| 研究課題/領域番号 |
22K04334
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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 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
武藤 裕則 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (40263157)
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| 研究分担者 |
張 浩 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90452325)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 透過型水制 / 伝統的河川構造物 / 砂州地形 / 流砂 / 流れの3次元生 / 室内実験 / 数値解析 / 流れの3次元性 / 土砂管理 / 河川構造物 / 撹乱 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
砂床河川では，洪水流による撹乱の減少に伴う流路の固定化が河道地形のより一層の二極化へと繋がり，治水・環境両面において問題を引き起こしている．
本研究では，砂州地形の撹乱を維持するための流砂の量的・質的管理と河川構造物の援用について検討する．具体的には，那賀川下流部を対象として，戦後以降の河床地形の変遷とその間の洪水頻度や流砂量等のデータから，砂州地形の変遷をもたらした要因分析を行う．並行して，流砂量と砂州地形の関係性に関する基礎実験を行った上で，現状の流量・流砂量管理の下で，人為的な河道整正や水制等の構造物設置によって河道地形の適度な撹乱を維持するための方策を室内実験及び数値解析により究明する．
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| 研究実績の概要 |
以下，3つの検討を実施した．
1．片岸に設置した透過型水制群の後流域に関する検討：伝統的河川構造物であり透過型水制の1種である聖牛を対象に，聖牛を片岸に複数配置した際の後流域の変化について，群数，水制間隔および水制角度を変化させて流速分布を計測した．その結果，水制群の存在により流下方向流速の横断分布には水制域・非水制域間で明瞭な変化が生じるものの，水はね効果については群数とは無関係であり，水制群の突端付近からその後流部において発達し，後流域内ではほとんど変化しないことが示された．
2．聖牛への漂着物の付着と河床変動の関係に関する検討：現地に設置された聖牛等の透過型水制に対しては，洪水時に流木やゴミ等の漂着物が捕捉・付着し透過率が変化し，これにより周辺河床地形に与える影響が変化する．このような漂着物が付着した状態を5種想定し，室内実験において地形変動特性について検討した．その結果，付着状況，特に水制前面部を完全に閉塞する形で付着した場合，水制前面での局所洗掘が大きくなることがわかった．一方，流木状の物体が捕捉されるのみでは，周辺河床形状は無付着の場合からあまり変化しないことも示された．
3．交互砂州地形の撹乱を促す水理構造物の効果的配置に関する数値解析的検討：那賀川河口～10.4km区間を対象に，聖牛による交互砂州地形の撹乱を再現する計算モデルの開発に着手した．横断およびALB河床測量データを用い，上述の実験的検討結果に基づき水制の配置箇所を決定すると共に，複雑な形状を有する聖牛を透過率で評価して植生に置き換え，河床変動計算の再現性について検討した．その結果，水制モデルの配置状況によって交互砂州地形に撹乱を与える可能性は示唆されたが，聖牛に特徴的な水はねの再現については課題が残った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究計画調書では，3年目に水制配置による砂州地形の撹乱と二極化解消について検討することとしていた．また，その際の対象構造物としては，聖牛に代表される透過型水制と，一部に切欠きを有する水没型不透過水制の2種を想定していた．
これまでの検討の結果，水没型不透過水制は局所洗掘の影響が大きく新たな砂州固定化の要因となることが判明したため，検討対象は既に聖牛に絞られている．さらに，その流れや河床変動に対する影響を再現するモデル化の方法についても検討着手できている．加えて，計画当初は研究対象として想定していなかった漂着物の付着影響まで考慮することで，より現実に近い現象に対する検討ができている．
以上の内容は，当初の計画内容を先んじて進めていることに加えて，新たな発展的展開へも着手しており，当初の計画を上回る進展状況と見なされる．
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| 今後の研究の推進方策 |
「室内実験」については，引き続き聖牛の群数・列数・水制角度・群角度および列間隔を変化させて流況および河床変動に関する基礎的な検討を継続し，水理条件から与えられる固有の砂州モードと，これら水制の配置条件による砂州撹乱・非撹乱条件の関連について検討を進める．最終的には，那賀川河口～10.4km区間の砂州モードを対象に，効果的な撹乱を与える可能性のある水制群の配置条件について提案する．
「数値解析」においては，引き続き聖牛に特有の河床変動特性を再現可能なモデル化の手法について検討する．そこでは，室内実験結果から導かれる予定の水制群としての機能の再現にも留意する．併せて，室内実験の結果提案される予定の那賀川河口～10.4km区間の砂州モードを対象とした効果的な撹乱を与える水制群の配置条件に対して，種々の流量を与えた際の砂州応答を検討し，それらの結果を総合して水制群による砂州撹乱効果について評価する．
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