大規模出水時の急流蛇行河川における連鎖的な堤防決壊とその減勢に関する研究

大洪水期间急流曲流河道堤坝溃决链及其减力研究

基本信息

批准号：
21K04268
负责人：
飯村耕介
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，令和元年東日本台風によって栃木県内で大きな被害を受けた急流の中小河川を対象として，氾濫流が河道へ戻るときの逆越流現象に着目し，１．氾濫流が河道へ戻るときの逆越流が河道内流況へ与える影響，２．対岸の堤防決壊へ及ぼす影響について明らかにすることを目的としている．令和４年度は，令和元年東日本台風において連鎖的な決壊が発生したとみられる那珂川水系荒川を対象に，蛇行河川形状と氾濫する堤内地形状を再現し，計測範囲の上流側と下流側の堤防を，破堤を想定して取り除き，堤内地の氾濫流と，その氾濫流が河道へ戻る流れを再現して実験を行った．実験においては河道の蛇行度Sが1.5，1.35，1.2となるように3ケースを設定した．横断方向の蛇行幅は被災した荒川が段丘崖に挟まれた地形形状をしているため開水路幅と同じ50 cmとし，蛇行河道幅は15 cm とした．河床勾配は1/200とし，河道と堤内地の比高差は2 cmとして堤内地をかさ上げしている．また戻り流れが生じる堤内地側に現地植生を再現した円柱群による植生模型を配置した実験も実施した．堤内地を流れる氾濫流は，蛇行度が大きくなるほど，破堤長が短くなるほど大きな流速で流下していた．さらに氾濫流の流速が大きいほど河道内への戻り流れの流速が大きく，対岸へ向かうベクトルを持つ流れが多く確認された．また，蛇行度が大きいほど対岸における水深の増加も大きくなっていることが確認できた．したがって，蛇行度が大きい河川であり流れが集中しやすいような破堤長の短いケースにおいては，対岸での水深や流速が大きくなるため，氾濫流の戻り流れが強い勢いを保ったまま対岸堤防を越水・決壊させる危険性が高いと考えられる．

本研究以洪水回流河道时的逆溢流现象为研究对象，重点研究了2019.1年东日本台风对栃木县造成严重破坏的中小型急流河流。洪水回流河道时的逆溢流对河道内水流状况的影响，2。本研究的目的是阐明堤坝溃决对对岸的影响。 2020年度，我们重点关注了中川水系中的荒川河，该河段被认为在2019年东日本台风期间发生了一系列破裂。我们再现了蜿蜒的河流形状和洪水泛滥的堤坝地形，并测量了假设堤坝决口，通过拆除堤坝并再现堤坝内部的洪水流和返回河道的洪水流进行实验。实验中设置了三种情况，河道蜿蜒度S分别为1.5、1.35、1.2。由于受影响的荒川河是夹在阶地悬崖之间的地形，因此横向曲流宽度设定为50厘米，与明渠宽度相同，曲流河道宽度设定为15厘米。河床坡度为1/200，河道与堤内相对高差2cm，堤内抬高。我们还进行了一项实验，将由一组再现当地植被的圆柱体组成的植被模型放置在发生回流的路堤内陆一侧。随着河曲蜿蜒程度的加大和溃口长度的缩短，堤区内的洪水向下流的速度加快。此外，洪水的流速越高，流入河道的回流流速也越高，并且证实了许多流向对岸的矢量。还证实，曲流程度越大，对岸水深增加得越大。因此，对于曲流程度大、堤口长度短且水流趋于集中的河流，对岸水深和流速会增加，因此洪水的回流会不断增加。保持强劲势头，到达对岸堤坝，认为桥梁溢流垮塌的风险很高。