| 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 | 浮遊土砂 / 急激な土砂堆積 / 土石流 / 土砂・洪水氾濫対策 / 浮遊砂 / 数値シミュレーション / 土砂・洪水氾濫 / 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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| 研究実績の概要 |
内田らは既往の水路実験の結果を再解析した上で、細粒土砂を含む土石流の堆積に関する再現計算を実施した。その結果、細粒分が高濃度で河床波が生じるような場合であっても、時間平均した勾配と土砂濃度の関係は、一流体モデルでも表現できることを示した。権田らは降雨流出シミュレーションにより桜島有村川流域で観測された土石流のハイドログラフを再現することで，流域の透水能の経時変化を推定した。推定された透水能は，火山灰の降灰量の厚さや粒径によって変化することがわかった。里深らは勾配変化点における土石流の堆積過程で、粒子サイズが与える影響について水路実験を行った。その結果、堆積速度は粒径に比例すること、堆積によって土砂濃度は流下方向に線形に減衰していくことを確認した。さらに、前者の結果をもとに、高橋によって提案されている土石流の堆積速度式に対して粒子サイズの影響を加味することにより、新たな堆積速度式を提案した。混合粒径土砂の堆積に関する水路実験においては、土砂の混合割合によって流動状態が変化し、堆積速度に大きな違いが生じること、堆積過程に対して支配的となる粒径が変化することがわかった。また、堆積速度式では表しきれない混合粒径特有の現象について、定性的枠組みの下で実験データを整理した。里深・内田・権田・藤本は上記の研究成果を踏まえながら、土石流から掃流砂・浮遊砂へ変化する領域を対象として、既存の掃流砂・浮遊砂モデルと土石流・掃流状集合流動モデルとを組み合わせることにより新たな河床変動モデルを構築し、富士川支川流域等への適用を通じてモデルの再現性に関する検証を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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