2015 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) |
萬矢 敦啓 国立研究開発法人土木研究所, その他部局等, 研究員 (00314740)
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)
山田 朋人 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10554959)
清水 義彦 群馬大学, その他部局等, 教授 (70178995)
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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し，＜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27年度は平成26年度に引き続き，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，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．また，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も並行して行った．具体的には，現在観測値として用いられている降雨量に内在する不確実性を確率過程として扱い降雨流出過程に導入し，堤防からの越水や破堤するリスクを算出する基礎理論を提案した．
加えて，＜タスク-1＞の研究項目として，平成26年度に引き続き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．特に，平成27年度において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では，利根川上流域の八斗島基準点において，本研究で対象とする規模の出水時に洪水観測を行い，洪水時の流量データを取得し解析を行った．
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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
期間全体の前半から中盤に位置付けられる平成27年度は，＜タスク‐1＞で掲げた研究が9割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，鬼怒川の堤防決壊をもたらした記録破りの大規模降雨である平成27年9月関東・東北豪雨を対象に，確率年の再推定や地上雨量観測所数と流域平均降雨量の関係を統計学的に分析した．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や，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及び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し，河川堤防からの越水や破堤するリスクを算出した．一方で，実河川の流量観測に基づ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も過去の観測データのデータ整理や理論的な研究を予定通り進めており，特に平成27年度は，本研究で対象とする大規模出水時に流量観測を行い，得られたデータの整理及び解析を行った．また，中小規模の河床形態の形状抵抗と流砂量推定の基となる実河川の流量について，新しい観測技術であるUAV（ドローン）を用いた方法や，電波式流速水位計や河床と水位の同時計測法を用いて算出する手法を構築し，平成28年度以降の大規模出水時の観測で使用する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は平成27年度までに得られた研究成果に基づき，本研究の＜タスク－2＞に位置付ける，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）を解消した数理科学的な河川計画の確立に取り組む．さらに平成27年度までの水文学的研究であ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及び，水理学的研究である中規模河床形態の統一的な解釈の確立について平成28年度も引き続き取り組む．これらの研究項目は本研究の根幹を成しており，28年度末に完了させる予定である．平成28年度において＜タスク－2＞では，平成27年度までに得られた＜タスク－1＞の研究成果を基に，課題解決に具体的に取りかかる．＜タスク－1＞で行った河川計画に不可欠な水文学と水理学の基盤概念の更新を行った結果を基にして，＜タスク－2＞の研究項目を有機的に結合させることにより，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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