2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H04044
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
渡邊 康玄 北見工業大学, 工学部, 教授 (00344424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, その他部局等, 研究員 (70399583)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水工水理学 / 河川工学 / 土砂水理学 / 河道形態 / 河岸浸食 / 中規模河床形態 / 節腹連続河道 / 河道内植生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
節腹連続河道の形状や変動等の時空間的な特性と水理条件との関係を明確にすることを目的に，節腹連続河道である札内川の縦横断形状を分析した結果，節の部分は河床勾配が緩やかで平常時には淵を形成し，腹の箇所では河床勾配が急で平常時には瀬を形成していることが明らかとなった．また，現状での札内川における流路の固定化は節腹河道を形成する主流路と対になる旧流路流入部の閉塞によって進行していることが確認され、流路固定化を解消または抑制し，節腹河道形状を維持するためには，流入部の掘削による分岐流路の回復が有効であることが現地データ等により示された．旧流路を効率的に回復させるために適した掘削箇所の選定手法について検討した結果，節腹河道の縦断的な瀬淵特性を考慮して掘削箇所を選定すれば効率的に旧流路を回復できることがわかった．H25~H26年度に札内川で実施した掘削試験結果とH26年8月出水時の河道撹乱状況から，縦断特性を考慮して選定した掘削箇所では，旧流路が回復し，節腹河道本来の分岐特性が復元する可能性の高いことが実証された．さらに，移動床水理模型実験で節腹が連続するような河道平面形状の再現に成功し，その平面形状の形成過程および長期的な変動過程を詳細に検討した結果，現地で確認された節腹に対応して連続した瀬淵が形成されることを明らかにした．
節腹連続河道の形成には，中規模河床波および植生の浸入が大きく関与していることを踏まえ，河岸浸食と中規模河床波との関係を明確化する水理模型実験を実施するとともに，植生の浸入を考慮した数値計算手法の開発を実施した．その結果，中規模河床波の発達過程で河岸浸食現象が大きく異なること，下流域で河床低下が発生しても節の砂州上では植生はあまり増加しないが，腹の中州では植生が増加する結果を得た．
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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
「節腹連続河道の特性把握」に向け現地データの分析を実施し，節腹連続河道の形状特性の把握が確実に行われた，また，「節腹連続河道形成機構の解明」に向けて実施した水理模型実験及び数値解析では次のような成果を得ている．水理模型実験では，節腹連続河道の再現に成功するとともに，中規模河床波の発達と河岸浸食の関係を明確化している．数値解析では，河道形成に大きな影響を与えると想定される植生侵入のモデル化が完了している．さらに，これらの成果を踏まえた節腹連続河道の維持に関する札内川での現地実験において，本研究の知見の有効性が確認された．以上のことから，本研究はおおむね順調に進展していると判断される．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、前述した目的を達成するために、それぞれの項目について相互に情報を行いながら，平成27 年度の結果を踏まえて実施する．これらの結果については，逐次取りまとめて，学会発表を行う．
・水理模型実験；水理模型実験結果を用い，局所的な水理量ならびに河岸近傍の河床材料の移動と河岸構成材料の移動状況の対応を詳細に分析し，河岸浸食の機構を明確にする．また，大規模出水時に形成される節腹構造の小規模流量時の応答特性を把握する水理実験を行い，検討に反映させる．なお，後述する浸食モデルの再現性が悪い場合には，河岸浸食に特化した抽出実験を行い，浸食機構の解明に努める．
・数値実験；水理実験の結果をモデルに取り込み節腹連続河道の形成の再現性を高め，より多くの実験ケースを数値実験によって効率よく実施する．また，節腹連続河道の水理量の変化に伴う応答特性を把握することによって，実河川で生じている非定常流量の影響を明らかにする．さらに，河岸の安定性に直接結びつき節腹構造の維持に重要な影響を与えていると考えられる植生の効果についてもモデルに取り込んで検討を行う．
理論解析；水理実験および数値実験の結果を踏まえ浸食モデルならびに境界条件等を現象に最適なものに変更して実施し，節腹連続河道の形状に関する基本特性の把握を行う．
・河岸浸食モデルの構築；水理実験による観察，数値実験による水理実験の再現性に基づき，河岸浸食モデルの開発を行う．また，その結果を数値実験へフィードバックしてモデルの最適化を図る．なお，数値実験による再現性の向上が図られない場合には，河岸の侵食機構解明に特化した水理模型実験を実施し，現象の詳細な観測によるモデルの構築を図り，数値実験での再現性の向上を図りながら検討を進める．
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