| 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 (2024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 | 蛇行 / 河道 / 洪水 / データ駆動 / PINNs / 自然法則 / 交互砂州 / 河床 / 定在波 / 安定河道 / 河道の予知保全 / 自己組織化現象 / 観測ビッグデータ / 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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| 研究成果の概要 |
本研究は、連続堤防に依存する治水の限界を踏まえ、洪水に強い河道形状の特定と、予知保全のための物理指標の構築を目的とした。1cm級解像度で水面と河床を同時計測する独自手法を開発し、マスコン補正とPINNsの併用により、非接触での流速・河床推定を実現した。さらに、自発的澪筋の形状安定性を模型・実河川で実証し、水面定在波が砂州形成を先導する新たな力学機構を解明した。波高水深比や砂州移動速度式といった評価指標も提案し、UAV-LiDAR等との連携により、広域かつ連続的な監視と自然型河道設計への展開が期待される。本研究は、河道の制御・予測精度を向上させ、気候変動下における河川工学の基盤技術を提供する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、河川工学において長年未解決であった「洪水時にも形状が維持される河道構造」と「流路変動の予兆検出」という課題に対し、実測・数値・理論を統合した新たなアプローチを提示した点に大きな学術的意義がある。特に、水面の定在波が砂州形成に先行するという発見は、従来の河床主導モデルを覆すもので、河道形態の力学的理解を一段と深化させた。また、非接触かつ高精度な流況推定技術や、波高水深比・砂州移動速度式といった指標の提案は、実河川への適用性と再現性を兼ね備える。本研究は、堤防決壊リスクの低減や気候変動への適応に資する社会実装型の基盤技術としての大きな意義を有するものである。
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