低コストなセンサーネットワークを用いた斜面地盤の水理特性(集水・排水)の評価

使用低成本传感器网络评估斜坡地面的水力特性（集水和排水）

基本信息

批准号：
20656077
负责人：
内村太郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656077/
关键词：
斜面災害リスク評価モニタリング地下水浸透数値モデル

项目摘要

現在の自治体などによる降雨による斜面崩壊の警報発令・解除の基準は、個別の斜面の特性を考慮せず、地域単位で、雨の強度と持続時間の関係から経験的に作られている。個別の斜面ごとに特性を評価しておけば、豪雨時により細かい防災対応がとれる。そこで本研究では、豪雨ではない通常の降雨による土壌水分量の変化を常時モニタリングしておき、そのデータを用いて豪雨時の斜面の集水、排水過程を推定する方法について検討した。前年度に続いて、円柱状の1次元地盤模型を作成し、上端から様々な強度と長さの雨を降らせて、土壌水分量の変動を測定した。模型地盤の下端は定水位面に浸して一定の地下水面へ排水する状況を作った。この結果から、一定の水分が排水するのにかかる時間を比較することで、地盤条件や位置による排水性(水はけの良さ)を定量的に指標化して評価する方法を提案した。前年度は、モデルの定性的な傾向を示しただけだったが、今年度は、実験ケースを増やし、かつ詳細な測定を行い、具体的な数式モデルとして表現することができた。同一の地盤条件、同一の位置であれば、降雨終了後の排水の速度は、そのときの水分量によって一意に決まる値に、雨の量、強度によって決まる比例定数をかけたものになることが分かった。さらに、このモデルを使って、実際に豪雨が発生したときに、リアルタイムの測定データを使って、将来の土壌水分の排水過程を予測する具体的な手順を提案した。模型および実斜面での実測データを使って、これらの手法の有効性を検証した。さらに、斜面の土壌水分量を低コストで効率よく測定する方法として、地盤内の音波の伝わり方を使う方法について検討した。不飽和土中の弾性速度は、飽和度が高くなるほど遅くなる傾向があり、圧電素子を使った安価な振動センサーを開発して、これを測定する模型実験を実施した。前年度よりも精度の高い測定により、より明確な傾向が見いだされた。

基于雨水的强度和持续时间之间的关系，地方政府和其他人对降雨和其他人的降雨造成的坡度崩溃的警告的当前标准是在区域基础上创建的。通过评估每个斜坡的特征，在大雨时可以实现更详细的预防措施。因此，在这项研究中，我们不断监测由于正常降雨而不是大雨而导致的土壤水分含量的变化，并使用数据来研究一种估计大降雨期间斜坡的收集和排水过程的方法。在上一年之后，创建了圆柱形的一维地面模型，并从顶部边缘倒入各种强度和长度的降雨，以测量土壤水分含量的变化。模型地面的下端浸入固定的水位表面，并将其排入恒定的地下水表面。基于这些结果，我们提出了一种通过比较一定量的水排水所需的时间来定量评估排水（良好排水）的方法。上一年仅显示模型中的定性趋势，但是今年，我们能够增加实验案例的数量并进行详细的测量，并将其表示为具体的数学模型。已经发现，在相同的地面条件下，在相同的位置，降雨后的排水速率是由当时的水分量独特确定的值，乘以由降雨量和强度确定的比例常数。此外，使用此模型，我们提出了一个特定的程序，以使用实时测量的数据实际发生，以预测未来的土壤水分排水过程。模型和实际斜率上的实际测量数据用于验证这些方法的有效性。此外，我们研究了如何将声波在地面内传播作为一种低成本，有效的方法来测量斜率上的土壤水分含量。随着饱和水平的增加，不饱和土壤中的弹性速度往往会降低，并且开发了使用压电元件的廉价振动传感器，并进行了模型实验来测量这一点。发现比上一年更清晰的趋势，具有更准确的测量。