混相流解析手法であるCIP-CUP法に人体姿勢解析モデルであるリンクモデルを組み合わせ，人体姿勢の変化と流動を連成する数値流動モデルを開発した．意識消失下の人体姿勢の変化を表現するため，関節角を適切な可動範囲に制限する方法を提案した．矩形形状プールへの人体落下の計算を実施し，開発したモデルにより人体の姿勢変化と流動の相互作用を表現可能なことを確認した．また，単一剛体として人体をモデル化したものと比較した結果，人体の姿勢の変化が溺水過程に影響することを確認した．

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 The presence of ice hinders the operation of small hydropower plants in cold regions like Mongolia. In order to study this problem, we propose a numerical model for analyzing the liquid-solid phase changes that occur in a free surface flow. This model is formulated using the lattice Boltzmann method (LBM). The single phase free surface model, along with the immersed boundary condition, is used to model the free surface flow and solid phase. The thermal lattice Boltzmann (LB) equation is combined with a non-iterative enthalpy based formulation to simulate heat transport and phase changes. These models are integrated in a way that holds physical relation. The performance and accuracy of the model is validated using experimental evaluations. The formation of open water in the down stream channel of the hydropower plant is successfully simulated to demonstrate the performance of the model. Results indicate that the proposed model can be used for studying measures to control downstream ice in hydropower plants. It can also be applied to study the ice phenomena in open channel flows.

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 The simulation with 2-D (Two-dimensional) model and 3-D (Three-dimensional) model is a popular method to study open channel flows because it is very effective from the aspects of economy and efficienty. However, the applications of 2-D models sometimes cause serious discrepancies between the computational results and real phenomena. Recently, Nanson (2010) measured the velocity profile in a natural meandering river and discovered that, a secondary flow can be weak even though in a sharply curved and deep channel. The study related to weak secondary flow is unfamiliar in this field and the applicability of simulation models on such flows is not known well. In this study, we thus deal with both 2-D and 3-D numerical models to clarify the flow structures related to the secondary flows at a sharply curved meandering channels. We considered two different types of sharp bends in rivers, one is relatively wide and extremely shallow bend, and the other is relatively narrow and deep bend. In those two bends, it has been reported that the secondary flow is relatively weak. We apply both models to the two bends and clarify the different mechanisms of flow structures as well as the applicability of each model.

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　本研究は，射流状態のフラッシュ洪水を想定して，河川の区間内一地点で観測された一つの水位ハイドログラフのみを用いて区間全域の洪水流を再現することが可能かどうかを理論的に考察したものである．これまでに線形化された浅水流方程式に対する上流端境界近傍の限られた領域の線形解を導いた．本研究ではより下流域にまで適用できる解を導きその特性を考察することで，上流端境界条件として与えたべき乗展開式の係数を逆算できることの可能性を示した．さらに，基礎式系の数値解析を行い線形解と比較することで，解の表示と理論的考察結果の妥当性も検証した．

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　開水路乱流において組織乱流に起因する水面変動の力学的特性については未だ十分に解明されていない．本研究では，水面下の組織乱流に起因する水面変動のレイノルズ数およびフルード数依存性を検証するため，滑面開水路乱流を対象に水面変動を伴う直接数値計算を行った．水面変動の時空間プロットおよび波数－周波数スペクトル解析により，水面変動は乱れと波（後退波および前進波）の両方の特性を持つことを示した．さらに，水面変動のエネルギー分解により低フルード数の流れでは乱れの成分が支配的であるが，フルード数の増加に伴い波の成分，特に後退波の成分が支配的になることを明らかにした．また，その結果，高フルード数の流れでは水面変動の流下速度が表面流速よりも遅くなることを示した．

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　著者らが研究するCRD法は特性帯の理論に基づく多次元解析法である．これまでの研究において，膨張衝撃波の処理には西本らの提案する河床変動解析を利用する方法（CRDz）を用いてきたが，二次元CRD法においてメッシュ形状を工夫することで膨張衝撃波が極めて小さくなることもわかっている．ただしそのメカニズムは明確ではなかった．本研究ではダム破壊流れを対象として，メッシュ形状と膨張衝撃波の発生についての分析を行い，流れに対するメッシュが斜めの場合には常・射流の計算点に情報が伝搬されるため膨張衝撃波が起きにくいことを示した．また，堤防越流流れの再現性も良好であり，不連続流れへの適用が可能であることを示した．

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　本研究では，緩流河川で適用性の高い観測水面形を用いた洪水流と河床変動解析の一体解析法を急流河川である姫川で実行するため，検討の第一段階として，解析における流れと河床変動の上流端境界条件の与え方について検討した．上流からの流入流量については複数地点の観測水位を用いて定める手法を開発し，また実測河床変動量を用いて河床変動解析区間の上流端境界条件を設定する方法を検討した．本解析法を石礫河川の二次元洪水流・河床変動解析に適用した．その結果，局所的に水面変化が大きい姫川において，観測水面形を用いた急流河川の洪水流と河床変動解析法の枠組みを示すことができた．

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　本研究は，任意の断面形状の河道に適用可能な水位を境界条件とした1次元不定流解析法，水面形の経時変化に基づく流量と粗度係数の時空間推定法を新たに構築するとともに，漸拡水路での不等流計算結果，不等流および不定流の実験結果に適用し，その予測精度について検討したものである．本研究から，水位を境界条件とした不定流解析法は，漸拡水路における不等流および不定流の水位・流量を十分な精度で再現できること，水面形の経時変化を用いた推定法は，不等流および不定流の流量・粗度係数を推定可能であること，粗度係数の逆算が可能であることが確認された．

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　都市域のリアルタイム水害対策を講じるには，地表面や下水道の流況を精度良く，且つ高速に予測することが求められる．本研究では，従来から用いられている物理モデル，いわゆる流出解析の課題である計算時間高速化に着目し，人工知能技術である機械学習により下水道管渠内水位の予測を試みた．また，機械学習を適用した場合に問題になる，過去に前例がない予測で発生する予測精度悪化の解決手段として，従来の流出解析結果を機械学習の学習データとするハイブリッド予測手法を提案し，各手法の比較評価を行った．比較評価の結果，機械学習により高精度で高速な計算が可能，キャリブレーションを行っていない流出解析でも機械学習で補正をすれば学習データとして使用可能，であることを明らかにした．

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　本研究は，流量ハイドログラフや抵抗の縦断変化の予測を目的として，水位を境界条件とした1次元不定流解析法と観測水面形の経時変化に基づく流量・粗度係数の時空間推定法を新たに構築し，最も単純な矩形断面での不等流解析結果，不等流および不定流の実験結果に基づき，その予測精度について検討したものである．本研究から，水位を境界条件とした不定流解析法は，不等流および不定流の水位・流量を十分な精度で再現できること，本推定法Aは，不等流および不定流の流量・粗度係数を推定可能であること，本推定法は，粗度係数の逆算に用いることができること，などが確認された．

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　本研究では河道網の水理を高精度で推定するためにデータ同化手法の一つである粒子フィルタを導入した水理解析手法を開発し，その有用性を確認した．開発した解析手法は直接的な把握が困難である通水能を粒子化の対象とすることで，通水能の時空間での変動を観測情報に基づき推定することが可能となるうえ，通水能の変動に応じた水位と流量の時空間分布をも推定可能とする．本研究ではまず，双子実験により本解析手法の妥当性を検証するとともに同化対象の観測情報の違いが解析結果にもたらす影響について考察し，水位流量曲線などから推定される流量情報を同化対象とする必要性を示した．次に，開発した解析手法を信濃川下流域河道網で発生した洪水に適用し，その有用性を明らかにした．

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　一般底面流速解析法（GBVC法）は，水深積分モデルの枠組みで圧力の非静水圧成分を含む三次元流れを計算可能である．しかし自由水面の力学的境界条件については十分検討されておらず，大きな水面変形を伴う構造物周辺の流れの計算にGBVC法を適用するには課題が多い．本研究では，自由水面の力学的境界条件（接線応力ゼロ）に起因する水面での渦度の生成と流れへの供給機構を定式化し，GBVC法を拡張した新しい解析法（GBVC-FSV法）を提示した．GBVC-FSV法とGBVC法の比較から，鉛直二次元シル上の大きな水面変形を伴う流れを安定的に計算するためには，GBVC-FSV法が有効であることを示した．

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　微生物回りの流れ場計測のために微分干渉顕微鏡と単一カメラを用いた3次元PTV計測法の開発を行った．3次元PTV計測法のためのトレーサー粒子の3次元位置計測法として，焦点面から光軸方向の距離による粒子画像の変化の特徴を計測し，奥行き方向の位置を計測する方法を提案した．ピンボケにより粒子画像にリング状の干渉縞が生じ，それが焦点面からの距離に応じて線形的に変化することが明らかとなった．また，粒子像の中心輝度により焦点面に対する上下を判断できることを明らかにした．提案した計測手法を用いて，水中でのミドリムシの運動による周囲流体中のトレーサー粒子の運動を3次元に計測した．

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　開水路粗面乱流の研究は，これまで数多く行われてきており，抵抗特性や流れの内部構造が明らかにされてきたが，相対水深が小さいケース，つまり浅水流状態のときに粗度要素が水面にどのような影響を及ぼすかについての研究は少ない．本研究では桟粗度を対象として浅水状態に限定した様々な水理条件下で実験を行い，発生した水面形パターンの詳細な分類方法について考察した．水面形を平面，定常跳水，周期振動跳水，3次元定在波の4パターンに区別し，さらに，SVM(Support Vector Machine)を用いることにより各水面形についての領域分割図を示した．得られた領域分割図を用いることにより，任意の水面変動を実現できるようになり，人工水路等に多様な水面変動を再現できるためアメニティ水路への応用が期待できる．

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　著者らは既に管路とマンホールの構造要素及び水理学的要因に関わる6個の無次元変数を考慮した3方向接合円形落差マンホールにおけるエネルギー損失係数の算定式を開発している. しかし, 現在まで対向する2本の流入管と流出管との間の落差を考慮できる計算式は未だ開発されていない. そこで本論文では, 対向する2本の異なる管径を有する流入管が接続するマンホールのエネルギー損失を実験的に求めた. 実験結果から, 流入・流出管の間の落差や一方の流入管の流量（流速）が対向するもう一方の流入管の圧力水頭に与える影響を明らかにした.

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　河岸に設けられた凹部は，しばしば堆積によって埋没してしまうことが問題となっている．本研究では，凹部内の土砂堆積を抑制又は除去するために，凹部入口の上流に導流工を設置し，導流工が凹部内の流れと土砂堆積に及ぼす効果を実験的および数値的に検討した．導流工の長さ，設置角度，設置間隔を変化させ，その影響を調べた．凹部内の土砂堆積量は，導流工によって創出された掃流効果により，ほとんどのケースで減少した．しかし，掃流砂が卓越するケースでは，ときたま堆積量が増大することがあった．導流工によって誘起された流れの角度と流速が増大するとともに，凹部内の土砂堆積量が減少することが分かった．

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　河床材料に作用する水圧の分布やその時間変動は，河床近傍の流れと大きな関連があり，特に乱流において河床材料に作用する流体力と大きな関わりがある．本研究では，礫河川において，表層の大礫は移動しないが，砂・小礫が部分的に移動する小規模出水を対象として，大礫を模したモデル礫にロガー式圧力計を二本組み込み，モデル礫の上流側および下流側に作用する水圧を実測した．本研究で使用した機器の制約上，1 Hzというやや時間間隔の大きな計測しかできず，上下流の二本のロガーの完全な同期ができない．従って，乱流のミクロな構造を直接計測することはできないが，流況がほぼ一定とみなせるピーク時に1分程度の周期で圧力変動パターンが変化していることが確認された．その圧力変動パターンの生成機構について考察された．

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　本研究では，開口部を有する上向越流堰において相対越流水深が堰下流の河床変動に与える影響および堰下流域に発達した砂州の基本特性および河床上の流れの三次元構造について直角越流堰との比較を基に検討した．実験結果から，最大洗掘深および最大堆積厚は静的平衡河床においては上向きにおいて相対越流水深の増大に伴って指数関数的に減少すること，さらに，上向き堰前面で発生した横断方向に軸を持つ馬蹄形渦は堰開口部を流下するに従って流下方向に軸を持つ縦渦に向きを変え，その外側には逆回転の縦渦が形成することが見出された．

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　一定曲率半径Rをもつ湾曲水路において，横越流箇所の相違による横越流量特性について実験的に検討を行った．R=0.50mと0.70mの2種類の水路を用いた．また流入流量と横越流堰高さを種々変えて実験を行った．その結果，次のことが明らかとなった．(1) 横越流量は越流水深のベキ乗数に比例する．横越流箇所が湾曲部入り口付近であるとベキ乗数は3/2乗に近く，下流に設置するにつれベキ乗数の値は減少する．(2) 湾曲部入り口から水路中間部までの流出流量比は横越流箇所にあまり依存しないが，それ以降では流出流量比は減少する．(3) 流出流量比はR=0.50mの場合のほうがR=0.70mよりも大きい．(4) 著者らの曲率半径を考慮した横越流量算定式を準用した結果，湾曲部入り口と出口近傍以外では良い精度を示した．

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　洪水時，河川湾曲部では，河岸の損壊や河床の過度な洗掘等の危険性が高まる．これらを回避するには，高速流の河岸への接近を制御することが必要である．本研究では，その制御法としてジグザグ粗度に注目した．昇配列，降配列，鉛直配列，合成配列の４種類のジグザグ粗度を湾曲水路の側壁に設置し，電磁流速計を用いて主流速分布の特徴を検討した．その結果，ジグザグ粗度の種類に応じて，それぞれ固有の主流速分布が形成され，側壁付近の低速領域の形状が変化し，二次流れの形成にも寄与することが推察された．とくに，合成配列の粗度を設置した流れ場では，水衝部や外岸部への高速流の接近を回避できる可能性が見出された．

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　階段状水路のskimming flowにおける空気混入不等流の水理特性すなわち，空気混入水流の水深，空気混入率，流速，および比エネルギーの定量評価については不明な点が多い．
　本研究では，自由越流とゲート流出の空気混入不等流特性について他の研究者の測定結果を含め広範囲な水路傾斜角度とステップ高さに対して，解析的に得られた空気混入不等流の水面形方程式および気相の連続式に基づき空気混入率，水面形，および比エネルギーの流下方向変化の算定が可能であることを示した．

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　この論文は，転波列流れに関する流速と周期について実験的に検討したものである．転波列研究に関してこれまで具体的に実験結果を踏まえて議論された研究は数少ない．本文では，まずPIV手法を用いた内部流速についての知見を示し，次に超音波式距離計を用いた実験を行って周期特性を明らかにしている．実験の結果，転波列流れが対数則分布より速い流速値を示していること，そして周期の発生要因については摩擦速度と粘性底層厚が重要な因子であり，これを用いた速度勾配でストローハル数タイプの無次元量を提示した．さらに転波列はこの底面の渦の発生による水面付近の擾乱が，流下方向に自由流下している挙動が示された．転波列流れは周期内で加速しながらある安定条件に移行して流下していく流れであると考えられる．

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　水制は河川環境の形成において大きな役割を果たしている一方で，洪水疎通能の低下や局所洗掘などの影響を及ぼしたり，水制上流では水位上昇に伴う河岸浸食や越流氾濫を生じる可能性がある．そのため，治水や環境機能を高めるためには抵抗特性や流動機構について把握することは重要である．
　本研究では，不透過水制の高さを系統的に変化させ，それらの違いが流れ場に与える影響を実験的に検討した．その結果，水制上流域において非越流状態から水制高が低くなるにつれて，堰上げ水位は低くなること，また上層では水はね影響範囲が狭くなること，下層では水制にぶつかって側岸に向かう流れが弱くなること，さらに水制直上流の側岸部では主流速が速くなることが明らかとなった．

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　ワンドのような閉鎖水域は主流との適度な水交換がなければ，水質環境が大きく低下する．本稿は特に溶存酸素(DO)動態に着目する．まず野外の実験ワンドにおける10か月間のDOモニタリングの結果から，隔離状態にくらべて本川と接続している状態の方が昼夜を通してDO値は高く，適切な水環境を維持するためには本川との水交換が効果的であることを確認した．ワンド域へのDO供給は本川だけでなく大気からの再曝気や水性生物や底泥による生産・消費も関係する複雑な現象である．本稿後半ではモデルワンドを用いた水理実験によってワンド内の循環流とDO回復速度を計測した．さらに再曝気と主流からの二重供給によるDO回復時間を定量評価するとともに主流速，開口比率および交換率による予測式を提案した．

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　河道側岸に沿う凹部領域は，河川における生物の多様性や親水性を育む上で重要な役割を担っている．本研究では，流下方向に連続的に透過性および不透過性の側岸凹部を有する流れにおいて，越流状態を対象に，凹部アスペクト比の違いが流れの抵抗特性や流動機構に与える影響について実験的に検討した．
　これにより，流れの抵抗特性については，越流状態においても非越流状態と類似の抵抗特性を示すものの，その大小関係がアスペクト比により異なることを明らかにした．また，PIV法を用いて流動機構について解析することで，異なる鉛直位置における水平面の乱流構造について解明するとともに，非越流状態に比べ越流状態では3次元性の高い運動量輸送形態となることを明らかにした．

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　気候変動に対する貯水池への外部負荷の影響を見積もる基盤情報を構築するため，外部負荷流入量に応じた気候区分を開発した．また，日本列島に対する気候区分に応じた外部負荷流入の特性を検証した．これらの結果を，個別貯水池の富栄養化出現頻度，平均濁度と比較して外部負荷の影響を評価した．
　得られた結果は以下のとおりである．1) 落葉針葉樹林帯，人為的土地改変地域で外部負荷流入量が多くなる結果を得た．2) 気候－外部負荷流入量と富栄養化の直接的な関係が小さい結果を得た．3) 気候－外部負荷流入量と濁度について，落葉針葉樹林帯，人為的土地改変地域で濁度が高まる結果を得た．

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　流域総合土砂管理の重要性の観点から，森川里海のつながりが注目されるようになり，省力的かつ効率的なモニタリング手法の開発が求められている．本研究では，紀伊水道を挟んで対峙する和歌山県沿岸と四国東岸の河川・海岸における表層堆積土砂の色彩情報に着目し，その類似性について統計学的手法を用いた検討を行った．その結果，当該地域における近隣河川・海岸間の土砂の連続性を考える上での有効なトレーサビリティを有する希少色の存在の可能性を明らかにした．また，表層砂の色彩情報を用いた階層別クラスター分析を行う際には，本地域においては全体の7割程度を占めるだけの色標本数を考慮することで，精度よく分類できることを確認した．

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　既往の掃流砂量式の多くは有効摩擦速度を入力値としているが，有効摩擦速度の妥当性やそれを用いた流砂量に関する実河川における評価は殆ど行われていない．その理由として，これまでの観測は時空間で局所的な計測が多かったことや，有効摩擦速度を評価する手法が無かったことがあげられる．本研究では，aDcpとマルチビーム測深機を用いて準実河川スケールの実験水路にて観測を行ない，有効摩擦速度の評価方法とそれを用いて算出した掃流砂量の妥当性を評価した．その結果，aDcpが計測する河床面移動速度と江頭らの掃流砂量式により有効摩擦速度を評価できる事が分かった．また，その有効摩擦速度により推定された掃流砂量は，マルチビーム測深機によって計測された面的な河床高分布から算出される掃流砂量を良好に再現することが分かった．

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　本研究は国内外の河川において，aDcpを用いて測定されたデータ及び岸・黒木が提案したτ*-τ*’関係に着目して流水抵抗の分析を行う．初めに，姫川/山本地点及び千代田実験水路における観測データは既存のτ*-τ*’関係と良く整合した．また，信濃川/臼井橋地点では概ね整合するものの，τ*-τ*’関係の傾きが若干異なり，これは当該地点の相対水深が既存の水路実験のものより大きいことに起因すると推察された．一方，ジャムナ川及びメコン川下流域では既存のτ*-τ*’関係とは整合せず，これは当該地点の相対水深及び浮遊砂濃度が非常に高いためと考えられる．そこで，ジャムナ川及びメコン川下流域における抵抗予測を実施するために，観測データを用いて新たにτ*-τ*’関係を導出した結果，相対水深をτ*-τ*’関係の説明変数として導入することで粗度を良好に予測できた．

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　著者らは降雨流出氾濫モデルの一つであるRRIモデルに土砂輸送モデルを実装することで降雨・流出・氾濫・土砂輸送モデル（RRIS model）を構築した．ここでは，RRISモデルを説明すると共に，同モデルを検証するために鬼怒川上流の川俣ダムにおいて土砂流出現象を再現することを試みている．台風性降雨を経験した川俣ダム流域は土石流による大規模な土砂生産を経験し，そのときの土砂流出量は通常と比較すると同規模の降雨に対して10倍程度の土砂堆積が確認されている．これは流域内の土砂生産や貯留している土砂量とその粒度分布に関連している．本検討では既往最大クラスの降雨を抽出し，それを連続的に与えることで回数に応じた累積流砂量と粒度分布の時間変化を関連付けた．

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 The presence of polders in southwestern Bangladesh leading to gradual silting up of rivers which, in turn, has resulted in serious waterlogging rendering large tract of land uncultivable. The current practice to solve this issue is temporarily de-poldering by cutting embankment. It allows natural movement of sediment-borne tidal water into a selected beel known as tidal basin and allows deposition of sediment. Sedimentation determines the life span of basin and the rate of raising the land. It is essential that better understanding of sedimentation process is required. One significant hydraulic fact is that the faster the flow is, the more sediment it can carry with it. One of the key governing factor of the flow is opening size of link canal. In this research, attempts have been made to inspect the effectiveness of tidal basin management investigating different opening sizes of link canal through laboratory experiments and preliminary numerical simulation. Our finding shows sediment carrying capacity is a function of velocity. Moreover, only increasing the opening size of link canal will not allow more sediment to deposit in selected tidal basin. It is also found in experiment that near the embankment, where tidal flow enters during high tide and leaves during low tide, vortex like formation tries to erode the material which in real case also happens. Developed numerical model has good agreement with experimental results and can be used to better understand effectiveness of tidal basin management.

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　ダム下流河川など粗粒化した河床構造空間における土砂の移動には，巨礫・大礫で形成される粗度層内における流下方向の礫間空隙（流れが加速される空間：縦キャニオン)が重要な役割を果たす．同空間の底面せん断力を明らかにすることを目的として，粗度の流下方向間隔に注目して，風洞実験を行った．実験の結果，流下方向の粗度間隔が広いほど，底面近傍の流れが加速され対数分布に近くなり，逆に粗度間隔が狭まるにつれて，くの字形状の分布が見られ，上流の礫からの剥離渦によって縦キャニオンの加速域が狭められていることが示された．また，実測で得られたu*と計算値によるu*，ならびに掃流砂量のそれぞれからせん断力補正係数kを求めた結果，0.8から1.0の間で平均値が得られた．

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 While sediment is needed to build aquatic habitats and reintroduce nutrients for submerged vegetation, too much sediment can easily cause ecosystem and safety issues. Sediment buildup can damage the drainage ability or navigability. In addition to the problems cause by load quantity, sediment can easily introduce pollution and other contaminants into a waterway, spreading the pollutants downstream¹. As contaminants do not degrade (or degrade very slowly), they can be a source of environmental issues for long periods of time, even if they are not frequently resuspended. The most problematic contaminants in both bedded and suspended sediment are metals and persistent bioaccumulative toxics (PBTs), such as pesticides and methyl mercury². Sediment remediation may involve dredging to remove the deposited and contaminated sediment from the waterway¹. The dredging method has some disadvantage points like it costs a lot of money or it cannot be used in urgent cases, therefore a new method which can encounter those disadvantages should be developed. A new tool, which named “Bamboo Spike Ball” or “BSB”, is invented with the hope that it can remove sediment in a cheaper cost and can be used in urgent cases. BSB basically is designed by using stone, clay and bamboo which are cheap and eco-friendly materials. Bamboo spikes are tied surrounding stone in a sphere shape so that BSB can roll along the channel by flow force effect. PIV technique was used to figure out the effect of BSB to erosion characteristic on bed. The result showed that while BSB was rolling, under the effect of the collision force of BSB's spike and turbulent flow caused by BSB's structure, significant amount of sediment was removed in compare with case which river bed is affected by flow only.

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　数値移動床水路を用い，固定床水路上を土石流が流下し構造物に衝突する数値実験を実施した．解析結果から構造物に作用する平均衝撃力を求めたところ，上流から接近する土石流の運動量フラックスだけでなく，構造物を越流する際に変形する土砂に作用する重力も，平均衝撃力に大きく影響することを明らかにした．また，上流から接近する土石流の運動量フラックスは時間的に緩やかに変化した．一方，土石流は流下時に分級が生じ先端に大きな石が集まるため，粒子衝突による大きな局所衝撃力は，衝突の初期に発生頻度が高く，その後接近粒子の細粒化とともに急速に減少し，平均衝撃力とは異なる時間変化を示すことを確認した．さらに，土石流流下時の大きな粒子の浮き上がりは，水面勾配が下流に向かって緩やかになる場で活発に生じることを明らかにした．

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 A new approach to simulate the mass failure process in riverbanks is developed and verified by experimental work. Both planer and circular failure modes can be expressed by this approach. The proposed approach is capable of distributing the collapsed bank material. Failure mechanism of riverbanks is described, failure plane is determined, shape of collapsed material is proposed, and travel slide distance is estimated. Eight experimental cases were conducted to investigate the processes of mass failure that follows the hydraulic erosion of an artificial riverbank with different heights and slopes. Deformations, developed cracks, plane of failure, and shape of deposited material were recorded. It is watched from experimental results that there exist many cracks are developed and thus many planes of failure are found, while in numerical simulation only one failure plane exists. The difference between simulated and experimental results may return to the large deformation of collapsed bank material which can't be simulated by simplified assumptions. Further improvements to the proposed approach are needed.

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　近年，局地的集中豪雨の出水において，河川堤防の越流，破堤が発生し，堤内地に甚大な被害をもたらしている．こうした被害を軽減するためには，破壊に至るメカニズムを精度よく予測できる数値モデルを構築し，既存の堤防の安全性評価を行うとともに，その対策を検討することが重要である．本研究は，浸透による堤防破壊について再現性の高い解析手法を確立することを目的とし，表面越流と浸透流を同時に予測できる開水路流れモデルと，砂の弾塑性構成式を基本とし，土の大変形解析に有利なGIMP法を連成させ，数値モデルの構築を行った．また，浸透破壊に関する水理模型実験を実施し，モデルの適用性について検討した．

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　わが国の河川は世界の中でも急峻であり，人的・物的資産が集中している都市の多くはこれらの河川の沖積平野上に位置しているため，非常に高い氾濫リスクを抱えている．そのため，越水破堤現象を数値解析によって再現するための第一段階として，河川堤防に粘着性土が含まれた条件で堤防決壊に関する実験的検討を行った．越水による模擬堤防の決壊実験ならびに粘着性を含む土塊の浸食実験の二つの移動床水理実験を行い，この結果を比較・検討した．その結果として，粘着性土を含有した堤防の決壊プロセスは砂質土の場合と比較して大きく異なり，その違いは越水初期に顕著に現れることが分かった．また，下方浸食と側方浸食は互いに密接に関わりながら，粘着性の影響を受けることを明らかにした．

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　岩盤河床に形成される侵食地形は多様であり，形成過程が不明な地形も数多く存在する．本研究では土砂供給が少ない場合に形成される複数の侵食筋について実験的な研究を行う．実験では水路に岩盤を模した軟らかいモルタルを打設し，そこに砂礫を投入し流砂の衝突摩耗によりモルタルを侵食させる．調査項目は，侵食筋の本数と水深，勾配，横方向流速分布の関係性および，侵食筋の結合過程である．
　実験の結果によると，侵食筋の本数は水深に依存し，勾配には直接的に依存しない．侵食筋は乱流に起因する二次流によって形成されており，二次流セルのサイズは水深に比例することから．幅当たりの侵食筋本数が水深に依存するのは妥当と言える．侵食筋の結合パターンは2つあり，一つは流砂移動経路の変動に起因し，もう一つは侵食筋の側方侵食に起因する．

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　近年，軟岩洗掘について多くの研究が進められているが，軟岩洗掘時に現れる河床の形状については十分に明らかにされていない．本研究では，部分的に軟岩が露出した河床を対象として軟岩洗掘時の河床の形状の特性を把握することを目的に検討を行った．被覆率Cを用いて河床を覆う堆積物の分布を表現して線形安定解析を行った結果，被覆率が小さくなるにつれ，中規模河床波の要因である攪乱の波長が大きくなることを，理論的に明らかにした．

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 Understanding the differences between characteristics of alluvial and bedrock meanders is the need of hour. In this paper we have performed some numerical calculations in order to, first make an effort to observe the change in migration of bedrock channel in response to change in sediment cover and sediment feed rate. After realizing how sediment availability effects bedrock meanders, we tried to compare characteristics of alluvial and bedrock meanders under similar hydraulic and physical conditions.

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　過去に著者らが確認した覆礫厚が薄く（砂州波高の半分の厚さ），固定床が平滑な条件での露岩部の伸長現象をより詳細に把握するため，水理実験を行った．通水時間を著者らによる既往研究よりも長くしたケースでは，著者らによる既往研究と同様に，水路中・上流側で砂州前縁部の露岩部が伸長し，下流側においては短縮することを確認した．さらにその後の通水では，水路上流端で新たに発生した砂州の前縁部の露岩部が伸長し，直下流部の伸長していた露岩部（砂州）が短縮した．このことから，覆礫厚が薄く，固定床上が平滑な条件での露岩部（砂州）の挙動の特徴として，露岩部（砂州）の延長が安定しないことが明らかとなった．また，水路底板に粗度付したケースでは，水路底板が平滑なケースと比べ，露岩部の伸長が低減されたが，交互砂州状に発生した露岩部の総延長は変わらず，露出率の低減は少なかった．

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　近年，多くの河川において基盤岩の露出による岩盤河床の侵食が深刻な問題となっている．岩盤河床の侵食は流砂の摩耗現象により引き起こされるため，河床上の砂礫堆積箇所と基盤岩の露出箇所を知ることは岩盤河床の侵食を考える際に重要となる．二次流により内岸で砂礫の堆積，外岸で基盤岩の露出が見られる湾曲部においては，ある特徴を持った岩盤河床の侵食が発生すると予測できる．
　本研究では，湾曲部における岩盤河床の侵食に着目し，一様湾曲水路を用いた室内実験を行うことで岩盤河床の侵食を再現した．そして，湾曲部における岩盤河床の侵食発生箇所及び河床変化の動態についていくつかの特徴を観測することができた．本論文では，実験結果とその特徴について報告する．

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　石狩川上流では，近年，軟岩上砂礫河床の急激な低下が生じており，護岸や橋脚等構造物への被害や，サケ産卵床の喪失が懸念されている．このため，河川を管理する北海道開発局旭川開発建設部では，この区間の河床低下対策工について模型実験等を行い効果を検証してきた．
　過年度の実験によって対策工の効果が確認されたが，更に詳細に検証するために，本研究では，軟岩の洗掘現象を再現して実験を行った．現地軟岩の洗掘特性が再現できる模型材料を選定するための実験を行い，選定した材料を用いて対策工の模型実験を行った．実験により対策工が軟岩洗掘に対しても安全であることに加え，侵食により粗度が上昇し砂礫再堆積を促したことが確認できた．

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　河川のショートカット工事は，洪水時の流下能力を向上させ氾濫を軽減する効果がある．一方で，人為的な河床勾配の変化は河床を急激に低下させ，時にキャニオン地形を形成させることもある．現在，多くの河川では床止工などを設置して河床低下対策を行い河床安定を図っている．しかし，河床勾配の変化によってどのようなプロセスを得て河床が低下しキャニオン地形を形成したのかについては時代が古いこともありほとんど記録が残っていない．本研究では，人為的に河床勾配が変化した場合において，砂礫床と泥炭床の河床変動過程の相違を把握するため数値計算を行い検証した．結果，砂礫床の場合河床勾配の変化は計算開始すぐに平滑化され一定勾配に近づいた．一方，泥炭床においては泥炭露出箇所の浸食が進行し，勾配変化点は周期的ステップ地形を形成しながら上流移動した．また，実際にキャニオン地形が出現した夕張川下流の再現計算を行なった結果，泥炭床の浸食によるキャニオン地形が形成され，上流へ浸食しながら移動する過程をある程度再現することができた．

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　兵庫県を流れる加古川では, 加古川大堰の上流区間において, 堰の湛水と左支川美嚢川の合流，及び上流河道の弯曲の影響により, 合流部での右岸砂州の肥大化や澪筋の左岸への偏向・固定化, 水面利用域の浅水化が進行している．本研究では，美嚢川合流部周辺の河川地形とその形成要因に関して，現地河道を模した合流模型実験水路を用いて移動床実験を行い，合流部での流れと河床形状を支配する要因を明らかにするとともに，砂州の制御の為に設置された水制工の水理機能とその効果について，移動床模型実験により考察した. また，2次元流れの公開数値解析ソフトNays2DHを用いて実験の再現計算を行い, 実験結果の検証とその適用性の検討を行った.

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　近年，数値解析技術が発達し，河床変動解析においても詳細な検討が行われつつある．しかし，現時点では，DEMなど個々の粒子を用いた解析は従来の混合粒径の河床変動解析より精度が良いというわけではなく，素過程を見出すツールとしての役割が大きい．一方，体積占有率を用いた従来の混合砂河床変動解析は，広域な解析を可能とするため改良されれば実河川に対し有用なツールとなり得る．例えば，出水時の河床変動から相対水深が小さい平水時の解析へつなげることができれば，有用性が高まる．
　そこで，本研究では，流砂量の算定に表層状態が重要となる粒径比が大きい砂礫河床を対象として，従来の方法からの展開を検討する．ここでは，まず表層礫構造と鉛直方向の間隙率分布と結びつけるなどして検討するとともに，対象砂礫河床で把握しておきたい現象について反砂堆の実験から抽出する．これらを踏まえ，実体積占有率と砂礫面を把握する解析を試行するなどして，出水時から平水時の現象へつなげるための取り扱いに関する一提案を行った．

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　急流な礫床河川では，流路変動に伴う側方侵食によって堤防決壊などの深刻な被害が生じることがある．そのため，低水護岸等の設置によって河道拡幅を抑制する対策が必要となることもある．しかしながら，河道拡幅の抑制が河道内の流路特性にどのような影響を与えるのか未だ明らかでない点も多い．本研究では，護岸等の固定壁で河道拡幅を抑制する場合に側岸からの土砂の供給が遮断される影響に着目した検討を行った．移動床実験において，側岸からの土砂供給が無い場合，側岸沿いに洗掘域が延伸する過程とともに流路の分岐箇所が減少することが示された．また，上流側からの供給土砂量の大小が側岸沿いに洗掘域が延伸する影響を低減または助長することを示した．

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　本研究では，水路実験より種子の網状流路への定着特性を把握すると共に，植生分布の違いが流路変動特性に及ぼす影響について検討した．結果，網状流路では定常給水条件下であっても流路内の流れが非定常となるため，種子は時空間的に広く分散して定着し，砂州上に縦断方向にライン状の植生パッチを形成した．流路変動に関しては，砂州全面に植生繁茂させた実験では，従来の報告通り流路本数の減少とそれに伴う低水路幅の拡幅，流路の蛇行化が確認された．流路の消失には，流木等の詰まりによる小スケール流路の消失と，二股流路の主流路側への土砂堆積に起因した主流路切り替えに伴う旧主流路消失の2タイプが認められた．一方，網状流路の砂州上に植生パッチが形成された実験では，植生は流路本数減少と蛇行化には働かず，むしろ小スケール流路の増加に伴い流路を複雑化させた．これは，網状流路で確認されるIsland Braiding現象の維持形成機構の一端を説明するものと考えられる．

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 This study presents sediment transport characteristics and sediment related problems in the Ayeyarwady River first and the proper use of dikes to keep the navigable flow depth in a main channel of braided channels is discussed. The study reach is 25 km long around Mandalay City along the Ayeyarwady River in Myanmar. The depth integrated two dimensional bed deformation analysis has been performed to understand the change of the flow pattern and bed deformation characteristics in braided channels. The bed deformation analysis is carried out under two conditions such as with dike and without dike installation. In case of the simulation with dikes, installation of the dikes in bifurcated channels is effective to suppress the temporal change of the main channel which is used for ship navigation. It is considered that these dikes would be effectively reduced the dredging frequency.

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　斐伊川は平常時も土砂移動が生じ，洪水時には河床波の発達・変形が洪水流況，抵抗，土砂輸送に著しく影響を及ぼす網状砂州河川である．斐伊川放水路は15km付近で分流し，分流堰直下流には，斐伊川本川からの土砂流入を抑制するための沈砂池が設置されている．本川から放水路への土砂流入を出来得る限り抑制することは，斐伊川放水路や沈砂池，斐伊川本川の上下流河道を維持管理していく上で重要である．本研究では，観測水面形時系列データを用いた一般底面流速解析法により，平成25年9月洪水における斐伊川放水路分流区間の洪水流量配分と河床変動，放水路への土砂流入量を把握する．検討結果を踏まえ，放水路への土砂流入を抑制するための対策について検討する．

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