2016 Fiscal Year Research-status Report
透水係数の非定常変動という新概念に基づく河川堤防の安全性モニタリング技術の開発
| Project/Area Number |
16K12852
|
|---|
| Research Institution | Gunma University |
|---|
Principal Investigator |
松本 健作 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (90302455)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 伏流水 / 河川堤防 / 現地観測 / 機器開発 / モニタリング / 基盤漏水 / 出水時応答 / 地下水 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
河川堤防至近に設置した伏流水観測孔内において使用可能な流向・流速観測システムを，比較的安価で導入し易く，且つ観測労力を減ずることで高密度・高頻度に観測を実施できるよう，独自に新規開発した．この際，当該観測孔においては一般的な地下水流速の存在範囲から逸脱するような10の0乗(cm/sec)オーダーの極めて高速な伏流水が常時確認されており，これら高速流から一般的な微速浸透流までに適用できる可視化観測システムを開発した．
また，観測支援機器として30m没水状態で使用できる安価な孔内カメラを，広く一般に市販できることを念頭に開発し，試作品を完成させた．
更に，特定の深度における流向・流速を測定するのに先行して実施する観測として，全深度を対象として流動層を検出するための新たな検層法を開発し，現地での適用性検証において有用性を確認した．この際，既往技術において課題となっていた孔内状態(温度や塩分濃度等の各パラメータについて)を全深度で均一化することで初期化する手法について，新たな手法を考案し実際に独自開発した．
上記の新規開発機器を用いて，河川堤防近傍における伏流水を対象として年間を通じての連続観測を実施したところ，水平距離にして30m離れた観測孔間で大きくことなる流向・流速特性を示し極めて局所性が高い流動場となっていること，同一孔内であってもその深度によって大きく流向・流速が異なり，更に,季節性変動が大きいことが確認できた．これらの結果から，河川堤防近傍における伏流水は時空間的に大きく変動している実態となっていることが明らかとなった．
観測期間中には小規模な出水が2度発生したが，出水時において伏流水の流向・流速が変化する，出水時応答を示した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
機器開発について，当初案にくらべより多くの機器が開発できており，且つそのほとんどについて現地試験での適用性検証ができている．一部機器については，広く一般からも導入可能となるように，従来品に比べはるかに安価に購入できるよう市販可能な状態にまで至っている．
一因には，計画段階で検討していた層区分型観測孔が，観測機器の改良によって必ずしも必須ではないと考えられ，その資源を機器開発に用いることができるようになったことが挙げられる．
出水時応答を取得し，その応答特性を解明することが，本研究課題における主要な検討課題の1つであるが，H28年度においては，当該観測サイトにおいて大規模出水は発生していない．しかしながら，観測結果はキャリブレーションを経ての相対的数値であり直接的物理値ではないため，出水時応答を取得するためには，その比較としての平常時応答が取得できていなければならない．その意において，H28年度では平常時におけるデータ蓄積することができ，次年度以降において大規模な出水が発生した際に，その出水時応答特性を抽出することための準備を整えることができたと考えられる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策は基本的に申請時における計画内容のまま検討する．すなわち，個々の観測孔におけるモニタリング結果が適用できるエリア的なカバー率の検証を，現地観測結果に加え，室内実験および数値解析によって検証する．
この際，透水係数を現地観測結果から得られる孔内流速から逆推定する試みについて検討し，透水係数の非定常変動特性について考察する．
また，堤防基盤漏水という現象における河川堤防近傍に存在する伏流水の寄与に関しても考察を開始し，最終的な検討課題である「河川堤防の浸透性破堤に関する安全性診断システムの構築」に関する検討を開始する予定である．
|
