项目来源

日本学术振兴会基金(JSPS)

项目主持人

秋山 充良

项目受资助机构

早稲田大学

项目编号

23H00217

立项年度

2023

立项时间

未公开

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

46670000.00日元

学科

社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野

学科代码

未公开

基金类别

基盤研究(A)

关键词

気候変動 ; レジリエンス ; リスク ; 道路ネットワーク ; 橋梁 ; 海面上昇 ; 豪雨 ; 信頼性設計 ; 材料劣化 ; 非定常性 ; 津波 ; 保険 ; 不確定性 ; 地球温暖化 ; 洪水 ;

参与者

高橋良和；松崎裕；山田朋人；本田利器；石橋寛樹

参与机构

早稲田大学，理工学術院；京都大学，工学研究科；東京科学大学，環境・社会理工学院；北海道大学，工学研究院；東京大学，大学院新領域創成科学研究科；日本大学，工学部

项目标书摘要：本研究課題は,気候変動がインフラ構造物や道路ネットワークに与える影響を,信頼性,リスク,およびレジリエンスの観点から評価するための理論的・解析的枠組みを構築することを目的としている.2025年度は,気候モデルの出力を用いた将来気象の補正，水文・水理解析と連携した洪水リスク評価,および信頼性設計に関する枠組み整備を順調に実施し,河川堤防に対する適用事例を通じて定量的成果を得ることができた.また,コンクリート構造物の劣化と外力変化に着目した研究を通じて,複合劣化と外力リスクの統合評価への見通しを得るとともに,今後の解析モデルへの展開方針を明確にした.これらの成果は,気候変動適応型のインフラ評価モデルとしての応用に向け,今後の実験・解析フェーズへの展開に必要な準備段階が確実に整ってきていることを示している.また,得られた知見は,学会発表および学術論文として国内外に発信されつつあり,研究成果の外部波及も着実に進行している.特に,洪水リスクや構造物劣化の非定常的変化を,信頼性とレジリエンスの枠組みに統合することで,将来的なインフラ評価と設計戦略の定量的根拠を与える点で学術的意義が高い成果を生み出すことができている.2025年度には2つの研究テーマに取り組み,成果を得ている.第一は,河川堤防に対して気候変動の非定常影響を反映した新たな信頼性設計手法(LRFD)の構築である.本研究では,将来の降雨および気温データを複数の気候モデルから取得し,QDMによる補正を施した上で,水文・水理解析を通じて河川水位の時間変化を評価した.その上で,越水と斜面崩壊を限界状態とした確率論的な信頼性評価を行い,気候変動を考慮した部分係数を導入することで,将来の非定常的な洪水リスクに対する合理的な堤防設計法を提案した.第二は,気候変動がコンクリート構造物のリスク評価に及ぼす影響に関する研究である.気温，湿度，二酸化炭素濃度などの気候因子が構造物の劣化機構(中性化，塩害,ASR等)に与える影響,ならびに洪水・高潮・強風といった自然災害の頻度・強度の変化によって外力が増加し,構造信頼性の低下が加速されることを明らかにした.また,信頼性評価手法,マルチハザードの統合的リスク評価，気候適応戦略の必要性を示し,将来の構造物評価と設計の在り方に新たな視点を提供した.第一の研究は,福山市の芦田川を対象としたケーススタディを通じて実施され,気候変動により将来的に洪水深が増加することを予測したうえで,その不確定性を考慮した部分係数を導出し,設計の信頼性を向上させた.この方法は,国内外の河川堤防設計に応用可能であり,今後の気候適応型インフラ設計の指針となる.第二の研究では,世界各地の気候予測に基づき,自然災害リスクとコンクリート構造物の劣化進展の関係性を多角的に評価し,複合ハザード環境におけるリスクベースの意思決定の重要性を強調した.さらに,構造物の寿命予測や維持管理方針において,気候変動の不確定性を定量的に取り込むための枠組み構築が求められることを示唆している.今後は,地球温暖化による海面上昇，異常降雨，気温・湿度・二酸化炭素濃度の変化といった気候要因が,構造物の荷重作用や耐久性に与える影響を,確率論的な手法により定量化する解析をさらに深化させる.特に,気候変動の影響を受ける津波や洪水など自然災害ハザードによる橋梁の破壊リスク,鉄筋腐食を伴う鉄筋コンクリート部材の耐震性能低下，構造物損壊がネットワークレジリエンスに及ぼす影響の多角的評価を進める.加えて,災害発生時に即時活用可能な緊急仮設橋構造の実用化に向けた設計・試験研究も展開し,社会インフラの持続可能な維持管理と復旧戦略の具体化を目指す.さらに,日本・米国・イタリアの異なる気候・地理条件を持つ地域を対象とし,ケーススタディを通じて橋梁・道路ネットワークのリスクやレジリエンスの地域差を定量化する.これにより,温暖化影響が無視できない地域に対しては,構造設計法の見直しや,緊急仮設構造の導入など,地域ごとの構造的対処方針を提言する.国際的な学会活動(ASCE,IABSE,IABMAS,IALCCEなど)とも連携し,気候変動下での構造物安全性評価に関する標準化と国際協調を促進する.Reason:本研究課題は,気候変動がインフラ構造物や道路ネットワークに与える影響を,信頼性,リスク,およびレジリエンスの観点から評価するための理論的・解析的枠組みを構築することを目的としている.2025年度は,気候モデルの出力を用いた将来気象の補正，水文・水理解析と連携した洪水リスク評価,および信頼性設計に関する枠組み整備を順調に実施し,河川堤防に対する適用事例を通じて定量的成果を得ることができた.また,コンクリート構造物の劣化と外力変化に着目した研究を通じて,複合劣化と外力リスクの統合評価への見通しを得るとともに,今後の解析モデルへの展開方針を明確にした.これらの成果は,気候変動適応型のインフラ評価モデルとしての応用に向け,今後の実験・解析フェーズへの展開に必要な準備段階が確実に整ってきていることを示している.また,得られた知見は,学会発表および学術論文として国内外に発信されつつあり,研究成果の外部波及も着実に進行している.特に,洪水リスクや構造物劣化の非定常的変化を,信頼性とレジリエンスの枠組みに統合することで,将来的なインフラ評価と設計戦略の定量的根拠を与える点で学術的意義が高い成果を生み出すことができている。Outline of Research at the Start:気候変動予測には,極めて大きな不確定性を伴い,さらにそれが非定常性を有しながら増大する問題に対して,社会・経済活動の根幹を支える橋梁・道路ネットワークの安全性とレジリエンスを確保する方策を検討する.本研究では,地球温暖化による荷重・作用の激甚化のうち,特に,海面上昇による津波ハザード強度の増加，異常降雨による河川内橋梁への流体力と洗掘深の増加,を想定し,ライフサイクルにわたる橋梁の破壊可能性,および個別構造物の損壊が道路ネットワークの接続性に及ぼす影響について検討する。