Elucidation of the mechanism of particle suspension in debris flows focusing on flow stratification and its implementation in a numerical model
| Project/Area Number |
22K14452
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
酒井 佑一 宇都宮大学, 農学部, 助教 (90916909)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 土石流 / 到達範囲 / 乱流 / 水路実験 / 数値計算 / 間隙水圧 / レイノルズ数 / 斜面崩壊 |
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| Outline of Research at the Start |
大規模崩壊に起因する土石流は、一般的に流動性が高く、到達範囲が広くなる傾向にあるため大きな被害に繋がりやすい。流動性の高さの原因は、間隙水の乱れにより土石流中の粒子が浮遊することとされるが、粒子の浮遊機構は十分に明らかになっていない。そこで本研究では、土石流の水路実験をもとに粒子の浮遊条件を解明する。その上で、粒子の浮遊量を求める理論モデルを作成し、実験結果により検証する。以上の成果を土石流の数値計算モデルに実装し、大規模崩壊に起因する土石流の発生事例に適用して再現性を検討する。本研究により、大規模崩壊に起因する土石流について、その氾濫範囲予測の飛躍的な向上を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模崩壊に起因する土石流は、一般的に流動性が高く、到達範囲が広くなる傾向にあるため大きな被害に繋がりやすい。流動性の高さの原因は、近年の研究で流れの乱れによって土石流中の粒子が浮遊することとされるが、粒子の浮遊機構については十分に明らかになっていない。そこで本研究では、土石流中の粒子の浮遊機構を水路実験に基づいて解明し、これを反映した土石流の数値計算モデルを開発することで、土石流の到達範囲予測の向上に繋げることを目指す。
本年度は、細粒土砂からなる土石流の堆積機構を検討するための水路実験を行った。実験では、水路下流端に設置したタンクで水と土砂を攪拌しながら混合し、サンドポンプにより吸い上げることで、水路上流端から土石流を定常的に供給した。水路勾配の初期条件は、泥流が堆積しない十分大きい勾配に設定し、その後、水路勾配を低下させていくことで、土石流の供給流量・土砂濃度に対して堆積が生じる勾配を測定した。細粒土砂からなる土石流では、粗粒土砂からなる土石流と異なり、土砂濃度と堆積発生勾配は一対一対応せず、同じ土砂濃度に対して流量が大きいほど低勾配まで堆積しない傾向にあった。以上の実験結果に対して、昨年度構築した粒子の浮遊量を算出するモデルを用いて、土石流の堆積発生勾配の理論値を算出したところ、実験で測定された堆積発生勾配とよく対応することが分かった。以上の結果より、昨年度構築した粒子の浮遊量を算出するモデルの妥当性が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度構築した粒子の浮遊量を算出するモデルを、土石流の堆積過程に対して適用し、その妥当性を確認することができた。これにより、粒子の浮遊機構を反映した土石流の数値計算モデルの開発につながると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
粒子の浮遊量の算出モデルを取り入れた土石流の数値計算モデルを開発する。開発した数値計算モデルを過去の土砂災害事例に適用することで、その妥当性を検証する。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
