2018 Fiscal Year Research-status Report
河川堤防の維持管理技術向上のための浸透に対する弱部抽出と巡視点検方法の実用化提案
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18K04347
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
竹下 祐二 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (90188178)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 徹 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (10304338)
金 秉洙 岡山大学, 環境生命科学研究科, 助教 (90648601)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / 浸透流 / 現地計測 / 間隙水圧 / 土中水分量 / 降雨浸透 / 不飽和土 / 浸透特性値 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度に実施した研究成果は，出水時に堤防裏のり先付近からの漏水および基盤透水層からの漏水による堤内地での噴砂現象が発生している一級河川堤防において，河川水位の変動，基盤透水層内の水位変動や堤防盛土層内での浸潤線の発生，そして，堤防裏のり面での降雨量やのり面表層領域での土中水分量の動態に対する計測を実施した点である。
土中水分量の計測には，異なる深度での土中水分量を同時に計測できる挿入型土中水分計を複数本設置して，裏のり面の２次元断面における土中水分量の動態を評価した。また，局所的な水位計測が可能な打ち込み式水位計を用いて，堤防内での浸潤線の発生および基盤透水層内の水位変動を計測した。
計測期間中に発生した台風や集中豪雨などによる出水時に計測された浸透挙動に基づいて，対象とした河川堤防内での浸透挙動の特徴として，以下の知見を得た。
（１）基盤透水層の水位は河川水位に連動しており，河川水位が川表のり面の中腹程度以上に上昇した場合，基盤透水層の水位上昇量は河川水位上昇量に一致する傾向がある。また，堤防盛土層には水位が発生し，堤防裏のり先部分からの漏水や川裏側耕作地において基盤漏水（噴砂）の発生が懸念される。堤防盛土層の水位は基盤透水層の水位変動を介して発生しているため，その挙動は河川水位の上昇状況や水位継続時間によって異なることが確認された。したがって，河川水位の波形および河川水位毎の継続時間に留意する必要がある。
（２）川表のり面下部の基盤透水層に打設された鋼矢板は，基盤透水層や堤防盛土層内への河川水の浸透を完全には遮水できていないと思われる。
（３）堤防のり面表層での降雨浸透挙動は一様ではなく，のり面表層の土中水分貯留量を超える累加雨量が生じた場合には，堤防内での土中水の移動が生じると思われる。
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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
本研究の目的は，河川堤防の維持管理技術の向上のための浸透に対する弱部抽出と巡視点検方法の実用化提案であり，そのためには，まず，実河川堤防における浸透挙動の連続計測と計測事実に基づく考察は重要であると考えられる。そこで，当該年度（初年度）では，一級河川堤防の２箇所に設置した浸透挙動計測システムにより，堤防内の水位および土中水分量や，降雨量，河川水位などの連続計測を実施でき，出水時における堤防内の浸透挙動の特徴についての知見を得た。それらを用いて，以下の研究が進捗している。
（１）出水時の河川水位上昇や降雨浸透による堤防内の浸透挙動を定量的に把握し，これらを数値シミュレーションで再現できる堤防の浸透流解析モデルの構築方法
（２）堤防のり面からの降雨浸透挙動を評価する上で必要な表層領域の不飽和浸透特性値の測定方法として，堤防のり面表層における土中水分動態を鉛直一次元浸透流解析によりシミュレートし，不飽和浸透特性の関数モデルを同定する手法を用いて，フィールドスケールでの不飽和浸透特性値の評価方法
（３）堤防のり表層地盤での降雨浸透挙動の定量的評価手法として，土中水分量の鉛直分布の変動量により，土中水分貯留量の変化を推定する方法
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| Strategy for Future Research Activity |
河川堤防の維持管理技術の向上のための浸透に対する弱部抽出と巡視点検方法の実用化提案を行うために，今後の研究の推進方策として，以下の課題に取り組む予定である。
（１）堤防内で浸透挙動の計測を継続し，得られた大量の浸透挙動データを深層学習を用いたニューラルネットワークに学習させ，堤防内の浸透挙動の予測のためのAIシステムを開発する。
（２）出水時に漏水や細粒土砂の流出が懸念される堤防裏のり先部分や基盤透水層内に挿入型土中水分計を設置し，計測された誘電率変動により，層内での土粒子移動の測定を試み，堤防内における弱部抽出方法を検討する。
（３）昨年度設置した浸透挙動計測システムに簡易型河川監視カメラを増設し，堤防内の浸透挙動の情報に加えて、河川状況画像を確認することで，出水時に適切な避難判断情報を提供するできるようにするために，ユビキタスコンピューティングの適用を試みる。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は，当該年度に構築した浸透挙動の計測システムの改良作業において，その改良方法の検討に時間を要したため，予定していた物品費の執行が当該年度内に実施できなかったことによる。
翌年度分として請求した助成金と合わせ，新たなデータロガーシステムを購入し，ユビキタスコンピューティングのためのシステム構築を図る予定である。
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