2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K15006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パイピング / ため池 / Darcy-Brinkman方程式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ため池堤体のような水の浸透を受ける土構造物において，漏水の原因となる水みちの経路を非破壊で探査できる技術開発を最終目標としている．この最終目的に対して，本課題では，浸透水の動的な応答を利用し，構造物内部の水みちの経路を推定する方法の開発を目指している．
当該年度の研究内容は，(1)動的な浸透挙動を実験と数値解析の両面から調査し，そのシミュレータを開発し，(2)土の内部にある水みちを推定する探査手法を構築することの二つである．実験的研究については，直接経費の減額により制限することとし， (1)動的浸透挙動の数値シミュレーション，(2)水みちの逆解析手法（探査方法）の開発，を行っている．
動的浸透挙動の数値シミュレーションについては，浸透流についてはDarcy-Brinkman式の数値解析，水みち等の流体領域の流れについてはコヒーレント構造モデルを導入したLESの両者をカップリングする数値解析手法の開発に成功してきた．当該年度においては，Darcy-Brinkman式を不飽和領域にまで拡張することに成功し，その数値シミュレーションを実現した．これにより，水みちの流体領域の流れと土の多孔質領域においては飽和・不飽和浸透流の同時解析が可能となった．
水みちの逆解析手法の開発については，空洞を含めた透水係数の推定方法を構築中である．具体的には，高度なフィルタリング手法の適用を図っており，これにより透水係数分布の最適解を求めことを行っている．
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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
動的浸透挙動の数値シミュレーションについては，これまでに実現してきた流体領域と飽和した多孔質領域の流れの同時解析を発展させ，不飽和領域への拡張に成功した．ため池堤体のような農業水利施設では，必ず不飽和領域が存在するため，この拡張は実際への応用には必要不可欠なものである．また，水みちの逆解析手法の開発については，高度なフィルタリング手法の適用を図っており，方向性が定まってきている．フィルタリング手法の場合，局所的な最適解を得たとしても，その尤度を得ることができる．これは，水みちの有無や分布を確率的に判断することにもつながり，応用の際にも有用な情報を提供できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は，最終年度となるが，上記の2つの研究課題を継続的に進める．現在のところ，水みちの数値解析方法はほぼ完成した段階にあり，後は実際の応用を考えたチューニングを行う．逆解析手法の構築については，高度なフィルタリング手法の適用を進め，その得失も含めて得られる結果の応用性を議論する．
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| Causes of Carryover |
当初、流量計、圧力センサー等の計測器を購入予定であったが、予定した実験の困難さから実験内容の変更を行った。その結果、平成30年度に遠心場でのパイピング実験を予定し、そのための人件費と計測装置の補充に充てる。
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