2016 Fiscal Year Annual Research Report
河川と下水道の連携による雨水管理技術の開発とタイムライン防災への応用に関する研究
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16H06100
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
張 浩 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (90452325)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 水工水理学 / 雨水管理 / 河川 / 下水道 / タイムライン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
豪雨時における河川と下水道の流況を正確に把握するため，信頼性の高い水位観測データの蓄積が非常に重要である．このため本研究では圧力式，超音波式，電波式，接点式や画像式など代表する既存水位観測技術と方法をレビューし，それぞれの特徴や留意事項を考察した．そして，降雨の多い高知市における豪雨災害の歴史，現状及び課題に関する資料や内水外水氾濫対策として整備された既存ストック，雨水管理のための基礎地盤・気象データ等を収集した．また，高知県と高知市の協力を得て，高知市久万川・紅水川流域をパイロット区域として選定し，内水排水先である外水河川における継続的な水位観測機器を設置し現地観測体制を構築できた．
複雑な形状を忠実に再現できる非構造格子を用いた地表面・下水道一体型数値モデルを構築し，平成26年台風12号により発生した高知市久万川・紅水川流域の浸水氾濫過程の数値シミュレーションを実施した．地表面では浅水方程式に基づいた平面2次元解析，下水管渠ではスロットモデルを用いた1次元解析を行った．その結果，下水管渠の有無や建物への浸水の有無によって氾濫水の形態が異なることや，実績浸水範囲に近い値を得るために，氾濫水の下水管渠への流入や建物への浸水を考慮することが重要であることが明らかになった．
数値モデルの改良を図り，京都大学防災研究所宇治川オープンラボラトリーの下水道管渠流れ模型を用いたマンホール内のエネルギー損失に関する基礎実験を開始した．実験ではマンホールと繋がる流入流出管渠の配置や下水管渠下流側の排水状況が下水管渠内の流れに与える影響を注目した．
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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
現地観測体制の構築は，対象区域の選定や観測手法の決定などに時間がかかったため，計画より少し遅れた．一方，数値解析モデルの構築や対象区域における氾濫実績の再現計算については，計画よりも早く着手できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
高知市久万川・紅水川流域における河川・下水道での流況実態を昨年度に構築できた観測システムによって把握し，流出や流れの特性を考察するとともに，精度の高い観測データの蓄積を図る．また河川や下水道管理者と協力しながら，研究対象区域における河川・下水道関係のストックの運用実績資料を継続的に収集し，地上・下水管渠における流況との関係を検討する．それらの知見に基づいて，都市水網における流況を支配するパラメータを抽出し，流れを制御する方法や浸水災害発生のメカニズムを検討する．
京都大学防災研究所宇治川オープンラボラトリーにある全国共同利用施設を活用し，下水道管渠内の流れ構造やマンホール周辺におけるエネルギー損失等に関する基礎実験を実施する．下水道における流れを支配する基本的物理現象と過程に対する認識を深めるとともに，下記数値モデルの改良と高度化に活かす．
昨年度に引き続き，高知市初月排水区を対象とした過去の豪雨災害の再現計算や将来予測結果を踏まえて，数値モデルの改良と高度化を行う．特に河川・氾濫原一体型流れ解析モデルと地上・側溝・下水管渠における複雑な氾濫水の授受関係を配慮した内水氾濫モデルの整合に向けて，それらのモデルに対して個別に検証するとともに，統一したフレームワークの下での有効性や整合性の検証などを行う．
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