido's Okhotsk and Pacific coast. This paper describes a recovery method for spilled oil under the ice flees established through systematic experiment.
• 混成堤における越波水の打ち込み特性と被覆材の安定性

  早川 哲也, 渡部 靖憲, 鈴木 孝信, 木村 克俊, 土井 善和, 工藤 貴弘

  海岸工学論文集 45 45 691 - 695 土木学会 1998年 [査読有り][通常論文]
   

  混成堤の基礎捨石マウンドは来襲波浪による散乱や変形を生じないように十分な重量を有する石やコンクリートブロックにより被覆される.防波堤港外側のマウンド被覆材については，谷本ら(1982)や高橋ら(1990)により十分な検討が行われており，設計波浪に対して適切な重量を算定することができる.また，近年では須藤ら(1995)により変形を許容した重量算定法も提案されており，マウンド機能を損なわない程度に重量を低減することができる.これに対して，港内側のマウンド被覆材については港外側重量の25～50%の値が経験的に使用されている.しかしながら，実際には被災事例は極めて少なく，条件によっては被覆工が省略でき工費の縮減が可能になると考えられる.さらに，図-1に示すように防波堤港内側の静穏域に浚渫土砂などの安価な資材を用い藻場造成を目的としたマウンド部を設け，水産生物の生息場として利用する計画がある.この場合，コンブ等が光合成を十分に行えるように，マウンド天端水深を4～5m程度とするため，越波水の打ち込みに対する被覆材の安定性の検討が重要な課題となる.そこで本研究では数値計算および水理模型実験により越波水の打ち込み特性と港内側マウンド被覆材の安定性についての検討を行った.これらの結果により被覆材の移動特性を明らかにするとともに安定重量の算定法を提案する.
• 砕波帯内の平均流速場と流体運動スケールについて

  渡部 靖憲, 森 憲広, 稲垣 啓, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 44 44 121 - 125 公益社団法人 土木学会 1997年
• 戻り流れによる砂質底面の3次元的侵食への影響と砂の巻き上げ速度について

  渡部 靖憲, 佐伯 浩, 森 憲広, 稲垣 啓

  海洋開発論文集 13 13 865 - 870 公益社団法人 土木学会 1997年 [査読有り][通常論文]
   

  The velocity field in a surf zone was experimentally investigated, and the effects of an undertow after wavebreaking on turbulence and wave motion are discussed. In order to reveal the mechanisms of sand suspension overthe bottom, the measurement of velocity distribution of sand transportation was tried by the particle imagevelocimetry.
  It is important to understand the reciprocal relationship between turbulence caused by wave breaking anda cross-shore steady flow, such as a rip current or an undertow, as both of these are closely related to sedimentrolling up and cross-shore sediment transport. On the other hand, high-strain turbulent flows that have threedimensionallycoherent eddy structures with oblique vortexes are generated in a surf zone, and the steady flow isstrongly influenced by the three-dimensional vortexes generated at thistime. This study was designed to investigatethe three-dimensional characteristics of the velocity field and bed erosion in a surf zone, and the effects of undertowon them, of undertow on them, in order to clarify the mechanisms of fluid motion and the cross-shore sedimenttransport in this region.
• 二重潜堤砕石の流氷による安定性について

  早川 知子, 北村 泰介, 佐藤 正樹, 木下 千里, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 13 13 837 - 842 公益社団法人 土木学会 1997年 [査読有り][通常論文]
   

  It is cralified that doubly placed submerged break waters reduce the incident wave height effectively where the tidal range is small.
  Coastal structures constracted in Ohotuku Sea coast of Hokkaido have been attacked by water waves and drifting ice floes. In this paper, the authors cralified the stability of armor stones on doubly placed submerged breakwaters whitch are attacked by waves and ice floes through systematic experiments.
• Three-dimensional characteristics of velocity field and effects of undertow in a surf zone

  Y Watanabe, N Mori

  PROCEEDINGS OF THE SEVENTH (1997) INTERNATIONAL OFFSHORE AND POLAR ENGINEERING CONFERENCE, VOL III, 1997 3 247 - 253 1997年 [査読無し][通常論文]
   

  The velocity field in a surf zone was experimentally investigated, and the effects of an undertow after wave breaking on turbulence and wave motion are discussed The mechanisms of production and transportation of three-dimensional turbulence in a surf zone are also discussed. It is important to understand the reciprocal relationship between turbulence caused by wave breaking and a cross-shore steady flow, such as a rip current or an undertow, as both of these are closely related to sediment rolling up and cross-shore sediment transport. On the other hand, high-strain turbulent flows that have three-dimensionally coherent eddy structures with oblique vortexes are generated in a surf zone, and the steady flow is strongly influenced by the three-dimensional vortexes generated at this time. However, these have been few investigations of this problem. Therefore, this study was designed to investigate the three-dimensional characteristics of the velocity field and bed erosion in a surf zone, and the effects of undertow on them, in order to clarify the mechanisms of fluid motion and the cross-shore sediment transport in this region.
• 砕波帯内の流速場のダイレクトシミュレーション

  渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 43 43 71 - 75 公益社団法人 土木学会 1996年
• 水平振動流中の円柱の表面に剥離を伴う場合の流体力について

  佐藤 幸雄, 渡部 靖憲

  海岸工学論文集 43 43 911 - 915 公益社団法人 土木学会 1996年
• Numerical analysis of breaking waves

  Y Watanabe, H Saeki

  HYDRAULIC ENGINEERING SOFTWARE VI 385 - 394 1996年 [査読有り][通常論文]
   

  Two-dimensional wave motion in a surf zone was numerically solved to obtain temporal and spatial characteristics of the velocity field and energy dissipation, and these results were compared with measurements by the particle image velocimetry. This direct numerical analysis can express splash-up and propagation of a front bore with large vortexes after breaking. The characteristics of vorticity and energy dissipation for a plunging breaker, which vary in a complicated manner with space and time, were also investigated.
• 砕波帯内における流れと流体の乱れに関する考察

  渡部 靖憲, 森 憲広, 黒木 幹男, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 12 12 37 - 42 公益社団法人 土木学会 1996年 [査読有り][通常論文]
   

  Three-dimensional fluid velocity field in a surf zone was experimentally investigated to obtain spatial characteristics of mean flow, such as return current, and turbulence flow caused by wave breaking. It is possible that three-dimensional organized vorticities, generated after breaking, indirectly affect to mean flow and induce three-dimensional steady flow. In two-dimensional wave flume, return current contributes three-dimensionality of fluid motion in a surf zone. The effect of return current to a front bore is also investigated by the particle image velocimetry.
• 杭構造物に作用する鉛直方向氷力の低減方法について

  寺島 貴志, 中澤 直樹, 木岡 信治, 渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海洋開発論文集 11 235 - 239 Japan Society of Civil Engineers 1995年
• 修正グリーン関数の波動場解析への適用性について

  折橋 恒春, 渡部 靖憲, 浜中 建一郎

  海洋開発論文集 11 11 1 - 6 公益社団法人 土木学会 1995年 

  For the problem of diffraction and radiation of water waves from an arbitrary shapcd body, John's Green function (1950) has been used by several authors. However this John's Green function seems to have a ill behavior when the problem solved numerically through discretization.In this paper we point out that this ill behavior is caused from the definition of delta function which is used by John, and propose a new Green function as a Modified Green function, and check the application of this Green function for wave field.
• NUMERICAL STUDY ON THE ENERGY-LOSS AND THE WAVE ATTENUATION OVER THE RIPPLED BED

  Y WATANABE, H SAEKI, K HAMANAKA

  PROCEEDINGS OF THE FIFTH (1995) INTERNATIONAL OFFSHORE AND POLAR ENGINEERING CONFERENCE, VOL III 1995-June 64 - 69 1995年 [査読有り][通常論文]
   

  The kinematic energy loss of fluid over the rippled bed under the oscillatory flow, and the wave attenuation it causes, is investigated by numerical analysis. When surface waves propagate in shallow water regions, the flow field near the rough bottom become complex structures with separation and turbulence. We have succeeded in explaining numerically the flow field over the ripple for a relative high-Reynolds number. The spatial and temporal characteristics of the energy loss are investigated in detail.The energy loss of fluid over the ripple results in significant wave attenuation as a practical problem, especially for laboratory experiments. This problem is discussed by comparing numerically the reduction of wave height in the field and in a wave flume applying the Froude similitude.
• 波動場中の円柱のまわりの流れ構造について

  奥村 慎也, 佐藤 幸雄, 渡部 靖憲

  海岸工学論文集 42 42 831 - 835 公益社団法人 土木学会 1995年 [査読有り][通常論文]
  
• 画像処理による砕波帯内の運動機構に関する考察

  渡部 靖憲, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 42 42 116 - 120 公益社団法人 土木学会 1995年 [査読有り][通常論文]
  
• 非線形波の内部流速算定法

  渡部 靖憲, 細川 裕希, 佐伯 浩

  海岸工学論文集 42 42 106 - 109 公益社団法人 土木学会 1995年 [査読有り][通常論文]
  
• 波動場における修正グリーン関数について

  折橋 恒春, 渡部 靖憲, 浜中 建一郎

  海岸工学論文集 41 41 26 - 30 公益社団法人 土木学会 1994年 [査読有り][通常論文]
  
• Numerical analysis of oscillatory flow around a circular cylinder

  Y. Watanabe, T. Orihashi, K. Hamanaka, Y. Sato

  National Conference Publication - Institution of Engineers, Australia 1 93 pt 4 229 - 234 1993年01月01日 [査読無し][通常論文]
   

  A numerical analysis is performed to investigate the detail of flow in low-Reynolds and low-Strouhal numbers. The numerical result have good agreements with experimental data. Vorticity, stream function, pressure field and in-line force are investigated in detail. Morison equation fails to predict maximum in-line force in the flow with significant separations. When the significant separations occur, impulsive in-line force appears and its time phase corresponds to the phase when the separations have just started to develop.
• 全天候バースにおける空気流動の特性

  近藤よし郎, 渡部靖憲, 山上佳範, 杉岡一郎

  海岸工学論文集 39 2 1061 - 1065 Japan Society of Civil Engineers 1992年11月 [査読無し][通常論文]
  
• 海水と砂よりなる中詰材の凍結によるケーソン内圧の増加に関する実験的研究

  石井千万太郎, 佐藤英泰, 折谷徳弘, 渡部靖憲, 佐伯浩, 山下俊彦

  海洋開発論文集 8 195 - 199 Japan Society of Civil Engineers 1992年 [査読無し][通常論文]
   

  Recently, caisson type structures have been employed as offshore structures in regions of extreme cold. As the liquid, sand or gravel filling proceeds, the caisson freezes and the internal pressure rises. It has previously been verified that this pressure rise, due to an increase of volume caused by ice growth, depends strongly upon the permiability coefficient of the sea ice forming within the sands and gravels. This paper deals with the variation of inner pressure in two kinds of model caissons due to ice growth.
• DESCRIPTIVE AND ANALYTICAL EPIDEMIOLOGY OF PEPTIC-ULCER DISEASE IN JAPAN

  Y WATANABE, K KAWAI

  GASTROENTEROLOGIA JAPONICA 26 258 - 261 1991年07月 [査読有り][通常論文]
  
• Large but variable particulate flux in the Antarctic Ocean and its significance for the chemistry of Antarctic water

  Shizuo Tsunogai, Shinichiro Noriki, Koh Harada, Taro Kurosaki, Yasunori Watanabe, Masaru Maedaa

  Journal of the Oceanographical Society of Japan 42 2 83 - 90 1986年04月 

  Settling particles were collected at 1,460 m and 3,760 m depth in the Antarctic Ocean with sediment traps of time series type. The total deployment period of 40 days was divided into four terms of 10 days each. Seawater samples were collected both at deployment and retrieval of the traps at each site. During the 42 days the concentration of silicate in the surface water decreased by 32%, whereas those of nitrate and phosphate decreased by only 4-5%. The total particulate flux in the Antarctic Ocean is the largest among those hitherto observed in the world ocean. The time variation of the particulate flux at 1,460 m depth almost coincided with that at 3,760 m. The settling particles were comprised roughly of 80% biogenic silica, 15% organic matter and 5% other substances including sea salt. The clay fraction was only 0.05% at 1,460 m depth. The settling flux of biogenic silica agrees fairly well with the calculated rate of change in the concentration of silicate in the surface 100 m. Thus it is concluded that preferential propagation of diatoms reduces the concentration of silicate prior to other nutrients in the Antarctic Ocean. © 1986 Oceanographical Society of Japan.
• Adsorption-desorption control of phosphate in anoxic sediment of a coastal sea, Funka Bay, Japan

  Y. Watanabe, S. Tsunogai

  Marine Chemistry 15 1 71 - 83 1984年08月 

  Sediment core samples were taken once a month from July 1980 to September 1981 at a station in Funka Bay (92-m depth) for the determination of phosphate, silicate and alkalinity in interstitial water. A remarkable seasonal variation was found for interstitial phosphate, that is, distinct maxima appeared in spring (March-April), just after a phytoplankton bloom which brought a large amount of settling particles to the bottom, and in summer (July-August) when the water was stratified and the dissolved oxygen content of the bottom water decreased due to the decomposition of organic matter. The high interstitial phosphate concentration was always accompanied by a sharp increase in alkalinity, indicating sulfate reduction. This large seasonal variation in interstitial phosphate cannot be explained by in situ decomposition of organic matter and/or the diffusive loss of interstitial phosphate. A more likely explanation is adsorption and desorption of interstitial phosphate coincident with the depth of the active sulfate reduction layer. © 1984.
• Role of dissolved silicate in the occurrence of a phytoplankton bloom

  Shizuo Tsunogai, Yasunori Watanabe

  Journal of the Oceanographical Society of Japan 39 5 231 - 239 1983年10月 

  The spring bloom of phytoplankton was studied in March in Funka Bay, Japan, to test the Tsunogai (1979)'s hypothesis regarding the role of silicate in the bloom. The hypothesis comprises two parts. 1) Diatoms are predominant when all the physical and chemical conditions are adequate for plankton growth. 2) Since the Si:P ratio of the diatom body is usually much larger than that of sea water, flagellates (non-siliceous phytoplankton) replace diatoms after dissolved silicate in the sea water has been almost completely consumed by diatoms. At the end of the bloom in late March phosphate still remained in the water but silicate was exhausted and the main species of phytoplankton changed from diatoms to flagellates. Grazing pressure by zooplankton at this time was not so great. A model using the data on assimilation rates of silicate showed a dramatic change of silicate uptake in late March. Poison in scallops caused by Protogonyaulux sp. (dinoflagellates) rapidly increased from mid-April at all stations along the coast of Funka Bay. All of these findings support Tsunogai's hypothesis. © 1983 The Oceanographical Society of Japan.
• Calcium in the North Pacific water and the effect of organic matter on the calcium-alkalinity relation

  Shizuo Tsunogai, Yasunori Watanabe

  GEOCHEMICAL JOURNAL 15 2 95 - 107 1981年 

  The concentrations of Ca in the surface and deep waters of the North Pacific and the Bering Sea have been determined with a highly precise method. The deep water contains Ca relative to chlorinity by 0.8% more than the warm surface water of the western North Pacific, whereas it contains Ca by only 0.4% more than does the cold surface water of the northern North Pacific. Based on the results the amount of Ca dissolved in the deep water column of 4km long is calculated to be 9gCa/m2/yr. In the surface water of the productive Bering Sea, alkalinity is found to be controlled chiefly by the formation and decomposition of organic matter rather than the formation and dissolution of CaCO3. Furthermore a plot of Ca versus potential alkalinity defined by Brewer et al. (1976) gives virtually a slope of 0.5 for upper waters above 1.5 km depth. It, however, is difficult to demonstrate the relation between Ca and alkalinity for the deep water collected from the northern North Pacific alone. © 1981, GEOCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN. All rights reserved.

MISC

• 気候変動による防波堤の安定性低下と順応的対策

  平野誠治, 奈良俊介, 水口陽介, 早川哲也, 本多和彦, 森信人, 渡部靖憲, 木村克俊 土木学会論文集(Web) 79 (18) 2023年
• 気候変動による港湾稼働率の将来変化推計手法

  佐藤典之, 早川哲也, 岩崎慎介, 大塚淳一, 平野誠治, 本多和彦, 森信人, 渡部靖憲, 木村克俊 土木学会論文集(Web) 79 (17) 2023年
• 白浜砕波面の三次元形状観測に向けた研究

  粕谷有汰, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (79) 2023年
• 多周波ソナーによる気泡サイズと濃度の観測に向けた研究

  中山晴生, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (79) 2023年
• フェッチ制限海域における白波被覆率推定モデルの比較

  大和田宏太朗, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (79) 2023年
• 蒸発過程にある水滴周りの空気の温度変化の可視化法

  齋藤翔大, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (79) 2023年
• 海洋画像観測による白波波峰長と残留泡沫のスペクトル特性

  渡部靖憲, 南健人, 猿渡亜由未, 馬場康之, 久保輝広, 森信人, 内山雄介, 志村智也, 大塚淳一, 新井田靖郎, 二宮順一 土木学会論文集(Web) 79 (17) 2023年
• 気泡破裂水面近傍における空気密度変動の特徴化

  猿渡亜由未, 齋藤翔大, 渡部靖憲 土木学会論文集(Web) 79 (17) 2023年
• 自由水面下の渦間の不安定

  渡部靖憲, 菊池陸, 猿渡亜由未 土木学会論文集(Web) 79 (17) 2023年
• 日本海-オホーツク海経路の冬季爆弾低気圧の将来変化と最大高潮水位への影響

  野村明弘, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会論文集(Web) 79 (17) 2023年
• d4PDFを用いた設計波高の将来変化の効率的な推定手法

  野村明弘, 佐藤典之, 石川浩希, 早川哲也, 岩崎慎介, 大塚淳一, 森信人, 渡部靖憲 土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 78 (2) 2022年
• 面的方向集中砕波下の渦及び流れ構造

  渡部靖憲, 藤澤蓮, 猿渡亜由未 土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 78 (2) 2022年
• 単一浮遊液滴からの熱境界層剥離と蒸発速度

  猿渡亜由未, 小林正法, 渡部靖憲 土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 78 (2) 2022年
• 北西太平洋域における爆弾低気圧の経路タイプ別高潮水位の将来変化

  猿渡亜由未, 今南実, 渡部靖憲 土木学会論文集 B2(海岸工学)(Web) 78 (2) 2022年
• Sharp Interface Modelのための二次精度圧力外挿計算の提案

  土屋裕嵩, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (78) 2022年
• 泡沫のバースティング過程に関する基礎的研究

  七澤梨花, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (78) 2022年
• 励振周波数に依存したFaraday波のスペクトル遷移

  小嶋亮太, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (78) 2022年
• 波群集中に関する研究

  小熊多佳史, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (78) 2022年
• 方向集中波による砕波過程に関する研究

  藤澤蓮, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (78) 2022年
• 風波の三次元的水面変化の可視化計測

  黒田晴希, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (78) 2022年
• Faraday波下の流速変動に関する研究

  小嶋亮太, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (77) 2021年
• Sharp Interfaceモデルを用いた二層流流れの数値シミュレーション

  土屋裕嵩, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (77) 2021年
• 流れ中の波群集中に関する研究

  小熊多佳史, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (77) 2021年
• 砕波混入気泡および残留泡沫に対する界面活性効果

  野中拓実, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (77) 2021年
• 浮上気泡の水面残留泡沫群の数値モデリング

  渡邊健太, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (77) 2021年
• 波浪境界層内熱・運動量輸送のパラメタリゼーションと高潮高波災害評価

  渡部靖憲 京都大学防災研究所年報(Web) (64A) 2021年
• 日本周辺海域における台風に誘発される内部波振動モード

  足立天翔, 猿渡亜由未, 宮武誠, 渡部靖憲 混相流シンポジウム講演論文集(Web) 2019 ROMBUNNO.B212_0114 (WEB ONLY) 2019年 [査読無し][通常論文]
  
• 浅水域の包絡集中波の波高予測

  津田洋輔, 渡部靖憲, 猿渡亜由未 混相流シンポジウム講演論文集(Web) 2019 ROMBUNNO.B223_0124 (WEB ONLY) 2019年 [査読無し][通常論文]
  
• 紋別港周辺における冬季海象イベント時の解析手法

  早川健, 津田洋輔, 杉村一直, 石見翔汰, 渡部靖憲, 猿渡亜由未 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐07 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 包絡波による砕波時間間隔制御

  津田洋輔, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐14 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 強風イベント時における日本海,太平洋での内部波振動モード

  足立天翔, 猿渡亜由未, 宮武誠, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐06 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• サイズモーメントに基づく分散飛沫解析

  横内浩志, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐12 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• エアチューブ崩壊時における不安定流れ

  鈴木敦貴, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐18 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 砕波帯内における気液体積率分布

  大庭健輔, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐20 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 高波形勾配に起因する海面圧力抵抗の増大

  山下賢人, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐11 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 液滴着水に伴う界面更新機構

  門脇壮健, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐10 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 太平洋北西における爆弾低気圧に伴う高潮の要因別脆弱性評価

  福原康平, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐04 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 風波形成時における海面表層流れと海面温度の変化

  杉村一直, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐08 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• 気泡流の界面活性効果依存性

  野中拓実, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (75) ROMBUNNO.B‐21 2019年01月 [査読無し][通常論文]
  
• Sediment suspension in violent breaking waves

  Yasunori Watanabe, Ayumi Saruwatari 12th European Fluid Mechanics Conference 2018年09月 [査読無し][通常論文]
  
• 近年の波候トレンドと爆弾低気圧による高波の発達

  猿渡亜由未, 渡部靖憲 北海道地区自然災害科学資料センター報告 31 31‐42 2018年03月31日 [査読無し][通常論文]
  
• 風波下の海面表層流れと海面温度との関係

  渡部靖憲, 杉村一直, 猿渡亜由未 日本混相流学会混相流シンポジウム 2018 WEB ONLY 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• 田辺中島高潮観測塔における2016年夏季観測結果

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一 京都大学防災研究所年報. B = Disaster Prevention Research Institute Annuals. B 60 (0) 664 -671 2017年09月 [査読有り][通常論文]
  
• 数式のない土木の数値解析セミナー 第8回 砕波に伴う気液二相流

  渡部靖憲 土木学会誌 102 (8) 44‐45 2017年08月15日 [査読無し][通常論文]
  
• 爆弾低気圧に伴う広域海面水位移動

  福原康平, 本間翔希, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (73) ROMBUNNO.B‐52 2017年02月 [査読無し][通常論文]
  
• ディスドロメータを用いた野外飛沫観測

  岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 森信人, 馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 二宮順一, 内山雄介 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (73) ROMBUNNO.B‐04 2017年02月 [査読無し][通常論文]
  
• 野外観測及び室内風洞実験による飛沫粒径分布の測定

  岡地 寛季, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 大塚 淳一 水文・水資源学会研究発表会要旨集 30 (0) 95 -95 2017年 [査読有り][通常論文]
   

  海面由来の砕破飛沫に着目した研究では，大気海洋間での運動量・熱交換に与える飛沫の影響が議論されている．現在，海面抵抗は風速が大きくなるにつれて増加するとされている．しかし風速30m/s以上の暴風下では発達した風波と海表面上に分布する砕破飛沫の影響により海面の抵抗が著しく低下-若しくは一定になるという提案がある．砕破飛沫は蒸発することで周りの大気から潜熱を奪う冷却効果を持つ．潜熱を吸収し温度上昇した飛沫が海面に落下することで海面水温を上昇させる．このプロセスにより飛沫が大気海洋間の熱交換に影響を与える．この過程を解明するために飛沫観測する必要があるが，暴風雨下では降雨を伴うため飛沫の物理過程の解明は困難である．一方で雨滴に着目をすると，海洋及び陸での降雨観測は地球全体の水循環を把握するために不可欠である．しかし海洋観測では降雨のみならず砕破飛沫の混合が考えられる．そのため飛沫及び降雨の研究において両者を分類することは不可欠である．本研究では和歌山県田辺湾沖での雨滴及び砕破飛沫の直接観測と砕破飛沫の室内風洞実験を試みた．
  野外観測では雨滴と砕破飛沫の混合したデータから両者を分類し，砕破飛沫の粒径分布を抽出した．また降雨時の粒径分布では風速の増加と共に飛沫の影響と考えられる1mm以下の粒径を持つ粒子数の増加が確認できた．室内実験からは風速が増加するに連れて粒子数の増加，体積の増加，運動量交換に寄与する抵抗係数の減少が確認できた．
• 2014年根室高潮災害報告

  渡部 靖憲, 猿渡 亜由未 北海道地区自然災害科学資料センター報告 = Bulletin of the Natural Disaster Science Data Center, Hokkaido 29 23 -34 2016年03月 [査読有り][通常論文]
  
• 底面に冷熱源を持つ回転水槽実験における回転初期の遷移過程と高さ依存性

  一瀬輪子, 北野慈和, 山田朋人, 渡部靖憲, 泉典洋 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (72) 2016年
• ディスドロメータを用いた強風下での飛沫観測

  岡地 寛季, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 森 信人, 馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 二宮 順一, 内山 雄介 水文・水資源学会研究発表会要旨集 29 (0) 35 -35 2016年 [査読無し][通常論文]
   

  地球温暖化に伴う海面の上昇は，台風の頻度と強度，及び他の極端現象と関係を有する．既往研究は，海上に生じる飛沫が台風の発達に寄与することを示した．しかし飛沫の影響及び発生メカニズムは不明点があり，現在広く使用されている気象モデル及び天気予報には飛沫の影響は考慮されていない．そこで発表者らは飛沫の正確な観測データから解析を行い不明点を解明するべく，ピストン式造波装置付き水路を用いた風洞実験を行っている．しかし実験室スケールの実験は台風のスケールと異なるので，台風を直接観測したデータを利用して比較解析する必要がある．本研究は発表者らによる和歌山県近郊の田辺湾に設置した飛沫の粒径観測の結果をレポートするものである．今回の使用した観測機器パーシベルは本来雨滴観測用に用いられる観測機器であるが，観測粒径範囲が他の観測機器より比較的大きいため今回の観測に利用した．上記の発表者らの観測地では，2015年の台風イベント発生時において，1.5~5.510mm粒径の飛沫が観測された．発表時には，観測地に基づく強風下における飛沫と風速の関係を議論する．
• 田辺中島高潮観測塔における2016年夏季観測結果

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一 京都大学防災研究所年報 (60) 664 -671 2016年 [査読有り][通常論文]
  
• 0327 砕波の自由水面遷移

  渡部 靖憲 流体工学部門講演会講演論文集 2015 "0327 -1"-"0327-2" 2015年11月07日 

  When a wave-breaking jet plunges onto the forward wave trough, three-dimensional organized free-surface flows with longitudinal counter-rotating vortices are organized at the plunging location. The finger jets are induced through free-surface entrainment by the vortices beneath the surface. The surface tension destabilize the jets to form multiple droplets. Fundamental features of the series of free-surface deformation during the wave breaking process are studied on the basis of numerical computations and laboratory experiments.
• ディスドロメータを用いた飛沫粒径分布の風速及び高度依存性

  岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 二宮順一, 内山雄介, 森信人 地球環境シンポジウム講演集 23rd 149 -150 2015年09月02日 [査読無し][通常論文]
  
• ジェット下の気泡流中の酸素輸送モデル

  新井田 靖郎, 渡部 靖憲 地球環境シンポジウム講演集 23 109 -112 2015年09月
• 海氷群を伴う津波の陸上遡上による被害想定の研究概要(海氷の衝突破壊・挙動および陸上遡上の実験/数値シミュレーションの試み)

  木岡信治, 竹内貴弘, 渡部靖憲 混相流 29 (2) 124 -131 2015年06月15日 [査読無し][通常論文]
   

  East coasts of Hokkaido, facing Okhotsk Sea and Pacific Ocean, are covered by sea ice drifted from northern Okhotsk Sea in late January through early of March. When tsunami occurs during the term and arrives at the ice-covered coasts, the disaster risks are significantly increased since ice floes carried by run-up tsunami can extend the possible damages through distinct dynamic behaviors occurring in ice-floe-laden flows; that is, forming pile-ups and jams of the ice floes, and enhancing ice and hydraulic forces. In this paper, features of the previous damages to residences and infrastructures by sea ice for the 1952 Tokachi-oki tsunami and the 2011 Tohoku tsunami are firstly discussed for charactering the ice-structure interactions. The fracture mechanisms of the ice floes colliding to structures during jamming and piling-up processes are identified on the basis of model experiments as well as numerical computations using a 3D Distinct Element Method. We also find structures with openings, such as windows and space between columns, induce ice jams and pile-ups and dam up the run-up flows, resulting in downstream water level rise and thus significant increase of hydraulic pressure acting on the structure, which indicates the increased risks expected in urban area.
• 底面の加熱および冷却を伴う回転流体水槽実験

  一瀬輪子, 山田朋人, 北野慈和, 渡部靖憲, 泉典洋 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (71) 2015年
• P236 底面からの加熱及び冷却を伴う回転水槽実験(ポスターセッション)

  北野 慈和, 一瀬 輪子, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 泉 典洋 大会講演予講集 107 267 -267 2015年 [査読有り][通常論文]
  
• 田辺中島高潮観測塔における2015年夏季観測結果

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一 京都大学防災研究所年報 (59) 431 -437 2015年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper shows some results of a field observation carried out in the summer of 2015. The vertical profiles of currents and water temperature have been measured as well as wave and wind conditions, and salinity observations have been carried out at the observation tower of Shirahama Oceanographic Observatory. In the summer in 2015, no typhoon approached around the observation site, and the high wave and strong wind conditions have not been captured during the observation. Several short-term rainfalls due to front and low pressure occurred, and it is reported that local areas in Shirahama town and neighboring towns suffered some damages with windblasts from late August to early September. It is found in the observation results of water temperature that the temporal variations of water temperature have a period of 3 to 6 days in the deeper layers like 20m deep and 30m deep. The cyclical fluctuation of water temperature at 30m deep has opposite phase to the fluctuation of salinity. This result means that low temperature and high salinity water approaches to the observation site periodically and that some influences of the water mass of the open sea exist.
• 強風下に伴う混合気液界面の熱画像計測

  田代晃基, 渡部靖憲, 山田朋人, 大塚淳一, 大山高弘 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (70) ROMBUNNO.B-65 2014年02月 [査読無し][通常論文]
  
• 風洞水槽における有義波高の影響を考慮した鉛直風速分布に関する考察

  大山高弘, 山田朋人, 渡部靖憲, 大塚淳一 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (70) ROMBUNNO.B-64 2014年02月 [査読無し][通常論文]
  
• 内部ケルビン波の砕波により誘起される水平循環

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 柿沼太郎, 大塚淳一, 渡部靖憲, 駒井克昭, 清水健司 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (70) 2014年
• 田辺中島高潮観測塔における2014年夏季観測結果

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一 京都大学防災研究所年報 (58) 315 -320 2014年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper shows some results of a field observation carried out in the summer of 2014. The vertical profiles of currents and water temperature have been measured as well as wave and wind conditions, and salinity and dissolved oxygen level observations have been carried out at the observation tower of Shirahama Oceanographic Observatory. In the summer in 2014, a total of 4 typhoons (No.11, No.12, No.18 and No.19) approached to the Kii peninsula, and the high wave and strong wind conditons due to 2 typhoons (No.18 and No.19) have been captured during the observation. When the typhoons passed around the observation site, the high wave and strong wind occurred. However, the observation data of 2014 doesn't have clear shift of water temperature and salinity like the one by the typhoon No.18 in 2013. On the other hand, it is repeatedly found in the observed data that the reduction of water temperature and the increase of salinity happened simultaneously. This result indicates that the water temperature and the salinity around the observation site have some influence of the water mass of the open sea.
• Computational wave dynamics

  Hitoshi Gotoh, Akio Okayasu, Yasunori Watanabe Computational Wave Dynamics 1 -234 2013年01月01日 

  This book provides a comprehensive description of the latest theory-supported numerical technologies, as well as scientific and engineering applications for water surface waves. Its contents are crafted to cater to a step-by-step learning of computational wave dynamics and ocean wave modeling. It provides a comprehensive description from underlying theories of free-surface flows, to practical computational applications for coastal and ocean engineering on the basis of computational fluid dynamics (CFD). The text may be used as a textbook for advanced undergraduate students and graduate students to understand the theoretical background of wave computations, and the recent progress of computational techniques for free-surface and interfacial flows, such as Volume of Fluid (VOF), Constrained Interpolation Profile (CIP), Lagrangian Particle (SPH, MPS), Distinct Element (DEM) and Euler-Lagrange Hybrid Methods. It is also suitable for researchers and engineers who wish to apply CFD techniques to ocean modeling and practical coastal problems involving sediment transport, wave-structure interaction and surf zone flows.
• Preface

  Hitoshi Gotoh, Akio Okayasu, Yasunori Watanabe Computational Wave Dynamics v -vii 2013年01月01日
• 田辺中島高潮観測塔における2013年夏季観測結果

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一 京都大学防災研究所年報 (57) 455 -461 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper shows some results of a field observation carried out in the summer of 2013. The vertical profiles of currents and water temperature have been measured as well as wave and wind conditions, and salinity and dissolved oxygen level observations have been carried out at the observation tower of Shirahama Oceanographic Observatory. During the observation, one typhoon (No.18, MAN-YI) approached to the Kii peninsula. When the typhoon passed around the observation site, the vertical mixing develops well, and water temperature at all measurement points show almost uniform distributions. It is also found during the typhoon passing that coastal upwelling through the Ekman transport happened clearly due to continuous southward wind. An EOF analysis decomposes the water temperature variation during the typhoon passing into 1) the increase and decease of water temperature and 2) the magnitude of the temperature difference in the vertical direction.
• 2011東北地方太平洋沖地震津波の北海道への来襲

  渡部 靖憲 北海道地区自然災害科学資料センター報告 25 (0) 3 -22 2012年03月 [査読有り][通常論文]
  
• 異なる成層場における内部ケルビン波の斜面上での砕波

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 丸谷靖幸, 岡田知也, 渡部靖憲 土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) (68) 2012年
• 内部ケルビン波の砕波により発生する流れに関する研究

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 大塚淳一, 岡田知也, 渡部靖憲, 丸谷靖幸 土木学会年次学術講演会報告集 67 II-055 2012年 [査読無し][通常論文]
  
• 東北地方太平洋沖地震津波の北海道への来襲状況

  渡部靖憲 海と港 (29) 59 -67 2011年08月10日 [査読無し][通常論文]
  
• 生物発光を利用した面的流体力計測

  渡部 靖憲 可視化情報学会誌 31 (1) 19 -22 2011年 [査読有り][通常論文]
  
• 強風下における微細飛沫生成・輸送過程の数値計算法の開発

  阿部伸弘, 猿渡亜由未, 渡部靖憲 論文報告集, 土木学会北海道支部 66 B-46 2010年 [査読無し][通常論文]
  
• 砕波に伴う流体への溶解炭酸ガス濃度計測

  大塚 淳一, 日端 弾, 渡部 靖憲 海岸工学論文集 54 (54) 51 -55 2007年 [査読有り][通常論文]
   

  In this study, distributions of dissolved CO₂ under breaking waves are experimentally measured using two-color Laser Induced Fluorescence (LIF). CO₂ mainly dissolves on gas/water interfaces of the plunging waves and around bubbles entrained by successive plunging jets. vortices induced by the jets quickly diffuse downward the dissolved CO₂ together with the bubbles. Undertow transport the dissolved CO₂ offshoreward below the trough level for enhancing the CO₂ concentration in a whole surf zone.
• 自由水面をもつジェットの分裂分散モデル

  猿渡 亜由未, 渡部 靖憲 海岸工学論文集 54 (54) 66 -70 2007年 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, a fragmentation model of jets with free-surfaces, describing evolution of the size spectra of sprays during the fragmentation process is developed. A 3-D large eddy simulation reproduces amplification of free-surface disturbances of the jets induced by the counter-rotating vortices and the resulting jetting flows splitting into fingers and sprays. It is found that a probability density of the finger or spray size can be described by a log-normal distribution, and its evolution depends on Weber number. The present fragmentation model is capable of predicting the volume fraction of the jets at arbitrary time after the inception of fragmentation.
• 導水板構造物の長周期波エネルギー低減機構について

  大島 香織, 森屋 陽一, 大塚 淳一, 渡部 靖憲 海岸工学論文集 54 (54) 796 -800 2007年 [査読有り][通常論文]
   

  Long-period waves are often trapped in a port and harbor, and cause disturbances of cargo handling and damages of mooring ropes for ships. A new type of long-period wave absorption structure which involves two oblique walls and a vertical slit between them has been developed for dissipate the waves. In this paper, through a large eddy computer simulation and visual experimental measurement, flow patterns and vortex structures formed with the proposing structure, depending on a relative structure length with incident wavelength, are investigated. The long-period waves are found to be reduced via a combination of energy exchanges to a pair of circulated flows trapped with in the structure and of energy dissipation due to turbulent jets formed at the slit.
• 砕波に伴う非回転流速場から回転流速場への遷移に関する研究

  渡部 靖憲, 樫野 英之, 佐伯 浩 海岸工学論文集 51 (51) 101 -105 2004年 [査読有り][通常論文]
   

  この論文では, 粘性, 乱れを考慮した波動下の流速場の数値計算結果を回転, 非回転流れに分離し, 砕波に伴う非回転流速場から回転流速揚への遷移について調べられている.砕波点を境に非回転運動エネルギーの一部は回転運動エネルギーへと遷移し, さらに小スケール乱れへとエネルギーを受け渡す.回転流れ中の歪み率は非回転流れのそれより非常に強く乱れ生成と密接な関係をもつため, 乱れを適当に考慮した砕波モデルを考える場合にはこの回転流れの評価が重要になる.
• 三次元Super-Resolution PIV の開発と砕波下の混相流への適用

  渡部 靖憲, 秀島 賢保, 佐伯 浩 海岸工学論文集 51 (51) 106 -110 2004年 [査読有り][通常論文]
   

  この論文は, 低計算コスト, 高精度, 高解像度で三次元粒子速度を取得可能な三次元Super-Resolution PIVを提案し, 計測精度及びその粒子数依存性を検証し工学的問題への適用性について議論するものである.また, 大規模渦モデルの速度場における本PIVシステムの解析と数値試験の解析解との比較を行い, その実践的適用性を検証すると共に, 砕波後に生成された大規模渦が海底砂を巻き上げる際に形成される混相乱流に対してもこのPIV法を適用し, 砕波通過後の流体, 固体両相の三次元速度分布の時間変化について議論される.
• 広領域3次元PTVの大規模組織渦計測への適用

  渡部 靖憲 可視化情報学会誌 22 (1) 383 -384 2002年 [査読有り][通常論文]
   

  Lagrangian fluid motion under breaking waves and settling motion of glass-particles released into a still water are measured by the 3D stereoscopic particle tracking velocimetry for a large domain (3DSPTV-LD). Since the 3DSPTV-LD dose not require to use a laser sheet for illuminating a single flow plane in a measur domain, it has an advantageous feature in engineering use -i.e. high applicability to 3D measurementsfor a large domain on less costs. In coastal engineering, the large-scale turbulence associated with a large-scale eddy structur, such as a separated vortex array around a structure, which futures three-dimensional behav-iora.is one of the crucial factors affecting sediment transport and stability of a structurc.The 3DSPTV-LD enables it to acquire the 3D large-scale Lagrangian motion over a wide area.
• 砕波遷移に伴う気泡生成特性変化とマイクロバブル量に関する研究

  渡部 靖憲, 山内 悠司, 佐伯 浩 海岸工学論文集 49 (49) 106 -110 2002年 [査読有り][通常論文]
   

  この論文は, 北海道石狩浜における現地実験 (2001.10.4) 及び室内実験を通して砕波帯に浮遊, 滞留する微細気泡量の岸沖分布を計測し, 水面の安定度に対する微細気泡生成の依存性を調べると共に, ハイドロフォンにより砕波下に発生した気泡音を受信することで, 気泡音の周波数解析を基本とした砕波後の生成気泡サイズ, 気泡数の時空間変化を特徴化し流体運動との関係を明らかにしようとするものである.さらに界面活性効果による気泡生成への依存性についても議論を行っている.
• 直立堤堤頭部近傍の局所流体力特性

  加藤 雅也, 渡部 靖憲, 佐伯 浩 海岸工学論文集 49 (49) 716 -720 2002年 [査読有り][通常論文]
   

  ケーソン式混成堤の堤頭部では, 剥離を伴う複雑な三次元渦構造が形成されている. そのため, 堤頭部における被覆材の散乱は, 堤幹部における場合とは異なる複雑なメカニズムを有していると考えられる. 本研究では, 直立堤堤頭部周辺の流速場をLarge Eddy Simulationによりシミュレートし, 得られた水理量を用いて局所流体力特性の空間変動特性を調べた. その結果, 開口率の小さな中小規模港湾に対して現行設計法によりマウンド被覆材所要質量を算定した場合, 被覆材の質量が不足する可能性があることを示した. また, 堤頭部近傍では加速度の増幅効果によって, 慣性力の寄与が著しく大きくなる場合があることを明らかにした.
• 波動乱流境界層の三次元化と乱流拡散に関する研究

  渡部 靖憲, 松本 卓, 佐伯 浩 海岸工学論文集 49 (49) 76 -80 2002年 [査読有り][通常論文]
   

  この論文は, 二次元乱流波動境界層の三次元遷移と海底地形変動機構について論じるものである.三次元的海底地形の顕著な例であるbrick-pattern砂漣の形成の原因となる二次元砂漣上の流れの三次元不安定から発達する有意な三次元組織渦構造が三次元Large Eddy Simulationによって計算され, 海底面から放出されるpassive scalar関数の移流拡散過程が調べられている.移動床実験による海底形状と乱れ剪断力の二次元波数スペクトル解析が行われ, 卓越波数の相関について議論される.
• 波動場におけるブロック潜堤間隙内の三次元流体運動に関する実験的研究

  重松 孝昌, 渡部 靖憲, 竹原 幸生, 奥村 悠樹, 小池 敏也 海岸工学論文集 49 (49) 806 -810 2002年 [査読有り][通常論文]
   

  従来, 測定が困難であった多孔質構造物間隙内の三次元流体運動を計測するシステムの構築を行っている. 構造物と流体の屈折率を調整することにより, 物体背後の構造物および流体を視認することができ, さらに, 拡張型三次元ステレオグラムPTV流速計測システムを用いることにより, 間隙内流体運動の計測が可能になっている. 新たに中立粒子の開発も行っている. 構築したシステムを用いて, 波動場におけるテトラポッド潜堤の間隙流体運動の計測を行い, 三次元流速分布および乱れエネルギーの空間分布について考察している.
• 自由落下水塊に伴う気泡の生成・運動機構

  渡部 靖憲, 大塚 淳一, 佐伯 浩 海岸工学論文集 46 (46) 116 -120 1999年 [査読有り][通常論文]
  
• 大規模旋回渦, 斜行渦, 3次元砕波ジェットの生成及び発達機構

  渡部 靖憲, 安原 幹雄, 佐伯 浩 海岸工学論文集 46 (46) 141 -145 1999年 [査読有り][通常論文]
  
• 越波に伴う渦生成, 高周波水位変動と伝達波に関する研究

  渡部 靖憲, 王 毅, 早川 哲也, 佐伯 浩 海岸工学論文集 46 (46) 741 -745 1999年 [査読有り][通常論文]
  
• 砕波時の戻り流れの内部流速場への影響について

  渡部 靖憲, 細川 裕希, 佐伯 浩 海洋開発論文集 11 (11) 19 -24 1995年 

  The phisical characterristics of breaking wave are investigated in cases of permitting to occur the return current and compulsorily removing it.Breaking wave motion is complicated by variety factors and connecting them.Effective one of these factors is return current which have a large scale effect compair with other factors as viscosity, capiraly stress, and turbulent. Therefore it is very important to investigate how the return current affect to the inner velocity field at breaking.Since the fluid motion is temporally and spacially unsteady in the breaking zoon, the messurement of fluid motion should be carry out in the view of these aspects.In this paper, the inner velocity at breaking is spacially investigated by perticle image velocimeter.Especially, we could understand that the structure of fluid motion is sufferd by the return current.
• 海氷盤を利用した冬期レクリエーションの安全性に関する研究

  大久保 泰宏, 渡部 靖憲, 木岡 信治, 佐伯 浩林 海洋開発論文集 11 (11) 283 -286 1995年 

  Nowadays people enjoy a variety of sports and recreations on frozen surfaces in winter. It is important to estimate the bearing capacity of an infinite ice sheet in order to ensure their safety. In this study, (1) we show in charts and graphs the estimated bearing capacity of ice sheets obtained by the deflection of ice sheets per unit load without breaking the ice; (2) we obtain an equation to calculate the bearing capacity of ice sheets with holes and indicate the results in charts; and (3) we describe in charts the critical traveling speed of loads moving on ice sheet when the bearing capacity is at minimum.

書籍等出版物

• Computational Wave Dynamics (Advanced Series on Ocean Engineering)

  Hitoshi Gotoh, Akio Okayasu, Yasunori Watanabe 
  World Scientific Pub Co Inc 2013年06月 (ISBN: 9814449709) 234

  
• Asian and Pacific Coasts 2003 (with CD-ROM) : Proceedings of the 2nd International Conference, Makuhari, Japan 29 February - 4 March 2004

  Yoshimi Goda, Wataru Kioka, Kazuo Nadaoka 
  World Scientific Pub Co Inc 2004年04月 (ISBN: 9812385584) 304

  

講演・口頭発表等

• サイズモーメントに基づく分散飛沫解析  [通常講演]

  横内浩志, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2019年01月
• 強風イベント時における日本海,太平洋での内部波振動モード  [通常講演]

  足立天翔, 猿渡亜由未, 宮武誠, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2019年01月
• 包絡波による砕波時間間隔制御  [通常講演]

  津田洋輔, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2019年01月
• 最近の北海道周辺海域の異常海象と防災  [通常講演]

  渡部靖憲

  海と港 2017年09月
• 田辺中島高潮観測塔における2016年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 内山雄介, 森信人, 渡部靖憲, 山田朋人, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 二宮順一

  京都大学防災研究所年報(CD-ROM) 2017年09月
• ディスドロメータを用いた野外飛沫観測  [通常講演]

  岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 森信人, 馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 二宮順一, 内山雄介

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2017年02月
• 爆弾低気圧に伴う広域海面水位移動  [通常講演]

  福原康平, 本間翔希, 猿渡亜由未, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2017年02月
• 非平衡風波場における気流変化の可視化実験  [通常講演]

  杉村一直, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2017年02月
• 平面ジェット下に発生する水面の不安定挙動と気泡生成メカニズム  [通常講演]

  渡部靖憲, 牧田拓也

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2017年02月
• 自動マッチングアルゴリズムによるプロジェクタ‐カメラ系表面形状計測  [通常講演]

  森岡晃一, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2017年02月
• エアチューブ流れモデルによる気相分裂現象の可視化実験  [通常講演]

  鈴木敦貴, 渡部靖憲, 牧田拓也

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2017年02月
• 野外観測及び室内風洞実験による飛沫粒径分布の測定  [通常講演]

  岡地 寛季, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 大塚 淳一

  水文・水資源学会研究発表会要旨集 2017年 

  海面由来の砕破飛沫に着目した研究では，大気海洋間での運動量・熱交換に与える飛沫の影響が議論されている．現在，海面抵抗は風速が大きくなるにつれて増加するとされている．しかし風速30m/s以上の暴風下では発達した風波と海表面上に分布する砕破飛沫の影響により海面の抵抗が著しく低下-若しくは一定になるという提案がある．砕破飛沫は蒸発することで周りの大気から潜熱を奪う冷却効果を持つ．潜熱を吸収し温度上昇した飛沫が海面に落下することで海面水温を上昇させる．このプロセスにより飛沫が大気海洋間の熱交換に影響を与える．この過程を解明するために飛沫観測する必要があるが，暴風雨下では降雨を伴うため飛沫の物理過程の解明は困難である．一方で雨滴に着目をすると，海洋及び陸での降雨観測は地球全体の水循環を把握するために不可欠である．しかし海洋観測では降雨のみならず砕破飛沫の混合が考えられる．そのため飛沫及び降雨の研究において両者を分類することは不可欠である．本研究では和歌山県田辺湾沖での雨滴及び砕破飛沫の直接観測と砕破飛沫の室内風洞実験を試みた．
  野外観測では雨滴と砕破飛沫の混合したデータから両者を分類し，砕破飛沫の粒径分布を抽出した．また降雨時の粒径分布では風速の増加と共に飛沫の影響と考えられる1mm以下の粒径を持つ粒子数の増加が確認できた．室内実験からは風速が増加するに連れて粒子数の増加，体積の増加，運動量交換に寄与する抵抗係数の減少が確認できた．
• 田辺中島高潮観測塔における2015年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 内山雄介, 森信人, 渡部靖憲, 山田朋人, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 二宮順一

  京都大学防災研究所年報(CD-ROM) 2016年09月
• 2014年根室高潮災害報告  [通常講演]

  渡部靖憲, 猿渡亜由未

  北海道地区自然災害科学資料センター報告 2016年03月
• 海上観測と風洞水槽実験による強風下における飛沫の総量及び粒径分布  [通常講演]

  岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲, 大塚淳一, 長尾賢汰

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2016年01月
• 高速高解像画像計測における遡上波の局所流体運動  [通常講演]

  大島悠揮, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2016年01月
• 田辺中島高潮観測塔における2016年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一

  京都大学防災研究所年報 2016年
• 底面からの加熱及び冷却を伴う回転水槽実験  [通常講演]

  北野慈和, 一瀬輪子, 山田朋人, 渡部靖憲, 泉典洋

  日本気象学会大会講演予稿集 2015年04月
• P236 底面からの加熱及び冷却を伴う回転水槽実験(ポスターセッション)  [通常講演]

  北野 慈和, 一瀬 輪子, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 泉 典洋

  大会講演予講集 2015年04月
• 気液混相乱流中の気体輸送モデルの開発  [通常講演]

  新井田靖郎, 渡部靖憲

  日本海洋学会大会講演要旨集 2015年03月
• 定常ジェット着水点近傍の水面挙動と気泡生成  [通常講演]

  牧田拓也, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• 強風下における高速表面水温計測を用いた風波の熱輸送変調の解析  [通常講演]

  渡部靖憲, 田代晃基, 大塚淳一, 大山高弘, 山田朋人

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• 田辺中島高潮観測塔における2015年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一

  京都大学防災研究所年報 2015年 

  This paper shows some results of a field observation carried out in the summer of 2015. The vertical profiles of currents and water temperature have been measured as well as wave and wind conditions, and salinity observations have been carried out at the observation tower of Shirahama Oceanographic Observatory. In the summer in 2015, no typhoon approached around the observation site, and the high wave and strong wind conditions have not been captured during the observation. Several short-term rainfalls due to front and low pressure occurred, and it is reported that local areas in Shirahama town and neighboring towns suffered some damages with windblasts from late August to early September. It is found in the observation results of water temperature that the temporal variations of water temperature have a period of 3 to 6 days in the deeper layers like 20m deep and 30m deep. The cyclical fluctuation of water temperature at 30m deep has opposite phase to the fluctuation of salinity. This result means that low temperature and high salinity water approaches to the observation site periodically and that some influences of the water mass of the open sea exist.
• LIFを用いた巻き波ジェット波浪場に関する可視化実験  [通常講演]

  鈴木卓朗, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• マイクロバブル墳流の流体力学的特性  [通常講演]

  小柳津遥陽, 渡部靖憲, 佐藤久

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• 遡上波先端流れの高解像計算  [通常講演]

  新川理, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• 暴風雨下における液滴効果を加味した海面粗度パラメタリゼーション  [通常講演]

  大山高弘, 山田朋人, 渡部靖憲, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 田代昇基

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• 沿岸域住民を対象とした津波災害に対する防災意識とその変遷  [通常講演]

  宮村歩, 田中岳, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2015年01月
• 田辺中島高潮観測塔における2013年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場康之, 水谷英朗, 久保輝広, 内山雄介, 森信人, 渡部靖憲, 山田朋人, 猿渡亜由未, 大塚淳一

  京都大学防災研究所年報(CD-ROM) 2014年09月
• 遡上波の流れ構造と乱れエネルギー変動  [通常講演]

  堀井正輝, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 砕波ジェットから発達するフィンガーの計測  [通常講演]

  鈴木卓朗, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 内部ケルビン波の砕波により誘起される水平循環  [通常講演]

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 柿沼太郎, 大塚淳一, 渡部靖憲, 駒井克昭, 清水健司

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 崩壊速度に応じた堤体背後における流体運動と力学的応答  [通常講演]

  佐藤駿一, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• Subgrid scale bubble modelによる気泡混在乱流シミュレータの開発  [通常講演]

  小柳津遥陽, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 風洞水槽における有義波高の影響を考慮した鉛直風速分布に関する考察  [通常講演]

  大山高弘, 山田朋人, 渡部靖憲, 大塚淳一

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 強風下に伴う混合気液界面の熱画像計測  [通常講演]

  田代晃基, 渡部靖憲, 山田朋人, 大塚淳一, 大山高弘

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 任意相対角を持つ壁体に衝突するジェットの水面形遷移  [通常講演]

  大島悠揮, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2014年02月
• 田辺中島高潮観測塔における2014年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一, 二宮 順一

  京都大学防災研究所年報 2014年 

  This paper shows some results of a field observation carried out in the summer of 2014. The vertical profiles of currents and water temperature have been measured as well as wave and wind conditions, and salinity and dissolved oxygen level observations have been carried out at the observation tower of Shirahama Oceanographic Observatory. In the summer in 2014, a total of 4 typhoons (No.11, No.12, No.18 and No.19) approached to the Kii peninsula, and the high wave and strong wind conditons due to 2 typhoons (No.18 and No.19) have been captured during the observation. When the typhoons passed around the observation site, the high wave and strong wind occurred. However, the observation data of 2014 doesn't have clear shift of water temperature and salinity like the one by the typhoon No.18 in 2013. On the other hand, it is repeatedly found in the observed data that the reduction of water temperature and the increase of salinity happened simultaneously. This result indicates that the water temperature and the salinity around the observation site have some influence of the water mass of the open sea.
• 田辺中島高潮観測塔における2013年夏季観測結果  [通常講演]

  馬場 康之, 水谷 英朗, 久保 輝広, 内山 雄介, 森 信人, 渡部 靖憲, 山田 朋人, 猿渡 亜由未, 大塚 淳一

  京都大学防災研究所年報 2013年 

  This paper shows some results of a field observation carried out in the summer of 2013. The vertical profiles of currents and water temperature have been measured as well as wave and wind conditions, and salinity and dissolved oxygen level observations have been carried out at the observation tower of Shirahama Oceanographic Observatory. During the observation, one typhoon (No.18, MAN-YI) approached to the Kii peninsula. When the typhoon passed around the observation site, the vertical mixing develops well, and water temperature at all measurement points show almost uniform distributions. It is also found during the typhoon passing that coastal upwelling through the Ekman transport happened clearly due to continuous southward wind. An EOF analysis decomposes the water temperature variation during the typhoon passing into 1) the increase and decease of water temperature and 2) the magnitude of the temperature difference in the vertical direction.
• 内部ケルビン波の砕波により発生する流れに関する研究  [通常講演]

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 大塚淳一, 岡田知也, 渡部靖憲, 丸谷靖幸

  土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 2012年08月
• 2011 東北地方太平洋沖地震津波の北海道への来襲  [通常講演]

  渡部靖憲

  北海道地区自然災害科学資料センター報告 2012年03月
• 砕波直前の水面形状遷移の定量的評価  [通常講演]

  三戸部佑太, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2012年02月
• 水面上の熱輸送拡散速度計測  [通常講演]

  佐藤駿一, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2012年02月
• 異なる成層場における内部ケルビン波の斜面上での砕波  [通常講演]

  小窪一毅, 中山恵介, 新谷哲也, 丸谷靖幸, 岡田知也, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2012年02月
• 気液二相流数値計算による風波生成過程へのケーススタディ  [通常講演]

  岩下厚志, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2012年02月
• 気泡プルームから水中への酸素輸送拡散速度計測  [通常講演]

  新井田靖郎, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2012年02月
• 遡上波内部の局所流体運動  [通常講演]

  堀井正輝, 渡部靖憲

  土木学会北海道支部論文報告集(CD-ROM) 2012年02月
• 生物発光を利用した面的流体力計測  [通常講演]

  渡部靖憲

  可視化情報学会誌 2011年07月
• 砂漣上の波動境界層に関する研究 (文部省S)  [通常講演]

  渡部靖憲

  都市域急流河川の流れと河床変動の数値解析に関するシンポジウム 平成6年 1994年
• 砂漣上の波動境界層内のエネルギー損失  [通常講演]

  渡部靖憲, 成嶋晋一, 浜中建一郎

  土木学会年次学術講演会講演概要集 第2部 1993年09月
• 境界層流れの非線形性に伴う波の分裂について  [通常講演]

  浜中建一郎, 渡部靖憲

  土木学会年次学術講演会講演概要集 第2部 1993年09月
• 砂漣上の波による定常流  [通常講演]

  渡部靖憲, 浜中建一郎

  土木学会北海道支部論文報告集 1993年02月
• 波動場に於ける底面境界層の数値解析  [通常講演]

  渡部靖憲, 浜中建一郎, 佐藤幸雄

  土木学会年次学術講演会講演概要集 第2部 1992年09月

共同研究・競争的資金等の研究課題

• 異常海象下の砕波が与える海岸災害インパクト

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2023年04月 -2028年03月 

  代表者 : 渡部 靖憲, 猿渡 亜由未, 新井田 靖郎, 二宮 順一, 馬場 康之, 大塚 淳一, 志村 智也, 内山 雄介, 森 信人
• 全球および領域統合モデルを用いた極端沿岸災害の確率情報と可能最大強度の計量化

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2023年04月 -2027年03月 

  代表者 : 森 信人, 馬場 康之, 渡部 靖憲, 竹見 哲也, 二宮 順一, 志村 智也, 宮下 卓也, 豊田 将也, 福井 信気, 今井 優樹
• 沿岸巨大波の実験的証明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

  研究期間 : 2022年10月 -2026年03月 

  代表者 : 渡部 靖憲
• 冬季爆弾低気圧下の未発達波浪場における海表面熱，湿度輸送モデル

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)

  研究期間 : 2022年04月 -2025年03月 

  代表者 : 猿渡 亜由未, 渡部 靖憲
• 巨礫分布特性にもとづく１万年スケールのスーパー台風評価についての国際共同研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

  研究期間 : 2020年10月 -2025年03月 

  代表者 : 森 信人, 渡部 靖憲, 安田 誠宏, 中條 壮大, 下園 武範, 二宮 順一, 志村 智也, 宮下 卓也, 張 哲維

   

  本研究では，過去数百～数千年間に海中から移動し，陸域に打ち上げられた巨礫の移動限界とその分布について，北西太平洋を対象に国際共同調査・モデル開発を実施する．このため，近年および記録のない過去イベントで発生した巨礫の大きさ，物性，年代および沿岸地形について計測し，巨礫群の詳細な特性を把握する．第2に，巨礫の分布特性を説明可能な巨礫移動モデルを国際共同開発する．第3に，近年移動した巨礫の調査結果を元に，外力である沿岸域の暴波浪およびスーパー台風特性を逆推定する手法を開発し，最後に確率台風モデル等を組合せ，過去巨礫群を説明可能な1万年単位の最大級の暴波浪とスーパー台風の強度についての逆推定を実施する． 本年度は，近年の極端イベントにより移動が確認されている近代巨礫群の位置，3D形状，物性，陸上および海底地形の計測のための観測機器の整備およびその計測精度の確認を実施した．これと並行して，数値モデル開発を進め，質点移動として台風石の移動をリーフ上の流体力推定から生成，回転・並行移動を計算する数値巨礫移動モデルを開発した． 海外の共同研究では，Frediric Dias・ダブリン大学・教授およびAndrew Kennedy・ノートルダム大学・教授と巨礫発生・移動モデルの開発を進めた．Wen-Son Chiang・国立成功大学台南水理研究所・副所長とは，次年度以降の観測についての意見交換を行った．
• 波浪を考慮した大気海面境界素過程の解明と沿岸災害への影響評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2019年04月 -2023年03月 

  代表者 : 森 信人, 渡部 靖憲, 竹見 哲也, 内山 雄介, 馬場 康之, 金 洙列, 志村 智也, 二宮 順一, 豊田 将也, 藤木 峻

   

  本年度は，波浪境界層を考慮して大気海洋境界過程のパラメタリゼーションの定量化・汎用化とこれを用いた沿岸災害等の数値モデルへの影響評価を実施し，最大クラスの高潮・高波想定，大気や海洋の循環場の高精度化を行った．具体的には，(A) 大気海洋境界過程の現地観測，(B) 大気海洋境界面の素過程の解明と定量化，(C) 高潮・高波・台風の極端現象，大気・海洋の循環場への影響評価の研究を実施した．各項目の実施内容は以下の通りである． 項目A 「大気海洋境界過程の現地観測」：大気海洋境界過程定量化のための詳細な大気・海洋の観測，パラメータ空間をカバーする広範囲のデータ収集・解析を実施した．項目Bにおけ る大気海洋境界面の素過程の解明・パラメタリゼーションのため，低～高風速，風波・うねりの状態等，広いパラメータ空間をカバーする現地観測データセットの整備を行った．このため，和歌山県白浜において大気・海洋観測塔を用いた観測を実施した． 項目B 「大気海洋境界面の素過程の解明と定量化」：運動量交換係数，熱交換係数，海面粗度，砕波乱流の4つのパラメタリゼーションにつながる素過程の理論構築を行った．海面境界過程を波浪境界層理論をもとに風速と波浪の方向スペクトルを説明変数として考え，運動量・熱交換係数，海面粗度高さについて理論的な枠組みの再構築を試みた．波浪方向スペクトルをもとに運動量・熱交換過程，鉛直代表長さスケールをパラメタライズする手法についても検討した． 項目C 「高潮・高波・台風の極端現象，大気・海洋の循環場への影響評価」：項目Bで得られたパラメタリゼーションを用い，高潮・高波・台風の極端現象，10年スケールの大気・海洋の大循環場等への影響について定量的に検討した．このため，現在の沿岸災害・環境評価の主軸の数値モデルである領域気象モデル，高潮モデル，波浪モデル，全球気候モデル，海洋モデルの開発を進めた．
• 沿岸巨大波の生成と予測への挑戦

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)

  研究期間 : 2019年06月 -2022年03月 

  代表者 : 渡部 靖憲, 猿渡 亜由未, 森 信人

   

  時空間的包絡波集中による沿岸巨大波生成理論を室内実験並びに数値実験によって実証するとともに，生成した巨大波群の来襲に対する海岸の脆弱性を評価するため，以下の３つのタスクを並行して行った． タスク１ 浅水包絡波集中理論の一般化と予測モデルの導出:既に開発済みである一次元浅水包絡波集中理論に対して，その包絡波形の発達並びに最大波高の予測を行うため，非線形Schredinger方程式による数値解析を導入した．急変する周波数に応答して不連続に変化する波速に伴うオーバーシュートを防ぐため適切なShock Capturing法を導入し，実験結果を高精度で予測することに成功した．屈折を伴う多方向入射に対する空間的集中効果を表す解析解を導出し，再現実験の準備が完了した． タスク２ 一般化された包絡波集中理論の実証と巨大波の力学的応答分析：理論による集中波が発達する前に，水深変化あるいは波形勾配の増加に伴う砕波が生じた場合，巨大波の予測最大波高より低い値が観測されることが判明した．現有の造波水槽において詳細な観測を行い，浅水変形を経由した集中波と砕波との関係を明らかにした．鉛直堤防の1点に集中する多方向波のモデルとしてFaraday共鳴波を発生させ，空間集中波の特徴並びに非線形重複波の発達過程を調査し，複数の同心モードの重畳に伴う異常波が鉛直ジェット形成に寄与することを明らかにした．共同研究を行うエジンバラ大学において，同大学の大規模実験水槽において次年度に行う実験の方針について議論並びに実験準備を行った． タスク３波浪統計分析による沿岸巨大波発生条件の推定：海洋波浪スペクトルに従う波浪に対して浅水変形を経た海岸波浪のBenjamin-Feir不安定と砕波との関係を調査した．
• 地震起源の海底斜面崩壊とそれによる津波と混濁流の発生メカニズム

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2019年04月 -2022年03月 

  代表者 : 泉 典洋, 渡部 要一, 渡部 靖憲

   

  地震動によって海底斜面の崩壊およびそれに引き続いて混濁流が発生するプロセスを再現するための水槽実験を行った。それによって、地震動によって海底斜面上の土砂が地滑り状に滑落する様子が観察できた。実験では、水中比重1.65の硅砂および水中比重0.4程度のプラスチック粒子を用いた。硅砂では、質量が大きすぎるため十分な加速度が発生せず、液状化しないことが明らかとなった。一方で中央粒径0.2 mmのプラスチック粒子では見かけ状の粘着性が現れるため、十分な間隙水圧の上昇が見られず液状化しないことが明らかとなった。 海底地滑りの経験モデルを非線形長波方程式系に導入し，地滑りパラメータと陸域における最大水位との関係を調査すると同時に2018年インドネシアのパルの地滑り津波の波源分析を行った．最大水位は地滑りに伴う水面低下によって発生した放射状の波の汀線での集中に起因し，パルで観測された津波高に達するにはパル湾の湾奥部の最低2か所の波源による津波の重畳が必要である結論を得た． 津波解析モデル構築のための基礎的な知見として、汀線近傍において複数の波が重畳することによって巨大波が発生するプロセスに関する理論解析を行った。汀線における集中する多方向波のモデルとしてFaraday共鳴波を実験的に発生させ，空間集中波の特徴並びに非線形重複波の発達過程を調査し，複数の同心モードの重畳に伴う異常波が最大波の形成に寄与することが明らかになった． 海底地すべりを想定し，非塑性細粒分を含む火山灰堆積地盤の液状化特性を調べた結果，液状化しやすさ，すなわち流動化しやすさは，土の密度構造・骨格構造の影響を強く受けていることが明らかになった． さらに、本研究結果の応用事例として、貯水池における堆砂を混濁流の機構を利用して排砂できる可能性について検討するための実験を行い、その可能性を検証した。
• 高速大気海洋境界層流れの力学機構と災害脆弱性評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2018年04月 -2022年03月 

  代表者 : 渡部 靖憲, 猿渡 亜由未, 山田 朋人, 新井田 靖郎, 馬場 康之, 大塚 淳一, 志村 智也, 森 信人

   

  タスク1 風波砕波後の渦構造の遷移とエアレーションによる運動量・熱輸送効果の解明：(1)新たに開発した気液二相sharp interfaceモデルを導入し，波面を境に気液両相に形成される乱流境界層流れを3次元Large Eddy Simulationによって計算した．未解明であった気液相互作用を通した風波の発生機構及びmicro-breakingの発達が明らかになった．(2)高速風洞水槽実験において，風波砕波によって放出した飛沫のサイズ分布並びに飛沫速度分布の風速以前性を明らかにした．(3)白浜海象観測塔において気象海象集中観測を行い，有意な高潮災害を引き起こした2018年台風21号を含む台風下の暴波浪とエアレーションの特徴を抽出し，モデル化を行った．高潮の発生原因となる海洋表層流れをXバンドレーダー情報のみから算定する基本アルゴリズムを開発した． タスク2 micro-breakingによる熱・気体輸送フラックスのパラメタリゼーション：(1)風洞水槽で発生する波面下の酸素濃度境界層並びに濃度拡散の発達をLaser Induced Fluorescenceによって見積もるための実験及び解析準備が整った．海面上の泡沫の発生，クラスタリング，合体，崩壊に至る解析するためのフィルターを開発し，それら一連の泡沫発達機構を調査した．(2) 紋別市ガリンコタワーにおいて爆弾低気圧下の海象及び熱輸送を調査するための観測を行った．爆弾低気圧の来襲がなかったため，平常時の基礎データとして分析を進めた． タスク3 局所海面抵抗と海水面温度の全球気候，波候への影響評価：GCMに波浪による海面抵抗を導入し，気候変動への影響を評価する開発済みのGCM波浪結合モデルによって強風時の海面抵抗低減効果を含めたモデルに対して感度分析を行った．
• 亜熱帯沿岸部の巨礫分布より逆推定する歴史的台風評価法の開発

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)

  研究期間 : 2018年06月 -2021年03月 

  代表者 : 森 信人, 渡部 靖憲, 中條 壮大, 安田 誠宏

   

  事例の非常に少ないMw 9.0規模の巨大地震津波の発生頻度および規模の過去事例を把握するため，陸域に打ち上げられた巨礫（津波石）の分布についての調査が行われている．陸上に残る巨礫の分布は，巨大津波の発生状況を把握することができる有効な痕跡であるが，亜熱帯域では，台風の発生・発達域と重なるため，観測される巨礫がどのように移動したのかの判定が難しい．本研究では，観測された台風石の分布から，アンサンブル数値実験を通して，過去数十年～数百年間を対象とした歴史的巨大波浪および台風強度の逆推定を試みることを目的とする．このため，台風の外力から巨礫分布特性を評価できる統合モデルを開発することを第１目標とする．第２の目標として，観測された巨礫の分布特性および地形を既知データとして，統合モデルのアンサンブル計算および推定により，観測された巨礫分布を説明可能な過去波浪・台風特性を推定する． 本年度は，以下についての検討を進めた．（１）巨礫移動統合モデルの開発，（２）これをサポートする現地データおよび基礎実験 （１）巨礫移動統合モデルの開発を進めた． リーフモデルの開発を進め，与えられた波浪条件をもとに，波浪スペクトルから不規則波を100アンサンブル程度生成し，リーフ上の流体力を推定下．巨礫移動モデルの開発を進め，リーフ端から陸上までの径毎の巨礫について移動計算という3つの計算モデルの開発を行った． （２）現地データおよび基礎実験では，巨礫移動モデルで必要となるリーフ上での摩擦力や，複雑な巨礫形状に対応する回転モーメント等のデータを整備するとともに，モデルのチューニングを行う．
• 超高強度洗浄を伴う膜分離による下水有機物の濃縮－下水道を創エネルギー型インフラへ

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的研究(開拓)

  研究期間 : 2018年06月 -2021年03月 

  代表者 : 木村 克輝, 渡部 靖憲

   

  都市下水の中に含まれる有機物を嫌気性消化すればエネルギーを回収できるが、下水中の有機物濃度が低すぎるために嫌気性消化の都市下水への直接適用は難しい。一方、都市下水中有機物の大半がコロイド寸法以上のサイズで存在している。下水を膜ろ過処理することで有機物を回収・濃縮できるはずであるが、深刻な膜の目詰まり（ファウリング）が問題となる。本研究は、従来の研究では検討されなかったような高強度の膜洗浄を実施して、下水の直接膜ろ過を長期にわたり継続することに挑戦するものである。高強度の膜洗浄実施を可能にするために、物理的・化学的耐性が高いセラミック膜を用いて実験を行った。有機膜の場合には膜破損が生じる粒状担体の流動に伴う膜面洗浄、高濃度の薬品を用いた高頻度の薬品併用逆洗（CEB)を実施することにより、下水の50倍濃縮を試みた。実都市下水処理場にベンチスケール膜ろ過装置を設置して、最初沈殿池流出水を原水とした連続ろ過実験を行った。膜ろ過は2段階で行い、第1段目で2倍、第2段目で25倍濃縮して、トータルで50倍濃縮を達成した。粒状担体の充填率、膜透過水フラックスの設定値、CEBに用いる薬品の濃度、CEBの実施頻度を検討項目とし、連続実験を行った。充填率については膜分離槽容積の30％相当、膜透過水フラックスは一段目タンク6.5LMH、二段目タンク4.2LMH、CEBについては1250ppmクエン酸を用いて6時間に一度の頻度で実施することにより、一ヶ月程度の連続運転が可能であることを確認した。この実験で観察された膜ファウリングは大半が膜表面に蓄積したケーキ層によるものであり、物理的洗浄の効率を高めることで、より高いフラックスで安定した運転を長期にわたって実施することが可能であることが示唆された。
• 蛇行長期動態の物理機構に基づく自然営力順応型川づくり

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2015年04月 -2020年03月 

  代表者 : 清水 康行, 渡邊 康玄, 泉 典洋, 山田 朋人, 渡部 靖憲, 井上 卓也, 竹門 康弘, 木村 一郎, 竹林 洋史, 川村 里実, 田中 岳

   

  本研究は，蛇行の長期動態に関する広範な知見を体系化するとともに，自然営力と個性を生かした川づくりを実現するための基盤となる技術を構築したものである．特に，河川地形の基本といえる平面線形を決定づける蛇行に着目し，突発的な災害などに伴う短期的変動，過去から未来にわたる長期的地形変遷の双方について，その根底の力学機構を深く考察し，メカニズムを解明した．また，植生，河口や構造物などの非周期事象，気象や地形地質条件の多様性等の種々のインパクトについて，理論解析，現地調査，単純化した物理実験等によりその相関関係を明らかにするとともに，それらの影響を考慮した蛇行発達変遷を予測可能なモデルの構築を行った．
• 亜熱帯・中緯度帯における台風・津波による巨礫分布の歴史的評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2015年04月 -2018年03月 

  代表者 : 森 信人, 後藤 和久, 渡部 靖憲, 安田 誠宏, 下園 武範, 中條 壮大, 二宮 順一, Kennedy Andrew

   

  地震津波の発生海域は，熱帯～中緯度帯に存在する場合，熱帯低気圧の発生・発達域と重なる．巨礫の移動には津波と台風による高波の2つの自然現象が密接に関連していることが示唆されている． 本研究では，海中から移動し陸域に打ち上げられた巨礫の分布について，環太平洋およびカリブ海を中心に台風による巨礫の移動限界と分布位置の評価を行うものである．該当地域に現存する巨礫の大きさ，位置，物性および沿岸地形について広範囲かつ詳細な海外調査を行うことを主目的とする．本調査研究により，環太平洋およびカリブ海における巨礫の分布をもとに，過去数百年～数千年間のイベントの大きさの評価の基礎データとする．
• 暴風下に発達する大気-海洋気液混合層内の海面抵抗と熱輸送の変調

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2015年 -2018年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  強風時の海面素過程を決定し得るパラメータである海中混入気泡及び気中放出飛沫群による境界混合層への運動学的，熱力学的寄与の実験的特定，熱力学的非平衡気液界面をもつ砕波面，飛沫，気泡からのフラックス輸送計算，気液混合の組織性の解明と地域的特徴の抽出，これらのパラメタリゼーションを通じた局所パラメータのメソスケール気象，海象，流れ場への寄与を求めた．波峰背後に形成される3次元組織渦は強風下においても維持され続け，圧力抵抗は有意に低下しない一方，砕波に伴う大量の飛沫群が組織渦を崩壊させ小スケール乱れへと遷移させ，トータルの運動量並びに熱輸送を変化させることが明らかになった．
• 洪水リスク時空間的相関性と治水安全度階層性を考慮した流域一体河川計画手法の構築

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2013年04月 -2017年03月 

  代表者 : 木村 一郎, 安田 浩保, 清水 康行, 渡部 靖憲, 赤堀 良介, 内田 賢悦

   

  流域スケールでの河川治水計画を可能とする新たなツール群の整備を実施し，これらのツールを用いた河川計画の有用性を例証した．既往の計画の問題点を具体的に指摘し，これらを克服するためのツールとして，洪水物理モデル，洪水経済モデル，洪水避難モデルの３つを新たに構築した．このうち，洪水物理モデルは計画の基盤となる部分であり，広域氾濫モデル，内水外水一体氾濫モデル，洪水局所流モデル，津波遡上モデルの４つから構成した．これらのツール群を種々のスケールの既往洪水に適用し，その有用性を例証した．また，研究成果の国内外への迅速な波及を図るため，成果の一部を汎用フリーソフトウエアの形で整備した．
• 津波遡上波先端の力学と境界条件モデル

  文部科学省：科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)

  研究期間 : 2015年 -2017年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  本研究は，任意勾配地形上の津波遡上波先端の挙動と局所流れの力学的特徴を適切に反映し，動的な浸水域変化の厳密な評価を可能とする自由水面先端境界条件モデルを開発するものである． 3次元水面形状を再構成する動的画像計測技術の高度化，拡散界面モデルの気液流体計算への導入，開発した遡上波先端モデルの特性の検証，高解像度計算環境における新たな津波遡上計算枠組みの構築を行った．2011年東北津波に対して，防潮堤から越流し街路に沿って遡上する都市型浸水シナリオ及び北上川流域の浸水過程に適用し，地形に依存した浸水過程の差異が判明した．
• 長大無筋コンクリート構造物の防災機能にリンクした劣化度指標の設定に関する研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 

  代表者 : 横田 弘, 渡部 靖憲, 佐藤 靖彦, 加藤 絵万, 橋本 勝文

   

  海岸域に建設される長大無筋コンクリート構造物を対象に、防災機能とリンクさせつつ、構造物に生じた劣化・変状に基づく総合劣化度指標の設定について検討した。構造物に発生した変状としてひび割れに着目し、その幅、深さ、発生位置を類型化した解析モデルを構築した。また、ひび割れ面における応力伝達を評価する力学モデルを開発し、解析モデルに組み込んだ。最後にこれらを総括して、劣化・変状を有する構造物をモデル化した解析により、残存性能および防災機能とリンクした総合劣化度指標を提案した。その結果、同構造物の維持管理の効率化に貢献できる成果を導いた。
• 気候変動に伴う沿岸外力環境の将来変化予測，影響評価および適応策に関する研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2011年04月 -2015年03月 

  代表者 : 間瀬 肇, 橋本 典明, 山田 文彦, 横木 裕宗, 黒岩 正光, 野口 賢二, 河合 弘泰, 北野 利一, 森 信人, 渡部 靖憲, 竹見 哲也, 安田 誠宏, 奥 勇一郎, 奥 勇一郎, 中條 壮大

   

  沿岸環境の将来予測のために台風，高潮，波浪および海面上昇の将来予測とその応用を行った． 海面上昇について，日本周辺の過去の変化を衛星観測データをとに解析し，概ね全球平均の3mm/年とほぼ傾向であることを確認した．台風については，台風の将来変化は発生個数だけでなく，発生・消滅位置にもあらわれることを明らかにした．高潮リスク評価については，伊勢湾台風をターゲットに，最大クラスの高潮偏差に及ぼすモデル，台風特性および将来変化の不確実性の影響について評価を行った．海浜変形については，海面上昇に伴う汀線後退の長期予測は不十分であり，海面上昇による地形変化を検討する必要があることがわかった．
• 液体，固体及び地形表面形状の動的計測法法開発への挑戦

  文部科学省：科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)

  研究期間 : 2012年 -2014年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  計測タイミング制御アルゴリズム開発本計測システムで使用する市販のPCプロジェクタを使ってプロジェクタ投影固有周期以上で高速撮影を行う場合には，対象物上に単色のみ投影された画像となるためカラー抽出処理が不能となる．この投影照明に起因する障害を解決するため，昨年度購入した各色の投影時間間隔，強度，パターンを制御可能なプログラマブル・プロジェクタを導入し，タイミングコントローラを介して高速カメラと完全に同期する本形状計測に特化したシステムを構成した．マルチレベル空間最適化法によるカラーパターン追跡アルゴリズムの開発オプティカルフローの解析法の一つである空間最適化法を適用し，連続した画像上において対象表面に投影された同一カラーブロックを追跡し，動的なブロック位置の特定を行うことにより対応ブロック検出の自動化を行った．これは，画像上のカラーブロックの色をRGB分解したうえで，連続する画像上のそれぞれの色要素の輝度が保存されるよう移動速度の最適解を変分原理を基に決定するものである．さらに，高解像計測画像において高速でカラーブロック追跡処理を行うため，画像を複数の解像度レベルに分解し，低レベルの最適解から効率的に高レベル解を連動して求めるマルチレベル法を適用するための基本アルゴリズムを開発した．水中からの散乱光補正自由水面を計測する場合，水中のランベルト多重散乱系がつくる光が水面特定の精度を著しく低下させることが新たに判明した．この散乱光による誤差を補正するための基礎アルゴリズムを考案し，システムへの導入を進めた．今年度行う精度検証において，この計測誤差の特徴を明らかにする予定である．
• ストーム時に発生するマイクロメカニクスによる大気海洋間輸送フラックス

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2012年 -2014年 

  代表者 : 渡部 靖憲, 森 信人, 山田 朋人

   

  タスク1暴風下の大気海洋界面の気液乱流シミュレータの開発研究代表者渡部,研究協力者Ingramと共同で気液乱流ソルバーの最適化,並列化,そして熱流体モデルとサブグリッド粒子確率モデルを統合し,飛沫気泡を含む気液せん断乱流境界層内の熱輸送を再現するため大気海洋気液乱流シミュレータの開発を進めた.また,砕波の乱流量を支配する基本パラメータである流体の伸張と渦度によって局所水面形及び飛沫サイズ並びに個数を決定するメカニズムを明らかにするため,線型安定性解析を新たに進め,パラメータスタディに対する理論的サポートを構築した.タスク2ストームイベントにおける海面過程による熱,気体輸送フラックスの可視化計測砕波過程に対するバックライト気泡飛沫画像計測,海面飛沫の高速熱赤外線計測及びLIFによる酸素並びに二酸化炭素濃度計測を行い,乱流強度,混入気泡サイズ及び飛沫サイズ分布をパラメータとした気体及び海中への輸送フラックスを定量化するめの統計量を取得した.高速赤外線カメラの特性を把握し,液滴の着水に伴う熱遷移評価に対するテストケースを実施し,可視画像情報から水温情報のみを取得するための効率的な解析法を確立した.タスク3海面上マイクロメカニクスによる熱気体輸送パラメタリゼーション本年度実施する現地観測ため,降雨,エアロゾル,そして飛沫水を分離しサンプリングすることで,相互に指標化を行うための新たな方法を考案した.砕波,降雨イベントにおけるマイクロメカニクスとタスク2で得られた同パラメータに対する輸送フラックスを結合しモデル化を行うための準備を進めた.
• 数値波動水槽を機軸とした沿岸域波浪災害の定量的減災シナリオの構築

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2009年 -2011年 

  代表者 : 後藤 仁志, 岡安 章夫, 平石 哲也, 重松 孝昌, 川崎 浩司, 陸田 秀実, 渡部 靖憲, 森 信人, 原田 英治, 平山 克也, 五十里 洋行

   

  本研究では,複数の自由表面流解析手法を導入可能な新しい耐波設計手段としての『数値波動水槽』を構築した.数値波動水槽を用いてベンチマークテストを実施することで,各計算手法の特性について把握するとともに, GPU並列計算機を導入して計算時間の短縮化を図った.さらに,東日本大震災で実際に発生した津波被害について数値波動水槽を用いて被災過程を再現し,数値波動水槽の耐波設計への適用性について検討を行った.
• バイオルミネッセンスによる流体の応力分布計測法開発への挑戦

  文部科学省：科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)

  研究期間 : 2009年 -2011年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  この研究は,力学的刺激に対して発光する体長約数十μm程度の微生物を計測メディアとして流体中に混入し,微生物の発光分布から流体にはたら流体力分布を算定する計測法を開発するものである.短時間に主応力が変化する衝撃動圧力下において,最大圧力,力積は平均最大発光強度と高く相関し,また剥離を伴う振動流境界層内のせん断力分布と発光強度の統計量ものまた相関する.決定した線形較正式からこれら流体力を決定できる.
• 固液連成型流域洪水土砂流出数値モデルの開発

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(A))

  研究期間 : 2007年 -2010年 

  代表者 : 清水 康行, 泉 典洋, 渡部 靖憲, 竹林 洋史, 渡邊 康玄, 安田 浩保

   

  本研究の目的は,集中豪雨に伴う洪水氾濫流及び河川流域内の表面及び浸透流とそれらに駆動される土砂流及び流動地盤を連成して評価し得る数値モデルを構築し,近年中小河川流域で頻発している異常流出が原因となる河道や河床だけでなく流域の地形をも大きく変化させる大規模な土砂流動の予測法を確立することである.
• 砕波帯における混入気泡のミクロ・マクロ構造の解明

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(C))

  研究期間 : 2007年 -2008年 

  代表者 : 森 信人, 渡部 靖憲, 渡部 靖憲, 竹原 幸生

   

  沿岸域の砕波帯などで見られる水面波の砕波は, 時空間的に非定常かつ高速にマイクロスケールからセンチメートルスケールに渡る大きさの気泡や飛沫を多数発生させる. このような砕波により生成される気泡および飛沫を計測する手法を開発した. これを用いて, 砕波帯における気泡の計測を行い, 沿岸部における気泡の大きさや個数について調べ, 波浪条件との関係を明らかにした.
• 暴風波浪下に発達する気液混相波浪の衝撃砕波圧応答モデルの構築

  文部科学省：科学研究費補助金(若手研究(B))

  研究期間 : 2006年 -2008年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  沿岸域の波浪の砕波に伴い大量の空気が海中に混入すると共に空気中には飛抹が放出され、複雑な空気と海水が混合した乱流が発達する。この状態で波浪が海岸構造物に衝突するとき気体と液体との相互の作用から非常に強い衝撃力が発生し、被災の主要な原因となる。この衝撃力とエアレーションとの関係を最新の計測技術と計算技術によって定量化し、モデル化を行ないその信頼性と実用性を検証した。
• 移動床水理学における非線形力学の展開

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2004年 -2006年 

  代表者 : 清水 康行, 渡邊 康玄, 泉 典洋, 竹林 洋史, 渡部 靖憲

   

  近年、弱非線形安定解析や数値計算を用いた研究によって移動床現象の解明が飛躍的に進んでいる.しかし一方で強非線形性に由来する多くの現象が依然として未解明のまま残されており、本研究ではこのうちの代表的な現象を明らかにした.清水は2次元非静水圧の流れの運動方程式、連続式と乱流モデルおよび非平衡の流砂量式を組み合わせ、河床波の発生、発達、移動、減衰を再現することに成功した。特に、河床波の発達に伴い河床抵抗が変化し、いわゆる粗度が変化することを物理モデルで予測することに成功したのは世界的にも初めてであり、工学的に極めて重要な成果である.泉は,平均河床勾配が小さく流速係数が大きい領域においてデューン-平坦床遷移は亜臨界分岐となることが明らかにした,また,線形安定解析を用いた水路群の形成モデルを改良し,任意形状の斜面に適用できるよう理論を拡張し、斜面の曲率が適当な範囲にあるとき,水深の1000倍程度の水路群が生じることを明らかにした.渡邊は非定常流量条件下での複列砂州の挙動を明らかにするため,水理実験および弱非線形安定解析を実施した.その結果,平常時の流路形状が洪水時に形成される中規模河床波の形状に強く支配されていることを明らかにした.竹林は数値解析と理論解析により,混合砂河床においては,複数の特性量が異なる伝播速度で伝播し,砂州は発生と消滅を繰り返すことを明らかにした.渡部は固液同時速度...
• 砕波下の気固液混相乱流に対する局所相互作用の統計評価と沿岸物理環境境モデルの開発

  文部科学省：科学研究費補助金(若手研究(B))

  研究期間 : 2003年 -2005年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  ・砕波が混入する気泡の砕波乱流への統計的寄与を明らかにするため,気液両相の速度の同時画像計測法を開発し,高解像計測を行った.この同時計測は,2つのデジタルビデオカメラに透過波数の異なる光学フィルターを設置し,蛍光着色した中立粒子と混入気泡にレーザー照射したそれぞれ励起光,反射光を選択的に記録し,Particle imaging velocimetryにより両相の速度分布を算定することで達成できる.この計測法の信頼性は,Ultrasonic Velocity Profilerとの比較によって検証された.気泡の混入が流体の乱流生成に統計的に大きな影響を与えると共に,気相の平均速度は流体の減速位相において流速の50%程度早い速度をもつ.これらの定量的に得られた統計量は砕波乱流のモデル化に使われる.・同一の画像計測法を底面砂の浮遊現象へ適用し,移動床上の浮遊イベント時の砂-流体相互作用の統計評価を行った.流体は底面近傍で上方へ向かう流れが卓越するが,砂はこれに追従せず形成されるリップルのクレスト方向へ移動する傾向がある.すなわち,浮遊砂は流体に対してパッシブな挙動をとらない.また,移動床上では,固定床と比べ境界層の剥離による力学的な影響が小さく,砂の浮遊に伴う流体の撹乱が乱れの生成の主要な役割を果たしていることが明らかになった.また,砂の浮遊にはこの撹乱に伴い強化された渦の再付着が大きくかかわっている.・砕波後のジェットの着水が生成する飛沫及び気泡を再現する数値モデルを開発した.これは,デカルト座標系上で自由水面での力学的境界条件を合理的に満足させ水面流速を適切に近似するものであり,正しく水面,渦そして表面張力による相互作用を評価するものである.このモデルにより,ジェットの着水に伴う二次ジェットの分裂及び局所的なキャビティーを再現し,砕波乱流のソースとなる水面の極近傍の渦生成を評価することが可能となった.
• 固液混相流場における三次元乱流構造の解明のための計測手法の開発に関する研究

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2003年 -2005年 

  代表者 : 重松 孝昌, 渡部 靖憲, 竹原 幸生

   

  本研究は,固液混相流の三次元乱流構造を解明するための計測手法を開発することを目的とした研究で,竹原の開発したSuper-Resolution PIV法の時間解像度の向上を,また,同時に,渡部の開発した三次元ステレオPIVの時間・空間解像度の向上に取り組んだものである.Super-Resolution PIVは多数のトレーサー粒子の解析も可能で高空間解像度を有する計測が可能であるが,計測システム上,時間解像度が十分ではないという課題を有していた.この点については,高時間・高空間解像度ビデオ計測システムの購入により改善された.本計測システムによって得られた画像に基づいて多孔質体間隙部およびその近傍の流速計測を行い,Super-Resolution PIVを用いて解析を行うことによって,多孔質体を通過する際の乱れの生成・減衰機構について詳細な検討を行うに至った.三次元ステレオPIVは,三次元計測が可能であるが,トレーサー粒子数が多くなると解析に膨大な時間を要するという課題があった。この点については,アルゴリズムを改善することによって改善を図り,低コストかつ高解像度の計測システムへと再構築した.改善された三次元ステレオPIV法を砕波帯下の混相流場へ適用し,複雑な運動を呈する流体および底質の挙動解析が行えるに至った,さらに,高濃度粒子群に誘起される極めて流速の早い流体運動を伴う固液混相...
• 変形海氷による海底地盤掘削を考慮した埋設構造物の設計法に関する研究

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2003年 -2004年 

  代表者 : 佐伯 浩, 渡部 靖憲

   

  昨年度までの研究成果を踏まえ、環境パラメータの確率分布を考慮したIce Scour Eventのシミュレーション手法を構築した。そのシミュレーション結果と実海域での観測データと比較した結果、実海域での掘削深(Scour depth)、Scour lengthのオーダーとその確率分布は概ね一致したほか、Eventの発生率など、物理環境条件にともなう大局的な傾向特性は概ね一致し、その妥当性が示された。さらにそのシミュレーションデータを用い、パイプライン等埋設構造物のライフタイム、Keelの発生過程・発生数を考慮すれば、破壊確率(パイプラインと氷との干渉・接触確率)が計算でき、氷(keel)の地盤への掘削深推定手法をサブプログラムとした合理的な埋設深度推定手法・方法論を開発した。その概念は環境の不確定要素が卓越した場合の安全性評価が可能となる信頼性理論に立脚したものと考えることができる。また、Sub-scour deformationによる付加的な応力を考慮し、安全なパイプラインの埋設深度を推定することを目的として、昨年度実施した小規模実験に続き、中規模模型実験を実施した。両実験結果より反力と地盤内応力分布の力学的相似を明らかにした。また、地盤内応力によるパイプラインの応答解析モデルを構築し、実測値と比較した結果、両者は概ね一致した。この手法により、スケール効果を考慮したパイプライ...
• 流氷の移動制御技術の開発とその設計法

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(A))

  研究期間 : 1999年 -2002年 

  代表者 : 佐伯 浩, 橘 治国, 渡部 靖憲

   

  平成14年度は以下の課題を明らかにした。(1)結氷に至る前段階である、氷晶の移動制御について系統的な実験を行い、アイスブームにより移動制御が可能である事を示すとともに、その限界流速についても明らかにした。これにより閉鎖性水域の結氷防止対策の一つとして利用可能であることを示した。(2)流氷移動の制御にアイスブームを用いた場合の海水交換への影響をサロマ湖を例に数値計算を行い、開氷期、結氷期それに流氷制御時の海水交換量を明らかにするとともに、湖内の流動特性も明らかにした。(3)また、閉鎖水域の波浪を含めた流動計算の計算精度向上を目的に浅水域や構造物近傍の波動の三次元数値解析手法の高度化を計った。(4)オホーツク海沿岸地域は、酪農,畑作地帯であることから、それらからの地下水、河川への汚濁負荷と、その実態について詳細な現地調査を行った。(5)過去4年間の研究成果のまとめも行った。
• 砕波ジェット着水に起因する気泡生成機構と気泡の非定常剪断流への寄与

  文部科学省：科学研究費補助金(奨励研究(A))

  研究期間 : 2000年 -2001年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  本年度は、以下の研究を明らかにした。砕波ジェットのモデルとして貯水パイプにためられた水塊を瞬時に落下させ、水塊の水面への衝突に伴う混入気泡径及び発生から分裂さらに浮上にいたる気泡発達過程を評価する新たな解析法を開発した。気泡生成時に放射される音波をハイドロホンにより計測しウェーブレットパケット変換によりその発達過程を通じた気泡径を推算することによって発生する気泡はウェーバー数とフルード数によって5つの典型的なタイプに特徴化することができる。水中音を元にした計測法を多量の気泡が発生する実際の砕波に適用した。砕波フロントの到着直後、着水点の前後及びbubble clouds到達後で完全に異なる周波数帯の気泡音が確認された。砕波の局所的な流体運動に生成気泡の特性が大きく依存することが明らかになった。また、現地観測及び室内において生成微細気泡量の計測が行われ、実海域の気泡量が淡水を用いた室内実験より大きな値を示し、特にsawash zoneで急激な上昇が存在することが明らかになった。界面ステートに対する生成気泡の差異を界面活性剤を淡水中に混入させ室内実験を実行した。これにより安定した界面に発生する気泡は平均で非常に小さく、砕波形態に大きく依存することが明らかになった。上述の実験及び現地観測の結果により、砕波後の気泡の発達過程と気泡径について詳細な情報を得ることができた。これらの結果は、砕波後の気液二相流としての数値気泡モデルの定数を決定し気泡流計算を実行するために有効な情報である。
• 砕波帯内の3次元流体運動の時空間特性とカオス的挙動

  文部科学省：科学研究費補助金(奨励研究(A))

  研究期間 : 1998年 -1999年 

  代表者 : 渡部 靖憲

   

  砕波帯内の3次元流速場・水粒子軌道の特性について,以下の重要な結論が得られた.1.中立粒子運動の3次元ビデオ解析・砕波時の混入気泡の影響を低減するため中立粒子に蛍光塗料を塗布しブラックライトを照射しビデオカメラを2次元水槽の上面及び側面からから撮影する3次元水粒子追跡実験方法を提案した.・統計解析及びwavelet解析により,砕波時にはほぼ2次元的であった流体運動が砕波過程を通して3次元性が強化され,2次元的な運動エネルギーが徐々にスケールダウンすることが明らかになった.・同様な解析により,水平及び鉛直方向に方向性をもつエネルギーが水深が浅くなるにつれ方向性を失うことが明らかになった.2.3次元Large Eddy Simulation・低レイノルズ数補正を行った高精度数値計算法を適用したLarge Eddy Simulationにより初めて砕波後の3次元流速場の数値的再現に成功した.・砕波ジェット着水直後に水平ローラー渦だけでなく縦渦及び旋回渦が生成されることが明らかになった.・生成された大規模渦整構造は,ボア領域において崩れ,発達した乱流に遷移する.この渦は戻り流れによって沖側に移流され次の砕波の3次元流速構造に大きな影響を与える.・砕波点近傍に移流された渦塊は連続する砕波に影響を与え,流速場及び水面形の3次元化を促進させる.この渦塊は砕波が繰り返されると共に強化されるので,徐々にジェットの着水以前に水面形が3次元化する.・計算領域にマーカーを配置し移流させることによって水粒子を追跡した.砕波フロント背後において斜め後方に軸を持つ渦を発見した.この渦は過去に実験的に気泡追跡によってのみ確認されている斜行渦の軌道と酷似しており,我々の発見した渦は斜行渦であると特定した.3.ビデオ解析による流体運動の3次元性に関する実験及び現地観測・実験水槽及び現地に水中カメラを固定し,混入気泡の映像から流体運動の3次元性を調べた.波の進行と直角方向に不規則な間隔で発生する発達した雲状の気泡が確認された.