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浸透流のダイナミクスを利用した地中の水みち探査

研究課題

研究課題/領域番号 16K15006
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 地域環境工学・計画学
研究機関京都大学

研究代表者

藤澤 和謙  京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードパイピング / ベイズ推定 / Dacy/Navier-Stokesカップリング / ハミルトニアンモンテカルロ法 / 浸透流 / 逆解析 / ため池 / Darcy-Brinkman方程式 / ダルシー・ブリンクマン式 / LES / 減災
研究成果の概要

本研究課題では,浸透流の動的挙動を利用した土中の局所的な空洞(例えば,水みち等)の形状を非破壊で推定する方法の開発を行った.得られた成果には二つあり,一つは水みちを有する浸透水の流れを首尾よく計算できる予測手法(順解析手法)を構築したことであり,もう一つとして,ベイズ推定による逆解析により,局所的な空洞形状を明確なインターフェース(空洞の境界)を維持しながら同定する方法を開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

上記の二つ研究成果はその汎用性の広さに特徴がある.水みちを有する浸透水の流れの計算では,水だけで占められた流体領域と土中の不飽和・飽和浸透流を同時計算できる.これは,地上に存在するほとんどの形態の水の流れを連続的に予測できる方法となる.また,局所的な空洞形状の逆解析法は,ベイズ推定に形状微分を取り入れた新規なものであるだけでなく,これまで困難であった明確なインターフェースを推定することが可能である.そのため,明瞭な境界形状を必要とする多くの形状推定問題に適用できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (23件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Darcy-Brinkman式の不飽和領域への拡張2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章
    • 雑誌名

      農業農村工学会論文集

      巻: 308

    • NAID

      130007586950

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Velocity based time-discontinuous Galerkin space-time finite element method for elastodynamics2018

    • 著者名/発表者名
      V. Sharma, K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 58(2) ページ: 491-510

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical analysis of coupled flows in porous and fluid domains by the Darcy-Brinkman equations2018

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 58(5) ページ: 1240-1259

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental investigation of the critical tractive force of glass beads under upward seepage flow2018

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, K. Sugino and A. Murakami
    • 雑誌名

      Scour and Erosion IX

      巻: - ページ: 493-497

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Model identification and parameter estimation of elastoplastic constitutive model by data assimilation using the particle filter2017

    • 著者名/発表者名
      A. Murakami, H. Shinmura, S. Ohno, K. Fujisawa
    • 雑誌名

      International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics

      巻: - 号: 1 ページ: 110-131

    • DOI

      10.1002/nag.2717

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鉛直上向き浸透流を受ける非粘着性材料の限界掃流力測定2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,杉野公亮,村上 章
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: Vol.73, No.2

    • NAID

      130006171867

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitigation of earthquake induced damage of breakwater by geogrid reinforced foundation2017

    • 著者名/発表者名
      B. Chaudhary, H. Hazarika, A. Murakami and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      Marine Georesources & Geotechnology

      巻: - 号: 7 ページ: 827-840

    • DOI

      10.1080/1064119x.2017.1391902

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Countermeasures for enhancing the stability of composite breakwater under earthquake and subsequent tsunami2017

    • 著者名/発表者名
      B. Chaudhary, H. Hazarika, A. Murakami and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      Acta Geotechnica

      巻: - 号: 4 ページ: 997-1017

    • DOI

      10.1007/s11440-017-0615-4

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupled analysis of Navier-Stokes and Darcy flows by the Brinkman equations2017

    • 著者名/発表者名
      S. Arimoto, K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      Geotechnical Engineering Journal of the SEAGS & AGSSEA

      巻: Vol.48, No.4 ページ: 40-49

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3次元粒子-流体連成計算モデルによる土中の水みち拡大過程のシミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 雑誌名

      土木学会論文集 A2(応用力学)

      巻: Vol.73, No.2

    • NAID

      130006329910

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of fluidization of sandy materials by CWENO method2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      The 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

      巻: - ページ: 1283-1286

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A new velocity based time discontinuous Space-Time finite element method for vibration analysis of elastic and hypoelastic material2017

    • 著者名/発表者名
      V. Sharma, K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      The 15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Reinforcing foundation model to mitigate earthquake induced failure of breakwater: Model tests and numerical simulations2017

    • 著者名/発表者名
      B. Chaudhary, H. Hazarika, A. Murakami and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      The 15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Shear tests and modeling of root-soil contact interface using novel pullout test2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tomobe, K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      The 15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics

      巻: -

    • NAID

      130005165238

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Numerical simulation of soil erosion by particle-fluid coupled scheme2017

    • 著者名/発表者名
      H. Okada, Y. Fukumoto, K. Fujisawa and A. Murakami
    • 雑誌名

      The 15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Elastic Modulus Estimation using a Scaled State Parameter in the Extended Kalman Filter2017

    • 著者名/発表者名
      M.C. Koch, A. Murakami and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      The 3rd Indo-Japan Workshop on Geotechnics for Natural Disaster Mitigation and Management

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Instability of composite breakwater subjected to earthquake and tsunami and its countermeasures2017

    • 著者名/発表者名
      B. Chaudhary, H. Hazarika, A. Murakami and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      The 3rd Indo-Japan Workshop on Geotechnics for Natural Disaster Mitigation and Management

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Numerical simulation of embankment failure due to overflow by Moving Particle Semi-implicit method2016

    • 著者名/発表者名
      T. Shuku, K. Fujisawa, S. Nishimura and T. Shibata
    • 雑誌名

      Irrigation,Drainage and Rural Engineering Journal

      巻: 84

    • NAID

      130005126971

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 抜根試験機による根-土接触面のせん断試験およびモデル化2016

    • 著者名/発表者名
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • 雑誌名

      農業農村工学会論文集

      巻: 84

    • NAID

      130005165238

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of backward erosion of soils by solving the Darcy-Brinkman equations2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa
    • 雑誌名

      Advances in Computational Fluid-Structure Interaction and Flow Simulation: New Methods and Challenging Computations

      巻: - ページ: 193-201

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of backward erosion by soil-water interface tracking2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, A. Murakami and K. Sakai
    • 雑誌名

      Japanese Geotechnical Society Special Publication

      巻: 4 号: 4 ページ: 84-87

    • DOI

      10.3208/jgssp.v04.j31

    • NAID

      130007041165

    • ISSN
      2188-8027
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of hydraulic conductivity in an embankment using particle filter2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, A. Murakami and S. Nishimura
    • 雑誌名

      Proceedings of 6th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications

      巻: - ページ: 618-623

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Comparison of filtering algorithms for estimating posterior probability distributions: A case study2016

    • 著者名/発表者名
      T. Shuku, I. Yoshida, S. Yamamoto, K. Tanaka, K. Fujisawa and Y. Nomura
    • 雑誌名

      Proceedings of 6th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications

      巻: - ページ: 636-641

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ハミルトニアンモンテカルロ法による水みちの経路推定2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Darcy-Brinkman式の不飽和領域への拡張とその数値解法2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of upward seepage flow on critical tractive force of a cohesionless soil material2018

    • 著者名/発表者名
      Md. Arif Hossain Jewel, Kazunori Fujisawa, Akira Murakami
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 弾性波探査解析に粒子フィルタを適用した土構造物内の劣化箇所の位置および形状の推定2018

    • 著者名/発表者名
      高松亮佑,村上 章,中畑和之,藤澤和謙,種子永栄輝
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3次元粒子―流体連成計算による粘性土の侵食モデル2018

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,森田健太郎,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉛直上向き浸透流の作用する非粘着性材料の限界掃流力についての2次元LBM-DEMシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      森田健太郎,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成30年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 砂粒子と間隙水を直接解いた2次元液状化シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      北尾朋広,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成30年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experimental investigation of the critical tractive force of glass beads under upward seepage flow2018

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, K. Sugino and A. Murakami
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Sour and Erosion
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コヒーレント構造モデルを導入したNavier-Stokes/Darcy流の同時解析2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,福元 豊
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元粒子―流体連成モデルによる内部侵食の解析2017

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第52回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 上向き浸透流作用下での限界掃流力測定2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,杉野 公亮
    • 学会等名
      第52回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 根―土接触面の強度特性の把握および数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第52回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Darcy-Brinkman 式による浸透流解析とLES のカップリング計算2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,福元 豊
    • 学会等名
      平成29年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子-流体連成計算モデルを用いた浸透破壊後の解析2017

    • 著者名/発表者名
      森田健太郎,岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成29年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子フィルタと弾性波探査シミュレーションによる地盤パラメータの推定2017

    • 著者名/発表者名
      古川智大,高松亮佑,村上 章,中畑和之,藤澤和謙
    • 学会等名
      平成29年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 根-土接触計算コードの開発とベンチマーク計算による検証2017

    • 著者名/発表者名
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成29年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子―流体連成計算モデルによる浸透破壊後のシミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      森田健太郎,岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第74回農業農村工学会京都支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限変形弾塑性有限要素法による根-土接触シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第74回農業農村工学会京都支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子フィルタと弾性波探査シミュレーションによる地中の欠陥部パラメータの推定2017

    • 著者名/発表者名
      古川智大,高松亮佑,村上 章,中畑和之,藤澤和謙
    • 学会等名
      第74回農業農村工学会京都支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical analysis of fluidization of sandy materials by CWENO method2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa and A. Murakami
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A new velocity based time discontinuous Space-Time finite element method for vibration analysis of elastic and hypoelastic material2017

    • 著者名/発表者名
      V. Sharma, K. Fujisawa and A. Murakami
    • 学会等名
      The 15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elastic Modulus Estimation using a Scaled State Parameter in the Extended Kalman Filter2017

    • 著者名/発表者名
      M.C. Koch, A. Murakami and K. Fujisawa
    • 学会等名
      The 3rd Indo-Japan Workshop on Geotechnics for Natural Disaster Mitigation and Management
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粒子-流体連成計算による粘性土の内部侵食モデル2016

    • 著者名/発表者名
      藤名瑞耀,福元 豊,岡田紘明,村上 章,藤澤和謙
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CPT によるため池堤体の液状化確率評価2016

    • 著者名/発表者名
      今出和成,西村伸一,柴田俊文,珠玖隆行,村上 章,藤澤和謙
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 上向き浸透流によって運ばれる砂粒子の移動速度測定2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,藤巻真由
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 外部応力による地中空洞崩落・道路陥没発生メカニズムの解明2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤真理,藤澤和謙
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 浸透流と表面流が作用する時の限界掃流力測定2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,福島直子
    • 学会等名
      平成28年度農業農村工学会大会講演会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CPTによるため池堤体内部N値の空間分布推定2016

    • 著者名/発表者名
      今出和成,西村伸一,珠玖隆行,柴田俊文,村上 章,藤澤和謙
    • 学会等名
      平成28年度農業農村工学会大会講演会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 根-土境界面におけるせん断挙動に関する実験的研究2016

    • 著者名/発表者名
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成28年度農業農村工学会大会講演会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Darcy-Brinkman式を用いた乱流数値解析手法2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤真理,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Estimation of hydraulic conductivity in an embankment using particle filter2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, A. Murakami and S. Nishimura
    • 学会等名
      6th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications
    • 発表場所
      上海(中国)
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of filtering algorithms for estimating posterior probability distributions: A case study2016

    • 著者名/発表者名
      T. Shuku, I. Yoshida, S. Yamamoto, K. Tanaka, K. Fujisawa and Y. Nomura
    • 学会等名
      6th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications
    • 発表場所
      上海(中国)
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DEM-LBM 連成計算を用いた浸透破壊後の解析2016

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第73回農業農村工学会京都支部研究発表会
    • 発表場所
      大阪市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 計算接触力学に基づく抜根試験の再現シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第73回農業農村工学会京都支部研究発表会
    • 発表場所
      大阪市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical analysis of backward erosion by soil-water interface tracking2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, A. Murakami and K. Sakai
    • 学会等名
      The 6th Japan-Korea Geotechnical Workshop
    • 発表場所
      岡山市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 京都大学農学部施設機能工学分野

    • URL

      http://www.agrifacility.kais.kyoto-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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