多相力学・マルチスケール分析による気候変動下の高緯度寒冷地盤の広域災害リスク評価

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02360
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 石川 達也 北海道大学, 工学研究院, 教授 (60359479)
• 研究分担者: 西村 聡 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70470127) ; 磯部 公一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452084) ; 清水 康行 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20261331) ; 山田 朋人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959) ; 川口 貴之 北見工業大学, 工学部, 准教授 (20310964) ; 川尻 峻三 北見工業大学, 工学部, 准教授 (80621680) ; 川端 伸一郎 北海道科学大学, 工学部, 教授 (10224833) ; 所 哲也 北海学園大学, 工学部, 准教授 (40610457)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 地盤工学 / 土砂災害 / 気候変動 / 防災 / 積雪寒冷地

研究実績の概要

1．熱伝導・浸透流連成解析／極限平衡法により気象・地形地質条件を仮定したパラメトリックスタディを行い、数値解析により定まる土砂災害発生危険基準線（CL）の適用性を検討した。その結果、市町村が定める住居地域用CLを基に地形地質条件が異なる種々の斜面に対して融雪・豪雨時を対象とした山岳地域用CLの設定方法を提案し、当該手法の妥当性を過去の土砂災害事例で検証した。
2．気象データ・DEMデータを入力とする広域降雨浸透・流出解析およびその出力を入力とする広域斜面安定解析を実施し、地表流を考慮した豪雨時の広域土砂災害リスク評価手法を提案した。また、平成２８年８月の台風１０号により被災した日勝峠の斜面崩壊事例分析を行い、当該手法が豪雨時の山岳地域の広域土砂災害リスク評価に有用であることを示した。
3．河川災害予測モデルとして世界的に高く評価されているiRICシミュレーションを用いて、平成２８年８月北海道豪雨で深刻な被害を受けた十勝川水系に着目し、上流からの大規模土砂流出が下流の河道災害に与える影響について検討した。その結果、出水前までは比較的直線的であった河道が大規模な蛇行を開始し、両岸複数個所の破堤へ至った過程をシミュレートし、出水規模や継続時間と蛇行・破堤災害の関係を明らかにした。
4．広域斜面災害リスク評価の高精度化を目的に、斜面災害発生要因と災害履歴に関するデータベースの構築および機械学習による道内の斜面災害発生危険度評価の検証を行った。検証の結果、豪雨による斜面災害の危険度評価には、標高、起伏量、接峰面差、土壌区分、土地利用植生区分の影響度が高く、分類手法であるバギング木、および回帰手法であるANNが、予測正答率、見逃し率の観点から有効であることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Numerical simulation of large wood deposition patterns and responses of bed morphology in a braided river using large wood dynamics model (2020)
  • 著者名/発表者名: Kang Taeun、Kimura Ichiro、Shimizu Yasuyuki
  • 雑誌名: Earth Surface Processes and Landforms 巻: 45 ページ: 962～977
  • DOI: 10.1002/esp.4789
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effect evaluation of freeze-thaw on resilient modulus of unsaturated granular base course material in pavement (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Tatsuya、Lin Tianshu、Kawabata Shinichiro、Kameyama Shuichi、Tokoro Tetsuya
  • 雑誌名: Transportation Geotechnics 巻: 21 ページ: 100284～100284
  • DOI: 10.1016/j.trgeo.2019.100284
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GEOTECHNICAL PROPERTIES OF SUBGRADE SOILS DAMAGED BY FROST HEAVE (2019)
  • 著者名/発表者名: KAWABATA Shinichiro、KAMEYAMA Shuichi、SATO Atsuko
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. E1 (Pavement Engineering) 巻: 75 ページ: I_151～I_158
  • DOI: 10.2208/jscejpe.75.2_I_151
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Advances in computational morphodynamics using the International River Interface Cooperative (iRIC) software (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Yasuyuki、Nelson Jonathan、Arnez Ferrel Kattia、Asahi Kazutake、Giri Sanjay、Inoue Takuya、Iwasaki Toshiki、Jang Chang‐Lae、Kang Taeun、Kimura Ichiro、Kyuka Tomoko、Mishra Jagriti、Nabi Mohamed、Patsinghasanee Supapap、Yamaguchi Satomi
  • 雑誌名: Earth Surface Processes and Landforms 巻: 45 ページ: 11～37
  • DOI: 10.1002/esp.4653
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experiment and Computation of Morphological Response to a Vegetation Patch in Open-Channel Flows with Erodible Banks (2019)
  • 著者名/発表者名: Kim Hyung Suk、Kimura Ichiro、Shimizu Yasuyuki
  • 雑誌名: Water 巻: 11 ページ: 2255～2255
  • DOI: 10.3390/w11112255
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhancing the Flow Characteristics in a Branching Channel Based on a Two-Dimensional Depth-Averaged Flow Model (2019)
  • 著者名/発表者名: Ali Hydar Lafta、Yusuf Badronnisa、Mohammed Thamer Ahamed、Shimizu Yasuyuki、Ab Razak Mohd Shahrizal、Rehan Balqis Mohamed
  • 雑誌名: Water 巻: 11 ページ: 1863～1863
  • DOI: 10.3390/w11091863
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 斜面内浸透に対する飽和積雪浸透モデルの適用性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村上卓生，石川達也，西村聡，笹原啓佑
  • 学会等名: 第60回地盤工学会北海道支部技術報告会
• [学会発表] 道路盛土・切土への降雨・融雪の浸透の観測とその解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹原啓佑，西村聡，石川達也，水田隼登
  • 学会等名: 第60回地盤工学会北海道支部技術報告会
• [学会発表] Coupled THM analysis on the Freezing-Thaw behavior of pavement with Wicking Fabric (2020)
  • 著者名/発表者名: 呉雨薇，石川達也，安岡朋久，Bin Luo
  • 学会等名: 第60回地盤工学会北海道支部技術報告会
• [学会発表] 気候変動脆弱地域における複合地盤災害のリスク評価の検討課題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石川達也
  • 学会等名: 土木学会北海道支部令和元年度年次技術研究発表会
• [学会発表] Landslide susceptibility mapping based on artificial neural network (ANN) and Geographic Information System (GIS) (2020)
  • 著者名/発表者名: 呉振宇，清水公陽，Hamidou Hamadoum Tamboura，磯部公一，保科隆，宮田善郁，Ahmad Safuan A Rashid
  • 学会等名: 第60回地盤工学会北海道支部技術報告会
• [学会発表] 電波不感帯地域における居住者と生産空間に対する防災力向上に向けた雨量・氾濫情報提供システムの検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉山拓大，今日出人，久加朋子，清水康行，橋場雅弘，土田宏一，西山典志，瀧川憲
  • 学会等名: 土木学会北海道支部令和元年度年次技術研究発表会
• [学会発表] Deformation-strength characteristics of unsaturated granular base course material at cold region pavement (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T.
  • 学会等名: 4rd International Symposium on Transportation Soil Engineering in Cold Regions
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unsaturated soil mechanics for disaster prevention and maintenance of traffic infrastructure in snowy cold region (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T.
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific Conference on Unsaturated Soils
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement for permeability of frozen soil by transient pulse method (2019)
  • 著者名/発表者名: Tokoro, T., Ishikawa, T.
  • 学会等名: 4rd International Symposium on Transportation Soil Engineering in Cold Regions
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of unfrozen water in unsaturated soil with pulse NMR (2019)
  • 著者名/発表者名: Tokoro, T., Ishikawa, T.
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific Conference on Unsaturated Soils
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical analysis of in-situ water content and temperature variations due to effects of grass (2019)
  • 著者名/発表者名: Nguyen, B.T., Ishikawa, T., Murakami, T.
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific Conference on Unsaturated Soils
  • 国際学会
• [学会発表] Influences of Freeze-thaw on Performance of Pavement Structures in Snowy Cold Region (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T.
  • 学会等名: 16th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] Resilient properties of unbound granular materials subjected to freeze-thaw and wheel loads (2019)
  • 著者名/発表者名: Lin, T., Ishikawa, T., Aoki, R., Tokoro, T.
  • 学会等名: 16th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] ジオシンセティックス排水材による北海道の道路舗装の凍上抑制効果に関する連成解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安岡朋久，石川達也，Bin Luo，所哲也，丸山記美雄，上野千草
  • 学会等名: 第1回交通地盤工学に関する国内シンポジウム
• [学会発表] ジオシンセティックス排水材による舗装の凍上抑制効果の解析的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安岡朋久，石川達也，Bin Luo，所哲也，丸山記美雄，上野千草
  • 学会等名: 第54回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 融雪期の地盤内浸透に及ぼす積雪と植生の影響評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上卓生，石川達也，Nguyen Binh Thanh，横田聖哉，蝦名浩二
  • 学会等名: 第54回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 不飽和凍土の一軸圧縮強度に及ぼす含水比の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤縄泰平，所哲也，高橋正一，中村努，石川達也
  • 学会等名: 第54回地盤工学研究発表会
• [学会発表] Long- and short-term pore water pressure variations in sandy river dike interpreted with 1- and 2-phase seepage flow analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishiie, S., Nishimura, S., Yamazoe, N.
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific Conference on Unsaturated Soils
  • 国際学会
• [学会発表] Small-strain deformation behaviour of a clay at frozen and unfrozen states: A comparative study (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, S., Wang, J., Okajima, S., Joshi, B. R.
  • 学会等名: 7th International Symposium on Deformation Characteristics of Geomaterials
  • 国際学会
• [学会発表] Describing temperature and confining stress effects on frozen soils within THM framework (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, S., Wang, J.
  • 学会等名: 16th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] 実物大堤防破堤実験における空気圧・間隙水圧挙動の特徴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西家翔，西村聡，川尻峻三，島田友典
  • 学会等名: 第54回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 三軸試験における均一な凍結粘性土試料の作製方法の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長井優樹，西村聡
  • 学会等名: 第54回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 要素としての粘性土の凍結融解挙動に関する実験的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡島将太，西村聡
  • 学会等名: 第54回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 堤防への降雨浸透に対する水分特性曲線ヒステリシスおよび気液連成の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西家翔，西村聡，山添誠隆
  • 学会等名: 第7回河川堤防技術シンポジウム
• [学会発表] 凍上被害箇所における路床土の地盤工学的性質とその評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川端伸一郎，亀山修一, 佐藤厚子
  • 学会等名: 第1回交通地盤工学に関する国内シンポジウム
• [学会発表] Study on Estimation of bank erosion possibility in steep slope river channel－A Case study on Otofuke River in Japan － (2019)
  • 著者名/発表者名: Okabe, K., Shimizu, Y., Kyuka, T., Hasegawa, K., Shinjo, K., Yamaguchi, S.
  • 学会等名: River Coastal and Estuarine Morphodynamics: RCEM2019
  • 国際学会
• [学会発表] A General Lagrangian Tracking Methodology for Riverine Flow and Transport (2019)
  • 著者名/発表者名: Nelson, J., Shimizu, Y., Kyuka, T.
  • 学会等名: River Coastal and Estuarine Morphodynamics: RCEM2019
  • 国際学会