| 研究課題/領域番号 |
22K04325
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田中 岳 北海道大学, 工学研究院, 助教 (90333632)
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| 研究期間 (年度) |
2022-11-15 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 洪水氾濫 / 流出モデル / 確率応答 / 集中化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
財政面や人材面の課題から，経験則や概念モデルなどの利便性を第一に洪水氾濫予測をせざるを得ない場合がある．しかし，概念モデルには，洪水氾濫現象の空間スケールなどに対する適用制限と言った基礎的な課題がある．本研究ではこれを解決すると共に，実務面での利便性が高い貯留型流出モデルを基本とした洪水氾濫システムを構築するための研究基盤を確立する．そこで，降雨流出から氾濫に至る現象を分布型（物理）モデルで記述し，降雨量，地形・地質特性，初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化した上で流出量の確率特性を推定する．これと別途推定された集中型（概念）モデルの確率特性との比較から，その目的を達成する．
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| 研究実績の概要 |
一般的に洪水氾濫現象は，河道や堤防などの地形を固定した条件では，【系1】斜面での降雨流出，【系2】河道での河川水の伝播と堤防からの越水，そして【系3】流域内での氾濫のそれぞれの系ごとにモデル化，または複数の系（系1と系2の一部など）を連結させた系をモデル化し，それらを統合した全システム（洪水氾濫システム）として解析される．本研究課題の目的は，実務面での利便性がある貯留型流出モデルを基本とした洪水氾濫システムを構築するための研究基盤を確立することである．
2023年度は，二斜面一河道から成る単位流域が，自己相似性のある擬河道網に高密度で配置させたシステム（流域）の末端に越流モデル（側方流出孔付き貯留型流出モデル）を連結することで降雨流出から越流に至る流出現象（上記の系1と系2が連結した系）を記述し，①降雨量，②地形・地質特性，③初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化した上で流出量の確率特性（1～4次モーメント）を推定するために，システム（流域）における流出現象を，Kinematic Waveモデル，これを集中化させた貯留型流出モデルの分布型で表現し，流出量の確率特性を検討した．単位流域を対象とした場合，②，③の影響がその流域末端の流出量の確率特性（1～4次モーメントと確率密度関数）に及ぶことが再確認された．この流域スケールの拡大と，集中化することが可能な流域面積の推定については，2024年度以降も引き続き取り組む予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
越流モデル（側方流出孔付き貯留型流出モデル）について，これに含まれる不確実性が越流量の確率特性に与える影響を推定するための微分方程式の導出は，2024年度も継続的に取り組む状況にある．しかしながら，流出モデルの確率応答解析については応募者が確立してきた技法が基盤であるため，順調に進展するものと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
先に述べたように，2023年度に取り組んだ二斜面一河道から成る単位流域が，自己相似性のある擬河道網に高密度で配置させたシステム（流域）の流出解析は，汎用的な計算機システムを用いた場合，極めて高い計算コストが掛かる．そこで，2024年度は，Kinematic Waveモデル（物理モデル）を集中化した貯留型流出モデルが高密度に分布したシステムを更に集中化し，これに越流モデル（側方流出孔付き貯留型流出モデル）を連結することで研究遂行の効率化を図りながら，降雨流出から越流に至る流出現象に対して①降雨量，②地形・地質特性，③初期の湿潤状態の不確実性が流出量に与える影響の評価に取り組む予定である．その後，2025年度から最終年度に向けては、上記の成果（流出量の確率特性）を境界条件として，時空間的に変動する洪水氾濫モデルからの流出量および水位の確率特性の推定と，その集中化（確率論に基づくモデルの集中化の方法）に取り組むことによって本研究課題の目的達成を目指す予定である．なお，この方法は，応募者が確立してきたもので，この目的達成は十分に可能であると考えている．
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