災害脆弱性を指標にした土砂災害起源の複合災害の条件付き災害発生確率に関する研究

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01436
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大石 哲 神戸大学, 都市安全研究センター, 教授 (30252521)
• 研究分担者: 富田 浩文 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (00399578) ; 竹山 智英 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00452011) ; 梶川 義幸 神戸大学, 都市安全研究センター, 特命教授 (20572431) ; 山野井 一輝 京都大学, 防災研究所, 助教 (30806708) ; 大谷 英之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(国際海洋環境情報センター), 副主任研究員 (80639584) ; 阿波田 康裕 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 施設部, 主任研究開発員 (80772615)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: リアルタイム浸水予測 / HPCシミュレーション / 複合災害 / シミュレーション結合

研究実績の概要

本課題では，洪水・土砂複合災害の結果としての浸水災害を対象にして，地域のリアルタイム浸水予測可能性を論じた．具体的には，詳細な降雨分布や個別の斜面崩壊場所に依存して浸水が発生する集落の浸水発生の予測可能性を主な研究対象とし，異なる研究分野で開発されたHPCシミュレーションの手法に観測情報を組み合わせて高度化を実施した．その関係を知識として蓄えることでリアルタイム浸水災害発生を予測する可能性を論じてきた．．
具体的には，以下の項目を行ってきた．1）土砂洪水氾濫シミュレーションによる土砂災害起源の洪水災害の脆弱性評価：「富岳」上に実装した土砂・洪水氾濫シミュレーションをアンサンブル実行し，被害発生確率の空間分布推定し，シミュレーションにおけるパラメータ最適化を行った．2）多数の斜面崩壊シミュレーションによる斜面崩壊時の不安定土砂の量と流下距離の計算：粒子法に基づく斜面崩壊シミュレーションプログラムに代表的な地盤材料の構成モデルであるカムクレイモデルを実装した．3）詳細な気象シミュレーション：平成30年西日本豪雨を対象に大雨発生事例をスーパーコンピュータ「富岳」で詳細に再現して降雨情報の不確実性があっても地形情報によって同種の氾濫結果になることを示した．4）異なるHPCI-IDシミュレーションの連結：気象と洪水土砂氾濫解析のHPCIシミュレーションを疎結合するための基盤プログラムを整備した．
また，土砂洪水氾濫シミュレーションによる土砂災害起源の洪水災害の脆弱性評価と多数の斜面崩壊シミュレーションによる斜面崩壊時の不安定土砂の量と流下距離の計算については，令和4年度に実施した実験と比較検討を試みたが，実験では斜面崩壊を発生させることができず，その点では十分な比較ができなかった．

現在までの達成度 (段落)

令和5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5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] Combining Deep Learning and Numerical Simulation to Predict Flood Inundation Depth (2023)
  • 著者名/発表者名: Adriano Bruno, Yokoya Naoto, Yamanoi Kazuki, Oishi Satoru
  • 雑誌名: IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium 巻: N.A. ページ: 1154-1157
  • DOI: 10.1109/igarss52108.2023.10282463
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An analytical representation of raindrop size distribution in a mixed convective and stratiform precipitating system as revealed by field observations (2023)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Megumi, Oishi Satoru, Awata Yasuhiro, Yanase Tomoro, Takemi Tetsuya
  • 雑誌名: Atmospheric Science Letters 巻: 24 ページ: N.A.
  • DOI: 10.1002/asl.1155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AUTOMATIC CONSTRUCTION OF GROUND MODELS FOR 3D FINITE ELEMENT ANALYSIS BY DATA PROCESSING (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura Ayana, Takeyama Tomohide
  • 雑誌名: International Journal of GEOMATE 巻: 24 ページ: 37-45
  • DOI: 10.21660/2023.106.3746
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical Accuracy Necessary for Large-Eddy Simulation of Planetary Boundary Layer Turbulence Using the Discontinuous Galerkin Method (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai Yuta, Tomita Hirofumi
  • 雑誌名: Monthly Weather Review 巻: 151 ページ: 1479～1508
  • DOI: 10.1175/MWR-D-22-0245.1
  • 査読あり
• [学会発表] Validation of a Global Nonhydrostatic Atmospheric Dynamical Core using Discontinuous Galerkin method (2024)
  • 著者名/発表者名: Kawai, Y., Tomita, H.
  • 学会等名: AMS 104th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 土砂災害警戒区域の実斜面における人工降雨供給試験 (2024)
  • 著者名/発表者名: 阿波田康裕，山野井一輝．大石哲
  • 学会等名: 砂防学会研究発表会
• [学会発表] 底面粘性境界上にはたらく側面粘性境界の粘性力が動的解析に与える影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田村彩奈，竹山智英
  • 学会等名: 地盤工学会
• [学会発表] 地盤有限要素解析コードのGPU並列化に適したデータ構造の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河野博人，竹山智英，橘伸也，飯塚敦
  • 学会等名: 土木学会
• [学会発表] Probabilistic Prediction Method of Erosion Volume and Deposition Area from Rainfall Observation Data (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamanoi Kazuki, Shikakura Kori, Kawaike Kenji, Oishi Satoru
  • 学会等名: 8th International Conference on Debris-Flow Hazard Mitigation
  • 国際学会
• [学会発表] 降雨データを入力にした土石流氾濫領域予測のための土砂生産量の確率的予測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鹿倉佳央梨，野井一輝，川池健司，小柴孝太
  • 学会等名: 砂防学会研究発表会
• [学会発表] Optimization and probabilistic estimation of physical parameters in debris-flow simulation (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamanoi, K., Oishi, S., Koshiba, T., Kawaike, K
  • 学会等名: 40th IAHR World Congress
  • 国際学会