Advancement in prediction of hydrodynamic characteristics under the free-surface and discharge evaluation by using the turbulence information measured by live camera images
| Project/Area Number |
23K04043
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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 |
山上 路生 京都大学, 防災研究所, 教授 (80362458)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | surface reflection法 / 水面変化 / 水面乱流 / 自然水域の流況観測 / 画像解析 |
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| Outline of Research at the Start |
設置や維持管理に優れているライブカメラによる中小河道のモニタリングの運用が進んでいる．ただし，表面流況の情報しか得られないため，水面下の流速分布，乱流構造，河床分布および土砂輸送状況を正確に評価できない．本研究は，水路実験によって,水面で可視化される平均流速や乱流パターンと，水面下の乱流構造の関係性を解明し、ライブカメラによる河川流の内部構造の合理的予測を目指すものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究のトピックの一つとして、2023年度は，水面変動が存在する水理条件で水面の流速・渦度・発散を適切に計測するsurface reflection法を開発した．特に桟粗度周りの流れに対して計測を行ってsurface reflection法の精度を検証した．また、その成果をもとに特許申請を行った．
特に2023年度の成果をまとめると以下の通りとなる．Pythonプログラムを作成し，レーザーポインタで形成される三角形領域を適切に抽出できた．さらに傾斜水面の平面の方程式を算出できた．Pythonプログラムで求めた平面方程式から，水面の傾きに対応させて座標軸を修正し，傾斜水面の流速・発散・渦度を算出することができた．水面の勾配が大きい場合には、修正前(水平面座標)の流速と修正後(水面の接平面座標)の流速の相違が大きくなり，水面の傾きを考慮した流速等の適切な修正・評価の重要性が示された．平面方程式を用いて水深を算出したところ，ポイントゲージによる実測値とほぼ一致し，水深変化を適切に捉えられることが示された．
また、ライブカメラの撮影サイトを検証した。当該年度は、宇治川を撮影すべく、デモカメラによるテストを行い、次年度への基礎データを整理している。
もう一つのトピックである、底面乱流が水面パターンに及ぼす影響は、当該年度は、単一桟粗度の流れをベースに、水面渦度、水面発散をsurface relrection法で評価できた。今後は実験ケースを追加して、底面乱流と水面パターンの関係を定量的に考察する。
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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
当該年度では、surface reflection法を新規に開発することに成功し，特許申請にまで至った．特許の関係で、学術論文の発表は控えているが、水面が非定常変化する流れ場の計測が可能になったことは大きな進展である。以上より研究は概ね進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、surface reflection 法の改良と精度向上を目指す。同時に実河川を撮影するライブカメラの開発も行い、撮影画像を解析する。ここにsurface reflection法への適用を試みる。また、室内実験では、底層乱流が水面パターンに及ぼす影響を解明する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
