| Project/Area Number |
20K05029
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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 25030:Disaster prevention engineering-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 流砂 / 暗渠 / 数値計算 / ２次元浅水流方程式 / 有限体積法 / 水路実験 / 管水路 / 開水路 / 土砂洪水氾濫 / 避難 / 土砂災害 / 暗渠閉塞 / 数値解析 / 再現計算 / 堆砂 / 3次元数値解析 / 浅水流方程式 / 避難経路 / 山間地 / 土砂流出 |
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| Outline of Research at the Start |
山間地の谷間で発達した住宅地では、小さな渓流を道路下の暗渠内に流し込むことで、その上を道路の空間として活用することが多い。しかし、豪雨が生じると、流砂が暗渠内へと流れ込んで閉塞させる。そうなると、土砂と水が道路上を流れ出すため、住民は安全に避難できない。そのような状況を回避するために、閉塞する可能性のある暗渠を予め抽出し、避難経路から外したり、閉塞の生じない暗渠に改良したりする等の対策が求められる。
そこで、本研究では、流砂による暗渠の閉塞過程を解明するとともに、閉塞の生じる暗渠を抽出する手法を開発し、その結果に基づいて避難に適さない道路区間の抽出方法を提案する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we clarified the mechanism of blockage of culverts by sediment flow such as bed loads based on flume experiments and numerical simulations. The results of the flume experiment showed that when the culvert bends or curves, sediment flow slows down in the culvert, stops, and blocks the culvert. Three-dimensional numerical simulations were performed to analyze the flow in the culvert, and it was found that the velocity of the flow decreases sharply, and the pressure of the flow rises sharply on the upstream side of the point where the shape of the culvert changes, such as bending and curving. As a result, it was estimated that the sands were subjected to drag and pressure in the opposite direction of travel, slowed down, and stopped. Therefore, as a safe evacuation route in a residential area with a culvert, it is better to remove the section where the culvert is likely to fill up during a flood.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
土石流や洪水等の水と土砂の流れを予測する数値計算手法はハザードマップを作成する基本技術で、渓流や河川などの開水路を対象として開発されてきた。この場合、流れの表面に作用する圧力は大気圧と等しく、一般的にゼロとして取り扱う。しかしながら、近年、道路が都市部だけでなく、山間部にも整備され、渓流を暗渠等で跨ぐようになった。そのような道路も含めて安全な避難路を選ぶためには、数値計算手法は開水路だけでなく暗渠も適用できなければならない。つまり、流れの表面に作用する圧力がゼロより大きい場合にも計算できるようにする必要が生じた。本研究はそのような状況も対応できる計算手法を提案し、その再現性を明らかにした。
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