流れ・地形解析学グループ
流域保全学グループ

名古屋大学大学院工学研究科
土木工学専攻水工学講座

学生研究室ＨＰ

水理研

http://hydenvgw.civil.nagoya-u.ac.jp/japanese/index.html

戸田祐嗣
教授

数値解析・観測情報の不確実性を考慮した
護岸被災の危険度評価に関する研究

周 月霞
椿 涼太 田代 喬
特任教授※ 助教准教授※は減災連携研究センター所属

・水害の激甚化
洪水前に治水上の弱点箇所の特定が必須
護岸被災の危険度評価方法の構築が急務
・洗掘による河床低下が護岸被災の主要因と考えられる

河床変動量を指標に・解析条件や既設構造物のデータなどの入力条件の”不確実性”によって生じる出力結果の差を”予測幅”として危険度評価方法を構築・実行する
数値解析

数値解析ソフト：iRIC Nays2DH
解析対象河川 ：三峰川(1.0km~7.0km)
小鴨川(4.0km~15.0km)(解析条件の一例)

危険度評価方法の検討
閾値

基礎⾼補間⽅法１

有護岸基
礎⾼デ｜ 無タの有無そのまま該当箇所の基礎⾼データを使⽤
低水護岸
閾値に上下±1mの幅 基礎工

H.W.L.

基礎⾼補間⽅法２
各断⾯の初期地形の最深河床⾼の1m下⽅に基礎があると仮定
閾値に上下±1mの幅

L.W.L.
閾値最深河床高1m閾値

危険度
分類方法１
中央値の位
置で危険度決定

数値解析によって・深掘箇所が護岸前面に移動し，護岸損傷に至る河床高の時空間変化の再現が可能に・河床変動は必ずしも流量ピーク時に深掘が起こるわけではないことから，洪水中全時間中の護岸沿いの最大洗掘深を求めることが有効
・外力が大きくなくても河床低下自体が起きる可能性があることが分かった

護岸沿いの抽出
航空写真や測量データを参考にし，ArcGISProを用いて護岸沿いのデータを抽出する

分類方法２
基本パターンの位置で危険度決定

危険度評価方法の試行
・評価の妥当性○・前後は危険度低だが局所的に高い区間は優先的に調査修繕

まとめ①護岸被災危険度評価には河床高の時空間変化の把握と洪水中を含めた護岸基礎沿いの最大洗掘深を求めることが有効的②不確実性を予測幅として扱い危険度評価を行ったとこ
ろ一定の妥当性がある評価方法を構築できた③前後は危険度が低く判定されているが局所的に危険度が高く判定された箇所で，護岸被災が起きやすい傾向があることを示し，優先的に調査すべきと提案した

粗度表面の圧力変動と乱流に関する研究
土砂移動量の算定 : 治水上重要➨密接な関係を持つ河床近傍の乱流＆底面せん断応力 : 実測が困難➨圧力変動の計測 : 比較的実測が容易➨間接的な評価

実験水路を対象とした，数値解析＆室内実験➨圧力変動・乱流についての関係把握
数値解析＆室内実験
対象とする実験水路
粒径150mmを超えるような大礫＋圧力変動計測を行う礫センサを設置➨通水しながら粒径12mm前後の掃流砂＋2mmの浮遊砂を充填➨より現地に近い，複雑な河床状況を開水路で再現
圧力変動の計測
P1 : 礫の前面 P2 : 礫の頂上 P3 : 礫の後方の3か所の圧力センサを持つ礫センサで計測
流速の計測
圧力センサ近傍の流れをハイスピードカメラで撮影➨PIV解析によって流速を算定⑶粗度の前面⑴圧力変動の空間スケール各センサと，その周辺の圧力変動との相関係数➨圧力変動の空間スケールの把握

礫の前方を向いたセンサの圧力変動が高い時，低い時と比べて渦の強度が発達⑷粗度の背面礫の後方を向いたセンサの圧力変動が高い時，センサ後方の窪みの中へもぐりこむ流れが発達し，圧力変動が低い時には窪みの3か所のセンサすべてで，圧力変動の空間スケールは 中の流れは停滞していた

2~4cmほどだった⑵センサ周りの流れ

礫の前方では渦が発生
礫の後方 : 少し離れた所に礫があり礫前方と同じように窪みがあるが後方では渦は発生無し➨礫間の距離によって渦発生の有無が決まる

まとめ
流れ

底面

①礫周辺の圧力変動 : 流れに対する圧力センサの配置 (礫の前面や背面など) に関わらず2~4cmの空間スケールを持つ
数値解析・実験の両方で②礫間の窪みにおける渦の発生有無 : 礫間の距離に依存する③礫前面 : 圧力が高い時に渦が発達する
ことが分かった流れ・地形解析学グループ
流域保全学グループ

名古屋大学大学院工学研究科
土木工学専攻水工学講座

学生研究室ＨＰ

水理研

http://hydenvgw.civil.nagoya-u.ac.jp/japanese/index.html

戸田祐嗣
教授

椿 涼太
准教授

田代 喬
周 月霞
特任教授※
助教

研究テーマ概要

研究フィールド一覧

河川を軸とした流域における治水*・環境**問題が研究対象です．

伊勢湾・三河湾に注ぐ河川を中心に調査研究を実施しています．

※は減災連携研究センター所属

長良川
阿木川（木曽川水系）
ダムによる影響

揖斐川

阿木川

牧田川

矢作川水系

牧田川（揖斐川水系）

庄内川

天井川の破堤礫・砂河川，ダム・取水，植生繁茂による影響

豊川
木曽川下流
感潮河川，水制群とワンド

櫛田川水系

天竜川下流

流域特性，土砂動態

扇状地礫河川，複列砂州，樹林化

櫛田川

治水弱点地形・河道内植生繁茂を含む実河川における越水リスクの評価

気候変動による流木流出量の変動に関する研究背景

目的

気候変動により短時間降雨の発生頻度や強さが増加

概 将来的な越水被災の予測・適切な治水対策を目標として、鈴鹿川を事例として，将来河道にお要 ける越水リスクを各種治水弱点要因の観点から評価

気候変動による流出流木量の変動を調べる
結果

Risk＝洪水時間中の最大水位－計画高水位

近年の豪雨災害でも流木被害が報告されている

余裕高

流木流出量について予測しておくことが流木災害への対応策の必要性検討の判断に有効

堤防高最大水位“高リスク”
Risk
計画高水位

洪水時間中の最大水位-計画高水位“低リスク”
越水リスク
過去

将来

結論

今後の課題

•流木流出量の最大値は将来的に増加傾向を示す•早い流木流出の発生頻度が大きく増加する•発生流木量の大幅増への対策•地質条件，流木発生箇所の再検討•降雨量以外の気候変動の影響も考える

生物多様性保全にむけた水理・水文指標に基づくハビタット分類手法の開発
現状

理 構成要素が変化しつつも全体としての想 機能は保たれる動的平衡

自由度が低く、構成要素が常に全く変化しない静的平衡

ある程度の変化を許容した治水の在り方や河道管理方法の開発が必要【従来の課題】【研究方針】●生物多様性向上に向けた植生予測の研究は多くない●河川ごとに式を変えるなど，計算コストが大きい●有効な基本物理指標の選定に議論の余地

河床材料移動頻度頻度と冠水頻度の二つの組み合わせでハビタット分類を行う〇ハビタット分類図

〇一致度

今後の課題

結論
【地形的要因】n 支川合流・狭窄・河積不足が要因
n 堰下流側で長期的な堆積による越水リスク高【植生繁茂】n 地形的要因弱点箇所の拡大・植生主要因の越水リスク発生【伐採】
n 伐採が有効な場所は限定的
n 伐採箇所で流速上昇，やや上流側で局所的に水位低下

p 他区間の接続による水系全体の評価
p 本川・支川の境界条件の違い
p 越水リスクの判定閾値の設定方法の検討
p 植生・地形・気象等のパラメータの将来的な不確実度の評価

河床に繁茂する外来⽔草の刈り取り機材設計のための基礎的研究【研究背景】〇河川環境情報図】

越水のリスクを示したコンター図の例

越水リスクの評価基準

目的

背景
河川に繁茂する外来⽔草
在来⽔草の⽣育環境への影響
悪臭・景観悪化などの被害→ 駆除活動が進められている① 沈⽔植物である⽔草を根元から刈り取る→ 川底を⾛⾏② ⼈の⼒を必要としない→ 動⼒源を搭載し⾃⾛可能
⾃律的な⽔草刈機の実現を⽬指し⽔草刈機を試作し実証実験を⾏う

結果
試作した⽔草刈機によって刈り取りを確認

結論
流れによるプロペラの回転によって移動機構を駆動させる動⼒を出⼒できた偏流がプロペラの回転に有効である．

河川環境情報図とハビタット分類の照らし合わせを行い、分類図を評価

結論

課題

・河床材料移動頻度と冠水頻度の2つの指標である程度有用性のあるハビタット分類が可能である・閾値の設定方法を工夫することでより植生予測に効果的なハビタット分類ができる

・対象区間の特性や目的にあわせて分類数を慎重に検討する・河川環境情報図との比較を拡張させ，生態系にとって重要な種とハビタット分類の照らし合わせを行う

プロペラによって⽔流から動⼒を取り出すことができる
可能性

速度勾配を⽣かした
効率的なプロペラの形状を再検討
実際の河川内の環境を考慮しより実⽤性のある機材設計