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ようこそ!ここは、新潟大学河川工学研究室のウエブサイトです。この研究室は2009年4月に開設され、現在は、教員1名、博士課程学生4名、修士課程学生7名、学部生5名、事務補佐員1名、で運営されています。

安全で安心を実感できる河川を創造する技術の開発のため、河川の水理、地形、そして環境について数理学的なアプローチを用いた基礎的な研究と、それを社会実装するための応用研究を行っています。


News 2023

2023年1月29日 ⭐️ 学術変革領域(B)MSMIの領域会議
2022年9月の名古屋大学でのMSMIの領域会議に続き、今回は東京大学で領域会議が開催されました。今回の会議では、ミュオンを用いた物性の測定、銀河系外の天文の測定、ミュオンのシリコン検出機、最先端の情報数理のそれぞれのトップランナーの研究者よりお話頂きました。非常に幅広い話題が議論されましたが、登壇者と聴講者の双方の説明力が素晴らく、この研究領域のますます発展を参加者全員が感じる会議となりました。
2023年1月25日 ㊗️ 若手データサイエンティストコロキウムで大賞
新潟大学では、毎年、若手データサイエンティストコロキウムを開催しています。本研究室は3件の発表を行いました。このうち、博士課程1年の田所祐輝君が「信濃川中流部を対象とした安定河道の探索」という題目の発表を行い、ポスター大賞を受賞しました❗️おめでとうございます‼️同コロキウムは、4年前から開始した行事で、本研究室は4年連続の受賞となりました。
2023年1月20日 ⭐️ 土木のイシュ31
少し前の記事ですが、土木学会誌の2022年12月号の特集記事は、「土木のイシュ31」でした。河川工学を専門としていれば、昨今の水害への対応が最優先課題との認識となって当然ですが、土木工学全般の観点からも水害への重要な課題と認識されていることにホッとする気持ちとなりました。一方で、この図は、多種多様な課題が顕在化しているにもかかわらず、これらを一向に克服できないこと、また、各所での担い手の確保の各々についての打開策が明確となっていないことが浮き彫りにしたようにも感じました。土木の駆動源は、工学と科学であることを踏まえると、近年の急速な科学技術の発展を追い風とし、技術至上主義への転換が問題解決の方策の一つではないでしょうか。

2023年1月13日 ⭐️ 嬉しいお土産
今日は朝から夕方まで打ち合わせや会議が連続する1日でした。お越しになったお客様から差し入れを頂き、とても嬉しい気持ちとなりました。有り難うございました。

2023年1月11日 ⭐️ New Year Card
予告はあったのですが、Physics of FluidsのEditorから手書きの年賀状?が本当に届きました。この時代においてアナログ・モノが海を渡って届くとグッとくる。しかし、半分くらいは読めない・・・。

2023年1月1日 ⭐️ 謹賀新年
謹賀新年。2022年もまたたくさんの方々の献身的な助力のおかげで、数々の困難を乗り越えることができました。ご協力を頂いた方々に心から感謝を申し上げます。また、2022年は、海外のトップジャーナルと国内の査読付き論文に多くの成果を発表できました。これらの成果は、2023年以降の研究を発展させる基盤となるもので、2023年は、不明な河川の物理の解明と、これに基づく河川の制御法の確立に向けた研究を強力に推進したいと考えています。自然科学の発展の経緯から水工学を俯瞰すると、明らかにモデル駆動解析を偏重し、これが学問分野の発展の妨げの一つになっていると思います。すべてのモデルは仮説から演繹的に構築され、そのためにモデル駆動解析では「部分の総和は全体と一致しない」という問題を克服できません。 近年の本研究室の特色は、自然科学全般においてもまだ実例が少ない実現象の観測ビッグデータの測定法の確立です。2023年は、観測ビッグデータを手段として、これまでのモデル駆動解析の研究成果の実証や、モデル駆動解析とデータ駆動解析を融合した新たな研究手法の考案など、データ駆動を手法とする研究成果の発表にも努め、科学全般にインパクトを与える野心的な研究もしたいと考えています。2023年も引き続きのご支援をよろしくお願いします。


News 2022

2022年12月29日 ㊗️ Physics of Fluids
2022年最後のポストは論文の受理についてです。博士課程2年の茂木大知君が主導したOn the occurrence of sandbarsという論文がPhysics of Fluidsという流体力学のジャーナルに採択となりました。この論文では、Stream Tomography (ST) という模型実験における観測ビッグデータを取得できる測定法を用い、河川の中流区間において自発的に形成される砂州と呼ばれる河川の骨格となる起伏形状の発生条件をSTから得られる観測ビッグデータを用いることで世界で初めて解明しました。また、自発的に砂州が発生する以前と以後では、流れの状態が大きく異なることも判明し、砂州の発生後の流れは比較的穏やかな流れとなることが分かりました。この他、1960年代後半からこれまで50年以上に渡り、砂州などの周期的な歌唱形態を発生する条件を特定するために安定性解析と呼ばれる理論解析が実施されてきましたが、その解析結果を実証する成果も初めて得て、併せて発表しました。
Physics of Fluidsは、2021年のインパクトファクターが4.91の流体力学のトップジャーナルです。

2022年12月17日、18日 ⭐️ 実河川と模型実験の実測についての勉強会

実河川の実測を得意とする土木研究所と高知高専の研究者と共に、実河川と模型実験の実測についての勉強会を開催しました。思い返せば、この数年ほどの社会情勢による制約を受け、外部との対面での勉強会は3年ほどぶりでした。今後も、研究室内の研究の方向性や成果の客観視のために、今後も今回のような勉強会を積極的に開催したいと思います。

2022年12月16日 ⭐️ 荒川河口のマイクロ波の観測が開始

北陸地方の多くの河川は、冬季の季節風浪が主因となり、夏季の洪水の流下を阻害する土砂の堆積域が河口部に自発的に形成されます。このうち、村上市の荒川では、河口部の堆積域が2022年8月の記録的な洪水により流失し、間も無く本格化する季節風浪により再生するものと考えられています。 この様子を観測するため、24時間連続したマイクロ波の観測を開始しました。

2022年12月15日 ⭐️ 信濃川のマイクロ波の観測網の工事が完了

昨今の社会情勢の影響を受け、遅れ気味だった信濃川のマイクロ波の観測網の工事が完了し、稼働の準備が整いました。これにより、わずかな出水によっても河道内の地形が大きく変動する信濃川の12kmほどの区間を24時間連続して観測できるようになりました。悪天候の中、ご尽力をいただいた多数の関係者の皆様に感謝申し上げます。

2022年12月14日 ⭐️ 信号処理シンポジウム

朱鷺メッセで開催された第37回信号処理シンポジウムにおいて、特別講演の機会をいただき、「観測ビッグデータに基づく河川の機構解明と制御」というお話をさせて頂きました。また、東京都立大の貴家仁志教授による信号処理の最先端の特別講演、国立天文台の本間希樹教授による2022年5月に全世界の報道されたブラックホールの実測における信号処理技術の特別講演を拝聴しました。具体の研究対象は異なったとしても、現代における科学技術の最先端の研究の手段は、共通していることがよく分かりました。また、懇親会の席において様々な研究者と話をする機会があり、意外性に富むような優れた研究成果は、芸術や自然との触れ合うことによって育まれる情緒が源泉となることを再認識しました。

2022年12月7日、8日 ⭐️ 急流河川についての意見交換会

急流河川についての意見交換の機会があり、千曲川、常願寺川、神通川へ広島大学、名城大学、国交省本省、河川財団の方々と行ってきました。今回の現地視察で最も痛感したことは、国内屈指の急流河川においては、洪水時の安全対策のため、河川管理の現場では図面からは全く想像をできないような非常に大掛かりな対策が講じられていることが分かりました。例えば、図面上で護岸の基礎深度が2mとされるよう場所では、下記の写真のように、大規模な建築物で必要となるような大量の土工が必要となり、その工事下馬の規模は想像をはるかに超えていました。このような機会を作って頂いた北陸地整の皆様に感謝申し上げます。

2022年11月25日 ⭐️ 魚野川における自然法則に基づく河道制御

天然に近い河川の流路の平面形状は流下方向に川幅を増減させるいわゆる拡縮型となっていることが多いです。また、人工改修により直線型となった流路における底面形状は交互砂州となることが多く、この中に自発的にできる澪筋の幾何学形状は形状安定性に優れます。このような自発的な幾何学形状を流路の制御に応用する研究を行い、これまでに、早出川、利根川、能生川において実証実験をこなってきました。2022年夏からは魚野川でも実証実験を開始しました。2022年の夏季の洪水期を経て現在まで河道整正時に設定した自発的な澪筋が維持されていることが確認されました。

2022年11月18日 ⭐️ 第5回土木科学シンポジウム

朱鷺メッセ国際会議場にて、第5回土木科学シンポジウムを開催しました。産官学の各所より150名余りの方々が集まり、建設関連業界が抱える課題とその解決法についての意見交換や、最新の研究成果の共有をしました。
思い返せば、昭和から平成への元号の切り替えの時期に大きな転換がありました。今、平成から令和の元号の切り替えでも大きな転換が起きようとしています。この転換をうまく活用できれば、土木の仕事の方法のアップデートの追い風となると思います。しかし、土木業界全般に切実な危機感が共有されているとは言えません。このためか手段を抜本的に転換するほどの試みは見られず、試行されているのは延命措置と言わざるを得ない効果が期待できないものに終始しています。
今後も土木科学シンポは、近年の測定や観測の選択肢の急速な発達を背景の一つとし、土木の魅力の回復や未来の土木の確立に向け、技術や研究による問題の打開をテーマとして継続したい考えています。引き続きよろしくお願いします。

2022年11月15日 ⭐️ 荒川河口域のマイクロ波観測

2022年8月に新潟県の村上市を流れる荒川は記録的な豪雨に見舞われました。この豪雨により荒川は洪水となり、河道内や河口の地形が大きく変化しました。今後の荒川の河道内の地形の変化を観測するため、荒川河口域にマイクロ波の観測サイトを開設し、観測を開始することにしました。

2022年11月2日 ⭐️ 本場のカヌレ

フランスで開催された国際会議に参加した知人の方からなんと本場のカヌレのお土産を頂きました。旅先でも思い出してお土産リストに加えて頂き、本当に有り難うございます。大切に頂きます。

2022年10月30日、31日 ⭐️ ミュオンによる河川堤防の透視

信濃川の堤防を宇宙線ミュオンを用いて透視する研究が始まり1年が過ぎました。ミュオンを用いた透視では、透視対象における密度差を利用します。これまでの研究により、検出が可能な河川堤防の内部における密度が異なる領域の大きさが分かってきました。この1年ほどに観測したデータをまとめた論文の執筆が間も無く始まります。

2022年10月19日 ⭐️ 新しい観測フィールド

この数年で確立しつつある実河川の観測ビッグデータの測定法を適用する新たな観測フィールドの現地踏査を行いました。河川工学の理論的な基盤の一つとなっている水理学は、この100年ほど根本的な発展していません。しかし、これから開始する観測ビッグデータの測定を通し、まず水理学の発展が可能となり、また、これに基づき洪水時にも壊れにくい河川の設計法を考案できると考えています。測定の開始が楽しみです。

2022年10月12日 ⭐️ 水ラボイベント・土木の未来を考える

建設関連業界の産官学の50名ほどが集まり、最新の施工技術などを投入した治水工事の現場見学と、その後に土木の未来を考える座談会を行いました。今回は、全国の土木系の大学や大学院に所属する学生たちが運営するドボクラボからも3名の学生も参加しました。担い手確保が困難となっている要因についての分析や、この状況を改善するために各自ができることなどについて話し合いました。この意見交換においては、既に、データの産業革命は始まっており、土木系の学部や大学院において、データを電卓レベルの道具とできなければ、建設関連業界は、情報上界の下請けになる未来さえあるなどの厳しい意見も出されました。また、情報系や物理などの他分野の学生や教員は、建設関連業への入職の余地があることがほとんど知られていないことなどのこの意見交換を通して初めて分かったこともありました。

2022年10月1日 ⭐️ 信濃川の水理測定・第2弾

信濃川の小千谷観測所付近において、さまざまな手法による水理の測定を実施しました。昨年のこの時期にも同様の測定を行なっており、今回はその第2弾になります。今回の測定では小型船による超音波式流速計を牽引しながらの大掛かりな測定を実施しました。今回の測定結果により、研究室で進めている理論的な研究と測定法の開発を発展させられそうです。
この測定時点の信濃川の水位は年間でも最も低いものでした。しかし、超音波式流速計の測定結果には水底の砂礫が活発に輸送されていることを示す意外な結果が含まれていました。このような測定を実施すると、あらゆる理論は仮説でしかないことや、自然界の物理現象は人間の想像とは全く異なる挙動をしていることに気付かされます。これから人はどれだけ河川を理解していけるできるのだろうかという問いが浮かび上がります。

2022年9月29日 ㊗️ JGR-Earth Surface

まもなく、Journal of Geophysical Research-Earth Surfaceに、On the migrating speed of free alternate barsという論文が出版となります。
砂や礫で構成される河川の底面は、人為的に平坦に均したとしても、通水が継続すると、河床波と呼ばれる周期的な起伏が自発的にできます。河床波は、幾何学的な形状とその物理的な性質の各々が水面波と類似点が多いことが知られています。この論文では、STを用いて河床波の移動速度を初めて詳細に実測した上で、この観測ビッグデータに基づき河床波が移動する速度を推定するモデル式を提案し、河床波が移動する速度が流れに比べて1000倍くらい遅いことや、その式が模型実験や実河川の河床波の移動床を良好に推定することを初めて示したものです。これらの成果により、水中の河床のどこがどれくらいの速度で移動するかについて初めて理解できるようになりました。今後の理論的な研究や、実河川の河川の挙動を把握する上で、役に立つことが多い研究を発表できたと確信しています。なお、掲載となったJournal of Geophysical Research-Earth Surfaceとは、地球物理学のいわゆるトップジャーナルの一つです。
2022年9月21日 ㊗️ 次世代研究者挑戦的研究プログラム採択

令和3年度から国策として博士人材の育成強化が開始され、博士課程に在籍する学生の支援が強化されています。その一つに、次世代研究者挑戦的研究プログラムがあります。博士課程前期2年の大原由暉君がこのプログラムの採択者となりました。おめでとうございます。ますますの成長を楽しみにしています。

2022年9月15日,16日 ⭐️ 土木学会全国大会

京都大学で3年ぶりの対面開催となった土木学会の全国大会で8件の研究成果の発表を行いました。どの発表に対しても聴衆から好意的な関心を示すコメントを頂くことができました。実は、今回の発表は、この6−7年ほどの新しい取り組みの真価を問う機会と捉えて臨みました。それぞれの研究成果に対して想定以上の評価を得られ、大変に嬉しく思っています。一方で、他の工学分野が生活を一変させるほどの貢献を果たしていることに比べると、近年の土木工学の社会に対する貢献は必ずしも大きいとは言える状況にはありません。長々とした説明を聞かずとも本能的に魅力を察知できる成果を目指し、今後の研究に臨みたいと思います。

2022年9月3日,4日 ⭐️ 学術変革領域(B)の領域会議

昨年8月に採択となった学術変革領域の初めての領域会議が名古屋大学で開催され、博士に在学及び博士に進学予定の学生たちと参加してきました。この領域では、宇宙線ミュオンを用いてアトスケールからキロスケールまでの物体をイメージングする方法を研究します。参加者のほとんどは理学部物理の所属する研究者ですが、彼らのトークには、新しく知ることと、毎日の研究のヒントとなることがたくさんありました。また、物理学科の会議室の壁には、湯川秀樹氏のおそらく直筆の「知魚楽」の色紙がありました。これは、荘子に載っている話だそうで、湯川博士は、自然に備わった、目に見えないものを感じようとする力、じぶんと結びつける力、共感の力について伝えたかったようです。

2022年9月2日 ⭐️ 札幌と石垣島

異分野融合研究を実施している早坂先生と村松先生から、それぞれ札幌と石垣島のお土産をいただきました。日本の北と南の端っこのお土産を同時にいただくという奇遇。お土産のおかげで、2ヶ月ぶりの対面を果たし、今年度に申請予定の科研費の打ち合わせができました。

2022年8月22日 ㊗️ 4つの論文が水工学論文集の採択

昨年度の修士研究と卒業研究を発展させた内容を水工学論文集に投稿していましたが、4つの論文が採択となりました!4つの論文ともに独創性と有用性に富む論文です。

・流水深に基づく平面二次元流速の推定(大泉尚紀, 茂木大知, 安田浩保)
・模型実験における砂州の起源とその発達過程(関翔平, 安田浩保)
・底面の移動速度に基づいた交互砂州の安定性解析の妥当性(石原道秀, 安田浩保)
・交互砂州が誘発する流路変動の発現指標(黛由季, 茂木大知, 大原由暉, 安田浩保)
2022年8月8日 荒川の洪水の現地調査

新潟県の村上地方では、8月3日から4日にかけ、記録的な豪雨に見舞われ、主に荒川の流域で記録的な洪水となりました。この降水では、荒川の左岸に位置する坂町などでの多数の建物の浸水被害が発生しました。また、荒川の河道内では、過去最高の水位を記録しました。そこで、荒川の河口部から約20kmの区間の現地踏査を行いました。その結果、荒川河口で長期に渡り残置していた河口部の砂州の流失、河道内の砂州の大規模な変形などが発生したことがわかりました。また、荒川頭首工の周辺では、荒川に隣接する山地部から大量の土砂が河道に供給されたことも確認できました。レーダー雨量のデータの解析を進めたところ、荒川の下流域では、流域全体における累積の降水量に比べ、50%ほども多く雨量があったことがわかってきました。

2022年8月3日 ⭐️ 分離型キーボード

少し前から分離型キーボードを使い始めました。分離型キーボードにはいくつかの利点があります。まず、その一つは、人間の骨格と筋肉にとって負担が最小となる姿勢でキー操作ができ、肩こりやストレートネックを大幅に軽減できることです。もう一つは、左右の手をホームポジションに置いたままでほぼ全てのキー入力ができることです。これらの二つの利点は、長時間のプログラミングや文章作成において生産性を大きく向上させてくれそうです。今までキーボードは一枚の板チョコのような形しかあり得ないと思い込んでいただけで、左右に分割した方が合理的とは考えたことはありませんでした。「常識」を常に疑う思考からパラダイムシフトが始まることをしみじみ実感しています。

8月27日追記:
・修飾キーは長押しで使うことがほとんどだから、hold/tapの使い方ができて、キーの数を節約できる。たぶん42個あれば大丈夫。
・キー配置は、縦方向と横方向のどちらも指の幅半分くらいの位置の違いが打鍵感を大きく左右する。
・キー配列が物理的に考えられているモデルの選択が吉。

2022年8月1日 ㊗️ 奨学金の返還免除

博士課程2年の茂木大知君と2022年3月に博士号を取得した石原道秀君の両君の学業や研究業績が評価され、奨学金の返還免除となりました!両君の今後のますますの活躍が楽しみです。

2022年7月30日 ⭐️ 信濃川で暑気払い

6月中旬から信濃川のやすらぎ堤を会場とするミズベリングが今年も開催されています。この会場ではさまざまな飲食店やイベントが開催れています。この中の一つに水辺に張られたテントの中でグリルで焼かれたバーベキューを楽しめる飲食店があり、研究室の暑気払いとして行ってきました!何が素晴らしいかというと、水面を感じながらバーベキューを味わえることです。2022年の後半戦もがんばろうという気になりました!

2022年7月30日 ⭐️ 宇宙線ミュオンによる堤防透視

2021年10月から信濃川の堤防で開始した宇宙線ミュオンの第5回目の観測機材のメンテナンスを行いました。実験開始当初は7基だった検出器は、現在までに23基にまで増設され、築造時期が大幅に異なる二つの堤防断面の内部の透視を行っています。今までに得られた成果は、9月に物理学会において初めて発表する予定です。

2022年7月22日 ㊗️ 拡縮工法の魚野川への実装

阿賀野川の支川の早出川に初めて実装された拡縮工法が利根川、能生川に続き、今度は魚野川に実装されました。今回の魚野川の実装では、魚野川の自然の状態を活かすことと、改修工事の量を削減する工夫をしています。平常時のながれは河道の中央部分で受け持ち、洪水となり増水すると、堤防沿いの拡縮工法が洪水流が岸沿いに偏らないように流れを是正するように設計しました。今回の拡縮工法の実証実験の区間は全て魚野川の河床材料でだけで形作られ、ブロックなどの重量物は一切用いていないことも特徴です。

2022年7月13日 ⭐️ STのマイナーバージョンアップ

世界で初めて移動床水理の観測ビッグデータを取得できるようにしたSTのマイナーバージョンアップをしました。このバージョンアップにより、これまで苦手だった水深が薄い箇所の測定の問題が克服された他、全体的な高精度化もできました。また、処理プログラムも刷新され、処理速度が最大で10倍ほどの高速化に成功しました。今後の研究により、未解明が続いている河床波の発生機構の説明、流砂関数の高精度化、データ駆動型解析によるモデル駆動型解析のアップデートが期待できます。

2022年6月28日 ㊗️ 拡縮工法が全建賞を受賞!

2016年から阿賀野川の支川の早出川において拡縮工法の実証実験を行なっています。拡縮工法とは、自然河川が自発的に形成する河道形状に着想を得た洪水時の河道の安定性と自然環境の保全を同時に可能とする河川の制御法です。この度、拡縮工法に対して全日本建設技術協会より令和3年度全建賞が授与されました。

全建賞とは、我が国の良質な社会資本整備の推進と建設技術の発展を促進するために設けられたもので、昭和28年(1953年)の全建賞創設以来、日本の社会経済活動を支える根幹的なインフラ整備や、その時々の国民ニーズに沿った幾多の取り組みに授賞がなされてきています。

2022年6月24日 ⭐️ ARCE勉強会を開催!

3つの研究室が参加する異分野融合によるARCEプロジェクトの勉強会を開催しました。当日は、3つの研究室から合計で8件の成果の発表とそれに対する意見交換を行いました。勉強会とその後の懇親会のどちらとも各研究室のメンバーがまさに溶け合う雰囲気となり、今後がますます楽しみです!

2022年6月21日 ㊗️ IEEE ICIPに採択!

異分野融合研究プロジェクトのARCEで実施した研究成果がIEEE International Conference on Image Processing (IEEE ICIP)で採択となりました。この論文は、Cyber Physical Systemを用い、河川の自発的な蛇行の発現を制御するものです。IEEE ICIPはIEEEのトップカンファレンスの一つで、論文の採択率は40%程度と難易度の高い国際会議です。

2022年6月15日 ⭐️ 大組織の組織健康度の改善

水ラボの活動の一環として、大組織(支社が世界20カ国に展開、社員総数2.5万人)の組織健康度の改善プロジェクトの方法と結果について、同プロジェクトの実施責任者の方から聞く機会がありました。わずか5年間で利益率を10%も向上する結果が得られたそうです。その実施内容は、一言で言えば、目的も明確化、その実現のための最適な手段の選択を各人で責任をもって実施したということでした。目的と手段の倒錯現象は各所で見られますが、一方で、その改善に短期間で成功した実例を聞けたことは大きな収穫でした。

2022年6月4日 ⭐️ ミュオンの観測装置の増設

まだ未発表ですが、ミュオンにより堤防内部の透視の実証が得られつつあります。このため、観測装置を7台体制から23台体制へ一気に増設しました。この増設により、季節ごとの堤防内部の違いや、建設時期の異なる堤防内部の違いを示す観測結果が得られる見込みです。

2022年5月20日 ⭐️ 流体力学的に合理的な流速の推定

水深の測定は、一見容易に見えるものの実態としては非常に測定が困難です。本研究室で独自開発したSTは、その水深の測定が可能なことが特徴の一つです。最近、この大量な水深の測定結果に基づき流速を推定する数理の開発を行い、それが可能であることが判明しました。青色のヒストグラムの中央部に水深から推定した流速が重なり、流体力学的に合理的な流速を推定できることを示した。

2022年5月18日 ⭐️ マイクロ波レーダー設置場所の実地検証

信濃川へのマイクロ波レーダーの設置作業の一環として、設置場所の実地検証を行いました。間も無く完了するこれらのマイクロ波レーダーにより、信濃川の10kmほどの範囲を昼夜を問わずに水位や流速を測定が可能となり、洪水時の危機管理や、不明なことが多い洪水時の河川の物理の解明が期待されます!

2022年5月15日 ⭐️ 自然法則に基づく河道の設計法

平常時に砂州と呼ばれる河原が目立つ河川では流路が蛇行することが知られています。この性質は、洪水時の越流や堤防の侵食などの危険性を助長することがわかっています。この問題に対し、自然法則に基づき河道を設計することで、蛇行を回避できる可能性があることが分かってきました。

2022年4月28日 ⭐️ レーダー観測網建設のその後

今日は計画中のレーダー観測網の機材の設置方法などの確認を信濃川の現地で行いました。現在、この建設の関係者一同が梅雨期や夏期の出水の測定に何とか間に合うように尽力しています。小千谷は新潟よりも春の訪れが少し遅いですが、街全体が眩しい新緑に覆われいました。

2022年4月27日 ⭐️ 模型実験の特殊部材の製作

一般に、流体力学においては、運動の式を用いて流速の推定をします。しかし、必ずしも同式から流速を正確に推定できる保証はなく、これが流体力学の研究の面白さの一つとなっています。流速は、運動の式を用いる以外に、質量保存則(連続の式)を用いた推定も理論的には可能です。最近までに連続の式を用いた流速の推定手法の理論的な目処が立ってきました。現在、特殊部材の製作するなど、その理論を実証するための模型実験の準備を着々と進めています。

2022年4月1日 研究室の誕生日🎉。

本研究室は2009年4月に開設されました。今日から14年目が始まります。引き続き、これからの河川と土木のこれからを築くための研究と教育に尽力していきます。今後ともご支援をよろしくお願いします。

2022年3月30日 ㊗️ マイクロ波観測網の建設

世界的な半導体の不足により機材調達などに苦慮しましたが、いよいよ10kmほどの実河川の水理量を数秒間隔で定量化できるマイクロ波の観測網の建設が始まります。この研究の経過ですが、取得されたエコー画像から水理学的な合理性を有する流速を推定できることが明らかとなってきました。

2022年3月25日 ㊗️ 研究教授に係る報奨金授賞

新潟大学における優れた研究業績を有する研究者として研究教授等に係る報奨金を授賞しました!今回の授賞を糧として更にステップアップできるように一層精進したいと思います。

2022年3月24日 ⭐️ 最先端機材の圧倒的な生産性

この空中写真に見えるものは、最新のUAVによって40分ほどで取得された2000枚ほどの空中写真から、最新のアーキテクチャを搭載する計算機により出力した4億点ほどの3三次元座標から構成される3次元の地形モデルです。UAVによる撮影から3次元モデルの出力までの所要時間はわずは半日ほどでした。最先端機材は圧倒的な生産性を発揮し、研究と実務の方法は間も無く大きく刷新されるていくことを実感しました。

2022年3月21日 ⭐️ ミュオン検出器の増設作業

宇宙線ミュオンを用いた堤防内部の透視手法の研究の続報です。ミュオンによる堤体内部の透視に一定の見通しが得られたため、ミュオン検出器の増設作業を行いました。この増設により、築造された時期が大きく異なる堤防内部の状態の比較ができる可能性があります。結果が楽しみです。

2022年3月14日 ⭐️ ミュオンによる堤体内部の透視

昨年秋から開始した宇宙線ミュオンを用いた堤防内部の透視手法の研究の経過です。どうやら仮説の通りミュオンにより堤体内部の透視が可能と判断できる結果が得られつつあります。

2022年3月11日 ⭐️ 計算機のハードの能力の活用

どうやら最新のアーキテクチャの計算機の能力を使い切るためには使用する言語やビルドの方法にも留意が必要そうです。例えば、レガシーなfortranのコードをgfortran foo.f90 -o foo.oとして実行しても演算能力のごく一部しか使用できません。このことなどに留意するなどしてせっかくの演算能力を使い尽くしたいものです。

2022年3月10日 ㊗️ 歓迎会および送別会

この3月で博士を修了する石原道秀君、修士を修了する佐々木靖幸君、村井剛徳君、黛由希さんの送別会、これに代わる形で新たに研究室に所属となる新4年生の鈴木朱音さん、住谷翼君、永田海雅君、塩谷翼君の歓迎会を行いました。修了生たちの社会での活躍と、新4年生の研究室での活躍のそれぞれを祈っています。

2022年3月10日 ⭐️ 山田正先生の訪問

近年の国内の河川行政に対して重要な助言を与え続けてきた中央大学の山田正先生が来訪し、本研究室で実施している研究内容に対しての意見交換を行いました。

2022年3月4日 ㊗️ Physics of Fluids 掲載! 

本研究室で開発してきた独自の測定法(Stream Tomography: ST) がアメリカ物理学協会が刊行するPhysics of Fluidsという学術誌にCapture method for digital twin of formation processes of sand barsというタイトルの論文として掲載されることが決定しました。Physics of Fluidsは、流体力学の分野でQ1に位置付けられている学術誌です。この測定法は、流体が土砂を駆動する移動床の物理を1cm平方以下の高い空間分解能かつ1分程度の高い頻度での測定を可能とするものです。今回のPoFの掲載により、STは名実ともに世界初の移動床水理の測定法となりました!

この測定法は、これまで未確立だった水面と流水中の底面の測定を測定できる革新的な手法であるだけでなく、信号処理理論と物理学との異分野融合研究プロジェクトのARCE発足の端緒を作りました。そして、これにより、今回の論文の言及の範囲は、測定の原理や精度検証の結果に加え、その測定による観測ビッグデータはdigital twinの構築を可能とすることにまで至ることができました。

本測定システムを構想したのは2011年か2012年で、実は、今回の掲載決定に至るまでに機器の大掛かりな世代交代を2回しています。気がつけば現行世代に到達するまでに約10年を要していました。掲載決定を知られるメールには”Thank you for contributing your best work to Physics of Fluids. The Editor-in-Chief Giacomin will congratulate you personally, by mail, with a handwritten New Year’s card.”という一文が添えられていました。他者の業績に素直に敬意を表する文化に感動しました。この業績を基盤として、不明なことが多い河川の物理の解明の加速と、その知見に基づく工学応用に尽力していきたいと思います。

2022年3月2日–3日 ⭐️ Doboku Lab✖️水ラボ!

全国の土木工学を学ぶ有志の学生が運営するDoboku Lab(早稲田大学理工学部4年の西川貴章君が代表)と本研究室が運営する水ラボとでのコラボイベントとして、大河津分水路の改修工事現場の見学、今後の土木工学のあるべき姿についての意見交換を行いました。

本研究室は、実験施設の見学や、今後の土木工学の発展の方向を考えるための話題提供(研究の方法と真の物理観−土木危機の打開の方法−)を行いました。オンラインでまず同じ思いの人々が集い、それがリアルでも集って熱い思いを語り合えるというのは、この時代ならではで、とても幸運な時代に生きていることを実感しました。本企画に多大なご協力をいただいた国交省北陸地方整備局の皆様、どうも有り難うございました。

2022年3月1日 ㊗️ 大原由暉君が土屋雷蔵賞を受賞!

昨年11月の土木学会新潟会における博士前期課程1年生の大原由暉君の「マイクロ波の反射強度を用いた左右岸水位と表面流速の推定」という研究発表に対し、土屋雷蔵賞の受賞が決まりました。この研究は、題目の通り、マイクロ波の反射強度を用い、数秒程度の高い頻度で数m四方に1点ほどの高い空間分解能で数平方kmの範囲の実河川の水理量を昼夜や天候と問わずに測定できることを実証したものです。おめでとうございます。本研究室の土屋雷蔵賞の受賞は3年連続となりました。

2022年2月28日 ㊗️ 科研費・基盤研究 (A)が採択!

工学部の村松正吾教授を代表とした科研費・基盤研究(A)が採択となりました。この科研費は、データ駆動により、複雑な物理現象の時間発展を的確に表現する系統的なモデリングの手法の確立を目指すものです。本研究は、情報学、土木工学、数学、物理学の異分野融合の研究体制で実施されるもので、本研究により、複雑な物理現象の理解が促進され、その予測と制御の高性能化が期待できます。本研究室は、河川の流路変動の制御方法について研究します。なお、基盤研究 (A)は、採択件数が同一の専門分野において数件のみの非常に難易度の高いの科研費の研究種目です。

2022年2月28日 ⭐️ この時代における「河川工学」とは?

大正や昭和の時代は、今以上に河川の物理が不明の中でうまく行った経験知を寄せ集め、たとえば水制などを作っていました。現在においてもなお伝統的な技術は全く否定されるものではない一方で、その全て継承する必要もないと思います。現在、工学部の村松正吾教授の研究グループとともに、CPS (Cyber Physical System)を用いた河道の制御手法を電子情報通信学会の総合大会で発表する準備を進めています。これぞこの時代の河川工学という内容の研究になっていると思います。

本来、この種の研究は、従来の土木工学の領域で始められることが自然の流れだと思います。しかし、少なくとも国内ではそれをどこでも実現できてないと思います。つまり、土木工学の分野全体で構造・水理・地盤の三力学が土木の本丸と言う昭和の発想から抜けないと、情報とか、物理とか、他分野の進出・侵食を許し、他分野と共同研究ができるならいいのですが、先端科学がわからなければ純粋土木はこの分野から撤退という本末転倒のシナリオがすぐに頭に浮かびます。

2022年2月21日 ⭐️ 測定物理量の拡大

本研究室の近年の研究成果の特徴の一つは、水面と底面の高い空間分解能での高頻度な測定法(ST:Stream Tomography)の開発です。この測定法は、確かに前例のないものでしたが、流体運動ですぐに想起される代表的な物理量である流速を定量化できない弱点がありました。最近になり、この問題を解決するための数理的な見通しが立ってきました。次の課題は、その数理的に推定した流速の検証方法の確立です。色々と近年の測定手法について調査したところ、飛躍的に発達してきており、候補とできそうな優れた測定法がいくつかあることがわかってきました。次の展開が楽しみです!

2022年2月16日 ⭐️ 独自開発した測定手法の論文投稿のその後

2022年1月に本研究室において独自開発してきた測定手法についての論文を物理学の国際専門雑誌に投稿していました。本日、その審査結果が戻ってきました。審査内容は非常に好意的なものでした。早速、修正作業に着手したいと思います。この研究は、信号処理理論と素粒子物理学の異分野の研究者とともに実施してきたもので、研究内容とその研究体制のそれぞれに特色があるものです。

2022年2月15日 ⭐️ D3石原君の博士研究の公聴会

博士課程3年の石原道秀君の博士研究の公聴会をオンラインで開催しました。博士論文のタイトルは、On the Migrating speed of Free Alternate Barsです。この研究では、砂礫河川に自発的に形成される交互砂州と呼ばれる底面の起伏形状の移動速度を実測と理論の両面から解明しました。石原君の博士研究は、土木工学を専門とする研究者に加えて、信号処理理論と素粒子物理学を専門とする異分野の研究者により審査されたことも特徴の一つです。

2022年1月25日 ㊗️ D1茂木君がYDSC2022で最優秀賞!

新潟大学若手データサイエンティストコロキウム2022(YDSC2022)において、博士課程1年の茂木大知君が最優秀賞を受賞しました!おめでとうございます。なお、茂木君は、YDSCの前身のシンポジウムにおいて優秀賞を受賞し、関連するコンテストで通算2回目の受賞となります。

2022年1月21日 ㊗️ 建設物価「未来を創る研究室」に掲載!

建設物価という雑誌の2月号の「未来を創る研究室」と言う特集記事に6ページわたり、研究室の活動内容や、2021年11月に朱鷺メッセで開催した土木科学シンポジウムについて紹介して頂きました。建設物価のご担当の方々には、取材でお話ししたことについて的確にまとめて頂きました。感謝申し上げます。

2022年1月11日 日本の土木工学の研究力

Journal Citation Reportを用い、近年の日本の土木工学の研究力を調べてみました。その結果が下図で、世界ランキングで言うと14位。いわゆるG7先進国の中では最下位。土木工学は、基礎科学、農林水産業や工業、サービース業、全ての産業の発展を支える役割を担うものです。自国を支える技術は国産を守り続ける必要があると思います。この状況の打開はすぐにはできるものではないでしょう。中長期的な視点で改善に向けた活動を粘り強く続けたいと思います。

2022年1月1日 新年のご挨拶と今年の抱負

新年明けましておめでとうございます。2021年は、研究室開設以後最も幅広い活動と多くの成果を発表できた年になりました。また、この数年にわたり準備を重ねてきた河川の観測ビッグデータの取得法が一定の形となり、その観測ビッグデータと従来からのモデルを融合する研究手法に手応えを感じる年でもありました。このような成果は、沢山の方々からの支援があって初めて可能になったもので、感謝に堪えません。2022年は、最近の水害の軽減に貢献するため、この数年間の成果を論文などの形で数多く発表するとともに、それを基盤とした次のステージの構想に着手したいと考えています。本年もご指導とご鞭撻よろしくお願いします。


この蛇行型の区切り線は、オーストラリアのAdelaide Riverをトレースして作成しました。