2020 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of gully erosion characteristics considering the periodicity of unevenness on embankment crest
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19K04611
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Research Institution | Saitama University |
Principal Investigator |
八木澤 順治 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70549998)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 堤防越流侵食 / 堤防天端凹凸波長 / ガリー侵食 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,堤防越流初期に生じるガリー侵食の特性を,越流水深,堤防天端の縦断的な凹凸の周期性,堤体材料特性,裏法勾配と関連付けることで,早期に破堤に繋がるリスクの高い箇所を明らかにすることを目的としている.研究2年目である令和2年度は,研究実施計画に基づき,実験室スケールでの堤防越流侵食実験,堤防越流流れによる地形変化に関する数値解析を精力的に実施した.実験では種々あるパラメータのうち,先行研究で不足していた裏法面勾配の変化がガリー侵食特性に与える影響を把握するため,裏法面勾配(3ケース),天端凹凸の波長(6ケース)に着目し,計18ケースの実験を実施した. 室内模型実験からは,堤体欠損の規模を表す無次元ガリー侵食深(ガリー侵食深さ(Sd)/堤防高(EH))について,無次元波長(天端凹凸波長(λ)/EH)に対して上に凸の傾向がみられ,どの裏法面勾配(i=1/4-1/2)においてもλ/EHが1.6程度でSd/EHが最大となることが分かった.この傾向は,斜面上の擾乱(微小な侵食)の成長率が最大となるという既往研究で報告されているものと同様であることが確認された.一方,無次元ガリー間隔(隣り合うガリー同士の間隔(l)/λ)に関しては,裏法面勾配による大きな差は見られなかったものの,λ/Hの増加に伴って減少する傾向を確認した.また,1<λ/H<1.5においてl/λの値が1を下回る(天端凹凸の波長よりも短い間隔でガリー群が形成される状態)境界になっていることも確認できた.越流規模が同じでも, 裏法面に形成されるガリー侵食の発達を促進させる天端凹凸波長がある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
研究実施計画において,2年目には,天端凹凸特性である波長と裏法面勾配の変化に焦点をあて,現地の実堤防に対しても幅広く適用可能な範囲に拡充することを目的としていた.この点については,実験実施が十分なされており順調である. 一方で,実験検討に多くの時間を要したため,当初研究実施計画において予定していた数値解析に関する検討にやや遅れが生じている.しかしながら,すでに実験室スケールでの越流侵食解析を実施できる段階には進んでおり,初年度および2年目に実施した実験の検証段階までこぎつけている.次年度(3年目)さらに加速し,当初実施計画に記載の通り,解析モデルから破堤リスクを高めるガリー侵食を引き起こす越流水深・天端凹凸・裏法面勾配条件を抽出することは十分可能であると考えている. 上記の理由から,研究実施計画に対して概ね順調に進展していると判断した.
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Strategy for Future Research Activity |
本研究課題を推進していくにあたり,初年度の実験では天端凹凸の波長,越流水深に的を絞ってガリー侵食特性の把握を実施した.しかし,堤体材料は場所によって大きく異なる.そのため,特に侵食現象に大きな影響を与えることが予想される粘土・シルト含有率を変化させた実験を実施することで適用範囲を拡大させる. 一方,もう一つの大きな柱である,堤防越流侵食の数値解析モデルの開発については,2年目の検討で,実験室スケールでの越流侵食解析の数値解析モデルは概ね完成し,初年度および2年目に実施した実験の検証段階まで到達している.本研究課題における実験は労力が大きいため,現象を左右する重要パラメータを幅広くカバーすることは容易ではない.そこで,凹凸波長・振幅,越流水深をはじめとしたガリー侵食に影響を及ぼすパラメータのより広範囲にわたった検討は,室内実験によって検証されたモデルを有効活用することを想定している.2つの検討(室内実験,数値解析)から,3年目の目的である,破堤リスクを高めるガリー侵食を引き起こす越流水深・天端凹凸条件の抽出を効率的に推進する.
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Research Products
(2 results)