| 研究課題/領域番号 |
18K03759
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
宮田 秀介 京都大学, 防災研究所, 助教 (80573378)
|
|---|
| 研究分担者 |
長谷川 祐治 広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (60342664)
中谷 加奈 京都大学, 農学研究科, 助教 (80613801)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | 比誘電率計測 / 水路実験 / 土砂濃度鉛直分布 / 構成則 |
|---|
| 研究実績の概要 |
昨年度に開発したTDR（Time Domain Reflectometry）で流体の比誘電率を計測し土砂濃度に変換する手法を水路実験に利用した。TDR計測システムのセンサーは水路底面に固定し，実験開始前にキャリブレーションを実施した。また，実験環境においてセンサーの計測範囲が約40mmであることを確認しており，実験時の水深が40mmを超える場合については水深に関するキャリブレーションを施した。水路実験は3通りの粒径の実験砂（平均粒径約0.2～約2.5mm）と3通りの水路勾配（4～15°）の計9ケースで行った。実験砂は水路上流部に敷き詰め，流水で侵食させた。その流体の体積土砂濃度をTDRにより1秒間隔で計測するとともに下流端で採取したサンプルから実測の体積土砂濃度を求めた。その結果，鉛直濃度分布が均一に近い流れの場合は体積土砂濃度の実測値とTDRによる計測値がほぼ一致した。一方，土砂流のように流れの下部に土砂が偏在する場合にはTDRによる計測値が過大評価となった。これはセンサー部の近傍に位置する物質ほど計測結果への影響が強くなる本手法の特徴によるものであるが，実スケールでの土石流を対象とした計測では問題とならないものである。水路実験により，高濃度の流れについて土砂濃度の連続計測が可能であることが示された。
粒径と掃流力に着目して，土石流中の土砂の相変化を水理実験により検討した。土砂濃度が高く，流動深に対して相対的に大きい粒径が混合することで液相化しやすいことを明らかにした。また，2018年7月豪雨を対象に長い時間・空間にわたって土砂流出が起こる土砂・洪水氾濫について調査を行い，数値解析により現象を検証した。
|
| 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
当初予定していた水路実験を行い，成果を得ることができた。また水路実験結果をもとに改良した数値モデルにより実現象の検証を実施することができており，順調に進捗したといえる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今年度の結果から，本事業で提案している計測手法は大規模な水路実験に適用することで土砂濃度鉛直分布とその時間変化を把握できると考えられた。他組織の大型水路での実験を模索しているが，実験が可能となる時期が不透明である。そのため，実験が可能となった時に備えておく。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
水路実験に用いる実験砂の購入を計画していたが，未使用の実験砂を使用できることになったため，余剰が生じた。この余剰は次年度使用分として，大規模水路実験の物品費として使用する。
|
