| 研究課題/領域番号 |
21H04596
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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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 |
41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円)
2023年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2022年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2021年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
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| キーワード | 交互砂州 / 河道 / 河床 / 定在波 / 安定河道 / 河道の予知保全 / データ駆動 / 自己組織化現象 / 観測ビッグデータ / 自然法則 / 予知保全 / カオス / 安定性河道 / データ駆動型解析 / マイクロ波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、洪水を安全に流下させられ河道の制御法およびデータ駆動型の河道の予知保全法の確立である。本研究では、まず、実河川の河道地形を分析し、自発的に形成される断面形状を明確にする。つぎに、この断面形状が、1)洪水流を断面中央で安全に流下させられる上、2)洪水時に変形が少ない安定性の高い形状であり、3)施工と維持管理の費用を縮減でき、4)治水と環境保全を両立できることを示す。また、高分解能な測定値を用い、モデル駆動解析法の物理的な妥当性を示す。さらに、近似と仮説を排除できないモデル駆動解析を補うため、マイクロ波の測定値のデータ駆動型解析により河道状態の予知保全ができることを示す。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は、以下の主たる3つの成果を得た。1つ目は、砂礫で構成された河道の河床に自発的に形成される河床波の発生の発端の特定である。模型実験において水面と河床の細密な測定を行い、河床波の発端は、従来からいわれてきた河床における不安定性ではなく、直線かつ一様勾配の水路においてさえ視認は難しいものの定在的な水面波が存在し、それが河床に転写されることであることを特定した。2つ目は、電磁波を用いて昼夜を問わずに24時間連続に実河川の水面の反射強度を測定し、その時系列データの画像解析を通して水面の流速の平面的な分布を推定する方法を構築した。この流速を用いて流量も推定し、従来手法で得た流量と対比したところ、その差は10%程度であることがわかった。3つ目は、水面流速を入力条件として流体力学の質量保存則を拘束条件とする変分法を計算することで水深を推定する方法を構築した。この方法により、砂礫河川に特有の河床形状である交互砂州上の水深の推定したところ数%内外での推定ができることがわかった。本研究課題の実施により、実河川と模型実験の各々での細密な定量化の手法の見通しが立ち、また、河川物理の機構解明のための新たな着眼点を得た。流体現象は同一地点における流速と水深の同時測定ができれば完全な説明ができるが、本研究から得た成果は、これまで難しかった洪水中の一連の河道の挙動の定量的な把握を初めて可能とし、河川において自発的に形成される河床や河道の機構解明を現実視できる状況に達しつつあると言えるものである。
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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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