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2015 Fiscal Year Annual Research Report

排砂バイパスによる土砂輸送およびダム下流生態系変化の解明

Research Project

Project/Area Number 26257304
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

角 哲也  京都大学, 防災研究所, 教授 (40311732)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 堤 大三  京都大学, 防災研究所, 准教授 (40372552)
竹門 康弘  京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104)
カントウシュ サメ・アハメド  京都大学, 防災研究所, 准教授 (70750800)
渡辺 幸三  愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (80634435)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords排砂バイパストンネル / スイス / 流砂観測技術 / ハイドロフォン / 磨耗対策 / 河床環境 / 底生動物群集 / 河床環境
Outline of Annual Research Achievements

1)スイス連邦工科大学で開催された「排砂バイパスに関する国際ワークショップ」に参加し、これまでの研究成果を発表し、他諸国のバイパス計画・設計・管理運用の最新情報を収集するとともに、統一的ガイドライン策定のための討議を行った。
2)排砂バイパスの通過土砂量と磨耗損傷のデータを用いて、日本とスイスそれぞれで提案されている磨耗損傷予測式の予測精度の検証を行い、適切なパラメータ設定と磨耗に関する各プロセスの相対的重要性を明らかにした。
3)流砂観測において従来のパイプ型のハイドロフォンに対して,高流速・大粒径の衝撃に耐えるプレート型マイクロフォンを開発し、またマイクロフォンに代わる新たにプレート型振動センサを導入した。小粒径の掃流砂が検知されることが確かめられ、流砂の検出率を下げる要因として衝突の飽和度や衝突率を定義した.実際の排砂トンネルを想定した高流水路において動画撮影により流砂の跳躍距離など計測機器付近での移動特性を確かめた.京都大学穂高砂防観測所の足洗谷観測水路において、パイプハイドロフォン、プレートハイドロフォン、およびスロットサンプラーによる掃流砂観測とともに、高精度観測を想定した縦・横パイプハイドロフォンセットによる観測を導入し、流砂量予測精度を高めた。
4)排砂バイパスの運用年数が異なる日本とスイスの4つのダムで調査したデータの分析を行い、バイパス運用年数の長いダムの下流ほど環境や底生動物群集の状態が上流に近いこと、それには河床撹乱や流水環境の回復が関わることを明らかにした。また、水生昆虫のDNA次世代シークエンス解析から24種を同定するとともに、排砂バイパスのあるダムでは通常のダムに比べてダム上下流間の群集距離が小さいことを明らかにし、排砂バイパスによるダム下流生態系の回復効果を示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

国際ワークショップに参加し、研究やガイドライン策定のための各国との連携を確認するとともに、バイパスに関して施設計画・設計・管理から環境対策まで集約的な議論を行うための次回のワークショップを日本で開催することにこぎつけた。
マイクロフォンによる流砂の観測については、課題であった小粒径の検知が新たなセンサの導入により可能となり、流砂の検知が低下する原因やキャリブレーションを高める技術についてある程度の知見が集まったため、実際のトンネルで使用可能なレベルになったと判断できる。
排砂バイパスの導入がダム下流の環境回復に効果があることが様々なデータや観点から示され、それには土砂供給による河床や地形変化やダムによる生物移動分断影響の緩和など回復プロセスに関する知見も集まりつつある。

Strategy for Future Research Activity

本年度は,1)トンネル内部の高速流の流下特性と土砂流下に伴う摩耗損傷実態と対策手法の検討,2)トンネル下流への土砂供給に伴う生態的応答の検討,について研究を行うとともに,3)トンネルの摩耗対策の提案と排砂バイパスの効果に関する総括を行う.
1)では,平成27年度までに収集した実際の排砂バイパス施設の摩耗損傷の実績調査データを用いて,トンネル流砂量と摩耗損傷発生の関係を明らかにするとともに,日本およびスイスで提案されている摩耗損傷予測式の予測精度をさらに高める.次に,天竜川上流の小渋ダムにおいて,これまでに開発したプレートマイクロフォンを用いて土砂通過時の現地観測を実施して,観測データを解析することにより,掃流砂量と粒径特性の推定手法の確立を行う.さらに,これまでに得られたトンネル摩耗形状を模した水路を用いて,摩耗進展に伴ってトンネル内部の水理特性がどのように変化するかを明らかにし,摩耗進展の許容レベルの設定手法を検討する.
2)では,これまでに日本やスイスで取得した水生昆虫の種・遺伝的多様性からダムによる河川分断の影響の評価手法をさらに発展させる.水質,河床材料,付着藻類,流下粒状有機物(POM),底生昆虫の関係をさらに分析し、排砂バイパスによるダム下流環境の回復に効果のある土砂供給や流況条件について検討する.
3)では,これまでに得られた知見をもとに,トンネル内の砂礫輸送形態と摩耗損傷メカニズムに関する総括を行うとともに,摩耗損傷予測式および摩耗対策の提案,さらには,トンネルの運用実態に即した摩耗管理の考え方を整理・提案する.また,排砂バイパスの設置による河川分断の解消の効果について,調査および評価手法をとりまとめるとともに,トンネルの運用開始からの年数に基づく,環境変化の予測手法の確立を行う.

  • Research Products

    (40 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Open Access: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 12 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 4 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] VAW, ETH-Zurich/EAWAG/LCH, EPFL(Switzerland)

    • Country Name
      Switzerland
    • Counterpart Institution
      VAW, ETH-Zurich/EAWAG/LCH, EPFL
    • # of Other Institutions
      3
  • [Int'l Joint Research] IGB(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      IGB
  • [Int'l Joint Research] National Taiwan University(Taiwan)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      National Taiwan University
    • # of Other Institutions
      1
  • [Journal Article] プレート型振動センサを用いた掃流砂量計測手法に関する研究2016

    • Author(s)
      小柴孝太、角哲也、堤大三
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 72 Pages: I925,I930

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 小渋ダムにおける河道内堆砂位が土砂バイパスの分派特性に与える影響2016

    • Author(s)
      久保田踊児、米山望、角哲也
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 72 Pages: I679,I684

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reservoir sediment flushing and replenishment below dams: insights from Japanese case studies2016

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi, Sameh Kantoush, Taymaz Esmaeili and Giyoung Ock
    • Journal Title

      Gravel Bed River 8

      Volume: 8 Pages: 1-8

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effects of sediment bypass tunnels on sediment grain size distribution and benthic habitats2016

    • Author(s)
      C. Auel, S. Kobayashi, T. Sumi & Y. Takemon
    • Journal Title

      Proceedings of ISRS 2016

      Volume: 13 Pages: 1-6

  • [Journal Article] Improvement of a bedload transport rate measuring systems in sediment bypass tunnels2016

    • Author(s)
      T. Koshiba, T. Sumi, D. Tsutsumi, C. Auel & S.A. Kantoush
    • Journal Title

      Proceedings of ISRS 2016

      Volume: 13 Pages: 1-6

  • [Journal Article] Flume experiment on bedload measurement with a plate microphone2015

    • Author(s)
      Koshiba T, Sumi T, Takemon Y, Tsutsumi D
    • Journal Title

      Annuals of DPRI Kyoto University

      Volume: 58B Pages: 458-469

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 排砂バイパスを導入したダム下流における河床環境と底生動物群集2015

    • Author(s)
      粟津陽介、小林草平、角哲也、竹門康弘
    • Journal Title

      京都大学防災研究所年報

      Volume: 58B Pages: 527-539

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Optimizing the sustainability of sediment bypass tunnels to counter reservoir sedimentation.2015

    • Author(s)
      Auel C, Hagmann M, Albayrak I, Boes RM
    • Journal Title

      Proc. 25th ICOLD Congress, Q99 R31, Stavanger, Norway,

      Volume: Q99 Pages: 431-452

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Abrasion damage estimation of sediment bypass tunnels: Validation and comparison of two prediction models2015

    • Author(s)
      Auel C, Boes RM, Sumi T
    • Journal Title

      Annuals of DPRI Kyoto University

      Volume: 58B Pages: 540-549

    • Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 鉛直分布を考慮した掃流砂観測手法の検討2015

    • Author(s)
      堤大三、天野唯子、長谷川祐治、市田児太朗、野中理伸
    • Journal Title

      京都大学防災研究所年報

      Volume: 58B Pages: 332-344

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ダムおよび瀬切れによる河川分断化がエルモンヒラタカゲロウの地域間交流に及ぼす影響の遺伝的評価2015

    • Author(s)
      八重樫咲子、不破直人、山崎久美子、三宅洋、渡辺幸三
    • Journal Title

      土木学会論文集G(環境)

      Volume: 71 Pages: III115,III122

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Optimizing the sustainability of sediment bypass tunnels to counter reservoir sedimentation.2015

    • Author(s)
      Auel C, Hagmann M, Albayrak I, Boes RM
    • Journal Title

      Proc. 25th ICOLD Congress, Q99 R31, Stavanger, Norway

      Volume: Q99 Pages: 431-452

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Abrasion damage estimation of sediment bypass tunnels: Validation and comparison of two prediction2015

    • Author(s)
      Auel C, Boes RM, Sumi T
    • Journal Title

      Annuals of DPRI Kyoto University

      Volume: 58B Pages: 540-549

    • Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Comprehensive Reservoir Sedimentation Countermeasures in Japan2015

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi
    • Journal Title

      VAW-ETH Mitteilungen

      Volume: 232 Pages: 1-20

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reviewing research and experience on sediment bypass tunnels, Workshop Report2015

    • Author(s)
      M.Hagmann, I.Albayrak, R.M. Boes, C.Auel and T.Sumi
    • Journal Title

      Hydropower & Dams

      Volume: 6 Pages: 54-58

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of sediment bypass tunnels on sediment grain size distribution and benthic habitats2016

    • Author(s)
      C. Auel, S. Kobayashi, T. Sumi & Y. Takemon
    • Organizer
      ISRS 2016
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-09-19 – 2016-09-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improvement of a bedload transport rate measuring systems in sediment bypass tunnels2016

    • Author(s)
      T. Koshiba, T. Sumi, D. Tsutsumi, C. Auel & S.A. Kantoush
    • Organizer
      ISRS 2016
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-09-19 – 2016-09-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DEVELOPMENT OF A BEDLOAD TRANSPORT RATE MEASURING SYSTEM IN SEDIMENT BYPASS TUNNELS2016

    • Author(s)
      TAKAHIRO Koshiba, TETSUYA Sumi, DAIZO Tsutsumi, CHRISTIAN Auel and SAMEH A. Kantoush
    • Organizer
      ICOLD 2016 84th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Johannesbourg, South Africa
    • Year and Date
      2016-05-15 – 2016-05-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] POSITIVE EFFECTS OF RESERVOIR SEDIMENTATION MANAGEMENT ON RESERVOIR LIFE: EXAMPLES FROM JAPAN2016

    • Author(s)
      CHRISTIAN Auel, SAMEH A. Kantoush, and TETSUYA Sumi
    • Organizer
      ICOLD 2016 84th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Johannesbourg, South Africa
    • Year and Date
      2016-05-15 – 2016-05-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Advancement of genome analysis in aquatic insects2016

    • Author(s)
      Kozo Watanabe
    • Organizer
      Seminar for Genetics-Ecology-Evolution-Modeling
    • Place of Presentation
      Pusan National University(Busan)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Invited
  • [Presentation] 次世代シークエンシングを用いた河川水生昆虫の遺伝的多様性の評価2016

    • Author(s)
      八重樫咲子,戸高涼太郎,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      第50回日本水環境学会年会
    • Place of Presentation
      アスティとくしま,徳島市
    • Year and Date
      2016-03-16
  • [Presentation] 排砂バイパスの運用とダム下流環境の変化-河床粗度と流水・止水ハビタットの多さに着目して-2016

    • Author(s)
      小林草平、角哲也、竹門康弘
    • Organizer
      平成2 7 年度京都大学防災研究所 研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス
    • Year and Date
      2016-02-24
  • [Presentation] 小渋ダムにおける土砂バイパス施設の三次元河床変動解析2016

    • Author(s)
      久保田踊児、米山望、角哲也
    • Organizer
      平成2 7 年度京都大学防災研究所 研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス
    • Year and Date
      2016-02-23
  • [Presentation] Reservoir sedimentation management by sediment bypass tunnels2015

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi
    • Organizer
      8th Taiwan-Japan Joint Seminar on Natural Hazard Mitigation in 2015
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-12-07 – 2015-12-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Integrated sediment management for reservoir and river basin sustainability2015

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi
    • Organizer
      World Engineering Conference and Convention (WECC2015)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-11-29 – 2015-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダムおよび瀬切れによる河川分断化がエルモンヒラタカゲロウの地域間交流に及ぼす影響の遺伝的評価2015

    • Author(s)
      八重樫咲子,不破直人,山崎久美子,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      第52回環境工学フォーラム
    • Place of Presentation
      日本大学,郡山市
    • Year and Date
      2015-11-28
  • [Presentation] Study of pipe hydrophone thickness and installation on bedload transport measurement2015

    • Author(s)
      Kana Nakatani, Yuiko Amano, Daizo Tsutsumi, Michinobu Nonaka,and Takahisa Mizuyama
    • Organizer
      The 8th International Gravel Bed River Workshop,
    • Place of Presentation
      Takayama, Gifu, Japan.
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reservoir sediment flushing and replenishment below dams: insights from Japanese case studies2015

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi
    • Organizer
      The 8th International Gravel Bed River Workshop
    • Place of Presentation
      Kyoto and Takayama, Japan
    • Year and Date
      2015-09-14 – 2015-09-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 排砂バイパスを有するダム下流における河床環境と底生動物群集2015

    • Author(s)
      粟津陽介、小林草平、角哲也、竹門康弘
    • Organizer
      応用生態工学会 第19回郡山大会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-11
  • [Presentation] 次世代シークエンシングとDNA種分類法を用いた河川底生動物群集の種多様性評価2015

    • Author(s)
      泉昂佑,Maribet Gamboa,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      応用生態工学会第19回大会
    • Place of Presentation
      日本大学,郡山市
    • Year and Date
      2015-09-10
  • [Presentation] Gene-environmental wide association as a predictor of species distribution2015

    • Author(s)
      Maribet Gamboa, Kozo Watanabe
    • Organizer
      The 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-08-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Importance of sediment management in hydropower dams and some examples in Japan2015

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi
    • Organizer
      HydroVision International
    • Place of Presentation
      Portland, Oregon
    • Year and Date
      2015-07-14 – 2015-07-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プレートマイクロフォンによる掃流砂量計測手法に関する研究2015

    • Author(s)
      小柴 孝太、角 哲也、竹門 康弘、堤 大三
    • Organizer
      平成 27 年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • Place of Presentation
      摂南大学寝屋川キャンパス
    • Year and Date
      2015-05-30
  • [Presentation] 次世代DNAシークエンシングとDNA種分類法を用いた河川底生動物群集の種多様性評価技術の開発,2015

    • Author(s)
      泉昂佑,Maribet Gamboa,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第21回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      香川大学,高松市
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Presentation] Comprehensive Reservoir Sedimentation Countermeasures in Japan2015

    • Author(s)
      Tetsuya Sumi
    • Organizer
      1st International Workshop on Sediment Bypass
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      2015-04-27 – 2015-04-29
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] New adaptive perspective in insects2015

    • Author(s)
      Maribet Gamboa, Kozo Watanabe
    • Organizer
      International symposium for frontier of Bioinformatics
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-04-16
    • Int'l Joint Research
  • [Funded Workshop] 1st International Workshop on Sediment Bypass Tunnel2015

    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      2015-04-27 – 2015-04-29

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-03-01  

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