| 研究課題/領域番号 |
17K15349
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
正田 大輔 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 主任研究員 (30549845)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ため池 / 模型実験 / 土石流 |
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| 研究実績の概要 |
豪雨時の土砂災害により農業用ため池が被災する事例がある。ため池への土石流流入に伴い，堤体に外力が作用するものと想定される。模型貯水容量に対して2倍の土砂を流下させることを基本とし，貯水池に対する影響を確認した。貯水のない砂防堰堤を対象とした研究との比較のため，斜面直下に壁を設けて貯水の有・無の実験を行った。また，災害後の調査で崩壊および流下した土砂量については試算できるものの，流下量の時系列的な変化であるハイドログラフについては不明である。そこで，土砂の流下回数を変えた実験により比較を行った。
実験装置は防災科学研究所施設で，流下斜面長 4.2 m，幅 0.5 m，斜面勾配を30°で，斜面上端に土槽を設置した。土槽の片方を引き上げ，土槽内の土砂を斜面上に流下させた。ため池を模擬した斜面下部の貯水池に土砂を流入させて，流下時の土砂の厚さと，堤体に作用する荷重の計測を行った。
レーザー変位計による速度・密度の算出を行った。速度については災害現場でのため池近傍で発生する算出流速2～3 m/sとなるように土砂量や含水比を調整しており，それを満たす結果となった。また，密度については，流下時密度としてレーザー変位計による到達時間から流下後時間までの間に最大厚さとなる時間を頂点とする三角形分布で速度一定で土砂が流下するものとして流下時の体積を，この値で全質量を割ることで単位体積重量をそれぞれ求め，本年度実施する流体力算出式の検討のための基礎データを算出した。
模型実験の結果，貯水の有無での最大荷重を比較すると，貯水があることで荷重が減少することが確認され，貯水による流入土砂の減勢効果があったと考えられる。複数回土砂の流下がある場合，1回目の流下が貯水池に与える影響が大きくなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで小規模な実験を行ってきたが，防災科学研究所の施設において，昨年の提案の通り規模を大きくした場合に現象の相違について検討を行った。 行った実験の概要として，過去の土砂災害によるため池の被災事例において，ため池上流部でため池貯水容量の約1.9倍～約3.8倍の土砂が発生したが，土砂を貯水池内で受け止めた。土砂災害時の土砂の流入に関して，以下について検討した。模型貯水容量に対して2倍の土砂を流下させ，堤体に対する荷重の計測，貯水のない砂防堰堤を対象とした研究との比較，斜面直下に壁を設けて貯水の有・無の場合での実験の実施，それぞれについて達成した。また，流下量の時系列的な変化であるハイドログラフについては不明であったため，土砂の流下回数を変えた実験を行った。上記のように当初計画通り研究を実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
土砂流入によるため池堤体に作用する荷重についての検討を継続して実施する。検討する条件として，ため池側の条件である堤体の位置・洪水吐の幅や、ため池上流側の条件である流下させる土砂の量それぞれを変えた場合の作用荷重について比較を行う。また，砂防施設の基本計画策定のために用いられる流体力の算出方法を引用し，ため池への土砂流入時の流体力と，計測された荷重についての比較を行い、堤体に対する作用荷重についての算出式の導出を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画において、本年度は海外発表のための費用を積算していたが、想定以上に実験費用が大きくなったため、海外発表を本予算から支出しないことにした。このため、当初計画を変更により次年度への繰越金が発生した。繰越金については本年度実施予定の実験において、追加ケースで使用する。
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