2024 Fiscal Year Research-status Report

Development of a real-time risk detection method for damaged areas of river levees during floods

Research Project

Project/Area Number	24K07660
Research Institution	The University of Tokushima
Principal Investigator	堀越一輝徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (90771965)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Keywords	河川堤防 / パイピング / 内部侵食 / 浸透 / 遠心模型実験
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は，噴砂近傍箇所のみに着目した模型と堤防全断面を対象とした2種類の実験により，様々な洪水外力によって発生するパイピングを起因とする堤防法面の形変化と法尻付近で発生する噴砂孔の３次元的形状を点群データとして収集することである．研究実施期間の初年度である2024年度については，まず，遠心模型実験というかなり制約のある実験条件のもとで計測可能な地盤模型の3次元形状の連続的な記録ができる実験システムの改良を，深度センサーおよびフォトグラメトリによって実現した．この開発した実験システムを使用し，河川堤防のパイピングに関する遠心模型実験を実施し，現状の日本の洪水レベルで想定されないほどの激烈な洪水外力が河川堤防に生じた際のパイピングの進展状況や，堤防の規模の違いがパイピングの進展に及ぼす影響について，調査した．本研究で遠心模型実験装置を使用する利点としては，発達するパイプ上部に作用する堤防自重の影響を考慮することができ，その条件で河川堤防に関する浸透実験が可能となることである．これによりパイプの崩壊による堤防法面の変状をより正確に再現できるものとなる．遠心模型実験中においては，深度センサーによって堤防法面の表面に現れる変状を計測した．その結果，激烈な洪水外力を受けた堤防基礎地盤で生じるパイピング現象は，通常の洪水外力におけるパイピングの進展と比べ，急速に発展する様子を確認した．さらに，堤防規模の違いについては，堤防の規模が大きいほど（堤防高が高い），パイピングの進展に伴う堤防法面の変状が局所的に生じること，堤防規模が小さいほど，堤防法面の変状がより広範囲で生じることを確認した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究実施期間の初年度である2024年度については，この研究のキモとなる河川堤防の遠心模型実験に関する実験システムと3次元計測システムを構築することができた．この実験システムを使用することにより次年度以降も，関連の実験が実施することができる．
Strategy for Future Research Activity	2024年度の遠心模型実験においては，河川水位の上昇スピードの影響によるパイピングの進展について調査した．この際の洪水パターンはすべて線形上昇である．今後については，まず，より多くの洪水パターンを対象にするため，遠心模型実験装置内で水の循環ができるシステムを構築し，長期間の洪水パターン，繰り返しの洪水履歴を再現できるものとする．さらに，3次元計測システムで計測した結果を詳細に分析し，堤防法面と基礎地盤表面で生じる変状（法面陥没と噴砂）の影響を分析し，河川堤防の破堤の兆候を捉える実験を実施する．
Causes of Carryover	理由：当初，実施予定であった実験の順番の変更し，費用を要する実験を次年度に予定することになったため．使用計画：模型実験の材料に要する物品費として併せて使用する予定である．