ハイドロフォンを用いた流砂量の非採取現地計測システムに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360080
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 宮本 邦明 筑波大学, 農林工学系, 助教授 (00263492)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 隆郭 立命館大学, 理工学部, 講師 (80334035) ; 西田 顕郎 筑波大学, 農林工学系, 講師 (40312813) ; 真板 秀二 筑波大学, 農林工学系, 助教授 (50015864)
• Keywords: 流砂計測 / 掃流砂 / ハイドロフォン / 移動限界 / stochastic model / pick up rate / 土砂流

Research Abstract

本研究ではハイドロフォンと流砂の衝突により生じる音の振幅分布から,粒子運動の統計的性質を利用して流砂量を推定するシステムを開発することを目的としている.衝突音の振幅が粒子のハイドロフォンへの衝突時の相対運動量に比例することを利用し,昨年度は振幅分布が粒径に大きく依存すること,また,水理量,特に底面近傍の流速あるいは摩擦速度を知ることが重要であることを明らかにした.また,粒子運動の統計的性質は典型的な掃流砂としての運動を念頭に置いており,その適用限界に関する検討が同じく重要であることを指摘した.
今年度は,昨年度の研究成果を受けて,(1)掃流砂としての流砂運動の適用範囲,(2)底面近傍流速あるいは摩擦速度の計測法について検討を行ってきた.その結果,(1)については,掃流砂としての流砂運動が成り立つ範囲は無次元掃流元で評価できること,またその値は河床勾配によって変化することが明らかにされた.この結果をさらに検討するため,移動床の模型実験に適用して信号特性や流砂量との対応について調べている.(2)については,水深(水位),表面流速,水面勾配などの水理量からある程度の推定ができるものの,直接計測が望ましいこと,また,新しいタイプの2次元電磁流速計を固定床の河床区間(砂防ダムや床固工天端)に設置することにより底面近傍流速の直接計測が可能であることを明らかにした.これらの水理量の観測は流砂量観測に必要なだけでなく流域における降雨流出過程を把握するためにも必須の事項でもある.
これら,研究成果の一部は昨年度の研究成果と併せて,11.研究発表に示されるように関連学会等に報告しているが,最新の研究成果については今後あらためて口頭発表のほか学会誌等に報告を行ってゆく.

Research Products

• [Publications] 宮本邦明, 伊藤隆郭: "土石流の数値シミュレーションと相似則"砂防学会誌. 55・6. 40-51 (2003)
• [Publications] 鈴木拓郎, 堀田紀文, 宮本邦明: "土石流の流れに及ぼす河床粗度の影響についての実験的検討"砂防学会誌. 56・2. 5-13 (2003)
• [Publications] Takahiro Itoh, Kuniaki Miyamoto, Shinji Egashira: "Numerical simulation of debris flow over erodible bed"Proceedings of the Third International Conference on Debris-Flow Hazards Mitigation : Mechanics, Prediction, and Assessment. 457-468 (2003)
• [Publications] 小田晃, 長谷川祐治, 水山高久, 野中理伸, 宮本邦明: "水理模型実験におけるハイドロフォンを用いた流砂量計測"水工学論文集. 48. 745-750 (2004)