2022 Fiscal Year Annual Research Report
表面土質力学による侵食モデリングと内部空洞の形状同定
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21H02304
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 教授 (30510218)
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2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 農業水利施設 / 防災減災 / 侵食 / 逆解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ため池などの機能損失につながる水の作用による土の侵食について，高精度な現象予測を実現するとともに，水みち（パイピング）などの構造物内部の空洞領域を同定する逆解析手法を開発することで，農業水利施設防災・減災並びにストックマネジメントに貢献することにある。現在，土から構成される農業水利施設の侵食に関する課題は，侵食現象の予測精度が不足していることに加えて，水みちなどの施設内部に存在し，外部から観察できない空洞箇所の同定が非常に困難であることの２点にある。そのため，本研究は侵食現象の予測（順解析）と侵食箇所の同定（逆解析）についての課題を進めるものである。土の表面で生じる現象を正確にとらえ，その挙動のモデリングにあたり，浸透流と表面流が同時に作用する地盤表面の挙動を高精度PIV（Particle Image Velocimetry，粒子画像流速測定）計測を行うための実験装置を作成し，それを用いた計測を実施した。また，侵食解析を実施するにあたり，土の中の浸透流と土表面の水の流れを連続的かつ安定的に計算できるSpace-Time有限要素法の開発を行った。さらに，簡単な侵食モデルを採用した侵食計算にも成功した。一方，空洞形状の逆解析については，水みちや空洞等の境界を直接的に推定することで，それらの形状を同定する手法をこれまで開発してきたが，同手法を透水係数などの空間に分布する定数の推定も空洞の形状推定と同時に行えるものへと発展させた。
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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
データの取得を今後も続ける必要はあるが，予定していた実験装置の作成と実験の実施を行うことができた。また，土の侵食シミュレーション（順解析），侵食によって生じ得る空洞形状の逆解析に関する数値解析は問題なく進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
侵食に関する順解析はさらに安定性の高いものを目指す必要があり，変分マルチスケール法の導入を検討している。空洞推定においては，逆解析手法の検証のための室内試験（または現地データの取得）を進める。また，空洞形状の推定は，計算負荷の大きな逆解析となるため，計算負荷の少ないアルゴリズムを導入することを試みる。
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