理工学部

都市環境学科

現在の日本には大小あわせて約3,000個のダムがあり，その多くが多目的ダムとして洪水制御の役割を担っている。近年の流域の土地利用，降雨形態の変化によって頻発する計画規模を超えるような豪雨による災害に対して，既存ダム群の従来どおりの活用では対応できなくなりつつある。しかし，社会構造の変化や開発予算の減少により，新規に大規模な多目的ダムの建造は期待できなくなっている。そこで，本研究室では既存のダムを現況以上に有効に活用するために，大規模な出水が起きる前にダム貯水池の貯水位を下げ，治水容量を一時的に増大させる事前放流手法を提案している。事前放流手法を行う際に放流開始準備時間を多く確保して，かつ適当な貯水容量を確保するため，気象庁の降水短時間予報を従来から提案する手法に組み込み，洪水調節シミュレーションを行いその効果を検証している。

近年，局所的かつ突発的な集中豪雨による豪雨災害が増えているが，その降雨メカニズムは未だ明らかにされていない。本研究室ではその降雨メカニズムの解明のため，中央大学理工学部キャンパス内に設置している気象ドップラーレーダによる降雨観測を行い，集中豪雨の時空間分布特性や大気の状態，降雨域内の降雨発達現象のメカニズムについて明らかにしてきた。2007年からは中央大学とその他研究機関が所有する複数のレーダを用いて関東地方全域のより詳細な気象情報を観測し，気象予測精度の向上を目指している。また集中豪雨発生の原因の一つとして考えられるヒートアイランド現象の緩和対策として，森林や河川付近の冷涼な空気を風の道の創出を目指し，本研究室では都市部においてそれらが熱環境に与える影響を定量的に評価するために河川や森林周辺で微気象観測を行っている。

本研究室では山地流域における降雨流出の物理過程を踏まえた新しい流出解析手法の開発を行い，これまで簡易モデルによって表されていた山地河川の流出機構の詳細を明らかにしてきた。一方，都市では都市化によるコンクリートや家屋などの雨水不浸透域の増加による土地の持つ貯留及び浸透能力の低下により，内水氾濫の被害が増加しているため，本研究室では物理過程に立脚した下水の氾濫解析を行い流出現象の解明を行っている。
また近年では自然環境と調和した都市の開発が求められてきている。そのため降雨流出量を定量的に評価すると同時に，それに伴う汚濁負荷物質の流出量も算定することは非常に重要である。本研究室では降雨時に雨量，流量，水質等の集中観測を行い，雨水流出過程および水質を調査している。また，湖などの閉鎖性水域において，外部流入からおこる富栄養化による水質形成過程の原因解明及び浄化手法について研究している。

日本は，洪水氾濫区域の中に人口の50%，資産の75%が集中しているため，一度河川が氾濫すると被害は深刻なものになる。物理過程に基づく洪水予測システムの構築を目指し，洪水流の水理学特性と河道特性の関係や，洪水伝播機構の解明を行うことは洪水予測を行う上で重要である。しかし，実河川では，河川改修などの人為的な影響と，洪水，潮汐，波浪などの自然現象による影響が複雑に絡み合うため，水面形，水理量および河床形状に与える原因を解明することが困難である。本研究室では河川計画および河道の維持・管理に有益な知見を与えることを目的とし，河川狭窄部における流れの非対称性及び越流特性と跳水発生条件の解明，複断面開水路に生じる大規模水平渦の挙動と流れの抵抗に与える影響，河口部における河床変動と水理特性，また水面勾配を用いた新しい流量算出手法の提案などといった水理学における基礎的研究を物理学的観点から行っている。