Searching for the mechanism of river channel network formation using the maximum entropy production principle and challenge to mathematical morphology

利用最大熵产生原理寻找河道网络形成机制并对数学形态学提出挑战

基本信息

批准号：
21K18740
负责人：
横尾善之
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Fukushima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は，2021年度に着手した流域内の河道網構造とエントロピー生成率最大化の原理の関係についての検討を進めた．具体的には，中川(富山県)，土器川(香川県)，菊池川（熊本県)，阿武隈川(福島県)を対象として，エントロピー生成率最大化の原理によって流域内の河道網構造が形成されている可能性を検討した．特に，増水時・減水時にもエントロピー生成率最大化の原理に従って河道網が拡大・縮小するのかという点について検討した．その結果，平水時・増水時・減水時のいずれもエントロピー生成率最大化の原理によって河道網が形成されている可能性が示された．以上の研究成果は，学術雑誌への投稿に向けて原稿を執筆中である．これに加えて，河床波の形成機構をエントロピー生成率最大化の原理を用いて説明できる可能性も検討した．具体的には，既往研究で報告されている河床波に関する水理実験の結果を河床波の数値モデルで再現することで，河床波の発生条件にエントロピー生成率最大化の原理が関係している可能性を検討した．その結果，河床波の発生条件にエントロピー生成率最大化の原理が関係している可能性が見いだされた．ただし，河床波の発生条件にエントロピー生成率最大化の原理が関係している明確な証拠を得るには至らなかった．そのため，河床波の発生条件にエントロピー生成率最大化の原理が関係している可能性については河床波の数値モデルを用いた検討を続ける必要がある．

In fiscal 2022, we discussed the relationship between the river network structure within the basin and the principle of maximizing the entropy generation rate, which was undertaken in fiscal 2021. Specifically, we investigated the possibility that river channel network structures within the basin are formed based on the principle of maximizing entropy production rate, targeting Nakagawa (Toyama Prefecture), Tokigawa (Kagawa Prefecture), Kikuchi河（库曼托县）和阿布库马河（福岛县）。特别是，我们调查了河道网络是否会根据水的升高或减少，是否会根据最大化熵生产率的原则扩展和合同。结果，结果表明，河道网络可以通过最大化电流，水的上升和减少的原理来形成。目前正在编写上述研究结果，以准备向学术期刊提交。此外，我们还研究了可以使用最大化熵产生速率的原理来解释河床波的机理的可能性。具体而言，通过在先前的研究中使用河床波的数值模型在先前的研究中复制液压实验的结果，我们研究了最大化熵产生速率的原理与产生河床波的条件有关。结果，发现最大化熵产生速率的原理可能与河床波的产生条件有关。但是，我们尚未获得明确的证据，表明最大化熵产生速率的原理与河床波的产生条件有关。因此，有必要继续研究最大化熵产生速率的原理与使用数值模型的发电条件有关的可能性。