2020 Fiscal Year Annual Research Report
河川堤防のパイピングメカニズム解明と維持管理法のパラダイムシフトに向けた研究
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19H00786
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
岡村 未対 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (50251624)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉 典洋 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10260530)
前田 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50271648)
全 邦釘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (60605955)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / パイピング / 洪水 / 模型実験 / 相似則 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度の研究で，以下のことを実施し，ほぼ期待通りの成果を上げた。
■パイプ内の水の流れとそれによるパイプ孔壁の侵食とパイプ内土砂運搬の現象を解明するため，高速度カメラでパイプ内を観測し，さらに3次元浸透流解析を行った。前年度に引き続き，実験は40gの遠心加速度場及び重力場で行い，粒径や模型サイズを変えた実験を組み合わせ，メカニズム解明のために必要なデータを蓄積した。
■パイピングの進展条件をを３D浸透流解析とパイプ内の掃流砂運搬条件から導いた。この解析により，堤幅の増加と共にパイプ内の流れが相流から乱流に変化し，掃流砂条件を満足する動水勾配が減少することを明らかにした。これにより，実大スケールの堤防におけるパイピング部の形状・寸法が明らかとなることが期待でき，さらにそれは堤体表面に現れる特徴的な変形のサイズを予測する上で貴重な情報となった。
■堤体表面形状からパイピング部を高速自動探査する方法の開発：高水により噴砂が発生した堤防の堤体表面形状をUAVからの写真撮影とSfMで構築したDEMにより詳細に測定する。地表面変位分布からパイピングの位置，規模を推定し，現場での噴砂状況（位置，噴砂ボリューム）と比較することを近年噴砂が発生した那賀川，肱川，江の川について実施した。さらい江の川堤防では今年度大規模な噴砂が発生した地点において，現地調査及び堤防の開削調査を行い，地表面の変位分布からパイピング部の推定をする方法の構築に資する成果を得た。
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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
2020年度までの研究はほぼ予定通り実施し，期待していたものと同等の成果が得られた。また，2021年度の研究実施のために必要なデータも揃い，2021年度の研究が予定通り開始できる見通しがたっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，これまでに明らかにした地盤及びパイプ内の流れと堤防スケール（堤幅）の関係を明らかにし，パイピング現象に及ぼす堤防のスケール効果を検討する。具体的には大型も模型実験を行い，パイピングが発生する動水勾配を求めるとともに，パイプ部の寸法と形状に及ぼす堤幅の影響を調べ，昨年度までに構築した解析法の妥当性を検証する。また，これによりパイピング部の寸法と堤幅の関係が明らかとなることが期待でき，実大堤防スケールでのパイピング部の寸法と堤体表面に現れる変状のスケールを検討する。
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