| 研究課題/領域番号 |
21H01597
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分25030:防災工学関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
里深 好文 立命館大学, 理工学部, 教授 (20215875)
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| 研究分担者 |
権田 豊 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10303116)
内田 太郎 筑波大学, 生命環境系, 教授 (60370780)
藤本 将光 立命館大学, 理工学部, 准教授 (60511508)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 土砂・洪水氾濫 / 土石流 / 掃流状集合流動 / 浮遊土砂 / 堆積速度 / 細粒土砂 / 急激な土砂堆積 / 土砂・洪水氾濫対策 / 浮遊砂 / 数値シミュレーション / 流砂モデル / 汎用シミュレータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
豪雨時に崩壊等により多量の土砂が河道に流入すると、谷出口より下流の河道内において急激な土砂堆積が生じ、大規模な土砂と泥水の氾濫が引き起こされる。広範囲にしかも大量に氾濫・堆積するため、被害が深刻である。有効な対策のためには数値シミュレーションによる予測が不可欠であるが、土石流や浮遊砂といった従来の流砂モデルは適用条件が限られており、急勾配から緩勾配へと遷移する区間で、幅広い粒度分布を持つ土砂の流れを表現できるモデルは現存しない。本研究では土砂・洪水氾濫対策に有効な数値シミュレーションのエンジン部となる新たな汎用流砂モデルを開発し、水路実験ならびに既往災害への適用を通して妥当性を検証する。
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| 研究成果の概要 |
掃流状集合流動領域を対象に、特に細粒土砂の挙動に着目し、複数の数値計算モデルを作成した。生産土砂の粒径と河床材料の粒径に明確な違いがある2つの流域を対象とした再現計算を行い、生産土砂の粒径および細粒土砂の取扱いが数値計算結果に及ぼす影響を明らかにした。また、慣性土石流の統一モデルをベースとして、土石流中の細粒土砂のフェーズシフトのモデルと急勾配河川における浮遊砂モデルとを組み入れることにより、土石流から掃流砂・浮遊砂までを対象とする新たな流砂モデルを開発した。水路実験により勾配変化点における混合砂礫土砂の堆積速度を計測し、従来の数値計算で用いられている堆積速度式の適用性に関して検討した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
土石流領域から掃流砂・浮遊砂領域までに適用可能な流砂モデルを開発し、複数の実領域への適用を通じてその妥当性を検証してきた。まだまだ未解明な点は多いものの、勾配変化点で実際には生じない顕著な土砂堆積が計算されるという課題は解決できたと考えている。また、細粒分を用いた水路実験を行い、粒径が堆積速度に大きな影響を与えることを明確にしたことは、これまで堆積速度係数の設定に問題があった部分を解消できる可能性が高いと考えている。実験ケース数を増やし、粒径の範囲等をさらに広げていくことで、より実用性の高い流砂・河床変動モデルの確立につながるものと期待している。
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