2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a system for selecting safe routes of evacuation from landslides and floods in villages in valleys
| Project/Area Number |
20K05029
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
水野 秀明 九州大学, 農学研究院, 准教授 (80356104)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ２次元浅水流方程式 / 管水路 / 開水路 / 土砂洪水氾濫 / 避難 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、２次元浅水流方程式に基づいて、暗渠内の水の流れ及び流砂の挙動を推定する手法の精度を改善するため、基礎方程式の見直し、特性曲線構造の分析と有限体積法に基づく離散化を主に行った。昨年度の成果より、２次元浅水流方程式による数値計算手法を改善する必要があったためである。これは、管水路内で満管状態の流れと未満管状態の流れが共に存在する場合での、特性曲線構造が適切でなかったためと考えられる。満管状態では、流れの密度は大気圧での密度より僅かに大きくなり、流れの圧力が静水圧よりも大きくなる。一方で、未満管状態では、流れの密度は大気圧での密度と同じで、流れの圧力も静水圧と一致する。そこで、流れの圧力が静水圧より高い状態から静水圧に遷移できるよう、特性曲線構造を物理的・数学的に見直した。この改良した特性曲線構造を組み込んだ数値計算手法は、高さ0.027m、幅0.03mの実験用の管水路を用いた実験結果を概ね再現できることが分かった。これにより、土石流危険渓流が住宅地付近で暗渠（管水路）内に流れ込むような場合にでも、水と土砂の挙動を２次元浅水流方程式により再現できるようになった。また、住民が道路に沿って避難する数理モデル（個別要素法）の開発を行なった。
研究期間を通じで実施した研究成果は、平成29年九州北部豪雨時における大分県津久見市内で発生した土砂災害を対象として、①開水路と管水路が組み合わさった流域を対象とした、管水路（暗渠）の閉塞に伴う土砂・洪水氾濫現象を再現できる数理モデルの開発、②数理モデルの再現性の検証、③住民の避難を推定するための個別要素法の開発を実施できた。しかしながら、2年度目に判明した２次元浅水流方程式の改良に時間を要したため、③の住民が避難中に被災する期待値の低い経路の探索手法の開発が遅れた。今後、継続して開発していく予定である。
|
