河道保全研究グループ　水工チーム

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水工チームでは以下の調査・研究を行っています。

1．流域・河道特性を考慮した土砂移動の監視・推定技術に関する研究 2．外力増大と多様な流況変化に伴う土砂流下増大による河川構造物の機能確保に関する研究 3．洗掘に対処するための橋梁の予防保全型メンテナンスに関する研究 4．3次元測量データを用いた横断構造物の予防保全に関する研究 5．流水型ダム構造による河川環境変化の実態把握と連続性確保に向けた検討 6. 設計規模を超える洪水リスクに対するダムでの適応策に関する研究 7. 洪水吐きゲートの機能確保のための堆砂・流木・沈木対策手法に関する研究 8. 現場事務所等からの受託業務

1．流域・河道特性を考慮した土砂移動の監視・推定技術に関する研究  　気候変動により流況が変化することが懸念される中においても、河川構造物が将来にわたって堆積・洗掘による機能低下を起こさないためには、出水時の影響のみでなく、出水単位、年単位を超える中長期的な土砂移動の予測を行い、その結果に基づいた設計や維持管理を実施することが重要です。 　  　本研究では、河川における土砂等の状況のモニタリングから得られる限られた箇所のデータを元に、中長期的な土砂の（面的分布や）堆積・洗掘傾向を予測するシステムを河道監視・水文チームとともに構築します。 2．外力増大と多様な流況変化に伴う土砂流下増大による河川構造物の機能確保に関する研究  　気候変動により洪水外力が増大することが懸念されています。また、既存ダムではダム再生による事前放流等による容量の有効活用や、土砂を積極的に流下させる施設の運用が期待されています。これらの事象又は取組は、河川構造物の土砂による損傷等を加速・増大させ、河道や施設機能の不安定化を招く恐れがあるため、迅速かつ低廉な補修方法などの予防保全型の管理手法の確立により長期的に機能を安定させることが重要となっています。  　そこで、本研究では河川構造物全般を対象に、土砂による損傷箇所や損傷量の予測、その迅速な計測手法、損傷箇所の補修対策手法の検討を行うことで、トータルコストを低減できる河川構造物の設計・運用・維持管理手法を提案します。 3. 洗掘に対処するための橋梁の予防保全型メンテナンスに関する研究  　先の令和元年台風第19号や令和2年7月豪雨などにおいて、道路橋が洗掘被害を受け、長期間の道路の通行止めや集落の孤立が発生しました。国土交通省が掲げる災害に屈しない国土づくりや持続可能なインフラメンテナンスの実現、インフラ分野のDX推進の観点から、最新の測量技術などを活用しつつ、橋梁の洗掘被害を未然に防ぐ予防保全型の管理が求められています。  　本研究では、まずは、河川の河床低下や局所洗掘などの被災メカニズムの解明を行うとともに、最新の測量技術など点検方法の整理を行います。その後、予防保全的に対策するために、重要度などに応じた判断基準や点検・対策の組み合わせを提案します。 4. 3次元測量データを用いた横断構造物の予防保全に関する研究  　堰、床固め、落差工などの河川横断構造物が洗掘や河床低下等の土砂移動に起因して被災する事例は従来から発生してきました。今後、気候変動によって洪水外力が増加する状況においても被災することなく適切に機能発揮するためには、横断構造物及びその周辺河道を点検・状態把握し、洪水応答を理解した上で、適切な時期に措置を施す予防保全型の管理が重要です。  　本研究では、整備が進められている河川内の3次元測量データを利用して、河道や構造物の洪水応答や被災メカニズムを解明しつつ、大量の点群データを用いた河床変動計算条件の合理的設定法を提示し、予防保全型の具体的な管理手法を提案します。 5. 流水型ダム構造による河川環境変化の実態把握と連続性確保に向けた検討  　流水型ダムには、河川の連続性（土砂輸送、生物移動）の確保を目的として、堤体底部に河床部放流設備が設けられています。しかし、流水型ダムにおける流砂系や環境影響の実態がほとんど分からず、総合土砂管理への効果や適切な環境影響評価手法に関する情報が不足しています。  本研究は、流域環境研究グループ　自然共生研究センターとの分担研究で、流水型ダム周辺環境への影響の実態を把握するとともに、堤体上下流の生物移動を現地等で検証します。そして、環境保全に効果的な流水型ダムの特性を提案します。  水工チームでは、モニタリング等に基づき、流水型ダムにおける土砂輸送の実態の把握を目的とした研究を行う予定です（自然共生研究センターでは生物移動に関する研究を行う予定）。 6. 設計規模を超える洪水リスクに対するダムでの適応策に関する研究  　今後、気候変動の影響等による異常豪雨の頻発が懸念される中、既設ダムの施設能力を上回る洪水が発生するおそれがあります。現在のダムの設計では、施設能力を上回る洪水が生じると、ダムで本来水が流れない箇所に水が溢れ、構造上、厳しい状況となることが考えられます。  　そこで、本研究では施設能力を上回る洪水において、本来水が流れない箇所に水が溢れても水をコントロールした状態で安全に下流に流すことでダムの機能が維持できるようにするための局部改良によるハード面での適応策について研究しています。 7. 洪水吐きゲートの機能確保のための堆砂・流木・沈木対策手法に関する研究  　ダムが治水面で求められる機能は、ダムの水理構造物の一つである洪水吐きによって担われています。特に、洪水時の洪水調節機能を果たすため、その洪水吐きからの放流量を調整するゲートは非常に重要です。近年、ダム貯水池に流入した堆砂や流木、またそれが沈積した沈木によるゲートへの悪影響を及ぼす事例が確認されています。  　そこで、本研究では、土砂・流木・沈木によるゲート操作および放流機能への影響を把握し、ゲートの機能低下を防ぐための対策手法に関して研究を進めています。 8. 現場事務所等からの受託研究および技術指導  　河川構造物は、ほぼ自然状態の地盤の上に建設される場合が多く、日常的な流水の作用に加え、出水時には極端に大きな力を受けることとなります。特に、構造物周辺に生じた地形変化は、構造物に作用する力を極端に変化させることもあり、単純な解析のみでは妥当な結果を得られない場合があります。さらに、社会システムとのかかわりの中で維持・管理されてきた施設も多く、総合的な視点からその解決策を検討することが求められています。  　国土交通省が建設・管理するような大きなダムでは、計画・設計・施工時の合理化によるコスト縮減効果は大きくなります。放流設備においても実績のある標準的な設計形状に囚われずに、各ダム固有の条件下でより合理的な放流設備を、その効果と安全性を確認しながら計画・設計することが求められています。また、堆砂対策や放流音対策についても個別ダムにおいて検討が求められています。  　上記のような課題について、現場事務所等からの要請により受託研究および技術指導を実施しています。

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