2021 Fiscal Year Annual Research Report
局所・流域スケールの視点に基づく洪水時橋梁被害リスク評価の展開
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21H04577
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
二瓶 泰雄 東京理科大学, 理工学部土木工学科, 教授 (60262268)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 健治 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80425925)
川尻 峻三 北見工業大学, 工学部, 准教授 (80621680)
岩崎 理樹 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70727619)
柏田 仁 東京理科大学, 理工学部土木工学科, 助教 (10774549)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 河川橋梁 / 豪雨災害 / 洪水 / 橋脚 / 橋台 / 洗掘 / 気候変動 / 河川流解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)簡易版洪水時橋梁被害リスク評価法の確立：橋梁被災が発生した流域全体における被災発生有・無の全橋梁において，橋梁被災状況の調査・データ収集を進めた．特に2020年に大きな豪雨災害が生じた球磨川の橋梁調査結果を整理し，有用指標の検討を行った．
(2)詳細版洪水時橋梁被害リスク評価法の確立：2019年台風19号出水に起因する千曲川鉄道橋の被災要因となった砂州や流路の変動について，これまで実施してきた数値計算的研究を基に，流量ハイドログラフやモデルパラメータの不確実性の影響について検討した．また，橋脚周辺の洗掘再現のための解析モデルの検討を行った．
(3)複雑環境下の橋脚・橋台周辺の耐侵食性評価：3つの実験的検討を行った．①盛土高が異なる縮尺比1/30の3つの模型橋台盛土を製作し，河川流量・水位を変化させた実験を行い，洪水時の橋台背面盛土の崩壊挙動に及ぼす盛土高および流量・水位の影響を検討した．その結果，盛土の侵食範囲は概ね250mm～350mm程度となり，これに相似則を考慮すると実盛土では10m程度が対策工の実施範囲として妥当と考えられる．②一般的な河川橋脚に施工される各種洗掘対策工（ブロック工，袋状捨て石工，シートパイル工）を用いて小型模型実験を行い，橋脚周辺の洗掘抑制効果に及ぼす影響を検討した．その結果，「透過型」である袋状捨て石工がシートパイル工やブロック工よりも洗掘深や洗掘面積を大幅に抑制できていることが明らかとなった．また，洗掘が顕著となる橋脚上流側の洗掘対策に関しては，洗掘対策工を橋脚上流側に施工するだけで十分な効果を発揮することが分かった．③中型・大型開水路に1/30スケールの橋脚模型を設置し水理実験を行ったところ，橋脚基礎底面の侵食と橋脚の水平変位はほぼ同時に生じること，出水の継続と共に水平変位が徐々に緩慢な速度で進行し得ることを確認した．
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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
（１）簡易版洪水時橋梁被害リスク評価法の確立：2020年に大きな豪雨災害が生じた球磨川における橋梁被災状況の調査・データ収集を進め，データベースを拡充すると共に，橋梁被災に関する指標の検討を進められた．
（２）詳細版洪水時橋梁被害リスク評価法の確立：洪水起源の橋梁被災を検討・再現するための数値モデルの検討を進めた．特に砂州の移動を再現可能な河床変動解析モデルや，橋梁周辺の流況・洗堀状況を再現可能な三次元乱流解析モデルを検討し，一部は現地河川への適用を行った．
（３）複雑環境下の橋脚・橋台周辺の耐侵食性評価：橋台侵食や橋脚洗掘に関する実験を行った．また，いくつかの洗堀対策工の効果に関する実験的検討を行い，効率性の高い洗掘対策工法を示した．
これらの項目は概ね予定通り進められており，今年度の研究は「(2)おおむね順調に進展している」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）簡易版洪水時橋梁被害リスク評価法の確立：豪雨時の橋梁被災状況の調査・データ収集を継続し，複数河川・豪雨災害時のデータベースを整備する．合わせて，複数の河川でも共通して使用できる橋梁被災指標を水理面・橋梁構造面から検討する．
（２）詳細版洪水時橋梁被害リスク評価法の確立：流域モデルと局所モデルをそれぞれ作り，精緻化を進め過去の発災流域へのテスト計算を行う．このうち，局所モデルとしては，土粒子の移動や大きく変動する水表面挙動を解析できる混相乱流解析モデルを導入する．
（３）複雑環境下の橋脚・橋台周辺の耐侵食性評価：継続して橋台侵食や橋脚洗掘，橋梁に作用する流体力に関する実験を行い，実現象解明を行うと共に，現地河川における局所洗堀特性把握のための観測方法開発を行う．
（４）河川橋脚の健全性評価・診断法の開発：橋脚の卓越振動数に着目した衝撃振動試験を中心として検討を進める．
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