斜面内浸透流における水みちの生成と発展に関する研究

Research Project

Project/Area Number	22K04310
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	斎藤雅彦神戸大学, 工学研究科, 准教授 (40283915)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	斜面 / 浸透流 / 透水性 / 不均一 / 空間分布 / 可視化 / 透水係数 / 不均一場 / 浸透流解析
Outline of Research at the Start	地盤物性値の不均一性や水みちの存在については，少しでも地下水・浸透流に関する実務に関与する機会があれば当然念頭に置いておくべき基本的な事象であるにもかかわらず，その詳細を把握すること，また全体像を可視化することは事実上不可能であるため，明確な根拠に基づいて定量的に取り扱うことが困難である．本研究では，従来の均一場を仮定した理論では取り扱うことが困難な問題について，模型実験と数値解析によってより現実的なモデル構築に寄与することを目指す．
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では，不均一な斜面における水みちの発生と透水性の時間変化を，実験的に把握すること，および飽和透水係数の時間的・空間的変化のモデル化を試みることを目的とし，その手段として，まずは模型斜面を作成し，流出端を空間的に細分化して流出流量の空間分布を測定することによって，水みちの有無や強さを把握することを計画している．令和4年度においては，当初計画に従って不均一な3次元模型斜面を作成し，通水を繰り返すことによって，下流端における流出量の空間的ばらつき，およびその時間変化を把握することを試みた．加えて，ガラスビーズを用いた平面2次元型と断面2次元型の斜面模型を作成し，発光粒子を用いた斜面内浸透流の可視化の可能性について検討した．その結果，3次元模型では，下流端流量の空間分布は測定可能であり，空間的に一定のばらつきが生じることを確認した．また，その性質は空間分布モデルを用いた数値モデルから得られる結果と類似している可能性があること，および時間変化についても流量が増加する領域，減少する領域，およびほとんど変化な生じない領域が存在し，それらを把握することが可能であることを確認した．また，可視化については，発光粒子を追跡にすることによって間隙流速を一定の精度で把握することが可能であることを確認したが，一方で有機質土が含まれる場合は発光粒子の吸着によって適切に追跡することが困難であることがわかった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究の目的である不均一斜面における水みちの生成発展に関して，模型斜面を作成し概ね計画に沿った測定結果が得られることを確認することができたため，今後有用なデータが得られると考えられる．また，斜面内浸透流の可視化についても適用可能な条件をある程度把握することができたため，応用の可能性はあると考える．
Strategy for Future Research Activity	当初の研究計画では，連続通水実験および断続通水実験を継続して実施することとなっており，令和4年度に得られた結果をさらに発展させることによって本研究の目的を達成可能であると考える．