2019 Fiscal Year Research-status Report
航空レーザー測深とデータ同化手法を用いた河道内植生消長予測の高精度化
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18K04370
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
吉田 圭介 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (50436721)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ALB / 物理環境評価 / 植生消長 / 河床変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では旭川下流河道を対象に，(i) 航空レーザー測深(ALB)の3次元点群データから，植生条件(植生種，植生高，密生度)および地形条件(水陸連続の河道，河床粒度)を抽出する方法を開発し，また，(ii) データ同化法を活用して，河道の力学に整合する形で実洪水の流量ハイドログラフを精度良く算出する方法
を開発することを最終目標としている．
具体的な研究課題として以下を検討する．(課題1)：ALBデータを用いて，砂州上の植生種，植生高および植生の密生度といった植生特性量の平面分布を推定する方法を開発し，現地観測結果から精度を確認する．(課題2)：ALBデータを用いて，河道の広い範囲における水陸連続の河床地形データおよび河床表面粒度を抽出する方法を開発し，現地観測結果から精度を確認する．(課題3)：洪水時の多点自記水位記録と，上記の植生パラメータ調整済みの水理解析モデルを併用し，データ同化法から洪水流量ハイドログラフを合理的に推定して，場を同定する．(課題4)：洪水前後の植生流出・倒伏や，砂州周辺の微地形の変化を解析する．また，平水時の植生の砂州への侵入・拡大を推定する．これらを現地観測結果から検証する．
そのために，当該年度は，下記の基礎的な調査研究を実施した．(1)これまで旭川で得られたALBデータの測地精度の確認, (2)現地の土地利用状況，植生状況（植生高，密生度）の調査とALBによる再現性の確認, (3)2018年度の旭川洪水時の流況解析，また元々の研究課題とは異なるが，河川工学へのALBデータの利活用として，(4)2018年度に得られたALBデータを活用した平常時の生物生息場の調査
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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
以下の通り，ALBデータの有用性や精度が確認されたため．
(1)これまで旭川や百間川で得られたALBデータの精査を行い，現地の測量データなどと比較して，地盤高の計測精度を検証できた．(2)2018年度に，大原・祇園箇所等で現地の土地利用状況（土地の被覆状況），植生繁茂状況の再調査を行った結果，ALBによって現地の地被区分や植生特性量が概ね妥当に得られることが判明した．(3)上記で得られた地形，植生条件をパラメータとして，2018年度に旭川で生じた洪水流の解析を行い，現地のデータ（水位計，CCTV画像での読み取り水位，STIV解析結果）と比較した結果，概ね流況が再現された．なお，2017年と2019年の河床高を用いて固定河床で洪水流解析を行ったが，（樹木抵抗と比較して）水位への影響は僅かであった．また，樹高と無次元せん断力をパラメータとした樹木流出モデルを新たに考案し解析を行った結果，概ね，洪水時の樹木流出箇所と縦断水位の時間変化が再現され，ALBデータの有用性が確認できた．(4)前年度にALBデータを用いて構築したアユの産卵場ポテンシャル評価結果と環境DNAを併用することで，旭川下流部でのアユの産卵可能性を推定することが可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
ALBにより，河川地形や河道内植生の特性量に関して概ねデータが得られた．今後の主な研究対象は，データ同化手法による流量ハイドログラフの再現，また，固定河床での洪水流解析における河床変動量の影響の検討である．
・2018年度の旭川洪水に対してデータ同化手法から流量ハイドログラフを得る．それを解析区間の上流側で得られる流出解析結果と比較する．
・2018年度の旭川洪水時の平面2次元河床変動解析を行い，洪水を挟んで行ったALBの差分データと比較して河床変動モデルの精度を確認し，また洪水時の水位変動への影響を検討する．
・2019年度に実施された樹木の緊急伐採を受け，大原地区での砂州上の植生は消失した．そのため，今後は植生の入植・拡大過程について検討したい．
・レーザー計測単独による河床粒度の抽出は困難が予想される．そのため，他の手段と組み合わせて代表粒径について抽出方法を検討したい．
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| Causes of Carryover |
現地計測や数値解析に関わる物品を購入するため
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