2016 Fiscal Year Research-status Report
土石流による氾濫・堆積被害が拡大する複合要因―材料・地形・構造物を対象として―
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15K16312
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中谷 加奈 京都大学, 農学研究科, 助教 (80613801)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 土石流 / 構成材料 / 地形条件 / 人工構造物 / 水理実験 / 数値シミュレーション / 防災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、１．水理実験による検討と２．計算モデルの提案と検証を行った。また、平成28年熊本地震により発生した土石流災害について現地調査や情報収集を行った。
実験には、流木による橋の閉塞を検討するための水理実験、ならびに氾濫・堆積を検討する地形模型実験を行った。実験で使用する流木模型や地形の一部の製作には3Dプリンタを利用した。水路実験では、山間部で多い橋脚の無い橋について検討を行い、橋の上流に到達する際の流木濃度、並びに流木長と余裕高の比が閉塞条件に影響することを確認した。実験結果から、閉塞頻度や統計的手法により閉塞の境界条件を導出した。地形模型実験では、土石流が連続的に発生する場合の堆積による地形変化の影響、扇状地に存在する建物や道路幅、谷と道路の接続状況による影響を確認した。堆積による影響は、先に小規模な土石流が起こる方が、先に大規模な土石流が起こるよりも範囲や値に差が生じることを確認したが、全体的な氾濫・堆積範囲に大きな違いは確認されなかった。道路幅は小さい方が下流の堆積深が大きく、谷から真っ直ぐ道路が接続すると土石流は道路上を流れて下流へ流出する水・土砂が多くなることや、谷と道路軸がずれる場合には上流側での堆積が多くなり道路を伝った縦断方向への到達は少なくなることを確認した。
2016年熊本で発生した山王谷川の土石流は、細粒が多く含まれるだけでなく、数mの巨礫や流木の発生や下流域への移動、橋での閉塞も確認された。計算による検討では、昨年度検討した細粒の液相化に伴う流体相密度の設定だけでなく、代表粒径を適切に設定しないと、災害時に発生した橋の閉塞や流路からの緩やかな氾濫・堆積が表現されなかった。細粒分は1.4g/cm3が比較的よく再現し、且つ巨礫や流木も多く含まれた影響を考慮して代表粒径を30cmとすると、1mや3cmを設定したケースと比べて最もよく現象を再現した。
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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
本年度は、１．水理実験による検討と２．計算モデルの提案と検証を予定していた。実験では、流木による橋の閉塞に関する境界の導出や、谷と道路の位置関係による下流への氾濫・堆積状況の違いや、連続的に土石流が発生する場合の堆積による地形変化の影響は小さいことを確認した。橋の閉塞条件は、統合システムにおいて流木濃度と流木長／余裕高を用いて閉塞の有無を判定する指標として利用する予定である。計算では、既往の災害事例や土石流危険渓流での検討に加えて、2016年に熊本県阿蘇市で発生した土石流について調査や情報収集を行い、人工構造物や材料特性の影響を考慮したシミュレーションを実施して、適切な条件設定を行うことで災害状況を再現できることを示した。細粒土砂の多い火山地域での各渓流に適切な流体相密度の設定については、今後も現地調査や情報収集を行い検証を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
橋脚や流木形状を変えた条件で水理実験を行い、閉塞の境界条件を検討を行う。実験結果や、平成27年度、28年度に得られた知見を元に、既往の計算モデルの利用や改良、新たな構築によってそれぞれの要因を表現できるモデルを確立する。これらを複合的に検討できるようモデルを統合して、GISと連携した汎用システムを提案する。提案するシステムには、個々の要因を解析出来るモデルを搭載し、土石流被害が拡大に寄与する現象に着目して、その本質が表現されることを到達点としてモデルの統合を実施する。これまでに発生した土石流事例を元に、典型的な土石流のシナリオや構成材料・地形・人工構造物を設定して、既往モデルと新たに提案したシステムとの比較検証を行う。システムの検証では、道路上を移動する土砂、流路から溢れる水・土砂、地形条件として起伏の大小の影響、家屋の影響、流木による橋の閉塞、細粒土砂や巨礫による影響、等に着目する。
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| Causes of Carryover |
今年度に計画していた実験（橋脚・流木形状を変えた検討）の一部が予定通り遂行できず、これに関わる資材購入や実験補助の人件費としての経費執行が出来なかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験を行うための実験資材（アクリル板、木材）を購入する。実験補助およびデータ整理補助の人件費として経費を計上する。また、研究成果発表のための論文投稿費、英文校閲費、および学会参加のための旅費を計上する。
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