| 研究課題/領域番号 |
20K20543
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
安田 浩保 新潟大学, 災害・復興科学研究所, 研究教授 (00399354)
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| 研究分担者 |
村松 正吾 新潟大学, 自然科学系, 教授 (30295472)
早坂 圭司 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40377966)
大竹 雄 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90598822)
岡田 将治 高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 教授 (80346519)
萬矢 敦啓 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 主任研究員 (00314740)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 洪水 / 水害 / マイクロ波 / 危機管理 / 流量 / 河川 / デジタルツイン / データ駆動 / 河川監視 / 信号処理 / データ科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在の洪水監視では,1)地区単位の越流破堤の危険箇所,2)沿川集落や並走道路を流失させる浸食破堤の危険箇所を把握できない.本研究は,まず,マイクロ波を用いた数m程度の高い空間分解能での水面計測を実証と精度検証を行う.つぎに,その高分解能な計測値のデータ駆動解析によって流路変動の危険箇所の把握に挑戦する.申請者らはデータ駆動解析の一つのEDMDの河川物理への適合性と数理的な弱点を確認している。本研究ではEDMD法の弱点を改善する.本研究は,不確実性の排除が難しいモデル駆動解析に代わり,水面の高分解能な計測とそのデータ駆動により,流路変動の推定も含む革新的な洪水監視法を開拓する.
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| 研究成果の概要 |
一般的に洪水監視に用るCCTVカメラやUAVは、光学的な手法のため、夜間の観測が厳しく制約される上、高頻度での広範囲の観測は難しい。本研究で用いたμ波レーダは、昼夜で完全に同一の観測ができ、数kmの範囲を数秒ごとに10m程度ごとの細密さの観測ができる。μ波にはフラッグ散乱を測定原理とするため水面が大きく揺動する大きな洪水の観測ほど有利となる特徴もある。本研究では、μ波の反射強度は固体と流体とで数倍以上異なる性質を用い、河道の変形を直接的に把握できることを実証した。また、μ波の反射強度の数理処理による流速を推定でき、この流速と洪水前の河道断面測量に基づき流量の推定ができることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、昼夜を問わずに避難情報や河川と並走する道路と渡橋に対する交通規制の即時的な発令が可能となる。これは、安全な避難経路の選択を可能とし、近年の夜間の洪水における落橋の発見の遅れによる洪水中の河川への車両の転落事故を予防できるようにする。また、本研究により、誰も見たことがない洪水のピーク付近の河道の大規模な変形過程の観測事実を初めて蓄積でき、新たな河道の設計法や堤防の設計法を基礎資料を得ることができる。これらの技術が確立されれば、堤防が決壊した場合の人命の喪失と数千億円規模の経済損失の軽減、不可逆的な過疎化を予防が可能となる。
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