砂防ソリューション提案機能を実装した汎用土石流シミュレータ開発

开发具有侵蚀控制方案建议功能的通用泥石流模拟器

基本信息

批准号：
09J02760
负责人：
中谷加奈
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで経験的に決定されてきた砂防堰堤の種類・形状・設置位置について、土石流数値シミュレーションを実施して、結果に基づいて最適解を探査する手法を開発してきた。この手法では、計算や砂防の専門家でなくても取扱いの出来るようになっており、砂防分野の技術開発におけるブレークスルーともいえるものである。本年度は、近年土石流対策として整備が進められてきている透過型砂防堰堤について、その形状・設置位置の最適解を探査する手法を提案した。透過型砂防堰堤の形状としては、構造物の上にいくほど鋼管間隔の狭い構造を持つものが、より土砂制御効果が大きい。鋼管間隔ズは、閉塞を期待する大粒径のサイズと同じである場合がより効果的であるが、大粒径の1.5倍程度とした場合でも、高い土砂濃度を維持して堰堤直上まで土石流が流下する場合には十分効果が示される。初期河床材料の有無は、透過型砂防堰堤の効果にも影響する。初期河床材料が存在しない、例えば床止めの設置やアーマーコートが形成されて渓床からの土砂移動が起こらない場合には、渓床勾配が比較的緩く堰堤を設置した際に大きな貯砂量を見込める位置に設置すると、下流への土砂流出・河床変動が防がれる。しかし、渓床からの土砂移動が起こりやすい場合には、上流に堰堤を設置しても、堰堤下流での再侵食が起こるために下流の保全対象領域への土砂抑制効果が十分でない。また、砂防分野で新しい技術として提案・開発が始まりつつある、不透過型と透過型の砂防堰堤の両方の利点を併せ持ち、平時は水を通過させるが大出水時には土砂流出を抑制する効果が期待される「シャッター付砂防堰堤」についても、その運用手法についての検討を行い、その合理性を示した。更には、既存の災害事例や砂防構造物の設置事例についての数値シミュレーションを実施することによって、手法の妥当性の検証や構造物の機能評価を併せて行った。

我们对根据经验确定的萨博坝的类型、形状和位置进行了泥石流数值模拟，并开发了一种根据结果寻找最佳解决方案的方法。该方法即使是非计算和侵蚀控制专家也能使用，堪称侵蚀控制领域技术发展的突破。今年，我们提出了一种寻找可渗透萨博坝最佳形状和位置的方法，该坝是近年来开发的用于防止泥石流的坝。就透水萨博坝的形状而言，采用钢管间距向顶部变窄的结构的沙博坝的防沙效果较好。如果钢管间距与预计会造成堵塞的大颗粒尺寸相同则更有效，但即使设置为大颗粒尺寸的1.5倍左右，也会维持较高的泥沙浓度，导致泥石流当水流下来时，效果就足够了。初始河床物质的存在与否也会影响渗透性萨博坝的有效性。如果初始河床物质不存在，例如设置床塞或形成铠装层，使河床不发生泥沙运动，则河床坡度相对平缓，可储存大量沙子。如果大坝安装在正确的位置，它将阻止下游的沉积物径流和河床变化。但如果河床容易发生泥沙移动，即使在上游设置大坝，下游保护区也会发生再侵蚀，抑制下游保护区泥沙的效果也不够。此外，它结合了防渗萨博坝和透水萨博坝的优点，作为侵蚀控制领域的一项新技术，在正常情况下允许水通过，但预计会产生以下效果：对于大洪水期间抑制泥沙径流的问题，我们也检验了其运行方法并论证了其合理性。此外，通过对现有灾害案例和侵蚀控制结构安装实例进行数值模拟，验证了方法的有效性并评估了结构的功能。