2020 Fiscal Year Research-status Report
Developing a predictive simulation of flood and inundation with sediment transport
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19K15105
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山野井 一輝 京都大学, 防災研究所, 助教 (30806708)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 土石流 / 洪水氾濫 / 予測シミュレーション / HPC / 降雨流出 / ロジスティック回帰分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，土砂災害と水災害の中間に分類できるような，土砂が河床や河道周辺地形を動的に変化させ甚大な洪水氾濫が発生する災害現象を対象に，後追いでない予測シミュレーションの実現と，発生条件の推定を目指すものである．2020年度は，主に前年度に開発した土石流・土砂輸送シミュレーションプログラムと，統計的な斜面崩壊予測モデルから生成した疑似斜面崩壊データを用いて，実流域を対象とした予測型のシミュレーションを実施した．
本年度は，平成29年九州北部豪雨の被災域に加え，平成30年7月豪雨で被災した広島県坂町・呉市周辺の諸流域を対象とした．ここではまず，災害時のデータから得られる統計関係を元に得た疑似的な斜面崩壊データを入力として，土砂移動シミュレーションを実行し，地形変化を求めた．次に変化前後の地形データを用いた，降雨流出・氾濫シミュレーションを実行することで，土砂移動が洪水氾濫に及ぼす影響を定量化した．特に小河川の下流域において，土砂移動が氾濫域や浸水深を変化させる結果が得られた．
また，理化学研究所と共同で，本研究で開発した疑似崩壊データを用いたシミュレーションによって得られる地形変化データを，深層学習の訓練データに用いることで，衛星観測によって得られる二次元かつ二値的値な被災情報から，地形変化の空間分布を瞬時に推定する手法を，で取り組んだ．
また，スーパーコンピュータ「富岳」の試行的利用課題に採択され，本研究で開発したシミュレーションの大規模適用にも取り組んだ．現時点で，広島県の南部全域を対象とした10m解像度での土石流・土砂移動シミュレーションを動作させることに成功している．
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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
2年目までの目標であったシミュレーション手法の確立と実流域への適用については概ね完了した．現時点で，土石流後の洪水による二次的な土砂移動を考慮したシミュレーションは実現していないが，これまでに構築したものの組み合わせにより，3年目中には可能になることを見込んでいる．また，大規模に実施したシミュレーション結果を，機械学習の訓練データとして利用することで，衛星データからの被害推定を高度化する研究や，スパコン「富岳」を用いた広域シミュレーションに関する研究等，当初予期していたよりも広く研究は発展しつつある状況にある．3年目は予定通り，全国的な規模でのモデル適用と発生条件の推定に取り組むことを計画している．なお，成果発表については新型コロナウィルス感染症流行の影響により，国際会議の延期等で若干の遅れが見られるが，オンライン化等で徐々に改善されつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果により，降雨と地形データをインプットした，土砂の移動とその影響下での洪水氾濫のプロセスが連続的にシミュレーション可能となった．当初の予定通り，今後これを利用して，全国的な規模でのモデル適用と発生条件の推定に取り組むことを計画している．なお現時点では，土石流としての土砂移動と，降雨流出・氾濫については別々にシミュレーションする手法をとっている点に問題が残存している．今後，すでに構築している洪水時の土砂移動シミュレーションと一体的に解析を行う手法を構築し，これを解決する必要がある．また，機械学習の訓練データとしてのシミュレーション結果の利用や，富岳を用いた大規模計算研究についても，引き続き取り組んでいく予定である．
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| Causes of Carryover |
ノルウェーで開催予定であった国際会議が1年間延期されたため，参加費・旅費として未使用額が生じた．これについては，オンライン化に伴って金額は減少する見込みであるが，2021年度に支出する予定である．また，検証を目的とした現地調査費用として計上していた旅費についても，新型コロナウイルスの影響で一部実施できていない．2021年度中に実施することで，執行する計画である．
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