社会基盤学科 Department of Civil Engineering

生活基盤・自然環境づくりと、
再生・創造の方法を幅広く編み出す

社会基盤学科が対象にするのは、人間の日常生活を支える様々なインフラです。例えば、情報通信や道路、電気や水道といったライフライン、駅や鉄道をはじめ、川や海、森などの自然環境も含まれます。
こうしたインフラを支える基盤技術を中心に、水環境や生態系、都市問題、防災、国土計画、社会資本政策、国際協力など、幅広いフィールドで研究に携わることができます。社会や環境の変化に応じて、人間・自然環境の再生と創造を実現するために必要な基盤技術・デザインなどを実践的に学ぶことができるのが特徴です。

選択できるコースの理念と目指す将来像

コースの説明の図
 

修士課程修了後の進路

地球環境から海岸・河川領域、交通、都市計画やまちづくり、橋などの構造物まで対象は多岐にわたり、それぞれの分野で政策立案やプロジェクト管理を行うプランナーやプロジェクトマネージャー、技術開発、設計・デザインなどを行うエンジニアとして国内外問わず活躍している。

修理過程修了後の進路のグラフ

主な勤務先:前田建設工業、清水建設、鹿島建設、電源開発、東京ガス、JR東日本、首都高速道路、成田国際空港、東京地下鉄、東日本電信電話、NTTデータ、JFEスチール、日立造船、JFEエンジニアリング、新日鐵住金エンジニアリング、国土交通省、特許庁、経済産業省ほか

3年生の時間割例「S1S2」
※破線の上がS1、下がS2

時間割の図

個人の興味と将来像に応じた履修、研究活動が可能

 社会基盤学科では、人間・自然環境の再生と創造を実現するために必要な、基盤技術・デザイン・政策決定・マネジメントなどに関する研究・開発・実践を行っています。選べるコースは3つ。
 「社会基盤学A(設計・技術戦略コース)」では、力学、設計論、技術論といった科目を中心に学びながら、人や自然が何を求め、どんな問題を抱えているのかを敏感に感じ取れる人材を育成しています。
 「社会基盤学B(政策・計画コース)」では、政策論や計画論、マネジメント論といった科目を学びながら、問題解決能力と都市や地域のビジョンを描ける人材を育てています。
 「社会基盤学C(国際プロジェクトコース)」では、国際プロジェクトの基礎知識や国際社会でのコミュニケーション技術などを身につけ、より広い社会で活躍できる人材を育成しています。JICA(国際協力機構)やJBIC(国際協力銀行)をはじめ、国際的なNPOや企業グループなど、日本人が活躍できるフィールドが広がっているからです。
 そのカリキュラムは、入門・基礎(構造力学、流体力学、材料、設計、計画学、空間情報学など)・応用という流れで講義・演習・実習が体系化しています。必修科目は「フィールド演習」「社会基盤プロジェクト(卒業研究)」のみとなり、学生一人ひとりが関心に合わせて学ぶ科目を選択できるのが特徴です。

下園教授写真

観測データを基にプログラムを組めば、ボタン1つで波浪を再現できる造波水路。下園准教授のもとでの研究は、現地観測と数値モデルの開発、実験が繰り返される

海岸の波や砂の動きを解明し
暮らしに役立つ知見を生み出す

社会基盤学科には、3つのコースがあり、学部では6つの研究グループ、大学院では8つの研究グループに分かれている。
基盤技術から都市・国土計画、環境、防災、さらには社会政策まで幅広い領域をカバーする社会基盤学科において、下園武範准教授の研究室では、海岸部における波や砂の動きと人間が設置する構造物との関わりという視点から研究を行っている。
自然の仕組みを解明しつつ人間の暮らしを良くしていくため、現地調査と防災など具体的対策につながる数値モデルの構築が主な内容だ。

[海岸・沿岸環境研究室] 下園武範准教授

研究対象は、沿岸域(海岸線を境にして陸側と海側を含むエリア)における、波や砂、生態系、物質の循環など広範囲にわたります。こうした対象の動きや変化に加え、人工構造物との相互作用を解明しながら、海岸防災や海岸保全に向けた具体的な対策を研究。そのためにも、現地調査や現地観測が欠かせません。また、入手したデータを基に理論モデルや数値モデルを開発し、例えば自然災害の機構解明に役立つシミュレーションを完成させています。

http://coastal.t.u-tokyo.ac.jp/

海岸にフォーカスし自然と人間の関わりを追究

 下園武範准教授の海岸・沿岸環境研究室は「水圏環境グループ」に属している。河川、海岸、さらにはもっと大きな地球スケールでの水の循環について研究するのが水圏環境グループである。
 この学科における水域に関する研究は、自然のメカニズムの解明にとどまらず、人間社会が河川や海岸などに与える影響についても取り組む。人間が関わることで自然がどうなるか、自然とどう接するべきかにフォーカスするのが特徴だ。
 海岸工学を専門とする下園准教授は、波や海の流れ、砂の動きを解明し、海岸の構造物が環境に与える影響を研究している。
 「私は“海岸をエンジニアリングする”という言い方をしています。自然を観察する立場ではなく、自然に積極的に働きかけるためです。そうして、自然とうまく折り合いをつけ、かつ人間にメリットがあるように改変していくからです。その意味で“エンジニアリング”という表現を使っています」

波を造ることができる実験設備
多方向かつ不規則な波を造ることができる実験設備。沿岸域の地形を再現し、現地観測で得た波浪の動きをシミュレーションを基に再現することで、実際の海岸保全対策に役立てることができる

災害被災地を現地調査し生きたデータからモデルを作成

 自然災害によって津波や高潮が発生すると、沿岸部に大きな被害が出る可能性がある。下園准教授の研究室では、そうした災害への対策(海岸防災)が研究テーマの一つだ。
 実際に現地へ赴き、何が起きたのかを調査し、記録に残す。そこで得た観測データを基に、起きた現象を定式化したり、再現したり、予測するための数値モデルを構築する。つまり自然現象を数学で表現するのである。そのモデルをパソコン上でシミュレーションし、実験設備を使って規模を縮小し再現する。
 現実と同じ現象を引き出せたなら、次にどのような対策を取ればいいのかも見えてくる。観測対象は国内にとどまらず、フィリピンやミャンマーなど海外にも及ぶ。
 もう一つの研究テーマは海岸保全だ。海岸、とりわけ砂浜には侵食の問題がある。日本の砂浜は全国的に失われ、縮小傾向にあると指摘されるが、それを食い止めるための研究である。
 例えば防潮堤や消波ブロックなどの人工構造物が設置されると、波の動きや流れが変わり、砂の流出が進むケースがあるという。
 海岸の砂が失われても、以前であれば河川を通じて上流の山から砂が供給されていた。しかし現在は、陸上の災害を防ぐためのダムが山間部からの砂をせき止めてしまい、十分に供給されないなど、自然と人間の暮らしやすさの間で利害の対立が起きている。この海岸保全についても海岸防災と同様に現地調査を行い、データに基づいたモデルを構築し、砂浜喪失の予測とそれを防ぐための対策を研究する。
 「人間が暮らしやすい環境を追求するため、海岸に人工構造物を設置すること自体はやはり必要です。とはいえ、つくりっぱなしではいけません。現場を観測し調査して現象を解明した上で改良していくことが大切なのです。工学は人間社会に直結するものですから、分からないでは済ませられません。現在の先端技術や知識を駆使して最適な解を導き出し、人間にとって必要なものを構築していかなければならないのです」と、下園准教授は語る。

波うち際
海岸過程の全体像。海岸を構成するものがどう関わり合っているのかを図式化してある。赤い囲みが海岸保全、青い囲みが海岸防災に関するテーマだ

多様なモニタリング手法で具体的対策を研究し提案する

 研究において、スタート地点となるのが現地でのモニタリングだ。
 例えば天竜川の河口の海岸部に定点カメラを設置し、砂州の状態を10年以上も記録している研究もある。水位や川の流量、海の波が海浜地形や海底などにどんな影響を与えているのかを観測することで、土砂の流出入との因果関係を解き明かす。
 モニタリング手法もいろいろあり、人工衛星を活用したり、“ドローン”の通称で知られるUAV(無人航空機)などの新しい技術を積極的に取り入れるケースもある。海岸上空にUAVを飛ばして波の動きを撮影し、画像解析から必要なデータを抽出することで、波の動きをモデル化することが可能になっている。こうした多彩なモニタリング手法の構築も研究テーマの一つだという。

海岸の現象について、より広範囲かつ詳細なデータを取得したいという思いから、新しい海岸モニタリング技術の開発を続けている。写真は、UAV(ドローン)による波浪観測

 下園准教授は学部生時代に流体力学に興味を抱き「何か水に関係することを研究したい」と志した。大学院に進み、構築したモデルと現実がぴったりハマッたときに得た一種の快感は今も大切な思い出だ。
 「観測結果と計算結果を比較検証するのですが、最初からうまくいくことはありません。試行錯誤を経て、自然の動きを構築したモデルでうまく説明できたときは大きな喜びですね」
 工学部1号館の地下には様々な実験設備がある。例えば、波の動きを再現する振動流装置と造波水路、海岸を再現する精密多方向不規則造波水槽などを用いて、自然のメカニズムを解明し、具体的な対策まで考え提案するのが工学部ならではの醍醐味である。
 「社会にいかに還元していくかが、工学部としての使命です」と下園准教授は語る。

海岸過程全体像の図
2011年の東北地方太平洋沖地震津波の後、下園准教授は海岸被災実態の調査に携わった。この他、サイクロンNargis(2008年/ミャンマー)や台風Haiyan(2013年/フィリピン)など、アジア圏を中心とした海岸被災の実態調査に積極的に参加している

将来の様々な状況に対応できる力を身につける

 進学して研究を行う意義について、下園准教授は次のように語る。
 「大学院は自分主体で考え、テーマを決めていきます。工学の世界では、最新の高度な専門知識を身につけても、10年経てば陳腐化している可能性があります。だからこそ、知識だけでなく新しいものを取り入れるための方法論を身につけることが大切です。そうすることで今後の様々な状況に対応でき、大きな財産になります」
 モデル構築と現実のマッチングがもたらす面白さを実感しながら、防災などの視点で社会貢献につながる貴重な研究が、この研究室で日々繰り広げられている。

松葉さん写真

沿岸部の波の動きを解明して
防災に貢献する数値モデルを作成したい

大学院工学系研究科 社会基盤学専攻 修士課程2年
海岸・沿岸環境研究室 松葉義直さん

社会基盤学科、さらに研究室を選んだ理由は?

学部を選択する以前から海の研究をしようと決めていました。理学部と工学部のどちらにしようか迷ったのですが、人が関わる部分から学べるということで工学部の社会基盤学科を選びました。海岸・沿岸環境研究室に決めたのは、海を通して防災に貢献できるからです。また、調査で現場を実際に見に行けるのも大きな理由の一つでしたね。

それほど海の研究にこだわった理由は何でしょうか?

高校2年の終わり頃に東日本大震災が起きました。津波被害のすさまじさに衝撃を受け、将来は防災に携わりたいという思いを持つとともに、海自体にも大きな興味を持ったんです。海の生物をひたすら撮っている映画が好きで、さらに大学に入ってからはスキューバダイビングも始めたので、海をもっと知りたいという思いが高まっていきました。

研究室では、どんな研究に携わっているのですか?

沿岸域で波が伝わる過程の分析を主に行っています。水深が浅い海域で長周期の波が生まれると、沿岸域の潮位自体が上昇した状態になり、台風で大きな波が打ち上げたときに被害が拡大します。この現象を解明するため、UAV(無人航空機)を活用して波の遡上や海面変動を撮影し、それを基に数値モデルを作成して長周期の波の再現に取り組んでいます。台風被災地域での被災調査もテーマの一つで、リーフ(珊瑚礁)に囲まれた島で超大型台風の被災状況を調査し、波の発達や遡上過程の分析を行っています。モデルを作成できれば、大きな波がきたときの被害状況予測が可能になり、将来的には防災に生かすことができます。

どういったところに面白さを感じていますか?

実際に現地へ赴いて調査できるところが面白いです。これまで石垣島、新潟、静岡など国内各地に何度も出かけています。2016年には超大型台風の被災調査でフィリピンにも行きました。

将来についてはどのように考えていますか?

博士課程に進み、大学や研究機関で研究職に就くことができればと思っています。1つひとつの現場で起きている現象に対して、人間の視点からアプローチすることで、将来的には50年後や100年後にも役立つような研究につながれば、と考えています。

パソコンに向かう松葉さん
波の分析・数値モデル作成にはプログラミングが欠かせない
メモ書き
大事なことは研究室のデスク横にある白板にメモを残す
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