Tsunami / 2D Shallow Water / Python

津波解析2次元
シミュレーション

海底地形・陸域DEM、津波波源条件、粗度係数を利用し、津波の伝播、沿岸到達、陸域への遡上・浸水深を可視化するPythonベースの解析デモです。まずは軽量なサンプルで計算フローを示し、実務版では断層波源、外洋境界、wet/dry処理、GeoTIFF出力を強化します。

Overview

津波解析2次元モデルの考え方

津波解析では、海底地形の上を長波が伝播し、沿岸で水位が上昇して陸域へ遡上する現象を2次元格子上で追跡します。 DEM、波源、粗度、境界条件を統合することで、最大浸水深、津波到達時間、評価地点の水位時系列を地図・グラフとして確認できます。

海域の水深と陸域の標高を1つの格子DEMとして扱い、沿岸部の浸水深・到達範囲を計算します。

津波を長波として扱い、水位変化と流量フラックスを時間更新することで、沖合から沿岸までの伝播を表現します。

NumPy中心の軽量サンプルで、後からGeoTIFF DEM、断層波源、Manning粗度分布、GeoTIFF出力へ拡張できます。

Sample Output

デモでは、海から陸へ浅くなる人工地形を作成し、沖合に簡易な初期水位変位を与えて、沿岸低地へ津波が到達する様子を可視化します。実データでは、GeoTIFFの海底地形・陸域DEM、断層モデル、粗度ラスタ、検潮所位置へ差し替えます。

Demo Result Figures

津波解析2次元シミュレーションでよく確認する、最大浸水深、最大水位・最大流速、津波到達時間、時刻別水位・浸水範囲、評価地点の水位時系列の5種類を追加しました。実データに差し替えた場合も、同じ図構成で結果確認ができます。

Input

Output

Workflow

Web掲載用のサンプルでは、初期水位変位を使った簡易な津波伝播計算にしています。実務版では、断層モデルによる海底変位、開境界条件、保存性の高い有限体積法、適切なwet/dry処理を追加します。

Python Source Sample

以下は scripts/tsunami_2d_shallow_water_sample.py の内容です。人工地形と簡易波源を使った軽量デモですが、実データのGeoTIFF DEM・断層波源・粗度分布へ差し替えるテンプレートとして利用できます。

scripts/tsunami_2d_shallow_water_sample.py Python

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Note

このデモは津波解析の考え方をWeb上で説明するための簡易版です。実務で使う場合は、断層パラメータ、海底地形の精度、潮位条件、防潮堤・水門、建物・道路、粗度係数、検潮所水位・浸水実績による検証が必要です。