2016 Fiscal Year Research-status Report
都市域河川における木杭列水制による河口砂州動態の制御と管理手法の体系化
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16K06524
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| Research Institution | Akashi National College of Technology |
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Principal Investigator |
神田 佳一 明石工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60214722)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡部 守義 明石工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00390477)
中村 文則 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (70707786)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 河口砂州 / 木杭列護岸 / 生態環境機能 / 治水防災機能 / 海岸変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，河口砂州の発達が顕著である東播磨・淡路地域の県管理小河川の河口域を対象として，現地モニタリングや模型実験及び数値解析により，間伐材を用いた木杭列水制の治水防災機能及び水生生物に対する生態環境機能を工学的に評価して，木杭列水制を用いた河口域の合理的な管理手法を構築することを目的としている．平成28年度の研究実績は以下の通りである．
(1)河川管理者（兵庫県）及び間伐材生産関連企業と連携して，東播磨地域の松，杉，檜などの間伐材の産出状況，水制や護岸や堰堤などの構造材料としての使用実績等について調査することにより，経済性の検討も含めてその適用の可能性と範囲を明確にした．
(2)水浸と乾燥の繰り返しによる腐食に対する木杭の耐久性について，流水中に設置した材質や表面処理法の異なる数種の木杭材料の水分量及び針入度試験を行い，水深や流速，水浸時間をパラメータとして腐食の程度や進行速度と木杭強度の関係を明らかにした．また，実河川においても同様の現地調査を行い，腐食に対する耐久性の高い木杭材料の選定と施工方法を提案するとともに，木杭の腐食特性と魚類の生息環境の変化との関係についても考察を行った．
(3)都志川及び明石川の河口部を対象として，これまでの定期横断測量及び衛星画像のデータから、河口砂州地形の近年の経年的な動態と砂州形成のメカニズムを明らかにした．また，由良川河口域を対象として，海岸特性と河口砂州の発達メカニズムを解明するために，河口部周辺への波浪とその流況の解析モデルの適用性の評価を行った．
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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
(1)間伐材の産出状況と河川構造材料としての有効性の評価については，既往文献及び木材関連企業からの聞き取り調査等から，東播磨地域における間伐材の産出量及び使用実績について明らかにするとともに，河川構造材料として利用する場合の有効性・経済効果についても言及した．
(2)木杭の腐食耐久性については，間伐木杭を護岸材料として用いるための基礎的な研究として，浸水と乾燥の繰り返しによって生じる木杭の腐朽に対する耐久性を樹種や表面処理法、設置条件の異なる木杭8種類を設定した実験を行った．腐朽進行具合を貫入量，応力波速度及び含水率を指標として測定し，樹種や表面処理法や設置条件の違いによって腐朽がどのように進行しているかを考察した．
(3)波浪特性と河口砂州の発達メカニズムに関する現地モニタリングについては，都志川及び明石川の河口部を対象として，これまでの定期横断測量及び衛星画像のデータから、河口砂州地形の近年の経年的な動態と砂州形成のメカニズムを明らかにしている．
(4)由良川を対象とした河口砂州の発達メカニズムに関する解析では，河口部の波浪による流況が3次元的に変化している可能性があり，それを検証するために3次元空間で流況を再現できるVOF法を用いた解析モデルを導入した．このモデルは，大規模河川の河口部のような比較的広範囲を対象とするには計算負荷が大きく，既往研究において河口部の波浪計算に適用された例はないため，河口部の波浪計算への適用性の確認を行い，現有の16CPUを搭載したパソコンで計算が可能なことを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度の研究を継続して行うともに，以下の研究を行う．
(1)洪水時の河口砂州の動態と木杭列水制の水理機能に関する模型実験として，現地モニタリングの結果に基づいて設定された流量条件（年最大から既往最大流量規模）及び河道条件のもとで，洪水時の河口砂州の変形過程及び木杭列水制を用いた河床変動制御法に関する移動床模型実験を行う．実験には，図-4に示す明石川及び都志川の河口域地形を模した大型移動床実験水路を用い，模型縮尺は1/20とする．木杭列水制は砂州の対岸に設置し，その形状及び配置方法を変化させて，洪水時の河口域の流況特性及び河床変動特性をPIV計測手法及びレーザー距離計を用いて詳細に測定する．これより，河川流量及び河口水位をパラメータとした河口砂州の洪水によるフラッシュ特性を明らかにするとともに，木杭列水制による効果的かつ恒久的な砂州形状の制御法について考察する．
(2)波浪による砂州形成と海浜変形に関する数値解析では，木杭列護岸周辺の流れ及び河床変動特性に関して，河口域での流れ場を対象とした数値解析モデルを構築し，波浪による長期の河床変動予測を行う．解析モデルは，平成28年度に既に定式化ている沿岸域における修正ブシネスク方程式モデルと平面二次元河川流解析モデルを統合することによって，河川を含めた河口域に拡張するものである．現地モニタリングや模型実験の結果との比較から解析の再現性能を検証するとともに，合理的な木杭列水制の構造及び設置位置に関する詳細な検討を行う．
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| Causes of Carryover |
平成28年度では，河口砂州周辺の現地測量や生物調査，その他の現地調査と水質試験等の補助及びデータ整理に研究協力者の雇用費を計上していたが，経費節減のため予定よりも現地測量の範囲を小さく設定し，水質試験の項目を調整したため、研究代表者及び分担者のみでこれらの調査・水質試験を行うことができたので，次年度の使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は，平成29年度に計画している洪水及び波浪による河口砂州の動態に関する模型実験に必要な実験資材の購入や実験補助のための雇用費として使用する予定である．
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Research Products
(9 results)
