ダム下流への掃流砂供給を目指した土砂還元の高度化手法の開発

• 研究課題/領域番号: 21H01434
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分22040:水工学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: カントウシュ サメ・アハメド 京都大学, 防災研究所, 教授 (70750800)
• 研究分担者: 武藤 裕則 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (40263157) ; 角 哲也 京都大学, 防災研究所, 教授 (40311732) ; 小柴 孝太 京都大学, 防災研究所, 助教 (80883157) ; 竹門 康弘 京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: Sediment Replenishment / Morphological changes / Erosion processes / 2D numerical modeling / Optimization of SR / Imaged- based-technique / Habitat restoration / 土砂還元 / 流砂連続性 / 画像解析 / 側岸侵食過程 / 生態機能評価 / Numerical simulation / TELEMAC2D / Model calibration / Suspended sediment / Buech River / flood pulses / Sediment pulses / Replenishment Scenarios / LSPIV and STIV / Basegrain / Naka River / Sediment erosion rate / Flushing flow / SR assessment method

研究開始時の研究の概要

ダムで遮断された流砂連続性の回復手段として、ダム下流への土砂還元（置き土）が実施されている。ここでは、粒径集団ごとの土砂収支に加えて、流量－流砂レジームを自然に近い形でいかに再現するかが大きな課題となる。本研究では、土砂還元手法の高度化に向けて、洪水波形中の土砂供給のデザイン手法や下流で新たに形成される砂州の生態機能をいかに評価するか、などの課題に取り組む。具体的には、徳島県那賀川（長安口ダム）における置土の侵食過程をモニタリングカメラによる現地観測により記録し分析するとともに、TELEMAC3Dをベースとした置土侵食と砂州形成の数値解析を、同様な試みを実施しているフランス電力と共同で行う。

研究成果の概要

このプロジェクトは、日本の那珂川における堆積物補充 (SR) のリアルタイム監視システムと評価アプローチを開発することを目的としていました。 私たちは、補給場所の流速と堆積物の浸食速度を検出するための画像ベースのアプローチを作成しました。 那珂川における SR の水理形態変化をシミュレーションするための 2 次元モデルを開発しました。 このプロジェクトの発見は、SR 侵食プロセスと下流の地形学的変化を予測するのに役立ちます。 このプロジェクトはまた、那珂川における SR の将来の最適化に向けたアプローチを開発し、利害関係者に SR 最適化のコストと下流域の修復の利点を評価するよう推奨しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The project offers valuable suggestions for improving the SR in the Naka River, including increasing the frequency of sediment flushing, improving the materials used in the SR, and building new SR stockpiles to ensure a consistent sediment supply during dry periods.

研究成果

• [雑誌論文] Assessment of sediment yield and deposition in a dry reservoir using field observations, RUSLE and remote sensing: Wadi Assarin, Oman (2022)
  • 著者名/発表者名: Al-Mamari, M., Kantoush, S.A., Al-Harrasi, T., Al-Maktoumi, A., Abdrabo, K., Saber, M. and T., Sumi
  • 雑誌名: Journal of Hydrology 巻: 617 ページ: 128-892
  • DOI: 10.1016/j.jhydrol.2022.128982
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrodynamics, sediment transport, and morphodynamics in the Vietnamese Mekong Delta: Field study and numerical modelling (2022)
  • 著者名/発表者名: Binh, D.V., Kantoush, S.A., Ata, R., Tassi, P., Nguyen, T.V., Lepesqueur, J., Aberrezzak, K.E., Bourban, S.E., Nguyen, Q.H., Phuong, D. N., Trung, L.V., An, T.D., Letrung, and T., Sumi
  • 雑誌名: Geomorphology 巻: 413(15) ページ: 108-368
  • DOI: 10.1016/j.geomorph.2022.108368
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantifying the impacts of hydraulic infrastructure on tropical stream flows (2022)
  • 著者名/発表者名: Nguyen, B. Q., Kantoush, S. A., Saber, M., Binh, D. V., Vo, N. D., & Sumi, T.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 37(3) 号: 3 ページ: 148-34
  • DOI: 10.1002/hyp.14834
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental Study Demonstrating a Cost-Effective Approach for Generating 3D-Enhanced Models of Sediment Flushing Cones Using Model-Based SFM Photogrammetry (2022)
  • 著者名/発表者名: Haghjouei H., Kantoush, S.A., S Beiramipour, Rahimpour M., Qaderi K.
  • 雑誌名: Water 巻: 14 号: 10 ページ: 15-88
  • DOI: 10.3390/w14101588
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental investigation of the diameter and length effects of the dendritic, bottomless, extended structure on reservoir sediment removal efficiency by flushing (2022)
  • 著者名/発表者名: Haghjouei H., Rahimpour M., Qaderi K., and Kantoush, S.A., Beiramipour, S.
  • 雑誌名: International Journal of Hydro-environment Research 巻: 45 ページ: 15-28
  • DOI: 10.1016/j.jher.2022.09.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Demonstration of the impacts of anti-sedimentation techniques on Japanese reservoir siltation via mass data ANN analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Landwehr, T., Kantoush, S.A., Nohara, D., Sumi, T., and Pahl-Wostl, C.
  • 雑誌名: Journal of Hydroinformatics 巻: 24(2) 号: 2 ページ: 223-242
  • DOI: 10.2166/hydro.2022.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local flow convergence, bed scour, and aquatic habitat formation during floods around wooden training structures placed on sand-gravel bars (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, S., Kantoush, S. A., Al Mamari, M. M., Tazumi, M., Takemon, Y., Sumi, T.
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 817 ページ: 152-992
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.152992
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comprehensive assessment of sediment replenishment in Naka River: Hydrological, morphological, and ecological perspectives (2021)
  • 著者名/発表者名: Lin J. Q., Kantoush, S. A., Sumi, T., and Takemon, Y.
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers (JSCE), Hydraulic Engineering 巻: 66 ページ: 256-262
  • NAID: 130008160118
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Study of Discharge Adjustment Effects on Reservoir Morphodynamics and Flushing Efficiency: An Outlook for the Unazuki Reservoir (2021)
  • 著者名/発表者名: Esmaeili, T., Sumi, T., Kantoush, S. A., Kubota, Y., Haun, S., Niles, N.
  • 雑誌名: Water 巻: 13(12) 号: 12 ページ: 1624-1646
  • DOI: 10.3390/w13121624
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 水制工を活用した交互砂州の固定化解消について (2022)
  • 著者名/発表者名: 遠藤遼太郎・武藤裕則・田村隆雄
  • 学会等名: 令和5年度土木学会四国支部技術研究発表会
• [学会発表] Comprehensive assessment of sediment replenishment and downstream hydro-morpho-ecology, case study in the Naka River, Japan and the Buch River, France (2022)
  • 著者名/発表者名: Lin, Jiaqi, Kantoush Sameh, Sumi Tetsuya
  • 学会等名: 12TH ICOLD EUROPEAN CLUB SYMPOSIUM
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 長安口ダム下流域における長期河床変動予測について (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮本理希・武藤裕則・田村隆雄
  • 学会等名: 令和4年度土木学会四国支部技術研究発表会
• [学会発表] Comprehensive Assessment Approach on Sediment Replenishment below dams in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Sumi Tetsuya, Lin Jia Qi, Kantoush Sameh A. and Takemon Yasuhiro
  • 学会等名: International Symposium on Bedload Management
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Investigating the Turbidity Current Venting Operation from Multiple Outlets by Using TELEMAC-3D (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen, P.A., Kantoush, S.A., Sumi, T., Binh, D.V., Bourban, S., Ata, R.
  • 学会等名: 39th IAHR World Congress, Granada, Spain
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kantoush, S. A., Al Mamari, M. M., Kobayashi, S., Takemon, Y., Saber, M., Habiba, O., Sumi, T., Tazumi, M. (2021)
  • 著者名/発表者名: Flow patterns and bed changes due to traditional river training structures “Seigyu”
  • 学会等名: Proceedings of River Flow 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Eliminating Fixation of Alternate Bars by Using Impermeable Groynes (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro ENDO, Takao TAMURA and Yasunori MUTO
  • 学会等名: 23rd IAHR-APD Congress 2022, IIT Madras, India
  • 国際学会 / 招待講演