| 研究課題/領域番号 |
16K06519
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
関根 正人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60187854)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 水工水理学 / 河川工学 / 移動床水理学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，全体計画に沿って，実河川を模して十分締固められた模擬堤防を用意し，これを越える水の流れの作用によって堤防が決壊するメカニズムを解き明かすことを目指した移動床水理実験を行ってきました．
2017年度には，堤体を構成する材料の中に粘土が含有されると，堤防が決壊するプロセスにどのような影響が現われるかをいくつかの観点から明らかにすることができました．堤防が浸食を受けるプロセスは，粘土が9%だけ含有するだけで顕著な変化を見せ，ステップ状の地形が形成されながら進行することがわかりました．堤防が大きく崩壊するのは，その浸食が表法肩に到達してからであることも確認でき，このような状態になるまでに要する時間は，粘土を含まない砂礫のみの堤防の場合よりかなり大きくなります．また，粘土が9%含有する層の間に砂のみの層を挟まっているような堤防の構造にすると，砂層が持つ透水性の高さと耐浸食性の低さゆえに，決壊までに要する時間は大きくなりますが，砂のみの堤防の場合に比べれば小さくなります．砂層が弱点となるためであり，この場合の決壊のプロセスも十分に理解できました．このほか，実河川では堤防の天端をアスファルトで舗装して補強していますが，この効果を探るための検討も行いました．ここでは，模擬堤防をモルタルで補強した実験を試みており，設定した実験の条件下では堤防が大きく損なわれるまでの時間を遅らせる効果があることを定量的に明らかにしました．
本研究の成果をまとめた論文は既に土木学会論文集に掲載されており，水工学講演会でも口頭発表されました．また，期間後半の研究の内容は，2018年 8月開催の土木学会年次学術講演会(北海道大学)にて口頭発表することになっているほか，土木学会論文集に投稿の準備を進めているところです．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
基本的には当初の計画の通りに進んでいます．具体的には，「研究実績の概要」として記した一連の実験を行い，堤防決壊のプロセスを明らかにし，そのメカニズムを探ることに挑みました．最終年度である2018年度に実験の再現性を検証する必要がありますが，主だった実験についてはほぼ完了しつつあるということができます．
実験には，2016年度に購入した「高精度の二次元レーザ変位センサ・システム(超高速インラインプロファイル測定器)」が効果を挙げています．また，別途購入した複数の高性能カメラによる同時撮影により得られた画像を解析することによって，プロセスならびにメカニズムに関するこれまでにない有益な知見を得ることができました．実験には大学院生2名と学部生1名による研究補助を受けました．当初の計画よりも多くの条件下での実験を重ねてきたため，多くの時間をかけることになりました．
越水による堤防決壊の本質にかかわる数値計算に関しても着実に準備を進めてきており，2018年度には本格的な検討を行う予定です．
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度までの結果を踏まえて，最終年度の検討を進めていきます．計画の見直しは必要ありません．
第一に，「研究実績の概要」に記したようにこれまでに行ってきた実験の再現性の検証を行うとともに，堤防決壊のメカニズムに関わるさらなる実験的研究を進めます．現象の本質は概ね理解できていますが，細部についてさらに明らかにするための裏付けが必要と考えるためです．年度途中の5月末までには一区切りをつけ，結果をまとめて土木学会論文集B1(水工学)に投稿する予定です．
第二に，堤防の天端補強の効果を調べるためのさらなる基礎実験を行います．これにより，どのような補強が望ましいのかを明らかにしていきます．
第三に，越流による堤防決壊に関わる数値計算手法を開発します．この計算の結果と実験結果とを比較検討することにより，妥当性の検証もあわせて行います．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品費が計上していた額より少なくて済み，その額自体が少額であったため，費用の有効活用の観点から次年度に繰り越すことに致しました．次年度の消耗品費あるいは研究補助費に組み入れて支出させていただきます．
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