2017 Fiscal Year Annual Research Report
蛇行長期動態の物理機構に基づく自然営力順応型川づくり
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15H02267
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 康行 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20261331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 康玄 北見工業大学, 工学部, 教授 (00344424)
泉 典洋 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10260530)
山田 朋人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959)
渡部 靖憲 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20292055)
井上 卓也 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (20647094)
竹門 康弘 京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104)
木村 一郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60225026)
竹林 洋史 京都大学, 防災研究所, 准教授 (70325249)
川村 里実 (山口里実) 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (70399583)
田中 岳 北海道大学, 工学研究院, 助教 (90333632)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 河川地形 / 河川災害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は２０１６年北海道豪雨災害の発生を受け，災害に起因する蛇行に関するテーマを先行させた．特に，急峻なハイドログラフを有する急流河川の出水時には，流量ピーク時よりも流量減少時に蛇行振幅が発達することを示し，そのメカニズムを考察するとともに，十勝川破堤原因の一つがこのメカニズムによることを示した．
一方，蛇行の要因分析に関しては，基礎的要因分析として，岩盤河床の影響分析，粘着性河岸の影響分析とそのモデリング，屈曲蛇行形状における水理特性の実験的解析等を実施した．特に，粘着性河岸を有する河川では，河岸侵食に伴う廂状の河岸の張り出しと，その間欠的崩落，崩落材料のスランプブロック形成等のプロセスが砂河川とは大きく異なる蛇行プロセスを形成し，蛇行の進展速度や蛇行形状に影響を及ぼすことを示した．また，これらの特性をある程度力学的に忠実に再現する数値解析モデルを新たに構築し，一次元水理モデルとカップリングすることで，蛇行の発達過程を適切に再現することに成功した．
応用的要因分析としては，波浪や潮汐の影響を受ける河口の影響の分析，ハビタットや生態に影響を及ぼす粒度分布や間隙率と蛇行との関係等について検討を実施した．この結果，間隙率の時空間的な変化は河床形状の不安定性を増加させ，流路の分岐を促進するため，蛇行流路は形成されにくくなることが明らかとなった．
本年は海外の河川にも目を向け，ミャンマー国エーヤワディー川を対象に河床変動の平面二次元河床変動解析を実施し，狭窄部が流路の時空間的な変化に与える影響について検討した．その結果，狭窄部が存在することにより，時空間的な変化が少ない安定的な流路が形成され，流路本数が減少して蛇行流路が形成されやすいことなどが示された．
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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
研究３年目にあたり，基礎的要因分析，応用的要因分析の各個別テーマは非常に充実した進展を示し，多くの新たな知見の提示，現象を予測する数値解析モデルの構築と公開，これらに伴う多くの論文発表，学会発表等がなされ，順調に成果を挙げることができていると判断する．一方で，２０１６年の北海道豪雨災害，２０１７年の九州北部豪雨災害という，２つの非常に大きな災害の発生をふまえ，開始当初の研究計画や担当者の一部変更などを行いこれらに迅速に対応することができた．これは，研究組織の柔軟性や連携の強さを示すととものといえる．また，これに伴う研究計画変更は，本研究課題のフレームワークの中で，社会が緊急に求める成果に優先順位を置いた結果であり，むしろ好ましい変更と考える．
研究当初の計画では，基礎的なテーマから応用的なテーマへと次第にシフトしていくという内容であったが，この点についてもおおむねこの流れに沿った成果を挙げてきている．
研究成果の一部，特に数値シミュレーションモデルの構築に関する部分については，すでに河川汎用プラットフォーム上のフリーソフトウエアとして発信されており，成果の公開という点においてもほぼ順調であると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，蛇行の要因分析のうち，未解明な部分の多いい課題を重点的に進めていく．また，緊急性の高いと思われる岩盤河床上の蛇行，粘着性護岸の影響，植生の影響については，特に重点を置いて進める．
一方，応用的要因分析の一環として，昨年度の九州北部豪雨，一昨年の北海道豪雨災害の経験を踏まえ，災害という突発的現象が短期的，長期的に蛇行に及ぼす影響をについてさらに深い理解を目指す．また，九州豪雨災害では大量の流木流出と，これによる橋梁，家屋などの破壊が大きな社会問題となった．これに対し，流木が河床変動や蛇行に及ぼす影響についての研究事例はほとんど存在しない．このため，流木と蛇行との関係についても新たな視点で検討を行っていく．また，植生の影響についてはこれまでも蛇行に及ぼす重要な因子として注目し，検討を行ってきたが，未解明な点も数多い．このため，来年度以降も検討を継続する予定である．
昨年は豪雨災害の発生を受けて一部計画を変更してこれに関する検討を急遽加えたが，今後も突発的災害の発生については臨機応変に対応していく予定である．
論文発表，学会発表，成果品のインターネットでの配信などについてはこれまで以上に活発に行っていく予定である．
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[Journal Article] Hydraulic Experiments on Influence of Bank Height to the Relationship between Bank Erosion and Bar Development2017
Author(s)
１．Watanabe, Y., Yamaguchi, S., Kawakami, M. and Kon, N.
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Journal Title
Proceedings of the 10th Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, pp.260, Padova, Italy
Volume: 1
Pages: 260-260
Peer Reviewed
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[Journal Article] Experiments on the influence of sediment supply by the bank erosion to channel plane form2017
Author(s)
２．Yamaguchi, S., Watanabe, Y., Takebayashi, H. and Kyuka, T.
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Journal Title
Proceedings of the 10th Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, pp.260, Padova, Italy
Volume: 1
Pages: 266-266
Peer Reviewed
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