2018 Fiscal Year Research-status Report
土砂トレーサーを利用した土砂動態－地形変動過程の理解と予測
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17K14734
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| Research Institution | Public Works Research Institute |
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Principal Investigator |
岩崎 理樹 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (70727619)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 土砂トレーサー / 河床変動モデル / 数値計算 / 移流分散 / ランダム性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
河床変動－河岸侵食を伴う場における土砂トレーサー輸送の長期計算を実施した．その結果，河岸侵食により河道内に供給される土砂は，河道内に形成される砂州に大部分が取り込まれ，移動速度は極めて遅いことが明らかとなった．このような砂州上に堆積した土砂は，新たな河床変動が生じない限り下流に進行せず，河道内の河床変動の時間スケールが土砂の輸送過程に極めて重要であることを示した．
昨年度までに構築した交換層モデルをベースとしたトレーサー輸送モデルに，新たに交換層以下の層とのトレーサー交換モデルを導入し，そのモデル性能について検討した．交換層モデルでは，河床変動が生じない限り，下層との土砂交換は生じず，下流側に輸送されるのみであるが，実際には土砂は交換層以下の土砂とも混合しながら，移流分散する．この土砂輸送過程をモデルに新たに導入し，室内実験結果と比較したところ，鉛直方向の土砂輸送を考慮した方が，実験結果を再現出来ることを明らかにした．一方で，砂州などにより動的に河床が変動する場合は，この影響は極めて小さくなることも明らかにした．
また，これらトレーサー輸送モデルの構築と合わせて，河川上流域から下流域に至るまでの特徴的な河床形態を再現する予測モデルの構築を行った．上流域では，特に三次元的な反砂堆の形成や河川遷急点における河床変動モデル，また下流域においては流量変動を繰り返し受ける場における交互砂州の動態や混合粒径河床における砂州のモデル化に関する検討を行った．
これらのモデルを用いて現地河川において測定されたトレーサー輸送過程との比較を実施し，その再現性と予測性能について予備的検討を実施した．
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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
当初予定していた河床変動や河岸侵食が卓越する場におけるトレーサー輸送の長期計算を実施し，トレーサーの輸送と河床変動過程の因果関係を示すことができた．また，交換層モデルを改良することで，より現実的なトレーサー移動分散過程を捉えるモデルを構築できた．さらに，流域における様々な特徴的な地形変動過程のモデル化について実施でき，現地スケールの土砂動態－地形変化予測モデルの構築の予備的検討を十分に行えた．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに構築したモデルを現地河川における現象に適用し，最終的な大規模－長期間の土砂輸送過程を理解予測するモデルを構築する．
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| Causes of Carryover |
昨年度実施した室内実験にかかるコストが予定よりも削減できたため，繰り越しが発生している．これと合わせて最終年度は，学会発表，論文発表等の研究成果の公表に使用する予定である．
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[Journal Article] A study on the 2016 August flood and levee breaches in the Sorachi River, Hokkaido, Japan2018
Author(s)
Okuda, J., Shimizu, Y., Kyuka, T., Iwasaki, T. and Ishida, Y.
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Journal Title
Proceedings of the 21st IAHR-APD Congress 2018
Volume: 2
Pages: 1007, 1014
Peer Reviewed
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