Elucidation of gully erosion characteristics considering the periodicity of unevenness on embankment crest

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04611
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 河川堤防 / 越流 / ガリー侵食 / 堤防天端の凹凸の周期性

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では，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，裏法勾配と関連付けることで，越流後，早期に破堤に繋がるリスクの高い箇所の特徴を明らかにすることを目的としている．研究3年目(最終年度)である令和3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越流水深の変化がガリー侵食特性に与える影響を把握するため，越流水深(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，どの無次元越流水深(h/Eh=0.032-0.06)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/EHの増加に伴って減少する傾向を確認した．また，1<λ/EH<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．