Proposing index method of three dimensional water catchment area and peak discharge estimating method for debris flow scale prediction
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20K04706
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22040:Hydroengineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中谷 加奈 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80613801)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 土石流 / 規模予測 / 集水領域 / 指標化 / 数値シミュレーション / GIS / 三次元 / 三次元的な集水領域 / 流量ピーク |
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| Outline of Research at the Start |
土石流時には流域への降雨量より多くの水流出が推定されることが経験的に知られる。これは、降雨を受ける表面地形を二次元的に捉えた従来の流域面積は集水領域が十分でないのでは、と着想した。土石流時には数時間～数日など長時間の降雨が集水領域に貯留されて、数分～数十分などの短時間で一気に流出したと推定されるが、短時間の急激な流量のピークを推定する適切な手法がない。
本研究は、土石流規模の予測に向けて、山体内の水貯留や渓流を越える水移動も考慮した三次元的な集水領域の指標化を新たに提案する。また、防災に貢献するために、集水領域に貯留された水が短時間で流出する土石流の流量ピークを推定できる解析手法を提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、土石流規模の予測に向けて、山体内の水貯留や流域を越える水移動を考慮した集水領域の指標化を提案するとともに、水が短時間で流出する土石流の流量ピークを推定できる解析手法を提案することを目的とする。本年度は、2021年度に引き続き土石流の水の量に着目して集水領域を検討するとともに、土石流規模に影響する要因を明らかにすることを目的とした。
2014年、2018年に広島県内の花崗岩地質で同じ山体周辺で発生した土石流事例を対象として検討を進めた。土石流シミュレーションで渓流上に設置した実災害の移動土砂量の土砂残存率10%未満となる水の供給量が、実災害規模の土石流が発生するのに必要な水の量だと仮定した。全渓流で必要な水の量を算出して合計すると、両対象とも一般的な土石流シミュレーションで想定される流域面積と降雨量を基に算出した量の2倍以上だった。隣接渓流からの水移動を想定して、両対象でQGISから全18、14渓流を含むよう山体から抽出した面積の合計値は、必要な水から計算される面積と比較して1.0～1.1倍となり、個々の渓流の流域面積でなく、全渓流を含む山体への降雨からの水の供給量として考えると、必要な水の量が対応することが示された。
実災害での流出土砂量を基に、土石流規模を表現する地形指標を検討した。流域の末端よりも標高が高い部分をGISで抽出して、二次元的な流域に対する三次元的な山体の体積を2014年、2018年の土石流事例について高精度に求めた。流出土砂量を地形指標で除した値を単位面積や単位体積あたりの土砂量として検討した結果から、流域面積よりも山体体積を指標とする方が相関がよく、規模を表す指標となりうることが示された。土石流の急激なピーク流量を表現するための、タンクモデルをベースとした解析方法について試行的な手法を提案して、観測や雨量データが揃った土石流について検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
コロナウィルスによる影響ならびに家庭の事情により、現地調査や情報収集のための出張が実施できず、本課題の遂行に必要な2014年、2018年の広島県での土石流の詳細なデータが不足した。これまでに情報収集や検討が進んだ対象については、災害前後のDEMや流出土砂量、降雨量等を用いてデータ整理、GISによる分析、土石流シミュレーションを実施するとともに、今後実施すべき調査や情報収集が必要な箇所、情報の抽出を合わせて実施した。さらに、土石流の急激なピーク流量を表現するための、タンクモデルをベースとした解析方法について試行的な手法を提案して、観測や雨量データが揃った土石流事例についての検討を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度までに得られた知見を基にして、2014年ならびに2018年に広島で発生した土石流事例を対象とした検討を進める。情報収集が必要な箇所について、調査やヒヤリングから詳細なデータや情報を得る。地形・地質的だけでなく降雨分布による差にも着目して、データ整理、GISによる分析、土石流シミュレーションを引き続き実施する。
土石流規模を表す地形指標について、流域を三次元化した山体の体積だけでなく、隣接渓流を考慮した広範囲の山体を含む二次元的や三次元的な集水領域の検討を進める。土石流の急激なピーク流量を表現するための、タンクモデルをベースとした解析方法について検討を進める。2022年度までに提案した手法について、発生タイミングを表現して、且つ土石流規模を表現できる各種パラメータの設定方法を検討する。土石流発生の閾値となる貯留高は、対象地により大きく異なることが推測されるため、観測データが揃った土石流事例との検証が必要である。データが揃ったサイトについて検証を進めた後、得られた知見を広島の土石流事例について適用した場合の対応を確認して、適用する際のパラメータ設定方法の検討を進める予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
