2014 Fiscal Year Annual Research Report
可能最大洪水に対応できる数理科学的な河川計画手法の確立
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26249072
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
山田 正 中央大学, 理工学部, 教授 (80111665)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 浩保 新潟大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (00399354)
藤田 一郎 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10127392)
清水 義彦 群馬大学, その他部局等, 教授 (70178995)
山田 朋人 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10554959)
萬矢 敦啓 独立行政法人土木研究所, その他部局等, 研究員 (00314740)
長坂 俊成 立教大学, その他の研究科, 教授 (20338213)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 可能最大降雨量 / 極値統計理論 / 実河川の流量観測 / 河床波の力学機構 / 流出解析 / 画像解析 / 河床形態の変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，流域一体に取扱う治水計画やリスクガバナンスの情報基盤が実現できる数理科学的な河川計画手法を確立するため，＜タスク－1＞（：河川計画に不可欠な水文学と水理学の基盤概念の更新）と＜タスク－2＞（：経験的要素を排除した数理科学的な河川計画法の確立）に大別して研究を遂行している．また，＜タスク－1＞は水文学的な研究項目，水理学的な研究項目に分類されており，＜タスク－2＞において＜タスク－1＞における各々の研究成果が相互作用的に結合する事を念頭に置いて，各研究者が研究を行なっている．
平成26年度は，(1)可能最大降雨量に対応した極値統計理論の構築及び気候モデルを用いた水文学的な妥当性の検証を行った．また，(2)気候モデルに基づく流域毎の物理的な損失降雨量の推定を行った．さらに(1)，(2)と同時並行する形で，(3)物理的な損失雨量と降雨の時空間偏在を考慮した流出解析法の検証を行った．具体的には，降雨の空間・時間特性をレーダ雨量計の観測値から抽出する手法の確立を目指したもので，今年度は，降雨特性の空間依存性を調べるために雨域の移動特性に焦点を当て，画像解析から特徴を抽出する手法が提案できつつある．上記に関連する研究は平成27年度も継続して行う予定である．
加えて，＜タスク－1＞の研究項目として，(4)実河川の流量観測に基づく小規模河床形態の形状抵抗と流砂量への影響の推定，及び(5)安定性が理論的に担保された境界適合法の開発と(6)中規模河床形態の統一的な解釈の確立を行った．平成26年度において(4)では，先進的な観測技術を活かし，急速な河川形態変化が報告されている利根川上流域を対象とした洪水時計測を行った．しかしながら，洪水規模が研究対象とする規模に比べ，小規模であったため，洪水時計測は平成27年度以降も出水毎に継続して実施する予定である．
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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
期間全体の前半である平成26年度では，＜タスク－1＞で掲げた研究が8割り程度の達成度で予定通り進行している．可能最大降雨量に対する確率統計理論の確立と物理的妥当性の検証では，記録破りの大規模降雨が棄却値として扱われてきた問題点に対して， Kolmogorov-Smirnov検定の拡張を試みており，大規模降雨でも確率統計的解釈が与えられる見込みが立っている．また，気象モデルを用いた豊富な研究実績から，観測された大規模降雨データとその流域の可能最大降雨量の比較検討を行い，実績降雨がどの程度の規模に匹敵するかを明らかにできる見込みである．同様に，レーダ雨量計観測値に基づく降雨の時空間偏在性の把握や山地流域の飽和経験の体系化に関する研究においても，当初の見込み通りの研究成果を得ている．特にレーダ雨量計観測値を用いた研究では，降雨の不確実性を評価する新たな理論的枠組を提示できる見込みがあり，河川計画への活用可能性が高い成果を得ている．一方で，実河川の流量観測にも続いた小規模河床形態がもたらす形状粗度の把握に関する研究では，過去の観測データのデータ整理や理論的な研究は当初の予定通りであるが，平成26年度は，水防団待機水位を上回るような大規模出水が利根川上流域で発生しなかったため，当該サイトを対象とした洪水時の観測が満足に出来なかったという問題が生じている．この点に関しては，計画書にも予め記載している通り，次年度以降に継続して出水毎に観測を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は引き続き，＜タスク－1＞として，現在の河川計画が有する二つの欠落（経験的な概念の混在と理論の不完全性，水文及び水理の相互作用の欠如）を解消するため，水文学的な研究と水理学的な研究の両視点からアプローチする．水文学的研究として，流域毎に想定される物理的な可能最大洪水，降雨の時空間分布と物理的な損失雨量を考慮した流出過程に関して研究を行う．また，水理学的研究として，小規模河床形態がもたらす形状抵抗，大規模洪水を安全に流下させるための自律的な河床更新が維持される中規模河床形態の研究を行い28年度末までに完了させる．また，物理的な損失雨量と降雨の時空間偏在を考慮した流出解析法の検証と中規模河床形態の統一的な解釈の確立は，本研究の根幹を成す研究項目であるため，平成28年度には＜タスク－2＞の研究項目と並行しながら課題解決に取り組む予定である．
＜タスク－2＞では，＜タスク－1＞のうち研究が完了済みの要素研究を随時反映させる．このような研究成果の有機的な結合により，本研究の完了時には，既存の計画手法の欠落が抜本的に解消された，可能最大洪水規模の洪水に対応するとともに水文及び水理の相互作用を考慮できる数理科学的な河川計画手法を確立できる見込みである．
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Research Products
(31 results)
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[Presentation] Water Discharge Measurements with ADCP in High Speed Flow with High Sediment Concentration2014
Author(s)
Yorozuya,A., Motonoga,Y., Iwami,Y., Furuyama,T., Ogiwara,K.
Organizer
9th International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering
Place of Presentation
University of Strasbourg, France
Year and Date
2014-08-27 – 2014-08-29
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