齋藤 雅彦 | ![]() |
サイトウ マサヒコ | |
大学院工学研究科 市民工学専攻 | |
准教授 | |
土木・建築工学関係 |
2009年12月 国際ジオシンセティックス学会日本支部, 2009年度 JC-IGS技術奨励賞, ジオシンセティックスを用いた「L型排水盛土防水工」の研究開発
2008年01月 社団法人土木学会 関西支部, 土木学会関西支部創立八十周年記念 支部活動功労賞, 土木学会関西支部における活動
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
長大な河川堤防において堤体直下の基礎地盤に局所的に潜在する高透水層,水ミチ等の弱点箇所を抽出することは,連続堤としての安全性を把握する上で,極めて重要である.著者らは堤体直下の不飽和透水性地盤を対象に,弱点箇所の連続性を把握する新たな調査法として「空気圧を用いた連通試験」を考案し,試験装置プロトタイプを製作した.また,実証実験を繰り返し実施し,試験装置の改良を行ってきた.本報では改良前後の試験結果,試験装置の改良点,同手法の実用化に向けた今後の課題について報告する.
地盤工学会中国支部, 2018年12月, 地盤と建設, 36 (1), 71 - 78, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
帯水層熱エネルギーシステム(ATES)は,揚水および環水の2 本の井戸を設置することにより帯水層内の熱エネルギーを有効に利用するものであるが,適切な揚水量・揚水温度等を予測・推定するには帯水層内の熱輸送解析が必要となる.このような熱輸送解析の際には通常は地盤物性値等は空間的に均一と仮定され,実際の帯水層に見られる不均一性は考慮されない.本研究では,透水係数の空間分布モデルを用いて疑似的にばらつきと偏りのある帯水層を生成し,熱に関する移流分散解析によって揚水・環水時における不均一帯水層内の温度変化の性質について検討した.その結果,不均一場においては均一場と比較して巨視的分散により揚水温度が上昇および下降するタイミングが早くなることを示した.
土木学会, 2018年11月, 土木学会論文集B1(水工学), 75 (5), I_337 - I_342, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
不均一浸透場における陽イオン交換反応を伴う2次元断面の反応輸送実験で得られた破過曲線に対して,連続時間ランダムウォーク(CTRW)による再現を試みた。単一ピークであれば,特殊な形状でも通常のCTRWによって曲線の概形とテーリングなどを概ね再現可能であった。異常拡散の度合いを表すパラメータは,ほとんど0.8< <2.0となり,実際の多孔媒体において異常拡散に近い挙動を示していると考えられると判断された。多峰性の破過曲線は,代表的な流路が複数出現したことに対応しており,そのような場合は,流路ごとに分割してフィッティングする必要がある。
日本地下水学会, 2018年08月, 地下水学会誌, 60 (3), 305 - 315, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
豪雨時の斜面崩壊の誘因となる地盤内の水分量や水位・水圧分布については,浸透流解析による予測/推定がある程度可能であるが,通常は地盤物性値等は空間的に均一と仮定され,実際の斜面に見られる不均一性は考慮されない.本研究では,透水係数の空間分布モデルを用いて疑似的にばらつきと偏りのある不均一斜面を生成し,気液2相流解析によって間隙空気を考慮した豪雨時の斜面内浸透流の性質について検討した.その結果,均一場を仮定することによって斜面内の間隙水圧を過小評価する可能性があること,また,間隙空気の影響は,不均一場でより大きくなる可能性があることを示した.
公益社団法人 土木学会, 2018年02月, 土木学会論文集B1(水工学), 74 (4), I_7 - I_12, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
数値計算により地下水汚染等について検討する場合,透水係数や分散係数といった水理パラメータの設定が重要である.本研究では,硝酸性窒素による地下水汚染の生じている現場において,単孔式の多深度希釈試験を適用し,地下水の実流速や透水係数,分散係数を評価した.さらに,現場で得られた情報をもとに人工的に発生させた不均一場に対して単孔式の多深度希釈試験について3次元の数値計算を実施した.その結果,不均一性を考慮することで,現場で得られたトレーサー濃度低減の様子を再現できる可能性があることが分かった.
公益社団法人 土木学会, 2018年02月, 土木学会論文集B1(水工学), 74 (4), I_19 - I_24, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
本研究では,地下水流動の不均一性と水文地質構造を把握する一手法として,地表面温度分布の熱画像を利用する方法について検討した.実験には,ガラス球を充填した水平浸透水槽を用いた.岩盤などの地下の不透水性構造を模擬した塩化ビニル製のブロックを浸透槽の下層に配置した後,ガラス球を充填し,所定の厚さのガラス球層を敷き詰め,60℃に調整し,着色した温水を熱トレーサーとして注入した.実験の結果,熱トレーサーが不透水性ブロックを迂回したり,その影響が明らかなケースが見受けられた.すなわち,不透水性構造が地表面温度分布に影響を与えることが確認された.また上層のガラス球層が薄いほど,不透水性構造および水みちの検出が可能であることが示唆された.
公益社団法人 土木学会, 2017年09月, 土木学会論文集G(環境), 73 (5), I_1 - I_8, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
地質学的に同一とみなされる帯水層内においても,飽和透水係数等の物性値は空間的なばらつきを有する.これにより,流速分布にもばらつきが生じ,局所的に流速の大きな部分(いわゆる水みち)が存在する可能性がある.しかしながら,これらを現場観測等により精度よく把握することは事実上不可能であり,通常の地下水・浸透流に関するシミュレーションではこのような不均一性は無視されている.本研究では,単純な矩形領域を対象に,透水係数の空間分布モデルを用いて数値シミュレーションを行い,透水係数のばらつきの大きさ,空間解像度および解析領域のアスペクト比の違いが流速分布の統計的性質に与える影響について考察した.その結果,これらの関係は比較的簡易な数式で近似可能であり,また解像度を上げることによって局所的な水みちが表現されることを示した.
土木学会, 2017年02月, 土木学会論文集B1(水工学), Vol.73 (No.4), I_49 - I_54, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
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不飽和土壌への鉛直浸透時には,浸潤前線が不安定になる現象,いわゆるフィンガー流が発生する場合があることが知られているが,現時点では定量的な評価方法が十分確立しているとは言いがたい.一方,土壌中の物質輸送時には,流れ場の不均一性に起因する巨視的分散が生じる.一般的に用いられている移流分散解析では,これを評価するために巨視的分散長が用いられるが,とくに地表面から地下水面に至る表層の不飽和帯を通過する物質輸送過程については,浸潤形態に強く依存することは明らかであり,フィンガー流の生成に関する評価方法と同様,移流分散解析における巨視的分散長の定量的な評価方法等,未解明の部分が多い.本研究では,地表面付近の不飽和帯における鉛直浸透過程ならびに物質輸送過程について,不均一地盤モデルを用いた数値シミュレーションを行い,フィンガー流発生時における巨視的分散長の定量的
土壌物理学会, 2016年03月, 土壌の物理性, (132), 13 - 21, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
In recent years, the pollution of the groundwater is a serious problem. In the case of groundwater contamination, the behavior of the polluter neighborhood is handled as an advection-dispersion phenomenon in the unsaturated vertical penetration field. And it is important to predict the transport of the pollutant in such an unsaturated field. The advection-dispersion analysis is
公益社団法人土木学会, 2016年02月, 土木学会論文集B1(水工学), 72 (4), I_277 - I_282, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Laboratory column experiment and numerical simulation performed to understand groundwater level fluctuations by plant water uptake and formation mechanism of salt accumulation. After illuminance level raised, temperature and volumetric water content (VWC) in the column were also raised, then water level of Marriott pump was lowered. It proved that plant water uptake induced by
公益社団法人土木学会, 2016年02月, 土木学会論文集B1(水工学), 72 (4), I_259 - I_264, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
研究論文(その他学術会議資料等)
研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
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研究論文(学術雑誌)
研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
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Macroscopic dispersivity is the most important factor to analyze advection-dispersion equation at the field scale. Any appropriate method for determining this parameter has not been established yet. If the pollutants exist on the ground surface, the behavior of solute is handled as an advection-dispersion phenomenon in the unsaturated vertical infiltration field. And it is know
公益社団法人 土木学会, 2015年02月, 土木学会論文集B1(水工学), Vol.71 (No.4), I_235 - I_240, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Electrokinetic remediation is recognized one of the effective technology to remediate contaminated soils and groundwater. A lot of field applications have been implemented in the world. Before conducting it in the actual field, numerical simulations are indispensable to optimize running conditions. The purpose of our research is to investigate imperative processes that have to
公益社団法人 土木学会, 2015年02月, 土木学会論文集B1(水工学), Vol.71 (No.4), I_223 - I_228, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Disasters, often addressed as 'urban flooding', has been frequent in recent years and one of the mitigation measures include the rainwater permeation into the ground through infiltration facilities. The rationale for selecting suitable area for infiltration facilities has been studied by Shibuya et al. (2013) by means of a three-dimensional regional groundwater flow analysis of a target city (City A) by applying the general values of hydraulic conductivity parameters for saturated soils to the rainwater infiltration layer. As a continuing leg of the same research, in-situ soil parameters, such as, suction and soil moisture for the unsaturated surface infiltration layer were evaluated in this study. This 3-D ground model was constructed by using soil borehole and GIS data. The wide area 3D regional groundwater flow analysis was then carried out by using soil parameters evaluated in the field. The analysis output of the model matched closely to the actual groundwater level in the field and become more accurate than that in the previous study, when general soil parameters were used. The accuracy and reliability of the applied groundwater flow analysis model is enhanced. © 2015 Taylor & Francis Group, London.
2015年, Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics - Proceedings of the 14th Int. Conference of International Association for Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics, IACMAG 2014, 841 - 846研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
Two-phase flow simulation was performed to estimate pressure in trapezoid-shaped coastal dike armored with concrete during tsunami overflow. The results of the simulation were verified with pressure on the bottom of coastal dike armor measured in large-scale model experiments on infiltration to the embankment soil covered with cast-in-place concrete or concrete blocks. The simu
公益社団法人 土木学会, 2014年11月, 土木学会論文集B2(海岸工学), Vol. 70 (No. 2), I_971 - I_975, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
研究対象とした鹿児島県大隈半島は,我が国有数の食糧生産基地であるが,化学肥料や家畜糞尿が原因と考えられる硝酸性窒素による地下水汚染が問題になっている.本研究では,広域の数値計算によって検討することが有効であると考えられるため,3次元的に硝酸性窒素による地下水汚染の現状再現と汚染対策の効果を把握するための数値計算モデルの構築を試み,数値計算によるそれぞれの評価を行った.
土木学会水工学委員会, 2014年02月, 土木学会論文集B1(水工学), 70 (4), I_1111 - I_1116, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
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研究論文(学術雑誌)
盛土の浸水対策工法の一つとして,盛土内に高透水性のジオシンセティック排水材をL字型に配置し,盛土側面からの浸透による盛土内の水位上昇を抑制する工法(L型排水盛土防水工)が提案されている.本研究では,鉛直排水材を千鳥配置した場合の水位上昇抑制効果を3次元数値シミュレーションにより評価するとともに,従来提案されている盛土内水位の簡易推定式の適用性について確認している.これに加えて,雨水が斜面から盛土に流入する際の盛土側面の水位及び盛土内部の水位について,2次元数値シミュレーションにより評価している.
国際ジオシンセティックス学会日本支部, 2013年, ジオシンセティックス論文集, 28 (0), 23 - 30, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Soil hydraulic properties in field scale porous media are distributed with large spatial heterogeneity. Thus, detailed understanding of micro-physical properties leading to macro-scale heterogeneity is important for generalizing purposes in modeling. Hysteretic water retention properties greatly affect solute transport under unsaturated condition. In this study, laboratory infiltration experiments were carried out to investigate the importance of hysteresis in numerical modeling of water flow under heterogeneous distribution of hydraulic conductivity. Soil water content was observed by time domain reflectometry using small printed circuit board probes (PCBP). The PCBP observations were compared to results from numerical simulations involving saturated-unsaturated seepage analysis and two-phase flow with/without hysteresis effects. Observations were compared to both uniform and heterogeneous parameter modeling. Differences between unsaturated-saturated and two-phase flow were quite small in the numerical results for soil water content. The uniform parameter model, however, could not properly reproduce experimental water content change. The numerical results of water content change including hysteresis matched better observations for the unsaturated-saturated and two-phase flow cases. Results displayed that it is important to take heterogeneity and hysteresis into consideration in the numerical modeling in both two-phase and saturated-unsaturated flow analysis.
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Illegal dumping at the mountainside is one of serious problem in Japan. However, the conventional approaches to the groundwater pollution problem mainly focus on the urban area or flat land. In this study, it was investigated that the change of water content and solute transport caused by rainfall infiltration in the model slope by experiment and numerical analysis. The results show that the change of pore pressure was reproduced well by numerical analysis, and peak value of the concentration at the points near the source was also reproduced well. But, the calculated value of the concentration at the point far from the source was different from measured value.
公益社団法人 土木学会, 2012年05月, Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, Vol.30 (No.1), 77 - 86, 英語[査読有り][招待有り]
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Macroscopic dispersivity is the most important factor for analysing the convection-dispersion equation (CDE) at the field scale, and it is well known that macroscopic dispersivities vary with the scale of observation. In this study, artificial heterogeneous hydraulic conductivity fields were generated with the stochastic fractal model (f(zeta) model). Macroscopic dispersivities were evaluated for two-dimensional stochastic, isotropic and anisotropic fields by performing dimensionless CDE simulations. The results showed that macroscopic dispersivity depends on the length of the contaminant source and the travel distances, as well as on field characteristics such as variability of hydraulic conductivity for one-dimensional flow. We proposed simple models for quantitatively evaluating the average values of macroscopic longitudinal dispersivity by performing two-dimensional numerical experiments. Further, we showed that macroscopic longitudinal dispersivities calculated by these models generally corresponded with that obtained from the field study.
INT ASSOC HYDROLOGICAL SCIENCES, 2012年, MODELS - REPOSITORIES OF KNOWLEDGE, 355 (355), 48 - +, 英語[査読有り]
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Knowledge of seawater intrusion to aquifer is very important for the efficient use of groundwater in coastal area. Conventional numerical simulation for seawater intrusion was mainly performed in uniform porous media. However it is known that hydraulic conductivity varies spatially. The objective of this paper is to investigate a seawater intrusion behavior in non-uniform porous media by numerical simulation using the spatial distribution model for hydraulic conductivity. The results show that the length of seawater intrusion is affected by the shape of permeability distribution. When the aquifer has laminar structure of permeability, the change of seawater intrusion length is smaller than the general aquifer.
公益社団法人 土木学会, 2011年, 土木学会論文集B1(水工学), 67 (4), I_595 - I_600, 日本語[査読有り]
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In recent years, geotechnical engineers in Japan confront frequently with the embankment failure induced by heavy rainfall. For the purpose of mitigating such embankment failure, Shibuya et al. (2008) has recently proposed a remedial measure to protect embankment from the invasion of seepage water flow by using L-shaped geosynthetic drain (LGD). In this paper, the effectiveness of LGD system in preventing the seepage flow into the embankment is demonstrated by performing a series of numerical analysis. The behavior of a large-scale test embankment (3.9 m long, 2 m wide and 2.5 m high) subjected to seepage flow from the back of the fill was also examined in the laboratory. The significance of the LCD was manifested by performing a couple of comparative tests with and without the LCD. The seepage flow characteristics of the test fill was interpreted by comparing the test result with the result of numerical analysis. It is suggested that the LCD is effective in mitigating the embankment failure in the event of heavy rainfall.
CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP, 2009年, PREDICTION AND SIMULATION METHODS FOR GEOHAZARD MITIGATION, pp.299-305, 299 - +, 英語[査読有り]
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近年,豪雨による盛土構造物の変状や崩壊による災害が多発している.盛土背部や地山から浸透する雨水が盛土内に浸入することにより飽和領域が拡大し,サクションの低下により土の剛性および強度がともに減少することが原因と考えられる.したがって,この種の地盤災害軽減のためには,盛土内および周辺への雨水の浸入を許さないことが重要である.本研究では,盛土構造物を囲むようにジオシンセティックス排水材をL型に配置し,鉛直に設置した排水材で受けた浸透水を盛土底部に水平に設置した排水材に流すことにより盛土外へ速やかに排水させる方法を考案し,この手法による盛土防水効果を不飽和浸透流数値シミュレーションにより定量的に評価している.また,神戸市六甲山系で採取したまさ土を用いた模型実験結果と解析結果を詳細に比較検討することにより,提案する数値シミュレーション手法の工学的適用性を検証している.
Japan Chapter of International Geosynthetics Society, 2008年12月, ジオシンセティックス論文集, 第23巻, pp.139-146, 139 - 146, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
近年,豪雨による盛土構造物の変状や崩壊による災害が多発している.盛土背部や地山から浸透する雨水が盛土内に浸入することにより飽和領域が拡大し,サクションの低下により土の剛性および強度がともに減少することが原因と考えられる.したがって,この種の地盤災害軽減のためには,盛土内および周辺への雨水の浸入を許さないことが重要である.本研究では,盛土構造物を囲むようにジオシンセティックス排水材をL型に配置し,鉛直に設置した排水材で受けた浸透水を盛土底部に水平に設置した排水材に流すことにより盛土外へ速やかに排水させる方法を考案し,この手法による盛土防水効果を不飽和浸透流数値シミュレーションにより定量的に評価している.また,神戸市六甲山系で採取したまさ土を用いた模型実験結果と解析結果を詳細に比較検討することにより,提案する数値シミュレーション手法の工学的適用性を検証している.
Japan Chapter of International Geosynthetics Society, 2008年12月, ジオシンセティックス論文集, 第23巻,pp.147-154, 139 - 146, 日本語[査読有り]
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本研究では,まず透水係数が不均一に分布する場において,散水条件および段階的湛水条件の鉛直浸透実験を行った.実験では,土壌水分の変化を測定するためにプリント基板製のプローブ(PCBP)を用いたTDR法による測定と,実験装置の全体的な水分分布を把握するためにデジタルカメラ写真を用いた画像解析を行った.続いて室内実験の水と空気の詳細な挙動を把握するため,飽和-不飽和浸透流解析と気液2 相流解析による数値シミュレーションを行った.その結果,段階的湛水実験においては,湛水のタイミングに対応した土壌水分の鋭敏な反応が確認された.また数値解析では,2つの解析手法の明確な違いは表れなかったが,ヒステリシスを考慮することによって,段階的湛水実験の特徴をより正しく再現可能であることを明らかにした.
Japan Society of Civil Engineers, 2008年02月, 土木学会論文集B, Vol.64 No.1, pp.30-40 (1), 30 - 40, 日本語[査読有り]
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An embankment is usually made of unsaturated soil. Unsaturated soil when properly compacted is stiff and strong, since it sustains the matrix suction. The soil suction disappears quickly in the process of wetting, which in turn brings about large deformation or even failure of the embankment. In order to prevent seepage flow into the embankment, and also accumulation of water behind it. Design for an L-shaped geodrain in the embankment is proposed in this paper. A numerical simulation was carried out to examine the efficiency of the L-shaped geodrain system. The analysis was based on the results of a seepage flow test performed using a decomposed granite soil.
ZHEJIANG UNIV PRESS, 2008年, GEOSYNTHETICS IN CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING, pp.428-433, 428 - +, 英語[査読有り]
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In this study, the stochastic properties of concentration distribution in advection dispersion phenomenon in the non-uniform field ware investigated by using Monte-Carlo simulation, and methods of stochastic risk evaluation were examined. The results showed that the probability distribution of concentration in non-uniform field was accorded to the β distribution. And the variance of concentration could be estimated by the method that the parameter β was assumed to be the exponential function of expected value. Thus, once the expected value of concentration was evaluated, the probability distribution function of concentration could be reproduced. In addition, the relationship between the variance of concentration and the resolution of analysis was clarified.
Japan Society of Civil Engineers, 2007年02月, 水工学論文集, 第51巻499-504, 499 - 504, 日本語[査読有り]
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It is known that observed macroscopic dispresivity depends on observation scale, so that a single value cannot represent the field property for dispersion. In this study, numerical simulations of the advection dispersion phenomena in various random-permeability fields generated by using stochastic fractal model were carried out to investigate the relationship between spatial distributions of hydraulic conductivity and dispersivity. The results show that various concentration distributions occur even when the hydraulic conductivities of flow fields are statistically the same. It is also shown that a dispesivity distribution model expressed by function of scale can well reproduce the ensemble mean of concentration distributions.
Japan Society of Civil Engineers, 2005年02月, 水工学論文集, 49, 1, 133-138, 133 - 138, 日本語[査読有り]
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Numerical simulations of two-phase flow through a porous medium were performed to understand the dynamic behaviour of the air that seeped out of an unlined cavern adopted for CAES (Compressed Air Energy Storage) in a saturated rock mass. In some cases, the pressure in the cavern is expected to change periodically due to daily or weekly usage of the compressed air. When the pressure is lowered, the amount of groundwater flowing into the cavern increases. If the water supply is insufficient, the air leakage might be induced. This study also investigated the effects of the periodic change in the air pressure on the water sealing of compressed air. It was found that the air which had seeped into the porous rock mass was trapped in a definite zone around the cavern when the pressure in the cavern was lowered.
INT ASSOC HYDROLOGICAL SCIENCES, 2000年, CALIBRATION AND RELIABILITY IN GROUNDWATER MODELLING: COPING WITH UNCERTAINTY, IAHS Publication no.265 (265), 432 - 438, 英語[査読有り]
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The main purpose of runoff analysis on short-term storm drainage is to have a runoff model with which it can be possible to forecast storm floods. Tank model is one of the practical models for the estimation of the effective storm drainage that will be generated from a given rainfall in the short term within a small catchment area. For a workable model to be proposed, a number of known rainfall and flow data are used first to determine values of the parameters that define the model. These parameters are representative of one form or the other of the actual rainfall-runoff scenario. For most of the events used in this study, there was significant reproduction of the observed hydrographs especially around the peak which was the characteristic of the storm flood that was of much interest. However, in each case the parameters determined were not the same. Due to this, the choice of the exact model among the range of parameters available for any generic use in forecasting required further considerations. It was observed that though the parameters varied greatly there was some relationship with the pattern of the hyetograph whether forward, central or backward concentrated. A basis for the choice of the most likely model that will be suitable in estimating the peak amount of short-term runoff was considered. The parameters produced by a backward concentration rainstorm were generally on the high side and its use with other rainstorms yielded peaks usually not an underestimation of the observed. It is the purpose of this identification process to come out with characteristics of the rainfall-flow relationship and their effects on the high peak runoff responses. This characteristics and its behavior on the model will greatly enhance its adaptation for application. In conclusion, the tank model as a means of estimating short-term runoff was observed to be fairly satisfactory.
WATER RESOURCES PUBLICATIONS, 1999年, HYDROLOGIC MODELING, 166 - 177, 英語[査読有り]
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口頭発表(一般)
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