豪雨／地震災害リスク予測・評価による農業水利施設（群）の動学的マネジメント

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03967
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村上 章 京都大学, 農学研究科, 教授 (80157742)
• 研究分担者: 西村 伸一 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (30198501) ; 藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218) ; 渦岡 良介 京都大学, 防災研究所, 教授 (40333306) ; 福元 豊 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60757350) ; 鈴木 誠 千葉工業大学, 創造工学部, 教授 (90416818)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 農業水利施設 / アセットマネジメント / 防災減災 / データ同化 / リスク評価 / 地震 / 豪雨

研究実績の概要

本研究課題は，ため池やダムなどの農業水利施設（土構造物）を対象として、激甚化する豪雨／洪水災害、想定される東海・東南海・南海大地震に対する防災・減災とともに，老朽化した水利施設の長寿命化を図ることが求められている近年において，農業水利施設（群）について豪雨／洪水・地震災害危険度を評価し、災害リスクを踏まえた構造物の維持／保全管理方法を提案することを目的とした。この目的に対して， UAVを利用した効率的な三次元計測，データ科学分野の手段であるデータ同化を活用した挙動観測に基づく構造物の内部診断，災害に対するリスク評価を介したアセットマネジメントにより，「農業水利施設（群）の動学的マネジメントシステム」の構築を目指した。当該年度の研究成果は以下のようにまとめられる。
豪雨及び地震時の構造物の挙動と安全性を評価する要素技術を発展させるにあたり，微視的な観点からは流体-粒子連成計算（土の間隙を流れる浸透水と土粒子の相互計算），浸透流が侵食（地盤表層の土粒子の移動）に与える影響に関する実験，不飽和土の地震応答解析と遠心模型実験による検証，Space-Time有限要素法による地震応答解析の時間積分精度の向上を果たした。さらには，アセットマネジメントに直結する研究として，表面波探査や微動アレー観測の実施に加え，UAVによる三次元測量結果を利用し，データ同化及びインバージョン技術の結合によって堤体内部の強度を可視化し，このように得られた強度分布から堤体リスク評価を行うに至った。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2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] Evaluation of incipient motion of sand particles by different indirect methods in erosion function apparatus (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Jewel, K. Fujisawa and A. Murakami
  • 雑誌名: Water 巻: 13(8) ページ: 1118
  • DOI: 10.3390/w13081118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 速度型Space-Time有限要素法によるフィルダムの弾塑性地震応答解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂井孝太郎，藤澤和謙，村上 章
  • 雑誌名: 農業農村工学会論文集 巻: 89(1) ページ: I_137-I_147
  • DOI: 10.11408/jsidre.89.I_137
  • 査読あり
• [雑誌論文] ため池における法面保護工の堤体安定性向上効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 前田真宏，村上 章，藤澤和謙
  • 雑誌名: 農業農村工学会論文集 巻: 89(1) ページ: I_149-I_163
  • DOI: 10.11408/jsidre.89.I_149
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Mohr-Coulomb-Vilar model for constitutive relationship in root-soil interface under changing suction (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Tomobe, K. Fujisawa and A. Murakami
  • 雑誌名: Soils and Foundations 巻: 61(3) ページ: 815-835
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2021.03.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validation of LBM simulation of saturated seepage flow through 3D-printed homogeneous porous medium for fluid-particle coupled analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Kitao, Y. Fukumoto, K. Fujisawa, A. Jewel and A. Murakami
  • 雑誌名: Acta Geotechnica 巻: 16 ページ: 2643-2656
  • DOI: 10.1007/s11440-021-01210-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical investigation of seepage force acting on interfacial bed particles by DEM-LBM (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Jewel, K. Fujisawa, Y. Fukumoto, A. Murakami
  • 雑誌名: Challenges and Innovations in Geomechanics, IACMAG 2021, Lecture Notes in Civil Engineering 巻: 126 ページ: 317-325
  • DOI: 10.1007/978-3-030-64518-2_38
• [雑誌論文] Application of an HMC based approximate method for combined identification of hydraulic conductivity and piping region interface (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Koch, M. Osugi, K. Fujisawa, A. Murakami
  • 雑誌名: Challenges and Innovations in Geomechanics. IACMAG 2021, Lecture Notes in Civil Engineering 巻: 125 ページ: 886-894
  • DOI: 10.1007/978-3-030-64514-4_96
• [雑誌論文] Seismic stability of embankments with different densities and upstream conditions related to the water level (2021)
  • 著者名/発表者名: G. Adapa, K. Ueda, R. Uzuoka
  • 雑誌名: Soils and Foundations 巻: 61(1) ページ: 185-197
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2020.11.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Space-time FEM with block-iterative algorithm for nonlinear dynamic fracture analysis of concrete gravity dam (2020)
  • 著者名/発表者名: V. Sharma, K. Fujisawa, A. Murakami
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 131 ページ: 105995
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2019.105995
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-y Curves of 2x2 pile group in liquefiable soil under dynamic loadings (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Chatterjee, D. Choudhury, A. Murakami and K. Fujisawa
  • 雑誌名: Arabian Journal of Geosciences 巻: 13 ページ: 585
  • DOI: 10.1007/s12517-020-05608-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Shape detection of multiple subsurface cavities by particle filtering with elastic wave propagation (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Takamatsu, K. Fujisawa, K. Nakahata and A. Murakami
  • 雑誌名: International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 巻: 44 ページ: 2025-2041
  • DOI: 10.1002/nag.3117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel parameter update for a gradient based MCMC method for solid-void interface detection through elastodynamic inversion (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Koch, K. Fujisawa, A. Murakami
  • 雑誌名: Probabilistic Engineering Mechanics 巻: 62 ページ: 103097
  • DOI: 10.1016/j.probengmech.2020.103097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bayesian inference of preferential seepage path by gradient-based Markov Chain Monte Carlo (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Fujisawa, M. C. Koch and A. Murakami
  • 雑誌名: 8th Japan-China Geotechnical Symposium 巻: - ページ: 59-63
  • DOI: 10.3208/jgssp.v08.j44
• [雑誌論文] ため池堤体の浸透流を考慮した地震時挙動とその対策工の効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高田 祐希, 上田 恭平, 渦岡 良介
  • 雑誌名: 土木学会論文集C（地圏工学） 巻: 76(3) ページ: 254-265
  • DOI: 10.2208/jscejge.76.3_254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disaster report of 2018 July heavy rain for geo-structures and slopes in Okayama (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, S., Takeshita, Y., Nishiyama, S., Suzuki, S., Shibata, T., Shuku, T., Komatsu, M., and Kim, B.
  • 雑誌名: Soils and Foundations 巻: 60(1) ページ: 300-314
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2020.01.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 2018 年7 月豪雨における岡山・広島のため池災害 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村伸一，柴田俊文
  • 雑誌名: 基礎工 巻: 48(6) ページ: 89-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1995年兵庫県南部地震による野島断層領域の被害・無被害ため池の多変量解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤井弘章，難波明代，西村伸一
  • 雑誌名: 自然災害科学 巻: 39(3) ページ: 283-335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Risk Evaluation for Earth-Fill Dams due to Heavy Rains - Efficient Risk Evaluation by Response Surface Method - (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Tateishi, R. Hirata, T. Shibata, S. Nishimura, K. Kuribayashi, N. Tanaya, S. Kuroda and T. Kato
  • 雑誌名: Proc. of the 7th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications, APSSRA2020 巻: - ページ: WM2-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Risk Evaluation for Earth-Fill Dams due to Heavy Rains - Probability of Failure due to Heavy Rains - (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Kuribayashi, N. Tanaya, S. Kuroda, T. Kato, T. Tateishi, R. Hirata, T. Shibata and S. Nishimura
  • 雑誌名: Proc. of the 7th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications, APSSRA2020 巻: - ページ: WM2-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Sparse Polynomial Surrogate Model for Geotechnical Reliability Design (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Shuku, S. Nishimura and T. Shibata
  • 雑誌名: Proc. of the 7th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications, APSSRA2020 巻: - ページ: ME3-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3次元計測を利用した効率的な3次元有限要素モデル化法の提案 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金重 稔・ 西村伸一・ 柴田俊文・ 珠玖隆行
  • 雑誌名: 岡山大学環境理工学部研究報告 巻: 25(1) ページ: 1月4日
• [雑誌論文] 自然災害に対するため池のリスク管理 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村伸一
  • 雑誌名: 材料と施工 巻: 58 ページ: 31-41
• [学会発表] How to deal with soil erosion under seepage effect (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Fujisawa
  • 学会等名: 1st Indo-Japan Webinar Series on Geotechnics for Disaster Mitigation
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hamiltonian Monte Carlo identification of an arbitrary crack extending from the surface into an embankment through elastodynamic inversion (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Koch, K. Fujisawa, A. Murakami
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
  • 国際学会
• [学会発表] 人工樹脂多孔質体を用いたLBM-DEM 浸透流計算のバリデーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤澤和謙，北尾朋広 ，福元 豊，村上 章
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] Mohr-Coulomb-Vilarモデルによるサクション制御下抜根シミュレーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 友部 遼，藤澤和謙，村上 章
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] Simultaneous identification of geometry and hydraulic conductivity of seepage flow field with a piping zone (2020)
  • 著者名/発表者名: Michael Koch，藤澤 和謙，村上 章
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] Erosion, dynamic response and parameter identification for soil structures (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Fujisawa
  • 学会等名: The 6th Symposium on Theoretical and Applied Mechanics
  • 招待講演
• [学会発表] 速度型Space-Time有限要素法を用いたロックフィルダムの地震応答解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹川秀徒，坂井孝太郎，藤澤和謙，村上 章
  • 学会等名: 2020年度 （第69回） 農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] 不飽和領域におけるDarcy-Brinkman式の理論解 (2020)
  • 著者名/発表者名: 嶋田侑治，藤澤和謙，村上 章
  • 学会等名: 2020年度 （第69回） 農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] ハミルトニアンモンテカルロ法を用いた逆解析による定常流の透水係数の推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大杉美里，Koch C. Michael，村上 章，藤澤和謙
  • 学会等名: 2020年度 （第69回） 農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] 3Dプリンターを利用した粒子―流体計算のバリデーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤澤和謙，北尾朋広，福元 豊，村上 章
  • 学会等名: 2020年度 （第69回） 農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] マルコフ連鎖モンテカルロ法による未知形状のベイズ推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤澤和謙
  • 学会等名: 第10回計算力学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 簡易なため池の豪雨時リスク評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村 伸一，柴田 俊文，立石 翼，平田 竜也，黒田修一，加藤 智雄，栗林 健太郎，棚谷 南海彦
  • 学会等名: 第23回応用力学シンポジウム
• [学会発表] 応答曲面法を用いた切土斜面の安定性の簡易評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 柴田 俊文，近藤 響貴，珠玖 隆行，西村 伸一
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 農業用ため池の豪雨災害リスク評価に基づく対策優先度評価１-破堤確率評価- (2020)
  • 著者名/発表者名: 棚谷南海彦，栗林健太郎，黒田修一，加藤智雄，西村伸一，柴田俊文，立石 翼，平田竜也
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 農業用ため池の豪雨災害リスク評価に基づく対策優先度評価2 -リスク評価- (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村伸一，柴田俊文，立石 翼，平田竜也，黒田修一，加藤智雄，栗林健太郎，棚谷南海彦
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 豪雨時におけるため池の破堤リスクに関する簡易評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 立石 翼，西村伸一，柴田俊文，平田竜也，黒田修一，加藤智雄，栗林健太郎，棚谷南海彦
  • 学会等名: 第69回農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] FEM-based inversion of surface wave method at earth-fill dam (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Yuxiang, S. Nishimura, T. Shibata.
  • 学会等名: 第69回農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] 有限要素法による表面波探査の簡便逆解析手法 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村伸一，任 宇翔，柴田俊文
  • 学会等名: 令和2年度土木学会全国大会第75回年次学術講演会
• [学会発表] 2-D direct numerical analysis of sand boils around weirs with various shapes by using a coupled LB-DE model (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukumoto, H. Yang, T. Hosoyamada, S. Ohtsuka
  • 学会等名: COMPSAFE 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 屈折率マッチング技術を用いた浸透流の直接観察：土粒子配置を変えた検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 関口泰徳，塩原祐希，福元 豊，大塚 悟
  • 学会等名: 第55回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 屈折率マッチング技術を利用した浸透流速の計測における撮影領域の影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平田 壮，関口泰徳，福元 豊，大塚 悟
  • 学会等名: 第38回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
• [備考] 京都大学 農学部 施設機能工学分野
  • URL: https://www.agrifacility.kais.kyoto-u.ac.jp/index.html