| Research Abstract |
ゲリラ豪雨のような突発的な異常豪雨が多発するようになり,都市近郊部はもちろん農業農村地域においても災害に対する危機管理のあり方が衆目を集めるようになった。農用,上水用の水資源を確保する上で重要なアースダム,ため池等で代表される土質貯水施設を対象に,ハード面からの危機管理技術について検討する。具体的には,これまで単なる「捨石」として,斜面表面における雨水浸食防止の役割しか与えられてこなかったリップラップ工に対し,オーバートッピングに対する水理抵抗機能を開発し,その設計法を明らかにすることを目的とする。これにより,オーバートッピングを許容した,経済的なダム設計手法の開発も可能になると考える。本研究では,次の4つの課題,つまり,(1)オーバートッピングの水理特性と堤体下流部における浸食ポテンシャル,(2)リップラップ工の越流条件下における水理学的安定性,(3)土質性状・状態に応じた定性的な浸食機構,および(4)設計式の実用性について,段階的に検討する。これらにより,リップラップ工の越流に対する水理抵抗機能と浸食メカニズムを明らかにし,ロック材の粒形や粒度・粒径,斜面こう配,厚さ,越流水深,越流量等をパラメータとする水理・構造設計式を提案する。
本年度の研究では,上記の課題(1)および(2)の一部について室内水路実験により検討を加え,締固められた捨石(粗粒材)構造体を通過する流れの水頭損失モデルを明らかにした。このモデルの特徴は,流れの非線形水頭損失特性を記述するパラメータを,粗粒材構造体に分布する間隙の水理学的平均径とユニークに結びつけた点である。これにより,土質材料の浸食によって生じる捨石工の目詰まりとそれに伴う流れの変化を適切に予測することが可能となる。研究では,さらに,流量の測定値から上記のパラメータを精度よく推定する数値計算システムも開発した。課題(1)および(2)では,粗粒材構造体を通過する流れ(throughflow)に加えて,慣性力を伴う構造体の越流(overflow)を考慮しなければならない。Through+Overflowの数理モデル検討は,次年度の課題とする。
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