【資料-２】

第３回

富山湾における『うねり性波浪』
対策検討技術委員会 資料「うねり性波浪」の特性解明

平成20年6月19日

国土交通省北陸地方整備局
新潟港湾空港技術調査事務所

目

次

１．長周期波による水位上昇量の推定·················································································１
１－１．水位上昇量の推定·································································································１

２．富山湾における波浪特性·································································································３２－１．検討の目的 ············································································································３２－２．波浪特性の解明 ····································································································４３．伏木地区における波浪特性·····························································································１０３－１．波浪特性の検討結果 ····························································································１０３－２．伏木地区における被災の概要 ·············································································１１３－３．第２回委員会での検討課題 ················································································１３３－４．検討課題への対応 ································································································１４３－５．波浪特性の解明 ····································································································１６４．被災要因とメカニズム ····································································································１９４－１．被災要因の検討 ····································································································１９４－２．被災メカニズム ····································································································２１参考資料································································································································２２

１．長周期波による水位上昇量の推定
１－１．水位上昇量の推定
伏木富山港における水位上昇量推定の基本的考え方● 伏木富山の潮位計のデータを用いることを基本にし、潮位 21cm は第 2 回委員会での値をそのまま用いる。
● 但し、潮位計は導水管の影響で短周期成分が減衰している。
● この減衰分は富山の波高計のデータを用いて補正する。
● 波高から最大水位上昇量を推定する際にも富山の波高計のデータを用いる。

第2回委員会の考え方との違い● デジタルデータを用いた処理をしている。
● 金沢ではなく、伏木富山の観測資料を用いることを基本にしている。
● 最大水位上昇量も観測資料に基づいて推定している。

1

最大水位上昇量推定の方針（手順）○伏木富山港検潮所の資料を用いることを基本にする。
○しかし、周期300s程度以下の成分は減衰した形で観測されている（導水管の影響）ので、全周期帯で減衰なく観測されている富山の波高計の資料を参考にして、伏木富山における長周期波高（周期30s以上）を推定する。
以下に、フロー図を示す。
①長周期波高に対する最大水位上昇量の割合を富山の波高計資料から算出する。

②推定された伏木富山の長周期波高から最大水位上昇量を推定する。

推定結果：最大水位上昇量（2/246～18時平均）

42.7cm※推定した最大水位上昇量は、富山での観測値から求めた有義波高に対する最大水位上昇量の割合と同程度（10～20%程度）であり、オーダー的にも妥当な数値と判断される。
潮位（波高が高かった14時）

21.0cm（第2回委員会資料）

合計63.7cm2/24 6 時～18 時の最大水位上昇量の平均値：42.7cm

水位2/24 6 時～18 時の最大水位上昇量の平均値：42.7cm

長周期波

合計63.7cm
潮位

潮位（波高が高かった 2/24 14 時）
1214

時間 1618（時）

潮位に長周期波が重なった場合の水位上昇のイメージ図
2２．富山湾における波浪特性
２－１．検討の目的
第2回委員会● 過去に発生した『うねり性波浪（寄り回り波）』による被災状況が整理され，その結果，富山湾の特定地域（伏木富山港（伏木地区），滑川，入善）において被災が多いことが確認された．

検討の目的● 本検討は，上記の『うねり性波浪（寄り回り波）』について，エネルギー平衡方程式による波浪変形計算を実施し，以下の項目について把握するものである．
・富山湾全体としての寄り回り波の特性と地域特性

3２－２．波浪特性の解明【再現目標の設定】
再現目標は，富山湾内で最大有義波高を観測した平成20年2月24日16時とする．
ただし，輪島と富山湾内では，伝播距離が異なるので輪島についてはタイムラグを考慮して２時間前の平成20年2月24日14時とする．
①輪 島 ：H1/3=6.22m，T1/3=13.3s（2/24 14 時）②伏木富山：H1/3=4.04m，T1/3=14.2s（2/24 16 時）③富 山 ：H1/3=9.92m，T1/3=16.2s（2/24 16 時）【計算領域図】

広領域：200m 格子：観測地点：再現性の確認を行う

狭領域：25m 格子（輪島港周辺）

入善漁港
滑川漁港

4

狭領域：25m 格子（富山湾内）

【計算モデル】
波の回折を考慮したエネルギー平衡方程式により波浪変形計算を実施する．
領 域

能登半島を含む富山湾

項 目

広領域（能登半島を含む富山湾）：200m
狭領域（輪島港周辺，富山湾内）： 25m

計算格子間隔基礎方程式

波の回折を考慮したｴﾈﾙｷﾞｰ平衡方程式※（回折影響係数κ=2.5）

周波数分割

10 分割

方向分割

36 分割

※「波の回折を考慮した多方向不規則波の変形モデルに関する研究」，土木学会論文集No.628 Ⅱ-48，1998年，間瀬肇・高山知司・国富將嗣・三島豊秋【計算水深図】
計算水深は，以下の資料より作成した．
・海の基本図（6312，6331～6335）
・海図 （1162A，1183）
・伏木富山港（伏木地区）深浅測量結果
・伏木富山港（富山地区）深浅測量結果
・港湾計画図5

【波浪条件】
試行計算の結果，再現性の高い波浪条件は，以下のとおりである．
波浪条件
波高H1/3=6.9m

周期T1/3=14.5s

Smax

Smax=75

波向N21°E

潮 位

潮位=D.L+0.64m

スペクトル形

BSスペクトル

潮位条件は，DL+0.0m～DL+0.64mと変化させて実施した結果，最大で波高５ｃｍ程度しか差がないことを確認している．
【再現性の確認】
上記の波浪条件で波浪変形計算を実施した．以下に，観測値と計算値の比較表を示す．
輪島項目

伏木富山

富山

H13(m)

T13(s)

波向（°）

H13(m)

T13(s)

波向（°）

H13(m)

T13(s)

波向（°）

観測値

6.22

13.3-

4.04

14.2-

9.92

16.2-

計算値

6.01

14.1

19.5

4.14

13.8

31.5

7.71

16.1

18.6

・輪島と伏木富山は，波高・周期ともに比較的よく一致している．
・富山は，周期の再現性は高いが，波高については，計算値の方が2.2m程度低い．
・３地点の観測値の波高・周期の傾向は，計算値に表れており，富山湾全体の再現性の確認ができた．
※富山の波高は，計算値の方が2.2m程度低い結果となった．
その要因は以下のことが挙げられる．
①水深データの精度の問題
伏木富山港周辺の水深データは，深浅測量データを用いている．深浅測量データの測量間隔は，沿岸方向100m，岸沖方向50mを基本として測量されている．
また，海底勾配の急峻な部分は，岸沖方向25mで測量されている．
深浅測量の範囲以外は，海の基本図等を用いているため，あいがめ地形周辺の水深データの精度が高くなれば，富山の再現性が向上する可能性がある．
②計算手法の問題
本検討では，エネルギー平衡方程式により波浪変形計算を実施しており，波の非線形性については考慮されていない．富山の観測地点のような複雑な海底地形では，局所的に波の非線形効果により波高が大きくなると考えられる．

6【富山湾の波浪特性（富山湾全体）】

富山湾の被災地区（平成20年2月の被災，第１回委員会資料より抜粋）

Wave
Height (m)10987

入善は外洋からの波浪を直接受けるため波高が高い．

地形の影響により遮蔽域となり波高が低い．

65432100102030

Wave
Height (m)40 km

10987654321

急峻な谷が存在する複雑な地形（あいがめ）により波高が高くなる．

00

富山湾の有義波高・波向分布
75101520 km

【富山湾の波浪特性（伏木地区，新湊地区）】

Wave
Height (m)109876・被害箇所では，波高が高くなっている．
・港前面の複雑な海底地形（あいがめ）により屈折現象，浅水変形で波高が集中している．

5432回折域となる港内及び防波堤・離岸堤背後は評価対象外とする．

1001234km・海底地形は 20m～100m を境に急峻な谷の地形を形成している（あいがめ）．
・岬のような地形では，屈折現象により波が集中して波高が大きくなる．

波高増大
8【富山湾の波浪特性（富山地区）】
,( )

,

Wave
Height (m)1098765432回折域となる港内及び防波堤・離岸堤背後は評価対象外とする．

1000.511.5km2

・八重津浜前面の複雑な海底地形（あいがめ）により屈折現象，浅水変形で波高が集中している．
・港前面の複雑な海底地形（あいがめ）
により屈折現象，浅水変形で波高が集中している．
波高増大

波高増大

富山地区
八重津浜

9

３．伏木地区における波浪特性
３―１．波浪特性の検討結果【検討のまとめ】① 第２回委員会の指摘事項を踏まえ、ブシネスクモデルの計算領域等の設定を見直し、より精度の高い波浪変形計算を実施した。
② 波浪変形計算における入射波浪は、港外波浪観測地点における波高の再現計算を実施することにより設定した。
③ 波浪変形計算の結果、高波浪箇所が被災箇所とおおむね一致していることが確認された。こ

A-1

ＡＢ
Ｃ
Ｄ

D'

Ｄ

FE

Ｅ
Ｆ

波浪観測地点（波向 22.5°,γ=3.3）

F'

E
F
F'

波浪観測地点A-2
DC

被災箇所における高波浪BＡＢ
ＣD'

被災箇所における高波浪

DCBA-2A-1の結果を踏まえて、被災要因の検討のための進行波の検討を実施する。

ＥＦ（波向 40.0°,γ=3.3）■は被災(大)あり■は被災(小)あり

図 3-1 ブシネスクモデルによる波浪計算結果（反射あり）

10

３－２．伏木地区における被災の概要【波浪状況】
・ 被災時には、有義波高 3.0ｍ以上の高波浪が 18 時間（24 日 6 時～24 時）にわたって継続しており、有義波周期はおおむね 13.0 秒以上であった。
・ 特に、24 日 14 時～18 時にかけては、波高 4.0ｍ以上、周期 14.0 秒以上となっており、この期間に被災した可能性が高い。
・ 被災時の最大有義波高は 24 日 14 時の波高 4.22ｍ、周期 14.2 秒であった（図 3-2）。
【被災状況】
・ 北防波堤では、Ｂ区間およびＤ・Ｄ’区間においてケーソンの顕著な滑動および被覆消波ブロッ
クの沈下が認められる（図 3-3）。

伏木富山
有義波高 3.0ｍ以上

10有義波
最高波

波高(m)

5

最大有義波高 4.22ｍ
00時
6時
2月23日

12時

18時

0時
6時
2月24日

12時

18時

0時
6時
2月25日

12時

18時

0時

15

10周期(sec)
5有義波
最高波

00時
6時
2月23日

12時

18時

0時
6時
2月24日

12時

18時

図 3-2 有義波と最高波の時系列図

110時
6時
2月25日

12時

18時

0時

F

FE

D'DC

B

1) 北防波堤の設計区間の区割り（平面図）

滑動が認められるケーソン
滑動が顕著なケーソン

2) 北防波堤ケーソンの滑動状況

3) 北防波堤の被災状況（Ｄ’、Ｄ、Ｂ、区間）
図 3-3 伏木富山港（伏木地区）における主な被災箇所
12AA

３－３．第２回委員会での検討課題
第２回委員会における指摘等にもとづき、次の検討を実施する。
(1) 計算範囲の拡大（被災時の波浪の屈折現象が十分に表現できる水深 150ｍまで）(2) 波浪観測結果にもとづいた入射波スペクトルのパラメータγの設定(3) 波浪観測地点における波高の現況再現
今回の検討を第２回委員会における検討と比較したフロー図を図 3-4 に示す。

第２回委員会

今回（第３回委員会）

波浪観測データの整理

波浪観測データの整理

地形条件の設定（沖側代表水深50ｍ）

地形条件の設定（沖側代表水深150ｍ）

エネルギー平衡方程式
による予備検討

波浪観測結果をそのまま入射波浪条件に用いる

ブシネスクモデルによる観測波浪の再現計算

入射波条件の設定
波向NNE、NE
γ3.3

入射波条件の設定
波向22.5°、40.0°
γ3.3、10.0

ブシネスクモデルによる
波浪変形計算ブシネスクモデルによる
波浪変形計算レーリー分布から算定した波高による波浪特性の把握

レーリー分布から算定した波高による波浪の平面分布特性の把握

被災要因の検討

ゼロアップクロス法により算定した波高による北防波堤の波浪特性の把握

被災要因の検討

図 3-4 波浪特性の検討フロー

13

３－４．検討課題への対応(１) 計算範囲の拡大と観測波浪の再現

・ 被災時の波浪の屈折現象が十分に表現できる水深 150ｍまで計算範囲を拡大した。
・ 波浪観測地点における波浪の再現計算を実施し、波高については±6cm、波向については±2°の精度で再現することができた。再現計算の結果、伏木地区の波浪観測地点は北防波堤による反射波の影響を受けることが明らかとなった。

計算領域設定図

目標波向 22.5°(波浪観測地点)

入射波向
17.5°

入射波向39.5°

目標波向 40.0°(波浪観測地点)

図 3-5 計算領域設定図と波浪変形計算結果例（γ3.3、反射あり）
14

(２) 波浪観測結果にもとづいた入射波スペクトルのパラメータγの設定

・ 入射波浪の JONSWAP スペクトルのパラメータγを設定するために、観測波浪のスペクトル解析を実施した。被災擾乱の波高 3.0ｍ以上の高波浪期間（2 月 24 日 6 時～24 時）の解析結果から代表的なスペクトルを図 3-6 に示す。
・ 本検討では JONSWAP スペクトルのパラメータγとして、被災時（14 時～18 時）の観測スペクトルからγ=3.3 を用いる。
・ 被災擾乱の高波浪期間は長く、その間に JONSWAP スペクトルのパラメータγが変化していることも考えられることから、γが変化した場合の波浪特性を確認するために、高波浪期間のγの最大値であるγ=10.0 の検討も実施する。

被災時（14 時～18 時）の観測値
JONSWAP スペクトル γ1.0
JONSWAP スペクトル γ3.3
JONSWAP スペクトル γ10.0

スペクトルのピークは高波浪期間全体と比較するとやや低めであり、
JONSWAP スペクトルのパラメータγは 3.3 前後となる。

波高 3.0ｍ以上の高波浪

観測値
JONSWAP スペクトル γ1.0
JONSWAP スペクトル γ3.3
JONSWAP スペクトル γ10.0

期間でスペクトルピークが最も先鋭なのは 2 月 24
日24時 で あ り 、JONSWAP スペクトルのパラメータγは 10.0 程度となる。

図 3-6 観測波浪のスペクトルと標準スペクトル（抜粋）15３－５．波浪特性の解明(１) 主な計算条件

・ 被災時の状況を把握するために、ブシネスクモデルにより伏木富山港（伏木地区）における波浪変形計算を実施した。
・ 各種計算条件は、計算領域の拡大に対応して適宜変更した。
・ 計算潮位は、水位上昇量の検討検討結果から D.L.+0.637ｍとした。

表 3-1 主な計算条件（ブシネスクモデル）
項目

計 算 条 件

計算対象域

伏木外港の港外および港内沖側境界条件

修正 JONSWAP 型スペクトル

港内反射率

直立壁：1.0
スリットケーソン：0.8
消波ブロック：0.5

計算格子間隔10ｍ

計算時間間隔0.02 秒

積分時間

100T1/3

波浪観測地点
水深 50ｍ以深の特徴的な地形

沖側最大水深150ｍ

最低水深2.0ｍ

計算潮位D.L.+0.637ｍ

伏木富山港（伏木地区）港外波浪観測地点（マフコタワー）における被災時の最大波高（波高 4.22ｍ）を再現できる入射波浪条件を、２波向（波浪観測地点で N22.5°Eおよび N40°E）、２スペクトル型（JONSWAP

水深 50ｍ型γ＝3.3 およびγ＝10.0）で設定した。

図 3-7 計算水深図
表 3-2 入射波条件一覧（被災時：2 月 24 日 14:00）
計算ケース

入射波条件
波向Smax(°)

波浪諸元

波高(ｍ)

周期(秒)

γ

波向 22.5°, γ 3.3

4.4214.2

N17.5753.3

水深メッシュデータをもとに、計波向 22.5°, γ10.04.53

14.2

N17.57510.0

算の安定性確保のために沖側境

波向 40.0°, γ 3.3

4.08

14.2

N39.575

3.3

界の摺り付け(1:5 勾配)と水深 20

波向 40.0°, γ 10.0

4.02

14.2

N39.575

10.0

ｍ以深のスムージングを実施し深浅測量データ等から作成したて、計算水深を作成した。

16

(２) 波浪特性の検討【波浪特性（波向 22.5°）】
・ 北防波堤の東端のＡ区間および西側の D 区間(西側)～E 区間で波高が高くなる傾向にある。
・ 特に、被災しているＤ区間の西側では、波高が非常に高くなっている。
・ γ10.0 はγ3.3 よりも波浪の収束傾向が強まっており、反射波（重複波）の分布も強く出る傾向にある。

A-1
B

A-2

Ａ
Ｂ

C

ＣDＤＡＢＣ
ＤD'EＥFＦ

F'F'F

ED'DCB

A-2A-1

波浪の屈折の模式図（波向 22.5°）

波浪計算結果： 波向 22.5°、γ3.3ＥＦ

波浪計算結果 ： 波向 22.5°、γ10.0

図 3-8(1) 被災波の波浪計算結果（反射あり）
17

【波浪特性（波向 40.0°）】・ 北防波堤の東端のＡ～Ｂ区間および西端の E～Ｆ区間で波高が高くなる傾向にある。
・ 被災しているＢ区間前面では、波向22.5°よりも波高が高い。
・ γ10.0 はγ3.3 よりも波浪の収束傾向が強まっており、反射波（重複波）の分布も強く出る傾向にある。

A-1
B

A-2

Ａ
Ｂ

CＣ

DＤＡ
Ｂ
Ｃ
ＤD'E

Ｅ

F

ＦF'F'FE

D'DC

B

A-2A-1

波浪の屈折の模式図（波向 40.0°）

波浪計算結果： 波向 40.0°、γ3.3

ＥＦ

波浪計算結果 ： 波向 40.0°、γ10.0

図 3-8(2) 被災波の波浪計算結果（反射あり）
18

４．被災要因とメカニズム
４－１．被災要因の検討(１) 進行波の波浪変形計算
・ 被災時の状況を把握するために、ブシネスクモデルにより波高（進行波）を算定した。
・ 北防波堤前面の波高は、波浪観測地点よりもかなり大きくなる。
・ Ｂ区間の被災箇所は、波向 40.0°で比較的波高が高くなる。
・ Ｄ区間の被災箇所は、波向 22.5°の高波浪箇所とよく一致している。

A-1

進行波： 波向 40.0°、γ3.3

B

A-2

ＡＢ

CＣE

Ｅ

F

ＦF'E
FF'Ａ
Ｂ
Ｃ
ＤD'D

ＤD'DC

B

A-2

A-1

進行波 ： 波向 22.5°、γ3.3ＥＦ

図 4-1 被災波の波浪計算結果例（反射なし、構造物は完全透過）

19

(２) 北防波堤前面の波高分布特性（設計波との比較）
・ Ｂ区間は、波向 40.0°で波高が設計波を上回る。被災時の波高はＡ区間と同程度であるが、Ｂ区間の設計波高のほうが低いため、Ｂ区間で被災が顕著であったものと考えられる。
・ Ｄ区間の西側は、波向 22.5°のケースで波高が高くなる。被害が大きい区間と被災時の波高が設計波を超えた区間はよく一致している。
・ D 区間の東側では 22.5°、40.0°の波向でも波高は比較的低く、被災状況の再現に課題が残る。

8.0

波向：22.5°,γ=3.3
波向：22.5°,γ=10.0
設計波高
観測波高(4.22ｍ)

7.0

波高（ ｍ）

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

F'F
E
D'
1500 1400 1300 1200 1100 1000

900800D700600500

C400300B200

A-2 A-11000

図 4-2(1) 北防波堤前面の波高分布（波向 22.5°、堤体前面 25ｍ地点、進行波）
8.0

波向：40°,γ=3.3
波向：40°,γ=10.0
設計波高
観測波高(4.22ｍ)

7.0

波高（ ｍ）

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

F'F
E
D'
1500 1400 1300 1200 1100 1000

900

800

D

700

600

500

C400

B
A-2 A-1300 2001000

図 4-2 (2) 北防波堤前面の波高分布（波向 40.0°、堤体前面 25ｍ地点、進行波）■は被災(大)あり■は被災(小)あり
20

４－２．被災メカニズム【被災メカニズムのまとめ】① 第２回委員会の指摘を反映し、深浅デ－タと入力波を精査し精度の高い波浪計算を実施した。
② Ｂ区間およびＤ区間においては、被災時に設計波を超える波浪が来襲していたことが明らかとなった。
③ 北防波堤は、設計波を超える波によりブロックの沈下から被災したものと思われる。

北防波堤の被災メカニズムのイメージ図① 「寄り回り波」によるうねり性の高波浪が来襲し、水位も上昇

不安定② 消波ブロックが徐々に沈下し、堤体にかかる波圧が増大する（飛散ではなく、大きく揺すられ噛み合わせや足折れ等によって空隙率が小さくなった）沈下③ 堤体の滑動安全率が1.0を下回り、堤体が港内側に滑動する
直接堤体に波圧がかかる

滑動④ 被災後（堤体の滑動、消波ブロックの沈下等）

21

【参考資料】
Ａ－２区間の消波ブロック沈下状況
断面図（Ａー２区間）
A-2-90m (A-2-1)
テトラポッド(32t型)乱積

CL
0.43
12.00
3.71

8.53
8.00

0.10

4.00

7.80

0.10

4.60
2.00+4.5

控除幅1.10

1.13

1.78

2.47

1.58+4.52+3.47
上部コンクリート+3.46 + 3.5+ 2.0

101.

テトラポッド(２５t型)乱積
Ａー２型ケーソン
B
4.00

LH

(12.0 X 15.0 X 11.0)

-6.15
1:2

224.003.05

Ｂ区間の消波ブロック沈下状況

断面図（B区間）
B-105m (B-3)
CL

ﾎｰﾙ6ﾌﾞﾛｯｸ(20t型)乱積
5.55
12.85
0.10 3.00 0.50
8.92+ 4.0

0.10+ 3.0+ 1.5+2.47

7.12

3.81

3.42+2.97
上部コンクリートM.L.W.L +0.1

ホール６ブロック(１６t型)乱積
- 6.1

4.00

7.64

96
0.

5
1.
1:

8.30

パラペット+4.18

控除幅0.96

12.00
5.71

Ｂ型ケーソン
BLH(12.0 X 15.0 X 10.0)

1:2
1:223

4.00

3.00

Ｃ区間の消波ブロック沈下状況

断面図（C区間）
C-45 (C-1)
5.00
2.89

1.59

0.1
3.0 0.5
4.69
1.99+4.01

控除幅1.02

0.42

2.77

1.52+4.0

11.5

3.10

4.16

CL

6.00

7.4(3列)
9.09
7.49

7.8

0.1+2.87 +3.0+2.97

+1.5

02
1.

C型ケーソン

テトラポッド(20t型)乱積

B

4.0

L

H

(11.5×15.0×9.5)

-5.15

24

4.0

3.0

Ｄ区間の消波ブロック沈下状況
断面図（D'区間）
D-100m (D-27)
CL
テトラポッド(32t型)乱積

6.00
8.00

5.01

(港11.5012.02外)

0.10

3.92
3.00

8.30

0.10

8.90
2.74.51.
10

テトラポッド(25t型)乱積

4.00

4.02

控除幅1.101
1:+2.86

12.00

M.L.W.L +0.1+3.96
2.74

3.34+4.0

ケーソン

-5.45

BLH
(11.5x15.0x9.5)

1:20.45

消波ブロックによるケーソンの傷
25+3.0+2.63
+1.5

4.00

3.00

Ｅ区間（被害なし）の消波ブロック状況

26