2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02993
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
堤 大三 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (40372552)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀口 俊行 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (30795703)
内田 太郎 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60370780)
鈴木 拓郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60535524)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 流木 / 流木捕捉工 / 土石流区間 / 水路実験 / 流木捕捉率 / 粒子法 / 構造解析 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度までに実験に使用した水路（長さ3 m，幅0.1 m，深さ0.1 m，傾斜角5°）と水路に電動ポンプを用いて水を連続供給するシステム，ベルトコンベアーを用いて流木モデルを水路に自動供給するシステムを用い，2019年度と同様の水理条件（流量，流砂量，流木量）を採用して，実験を継続した。流木捕捉工のアルミロッドの構造としては2019年度まで3，5本であったが，2020度は4本の条件を追加した。また用いた流木モデルは，2019年度までは直線型（6，10 cm）と不均一型（6 cm）であったが，これに直線型4，8 cmを追加した。その結果，捕捉工ロッド間隔に対する流木の相対長さと捕捉率の間に明瞭な比例関係があることが示された。この比例直線の傾きは，流木モデルの供給密度に依存し，供給密度が大きいほど傾きが大きくなることがわかった。一方比例直線の切片は供給密度に関係なくほぼ一定値となり，流木を捕捉するためには水平梁間隔が，捕捉対象とする流木長の2/3以下である必要があることがわかった。また，一部の条件に限定して，流木と同時に平均粒径5 mmの土砂を供給する実験を行い，土砂が混合した条件においても捕捉工において流木と土砂が分離され，流木がトラップされることを示した。
粒子法を用いて水路実験の再現計算を実施した。実験と同様に，流木の投入本数，投入密度が同じ条件でも回転角度や投入方法によって水平梁による捕捉率が変化した。定常等流条件では流木は一般的に拡散するため，水平梁到達時の流木の集積状態は投入時の集積状態に応じて変化し，捕捉率に影響を及ぼすことが明らかになった。
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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
当初計画していた水路実験，粒子法による数値シミュレーション，構造解析，現地調査による適地の検討などは，おおむね計画通り進んだ。ただし，実験条件については，水理条件を変更せず，捕捉工のロッド本数と流木モデルの長さの条件を追加して行った。そのため，水路勾配を2°とする条件は実施できていないが，その分捕捉工ロッド間隔に対する相対的な流木長さと捕捉率との間に明確な比例関係があるという非常に重要な知見を得ることができた。
数値シミュレーションに関しては，実験結果の再現計算を実施し，ある程度実験とシミュレーションの整合性が示されている。構造解析，現地調査を基にした実用化に向けての検討は，継続して実施しており，今後の成果につなげていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
水路実験では，まず土砂と流木モデルを混合して供給する実験を行い，これまで行った流木のみを供給する実験で得られた捕捉率とどのような違いがあるかを検証する。また，河川の掃流区間を対象とした実験を行うため，これまで5°としていた水路傾斜角を2°程度に変更し，これまでと同様の捕捉率を検証する実験を行う。この際，捕捉工の梁を水平の直線のままとすると，設置すべき梁は非常に長くなってしまうという問題があり，梁構造を一部曲線とするか，ある程度河川に対して逆勾配の設定をする必要があるため，捕捉工の構造についても検討を行う。
数値シミュレーションに関しては，新しい実験結果の再現計算を行うとともに，実河川への適用を想定したシミュレーションを実施し，実用化を想定した検討を行う。構造解析については，固体要素間の接触から得られた力の相互作用を用いて荷重分布を取り出し，梁モデルにおける分布荷重モデルについて動的荷重から検討する。現地調査に関しても，実用化を想定した最終的な検討を実施する。
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Research Products
(3 results)
