Ryosuke Arai
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View article: Isolating and Determining the Structures of Colored Products from the Reactions of Cannabinoids with Fast Blue RR
Isolating and Determining the Structures of Colored Products from the Reactions of Cannabinoids with Fast Blue RR Open
Although cannabis is used in a wide range of fields, including medicine and pharmacology, its use is prohibited in Japan because it contains Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), a compound that exhibits narcotic effects. While cannabis is pri…
View article: Projected climate change impacts on hydrological droughts in Japan: Dependency on climate and weather patterns
Projected climate change impacts on hydrological droughts in Japan: Dependency on climate and weather patterns Open
The global community is growing increasingly concerned about the impact of climate change, particularly the expected increase in droughts and associated depletion of water resources in the coming years. However, specific future projections…
View article: Projected climate change impacts on water availability and hydrological droughts in Japan
Projected climate change impacts on water availability and hydrological droughts in Japan Open
The global community is increasingly alarmed by the impact of climate change, particularly in relation to the increased occurrence of droughts and the subsequent depletion of water resources in coming years. However, specific future projec…
View article: OPTIMAL OPERATION OF RESERVOIR-TYPE HYDROPOWER FOR ELECTRICITY GENERATION AND FLOOD CONTROL
OPTIMAL OPERATION OF RESERVOIR-TYPE HYDROPOWER FOR ELECTRICITY GENERATION AND FLOOD CONTROL Open
水力発電の発電電力量増大はカーボンニュートラルへの貢献および気候変動の緩和のために,重要な課題の一つである.その一方,近年の異常豪雨頻発化により,利水ダムにおいても治水協力を求められるようになってきている.本研究は,貯水池式水力発電において発電電力量の増大と洪水量の低減を満たすルールカーブを探知する方法を提示した.具体的には,発電および洪水操作を考慮可能な水収支モデルに対し,目的関数を発電電力量の最大化およびゲート放流量の最小化とした多目的最適化アルゴリズムを適用する方法で…
View article: NUMERICAL EXPERIMENTS TO CALIBRATE A HYDROLOGICAL MODEL BASED ON STREAMFLOW SIGNATURES AND HYDROLOGICAL TIME SERIES DATA
NUMERICAL EXPERIMENTS TO CALIBRATE A HYDROLOGICAL MODEL BASED ON STREAMFLOW SIGNATURES AND HYDROLOGICAL TIME SERIES DATA Open
未観測流域におけるハイドログラフ再現手法として,流量特性あるいは水文時系列データを目的変数として水文モデルをキャリブレートする方法がある.水文モデルのキャリブレーションの目的変数として,ハイドログラフを再現可能な流量特性あるいは水文時系列データを探知するために,国内23流域における数値実験を実施した.流量特性としてBaseflow index(BFI),Flashiness index(FI),年流出高(QMEAN),および流況曲線に関する3指標(Q10,Q50,Q90),…
View article: MAPPING STREAMFLOW CHARACTERISTICS IN THE MOST UPSTREAM BASINS THROUGHOUT JAPAN USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS
MAPPING STREAMFLOW CHARACTERISTICS IN THE MOST UPSTREAM BASINS THROUGHOUT JAPAN USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS Open
We developed and validated artificial neural networks (ANNs) to map the streamflow characteristics in the most upstream basins throughout Japan. The ANNs output mean annual runoff height (QMEAN) and percentiles of daily streamflow, includi…
View article: A FUNDAMENTAL STUDY ON CALIBRATION OF A GLOBAL HYDROLOGICAL MODEL USING STREAMFLOW CHARACTERISTICS
A FUNDAMENTAL STUDY ON CALIBRATION OF A GLOBAL HYDROLOGICAL MODEL USING STREAMFLOW CHARACTERISTICS Open
近年極めて精度の高い全球の流量特性マップが公開されており,これらは流量観測せずに水文モデルのキャリブレーションを可能とするデータとして期待される.本研究では,この流量特性マップの中において年流出高(QMEAN)とBaseflow index(BFI)に着目し,全球水文モデルのキャリブレーションに対する両者の有効性をそれぞれ評価した.なお,キャリブレーションパラメータは融雪係数(Cs)と土壌の飽和透水係数(Ksat)に設定した.結果として,QMEANを用いたキャリブレーション…
View article: Proposal of hyetograph to simulate massive flood discharge
Proposal of hyetograph to simulate massive flood discharge Open
河川構造物の設計等に利用される大規模洪水量は流出解析モデルに降雨波形を入力することにより算定される.本研究では大規模洪水量を算定するための降雨波形として,観測雨量に基づく降雨波形とd4PDFの過去実験に基づく降雨波形を提案した.観測雨量および過去実験に基づく降雨波形では,年最大雨量の再現期間に基づく降雨量の設定が可能である.ケーススタディーとして,庄川水系の2つの流域において再現期間1,000年の降雨波形を入力値とした流出解析を実施した.観測雨量および過去実験に基づく降雨波…
View article: LAGRANGIAN NON-EQUILIBRIUM SEDIMENT TRANPORT SIMULATION OF SEDIMENT RUN-OFF AND PARTICLE-SIZE SEGREGATION FOR SEDIMENT REPLENISHMENT CONTAINING FINE PARTICLE
LAGRANGIAN NON-EQUILIBRIUM SEDIMENT TRANPORT SIMULATION OF SEDIMENT RUN-OFF AND PARTICLE-SIZE SEGREGATION FOR SEDIMENT REPLENISHMENT CONTAINING FINE PARTICLE Open
本研究では,水理実験および三次元河床変動解析を用いて,細粒分を含む置土の流出・分級特性について議論するとともに,混合粒径のLagrange型非平衡流砂解析の適用性を評価する.解析ではLagrange型非平衡流砂解析および確率論的Exner方程式をベースとし,細粒分を考慮した水際侵食モデルおよび河床砂粒径を考慮した平均Step-Lengthモデルを新たに導入した.実験と解析の結果として,河床砂の細粒分によって粗粒分の輸送が促進される減摩効果を確認し,減摩効果を含めた河床砂粒径…
View article: MAPPING FLOW CHARACTERISTICS IN THE MOST UPSTREAM BASINS THROUGHOUT JAPAN USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK
MAPPING FLOW CHARACTERISTICS IN THE MOST UPSTREAM BASINS THROUGHOUT JAPAN USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK Open
本研究は日本の最上流域における流量特性マップを作製するために，ニューラルネットワーク(ANN)を利用した流況推定手法の構築と精度検証を実施した．ANNの出力値を年平均流出高(QMEAN)と9種類の日流出高のパーセンタイルとし，入力値を気象，土地利用，地質，土壌および地形に関する流域特性指標とした．ANNの汎化性能はQMEANにおいてR2=0.70を示し，9種類の日流出高のパーセンタイルにおいてR2=0.20~0.74の範囲を示した．本研究は日本の最上流域を対象とした流量特性…
View article: CLIMATE CHANGE EFFECTS ON SNOWMELT RUNOFF IN SHOGAWA RIVER BASIN
CLIMATE CHANGE EFFECTS ON SNOWMELT RUNOFF IN SHOGAWA RIVER BASIN Open
我が国の日本海側の地域では,Rain-on-Snow (RoS)に伴う融雪出水が冬季に極端化すると予測されている.本研究の目的は,RoS起因の融雪出水に対する気候変動の影響を流域スケールで評価することである.本研究は庄川流域を対象として,積雪・融雪過程を考慮した水文モデルに気候予測データベース(d4PDF)の気象データを標高に応じて適切に入力した.温暖化に伴い,平均的な融雪出水量は減少するものの,これまでよりも大きい融雪出水ピーク流量が出現することが示唆された.RoS起因の…
View article: Visualisation Tool for Complex 3D Fractals on Volumetric Displays
Visualisation Tool for Complex 3D Fractals on Volumetric Displays Open
Observing complex 3D fractals, such as Mandelbulb and Mandexbox, and examining their interesting details is very useful in using them for visual effects in media works, 3D arts, etc. However, the observation on a 2D display is different fr…
View article: Validation and Characterization of Stochastic Flow Regime Predicting Method
Validation and Characterization of Stochastic Flow Regime Predicting Method Open
水力開発には流況曲線が重要な指標となるが，流量観測には多大な費用と時間を要する．本研究では，限られた観測データから流況曲線を作成可能である確率論的流況推定手法を，国内の30流域に適用することで，その適合性を定量的に評価した．本研究では，この手法に必要な流量の減水パラメータを，河道網理論に基づいた手法（GRFM）と地質に基づいた手法（GRA）の2通りから求めることとした．GRFMとGRAによる流況曲線の適合性を比較した結果，GRFMの方が良好な適合性を示した．この事実は両手法…
View article: Seasonal Emergence and Flight Behavior of the Oak Ambrosia Beetle <i>Platypus quercivorus </i>along an Altitudinal Gradient in the High Elevation Areas
Seasonal Emergence and Flight Behavior of the Oak Ambrosia Beetle <i>Platypus quercivorus </i>along an Altitudinal Gradient in the High Elevation Areas Open
カシノナガキクイムシ(以下,カシナガ)によるナラ類集団枯損被害(以下,ナラ枯れ)は標高300 m以下で多く発生するが,富山県などで標高1,000 mを超える被害が確認されているため,被害が高標高域へと拡散している可能性がある。カシナガの繁殖成功度などは標高の上昇・気温の低下と負の関係があり,今後ナラ枯れの拡大予測や予防を行う上で,高標高域におけるカシナガの脱出・飛翔に関する生態的知見は重要である。本研究では,標高傾度に沿ったカシナガ成虫の脱出消長や数,林内における飛翔数とそ…
View article: FLOW REGIME ESTIMATION FOR UNGAUGED BASINS IN JAPAN USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK
FLOW REGIME ESTIMATION FOR UNGAUGED BASINS IN JAPAN USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK Open
本研究では日本の未観測流域を対象として，ニューラルネットワークを利用した流況推定手法の構築と精度検証を実施した．ネットワークの出力値を年流出高Qyear，豊水流出高Q95d，平水流出高Q185d，低水流出高Q275dおよび渇水流出高Q355dから成る5つの流況指標とし，入力値を気象，土地利用，地質・土壌および地形に関する25種類の流域特性指標とした．流況推定精度は，Qyearにおいて最も高く(R2 = 0.76)，Q355dにおいて最も低かった(R2 = 0.45)．更なる…
View article: Development of a System for Practical Prediction of Flood and Debris Flow Throughout Japan
Development of a System for Practical Prediction of Flood and Debris Flow Throughout Japan Open
It is an important practical concern to be able to promptly predict the effect and extent of flood and debris flow. We developed a GUI system to predict the effect and extent of flood and debris flow. The system has two features. First, th…
View article: An Improvement of the Nonlinear Semi-NMF Based Method by Considering Bias Vectors and Regularization for Deep Neural Networks
An Improvement of the Nonlinear Semi-NMF Based Method by Considering Bias Vectors and Regularization for Deep Neural Networks Open
Backpropagation (BP) has been widely used as a de-facto standard algorithm to compute weights for deep neural networks (DNNs).The BP method is based on a stochastic gradient descent method using the derivatives of an objective function.As …
View article: Influence of changing flow regime by forestry management scenario on introduction of hydropower generation
Influence of changing flow regime by forestry management scenario on introduction of hydropower generation Open
水力発電は他の再生可能エネルギーと比べると導入コストが大きいが，安定した電力供給を見込むことができる．一方で水力発電設備は一般的に山地森林域に位置するため，林業域における導入も想定される．しかしながら近年，木材単価の低迷や林業従事者の高齢化等によって荒廃が進行している林業域も存在する．本研究では林業域における水力発電の導入を想定し，林業の施業方式による林相変化が流況に及ぼす影響を解析することで，発電電力量および発電単価に与える影響を評価した．積極的な造林や伐採を実施する林業…
View article: APPLICATION AND VALIDATION OF PLANAR FAILURE MODEL FOR BANK FAILURE EXPERIMENT RESULTING FROM WATER LEVEL LISING
APPLICATION AND VALIDATION OF PLANAR FAILURE MODEL FOR BANK FAILURE EXPERIMENT RESULTING FROM WATER LEVEL LISING Open
ダム堆砂対策の一環として実施される排砂・通砂や置き土は水際部における侵食および崩壊を伴う現象である．水際の崩壊を評価する解析モデルは存在するものの，サクションの与え方が簡易的であり，かつ崩壊のタイミングの精度は不明である．本研究では非粘着性土の斜面模型に水位上昇を与える水際崩壊実験を実施した．また，これまで多くの研究者に利用されてきた河岸のすべりを解析する平面崩壊(planar failure)モデルに，サクションの影響を忠実に表現できるよう改良を加え，水際崩壊実験に適用し…
View article: THE EVALUATION OF SMALL HYDROELECTRIC GENERATION UNIT PRICE IN 6 BASINS IN JAPAN
THE EVALUATION OF SMALL HYDROELECTRIC GENERATION UNIT PRICE IN 6 BASINS IN JAPAN Open
流出特性の異なる全国6流域を対象として,小水力発電の発電単価を算定した.発電単価とは小水力発電の建設に関わる工事費を年間の発電電力量で除した値である.発電電力量は,長期の流出解析結果から流況を作成し,有効落差等を乗じることで算定した.本研究では,導水路および水圧鉄管を低コストに抑えた方式と従来の方式における発電単価を算定し,流出特性が及ぼす影響について考察した.降雪の多い流域では,年間を通じて安定した発電を実施できるため,発電単価が安い傾向が確認された.
View article: SEDIMENTARY STRUCTURE OF NON-UNIFORM SAND UPSTREAM AND DOWNSTREAM OF DAM OR WEIR IN MEANDERING RIVER UNDER UNSTEADY HYDROGRAPH
SEDIMENTARY STRUCTURE OF NON-UNIFORM SAND UPSTREAM AND DOWNSTREAM OF DAM OR WEIR IN MEANDERING RIVER UNDER UNSTEADY HYDROGRAPH Open
蛇行河川に設置されたダム堰の上下流における混合砂の堆積構造を調べるため，移動床実験と平面二次元河床変動解析において同一波形の非定常ハイドロを連続して与え，ダム堰上流が満砂になるまでの堆積過程とダム堰下流への土砂流出による洗掘・堆積過程を調べた．実験では水位変化と河床位平面分布を測定するとともに，河床堆積物の粒度鉛直分布測定とＸ線CT撮影を行った．計算では流砂層モデルを用いて，ダム堰越流部の射流を含む全域を一括して解析した．両者の比較の結果，上流貯水池の堆砂デルタが両者ともに…
View article: The formulation of profitability evaluation approach of small hydroelectric generation through the use of runoff analysis
The formulation of profitability evaluation approach of small hydroelectric generation through the use of runoff analysis Open
水力発電は他の再生可能エネルギーと比較しても安定した電力供給を見込むことができるが，観測流量の不備と事業採算性評価の困難さから，新規水力開発には未だに高いハードルがある．本研究では，流出解析モデルを用いて，小水力発電の事業採算性評価手法を構築した．事業採算性評価は，発電単価評価と採算性評価から構成される．発電単価評価では最安の発電単価となる水圧管路管径と設計取水量の関係を決定するために，単価最安計算が実施される．採算性評価では，固定価格買取制度を適用したときの売電収入と運用…
View article: Cooling Properties of Gd Alloys and La(Fe,Si)13-Based Compounds in Active Magnetic Refrigeration for Environmentally-Friendly Cooling Systems
Cooling Properties of Gd Alloys and La(Fe,Si)13-Based Compounds in Active Magnetic Refrigeration for Environmentally-Friendly Cooling Systems Open
There is currently a global demand for highly-efficient and environmentally-friendly refrigeration techniques.The new concept of active magnetic regenerative (AMR) refrigeration has received much attention as a potential alternative to con…