関根 正人 (セキネ マサト)

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所属

理工学術院 創造理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.waseda.jp/sem-sekine/index.html

兼担 【 表示 / 非表示

  • 附属機関・学校   芸術学校

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学位 【 表示 / 非表示

  • Waseda University   Doctor of Engineering

  • 早稲田大学   工学博士

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本自然災害学会

  •  
     
     

    国際水工学会

  •  
     
     

    国際水工学会

  •  
     
     

    アメリカ土木学会

  •  
     
     

    砂防学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 水工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 水理学、河川工学、移動床水理学

論文 【 表示 / 非表示

  • 豪雨・高潮による東京都23区の大規模浸水プロセスと下水道が果たす役割

    関根正人, 小方公美子, 馬場航

    日本下水道協会第56回下水道研究発表会講演集     203 - 205  2019年07月  [査読有り]

  • 集中豪雨による鶴見川流域の浸水拡大プロセスと​これに及ぼす下水道の効果

    関根正人, 竹村尚樹, 馬場航

    日本下水道協会第56回下水道研究発表会講演集     200 - 202  2019年07月  [査読有り]

  • 高度に都市化された川崎市東部を​対象とした豪雨時の浸水リスク評価

    関根正人, 吉野萌

    日本下水道協会第56回下水道研究発表会講演集     197 - 199  2019年07月  [査読有り]

  • 模擬河川堤防の決壊プロセスに与える堤体材料の礫・砂・粘土の混合比率の影響

    関根正人, 菅俊貴, 松浦泰地

    土木学会論文集B1(水工学)   75 ( 4 )  2019年  [査読有り]

  • 大礫群の間隙に露出する大粒径の砂礫がさらに小さな砂の移動に及ぼす遮蔽効果

    平松裕基, 本合弘樹, 関根正人

    土木学会論文集B1(水工学)   75 ( 4 )  2019年  [査読有り]

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 移動床流れの水理学

    関根正人

    共立出版  2005年02月 ISBN: 4320074165

  • 砂防用語集

    砂防学会編

    山海堂  2004年12月 ISBN: 4381015908

受賞 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学ティーチングアワード総長賞

    2018年02月  

  • 土木学会水工学論文賞

    2016年03月  

  • 土木学会水工学論文賞

    2015年03月  

  • 土木学会水工学論文賞

    2004年03月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 粘土から大礫までの材料からなる河床上の流砂モデルの再構築と数値予測手法の開発

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    本研究で取り組むのは,石礫・礫・砂・シルトならびに粘土からなる河床上で生じる流砂現象であり,従来の流砂理論の枠組みを超えたところに位置する二つの重要な現象を取り上げ,条件を制御した一連の移動床水理実験を通じてその本質を明らかにすることを目指します.具体的には,大きな粒径の石礫あるいは礫が,より小さな砂礫・シルトに及ぼす遮へい効果を表す評価式を誘導し,その妥当性を検証します.また,粘土からなる河床が掃流砂の作用を受けて砂礫河床へと遷移するメカニズムを解明していきます.さらに,これら二つの流砂現象を数値予測する手法を新たに開発し,実河川への適用を図ります

  • 都市浸水リスクのリアルタイム予測・管理制御

    探索加速型研究開発

    研究期間:

    2017年11月
    -
    2020年03月
     

  • 越水ならびに浸透による河川堤防決壊のメカニズムに関する研究

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

     概要を見る

    堤防を構成する「礫・砂・粘土」の比率に応じて決壊のプロセスに顕著な差が現れることを明らかにし,そのメカニズムの解明に挑みました.砂礫の間隙を埋めるほどの粘土が含有されると粘土の耐浸食性ゆえに浸食が抑制され,決壊にしにくい粘り強い堤防となります.粘土と砂に加えてある比率で礫を含有されると礫粒子間のかみ合わせによる効果が顕著に見られるようになり,堤防決壊を起こし難くなります.ある比率以上に粘土が含有されると堤体が変形を起こすようになり,礫の含有比率が大きすぎると材料全体の透水性が増し浸透による決壊を招くことになります.粘り強い堤防とするには最適な「礫・砂・粘土」の含有比率が存在すると推察されます.地球規模での気候変動と気象の極端化の影響により,記録的な豪雨が毎年のように発生しています.これに伴い,河川での堤防決壊も稀ではなく,2015年の鬼怒川の決壊に伴う大規模浸水を始め,国内のどこかで毎年のように甚大な被害に遭遇するようになりました.河川堤防は洪水による被害を食い止める最後の砦であるため,堤防を決壊し難い「粘り強い」ものとしていく必要があります.本研究によれば,堤防材料に占める「礫・砂・粘土」の比率に最適値が存在することが示され,現時点で言えば「3 : 4 : 3」がこれに当たるとの結論が得られました.これは,これまでに経験的に定めてきた指標に力学的な裏づけを与える結果と言えます

  • 越水ならびに浸透による河川堤防決壊のメカニズムに関する研究

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

  • 水流による軟岩の浸食機構の解明とその実河川への応用に関する研究

    研究期間:

    2012年04月
    -
    2015年03月
     

     概要を見る

    近年,鬼怒川などでは「粘土を含有し柔らかに固結化した材料」が河床のある区間にわたって露出するようになり,これまでにない規模の浸食が生じている.このような粘性土の浸食のメカニズムを明らかにすることを目指して基礎的な水路実験をおこなった.結果として,上流から掃流砂として運ばれてきた砂礫によって,粘土河床の浸食が受ける影響について明らかにすることができた.また,粘土を含有する地形の変動を数値予測する新たな手法を開発した.これを裸地斜面の表面浸食現象に適用し,水路実験の結果と比較することによって,斜面上に流路群が刻まれていくプロセスを的確に数値予測できることが実証された

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 粘土・砂・礫からなる模擬堤防の越流決壊プロセス

    関根 正人, 松浦 泰地, 菅 俊貴, 佐藤 耕介

    土木学会第74回年次学術講演会   (高松市)  土木学会  

    発表年月: 2019年09月

  • 掃流砂が粘土河床の変動プロセスに及ぼす影響

    関根 正人, 吉川 文崇, 石原 駿, 芦澤 穂波, 佐藤 裕

    土木学会第74回年次学術講演会   (高松市)  土木学会  

    発表年月: 2019年09月

  • 粒度幅の大きな材料からなる河床近傍で生じる土砂粒子間の遮蔽効果

    平松 裕基, 本合 弘樹, 関根 正人

    土木学会第74回年次学術講演会   (高松市)  土木学会  

    発表年月: 2019年09月

  • 鶴見川流域を含む横浜市東部エリアにおける浸水リスク評価

    馬場 航

    土木学会第74回年次学術講演会   (高松市)  土木学会  

    発表年月: 2019年09月

  • 高度に都市化された川崎南部を対象とした浸水リスクの評価

    吉野 萌

    土木学会第74回年次学術講演会   (高松市)  土木学会  

    発表年月: 2019年09月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 粒径の幅が極端に大きな土砂からなる河床上の流砂現象の解明に関する研究

    2015年  

     概要を見る

    本研究では,極端に広い粒度幅をもつ材料により構成される河床に注目し,上流側から供給されてくる砂礫の量ならびに質の違いに応じて,河床がいかなる動的平衡状態に達するかを明らかにした.河床材料は,一般に,移動しない大礫(L粒子),掃流砂として移動する砂礫(M粒子),浮遊砂として移動する砂あるいはシルト(S粒子)の三つの粒径集団に分けられることから,ここでは各々の集団をひとつずつの大きさの材料で代表させることにし,M-S粒子の供給量ならびにその体積比率などを系統的に変化させた一連の実験を行った.その結果として,動的平衡状態の河床が5段階に整理されることがわかり,その河床の鉛直構造が明らかになった.

  • 裸地斜面の侵食過程に及ぼす粘着性土の影響とこの過程に関する数値解析モデルの開発

    2004年  

     概要を見る

    流域における健全な土砂収支のあり方について今後考えていくためには,「河川上流域にある裸地斜面や崩壊地から生産・流出される土砂量」を定量的に評価していく手法と,その予測技術とが不可欠であると言えます.しかし,これについては必ずしも十分と言える情報があるわけではなく,十分な精度をもってこの土砂量を予測することもまた容易でないと言わざるをえません.そこで,著者らは,次のような二つの段階に分けて研究を進めてきました.まず,第一に,粘着性土を含まない砂礫からなる斜面の浸食過程を対象として,室内模型実験と数値解析を通じて検討を行いました.その結果,現象の理解はかなりのところまで深まり,あわせてその数値予測も十分に満足のいく精度で行うことが可能になったと判断しております.成果として特徴的な点を挙げれば,浸食により斜面上には樹枝状の流路が形成されること,斜面下端からの流出土砂量の時間変化は,この流路内で進行する土砂の浸食・堆積の素過程と密接に絡み合いながら生じること,などが明らかになりました.次に,実際の裸地斜面や崩壊地を構成する土砂には,その比率は異なるものの粘着性土が含有されていることに鑑み,前述の浸食の過程に及ぼす粘着性土の影響について検討してきました.このような検討は,実験技術的にも難しいことから,これまでほとんど手つかずの状態で残されてきました.本研究では,助成費を活用して室内実験装置を再構成し,新たな計測システムを導入することで,これまでになく制御された実験を行い,土砂の粘着性が斜面浸食過程に及ぼす影響の本質に迫ることできたと考えています.ただし,問題の複雑さから今後に残された課題も少なくなく,引き続き検証実験を継続することで更なる発展を図る必要がありますが,この研究によって今後の研究をいかに進めるべきかが明らかになり,この点でも価値ある研究の基礎固めができたと考えています.

  • 河岸に植生群落を伴うウォッシュロードの堆積とそれに伴う流路の安定化に関する研究

    1998年  

     概要を見る

     本研究では、まず植生を伴わない河道を対象として、シルトや粘土がウォッシュロードとして輸送された場合に、これらが低水路水際線に沿って堆積を引き起こすメカニズムを明らかにする水路実験を行っている。その結果、川幅の縮小にまで発達するウォッシュロードの堆積は、洪水前後のような流量変動が生じる場合の減水期により顕著な形で生じることが理解された。次に、低水路水際線に沿って樹木状の植生群落が生じている場合を対象として、群落の配置パターンの違いによる流れ場の変化について系統的な実験を行った。その中でも、植生群落が左右岸に交互に繁茂している場合には、群落を避けて流れるような特徴的な「蛇行流」が誘起されることを明らかにし、群落の規模や幾何学的形状、群落間の距離などの配置条件の違いによって「蛇行流」のパターンが大きく変化することを示している。さらに、この流れによって、群落一つに対して「洗掘域と砂州」とからなる一組の河床パターンが周期的に形成されることが理解された。このことは、低水路河岸に植生群落が帯を成して繁茂する場合に、ここで検討したような交互配置となるように植生群落を残すことで、人工的な手だてを講じることなく、多様な河川空間を創造することができることを示唆している。 また、このような実験的研究と平行して、一旦堆積したシルト・粘土が再び浸食されるメカニズムを明らかにするための、粘着性材料の浸食実験も進めてきている。ここでは、粘土と砂とからなる土塊を供試体とし、その粘土含有率を変化させた一連の実験を行い、土塊の浸食速度が粘土含有率に応じて特徴的な変化をパターンを示すことなど、今後に向けて有用な知見が得られている。このように、このテーマに関して今後研究を展開していく上での基礎を固めることができた。

  • 土砂粒子の運動の解析に基づく河床波の形成機構に関する研究

    1997年  

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    本研究では、均一粒径砂礫により構成される平坦河床が、土砂の移動に伴って河床波を伴う河床へと変化していく過程を、個々の土砂粒子の運動の解析を通じて再現し、その機構を明らかにしようとするものである。なお、ここでいう「土砂粒子の運動」とは、河床を構成している粒子が河床から抜け出し、流水中を運動した後、再び河床に停止するまでの一連の動きを指し、粒子の質点系の運動方程式を数値的に解くことでこの運動を追跡しようとするものである。この解析手法の骨格は著者らによって既に確立されている(たとえば、SEKINE and KIKKAWA、 1992)が、これを河床波などの地形が形成される過程の解析に適用しようとした研究はほとんど見られない。ところが、最近のコンピューターの処理能力の向上と、本研究を含む一連の研究により、ようやく地形形成のシミュレーションが可能な段階にきたといえる。 本研究で得られた主な成果は次の通りである。すなわち、(1) 土砂の移動し易さと河床の凹凸への捕捉のされ難さが河床表層粒子の配列などの幾何学的条件によって異なることによって河床上の微地形は発達・成長を遂げ、小規模の河床波となることがわかった、(2) 一度形成された凹凸は時間とともにその規模を増大させるが、その際に、波は上流方向に遡上しながら複数のより規模の小さな波がひとつにまとめられていくことがわかった。なお、砂漣や砂堆として知られる規模の大きな河床波の発達過程においては、波は下流方向に移動することが知られており、両者の移動方向は正反対である。ここで解析を行った初期河床波が砂漣・砂堆にまで成長し得るのか、その過程のどの段階でなぜ移動方向が変わるのかについては未解明であり、今後の課題としたい。最後に、(3)粒子スケールの運動の追跡を基礎として地形形成過程を解析する一手法を確立することができた。研究成果の発表:1997年9月「土砂粒子の運動の解析に基づく河床波の形成過程に関する研究」、土木学会題2回年次学術講演会概要集、第2部。1999年投稿予定「土砂粒子の運動の解析に基づく河床波の形成機構に関する研究(仮題)」、土木学会論文集。

  • 扇状地の形成過程に関する土砂水理学的研究

    1996年  

     概要を見る

     本研究は、河川により運ばれた土砂が扇状地を形成する過程を土砂水理学的に理解することを目的として行われたものである。一般に扇状地は透水性の高い砂礫により構成されており、そこを流れる河川水の多くが浸透し、伏流水となるため、扇央部では水無し川になることさえある。そこで、このような扇状地の形成過程を理解する上で、表面流と浸透流との相互作用と、表面流の浸透に伴う輸送土砂の堆積過程についての知見を得ることは重要な意味をもつ。さらに、その土砂の堆積によって扇状の地形が形成される過程において、流路はひとつところに留るわけではなく、「首振り」と呼ばれる流路のシフトが頻繁に生じることになるが、その素過程については未だ十分な力学的な理解が得られているわけではない。本研究では、こうした点に注目し、河川地形の形成機構に関わる基礎的な実験を行った。ここでは、土砂の輸送形式として掃流砂のみによるものを対象とし、他の研究者らにより進められている土石流の堆積に伴う地形の形成については検討の範囲外としている。 本研究における実験では、堆積地形が形成される平地の地表面下に広がる透水層の透水性を変化させるほか、透水層内の水位を制御し、表面流から浸透流への遷移状況を変化させるなどして、土砂の堆積過程に生じる変化を系統的に調べた。その結果、(1) 透水性が高いほど土砂の堆積が促進され、堆積厚が大きく面積の小さな地形となることや、(2)透水性が低いほど円弧状のデルタの形成の際に見られるプロセスと類似のものとなること、さらには、(3) 扇状の堆積となるためには、流路の首振り・分岐が不可欠であり、これは砂面上の力学的不安定が原因となっていること、などの結論が得られた。さらに、扇状地が幅広い粒度分布をもった砂礫により構成されていることに着目し、堆積地形の地表面下に生じる「土砂の分級」についても詳細な解析を行い、興味深い成果を得ている。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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社会貢献活動 【 表示 / 非表示

  • テレビ朝日 報道ステーション

    テレビ朝日 報道ステーション 

    2009年10月
    -
     

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    都市型水害特集

  • テレビ朝日 報道ステーション

    テレビ朝日 報道ステーション 

    2009年08月
    -
     

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    都市水害,雑司ヶ谷下水道事故

  • NHK おはよう日本

    NHK おはよう日本 

    2009年08月
    -
     

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    都市水害,雑司ヶ谷下水道事故

  • NHK 週間ニュース

    NHK 週間ニュース 

    2009年08月
    -
     

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    都市水害,地下浸水

  • テレビ朝日 報道ステーション

    テレビ朝日 報道ステーション 

    2006年10月
    -
     

     概要を見る

    都市水害

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