2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a regional geo-disaster vulnerability assessment method based on a novel time-dependent immunity index reflecting the climate changes and its applications
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20H00266
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
安福 規之 九州大学, 工学研究院, 教授 (20166523)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 哲 福岡大学, 工学部, 教授 (10261744)
笠間 清伸 九州大学, 工学研究院, 教授 (10315111)
酒匂 一成 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (20388143)
所 哲也 北海学園大学, 工学部, 准教授 (40610457)
石川 達也 北海道大学, 工学研究院, 教授 (60359479)
川尻 峻三 北見工業大学, 工学部, 准教授 (80621680)
川村 志麻 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (90258707)
石藏 良平 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90510222)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 災害免疫力の工学的評価 / 気候変動と適応策 / 自然斜面・切土法面・盛土 / 降雨・融雪形態と地震動 / 地盤災害と地域性 / 地盤脆弱性の経年変化 / 土砂移動量と移動距離 / 土砂災害発生危険基準線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、気候変動災害脆弱地域と想定される九州と北海道の自然・人工斜面を対象として、１）経年的に変化する地盤災害に対する免疫性（災害免疫力）の工学的評価、２）降雨・融雪形態の変化や地震動と関連付けた地盤災害危険個所の抽出と危険度判定手法の高度化、３）降雨形態の変化を反映した実用的な土砂移動量と移動距離の算定手法の確立、４）適応策整備順位とその効果の客観化、経年変化の時間軸を導入した地盤災害脆弱性マップの事例作成をめざしている。当該年度の研究実績を以下に示す。
１）については、災害免疫力を経年的に変化する災害抵抗力と社会的リスクの積として表現し、切土のり面の経年変化を反映した災害抵抗力の評価手法とその適用事例を示した。また、九州地域における降雨や地盤情報のデータベース化と過去の福岡県管理道路の豪雨災害事例の収集整理を行い、新たに導入した雨量超過比による豪雨履歴と被災の関係を明らかにした。
２）と３）に関しては、短期雨量指標と土壌雨量指数を用いて土砂災害発生危険基準線（CL）について福岡県の情報を収集し、地盤・地形・地質特性および 降雨情報などとの関係について機械学習を使って分析を行い、影響指標を具体化した。同様の取り組みを北海道でも実施し、雨慣れの影響を精査し、地域性について分析した。また、河川堤防において、高浸透外力下でパイピング破壊リスクが高まる基礎地盤条件を精査し、平均動水勾配の時間変化に着目した破壊リスク算定モデルを提案した。さらに、北海道において降雨後に地震動を受ける火山灰盛土の斜面崩壊機構を調査・分析し、その履歴順番の違いが崩壊に及ぼす影響を考察した。加えて、地震後の道路盛土の耐津波抵抗性を精緻な大型模型実験を通して分析した。
４）に関しては、地域性を反映した地盤災害脆弱性の定義と適応枠組みを新たに提示し、斜面崩壊事例に基づいた地域減災力評価指標を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、令和2年度から5年までの4年間の研究期間内で、気候変動災害脆弱地域と想定される九州と北海道の自然斜面、切土のり面、道路盛土と河川堤防を対象として、１）特殊土地盤の経年変化を反映した地盤災害に対する免疫性（災害免疫力）の工学的評価、２）降雨・融雪形態の変化や地震動と関連付けた地盤災害危険個所の抽出と危険度判定手法の高度化、３）土砂移動量と移動距離の算定手法の高度化、４）適応策整備順位とその効果の客観化と地盤災害脆弱性マップへの展開をめざしたものである。その中で、この2年間おおむね順調に進展していると判断した主要な理由を以下に示す。
１）の項目については、まず、災害免疫力に関する基本的考え方を示せたこと、特に、切土のり面を対象として実用的な工学的評価指標の提案ができたことが挙げられる。また、降雨履歴と被災との関係性が評価可能な新たな指標として「雨量超過比」が九州を事例として提案されている。これは、被災に対する過去の降雨履歴や地域性の違いを客観的に評価できる可能性を示したものであり、このことも順調に進呈していると判断した要因である。また２）と３）の事項については、九州と北海道で、AIを活用した同様のアプローチによって、短期雨量と土壌雨量指数を用いて土砂災害発生危険基準線についての情報を収集し、地盤・地形・地質特性および降雨情報などとの関係について分析を行い、影響指標を具体化するための方法論が示されている。この成果も着実に進展していると考える理由である。さらに、新たな形態の斜面災害リスクを評価可能な豪雨時の降雨浸透・流出を考慮した広域／狭域斜面安定解析手法を提案できたこともその理由である。また、河川堤防のリスク評価についても河川水位の上昇速度に着目した手法が九州の事例をベースに計画通り提示されており、今後、九州と北海道での河川堤防のリスク評価への展開が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、九州と北海道を研究拠点にもつ9名のメンバーで実施している。先に述べたように概ね順調に進展していると判断しており、オンラインツールを適切に活用しながら、今年度も昨年度同様の考え方で研究の推進を図ることとしている。具体的には、１）9名のメンバーで定期的な協議会をオンラインツールと対面で適宜開催し、個々人の進捗状況やその時に抱えている課題などを共有し、全員で個々の目標と解決策などを出し合うようにすること、また、２）自然斜面、切土のり面、道路盛土・河川堤防のワーキングごとでも研究方針に沿った課題を設定し、意見交換の場を創り、関連機関との連携も深めながら、具体的な研究の推進を分担者自信やチーム単位で図っていくことも継続したいと考えている。例えば、新たに提案された流出を考慮した広域／狭域斜面安定解析手法によれば、設計降水量では対応できない確率降雨に伴う表流水の発生に対して、斜面災害危険箇所を抽出するとともに、地表流の流出経路となる舗装構造や小段排水溝・斜面保護工など交通インフラの設計・維持管理方法を再構築することが可能であるとの理解から、北海道と九州を対象に良い適用事例を示せればと考えている。また、降雨と地震動の履歴順番の違いや融雪履歴によって斜面の安定性が変化することを見える化できないかとも考えている。３）最終的な成果をイメージして、研究代表者の責任として、冊子などを想定した成果報告書の構成案の議論も深めることと質の高い論文にまとめるなど社会に向けた情報発信も積極的に考えたい。さらに、４）災害免疫力の違いを地域ごとに工学的に評価し、それを反映した命を守るための地盤災害脆弱性マップの総合的な評価手法を具体的な事例として示すための検討も始めたい。
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