JP2001101282A - System for managing river - Google Patents

System for managing river

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JP2001101282A
JP2001101282A JP27527199A JP27527199A JP2001101282A JP 2001101282 A JP2001101282 A JP 2001101282A JP 27527199 A JP27527199 A JP 27527199A JP 27527199 A JP27527199 A JP 27527199A JP 2001101282 A JP2001101282 A JP 2001101282A
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JP
Japan
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river
flow
water
cross
flow pipe
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Pending
Application number
JP27527199A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryosuke Miura
良輔 三浦
Masao Kaneko
政雄 金子
Yoshikazu Tonozuka
芳和 殿塚
Mitsuru Takatsu
充 高津
Hiromi Tsukui
裕己 津久井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/152Water filtration

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly predict water quality change or water amount change in a river in spite of the change in the water level or amount, etc., of the river to be managed by automatically constructing a river structure model, minimizing time and labor required for generating the model and also automatically updating the river structure model in accordance with the water quality change or water amount change, etc., in the river. SOLUTION: The river structure model is constructed in a structure model constructing device 3 based on a river width 'W', the water amount 'Q' or the water level 'H', etc., which is obtained by a measuring instrument 2. Flow cross-sectional shape data and flow tubular shape data are generated and a simulation is executed in a simulating device 4 based on the both kinds of data and on the water amount 'Q' and water quality 'C' obtained by the measuring instrument 2. Then the water quality distribution of the river is calculated after a prescribed time with a present time point as reference and displayed in a state display device 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、管理対象となる河
川の水質などを管理する河川管理システムに関し、特に
河川を川幅、水深、水量などを計測して得られたデータ
に基づき、河川構造モデルを更新しながら、河川上流側
の水質が悪化したとき、取水地点の水質が何時間後に、
どの程度、悪化するかを正確に予測する河川管理システ
ムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a river management system for managing water quality of a river to be managed, and more particularly to a river structure model based on data obtained by measuring a river width, a water depth, a water volume, and the like. When the water quality on the upstream side of the river deteriorates,
A river management system that accurately predicts how much worse it will be.

【0002】[0002]

【従来の技術】大きな河川は、水道飲料水や工業用水な
ど多くの用水の水源となるのみならず、周囲の行楽景観
を良くし、また河川水で育まれる無数の生物のライフラ
インとなっていることから、このような河川について
は、化学分析を主体とする河川管理システム、河川の河
床断面形状データを使用する河川管理システム、重回帰
モデルや神経回路などの学習モデルを使用する河川管理
システム、マトリックスを使用する河川管理システムな
どのいずれかを設け、河川の水量、水質などを管理する
ことが多い。
2. Description of the Related Art Large rivers not only serve as sources of water for drinking water and industrial water, but also improve the surrounding recreational landscape and become a lifeline for countless living organisms bred by river water. Therefore, for such rivers, river management systems that mainly use chemical analysis, river management systems that use riverbed cross-sectional shape data, and river management systems that use learning models such as multiple regression models and neural circuits In many cases, a river management system using a matrix or the like is provided to manage the amount and quality of river water.

【0003】この場合、水質計測を主体とする河川管理
システムでは、河川各部毎に、河川水の化学成分や水棲
生物などを分析する計測器を配置し、これらの各計測器
から出力される信号の時間的な変動に基づき、河川各部
の水質状態を直接、判定し、この判定結果に基づき、河
川の水質などを管理する。
[0003] In this case, in a river management system mainly for measuring water quality, measuring instruments for analyzing the chemical composition of river water, aquatic organisms, etc. are arranged for each part of the river, and signals output from these measuring instruments are arranged. The water quality condition of each part of the river is directly determined based on the temporal fluctuation of the river, and the water quality of the river is managed based on the determination result.

【0004】また、河川の河床断面形状データを使用す
る河川管理システムでは、河川の流量を観測して得られ
た観測結果に基づき、河川の河床断面形状データを作成
しておき、河川の水質を判定するとき、河川各部に配置
された水質計測器から出力される水質データと、河川の
河床断面形状データとを用いて、流下に伴う水質変化な
どをシミュレーションし、河川各部の水質を管理する。
In a river management system using riverbed cross-sectional shape data, a riverbed cross-sectional shape data is created based on the observation result obtained by observing the flow rate of the river, and the water quality of the river is determined. At the time of the determination, the water quality of each part of the river is managed by simulating a change in the water quality due to the flow down using the water quality data output from the water quality measuring device arranged in each part of the river and the riverbed cross-sectional shape data of the river.

【0005】また、重回帰モデルや神経回路などの学習
モデルを使用する河川管理システムでは、河川の流量を
観測して得られた観測結果を使用し、重回帰モデルや神
経回路などの学習モデルなどの形式で、河川の構造モデ
ルを作成しておき、過去の河床断面形状や流量など多く
の履歴データを用い確率論に基づく予測技術を活用して
河川の構造モデルに含まれる河床断面形状データを修正
しながら、河川各部に配置された水質計測器から出力さ
れる水質データと、河川の河床断面形状データとを用い
て、流下に伴う水質変化などをシミュレーションし、河
川各部の水質を管理する。
In a river management system using a learning model such as a multiple regression model or a neural circuit, an observation result obtained by observing a river flow rate is used, and a learning model such as a multiple regression model or a neural circuit is used. In the form of the above, a river structure model is created in advance, and a large number of historical data such as past river bed cross-sectional shapes and discharges are used to make use of prediction technology based on probability theory to convert the river bed cross-sectional shape data included in the river structural model. Using the water quality data output from the water quality measuring instruments arranged in each part of the river and the riverbed cross-sectional shape data of the river, the water quality change and the like accompanying the flow are simulated, and the water quality of each part of the river is managed.

【0006】また、マトリックスを使用する河川管理シ
ステムでは、管理対象となる河川の流水部分を3次元形
式(または、1次元形式あるいは3次元形式)で多くの
格子に分割して、それぞれの格子における水理の力学と
および水質の反応についての数式モデルを定義し、河川
各部に配置された水質計測器、流量計測器などから出力
される水質データ、水量データに基づき、差分法または
要素法などの数値解析技術をして、各格子毎の水質、水
量を求めて、河川各部の水質、水量などを管理する。
In a river management system using a matrix, a flowing water portion of a river to be managed is divided into a number of grids in a three-dimensional format (or a one-dimensional format or a three-dimensional format). Defines mathematical models for hydraulic mechanics and water quality reactions.Based on water quality data and water volume data output from water quality measuring instruments, flow rate measuring instruments, etc. The numerical analysis technology is used to determine the water quality and quantity of each grid, and to manage the water quality and quantity of each part of the river.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような河
川管理システムでは、管理対象となる河川が広大である
ことからその水質を常時監視し、保全管理しなければな
らないので、システム全体のコストを低く抑えながら、
河川水質解析アルゴリズム自体を簡易にして、不慣れな
オペレータでも、設定操作、運転操作などを行うことが
できるようにしなければならず、さらに取水場所などの
水質が悪化すると、水道水などの水質が悪化して、給水
不能になってしまうことから、リアルタイムで水質の解
析を行うことができるようにしなければならないもの
の、従来の各河川管理システムでは、このような要求を
満たすことができないという問題があった。
However, in such a river management system, since the river to be managed is vast, it is necessary to constantly monitor the water quality and perform maintenance management. While keeping it low,
The river water quality analysis algorithm itself must be simplified so that even inexperienced operators can perform setting and driving operations. Since water supply becomes impossible, it must be possible to analyze water quality in real time.However, there is a problem that conventional river management systems cannot meet such demands. Was.

【0008】すなわち、水質計測を主体とする河川管理
システムでは、河川の各場所に化学成分分析器、水性生
物分析器など、高価な計測器を配置しなければならず、
システム全体のコストが高くなる過ぎるとともに、これ
らの計測器の保守管理に多大な労力を必要とするため、
大きな河川の全てに設置することが難しいという問題が
あった。
That is, in a river management system mainly for water quality measurement, expensive measuring instruments such as a chemical component analyzer and an aquatic biological analyzer must be arranged at each location of the river.
Because the cost of the entire system is too high and the maintenance of these instruments requires a lot of effort,
There was a problem that it was difficult to install it in all large rivers.

【0009】また、河川の河床断面形状データを作成し
て、河川の水質、水量などを管理河川管理システムで
は、管理対象となる実際の河川を計測して、河川の構造
モデルを手作業で作成しなければならないことから、河
川の構造モデルを構築するとき、多大な時間と、多大な
労力とを必要とし、河川の管理を開始できるようになる
まで、時間と、コストとがかかり過ぎるという問題があ
った。
[0009] In addition, the river management system creates the riverbed cross-sectional shape data of the river and manages the water quality, water quantity, etc. of the river. The problem is that building a structural model of a river requires a lot of time and effort, and it takes too much time and money to start managing the river. was there.

【0010】さらに、このような河川の河床断面形状デ
ータを作成して、河川の水質、水量などを管理河川管理
システムでは、一度、河川の構造モデルを作成しても、
河川の流量や水位が変動したとき、実際の河川と、河川
の構造モデルとがずれてしまうことから、構造モデルを
使用したシミュレーション結果と、実際の河川を流れる
水流とがずれてしまうという問題があった。
[0010] Furthermore, the river management system creates such a riverbed cross-sectional shape data and manages the water quality, amount of water, etc. of the river.
When the flow rate and water level of a river fluctuate, the actual river and the structural model of the river deviate from each other.Therefore, there is a problem that the simulation result using the structural model deviates from the water flow flowing through the actual river. there were.

【0011】このため、河川の流量や水位が変動したと
き、これらの変動に応じて構造モデルを作り直さなけれ
ばならいないが、構造モデルを作り直すと、多大な時間
と、多大な労力とがかかってしまうという問題があっ
た。
For this reason, when the flow rate and water level of a river fluctuate, the structural model must be recreated in accordance with these fluctuations. However, rebuilding the structural model requires a lot of time and a lot of labor. There was a problem that it would.

【0012】また、重回帰モデルや神経回路などの学習
モデルなどを使用して河川の構造モデルを作成し、河川
の流量変動、水位変動の履歴を加味した構造モデルを作
成する河川管理システムでは、河川の流量や水位が変動
しても、シミュレーション結果と、実際の河川を流れる
水流とがずれないようにすることができるものの、モデ
ル定数が非常に多い確率的予測技術を利用することか
ら、これらの各モデル定数の決定するとき、非常に複雑
で高度の専門知識を有する者しか各モデル定数を決定す
ることができないのみならず、予測の結果が必ずしも実
際的であるとは限らないことから、一般的な河川管理シ
ステムとして、使用することが難しいという問題があ
る。
A river management system that creates a structural model of a river using a learning model such as a multiple regression model or a neural circuit, and creates a structural model that takes into account the history of river flow fluctuations and water level fluctuations, Even if the flow rate and water level of the river fluctuate, the simulation results and the water flow flowing through the actual river can be kept from shifting, but the use of stochastic prediction technology with a large number of model constants requires When determining each of the model constants, not only can very complex and highly specialized people determine each model constant, but also the prediction results are not always practical, There is a problem that it is difficult to use as a general river management system.

【0013】また、差分法や要素法などの数値解析法な
どの手法を使用した河川管理システムでは、格子の数
と、シミュレーション結果の精度とがほぼ比例すること
から、シミュレーション結果の精度を高めるために、格
子の数を増やすことが望ましいが、このように格子の数
を増やすと、計算に要する時間が指数関数的に増大し
て、すばやい結論を得ることができなくなってしまうと
いう問題がある。
In a river management system using a method such as a numerical analysis method such as a difference method or an element method, since the number of grids is approximately proportional to the accuracy of a simulation result, the accuracy of the simulation result is increased. In addition, it is desirable to increase the number of grids. However, when the number of grids is increased in this way, the time required for calculation increases exponentially, and a quick conclusion cannot be obtained.

【0014】また、この河川管理システムでは、安定し
た正確な数値解析結果を得るために、解析のための初期
条件や境界条件を正確に設定しなければならないが、こ
のような初期条件、境界条件の設定操作が難しいことか
ら、差分法や要素法などの数値解析法などの手法に習熟
した者にしか、正確な設定を行うことができないという
問題がある。
Further, in this river management system, in order to obtain stable and accurate numerical analysis results, it is necessary to accurately set initial conditions and boundary conditions for analysis. Since the setting operation is difficult, there is a problem that only a person who is proficient in a method such as a numerical analysis method such as a difference method or an element method can make an accurate setting.

【0015】本発明は上記の事情に鑑み、請求項1で
は、河川の構造モデルを自動的に作成させることがで
き、これによって構造モデルの作成に要する時間、労力
を最少にさせることができるのみならず、河川の水位変
動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自動的
に更新させることができ、これによって管理対象となっ
ている河川の水位、水量などが変動しても、管理対象と
なっている河川の水質変化、水量変化などを正確に予測
させることができる河川管理システムを提供することを
目的としている。
In view of the above circumstances, the present invention can automatically create a structural model of a river, thereby minimizing the time and labor required for creating the structural model. In addition, the structural model of the river can be automatically updated according to the fluctuation of the water level and the water volume of the river. It is an object of the present invention to provide a river management system capable of accurately predicting a change in water quality, a change in the amount of water, and the like of a target river.

【0016】請求項2では、管理対象となっている河川
の川幅を正確に計測させることができ、これによって河
川の構造モデルを作成させる際の精度、更新させる際の
精度を飛躍的に向上させながら、河川の構造モデルを自
動的に作成させることができ、これによって構造モデル
の作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせることがで
きるのみならず、河川の水位変動、水量変動などに応じ
て、河川の構造モデルを自動的に更新させ、管理対象と
なっている河川の水位、水量などが変動しても、管理対
象となっている河川の水質変化、水量変化などを正確に
予測させることができる河川管理システムを提供するこ
とを目的としている。
According to the present invention, the river width of a river to be managed can be accurately measured, thereby greatly improving the accuracy of creating and updating the structural model of the river. However, it is possible to automatically create a structural model of the river, which not only reduces the time and effort required to create the structural model to almost zero, but also responds to fluctuations in river water level, water volume, etc. Automatically update the structural model of the river, and accurately predict changes in water quality, water volume, etc. of the managed river even if the water level, water volume, etc. of the managed river fluctuate The purpose is to provide a river management system that can be used.

【0017】請求項3では、河川を計測して得られた計
測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションす
るのに必要な河川横断面形状、流管数、流管流量、流管
水深、流管幅などを自動的に作成、更新させることがで
き、これによって構造モデルの作成に要する時間、労力
をほぼゼロにさせることができるのみならず、河川の水
位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自
動的に最適化させ、管理対象となっている河川の水質変
化、水量変化などを正確に予測させることができる河川
管理システムを提供することを目的としている。
According to a third aspect of the present invention, based on the measurement result obtained by measuring the river, the river cross-sectional shape, the number of flow tubes, the flow tube flow rate, the flow tube water depth, the flow tube Pipe width etc. can be created and updated automatically, which not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also changes in river water level, water volume, etc. It is an object of the present invention to provide a river management system that can automatically optimize a structural model of a river and accurately predict a change in water quality and a quantity of water of the river being managed.

【0018】請求項4では、河川を計測して得られた計
測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションす
るのに必要な河川横断面形状データ、河川横断面位置デ
ータを自動的に作成、更新させることができ、これによ
って構造モデルの作成に要する時間、労力をほぼゼロに
させることができるのみならず、河川の水位変動、水量
変動などに応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化
させて、管理対象となっている河川の水質変化、水量変
化などを正確に予測させることができる河川管理システ
ムを提供することを目的としている。
According to the fourth aspect, based on the measurement result obtained by measuring the river, the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data necessary for simulating the flowing part of the river are automatically created and updated. This not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also automatically optimizes the river structural model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. It is another object of the present invention to provide a river management system capable of accurately predicting a change in water quality, a change in the amount of water, and the like of a river to be managed.

【0019】請求項5では、河川を計測して得られた計
測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションす
るのに必要な流管数、流管流量を最適化させることがで
き、これによって構造モデルを作成するのに要する時
間、労力をほぼゼロにさせることができるのみならず、
河川の水位、水量などが変動したとき、これらの各変動
内容に応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させ
て、管理対象となっている河川の水質変化、水量変化な
どを正確に予測させることができる河川管理システムを
提供することを目的としている。
According to the fifth aspect, the number of flow pipes and the flow rate of the flow pipes necessary for simulating the flowing water portion of the river can be optimized based on the measurement result obtained by measuring the river. Not only can the time and effort required to create a model be reduced to almost zero,
When the water level, water volume, etc. of a river fluctuates, the structural model of the river is automatically optimized according to the content of each of these fluctuations, and changes in the water quality, water volume, etc. of the river being managed can be accurately determined. The purpose is to provide a river management system that can be predicted.

【0020】請求項6では、河川を計測して得られた計
測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションす
るのに必要な本流側の流管数、流管流量、合流側の流管
数、流管流量、分流側の流管数、流管流量を最適化させ
ることができ、これによって本流部分だけの河川のみな
らず、合流河川、分流河川を持つ河川についても、構造
モデルの作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせるこ
とができるとともに、河川の水位変動、水量変動などに
応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させて、管
理対象となっている河川の水質変化、水量変化などを正
確に予測させることができる河川管理システムを提供す
ることを目的としている。
According to a sixth aspect of the present invention, the number of main pipes, the number of flow pipes, the number of flow pipes on the merging side, and It is possible to optimize the flow pipe flow rate, the number of flow pipes on the diverting side, and the flow pipe flow rate, which makes it necessary to create a structural model not only for the main stream part but also for rivers with confluent and divergent rivers Time and effort can be reduced to almost zero, and the structural model of the river is automatically optimized in response to fluctuations in the water level and water volume of the river. The purpose is to provide a river management system that can accurately predict changes.

【0021】請求項7では、河川を計測して得られた計
測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションす
るのに必要な河川断面方向の断面流量分布、各流管の流
管幅、流管水深、流管係数などを最適化させることがで
き、これによって構造モデルの作成に要する時間、労力
をほぼゼロにさせることができるのみならず、河川の水
位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自
動的に最適化させて、管理対象となっている河川の水質
変化、水量変化などを正確に予測させることができる河
川管理システムを提供することを目的としている。
According to a seventh aspect, based on the measurement result obtained by measuring the river, the cross-sectional flow distribution in the direction of the cross section of the river necessary for simulating the flowing portion of the river, the width of the flow pipe of each flow pipe, the flow pipe It is possible to optimize the water depth, flow pipe coefficient, etc., which not only reduces the time and effort required to create the structural model to almost zero, but also changes the river level, water volume, etc. It is an object of the present invention to provide a river management system capable of automatically optimizing a structural model of a river and accurately predicting a change in water quality, a change in water quantity, and the like of a river to be managed.

【0022】請求項8では、河川を計測して得られた計
測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションす
るのに必要な本流側の断面流量分布、各流管の流管幅、
流管水深、流管係数、合流側の断面流量分布、各流管の
流管幅、流管水深、流管係数、分流側の断面流量分布、
各流管の流管幅、流管水深、流管係数を最適化させるこ
とができ、これによって本流部分だけの河川のみなら
ず、合流河川、分流河川を持つ河川についても、構造モ
デルの作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせること
ができるとともに、河川の水位変動、水量変動などに応
じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させて、管理
対象となっている河川の水質変化、水量変化などを正確
に予測させることができる河川管理システムを提供する
ことを目的としている。
According to the present invention, based on the measurement result obtained by measuring the river, the cross-sectional flow distribution on the main flow side necessary for simulating the flowing portion of the river, the width of each flow tube,
Flow pipe depth, flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the merging side, flow pipe width of each flow pipe, flow pipe depth, flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the branch side,
It is possible to optimize the flow pipe width, flow pipe depth, and flow pipe coefficient of each flow pipe, making it possible to create a structural model not only for the main stream but also for rivers with confluence and divergent rivers. The required time and labor can be reduced to almost zero, and the structural model of the river is automatically optimized according to the fluctuation of the water level and the amount of water of the river, and the water quality of the river being managed is changed. It is an object of the present invention to provide a river management system capable of accurately predicting a change in water flow.

【0023】請求項9では、河川を計測して得られた計
測結果と、最適化された河川の構造モデルとに基づき、
河川の流水部分について、現時点から所定時間後におけ
る水理状態、横方向に対する水質分散状態、縦方向に対
する水質分散状態を予測させて、河川の所定地点、例え
ば取水地点における水質を判定させることができ、これ
によっ河川の上流で水質が悪化したとき、取水地点の水
質に対する影響度、影響が出るまでの時間などを正確に
予測させることができる河川管理システムを提供するこ
とを目的としている。
According to the ninth aspect, based on the measurement result obtained by measuring the river and the optimized river structure model,
For the flowing portion of the river, the hydraulic condition at a predetermined time after the current time, the water quality dispersion state in the horizontal direction, the water quality dispersion state in the vertical direction can be predicted, and the water quality at a predetermined point of the river, for example, the intake point can be determined. It is an object of the present invention to provide a river management system that can accurately predict the degree of influence on water quality at a water intake point and the time until the influence occurs when water quality deteriorates upstream of a river.

【0024】請求項10では、河川を計測して得られた
計測結果と、最適化された河川の構造モデルとに基づ
き、河川の流水部分について、水面勾配、横断面方向の
横分散係数、流下方向の縦分散係数、各流管の流速、横
断面方向の横分散定数、流下方向の縦分散定数を求めさ
せることができるとともに、流下方向に隣接する各流管
の水質を連続させて、現時点から所定時間後における河
川の所定地点、例えば取水地点における水質を正確に判
定させることができ、これによっ河川の上流で水質が悪
化したとき、取水地点の水質に対する影響度、影響が出
るまでの時間などを正確に予測させることができる河川
管理システムを提供することを目的としている。
According to a tenth aspect, based on a measurement result obtained by measuring a river and an optimized river structure model, a water surface gradient, a transverse dispersion coefficient in a cross-sectional direction, and a downflow of a flowing water portion of the river are determined. The longitudinal dispersion coefficient in each direction, the flow velocity in each flow tube, the horizontal dispersion constant in the cross-sectional direction, and the longitudinal dispersion constant in the downstream direction can be obtained. It is possible to accurately determine the water quality at a predetermined point of the river after a predetermined time, for example, at the intake point, and when the water quality deteriorates upstream of the river, the influence on the water quality at the intake point, until the influence appears. The purpose of the present invention is to provide a river management system capable of accurately predicting time and the like.

【0025】請求項11では、河川の流水部分をシミュ
レーションして得られた所定時間後の水質分布を分かり
易い形式で、オペレータに提示することができ、これに
よって河川の上流で水質が悪化したとき、取水地点の水
質に対する影響度、影響が出るまでの時間などを正確に
把握させて、最適な処置をとらせることができる河川管
理システムを提供することを目的としている。
According to the eleventh aspect, the water quality distribution after a predetermined time obtained by simulating the flowing water portion of the river can be presented to the operator in an easy-to-understand format, so that when the water quality deteriorates upstream of the river. It is an object of the present invention to provide a river management system capable of accurately grasping the degree of influence on water quality at a water intake point, the time until the influence occurs, and taking the most appropriate action.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項1では、管理対象となっている河
川の各所に配置され、前記河川の水質、水量、水位、川
幅のいずれかを計測する計測装置と、この計測装置から
出力される水量、水位、川幅のいずれかに基づき、前記
河川の河川構造モデルを構築する構造モデル構築装置
と、この構造モデル構築装置で構築された前記河川構造
モデルと前記計測装置から出力される水質に基づき、前
記河川を流れる水の水質流動状態を演算する模擬装置
と、この模擬装置によって得られた水質流動状態を表示
する処理、または指定された伝送先に伝送する処理のい
ずれかを行う出力装置とを備えたことを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, according to the present invention, according to the present invention, the present invention is arranged in various places of a river to be managed, and the water quality, quantity, level and width of the river are controlled. A measuring device that measures any of the above, a water volume output from the measuring device, a water level, and a structural model building device that builds a river structure model of the river based on one of the river width, and a structural model building device that is built with the structural model building device. A simulation device that calculates a water quality flow state of the water flowing through the river based on the river structure model and the water quality output from the measurement device, and a process of displaying or specifying the water quality flow state obtained by the simulation device. And an output device for performing any one of the processes for transmitting to the specified transmission destination.

【0027】請求項2では、請求項1に記載の河川管理
システムにおいて、前記計測装置は、川幅を計測する機
構として、河川に設けられた河川構造物の所定部分に取
り付けられ、河川の水面境界側からの光を受光する受光
器と、この受光器を走査させて、受光方向を切り替える
走査駆動機と、この走査駆動機によって前記受光器を走
査させて得られる受光結果に基づき、前記河川の水面境
界を求める境界位置計算回路と、この境界位置計算回路
の計算結果に基づき、前記河川の川幅を求める川幅計算
回路とを備えたことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the river management system according to the first aspect, the measuring device is attached to a predetermined portion of a river structure provided in the river as a mechanism for measuring a river width, and a water surface boundary of the river. A light receiving device that receives light from the side, a scanning driver that scans the light receiving device to switch a light receiving direction, and a light receiving result obtained by scanning the light receiving device with the scanning driving device, A boundary position calculation circuit for obtaining a water surface boundary, and a river width calculation circuit for obtaining a river width of the river based on a calculation result of the boundary position calculation circuit are provided.

【0028】請求項3では、請求項1または2のいずれ
に記載の河川管理システムにおいて、前記構造モデル構
築装置は、前記計測装置から出力される水量、水位、川
幅のいずれかに基づき、河川横断面形状データ、河川横
断面位置データのいずれかを更新する河川横断面形状記
録管理部と、この河川横断面形状記録管理部で得られた
河川横断面形状データ、河川横断面位置データに基づ
き、河川を流れる水の流管数、流管流量を決定する河川
構造モデル定義部と、この河川構造モデル定義部で定義
された前記流管数、前記流管流量、前記計測装置から出
力される水量、水位、川幅のいずれかに基づき、各流管
路の流管水深、流管幅を求める流管路決定部とを備えた
ことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the river management system according to any one of the first and second aspects, the structural model construction device is configured to traverse a river based on any of a water amount, a water level, and a river width output from the measurement device. Based on the surface cross-sectional shape data, a river cross-sectional shape record management unit that updates any of the river cross-sectional position data, and the river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit, The number of flow pipes of the water flowing through the river, a river structure model defining unit for determining the flow pipe flow rate, and the number of the flow pipes defined by the river structure model defining unit, the flow rate of the flow pipe, the amount of water output from the measuring device And a flow line determining unit for obtaining the flow tube water depth and the flow tube width of each flow line based on one of the water level and the river width.

【0029】請求項4では、請求項3に記載の河川管理
システムにおいて、前記河川横断面形状記録管理部は、
前記河川の河川横断面形状データ、河川横断面位置デー
タを記憶する河川横断面記録保存回路と、前記計測装置
から出力される水量、水位、川幅のいずれかに基づき、
河川横方向の流断面形状を求める流断面形状計算回路
と、この流断面形状計算回路で得られた流断面形状と前
記河川横断面記録保存回路に記憶されている前記河川横
断面形状データとを比較し、これら流断面形状、河川横
断面形状データの差が所定の範囲を越えているとき、前
記流断面形状に基づき、前記河川横断面記録保存回路に
記憶されている河川横断面形状データ、河川横断面位置
データのいずれかを更新する河川横断面形状記録更新回
路とを備えたことを特徴としている。
According to a fourth aspect, in the river management system according to the third aspect, the river cross-sectional shape record management unit includes:
River cross-sectional shape data of the river, a river cross-section record storage circuit that stores the river cross-sectional position data, and the amount of water output from the measuring device, water level, based on any of the river width,
A flow cross-sectional shape calculation circuit for obtaining a flow cross-sectional shape in the river horizontal direction, and the flow cross-sectional shape data obtained by the flow cross-sectional shape calculation circuit and the river cross-sectional shape data stored in the river cross-sectional record storage circuit. In comparison, when the difference between these flow cross-sectional shapes and river cross-sectional shape data exceeds a predetermined range, based on the flow cross-sectional shape, the river cross-sectional shape data stored in the river cross-sectional record storage circuit; A river cross-section shape record / update circuit for updating any of the river cross-section position data.

【0030】請求項5では、請求項3に記載の河川管理
システムにおいて、前記河川構造モデル定義部は、前記
河川横断面形状記録管理部で得られた河川横断面形状デ
ータ、河川横断面位置データのいずれか、または前記計
測装置で得られた水位、川幅のいずれかに基づき、河川
構造モデルの流管数を求める流管数決定回路と、この流
管数決定回路で得られた河川構造モデルの流管数と前記
計測装置で得られた水量とに基づき、河川構造モデルの
流管流量を求める流管流量決定回路とを備えたことを特
徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the river management system according to the third aspect, the river structure model defining section includes a river cross section shape data and a river cross section position data obtained by the river cross section shape recording management section. , Or the water level obtained by the measuring device, based on any of the river width, a flow tube number determination circuit that determines the number of flow tubes of the river structure model, and a river structure model obtained by this flow tube number determination circuit And a flow pipe flow determining circuit for obtaining a flow pipe flow rate of the river structure model based on the number of flow pipes and the amount of water obtained by the measuring device.

【0031】請求項6では、請求項5に記載の河川管理
システムにおいて、前記流管数決定回路は、前記河川横
断面形状記録管理部で得られた河川横断面形状データ、
河川横断面位置データのいずれか、または前記計測装置
で得られた水位、川幅の少なくともいずれかに基づき、
前記河川構造モデル本流部分となる河川の流管数を求め
る基本流管数決定回路と、前記河川横断面形状記録管理
部で得られた河川横断面形状データ、河川横断面位置デ
ータのいずれか、または前記計測装置で得られた水位、
川幅のいずれかに基づき、前記河川構造モデルの合流点
に合流する河川の流管数を求める合流流管数決定回路
と、前記河川横断面形状記録管理部で得られた河川横断
面形状データ、河川横断面位置データのいずれか、また
は前記計測装置で得られた水位、川幅のいずれかに基づ
き、前記河川構造モデルの分流点から分流する河川の流
管数を求める分流流管数決定回路とを備え、前記流管流
量決定回路は、前記流管数決定回路で得られた流管数と
前記計測装置で得られた水量とに基づき、前記河川構造
モデルの本流部分となる河川の流管流量を求める基本流
管流量決定回路と、前記流管数決定回路で得られた流管
数と前記計測装置で得られた水量とに基づき、前記河川
構造モデルの合流点に合流する河川の流管流量を求める
合流流管流量決定回路と、前記流管数決定回路で得られ
た流管数と前記計測装置で得られた水量とに基づき、前
記河川構造モデルの分流点から分流する河川の流管流量
を求める分流流管流量決定回路とを備えたことを特徴と
している。
According to a sixth aspect of the present invention, in the river management system according to the fifth aspect, the number of flow pipes determining circuit includes river cross-sectional shape data obtained by the river cross-sectional shape record management unit;
Based on any of the river cross-section position data, or at least one of the water level and river width obtained by the measurement device,
A basic flow pipe number determination circuit for determining the number of flow pipes of a river that is the main part of the river structure model, and any one of river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit, Or the water level obtained by the measuring device,
Based on one of the river widths, a merging pipe number determining circuit for calculating the number of merging pipes of a river merging at the merging point of the river structure model, and river cross-sectional shape data obtained by the river cross-sectional shape record management unit, Any one of the river cross-sectional position data, or the water level obtained by the measurement device, or any of the river widths, based on any one of the river structure models, a branch flow pipe number determination circuit that determines the number of flow pipes of the river that branches from the branch point of the river structure model; The flow pipe flow determining circuit, based on the number of flow pipes obtained by the number of flow pipe determining circuit and the amount of water obtained by the measuring device, the flow pipe of the river which is the main stream part of the river structure model A basic flow pipe flow rate determining circuit for determining a flow rate, and a flow rate of a river that merges with a confluence point of the river structure model based on the number of flow pipes obtained by the flow pipe number determining circuit and the amount of water obtained by the measuring device. Determining the pipe flow rate And determining a flow pipe flow rate of a river flowing from a branch point of the river structure model based on the flow pipe number obtained by the flow pipe number determination circuit and the water amount obtained by the measurement device. And a circuit.

【0032】請求項7では、請求項3に記載の河川管理
システムにおいて、前記流管路決定部は、前記河川構造
モデル定義部で得られた流管数、流管流量と前記計測装
置から出力される水量、水位、川幅のいずれかとに基づ
き、河川断面方向の流量分布を求める流量分布計算回路
と、この流量分布計算回路で得られた流量分布に基づ
き、各流管の流管幅、流管水深を求める流管変数変換回
路と、この流管変数変換回路で得られた各流管の流管
幅、流管水深に基づき、流管係数を求める流管係数計算
回路とを備えたことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the river management system according to the third aspect, the flow pipe determining unit outputs the number of flow pipes, the flow pipe flow rate obtained by the river structure model definition unit, and the output from the measuring device. A flow distribution calculation circuit that calculates the flow distribution in the river cross section direction based on any of the water volume, water level, and river width to be measured, and a flow pipe width and flow of each flow pipe based on the flow distribution obtained by the flow distribution calculation circuit. A flow pipe variable conversion circuit for obtaining a pipe water depth, and a flow pipe coefficient calculation circuit for obtaining a flow pipe coefficient based on a flow pipe width and a flow pipe water depth of each flow pipe obtained by the flow pipe variable conversion circuit. It is characterized by.

【0033】請求項8では、請求項3に記載の河川管理
システムにおいて、前記流管路決定部は、前記河川構造
モデル定義部で得られた流管数、流管流量と前記計測装
置から出力される水量、水位、川幅のいずれかとに基づ
き、河川断面方向の流量分布を求める流量分布計算回路
と、この流量分布計算回路で得られた流量分布に基づ
き、各流管の流管幅、流管水深を求める流管変数変換回
路と、この流管変数変換回路で得られた各流管の流管
幅、流管水深に基づき、流管係数を求める流管係数計算
回路と、前記流量分布計算回路、前記流管変数変換回路
を動作させて、前記河川構造モデルの本流部分となる河
川の流管数、流管流量に対応する本流部分の流管水深、
流管幅を求めさせる本流流路決定回路と、前記流量分布
計算回路、前記流管変数変換回路を動作させて、前記河
川構造モデルの合流点に合流する河川の流管数、流管流
量に対応する合流部分の流管水深、流管幅を求めさせる
合流流路決定回路と、前記流量分布計算回路、前記流管
変数変換回路を動作させて、前記河川構造モデルの分流
点から分流する河川の流管数、流管流量に対応する分流
部分の流管水深、流管幅を求めさせる分流流路決定回路
とを備えたことを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the river management system according to the third aspect, the flow pipe determination unit outputs the number of flow pipes, the flow pipe flow rate obtained by the river structure model definition unit, and the output from the measuring device. A flow distribution calculation circuit that determines the flow distribution in the river cross-section direction based on any of the water volume, water level, and river width to be measured, and a flow pipe width and flow of each flow pipe based on the flow distribution obtained by the flow distribution calculation circuit. A flow pipe variable conversion circuit for obtaining a pipe depth, a flow pipe coefficient calculation circuit for obtaining a flow pipe coefficient based on the flow pipe width and flow pipe depth of each flow pipe obtained by the flow pipe variable conversion circuit, and the flow rate distribution. Calculating circuit, operating the flow pipe variable conversion circuit, the number of flow pipes of the river which is the main flow part of the river structure model, the flow pipe depth of the main flow part corresponding to the flow pipe flow rate,
The main flow path determination circuit that determines the flow pipe width, the flow distribution calculation circuit, and the flow pipe variable conversion circuit are operated to determine the number of flow pipes of the river that joins the junction of the river structure model, the flow pipe flow rate. A river that diverges from a shunt point of the river structure model by operating a merging flow path determining circuit that determines a flow pipe water depth and a flow pipe width of a corresponding merging portion, and operating the flow distribution calculation circuit and the flow pipe variable conversion circuit. And a branch flow path determining circuit for determining the flow pipe depth and the depth of the branch pipe corresponding to the number of flow pipes and the flow pipe flow rate.

【0034】請求項9では、請求項3に記載の河川管理
システムにおいて、前記模擬装置は、前記構造モデル構
築装置で得られた河川構造モデルと前記計測装置で得ら
れた水質、流量とを使用して、前記河川を流れる水の水
理状態を求める水理状態計算部、前記構造モデル構築装
置で得られた河川構造モデルに基づき、河川横方向の水
質分散状態を求める横分散部と、前記構造モデル構築装
置で得られた河川構造モデルに基づき、河川縦方向の水
質分散状態を求める縦分散部と、これら水理状態計算
部、横分散部、縦分散部を所定回数だけ動作させて、水
質の横分散状態、縦分散状態を求めさせる模擬作動部
と、この模擬作動部によって前記水理状態計算部、横分
散部、縦分散部を所定回数だけ動作させて得られた所定
時間後、所定箇所での水質を判定する流達水質判定部
と、この流達水質判定部によって前記所定箇所での水質
が悪化すると判定されたとき、前記模擬作動部の作動回
数に基づき、前記所定箇所の水質が悪化するまでの時間
を求める流達時間計算部とを備えたことを特徴としてい
る。
According to a ninth aspect, in the river management system according to the third aspect, the simulation device uses a river structure model obtained by the structure model construction device and water quality and flow rate obtained by the measurement device. A hydraulic state calculation unit for obtaining a hydraulic state of water flowing through the river, a horizontal dispersion unit for obtaining a water quality dispersion state in a river lateral direction based on the river structure model obtained by the structural model construction device, Based on the river structure model obtained by the structure model construction device, the vertical dispersion unit for obtaining the water quality dispersion state in the river longitudinal direction, and the hydraulic state calculation unit, the horizontal dispersion unit, and the vertical dispersion unit are operated a predetermined number of times, Lateral dispersion state of water quality, a simulated operating unit for obtaining the longitudinal dispersion state, and the hydraulic operation state calculation unit, the horizontal dispersion unit, the vertical dispersion unit by the simulated operation unit after a predetermined time obtained by operating a predetermined number of times, In place A delivery water quality determination unit that determines the quality, and when the delivery water quality determination unit determines that the water quality at the predetermined location deteriorates, the water quality at the predetermined location deteriorates based on the number of operations of the simulated operation unit. And a delivery time calculation unit for calculating the time until the arrival time.

【0035】請求項10では、請求項8に記載の河川管
理システムにおいて、前記水理状態計算部は、前記河川
を流れる水の水面勾配が設定される水面勾配設定回路
と、この水面勾配設定回路で設定された水面勾配と前記
構造モデル構築装置で得られた河川構造モデルとに基づ
き、河川横断面方向の横分散係数、流下方向の縦分散係
数を求める分散係数計算回路と、前記構造モデル構築装
置で得られた河川構造モデルに基づき、各流管の流速を
求める流管流速計算回路と、この流管流速計算回路で得
られた各流管の流速、前記分散係数計算回路で得られた
横分散係数、流下方向の縦分散係数、前記構造モデル構
築装置で得られた河川構造モデルに基づき、各流管の横
分散定数、縦分散定数を求める分散定数回路と、流下方
向に隣接する各流管の水質を連続させる濃度継承計算回
路とを備えたことを特徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, in the river management system according to the eighth aspect, the hydraulic condition calculation unit includes a water surface gradient setting circuit for setting a water surface gradient of the water flowing through the river, and a water surface gradient setting circuit. A dispersion coefficient calculation circuit for calculating a horizontal dispersion coefficient in a river cross-sectional direction and a longitudinal dispersion coefficient in a flowing direction based on the water surface gradient set in the above and the river structure model obtained by the structure model building apparatus; Based on the river structure model obtained by the apparatus, a flow tube flow velocity calculation circuit for obtaining the flow velocity of each flow pipe, and the flow velocity of each flow pipe obtained by this flow pipe flow velocity calculation circuit, obtained by the dispersion coefficient calculation circuit A horizontal dispersion coefficient, a vertical dispersion coefficient in the downstream direction, a dispersion constant circuit for obtaining a horizontal dispersion constant and a vertical dispersion constant of each flow tube based on the river structure model obtained by the structural model construction apparatus, Flow tube It is characterized in that a concentration inheritance calculating circuit for continuous water quality.

【0036】請求項11では、請求項1に記載の河川管
理システムにおいて、前記出力装置は、前記模擬装置に
よって得られた水質流動状態を表示するとき、前記河川
の平面図上、あるいは構造モデル構築装置で得られた河
川構造モデル上に等高線形式、あるいは色階調表示形式
で、前記模擬装置で得られた水質流動状態を表示するこ
とを特徴としている。
In the eleventh aspect, in the river management system according to the first aspect, when the output device displays the water quality flow state obtained by the simulation device, the output device may be on a plan view of the river or construct a structural model. The present invention is characterized in that the water quality flow state obtained by the simulation device is displayed in a contour line format or a color gradation display format on a river structure model obtained by the device.

【0037】上記の構成により、請求項1では、河川の
各所に配置された計測装置によって、河川の水質、水
量、水位、川幅のいずれかを計測して得られた水量、水
位、川幅のいずれかに基づき、構造モデル構築装置によ
って、河川の河川構造モデルを構築するとともに、この
構造モデル構築装置で構築された河川構造モデルと、計
測装置で得られた水質とに基づき、模擬装置によって、
河川を流れる水の水質流動状態を演算して、出力装置に
水質流動状態を表示させる処理、または指定された伝送
先に伝送させる処理のいずれかを行わせることにより、
河川の構造モデルを自動的に作成させ、これによって構
造モデルの作成に要する時間、労力を最少にさせるのみ
ならず、河川の水位変動、水量変動などに応じて、河川
の構造モデルを自動的に更新させ、これによって管理対
象となっている河川の水位、水量などが変動しても、管
理対象となっている河川の水質変化、水量変化などを正
確に予測させる。
According to the above configuration, in claim 1, any one of the water amount, the water level, and the river width obtained by measuring any of the water quality, the water amount, the water level, and the river width of the river by the measuring devices arranged at various places in the river. Based on the crab, a river structure model of the river is built by the structural model building device, and based on the river structure model built by the structure model building device and the water quality obtained by the measuring device, by the simulation device,
By calculating the water quality flow state of the water flowing through the river, by causing the output device to display either the water quality flow state or by transmitting the specified transmission destination,
Automatically create a river structural model, which not only minimizes the time and effort required to create a structural model, but also automatically creates a river structural model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. Even if the water level, water volume, etc. of the river being managed fluctuate by this, the change in water quality, water volume, etc. of the river being managed is accurately predicted.

【0038】請求項2では、計測装置に設けられる川幅
計測機構として、河川に設けられた河川構造物の所定部
分に取り付けられ、河川の水面境界側からの光を受光す
る受光器と、この受光器を走査させて、受光方向を切り
替える走査駆動機と、この走査駆動機によって受光器を
走査させて得られる受光結果に基づき、河川の水面境界
を求める境界位置計算回路と、この境界位置計算回路の
計算結果に基づき、河川の川幅を求める川幅計算回路と
を備えた機構を使用することにより、管理対象となって
いる河川の川幅を正確に計測させ、これによって河川の
構造モデルを作成させる際の精度、更新させる際の精度
を飛躍的に向上させながら、河川の構造モデルを自動的
に作成させ、これによって構造モデルの作成に要する時
間、労力をほぼゼロにさせるのみならず、河川の水位変
動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自動的
に更新させ、管理対象となっている河川の水位、水量な
どが変動しても、管理対象となっている河川の水質変
化、水量変化などを正確に予測させる。
According to a second aspect of the present invention, as a river width measuring mechanism provided in the measuring device, a light receiver which is attached to a predetermined portion of a river structure provided in a river and receives light from the water surface boundary side of the river, Scanning device that scans the detector and switches the light receiving direction, a boundary position calculation circuit that obtains the water surface boundary of the river based on the light reception result obtained by scanning the light receiver with the scanning driver, and this boundary position calculation circuit Based on the calculation result, by using a mechanism equipped with a river width calculation circuit that calculates the river width of the river, the river width of the river being managed can be accurately measured, thereby creating a river structural model. Automatically create a river structural model while dramatically improving the accuracy of updating and updating, thereby reducing the time and effort required to create a structural model. In addition to the above, the structural model of a river is automatically updated in response to river water level fluctuations and water volume fluctuations. It accurately predicts changes in water quality and quantity of rivers that are changing.

【0039】請求項3では、構造モデル構築装置とし
て、計測装置から出力される水量、水位、川幅のいずれ
かに基づき、河川横断面形状データ、河川横断面位置デ
ータの少なくともいずれかを更新する河川横断面形状記
録管理部と、この河川横断面形状記録管理部で得られた
河川横断面形状データ、河川横断面位置データに基づ
き、河川を流れる水の流管数、流管流量を決定する河川
構造モデル定義部と、この河川構造モデル定義部で定義
された流管数、流管流量、計測装置から出力される水
量、水位、川幅のいずれかに基づき、各流管路の流管水
深、流管幅を求める流管路決定部とを使用することによ
り、河川を計測して得られた計測結果に基づき、河川の
流水部分をシミュレーションするのに必要な河川横断面
形状、流管数、流管流量、流管水深、流管幅などを自動
的に作成、更新させ、これによって構造モデルの作成に
要する時間、労力をほぼゼロにさせるのみならず、河川
の水位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モデル
を自動的に最適化させ、管理対象となっている河川の水
質変化、水量変化などを正確に予測させる。
According to a third aspect of the present invention, as a structural model construction device, a river which updates at least one of river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data based on any of a water amount, a water level, and a river width outputted from a measuring device. A cross-section shape record management unit, and a river that determines the number of flow pipes of water flowing through the river and the flow pipe flow rate based on the river cross-section shape data and the river cross-section position data obtained by the river cross-section shape record management unit Based on the structural model definition section and any of the number of flow pipes, flow pipe flow rate, water volume output from the measuring device, water level, and river width defined by this river structure model definition section, the flow pipe depth of each flow pipe, By using the flow pipe determination unit to determine the flow pipe width, based on the measurement results obtained by measuring the river, the river cross-sectional shape necessary to simulate the flowing water portion of the river, the number of flow pipes, Flow tube flow Automatically create and update flow tube depth, flow tube width, etc., which not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also changes the river water level, water volume, etc. Automatically optimizes the structural model of, and accurately predicts changes in water quality, water volume, etc., of the river being managed.

【0040】請求項4では、河川横断面形状記録管理部
として、河川の河川横断面形状データ、河川横断面位置
データを記憶する河川横断面記録保存回路と、計測装置
から出力される水量、水位、川幅のいずれかに基づき、
河川横方向の流断面形状を求める流断面形状計算回路
と、この流断面形状計算回路で得られた流断面形状と河
川横断面記録保存回路に記憶されている河川横断面形状
データとを比較し、これら流断面形状、河川横断面形状
データの差が所定の範囲を越えているとき、流断面形状
に基づき、河川横断面記録保存回路に記憶されている河
川横断面形状データ、河川横断面位置データのいずれか
を更新する河川横断面形状記録更新回路とを使用するこ
とにより、河川を計測して得られた計測結果に基づき、
河川の流水部分をシミュレーションするのに必要な河川
横断面形状データ、河川横断面位置データを自動的に作
成、更新させ、これによって構造モデルの作成に要する
時間、労力をほぼゼロにさせるのみならず、河川の水位
変動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自動
的に最適化させて、管理対象となっている河川の水質変
化、水量変化などを正確に予測させる。
According to a fourth aspect of the present invention, the river cross-section shape record management unit includes a river cross-section record storage circuit for storing river cross-section shape data and river cross-section position data of a river, a water volume and a water level output from the measuring device. , River width,
The cross-sectional shape calculation circuit for calculating the cross-sectional shape in the river cross direction is compared with the cross-sectional shape data obtained by the cross-sectional shape calculation circuit and the cross-sectional river shape data stored in the river cross-section record storage circuit. When the difference between the flow cross-sectional shape and the river cross-sectional shape data exceeds a predetermined range, based on the flow cross-sectional shape, the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position stored in the river cross-sectional record storage circuit are used. By using a river cross-sectional shape record update circuit that updates any of the data, based on the measurement results obtained by measuring the river,
Automatically create and update river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data necessary to simulate the flowing part of the river, thereby not only reducing the time and effort required to create the structural model to almost zero Automatically optimizes the structural model of the river according to the water level fluctuation and the water volume fluctuation of the river, and accurately predicts the water quality change and the water volume change of the managed river.

【0041】請求項5では、河川構造モデル定義部とし
て、河川横断面形状記録管理部で得られた河川横断面形
状データ、河川横断面位置データのいずれか、または計
測装置で得られた水位、川幅のいずれかに基づき、河川
構造モデルの流管数を求める流管数決定回路と、この流
管数決定回路で得られた河川構造モデルの流管数と計測
装置で得られた水量とに基づき、河川構造モデルの流管
流量を求める流管流量決定回路とを使用することによ
り、河川を計測して得られた計測結果に基づき、河川の
流水部分をシミュレーションするのに必要な流管数、流
管流量を最適化させ、これによって構造モデルを作成す
るのに要する時間、労力をほぼゼロにさせるのみなら
ず、河川の水位、水量などが変動したとき、各変動内容
に応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させて、
管理対象となっている河川の水質変化、水量変化などを
正確に予測させる。
According to a fifth aspect of the present invention, as the river structure model definition unit, one of the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit, or the water level obtained by the measurement device, Based on one of the river widths, the number of flow pipes that determines the number of flow pipes of the river structure model, and the number of flow pipes of the river structure model obtained by this flow number determination circuit and the amount of water obtained by the measurement device Based on the measurement results obtained by measuring the river, the number of flow pipes necessary to simulate the flowing water of the river by using the flow pipe flow determination circuit that determines the flow pipe flow of the river structure model In addition to optimizing the flow rate of the flow pipe and thereby reducing the time and effort required to create a structural model to almost zero, when the water level and water volume of the river fluctuate, the river Structure Automatically be optimized Dell,
Precisely predict changes in water quality, water volume, etc. of the river being managed.

【0042】請求項6では、流管数決定回路として、河
川横断面形状記録管理部で得られた河川横断面形状デー
タ、河川横断面位置データのいずれか、または計測装置
で得られた水位、川幅のいずれかに基づき、河川構造モ
デル本流部分となる河川の流管数を求める基本流管数決
定回路と、河川横断面形状記録管理部で得られた河川横
断面形状データ、河川横断面位置データのいずれか、ま
たは計測装置で得られた水位、川幅のいずれかに基づ
き、河川構造モデルの合流点に合流する河川の流管数を
求める合流流管数決定回路と、河川横断面形状記録管理
部で得られた河川横断面形状データ、河川横断面位置デ
ータのいずれか、または計測装置で得られた水位、川幅
のいずれかに基づき、河川構造モデルの分流点から分流
する河川の流管数を求める分流流管数決定回路とを使用
し、さらに流管流量決定回路として、流管数決定回路で
得られた流管数と計測装置で得られた水量とに基づき、
河川構造モデルの本流部分となる河川の流管流量を求め
る基本流管流量決定回路と、流管数決定回路で得られた
流管数と計測装置で得られた水量とに基づき、河川構造
モデルの合流点に合流する河川の流管流量を求める合流
流管流量決定回路と、流管数決定回路で得られた流管数
と計測装置で得られた水量とに基づき、河川構造モデル
の分流点から分流する河川の流管流量を求める分流流管
流量決定回路とを使用することにより、河川を計測して
得られた計測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレ
ーションするのに必要な本流側の流管数、流管流量、合
流側の流管数、流管流量、分流側の流管数、流管流量を
最適化させ、これによって本流部分だけの河川のみなら
ず、合流河川、分流河川を持つ河川についても、構造モ
デルの作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせるとと
もに、河川の水位変動、水量変動などに応じて、河川の
構造モデルを自動的に最適化させて、管理対象となって
いる河川の水質変化、水量変化などを正確に予測させ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, as the flow pipe number determining circuit, one of the river cross section shape data and the river cross section position data obtained by the river cross section shape record management section, or the water level obtained by the measurement device, A basic flow pipe number determination circuit that determines the number of flow pipes of the river that will be the main stream part of the river structure model based on any of the river widths, river cross section data obtained by the river cross section record management unit, river cross section position A circuit for determining the number of confluent pipes, which determines the number of confluent pipes at the confluence point of the river structure model, based on either the data or the water level or river width obtained by the measurement device, and a river cross-sectional shape record Based on one of the river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data obtained by the management unit, or one of the water level and river width obtained by the measurement device, the flow pipe of the river that diverges from the branch point of the river structure model Number Using a Mel flow dividing tube number determining circuit, based further as the flow tube flow determining circuit, to the amount of water obtained in the flow tube number and measuring device obtained in the flow tube number determining circuit,
Based on the basic flow pipe flow rate determination circuit for obtaining the flow pipe flow rate of the river that is the main stream of the river structure model, Flow rate determination circuit for determining the flow rate of the flow pipe of the river that merges with the confluence point of the river, and the diversion of the river structure model based on the number of flow pipes obtained by the flow pipe number determination circuit and the amount of water obtained by the measuring device. By using a shunt pipe flow rate determination circuit that calculates the flow pipe flow rate of a river diverted from a point, the main stream side necessary to simulate the flowing water portion of the river based on the measurement results obtained by measuring the river The number of flow pipes, the flow pipe flow rate, the number of flow pipes on the merging side, the flow pipe flow rate, the number of flow pipes on the branching side, and the flow pipe flow rate are optimized. For rivers with rivers, it is necessary to create a structural model. Time and labor are reduced to almost zero, and the structural model of the river is automatically optimized in response to fluctuations in the water level and water volume of the river. Make accurate predictions.

【0043】請求項7では、流管路決定部として、河川
構造モデル定義部で得られた流管数、流管流量と計測装
置から出力される水量、水位、川幅のいずれかとに基づ
き、河川断面方向の流量分布を求める流量分布計算回路
と、この流量分布計算回路で得られた流量分布に基づ
き、各流管の流管幅、流管水深を求める流管変数変換回
路と、この流管変数変換回路で得られた各流管の流管
幅、流管水深に基づき、流管係数を求める流管係数計算
回路とを使用することにより、河川を計測して得られた
計測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーション
するのに必要な河川断面方向の断面流量分布、各流管の
流管幅、流管水深、流管係数などを最適化させ、これに
よって構造モデルの作成に要する時間、労力をほぼゼロ
にさせるのみならず、河川の水位変動、水量変動などに
応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させて、管
理対象となっている河川の水質変化、水量変化などを正
確に予測させる。
According to a seventh aspect of the present invention, the flow channel determination unit determines the river flow based on the number of flow tubes obtained by the river structure model definition unit and any of the water volume, water level, and river width output from the measuring device. A flow distribution calculation circuit for obtaining a flow distribution in a cross-sectional direction; a flow pipe variable conversion circuit for obtaining a flow pipe width and a flow pipe depth of each flow pipe based on the flow distribution obtained by the flow distribution calculation circuit; Based on the measurement results obtained by measuring the river by using the flow tube coefficient calculation circuit that calculates the flow tube coefficient based on the flow tube width and flow tube depth of each flow tube obtained by the variable conversion circuit Optimizing the cross-sectional flow distribution in the cross-section of the river required to simulate the flowing part of the river, the width of each flow tube, the depth of the flow tube, the flow tube coefficient, etc., and thereby the time required to create a structural model , Not only to reduce the effort to almost zero, Level change of the river, depending on the amount of water varies, the structural model of a river by automatically optimized, changes in water quality in rivers to be managed, is predicted, such as the exact amount of water changes.

【0044】請求項8では、流管路決定部として、河川
構造モデル定義部で得られた流管数、流管流量と計測装
置から出力される水量、水位、川幅のいずれかとに基づ
き、河川断面方向の流量分布を求める流量分布計算回路
と、この流量分布計算回路で得られた流量分布に基づ
き、各流管の流管幅、流管水深を求める流管変数変換回
路と、この流管変数変換回路で得られた各流管の流管
幅、流管水深に基づき、流管係数を求める流管係数計算
回路と、流量分布計算回路、流管変数変換回路を動作さ
せて、河川構造モデルの本流部分となる河川の流管数、
流管流量に対応する本流部分の流管水深、流管幅を求め
させる本流流路決定回路と、流量分布計算回路、流管変
数変換回路を動作させて、河川構造モデルの合流点に合
流する河川の流管数、流管流量に対応する合流部分の流
管水深、流管幅を求めさせる合流流路決定回路と、流量
分布計算回路、流管変数変換回路を動作させて、河川構
造モデルの分流点から分流する河川の流管数、流管流量
に対応する分流部分の流管水深、流管幅を求めさせる分
流流路決定回路とを使用することにより、河川を計測し
て得られた計測結果に基づき、河川の流水部分をシミュ
レーションするのに必要な本流側の断面流量分布、各流
管の流管幅、流管水深、流管係数、合流側の断面流量分
布、各流管の流管幅、流管水深、流管係数、分流側の断
面流量分布、各流管の流管幅、流管水深、流管係数を最
適化させ、これによって本流部分だけの河川のみなら
ず、合流河川、分流河川を持つ河川についても、構造モ
デルの作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせるとと
もに、河川の水位変動、水量変動などに応じて、河川の
構造モデルを自動的に最適化させて、管理対象となって
いる河川の水質変化、水量変化などを正確に予測させ
る。
According to the present invention, the flow pipe determining unit determines the river flow based on the number of flow pipes and the flow rate of the flow pipe obtained by the river structure model definition unit and any of the water volume, water level, and river width output from the measuring device. A flow distribution calculating circuit for obtaining a flow distribution in a cross-sectional direction; a flow pipe variable converting circuit for obtaining a flow pipe width and a flow pipe water depth of each flow pipe based on the flow distribution obtained by the flow distribution calculating circuit; Based on the flow tube width and flow tube depth of each flow tube obtained by the variable conversion circuit, the flow tube coefficient calculation circuit that calculates the flow tube coefficient, the flow distribution calculation circuit, and the flow tube variable conversion circuit are operated to make the river structure The number of flow pipes in the river, which is the main part of the model,
Operate the main flow path determination circuit that determines the flow pipe depth and width of the main pipe corresponding to the flow pipe flow rate, the flow distribution calculation circuit, and the flow pipe variable conversion circuit to join the junction of the river structure model The river structure model is operated by operating the merging flow path determination circuit that calculates the flow tube depth and width of the merging section corresponding to the number of flow tubes and the flow tube flow rate, the flow distribution calculation circuit, and the flow tube variable conversion circuit. The number of flow pipes of a river diverted from the shunt point, the depth of the pipe corresponding to the flow rate of the pipe, the depth of the flow pipe, and the flow path determination circuit that determines the width of the flow pipe. Based on the measurement results, the cross-sectional flow distribution on the main stream side necessary to simulate the flowing water portion of the river, the flow pipe width, the flow pipe depth, the flow pipe coefficient, the cross-sectional flow distribution on the confluence side, each flow pipe Flow pipe width, flow pipe depth, flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the branch side, The pipe width, flow depth and flow coefficient are optimized to reduce the time and effort required to create a structural model for not only rivers in the main stream but also rivers with confluence and divergence. In addition to automatically reducing the water level and the water volume of the river, the structure model of the river is automatically optimized to accurately predict changes in water quality and water volume of the river being managed.

【0045】請求項9では、模擬装置として、構造モデ
ル構築装置で得られた河川構造モデルと計測装置で得ら
れた水質、流量とを使用して、河川を流れる水の水理状
態を求める水理状態計算部、構造モデル構築装置で得ら
れた河川構造モデルに基づき、河川横方向の水質分散状
態を求める横分散部と、構造モデル構築装置で得られた
河川構造モデルに基づき、河川縦方向の水質分散状態を
求める縦分散部と、これら水理状態計算部、横分散部、
縦分散部を所定回数だけ動作させて、水質の横分散状
態、縦分散状態を求めさせる模擬作動部と、この模擬作
動部によって水理状態計算部、横分散部、縦分散部を所
定回数だけ動作させて得られた所定時間後、所定箇所で
の水質を判定する流達水質判定部と、この流達水質判定
部によって所定箇所での水質が悪化すると判定されたと
き、模擬作動部の作動回数に基づき、所定箇所の水質が
悪化するまでの時間を求める流達時間計算部とを使用す
ることにより、河川を計測して得られた計測結果と、最
適化された河川の構造モデルとに基づき、河川の流水部
分について、現時点から所定時間後における水理状態、
横方向に対する水質分散状態、縦方向に対する水質分散
状態を予測させて、河川の所定地点、例えば取水地点に
おける水質を判定させ、これによっ河川の上流で水質が
悪化したとき、取水地点の水質に対する影響度、影響が
出るまでの時間などを正確に予測させる。
According to a ninth aspect of the present invention, as a simulation device, a hydraulic model for obtaining a hydraulic state of water flowing through a river using a river structure model obtained by a structural model construction device and water quality and flow rate obtained by a measurement device. Based on the river state model obtained by the physical condition calculation unit and the structural model construction device, the horizontal dispersion unit that calculates the water quality dispersion state in the horizontal direction of the river, and based on the river structure model obtained by the structural model construction device, the river longitudinal direction Vertical dispersion unit for obtaining the water quality dispersion state of these, hydraulic state calculation unit, horizontal dispersion unit,
A simulated operating unit that operates the vertical dispersion unit a predetermined number of times to obtain a horizontal dispersion state of water quality and a vertical dispersion state, and a hydraulic state calculation unit, a horizontal dispersion unit, and a vertical dispersion unit by the simulated operation unit by a predetermined number of times. After a predetermined period of time obtained by the operation, a circulating water quality determination unit that determines the water quality at a predetermined location, and an operation of the simulation operation unit when the water quality at the predetermined location is determined to be degraded by the basin water quality determination unit. Based on the number of times, by using the delivery time calculation unit that calculates the time until the water quality of the predetermined location deteriorates, the measurement results obtained by measuring the river and the optimized river structure model Based on the hydraulic condition of the flowing part of the river,
Water quality dispersion state in the horizontal direction, water quality dispersion state in the vertical direction is predicted, and the water quality at a predetermined point of the river, for example, the intake point is determined.When the water quality deteriorates upstream of the river, the water quality at the intake point Accurately predict the degree of impact, the time until the effect occurs, etc.

【0046】請求項10では、水理状態計算部として、
河川を流れる水の水面勾配が設定される水面勾配設定回
路と、この水面勾配設定回路で設定された水面勾配と構
造モデル構築装置で得られた河川構造モデルとに基づ
き、河川横断面方向の横分散係数、流下方向の縦分散係
数を求める分散係数計算回路と、構造モデル構築装置で
得られた河川構造モデルに基づき、各流管の流速を求め
る流管流速計算回路と、この流管流速計算回路で得られ
た各流管の流速、分散係数計算回路で得られた横分散係
数、流下方向の縦分散係数、構造モデル構築装置で得ら
れた河川構造モデルに基づき、各流管の横分散定数、縦
分散定数を求める分散定数回路と、流下方向に隣接する
各流管の水質を連続させる濃度継承計算回路とを使用す
ることにより、河川を計測して得られた計測結果と、最
適化された河川の構造モデルとに基づき、河川の流水部
分について、水面勾配、横断面方向の横分散係数、流下
方向の縦分散係数、各流管の流速、横断面方向の横分散
定数、流下方向の縦分散定数を求めさせるとともに、流
下方向に隣接する各流管の水質を連続させて、現時点か
ら所定時間後における河川の所定地点、例えば取水地点
における水質を正確に判定させ、これによっ河川の上流
で水質が悪化したとき、取水地点の水質に対する影響
度、影響が出るまでの時間などを正確に予測させる。
In a tenth aspect, the hydraulic state calculation unit includes:
Based on the water surface gradient setting circuit in which the water surface gradient of the water flowing through the river is set, and the water surface gradient set by the water surface gradient setting circuit and the river structure model obtained by the structural model construction device, the horizontal A dispersion coefficient calculation circuit for calculating a dispersion coefficient and a longitudinal dispersion coefficient in a flowing direction; a flow pipe flow velocity calculation circuit for calculating a flow velocity of each flow pipe based on a river structure model obtained by a structural model construction apparatus; Based on the flow velocity of each flow pipe obtained by the circuit, the lateral dispersion coefficient obtained by the dispersion coefficient calculation circuit, the longitudinal dispersion coefficient in the downstream direction, and the horizontal dispersion of each flow pipe based on the river structure model obtained by the structural model construction device. By using a dispersion constant circuit that calculates constants and longitudinal dispersion constants, and a concentration inheritance calculation circuit that keeps the water quality of each flow pipe adjacent in the downflow direction, the measurement results obtained by measuring rivers and optimization River structure Based on the model, the water surface gradient, the horizontal dispersion coefficient in the cross-sectional direction, the vertical dispersion coefficient in the downflow direction, the flow velocity of each flow tube, the horizontal dispersion constant in the cross-section direction, and the vertical dispersion constant in the downflow direction are calculated based on the model. At the same time, the water quality of each flow pipe adjacent in the downflow direction is made continuous, and the water quality at a predetermined point of the river after a predetermined time from the present time, for example, the water quality at the intake point, is accurately determined. When the water quality deteriorates, the degree of influence on the water quality at the intake point and the time required for the influence to occur are accurately predicted.

【0047】請求項11では、出力装置によって、模擬
装置で得られた水質流動状態を表示するとき、河川の平
面図上、あるいは構造モデル構築装置で得られた河川構
造モデル上に等高線形式、あるいは色階調表示形式で、
模擬装置で得られた水質流動状態を表示させることによ
り、河川の流水部分をシミュレーションして得られた所
定時間後の水質分布を分かり易い形式で、オペレータに
提示させ、これによって河川の上流で水質が悪化したと
き、取水地点の水質に対する影響度、影響が出るまでの
時間などを正確に把握させて、最適な処置をとらせる。
According to the eleventh aspect, when the water quality flow state obtained by the simulation device is displayed by the output device, a contour line format or a river structure model obtained on the river plan model obtained by the structure model construction device is used. In color gradation display format,
By displaying the water quality flow state obtained by the simulation device, the water quality distribution after a predetermined time obtained by simulating the flowing part of the river is presented to the operator in an easy-to-understand format in an easy-to-understand format. When the water quality deteriorates, the degree of influence on the water quality at the water intake point, the time until the influence appears, and the like are accurately grasped, and the optimum measures are taken.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】[本発明の基本原理]まず、本発
明の詳細な説明に先だって、本発明による河川管理シス
テムの基本原理について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Basic Principle of the Present Invention] Prior to detailed description of the present invention, a basic principle of a river management system according to the present invention will be described.

【0049】現在、多くの浄水場システムでは、河川か
ら取水した水を浄水して、各家庭などに給水される水道
水を生成している。このため、河川から取水される水が
汚染されている恐れがあるときには、これを事前に検知
して、取水を停止するなどの処置を取らなければならな
い。
At present, many water purification plant systems purify water taken from rivers to generate tap water to be supplied to households and the like. For this reason, when there is a possibility that the water taken from the river is contaminated, it is necessary to detect this in advance and take measures such as stopping the water intake.

【0050】そこで、本発明者らは、取水ポイントの近
辺で、河川両岸の水質が各々、異なるときでも、正確な
濃度値が得られ、さらに以下に示す諸条件、すなわち、 (1)簡単で、理解が容易である (2)動的かつ高速に追跡できる (3)実際の河川に容易に利用できる という条件を満たすように、四倉・セイヤーの提唱した
自然座標2次元移流拡散管流モデル(四倉、中村「河川
における溶存物質の二次元輸送解析のための流管モデル
について」、土木学会論文集、第399号/−10、
1988、p85)を簡略化し、図10に示す2次元河
川水質予測システム101を構築した。
Therefore, the present inventors can obtain an accurate concentration value near the water intake point even when the water quality on both sides of the river is different, and furthermore, various conditions shown below, namely: (2) Dynamic and high-speed tracing (3) Natural coordinate two-dimensional advection-diffusion tube flow model proposed by Yokura and Sayer to satisfy the condition that it can be easily used for actual rivers (Yokura, Nakamura, "On a flow tube model for two-dimensional transport analysis of dissolved matter in rivers," Journal of Japan Society of Civil Engineers, 399 / -10,
1988, p85), and constructed a two-dimensional river water quality prediction system 101 shown in FIG.

【0051】この2次元河川水質予測システム101
は、河川モデル102の断面形状から河川を流れる流水
を模式するのに必要な流管モデル、すなわち河川モデル
102の流水を横方向に複数の流管“Δq”に分割し、
さらに計算要素“Δx”単位で縦方向に分割した流管モ
デルを作成する流管モデル構築ツール103と、この流
管モデル構築ツール103によって作成された流管モデ
ルに関する水理変数、例えば潤辺、径深、摩擦速度、流
速分布、横分散定数などを求る水理変数演算ツール10
4と、これら流管モデル構築ツール103、水理変数演
算ツール104で得られた流管モデルを使用して、河川
モデル102の流水部分を横方向に複数の流管“Δq”
に分割するとともに、計算要素“Δx”単位で縦方向に
分割して水理状態を求める水理モデル105と、この水
理モデル105で得られた水理状態に対応する非定常移
流分散方程式について、水深の変動を考慮して解析解を
物質収支補正しながら、下記に示すように、この非定常
移流分散方程式を構成する移流項と、横分散項とを各
々、時間積分するというアルゴリズムを使用し、計算周
期“Δt”毎に、水質を計算する水質モデル106と、
計算周期“Δt”毎に、水質モデル106で得られた水
質を解析して、河川座標上に等高線による色階調形式で
水質濃度を表示する水質濃度表示ツール107とによっ
て構成されている。
This two-dimensional river water quality prediction system 101
Is a flow tube model necessary to model the flowing water flowing through the river from the cross-sectional shape of the river model 102, that is, the flowing water of the river model 102 is divided into a plurality of flow tubes “Δq” in the horizontal direction,
Further, a flow tube model construction tool 103 for creating a flow tube model divided vertically in units of the calculation element “Δx”, and hydraulic variables related to the flow tube model created by the flow tube model construction tool 103, for example, Hydraulic variable calculation tool 10 for determining diameter, friction speed, flow velocity distribution, lateral dispersion constant, etc.
4 and the flow pipe model obtained by the flow pipe model construction tool 103 and the hydraulic variable calculation tool 104, the flowing water portion of the river model 102 is laterally divided into a plurality of flow pipes “Δq”.
And a hydraulic model 105 for obtaining a hydraulic state by vertically dividing the calculation element “Δx”, and an unsteady advection dispersion equation corresponding to the hydraulic state obtained by the hydraulic model 105. As shown below, we use an algorithm that integrates the advection term and the transverse dispersion term that constitute this unsteady advection dispersion equation while correcting the analytical solution taking into account the fluctuations in water depth. And a water quality model 106 for calculating water quality for each calculation cycle “Δt”;
A water quality concentration display tool 107 that analyzes the water quality obtained by the water quality model 106 at each calculation cycle “Δt” and displays the water quality concentration in a color gradation format using contour lines on river coordinates.

【0052】[0052]

【数1】 但し、C:濃度 q:累積流量 U:流速 D:横分散定数 そして、シミュレーション対象となる河川として、図1
1に示すように、最水深が左岸側に偏った“50m”の
川幅を持つ、全長“20km”の単水路河川(分岐箇
所、合流箇所が無い河川)を想定し、この河川を縦方向
に“100m”間隔に分割し、各分割区域毎に、20本
の流管を設定した河川モデル102を作成し、この河川
モデル102の河川流量“Q”が“100m/秒”で
あるという条件を設定して、2次元河川水質予測システ
ム101を使用し、シミュレーションを行い、河川を流
れる水のうち、異常な水質となっている水が平面的にど
のような挙動を起こすか解析した。
(Equation 1) Here, C: concentration q: cumulative flow U x : flow velocity D z : lateral dispersion constant
As shown in Fig. 1, assuming a single channel river with a river width of "20 km" (a river with no branching point or confluence point) having a river width of "50 m" with the maximum water depth biased to the left bank side, The river model 102 is divided into “100 m” intervals and 20 flow pipes are set for each divided area. The condition that the river flow “Q” of the river model 102 is “100 m 3 / sec” Was set, and a simulation was performed using the two-dimensional river water quality prediction system 101, and among the water flowing through the river, an analysis was performed to determine what kind of behavior of water having abnormal water quality occurs in a plane.

【0053】《1回目のシミュレーション》まず、取水
地点の左岸側、右岸側にある3本の流管を使用して、
“1.62m /秒”の流量で取水を行っている状態
で、取水地点から“10km”上流にある河川の中央部
分に、非分解性溶質を“50mg/l”の濃度で5分間
だけ、注入したとき、1時間後、2時間後、3時間後
に、非分解性溶質がどのように拡散するかシミュレーシ
ョンしたところ、図12(a)、(b)、(c)に示す
結果を得た。
<< First Simulation >> First, water intake
Using three flow tubes on the left bank and right bank of the point,
"1.62m 3/ Water ”at a flow rate of
The central part of the river "10km" upstream from the intake point
Min, non-degradable solute at a concentration of "50 mg / l" for 5 minutes
Only, 1 hour, 2 hours, 3 hours after injection
Simulate how non-degradable solutes diffuse
12 (a), (b) and (c)
The result was obtained.

【0054】このシミュレーション結果から分かるよう
に、河川を流れる水の流下に伴う縦方向、横方向につい
て、実際の河川で生じる水質分散(フリューム)と同様
な水質分散が現われて、図13に示すように、取水地点
の右岸における非分解性溶質の濃度と、取水地点の左岸
における非分解性溶質の濃度とに差が生じるとともに、
実際河川で生じるテーリングと同様なテーリングも現わ
れた。
As can be seen from the simulation results, in the vertical and horizontal directions accompanying the flow of the water flowing through the river, a water quality dispersion similar to the water quality dispersion (flume) generated in the actual river appears, as shown in FIG. In addition, there is a difference between the concentration of non-degradable solute on the right bank of the intake point and the concentration of non-degradable solute on the left bank of the intake point.
In fact, tailings similar to those occurring in rivers also appeared.

【0055】また、取水最大濃度(ピーク)までの到達
時間を解析したところ、図14に示すように、左岸取水
までの到達時間と、右岸取水までの到達時間とに差が生
じた。
Further, when the arrival time to the maximum concentration (peak) of the water intake was analyzed, as shown in FIG. 14, there was a difference between the arrival time to the left bank intake and the arrival time to the right bank intake.

【0056】《2回目のシミュレーション》次に、取水
地点の左岸側、右岸側にある3本の流管を使用して、
“1.62m /秒”の流量で取水を行っている状態
で、取水地点から“10km”上流にある河川に、左岸
から河川中央に向かって順次、漸減するという濃度勾配
で、非分解性溶質を連続的に注入したとき、1時間後、
2時間後に、非分解性溶質がどのように拡散するかシミ
ュレーションしたところ、図15(a)、(b)に示す
結果を得た。
<< Second Simulation >> Next, water intake
Using three flow tubes on the left bank and right bank of the point,
"1.62m 3/ Water ”at a flow rate of
Then, on a river 10 km upstream from the intake point, on the left bank
From the river to the center of the river
Then, when the non-degradable solute is continuously injected, after one hour,
After 2 hours, spot how non-degradable solutes diffuse.
As shown in FIGS. 15A and 15B,
The result was obtained.

【0057】このシミュレーション結果から分かるよう
に、河川の左岸側の支流から異常な水質の水が河川に流
入すると、実際の河川の流れと同様に、流れが速い中央
部によって、異常な水質の水が対岸側に導かれる。
As can be seen from the simulation result, when water of abnormal water quality flows into the river from the tributary on the left bank side of the river, the water of abnormal water quality is generated by the central part where the flow is fast, as in the actual flow of the river. Is led to the opposite side.

【0058】《3回目のシミュレーション》次に、取水
地点の左岸側、右岸側にある3本の流管を使用して、
“1.62m /秒”の流量で取水を行っている状態
で、取水地点から“10km”上流にある河川に、右岸
から河川中央に向かって順次、漸減するという濃度勾配
で、非分解性溶質を連続的に注入したとき、1時間後、
2時間後に、非分解性溶質がどのように拡散するかシミ
ュレーションしたところ、図16(a)、(b)に示す
結果を得た。
<< Third Simulation >> Next, water intake
Using three flow tubes on the left bank and right bank of the point,
"1.62m 3/ Water ”at a flow rate of
The right bank on the river 10km upstream from the intake point
From the river to the center of the river
Then, when the non-degradable solute is continuously injected, after one hour,
After 2 hours, spot how non-degradable solutes diffuse.
As shown in FIGS. 16A and 16B,
The result was obtained.

【0059】このシミュレーション結果から分かるよう
に、河川の右岸側の支流から異常な水質の水が河川に流
入すると、実際の河川の流れと同様に、流れが速い中央
部によって、異常な水質の水が対岸側に導かれる。
As can be seen from the simulation results, when water of abnormal water quality flows into the river from the tributary on the right bank side of the river, the water of abnormal water quality is formed by the central part where the flow is fast as in the actual flow of the river. Is led to the opposite side.

【0060】《結果》これらの各シミュレーション結果
から分かるように、この2次元河川水質予測システム1
01を使用することにより、通常の河川で見られる水質
分散(フリューム)の挙動を表現することができる。
<< Results >> As can be seen from the results of these simulations, the two-dimensional river water quality prediction system 1
By using 01, the behavior of water quality dispersion (flume) seen in a normal river can be expressed.

【0061】この際、水質の挙動に影響をおよぼすモデ
ルパラメータとして、時間と空間の分解要素である計算
周期“Δt”、流管“Δq”、計算要素“Δx”、流速
“U ”、横分散定数“D”しか使用せず、さらに計
算式が簡単であることから、簡易で、かつ高速に、シミ
ュレーションを行うことができる。
At this time, a model that affects the behavior of water quality
Calculation that is a decomposition factor of time and space
Period “Δt”, flow tube “Δq”, calculation element “Δx”, flow velocity
"U x”, The lateral dispersion constant“ DzUse only
Because the formula is simple, it is simple and fast
Simulations can be performed.

【0062】そこで、本発明による河川管理システムで
は、この2次元河川水質予測システムを基本部分として
使用し、河川の水質分散を予測することにした。
Therefore, in the river management system according to the present invention, the two-dimensional river water quality prediction system is used as a basic part, and the water quality dispersion of the river is predicted.

【0063】[本発明の実施の形態]図1は上述した基
本原理を用いた、本発明による河川管理システムの一実
施の形態を示すブロック図である。
[Embodiment of the Present Invention] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a river management system according to the present invention using the above-described basic principle.

【0064】この図に示す河川管理システム1は、管理
対象となる河川の水量、川幅などを計測する計測装置2
と、この計測装置2で得られた各計測結果に基づき、河
川の構造モデルを構築する構造モデル構築装置3と、こ
の構造モデル構築装置3で構築された河川の構造モデ
ル、計測装置2で得られた河川の水量、水質などに基づ
き、現時点を基準とした所定時間毎、河川各部毎の水質
分布を予測する模擬装置4と、この模擬装置4で得られ
た予測結果を分かり易い形式で表示する状態表示装置5
と、計測装置2で得られた各計測結果、構造モデル構築
装置3で構築された構造モデル、模擬装置4で得られた
予測結果などを指定された伝送先に伝送する伝送装置6
とを備えており、管理対象となる河川の流量、水位、川
幅、毒物有無などを計測して、河川の構造モデルを最適
化しながら、この構造モデル、計測結果などを使用し
て、現時点を基準とした所定時間毎、河川各部毎の水質
分布をシミュレーションし、管理対象となる河川の上流
で、河川の水質が悪化したとき、取水場所の水質がどの
程度、悪化するのか、また悪化するまでの時間を予測し
て、予測結果を分かり易い形式で表示するとともに、予
め設定されている通報場所に通報する。
The river management system 1 shown in this figure is a measuring device 2 for measuring the water volume, river width, etc. of a river to be managed.
And a structural model constructing device 3 for constructing a river structural model based on each measurement result obtained by the measuring device 2, a river structural model constructed by the structural model constructing device 3, and a measuring device 2 A simulation device 4 for predicting the water quality distribution of each part of the river at predetermined time intervals based on the present time based on the amount of water and water quality of the river obtained, and a prediction result obtained by the simulation device 4 is displayed in an easy-to-understand format. Status display device 5
And a transmission device 6 for transmitting each measurement result obtained by the measurement device 2, the structural model constructed by the structural model construction device 3, the prediction result obtained by the simulation device 4, and the like to a designated transmission destination.
By measuring the flow rate, water level, river width, presence / absence of poisons, etc. of the river to be managed, and optimizing the structural model of the river, using this structural model, measurement results, etc. At a given time, the water quality distribution of each part of the river is simulated, and when the water quality of the river deteriorates upstream of the river to be managed, how much the water quality of the intake site deteriorates, and The time is predicted, the prediction result is displayed in an easy-to-understand format, and a report is made to a preset report location.

【0065】以下、この河川管理システム1を構成する
計測装置2、構造モデル構築装置3、模擬装置4、状態
表示装置5、伝送装置6について順次、詳細に説明す
る。
Hereinafter, the measuring device 2, the structural model construction device 3, the simulation device 4, the status display device 5, and the transmission device 6 constituting the river management system 1 will be described in detail in order.

【0066】《計測装置2の説明》計測装置2は、管理
対象となる河川の各場所に設置され、河川の流量を計測
する複数の流量計測機構7と、管理対象となる河川の各
場所に設置され、河川の水位を計測する水位計測機構8
と、管理対象となる河川の各場所に設置され、河川の川
幅を計測する川幅計測機構9と、管理対象となる河川の
各場所に設置され、河川を流れる水の水質などを計測
し、予め登録されている毒物などが存在するとき、これ
を検知する毒物検知機構10とを備えており、管理対象
となる河川の各場所毎に、河川の流量と、水位と、川幅
と、水質とを計測しながら、これらの各計測動作で得ら
れた流量“Q”と、水位“H”と、川幅“W”とを構造
モデル構築装置3と、伝送装置6とに供給するととも
に、流量“Q”と、水質“C”とを模擬装置4に供給す
る。
<< Description of Measuring Apparatus 2 >> The measuring apparatus 2 is installed at each location of a river to be managed, a plurality of flow rate measuring mechanisms 7 for measuring the flow rate of the river, and at each location of the river to be managed. Water level measurement mechanism 8 installed to measure river water level
And a river width measuring mechanism 9 installed at each location of the river to be managed and measuring the width of the river, and a water quality installed at each location of the river to be managed and measuring the quality of water flowing through the river in advance. When there is a registered poison or the like, a poison detection mechanism 10 for detecting the poison is provided. While measuring, the flow rate “Q”, the water level “H”, and the river width “W” obtained in each of these measurement operations are supplied to the structural model construction device 3 and the transmission device 6, and the flow rate “Q” And the water quality “C” are supplied to the simulation device 4.

【0067】この場合、川幅計測機構9として、河川に
設けられた河川構造物の所定部分に取り付けられ、河川
の水面境界側からの光を受光する受光器と、この受光器
を走査させて、受光方向を切り替える走査駆動機と、こ
の走査駆動機によって受光器を走査させて得られる受光
結果に基づき、河川の水面境界を求める境界位置計算回
路と、この境界位置計算回路の計算結果に基づき、河川
の川幅を求める川幅計算回路とを有する計測機構などが
使用される。
In this case, the river width measuring mechanism 9 is attached to a predetermined portion of a river structure provided in the river, and receives light from the water surface boundary side of the river, and scans the light receiver. A scan driver that switches the light receiving direction, a boundary position calculation circuit that obtains a water surface boundary of a river based on a light reception result obtained by scanning a light receiver by the scan driver, and a calculation result of the boundary position calculation circuit. A measurement mechanism having a river width calculation circuit for obtaining the river width of the river is used.

【0068】《構造モデル構築装置3の説明》構造モデ
ル構築装置3は、河川の横断面形状に関する河川横断面
形状データ、河川横断面位置データなどを記録管理する
河川横断面形状記録管理部11と、河川の構造モデルを
定義する河川構造モデル定義部12と、河川の構造モデ
ルを構成する各流管の内容を決定する流管路決定部13
とを備えており、計測装置2から供給される流量“Q”
と、水位“H”と、川幅“W”とに基づき、河川横断面
形状データ、河川横断面位置データなどを更新して、河
川の水位、流量などが変化しても、管理対象となってい
る河川の実断面形状と、河川モデルの断面形状とがずれ
ないようにしながら、河川を流れる水を模擬的に表わす
ときに必要な構造モデルの流管数、流管流量を決定する
とともに、これら各流管の流量分布、流管変数変換、流
管係数などを求め、これら構造モデル、流量分布、流管
変数変換、流管係数などを流管形状データとして模擬装
置4と、伝送装置6とに供給する。
<< Description of Structural Model Building Apparatus 3 >> The structural model building apparatus 3 includes a river cross section shape recording management section 11 for recording and managing river cross section shape data, river cross section position data, etc. relating to the cross section shape of a river. , A river structure model defining unit 12 for defining a river structural model, and a flow channel determining unit 13 for determining the contents of each flow tube constituting the river structural model
And the flow rate “Q” supplied from the measuring device 2.
The river cross section shape data, river cross section position data, etc. are updated based on the water level “H” and the river width “W”. While keeping the actual cross-sectional shape of the river in question and the cross-sectional shape of the river model, the number of flow pipes and flow pipe flow of the structural model necessary to represent the water flowing through the river in a simulated manner are determined. The flow rate distribution, flow pipe variable conversion, flow pipe coefficient, etc. of each flow pipe are obtained, and these structural models, flow rate distribution, flow pipe variable conversion, flow pipe coefficient, etc. are used as flow pipe shape data as a simulation device 4, a transmission device 6, To supply.

【0069】この場合、河川横断面形状記録管理部11
は、図8に示すように、河川の下流方向を示す流下番号
“i”毎に、かつ図9に示すように、河川堤の所定地点
を断面基点として、河川の横方向を示す横番号Z毎に、
断面基点からの水平距離を示す河床幅“W(Z)”と、
垂直距離を示す河床高“H(Z)”とで表現される河川
横断面形状データと流水部分の位置を示す河川横断面位
置データとを記憶する河川横断面記録保存回路と、図2
に示すように、計測装置2から供給される水位データ
“H”に基づき、河川横断面記録保存回路14に記録さ
れている河川横断面形状データを流水領域を基準とした
流断面座標データに変換する流断面形状データ変換回路
15、この流断面形状データ変換回路15から出力され
る流断面座標データの正値部分(実際に水がある部分を
示す流断面形状データ)を抽出して、流断面水深“h
(Z)”を計算する流断面水深計算回路16、流断面形
状データ変換回路15から出力される流断面座標データ
の正値部分(実際に水がある部分)を抽出して、流水境
界からの川幅を示す流断面川幅“WZ”、左岸流水境界
(δ=0の部分から右岸流水境界(δ=nδの部分)ま
での距離を示す流断面川幅“W”などを計算する流断面
川幅計算回路17、この流断面川幅計算回路17で得ら
れた流断面川幅“W”、流断面水深計算回路16で得ら
れた“h(Z)”、これらの各境界に隣接する河川横断
面形状データの河床高、河床幅などを補間処理して、河
川横断面を構成する河川敷部分の水平距離となる左岸幅
“WL”、右岸幅“WR”、流水境界の河床高となる左
岸境界河床高“H(X)”、右岸境界河床高“H(X
)”を計算する流断面境界計算回路18を有する断面
形状計算回路19とを備えている。
In this case, the river cross section shape record management unit 11
As shown in FIG. 8, a horizontal number Z indicating the horizontal direction of the river with respect to each of the downstream numbers "i" indicating the downstream direction of the river and, as shown in FIG. Every,
Riverbed width “W (Z)” indicating the horizontal distance from the cross-section base point;
A river cross-section record and storage circuit for storing river cross-section shape data represented by a river bed height “H (Z)” indicating a vertical distance and river cross-section position data indicating a position of a flowing water portion;
As shown in the figure, based on the water level data “H” supplied from the measuring device 2, the river cross-sectional shape data recorded in the river cross-section record storage circuit 14 is converted into flow cross-section coordinate data based on the flowing water area. Flow section shape data conversion circuit 15 which extracts a positive value portion (flow section shape data indicating a portion where water is actually present) of the flow section coordinate data output from the flow section shape data conversion circuit 15, Water depth "h
(Z) "The flow section depth calculating circuit 16 for calculating""and the flow section coordinate data output from the flow section shape data conversion circuit 15 extract a positive value portion (portion where water actually exists) of the flow section coordinate data, and Flow cross section river width calculation circuit for calculating the cross section river width “WZ” indicating the river width, the cross section river width “W” indicating the distance from the left bank flow boundary (δ = 0 to the right bank flow boundary (δ = nδ)) 17, the flow cross section river width “W” obtained by the flow cross section river width calculation circuit 17, “h (Z)” obtained by the flow cross section water depth calculation circuit 16, and the river cross section shape data adjacent to each of these boundaries. Interpolating the riverbed height, riverbed width, etc., the left bank width “WL” and the right bank width “WR”, which are the horizontal distances of the riverbeds constituting the river cross section, and the left bank boundary “H”, which is the riverbed height at the flowing water boundary ( XL ) ”, right bank boundary riverbed height“ H (X
R ) ″ and a cross-sectional shape calculation circuit 19 having a flow cross-section boundary calculation circuit 18.

【0070】さらに、河川横断面形状記録管理部11
は、図3に示すように、断面形状計算回路19で得られ
た流断面川幅“WZ”と計測装置2から供給される川幅
“W”とを比較してその差異を計算する川幅比較回路2
0、この川幅比較回路20で得られた差異が所定の比率
以上、離れているとき、左岸境界“X”の河床高“H
(X)”、河床幅“W(X)”、または右岸境界
“X”の河床高“H(X )”、河床幅“W
(X)”を河川横断面記録保存回路14に記憶させて
いる河川横断面形状データに追加し、また流断面川幅
“WZ”と川幅“W”との差異が所定の比率以下しか離
れていないとき、河川横断面記録保存回路14に記憶さ
せている河川横断面形状データのうち、左岸境界
“X”に最も近い河川横断面形状データ、または右岸
境界“X”に最も近い河川横断面形状データと置換さ
せる河川横断面形状データ修正回路21とを有する河川
横断面形状記録更新回路22を備えている。
Further, the river cross-sectional shape record management unit 11
Is obtained by the cross-sectional shape calculation circuit 19 as shown in FIG.
River width “WZ” and the river width supplied from the measuring device 2
River width comparison circuit 2 that compares “W” and calculates the difference
0, the difference obtained by the river width comparison circuit 20 is a predetermined ratio
Above, when left, "XL"H" bed height
(XL) ", Riverbed width" W (XL) "Or right bank border
“XR"H (X R) ”, Riverbed width“ W
(XR) ”Is stored in the river cross-section record storage circuit 14.
River cross-section shape data, and the cross-section river width
The difference between “WZ” and river width “W” is separated only by a specified ratio or less.
When not stored in the river cross-section record storage circuit 14,
Of the river cross-sectional shape data
“XLRiver cross-sectional shape data closest to "or right bank
Boundary "XRRiver cross section data closest to "
A river having a river cross-sectional shape data correction circuit 21
A cross section shape recording / updating circuit 22 is provided.

【0071】そして、予め記憶している河川横断面形状
データ、河川横断面位置データと、計測装置2から出力
される水位“H”、川幅“W”とに基づき、河川を流れ
る水の断面形状を示す流断面水深“h(Z)”、流水境
界からの川幅を示す流断面川幅“W(z)”、左岸流水
境界から右岸流水境界までの距離を示す流断面川幅“W
Z”、河川横断面を構成する河川敷部分の水平距離とな
る左岸幅“WL”、右岸幅“WR”、流水境界の河床高
となる左岸境界河床高“H(X)”、右岸境界河床高
“H(X)”などを計算し、さらにこれらの計算によ
って得られた流断面川幅“WZ”と、計測装置2から供
給される川幅“W”との比較結果に基づき、それまでの
河川横断面形状データ、流断面位置データなどを修正し
た後、修正済みの流断面形状データ、流断面位置データ
などを流断面形状データとして、模擬装置4に供給する
とともに、この流断面形状データと、計測装置2から供
給される川幅“W”などとを河川構造モデル定義部12
と、流管路決定部13とに供給する。
Based on the previously stored river cross-sectional shape data, river cross-sectional position data, and the water level “H” and river width “W” output from the measuring device 2, the cross-sectional shape of the water flowing through the river is determined. , The cross-section river width “W (z)” indicating the river width from the flow boundary, and the cross-section river width “W indicating the distance from the left shore flow boundary to the right shore flow boundary.
Z, the left bank width “WL”, which is the horizontal distance of the riverbed part constituting the river cross section, the right bank width “WR”, the left bank boundary riverbed height “H ( XL )”, which is the riverbed height at the flowing water boundary, the right bank boundary riverbed High “H (X R )” and the like are calculated, and further, based on a comparison result of the river cross section “WZ” obtained by these calculations with the river width “W” supplied from the measuring device 2, After correcting the river cross-sectional shape data, the flow cross-sectional position data, and the like, the corrected flow cross-sectional shape data, the flow cross-sectional position data, and the like are supplied to the simulation device 4 as the flow cross-sectional shape data. , The river width “W” supplied from the measuring device 2, and the like.
And the flow channel determining unit 13.

【0072】河川構造モデル定義部12は、河川横断面
形状記録管理部11から供給される川幅“W”(計測装
置2で得られた川幅)または流断面形状データに含まれ
る流断面川幅“WZ”を各流下番号“i”毎に整理した
流断面川幅“WZ(i)”に基づき、河川の本流部分、
合流部分、分流部分毎に、水の流下に伴う変化の程度を
表現する平均偏差“DM”を求めるとともに、予め設定
されている関係式、例えば下記に示す(3)式を用い
て、本流部分、合流部分、分流部分毎に、基本となる流
管数“nj”を計算する流管数決定回路23と、この流
管数決定回路23で得られた本流部分、合流部分、分流
部分毎の流管数“nj”に所定の分配比率をかけた後、
河川横断面形状記録管理部11から供給される本流部分
の流量“Q”、合流部分の流量“Q”、分流部分の流量
“Q”(計測装置2で得られた本流部分、合流部分、分
流部分の各流量)を各流管に分配して、河川の本流部
分、合流部分、分流部分毎に、各流管毎の流管流量“q
(j)”(但し、jは左式境界からの流管番号)を求め
る流管流量決定回路24とを備えている。
The river structure model definition unit 12 calculates the river width “W” (river width obtained by the measuring device 2) supplied from the river cross-sectional shape record management unit 11 or the flow cross-section river width “WZ” included in the flow cross-section shape data. ”Is arranged for each downflow number“ i ”, and the main stream portion of the river,
An average deviation “DM” expressing the degree of change accompanying the flow of water is determined for each of the merging portion and the branching portion, and the main flow portion is calculated using a preset relational expression, for example, the following expression (3). , A flow tube number determining circuit 23 for calculating a basic flow tube number “nj” for each of the merging portion and the diverging portion, and a main flow portion, a merging portion, and a diverging portion obtained by the flow tube number determining circuit 23. After multiplying the number of flow tubes “nj” by a predetermined distribution ratio,
The flow rate “Q” at the main stream, the flow rate “Q” at the merge section, and the flow rate “Q” at the branch section supplied from the river cross-sectional shape record management unit 11 (main stream section, merge section, branch stream obtained by the measuring device 2) Is distributed to each flow pipe, and the flow pipe flow rate “q
(J) "(where j is the flow tube number from the left boundary).

【0073】nj=a・DM+b …(3) 但し、a:定数 b:定数 そして、河川横断面形状記録管理部11から供給される
川幅“W”(計測装置2で得られた川幅)または流断面
形状データに含まれる流断面川幅“WZ(i)”に基づ
き、河川の本流部分、合流部分、分流部分毎に、水の流
下に伴う変化の程度を表現する平均偏差“DM”を求め
るとともに、(3)式を使用して、流管数“nj”を計
算し、この流管数“nj”に所定の分配比率をかけた
後、河川横断面形状記録管理部11から供給される本流
部分の流量“Q”、合流部分の流量“Q”、分流部分の
流量“Q”(計測装置2で得られた本流部分、合流部
分、分流部分の各流量)を各流管に分配して、河川の本
流部分、合流部分、分流部分毎に、各流管毎の流管流量
“q(j)”を求め、これらを流管路決定部13に供給
する。
Nj = a · DM + b (3) where a: constant b: constant and the river width “W” (river width obtained by the measuring device 2) or flow supplied from the river cross-sectional shape record management unit 11 Based on the flow cross section river width “WZ (i)” included in the cross sectional shape data, an average deviation “DM” expressing the degree of change accompanying the flow of water is determined for each of a main stream portion, a junction portion, and a branch portion of the river. , (3) is used to calculate the number of flow pipes “nj”, multiply this flow pipe number “nj” by a predetermined distribution ratio, and then supply the main stream supplied from the river cross-sectional shape record management unit 11. The flow rate “Q” of the part, the flow rate “Q” of the merge part, and the flow rate “Q” of the branch part (each flow of the main flow part, the merge part, and the branch part obtained by the measuring device 2) are distributed to each flow pipe. , The flow pipe flow rate “q (j ) ", And supplies these to the flow conduit determination unit 13.

【0074】流管路決定部13は、河川横断面形状記録
管理部11から供給される流断面形状データ中の流断面
水深“h(z)”と流断面幅“W(z)”とに基づき、
河川断面の平均水深“Hm”を計算する平均水深計算回
路(図示は省略する)、河川横断面形状記録管理部11
から供給される流断面形状データ中の流断面データ数
“NZ”と河川横断面形状記録管理部11から供給され
る流量“Q”(計測装置2で得られた流量)とに基づ
き、河川断面の平均流量“Qm”を求める平均流量計算
回路(図示は省略する)、これら平均水深“Hm”と平
均流量“Qm”を所定の計算式に代入して、河川断面方
向の流断面分布“q(z)”を計算する流量計算回路
(図示は省略する)によって構成される流量分布計算回
路25と、図4に示すように、河川構造モデル定義部1
2から供給される流管数“nj”、各流管毎の流管流量
“q(j)”を積分して、河川横断面方向の累積流量
“qc(z)”と累積流管流量“qc(j)”とを求め
た後、補間計算を行い、下記に示す(4)式を満たす左
岸境界“X”からの流管番号“j”を求めるととも
に、この流管番号“j”に対応する河川横断面方向の流
管位置“zi”を求める流管位置計算回路26、この流
管位置計算回路26で得られた流管位置“zi”と河川
横断面形状記録管理部11から供給される流断面形状デ
ータ中の流断面幅“W(z)”とに基づき、各流管の流
管幅“w(j)”を求める流管幅計算回路27、河川横
断面形状記録管理部11から供給される流断面形状デー
タ中の流断面水深“h(z)”と流管位置計算回路26
で得られた流管位置“zi”とに基づき、流管水深“h
(j)”を求める流管水深計算回路28によって構成さ
れる流管変数変換回路29とを備えている。
The flow pipe determining unit 13 converts the flow cross section water depth “h (z)” and the flow cross section width “W (z)” in the flow cross section shape data supplied from the river cross section shape recording management unit 11. Based on
An average water depth calculation circuit (not shown) for calculating an average water depth “Hm” of a river cross section, a river cross section shape record management section 11
Of river cross section based on the number of flow cross section data “NZ” in the flow cross section shape data supplied from the unit and the flow rate “Q” (flow rate obtained by the measuring device 2) supplied from the river cross section shape recording management unit 11 An average flow rate calculating circuit (not shown) for calculating the average flow rate “Qm” of the above-mentioned formula, substituting the average water depth “Hm” and the average flow rate “Qm” into a predetermined calculation formula to obtain the flow cross-sectional distribution “q (Z) A flow rate distribution calculation circuit 25 constituted by a flow rate calculation circuit (not shown) for calculating "", and as shown in FIG.
2, the number of flow pipes “nj” supplied from 2 and the flow pipe flow rate “q (j)” for each flow pipe are integrated, and the cumulative flow rate “qc (z)” and the cumulative flow pipe flow rate “ qc (j) "after determining the performs interpolation calculation, shown in the following equation (4) left bank boundary satisfy""with Request, the flow tube number" j "flow tube number from" X L j " From the flow tube position calculation circuit 26 for obtaining the flow tube position “zi” in the river cross section direction corresponding to the flow tube position “zi” obtained by the flow tube position calculation circuit 26 and the river cross section shape record management section 11 A flow tube width calculation circuit 27 for obtaining a flow tube width "w (j)" of each flow tube based on the flow cross section width "W (z)" in the supplied flow cross sectional shape data, river cross section shape record management Flow section depth “h (z)” in the flow section shape data supplied from the section 11 and the flow tube position calculation circuit 26
Based on the flow pipe position “zi” obtained in the above, the flow pipe water depth “h
(J) A flow pipe variable conversion circuit 29 constituted by a flow pipe water depth calculation circuit 28 for obtaining "".

【0075】qc(z)=qc(j) …(4) さらに、流管路決定部13は、流量分布計算回路25、
流管変数変換回路29を動作させて、河川の本流部分を
構成する各流管毎に、流管幅“w(j)”、流管水深
“h(j)”を求めさせる第1流路決定回路30と、流
量分布計算回路25、流管変数変換回路29を動作させ
て、合流側となる河川の各流管毎に、流管幅“w
(j)”、流管水深“h(j)”を求めさせる第2流路
決定回路31と、流量分布計算回路25、流管変数変換
回路29を動作させて、分流側となる河川の各流管毎
に、流管幅“w(j)”、流管水深“h(j)”を求め
させる第3流路決定回路32と、図5に示すように、下
流方向となる各流下番号“i”毎に、両岸の流水面境界
の自然座標位置“XL(X,Y)”、
“XR(X,Y)”を求める流断面境界位置計算回路3
3、この流断面境界位置計算回路33で得られた流水面
境界位置“XL(X,Y)”、“XR(X,Y)”に基
づき、両岸について、流水面境界形状を求める流水面境
界形状計算回路34、この流水面境界形状計算回路34
で得られた流水面境界形状に基づき、流下方向にある1
つの区間を構成する流水面境界長“LXL”、
“LXR”を求める流水面境界長計算回路35、この流
水面境界長計算回路35で得られた流水面境界長“L
XL”、“L ”と流管変数変換回路29で得られた
流管幅“w(j)”とに基づき、補間処理を行い、各流
管毎の流管長“L(j)”求める流管長計算回路36、
この流管長計算回路36で得られた各流管毎の流管長
“L(j)”と流水面境界長計算回路35で得られた流
水面境界長“LXL”、“LXR”との相対比率を示す
流管係数“X(j)”を求める流管長比計算回路37
によって構成される流管係数計算回路38とを備えてい
る。
Qc (z) = qc (j) (4) Further, the flow pipe determining unit 13 includes a flow rate distribution calculating circuit 25,
A first flow path for operating the flow pipe variable conversion circuit 29 to obtain a flow pipe width “w (j)” and a flow pipe water depth “h (j)” for each of the flow pipes constituting the main stream portion of the river. By operating the decision circuit 30, the flow distribution calculation circuit 25, and the flow pipe variable conversion circuit 29, the flow pipe width “w” is set for each flow pipe of the river on the merging side.
(J) ", the second flow path determination circuit 31 for obtaining the flow pipe water depth" h (j) ", the flow distribution calculation circuit 25, and the flow pipe variable conversion circuit 29 are operated to obtain each of the rivers on the branch side. A third flow path determination circuit 32 for obtaining a flow pipe width “w (j)” and a flow pipe water depth “h (j)” for each flow pipe, and, as shown in FIG. For each “i”, the natural coordinate position “ XL (X, Y) ” of the water surface boundary on both sides,
Flow section boundary position calculation circuit 3 for obtaining “ XR (X, Y)
3. Based on the water flow boundary positions " XL (X, Y) " and "XR (X, Y) " obtained by the flow cross-section boundary position calculation circuit 33, the water flow boundary shape is obtained for both banks. Flowing water surface boundary shape calculation circuit 34, this flowing water surface boundary shape calculation circuit 34
Based on the flowing water surface boundary shape obtained in
Water surface boundary length "L XL "
The water surface boundary length calculation circuit 35 for obtaining “L XR ”, and the water surface boundary length “L” obtained by the water surface boundary length calculation circuit 35
XL "," L X R "and the flow tube variable conversion circuit 29 obtained in the flow tube width" w (j) "based on the performed interpolation processing, the flow tube length of each flow tube" L (j) " The desired flow tube length calculation circuit 36,
The flow pipe length “L (j)” obtained for each flow pipe obtained by the flow pipe length calculation circuit 36 and the flow water surface boundary lengths “L XL ” and “L XR ” obtained by the water flow surface boundary length calculation circuit 35. Flow tube length ratio calculation circuit 37 for obtaining a flow tube coefficient “X Z (j)” indicating a relative ratio
And a flow tube coefficient calculation circuit 38 composed of

【0076】そして、河川横断面形状記録管理部11か
ら供給される流断面形状データ、河川構造モデル定義部
12から供給される河川構造モデル定義部12から供給
される流管数“nj”、各流管毎の流管流量“q
(j)”などに基づき、管理対象となる河川の本流部
分、合流部分、分流部分について、各流断面数“N
毎および各流管毎に、流管幅“w(j)”、流管水深
“h(j)”を求めるとともに、各流管毎の流管長“L
(j)”と、流水面境界長計算回路35で得られた流水
面境界長“LXL”、“LXR”との相対比率を示す流
管係数“X(j)”を求めた後、これら各流断面数
“N”毎および各流管毎の流管幅“w(j)”、流管
水深“h(j)”、各流管毎の流管係数“X(j)”
と、河川構造モデル定義部12から供給された流管数
“nj”、各流管毎の流管流量“q(j)”とを各流下
番号“i”毎に整理し、整理結果を流管形状データとし
て、模擬装置4に供給する。
Then, the flow cross-sectional shape data supplied from the river cross-sectional shape record management unit 11, the number of flow pipes “nj” supplied from the river structure model definition unit 12 supplied from the river structure model definition unit 12, Flow tube flow rate “q” for each flow tube
(J) ”, etc., the number of cross sections“ N X ”for the main stream portion, the merging portion, and the branch portion of the river to be managed.
The flow tube width “w (j)” and the flow tube water depth “h (j)” are determined for each and each flow tube, and the flow tube length “L” for each flow tube is determined.
(J) ”and a flow pipe coefficient“ X Z (j) ”indicating a relative ratio between the flowing water boundary length“ L XL ”and“ L XR ”obtained by the flowing water boundary length calculation circuit 35. , respective flow cross section number "N X" each and the flow tube width of each flow tube "w (j)", the flow tube depth "h (j)", the flow tube coefficient of each flow tube "X Z (j ) "
And the number of flow pipes “nj” supplied from the river structure model definition unit 12 and the flow pipe flow rate “q (j)” of each flow pipe are arranged for each downflow number “i”. The data is supplied to the simulation device 4 as pipe shape data.

【0077】《模擬装置4の説明》模擬装置4は、図6
に示すように、予め行われた計測結果から得られた所定
の定数“I”を流断面の水面勾配として設定する水面勾
配設定回路39、この水面勾配設定回路39に設定され
た水面勾配“I”と構造モデル構築装置3から供給され
る流断面形状データとに基づき、所定の計算式を使用し
て、流断面の径深“RC”を求めるとともに、この流断
面の径深“RC”と水面勾配設定回路39に設定された
水面勾配“I”とに基づき、流断面の摩擦速度“V
を求め、さらにこの摩擦速度“V”と構造モデル構築
装置3から供給される流断面形状データとに基づき、河
川横断面方向の分散係数(横分散係数“e”)、流下
方向の分散係数(縦分散係数“e”)を求める分散係
数計算回路40、構造モデル構築装置3から供給される
流管形状データに基づき、各流管の流管流速“U
(j)”を求める流管流速計算回路41、この流管流
速計算回路42で得られた各流管の流管流速“U
(j)”と分散係数計算回路40で得られた横分散係
数“e”、縦分散係数“e”とに基づき、各流管毎
に横分散定数“D”、縦分散定数“D”を求める分
散定数計算回路42、隣合う区間の流管数が相互に異な
っているとき、これら各区間の各流管の水質を連続させ
る濃度継承計算回路43によって構成される水理状態計
算部44を備えている。
<< Description of Simulator 4 >>
As shown in the figure, a water surface gradient setting circuit 39 for setting a predetermined constant “I” obtained from a measurement result performed in advance as a water surface gradient of a flow section, and a water surface gradient “I” set in the water surface gradient setting circuit 39. ”And the flow cross-sectional shape data supplied from the structural model construction device 3, the diameter“ RC ”of the flow cross section is determined using a predetermined calculation formula, and the depth“ RC ”of the flow cross section is determined. Based on the water surface gradient “I” set in the water surface gradient setting circuit 39, the friction velocity “V * ” of the flow cross section
Further, based on the friction velocity “V * ” and the flow cross-sectional shape data supplied from the structural model construction device 3, the dispersion coefficient in the river cross section (lateral dispersion coefficient “e Z ”) and the dispersion in the downstream direction The dispersion coefficient calculation circuit 40 for calculating the coefficient (longitudinal dispersion coefficient “e X ”), and the flow pipe flow velocity “U” of each flow pipe based on the flow pipe shape data supplied from the structural model construction device 3.
X (j) "to determine the flow tube flow velocity" U "of each flow pipe obtained by the flow pipe flow velocity calculation circuit 42.
X (j) ”, the horizontal dispersion coefficient“ e Z ”, and the vertical dispersion coefficient“ e X ”obtained by the dispersion coefficient calculation circuit 40, the horizontal dispersion constant“ D Z ”and the vertical dispersion constant for each flow tube. A hydraulic constant configured by a dispersion constant calculation circuit 42 for obtaining “D X ” and a concentration inheritance calculation circuit 43 for making the water quality of each flow pipe in each of these sections continuous when the number of flow pipes in the adjacent sections is different from each other. A state calculator 44 is provided.

【0078】さらに、模擬装置4は、水理状態計算部4
4で得られた各流管毎の横分散定数“D”に基づき、
下記に示す(5)式を使用して、積分計算を行い、河川
横断面方向について、各流管間の水質分散状態を計算す
る横分散部45と、水理状態計算部44で得られた各流
管毎の縦分散定数“D”に基づき、下記に示す(6)
式を使用して、積分計算を行い、河川流下方向につい
て、各流管間の水質分散状態を計算する縦分散部46
と、流下番号“i”を順次、インクリメントさせなが
ら、全流断面数“N”とこれら各流断面の流管数“N
”とに対応する回数だけ、横分散部45、縦分散部4
6を動作させて、管理対象となっている河川全域の横分
散水質、縦分散水質を求めさせる模擬作動部57と、下
記に示す(7)式を使用して、管理対象となっている河
川の所定箇所より下流にある取水地点での取水水質“C
(t)”を求める流達水質計算部48と、この流達水
質計算部48で得られた取水水質“C(t)”が所定
の値以上に達するまでの時間(流達時間)“Tf”を求
める流達時間計算部49とを備えている。
Further, the simulation device 4 includes a hydraulic state calculation unit 4
Based on the lateral dispersion constant “D Z ” of each flow tube obtained in step 4,
Integral calculation is performed by using the following equation (5), and the horizontal dispersion section 45 for calculating the dispersion state of water quality between the respective flow pipes in the river cross-sectional direction and the hydraulic state calculation section 44 are obtained. Based on the longitudinal dispersion constant “D X ” for each flow tube, shown below (6)
A longitudinal dispersion unit 46 that performs an integral calculation using the equation and calculates a water quality dispersion state between the respective flow pipes in the downstream direction of the river.
When, under a stream number "i" in sequence, while incrementing the total flow cross-section number "N X" and flow tube number of the flow cross-section "N
Z ”, the horizontal dispersion unit 45 and the vertical dispersion unit 4
6 is operated to calculate the horizontal dispersion water quality and the vertical dispersion water quality of the entire river to be managed, and the simulated operating section 57 using the following equation (7). Water quality at the intake point downstream from the specified location
S (t) ", a delivery water quality calculation unit 48, and a time until the intake water quality" C S (t) "obtained by the delivery water quality calculation unit 48 reaches a predetermined value or more (delivery time). And a delivery time calculator 49 for obtaining “Tf”.

【0079】[0079]

【数2】 但し、C:水質 q:流管流量“q(j)”の流断面方向の累積流量“q
c(j)” U:流管の流管流速“UX(j)” D:横分散定数 m:流管係数
(Equation 2) Here, C: water quality q: cumulative flow rate “q (j)” in the flow section direction “q (j)”
c (j) "U x: flow tube of the flow tube velocity" UX (j) "D z : horizontal dispersion constant m X: flow tube coefficient

【数3】 但し、t:模擬時間 ns:取水する流管の番号 そして、図7のフローチャートに示すように、予め設定
されている周期で、模擬作動部47によって水理状態計
算部44を起動させ、構造モデル構築装置3から供給さ
れる流断面形状データ、流管形状データを取り込ませた
後、これら流断面形状データ、流管形状データを使用さ
せて、各流管の横分散定数“D”、縦分散定数
“D”を計算させるとともに、計測装置2から供給さ
れる流量“Q”、水質“C”を取り込ませ、これをメモ
リに書き込ませる(ステップST1〜ST4)。
(Equation 3) Here, t: simulation time ns: number of the flow pipe to take water And, as shown in the flowchart of FIG. 7, the hydraulic operation state calculation unit 44 is started by the simulation operation unit 47 at a preset cycle, and the structural model After the flow cross-section shape data and the flow tube shape data supplied from the construction device 3 are taken in, the horizontal dispersion constant “D Z ” and the vertical length of each flow tube are calculated by using the flow cross-section shape data and the flow tube shape data. In addition to the calculation of the dispersion constant “D X ”, the flow rate “Q” and the water quality “C” supplied from the measuring device 2 are taken in and written into the memory (steps ST1 to ST4).

【0080】この後、模擬作動部47によって横分散部
45を起動させ、水理状態計算部44で得られた各流管
毎の横分散定数“D”に基づき、流下方向を示す流下
番号“i”を順次、インクリメントさせながら、全流断
面数“N”とこれら各流断面の流管数“N”とに対
応する回数だけ、(5)式に示す積分計算を行わせ、河
川横断面方向に対する各流管間の横分散水質を計算させ
た後(ステップST5〜ST7)、縦分散部46を起動
させて、水理状態計算部44で得られた各流管毎の縦分
散定数“D”に基づき、流下方向を示す流下番号
“i”を順次、インクリメントさせながら、全流断面数
“N”とこれら各流断面の流管数“N”とに対応す
る回数だけ、(6)式に示す積分計算を行わせ、河川流
下方向に対する、各流管間の縦分散水質を計算させる
(ステップST8〜ST10)。
Thereafter, the simulated operating section 47 activates the horizontal dispersion section 45, and based on the horizontal dispersion constant “D Z ” of each flow tube obtained by the hydraulic state calculation section 44, the flow number indicating the flow direction. While sequentially incrementing “i”, the integral calculation shown in Expression (5) is performed by the number of times corresponding to the total number of flow sections “N X ” and the number of flow tubes “N Z ” of each of these flow sections, After calculating the horizontal dispersion water quality between the respective flow tubes in the river cross-sectional direction (steps ST5 to ST7), the vertical dispersion unit 46 is started, and the vertical dispersion of each flow tube obtained by the hydraulic state calculation unit 44 is calculated. Based on the dispersion constant “D X ”, the flow number “i” indicating the flow direction is sequentially incremented while corresponding to the total number of flow sections “N X ” and the number of flow tubes “N Z ” of each of these flow sections. The integral calculation shown in equation (6) is performed the number of times, and the , To calculate the vertical dispersion water between the flow tube (step ST8~ST10).

【0081】次いで、模擬作動部47によって流達水質
計算部48を起動させて、水理状態計算部44のメモリ
に書き込まれている水質“C”に基づき、水質計算が必
要であるかどうかを判定させ、水質“C”が悪化してい
ると判定されたとき(ステップST11)、流達水質計
算部48と、流達時間計算部49とを同時に動作させ
て、(7)式に示す計算を行わせ、取水地点における取
水水質“C(t)”を計算させるとともに、この取水
水質“C(t)”が所定の値以上に達するまでの時間
(流達時間)“Tf”を計算させ、これらの計算で得ら
れた取水水質“C (t)”、流達時間“Tf”、各流
下番号“i”毎の流管流量“q(j)”、各流下番号
“i”毎の流管流速“U(j)”、各流下番号“i”
毎の流管水質“C(j)”などとともに、構造モデル構
築装置3から供給された構造モデル構築装置3から供給
される流断面形状データ、流管形状データとを状態表示
装置5に供給させる(ステップST12〜ST15)。
Next, the simulated operating section 47 determines the water quality of the delivered water.
Activating the calculation unit 48 and storing the data in the hydraulic state calculation unit 44
Water quality calculation is required based on the water quality “C” written in
The water quality “C” is deteriorating.
When it is determined that the flow rate is determined (step ST11), the flow water quality meter
Operating unit 48 and the delivery time calculating unit 49 at the same time.
And make the calculation shown in equation (7) take place.
Water quality "CS(T) ”
Water quality "CS(T) Time until “” reaches a predetermined value or more
(Driving time) "Tf" was calculated and obtained by these calculations.
Water intake quality “C S(T) ”, delivery time“ Tf ”, each flow
Flow pipe flow “q (j)” for each lower number “i”, each lower number
Flow tube velocity “U” for each “i”X(J) ", each flow number" i "
The flow model water quality "C (j)" and the
Supplied from the construction model construction device 3 supplied from the construction device 3
Display of flow cross section shape data and flow tube shape data
It is supplied to the device 5 (steps ST12 to ST15).

【0082】《状態表示装置の説明》状態表示装置は、
管理対象となっている河川の状態を表示するのに充分な
表示容量を持つ表示器50と、管理対象となっている河
川を含む地図と構造モデル構築装置3で得られた流断面
形状データ、流管形状データなどで示す河川の構造モデ
ルとを表示器に表示させる河川描画部51と、模擬装置
4から新たな取水水質“C(t)”、流達時間“T
f”、各流下番号“i”毎の流管流量“q(j)”、各
流下番号“i”毎の流管流速“U(j)”、各流下番
号“i”毎の流管水質“C(j)”などが供給される毎
に、これら取水水質“C(t)”〜各流下番号“i”
毎の流管水質“C(j)”などを処理して、等高線形
式、あるいは色階調形式で、取水水質マップ、流達時間
マップ、流管流量マップ、流管流速マップ、流管水質マ
ップなどを作成して、これらを表示器50に表示されて
いる河川上、河川の構造モデル上に重ね合わ表示させる
処理、または取水水質“C(t)”、流達時間“T
f”、各流下番号“i”毎の流管流量“q(j)”、各
流下番号“i”毎の流管流速“U(j)”、各流下番
号“i”毎の流管水質“C(j)”などのトレンドグラ
フを作成し、これらのトレンドグラフを表示器50上に
表示させる処理などを行う状態表示部52とを備えてい
る。
<< Description of Status Display Device >>
A display 50 having a display capacity sufficient to display the state of the river to be managed, a map including the river to be managed, and flow sectional shape data obtained by the structural model construction device 3; A river drawing unit 51 for displaying a river structural model indicated by flow pipe shape data on a display unit, a new water intake quality “C S (t)” and a delivery time “T” from the simulation device 4.
f ", the falling number""flowtube flow for each" q i (j) ", each falling number" i "for each of the flow tube velocity" U X (j) ", each falling number" flow tube for each i " Each time the water quality “C (j)” or the like is supplied, the water intake water quality “C S (t)” to each flow-down number “i”
Processes the flow pipe water quality “C (j)” and the like, and draws water quality map, delivery time map, flow pipe flow map, flow pipe flow rate map, flow pipe water quality map in contour line format or color gradation format. And processing for superimposing and displaying these on the river displayed on the display 50, on the structural model of the river, or the intake water quality “C S (t)” and the delivery time “T
f ", the falling number""flowtube flow for each" q i (j) ", each falling number" i "for each of the flow tube velocity" U X (j) ", each falling number" flow tube for each i " A status display unit 52 is provided for creating trend graphs such as water quality “C (j)” and displaying these trend graphs on the display 50.

【0083】そして、表示面上に、管理対象となってい
る河川を含む地図と、構造モデル構築装置3で得られた
河川の構造モデルとを表示させるとともに、模擬装置4
から供給された取水水質“C(t)”、流達時間“T
f”、流管流量“q(i、j)”、各流下番号“i”毎
の流管流速“U(j)”、各流下番号“i”毎の流管
水質“C(j)”などに応じて、河川上、河川構造モデ
ル上に、等高線形式、色階調方式で、取水水質マップ、
流達時間マップ、流管流量マップ、流管流速マップ、流
管水質マップなどを表示させる。また、オペレータから
トレンド表示要求が出されたとき、模擬装置4から供給
された取水水質“C(t)”、流達時間“Tf”、各
流下番号“i”毎の流管流量“q(j)”、各流下番号
“i”毎の流管流速“U(j)”、各流下番号“i”
毎の流管水質“C(j)”などのトレンドグラフを作成
し、これを表示させる。
Then, a map including the river to be managed and the river structural model obtained by the structural model construction device 3 are displayed on the display surface, and the simulation device 4 is displayed.
Water intake quality “C S (t)” supplied from
f ", the flow tube flow" q (i, j) " , each falling number""flow tube velocity of each" U X i (j) " , each falling number" i "for each of the flow tubes Water" C (j) ”, Etc., on the river, on the river structure model, in the contour line format, the color gradation method, the intake water quality map,
A delivery time map, a flow pipe flow map, a flow pipe velocity map, a flow pipe water quality map, and the like are displayed. Also, when a trend display request is issued from the operator, the intake water quality “C S (t)” supplied from the simulation device 4, the delivery time “Tf”, and the flow pipe flow rate “q” for each downstream number “i”. (j) ", each falling number" i "for each of the flow tube velocity" U X (j) ", each falling number" i "
A trend graph such as the flow pipe water quality “C (j)” is created for each and displayed.

【0084】《伝送装置6の説明》伝送装置6は、伝送
対象に指定されている情報、例えば計測装置2の流量計
測機構7で得られた流量“Q”、水位計測機構8で得ら
れた水位“H”、川幅計測機構9で得られた川幅
“W”、毒物検知機構10で得られた水質“C”、また
は構造モデル構築装置3で得られた河川の構造モデル、
あるいは状態表示装置5の表示内容などを取り込む入力
部53と、この入力部53で取り込まれた流量“Q”、
水位“H”、川幅“W”、水質“C”、河川の構造モデ
ル、状態表示装置5の表示内容などを記憶する記憶部5
4と、所定の周期で記憶部54に記憶されている内容を
読み出して、指定された伝送先に伝送する出力部55と
を備えている。
<< Description of Transmission Apparatus 6 >> The transmission apparatus 6 obtains information designated as a transmission target, for example, the flow rate “Q” obtained by the flow rate measurement mechanism 7 of the measurement apparatus 2 and the water level measurement mechanism 8. A water level “H”, a river width “W” obtained by the river width measurement mechanism 9, a water quality “C” obtained by the toxicant detection mechanism 10, or a river structural model obtained by the structural model construction device 3;
Alternatively, an input unit 53 for capturing the display content of the state display device 5 and the like, a flow rate “Q” captured by the input unit 53,
A storage unit 5 for storing a water level “H”, a river width “W”, a water quality “C”, a river structural model, display contents of the state display device 5, and the like.
4 and an output unit 55 that reads out the content stored in the storage unit 54 at a predetermined cycle and transmits the content to a designated transmission destination.

【0085】そして、計測装置2、構造モデル構築装置
3、状態表示装置5などから、流量“Q”、水位
“H”、川幅“W”、水質“C”、河川の構造モデル、
状態表示装置5の表示内容などを取り込んで、これらを
記憶しながら、所定の周期で、記憶している流量
“Q”、水位“H”、川幅“W”、水質“C”、河川の
構造モデル、状態表示装置5の表示内容などを指定され
た伝送先に伝送する。
Then, the flow rate “Q”, water level “H”, river width “W”, water quality “C”, river structure model,
While the display contents of the state display device 5 are fetched and stored, the stored flow rate “Q”, water level “H”, river width “W”, water quality “C”, and river structure are stored at predetermined intervals. The model, the display contents of the status display device 5, and the like are transmitted to the designated transmission destination.

【0086】このようにこの実施の形態においては、計
測装置2で得られた川幅“W”、水量“Q”、水位
“H”などに基づき、構造モデル構築装置3に河川の構
造モデルを構築させて、流断面形状データ、流管形状デ
ータを作成させ、これら流断面形状データ、流管形状デ
ータと、計測装置2で得られた水量“Q”、水質“C”
とに基づき、模擬装置4にシミュレーションを行わせ
て、現時点を基準とした所定時間後における河川の水質
分布を計算させて、状態表示装置5に表示させるように
しているので、河川の構造モデルを自動的に作成させる
ことができ、これによって構造モデルの作成に要する時
間、労力を最少にさせることができるのみならず、河川
の水位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モデル
を自動的に更新させることができ、これによって管理対
象となっている河川の水位、水量などが変動しても、管
理対象となっている河川の水質変化、水量変化などを正
確に予測させることができる。
As described above, in this embodiment, based on the river width “W”, the water quantity “Q”, the water level “H”, etc. obtained by the measuring device 2, the structural model constructing device 3 constructs a river structural model. Then, the flow section shape data and the flow tube shape data are created, and the flow section shape data, the flow tube shape data, the water amount “Q” and the water quality “C” obtained by the measuring device 2 are obtained.
Based on the above, the simulation device 4 performs a simulation to calculate the water quality distribution of the river after a predetermined time from the present time, and displays the distribution on the state display device 5. It can be created automatically, which not only minimizes the time and effort required to create a structural model, but also automatically creates a river structural model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. Thus, even if the water level, the water amount, and the like of the river to be managed fluctuate, the water quality change, the water amount change, and the like of the river to be managed can be accurately predicted.

【0087】また、この実施の形態では、計測装置2に
設けられる川幅計測機構9として、河川に設けられた河
川構造物の所定部分に取り付けられ、河川の水面境界側
からの光を受光する受光器と、この受光器を走査させ
て、受光方向を切り替える走査駆動機と、この走査駆動
機によって受光器を走査させて得られる受光結果に基づ
き、河川の水面境界を求める境界位置計算回路と、この
境界位置計算回路の計算結果に基づき、河川の川幅を求
める川幅計算回路とを備えた機構を使用するようにして
いるので、管理対象となっている河川の川幅を正確に計
測させ、これによって河川の構造モデルを作成させる際
の精度、更新させる際の精度を飛躍的に向上させなが
ら、河川の構造モデルを自動的に作成させることがで
き、これによって構造モデルの作成に要する時間、労力
をほぼゼロにさせることができるのみならず、河川の水
位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自
動的に更新させ、管理対象となっている河川の水位、水
量などが変動しても、管理対象となっている河川の水質
変化、水量変化などを正確に予測させることができる。
In this embodiment, a river width measuring mechanism 9 provided in the measuring device 2 is attached to a predetermined portion of a river structure provided in a river, and receives light from a water surface boundary side of the river. And a scanning driver that switches the light receiving direction by scanning the light receiver, and a boundary position calculation circuit that obtains a water surface boundary of a river based on a light receiving result obtained by scanning the light receiver by the scanning driver, Based on the calculation result of this boundary position calculation circuit, a mechanism having a river width calculation circuit for calculating the river width of the river is used, so that the river width of the river being managed is accurately measured, thereby It is possible to automatically create a river structural model while dramatically improving the accuracy of creating and updating a river structural model. Not only can the time and effort required to create a river be reduced to almost zero, but also the river structural model can be automatically updated according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. Even if the water level, water amount, etc. of the river fluctuate, it is possible to accurately predict a change in water quality, a change in water amount, etc. of the river being managed.

【0088】また、この実施の形態では、構造モデル構
築装置3として、計測装置2から出力される水量、水
位、川幅のいずれかに基づき、河川横断面形状データ、
河川横断面位置データのうち、いずれかを更新する河川
横断面形状記録管理部11と、この河川横断面形状記録
管理部11で得られた河川横断面形状データ、河川横断
面位置データに基づき、河川を流れる水の流管数、流管
流量を決定する河川構造モデル定義部12と、この河川
構造モデル定義部12で定義された流管数、流管流量、
計測装置2から出力される水量、水位、川幅のいずれか
に基づき、各流管路の流管水深、流管幅を求める流管路
決定部13とを使用するようにしているので、河川を計
測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分をシ
ミュレーションするのに必要な河川横断面形状、流管
数、流管流量、流管水深、流管幅などを自動的に作成、
更新させることができ、これによって構造モデルの作成
に要する時間、労力をほぼゼロにさせることができるの
みならず、河川の水位変動、水量変動などに応じて、河
川の構造モデルを自動的に最適化させ、管理対象となっ
ている河川の水質変化、水量変化などを正確に予測させ
ることができる。
In this embodiment, as the structural model construction device 3, river cross-sectional shape data based on any of the water volume, water level, and river width output from the measurement device 2,
Based on the river cross-sectional shape record management unit 11 that updates any of the river cross-sectional position data, the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit 11, A river structure model definition unit 12 that determines the number of flow pipes and flow pipe flow rate of water flowing through a river, and the number of flow pipes, flow pipe flow rate,
Based on the water volume, water level, or river width output from the measuring device 2, the flow channel determining unit 13 that obtains the flow tube depth and width of each flow channel is used. Based on the measurement results obtained, the river cross-sectional shape, number of pipes, flow pipe flow rate, flow pipe water depth, flow pipe width, etc. necessary to simulate the flowing water part of the river are automatically created.
It can be updated, which not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also automatically optimizes the river structural model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. It is possible to accurately predict changes in water quality, water quantity, etc., of the river being managed.

【0089】また、この実施の形態では、河川横断面形
状記録管理部11として、河川の河川横断面形状デー
タ、河川横断面位置データを記憶する河川横断面記録保
存回路14と、計測装置2から出力される水量、水位、
川幅のいずれかに基づき、河川横方向の流断面形状を求
める流断面形状計算回路19と、この流断面形状計算回
路19で得られた流断面形状と河川横断面記録保存回路
14に記憶されている河川横断面形状データとを比較
し、これら流断面形状、河川横断面形状データの差が所
定の範囲を越えているとき、流断面形状に基づき、河川
横断面記録保存回路14に記憶されている河川横断面形
状データ、河川横断面位置データのいずれかを更新する
河川横断面形状記録更新回路22とを使用するようにし
ているので、河川を計測して得られた計測結果に基づ
き、河川の流水部分をシミュレーションするのに必要な
河川横断面形状データ、河川横断面位置データを自動的
に作成、更新させることができ、これによって構造モデ
ルの作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせることが
できるのみならず、河川の水位変動、水量変動などに応
じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させて、管理
対象となっている河川の水質変化、水量変化などを正確
に予測させる。
In this embodiment, the river cross-sectional shape record management unit 11 includes a river cross-sectional record storage circuit 14 for storing river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data of a river, and a measuring device 2. Output water volume, water level,
Based on one of the river widths, a flow cross-sectional shape calculating circuit 19 for obtaining a flow cross-sectional shape in the river horizontal direction, and a flow cross-sectional shape obtained by the flow cross-sectional shape calculating circuit 19 and stored in the river cross-sectional record storage circuit 14 Is compared with the river cross-sectional shape data, and when the difference between the flow cross-sectional shape and the river cross-sectional shape data exceeds a predetermined range, the data is stored in the river cross-sectional record storage circuit 14 based on the flow cross-sectional shape. And the river cross-sectional shape recording / updating circuit 22 for updating any one of the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data, so that the river is measured based on the measurement result obtained by measuring the river. Automatically create and update river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data required to simulate the flowing water area of the river, and thereby the time required to create a structural model Not only can the labor be reduced to almost zero, but also the river structural model is automatically optimized according to river water level fluctuations and water volume fluctuations, and changes in water quality and water volume of the river being managed Predict changes accurately.

【0090】また、この実施の形態では、流管数決定回
路23として、河川横断面形状記録管理部11で得られ
た河川横断面形状データ、河川横断面位置データのいず
れか、または計測装置2で得られた水位、川幅のいずれ
かに基づき、河川構造モデルの本流部分となる河川の流
管数を求める基本流管数決定回路(図示は省略する)
と、河川横断面形状記録管理部11で得られた河川横断
面形状データ、河川横断面位置データのいずれか、また
は計測装置2で得られた水位、川幅のいずれかに基づ
き、河川構造モデルの合流部分となる河川の流管数を求
める合流流管数決定回路(図示は省略する)と、河川横
断面形状記録管理部11で得られた河川横断面形状デー
タ、河川横断面位置データのいずれか、または計測装置
2で得られた水位、川幅のいずれかに基づき、河川構造
モデルの分流部分となる河川の流管数を求める分流流管
数決定回路(図示は省略する)とを使用し、また流管流
量決定回路24として、流管数決定回路23で得られた
流管数と計測装置2で得られた水量とに基づき、河川構
造モデルの本流部分となる河川の流管流量を求める基本
流管流量決定回路(図示は省略する)と、流管数決定回
路23で得られた流管数と計測装置2で得られた水量と
に基づき、河川構造モデルの合流点に合流する河川の流
管流量を求める合流流管流量決定回路(図示は省略す
る)と、流管数決定回路23で得られた流管数と計測装
置2で得られた水量とに基づき、河川構造モデルの分流
点から分流する河川の流管流量を求める分流流管流量決
定回路(図示は省略する)とを使用するようにしている
ので、河川を計測して得られた計測結果に基づき、河川
の流水部分をシミュレーションするのに必要な本流側の
流管数、流管流量、合流側の流管数、流管流量、分流側
の流管数、流管流量を最適化させることができ、これに
よって本流部分だけの河川のみならず、合流河川、分流
河川を持つ河川についても、構造モデルの作成に要する
時間、労力をほぼゼロにさせることができるとともに、
河川の水位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モ
デルを自動的に最適化させて、管理対象となっている河
川の水質変化、水量変化などを正確に予測させることが
できる。
Further, in this embodiment, as the number of flow pipes determining circuit 23, any one of the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape recording management unit 11, or the measuring device 2 Basic flow tube number determination circuit (not shown) that calculates the number of flow tubes of the river that is the main stream part of the river structure model based on either the water level or river width obtained in
And any one of the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit 11, or the water level and river width obtained by the measurement device 2. A circuit for determining the number of confluent pipes (not shown) for calculating the number of confluent pipes of the river, and any one of the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit 11 Or a branch flow pipe number determination circuit (not shown) for determining the number of flow pipes of a river to be a branch part of the river structure model based on either the water level or the river width obtained by the measuring device 2. The flow pipe flow determining circuit 24 calculates the flow pipe flow of a river which is a main flow part of the river structure model based on the number of flow pipes obtained by the flow pipe number determining circuit 23 and the amount of water obtained by the measuring device 2. Required basic flow tube flow rate determination circuit ( Is omitted), and a flow pipe flow rate of a river that merges with a river structure model merging point is determined based on the number of flow pipes obtained by the flow pipe number determination circuit 23 and the amount of water obtained by the measurement device 2. Based on a flow pipe flow rate determining circuit (not shown), the number of flow pipes obtained by the flow pipe number determining circuit 23, and the amount of water obtained by the measurement device 2, the flow rate of the river flowing from the branch point of the river structure model is determined. Since a diverting pipe flow rate determination circuit (not shown) that calculates the flow rate of the flow pipe is used, it is necessary to simulate the flowing water of the river based on the measurement results obtained by measuring the river. It is possible to optimize the number of flow pipes on the main stream side, the flow pipe flow rate, the number of flow pipes on the confluence side, the flow pipe flow rate, the number of flow pipes on the split side, and the flow pipe flow rate. In addition, structural models are also used for rivers with confluent and divergent rivers. The time it takes to create, as well as being able to labor almost zero,
By automatically optimizing the structural model of the river according to the fluctuation of the water level and the amount of water of the river, it is possible to accurately predict the water quality change and the water amount change of the river to be managed.

【0091】また、この実施の形態では、流管路決定部
13として、河川構造モデル定義部12で得られた流管
数、流管流量と計測装置2から出力される水量、水位、
川幅のいずれかとに基づき、河川断面方向の流量分布を
求める流量分布計算回路25と、この流量分布計算回路
25で得られた流量分布に基づき、各流管の流管幅、流
管水深を求める流管変数変換回路29と、この流管変数
変換回路29で得られた各流管の流管幅、流管水深に基
づき、流管係数を求める流管係数計算回路38と、流量
分布計算回路25、流管変数変換回路29を動作させ
て、河川構造モデルの本流部分となる河川の流管数、流
管流量に対応する本流部分の流管水深、流管幅を求めさ
せる第1流路決定回路30(本流流路決定回路)と、流
量分布計算回路25、流管変数変換回路29を動作させ
て、河川構造モデルの合流点に合流する河川の流管数、
流管流量に対応する合流部分の流管水深、流管幅を求め
させる第2流路決定回路(合流流路決定回路)31と、
流量分布計算回路25、流管変数変換回路29を動作さ
せて、河川構造モデルの分流点から分流する河川の流管
数、流管流量に対応する分流部分の流管水深、流管幅を
求めさせる第3流路決定回路(分流流路決定回路)32
とを使用しているので、河川を計測して得られた計測結
果に基づき、河川の流水部分をシミュレーションするの
に必要な本流側の断面流量分布、各流管の流管幅、流管
水深、流管係数、合流側の断面流量分布、各流管の流管
幅、流管水深、流管係数、分流側の断面流量分布、各流
管の流管幅、流管水深、流管係数を最適化させることが
でき、これによって本流部分だけの河川のみならず、合
流河川、分流河川を持つ河川についても、構造モデルの
作成に要する時間、労力をほぼゼロにさせることができ
るとともに、河川の水位変動、水量変動などに応じて、
河川の構造モデルを自動的に最適化させて、管理対象と
なっている河川の水質変化、水量変化などを正確に予測
させることができる。
Further, in this embodiment, as the flow pipe determination unit 13, the number of flow pipes, the flow pipe flow rate obtained by the river structure model definition unit 12, the water volume output from the measurement device 2, the water level,
A flow distribution calculating circuit 25 for obtaining a flow distribution in the river cross section direction based on any of the river widths, and a flow pipe width and a flow pipe depth of each flow pipe are obtained based on the flow distribution obtained by the flow distribution calculating circuit 25. A flow pipe variable conversion circuit 29; a flow pipe coefficient calculation circuit 38 for obtaining a flow pipe coefficient based on the flow pipe width and flow pipe water depth of each flow pipe obtained by the flow pipe variable conversion circuit 29; 25. A first flow path for operating the flow pipe variable conversion circuit 29 to obtain the number of flow pipes of the river which is the main flow part of the river structure model, the flow pipe water depth and the flow pipe width of the main flow part corresponding to the flow pipe flow rate The determination circuit 30 (main flow path determination circuit), the flow distribution calculation circuit 25, and the flow pipe variable conversion circuit 29 are operated to determine the number of flow pipes of a river that joins the junction of the river structure model;
A second flow path determining circuit (converging flow path determining circuit) 31 for obtaining the flow pipe water depth and the flow pipe width of the merging portion corresponding to the flow pipe flow rate;
The flow distribution calculation circuit 25 and the flow pipe variable conversion circuit 29 are operated to obtain the number of flow pipes of the river diverted from the shunt point of the river structure model, the flow pipe water depth and the flow pipe width of the diverted portion corresponding to the flow pipe flow rate. Third flow path determination circuit (shunt flow path determination circuit) 32
Is used, based on the measurement results obtained by measuring the river, the cross-sectional flow distribution on the main stream side necessary to simulate the flowing water portion of the river, the width of the flow pipe of each flow pipe, the depth of the flow pipe , Flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the merging side, flow pipe width of each flow pipe, flow pipe depth, flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the branch side, flow pipe width of each flow pipe, flow pipe water depth, flow pipe coefficient It is possible to minimize the time and effort required to create a structural model for not only rivers in the main stream, but also rivers with confluence and divergent rivers. Depending on the water level fluctuation, water volume fluctuation, etc.
By automatically optimizing the structural model of a river, it is possible to accurately predict changes in water quality, water amount, and the like of a river to be managed.

【0092】また、この実施の形態では、模擬装置4と
して、構造モデル構築装置3で得られた河川構造モデル
と計測装置2で得られた水質、流量とを使用して、河川
を流れる水の水理状態を求める水理状態計算部44、構
造モデル構築装置3で得られた河川構造モデルに基づ
き、河川横方向の水質分散状態を求める横分散部45
と、構造モデル構築装置3で得られた河川構造モデルに
基づき、河川縦方向の水質分散状態を求める縦分散部4
6と、これら水理状態計算部44、横分散部45、縦分
散部46を所定回数だけ動作させて、水質の横分散状
態、縦分散状態を求めさせる模擬作動部47と、この模
擬作動部47によって水理状態計算部44、横分散部4
5、縦分散部46を所定回数だけ動作させて得られた所
定時間後、所定箇所での水質を判定する流達水質判定部
48と、この流達水質判定部48によって所定箇所での
水質が悪化すると判定されたとき、模擬作動部47の作
動回数に基づき、所定箇所の水質が悪化するまでの時間
を求める流達時間計算部49とを使用ようにしているの
で、河川を計測して得られた計測結果と、最適化された
河川の構造モデルとに基づき、河川の流水部分につい
て、現時点から所定時間後における水理状態、横方向に
対する水質分散状態、縦方向に対する水質分散状態を予
測させて、河川の所定地点、例えば取水地点における水
質を判定させることができ、これによっ河川の上流で水
質が悪化したとき、取水地点の水質に対する影響度、影
響が出るまでの時間などを正確に予測させることができ
る。
Further, in this embodiment, the water flowing through the river is used as the simulation device 4 by using the river structure model obtained by the structure model construction device 3 and the water quality and flow rate obtained by the measurement device 2. A hydraulic state calculating unit 44 for obtaining a hydraulic state, and a horizontal dispersion unit 45 for obtaining a water quality dispersion state in a river lateral direction based on the river structure model obtained by the structural model construction device 3.
And a vertical dispersion unit 4 for obtaining a state of water quality dispersion in the vertical direction of the river based on the river structure model obtained by the structural model construction device 3.
6, a simulated operation unit 47 for operating the hydraulic state calculation unit 44, the horizontal dispersion unit 45, and the vertical dispersion unit 46 a predetermined number of times to obtain a horizontal dispersion state and a vertical dispersion state of water quality; The hydraulic state calculation unit 44, the horizontal dispersion unit 4
5. After a predetermined period of time obtained by operating the vertical dispersion unit 46 a predetermined number of times, a delivery water quality determination unit 48 that determines the water quality at a predetermined location, and a water quality at the predetermined location determined by the delivery water quality determination unit 48. When it is determined that the water quality deteriorates, the delivery time calculation unit 49 that calculates the time until the water quality of the predetermined location deteriorates is used based on the number of times of operation of the simulated operation unit 47. Based on the measured results obtained and the optimized river structure model, for the flowing part of the river, the hydraulic state after a predetermined time from the present time, the water quality dispersion state in the horizontal direction, and the water quality dispersion state in the vertical direction are predicted. Thus, the water quality at a predetermined point in the river, for example, at the intake point, can be determined, and when the water quality deteriorates upstream of the river, the degree of influence on the water quality at the intake point and the time until the influence is obtained. Etc. it is possible to accurately predict the.

【0093】また、この実施の形態では、水理状態計算
部44として、河川を流れる水の水面勾配が設定される
水面勾配設定回路39と、この水面勾配設定回路39で
設定された水面勾配と構造モデル構築装置3で得られた
河川構造モデルとに基づき、河川横断面方向の横分散係
数、流下方向の縦分散係数を求める分散係数計算回路4
0と、構造モデル構築装置3で得られた河川構造モデル
に基づき、各流管の流速を求める流管流速計算回路41
と、この流管流速計算回路41で得られた各流管の流
速、分散係数計算回路40で得られた横分散係数、流下
方向の縦分散係数、構造モデル構築装置3で得られた河
川構造モデルに基づき、各流管の横分散定数、縦分散定
数を求める分散定数回路42と、流下方向に隣接する各
流管の水質を連続させる濃度継承計算回路43とを使用
するようにしているので、河川を計測して得られた計測
結果と、最適化された河川の構造モデルとに基づき、河
川の流水部分について、水面勾配、横断面方向の横分散
係数、流下方向の縦分散係数、各流管の流速、横断面方
向の横分散定数、流下方向の縦分散定数を求めさせるこ
とができるとともに、流下方向に隣接する各流管の水質
を連続させて、現時点から所定時間後における河川の所
定地点、例えば取水地点における水質を正確に判定させ
ることができ、これによっ河川の上流で水質が悪化した
とき、取水地点の水質に対する影響度、影響が出るまで
の時間などを正確に予測させることができる。
In this embodiment, the hydraulic condition calculating section 44 includes a water surface gradient setting circuit 39 for setting the water surface gradient of the water flowing through the river, and a water surface gradient set by the water surface gradient setting circuit 39. A dispersion coefficient calculation circuit 4 for obtaining a lateral dispersion coefficient in a river cross section direction and a longitudinal dispersion coefficient in a flowing direction based on the river structure model obtained by the structure model construction device 3.
0 and a flow pipe velocity calculation circuit 41 for determining the flow velocity of each flow pipe based on the river structure model obtained by the structural model construction device 3
And the flow velocity of each flow pipe obtained by the flow pipe flow velocity calculation circuit 41, the lateral dispersion coefficient obtained by the dispersion coefficient calculation circuit 40, the vertical dispersion coefficient in the downflow direction, and the river structure obtained by the structural model construction device 3. Based on the model, a dispersion constant circuit 42 for obtaining the horizontal dispersion constant and the vertical dispersion constant of each flow tube, and a concentration inheritance calculation circuit 43 for making the water quality of each flow tube adjacent in the downstream direction continuous are used. , Based on the measurement results obtained by measuring the river and the optimized river structure model, for the flowing water portion of the river, the water surface gradient, the transverse dispersion coefficient in the cross section direction, the longitudinal dispersion coefficient in the flowing direction, The flow velocity of the flow pipe, the transverse dispersion constant in the cross-sectional direction, and the longitudinal dispersion constant in the down flow direction can be obtained, and the water quality of each of the flow pipes adjacent in the down flow direction is made continuous, and the water quality of the river after a predetermined time from the present time is Predetermined point, for example water intake Water quality can be accurately determined at the point when the water quality in the upstream of the river due to this deteriorated, influence on the quality of water intake point and time to effect comes out can be accurately predicted.

【0094】また、この実施の形態では、出力装置の1
つとなる状態表示装置5によって、模擬装置4で得られ
た水質流動状態を表示するとき、河川の平面図上、ある
いは構造モデル構築装置3で得られた河川構造モデル上
に等高線形式、あるいは色階調表示形式で、模擬装置4
で得られた水質流動状態を表示させるようにしているの
で、河川の流水部分をシミュレーションして得られた所
定時間後の水質分布を分かり易い形式で、オペレータに
提示させることができ、これによって河川の上流で水質
が悪化したとき、取水地点の水質に対する影響度、影響
が出るまでの時間などを正確に把握させて、最適な処置
をとらせる。
In this embodiment, one of the output devices is used.
When the water quality flow state obtained by the simulation device 4 is displayed by the state display device 5, the contour line form or the color scale is displayed on the plan view of the river or the river structure model obtained by the structure model construction device 3. Simulator 4 in key tone display format
Is displayed, the water quality distribution after a predetermined time obtained by simulating the flowing portion of the river can be presented to the operator in an easy-to-understand format. When the water quality deteriorates upstream of the river, the degree of influence on the water quality at the intake point, the time until the effect is obtained, etc. are accurately grasped, and the optimum measures are taken.

【0095】また、上述した実施の形態では、河川構造
モデル定義部12として、基本流管数決定回路、合流流
管数決定回路、分流流管数決定回路などよって構成され
る流管数決定回路23と、基本流管流量決定回路、合流
流管流量決定回路、分流流管流量決定回路などによって
構成される流管流量決定回路24とを使用するようにし
ているが、管理対象となる河川が本流のみしか持たない
河川である場合には、河川構造モデル定義部12とし
て、河川横断面形状記録管理部11で得られた河川横断
面形状データ、河川横断面位置データのいずれか、また
は計測装置2で得られた水位、川幅のいずれかに基づ
き、河川構造モデルの流管数を求める流管数決定回路2
3と、この流管数決定回路13で得られた河川構造モデ
ルの流管数と計測装置で得られた水量とに基づき、河川
構造モデルの流管流量を求める流管流量決定回路24と
を使用するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the river structure model defining unit 12 includes a flow tube number determining circuit configured by a basic flow tube number determining circuit, a merging tube number determining circuit, a branch flow tube number determining circuit, and the like. 23 and a flow pipe flow rate determination circuit 24 composed of a basic flow pipe flow rate determination circuit, a merged flow pipe flow rate determination circuit, a split flow pipe flow rate determination circuit, and the like. In the case of a river having only the main stream, any one of the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit 11 as the river structure model definition unit 12 or a measuring device 2 for determining the number of tubes in the river structure model based on either the water level or river width obtained in Step 2
3 and a flow pipe flow rate determination circuit 24 for obtaining the flow pipe flow rate of the river structure model based on the number of flow pipes of the river structure model obtained by the flow pipe number determination circuit 13 and the amount of water obtained by the measuring device. You may use it.

【0096】このようにしても、河川を計測して得られ
た計測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーショ
ンするのに必要な流管数、流管流量を最適化させること
ができ、これによって構造モデルを作成するのに要する
時間、労力をほぼゼロにさせることができるのみなら
ず、河川の水位、水量などが変動したとき、これらの変
動内容に応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化さ
せて、管理対象となっている河川の水質変化、水量変化
などを正確に予測させることができる。
In this way, the number of flow pipes and the flow rate of the flow pipes necessary for simulating the flowing water portion of the river can be optimized based on the measurement result obtained by measuring the river. Not only can the time and effort required to create a structural model be reduced to almost zero, but when the water level, water volume, etc. of a river fluctuates, the structural model of the river is automatically created according to these changes. By optimizing, it is possible to accurately predict a change in water quality, a change in water amount, and the like of a river to be managed.

【0097】また、上述した実施の形態では、流管路決
定部13として、流量分布計算回路25、流管変数変換
回路29、流管係数計算回路39、第1流路決定回路3
0、第2流路決定回路31、第3流路決定回路32を使
用するようにしているが、管理対象となる河川が本流部
分のみを持つ河川である場合には、流管路決定部13と
して、河川構造モデル定義部12で得られた流管数、流
管流量と計測装置2から出力される水量、水位、川幅の
いずれかとに基づき、河川断面方向の流量分布を求める
流量分布計算回路25と、この流量分布計算回路25で
得られた流量分布に基づき、各流管の流管幅、流管水深
を求める流管変数変換回路29と、この流管変数変換回
路29で得られた各流管の流管幅、流管水深に基づき、
流管係数を求める流管係数計算回路38とを使用させる
ようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the flow channel determination unit 13 includes the flow rate distribution calculation circuit 25, the flow pipe variable conversion circuit 29, the flow pipe coefficient calculation circuit 39, and the first flow path determination circuit 3
0, the second flow path determination circuit 31 and the third flow path determination circuit 32 are used. However, if the river to be managed is a river having only a main flow part, the flow path determination unit 13 A flow distribution calculation circuit for obtaining a flow distribution in a river cross section direction based on the number of flow pipes, the flow pipe flow obtained by the river structure model definition unit 12 and any of the water volume, water level, and river width output from the measuring device 2 25, a flow pipe variable conversion circuit 29 for obtaining a flow pipe width and a flow pipe water depth of each flow pipe based on the flow distribution obtained by the flow distribution calculation circuit 25, and a flow pipe variable conversion circuit 29 obtained by the flow pipe variable conversion circuit 29. Based on the flow tube width and flow tube depth of each flow tube,
A flow tube coefficient calculation circuit 38 for obtaining a flow tube coefficient may be used.

【0098】このようにしても、河川を計測して得られ
た計測結果に基づき、河川の流水部分をシミュレーショ
ンするのに必要な河川断面方向の断面流量分布、各流管
の流管幅、流管水深、流管係数などを最適化させ、これ
によって構造モデルの作成に要する時間、労力をほぼゼ
ロにさせるのみならず、河川の水位変動、水量変動など
に応じて、河川の構造モデルを自動的に最適化させて、
管理対象となっている河川の水質変化、水量変化などを
正確に予測させることができる。
Even in this case, based on the measurement results obtained by measuring the river, the cross-sectional flow distribution in the cross-section of the river necessary for simulating the flowing part of the river, the width of the flow pipe of each flow pipe, the flow Optimizes pipe water depth, flow pipe coefficient, etc., thereby not only reducing the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also automatically building the river structural model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. Optimized
It is possible to accurately predict changes in water quality, water volume, etc., of the river being managed.

【0099】また、上述した実施の形態では、模擬装置
4の水理状態計算部44に設けられた水面勾配設定回路
39によって、予め計測しておいた計測結果から得られ
た所定の定数“I”を流断面の水面勾配として設定する
ようにしているが、これ以外の方法で得られた傾斜勾
配、例えば計測装置2の川幅計測機構9の計測結果から
得られた各流下番号“i”毎の流水境界標高を示す左岸
標高“E(X)”、右岸標高“E(X)”を比較し
て得られた流下方向の傾斜勾配、あるいは流断面形状計
算回路19の流断面水深計算回路16で得られた各流下
番号“i”毎の流水境界標高を示す左岸境界河床高“H
(X)”、右岸境界河床高“H(X)”を比較して
得られた流下方向の傾斜勾配などを水面勾配として使用
するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the predetermined constant “I” obtained from the measurement result measured in advance by the water surface gradient setting circuit 39 provided in the hydraulic state calculation unit 44 of the simulation device 4. Is set as the water surface gradient of the flow cross section. However, for each gradient number “i” obtained from the measurement result of the river width measuring mechanism 9 of the measuring device 2, for example, the inclination gradient obtained by other methods. flowing water boundary altitude shown left bank elevation "E (X L)", the right bank elevation "E (X R)" tilt gradient falling direction obtained by comparing or flow flow cross-section depth calculated cross-sectional shape calculation circuit 19, Left bank boundary riverbed height “H” indicating the flowing water boundary elevation for each downstream number “i” obtained by the circuit 16
(X L ) ”and the right bank boundary riverbed height“ H (X R ) ”may be used as the water surface gradient, etc.

【0100】このようにしても、上述した水面勾配設定
回路39と同様に、河川の水面勾配を最適化させること
ができる。
In this manner, similarly to the above-described water surface gradient setting circuit 39, the water surface gradient of the river can be optimized.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項1の河川管理システムでは、河川の構造モデルを自
動的に作成させることができ、これによって構造モデル
の作成に要する時間、労力を最少にさせることができる
のみならず、河川の水位変動、水量変動などに応じて、
河川の構造モデルを自動的に更新させることができ、こ
れによって管理対象となっている河川の水位、水量など
が変動しても、管理対象となっている河川の水質変化、
水量変化などを正確に予測させることができる。
As described above, according to the present invention, in the river management system according to the first aspect, a structural model of a river can be automatically created, and thereby the time and labor required for creating the structural model can be obtained. Not only can be minimized, but also depending on river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc.
The structural model of the river can be automatically updated, so that even if the water level, water volume, etc. of the managed river fluctuates, the water quality changes of the managed river,
It is possible to accurately predict a change in the amount of water and the like.

【0102】請求項2の河川管理システムでは、管理対
象となっている河川の川幅を正確に計測させることがで
き、これによって河川の構造モデルを作成させる際の精
度、更新させる際の精度を飛躍的に向上させながら、河
川の構造モデルを自動的に作成させることができ、これ
によって構造モデルの作成に要する時間、労力をほぼゼ
ロにさせることができるのみならず、河川の水位変動、
水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自動的に更
新させ、管理対象となっている河川の水位、水量などが
変動しても、管理対象となっている河川の水質変化、水
量変化などを正確に予測させることができる。
In the river management system according to the second aspect, it is possible to accurately measure the river width of the river to be managed, thereby increasing the accuracy when creating a river structural model and the accuracy when updating the river. While automatically improving the structural model of the river, the time and effort required to create the structural model can be reduced to almost zero.
Automatically updates the structural model of the river in response to fluctuations in water volume, etc., and changes in the water quality, water volume, etc. of the river being managed even if the water level, water volume, etc. of the river being managed fluctuates Can be accurately predicted.

【0103】請求項3の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分を
シミュレーションするのに必要な河川横断面形状、流管
数、流管流量、流管水深、流管幅などを自動的に作成、
更新させることができ、これによって構造モデルの作成
に要する時間、労力をほぼゼロにさせることができるの
みならず、河川の水位変動、水量変動などに応じて、河
川の構造モデルを自動的に最適化させ、管理対象となっ
ている河川の水質変化、水量変化などを正確に予測させ
ることができる。
In the river management system according to the third aspect, the river cross-sectional shape, the number of flow pipes, the flow pipe flow rate, and the flow rate required for simulating the flowing part of the river based on the measurement result obtained by measuring the river. Automatically create pipe depth, flow pipe width, etc.
It can be updated, which not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also automatically optimizes the river structural model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc. It is possible to accurately predict changes in water quality, water quantity, etc., of the river being managed.

【0104】請求項4の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分を
シミュレーションするのに必要な河川横断面形状デー
タ、河川横断面位置データを自動的に作成、更新させる
ことができ、これによって構造モデルの作成に要する時
間、労力をほぼゼロにさせることができるのみならず、
河川の水位変動、水量変動などに応じて、河川の構造モ
デルを自動的に最適化させて、管理対象となっている河
川の水質変化、水量変化などを正確に予測させることが
できる。
In the river management system according to the fourth aspect, based on the measurement result obtained by measuring the river, the river cross-sectional shape data and the river cross-sectional position data necessary for simulating the flowing part of the river are automatically obtained. Not only can the time and effort required to create a structural model be reduced to almost zero,
By automatically optimizing the structural model of the river according to the fluctuation of the water level and the amount of water of the river, it is possible to accurately predict the water quality change and the water amount change of the river to be managed.

【0105】請求項5の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分を
シミュレーションするのに必要な流管数、流管流量を最
適化させることができ、これによって構造モデルを作成
するのに要する時間、労力をほぼゼロにさせることがで
きるのみならず、河川の水位、水量などが変動したと
き、これらの変動内容に応じて、河川の構造モデルを自
動的に最適化させて、管理対象となっている河川の水質
変化、水量変化などを正確に予測させることができる。
In the river management system according to the fifth aspect, the number of flow pipes and the flow rate of the flow pipes necessary for simulating the flowing water portion of the river can be optimized based on the measurement result obtained by measuring the river. This not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also changes the river's structural model in response to changes in the water level, water volume, etc., of the river. By automatically optimizing, it is possible to accurately predict changes in water quality, water amount, and the like of the river being managed.

【0106】請求項6の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分を
シミュレーションするのに必要な本流側の流管数、流管
流量、合流側の流管数、流管流量、分流側の流管数、流
管流量を最適化させることができ、これによって本流部
分だけの河川のみならず、合流河川、分流河川を持つ河
川についても、構造モデルの作成に要する時間、労力を
ほぼゼロにさせることができるとともに、河川の水位変
動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自動的
に最適化させて、管理対象となっている河川の水質変
化、水量変化などを正確に予測させることができる。
In the river management system of the present invention, the number of main pipes, the number of flow pipes, and the number of flow pipes on the merging side required to simulate the flowing water portion of the river based on the measurement results obtained by measuring the river. It is possible to optimize the number of flow pipes, the flow pipe flow rate, the number of flow pipes on the diverting side, and the flow pipe flow rate.This allows structural models for not only rivers in the main stream but also rivers with confluence and diverging rivers. The time and labor required to create the river can be reduced to almost zero, and the structural model of the river is automatically optimized according to the fluctuations in the water level and water volume of the river, and the Water quality changes, water volume changes, etc. can be accurately predicted.

【0107】請求項7の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分を
シミュレーションするのに必要な河川断面方向の断面流
量分布、各流管の流管幅、流管水深、流管係数などを最
適化させることができ、これによって構造モデルの作成
に要する時間、労力をほぼゼロにさせることができるの
みならず、河川の水位変動、水量変動などに応じて、河
川の構造モデルを自動的に最適化させて、管理対象とな
っている河川の水質変化、水量変化などを正確に予測さ
せることができる。
According to the river management system of the present invention, based on the measurement result obtained by measuring the river, the cross-sectional flow distribution in the river cross-sectional direction necessary for simulating the flowing part of the river, the flow pipe of each flow pipe, The width, flow pipe water depth, flow pipe coefficient, etc. can be optimized, which not only reduces the time and effort required to create a structural model to almost zero, but also reduces fluctuations in river water level, water volume, etc. Accordingly, the structural model of the river can be automatically optimized, and a change in water quality, a change in the amount of water, and the like of the river being managed can be accurately predicted.

【0108】請求項8の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果に基づき、河川の流水部分を
シミュレーションするのに必要な本流側の断面流量分
布、各流管の流管幅、流管水深、流管係数、合流側の断
面流量分布、各流管の流管幅、流管水深、流管係数、分
流側の断面流量分布、各流管の流管幅、流管水深、流管
係数を最適化させることができ、これによって本流部分
だけの河川のみならず、合流河川、分流河川を持つ河川
についても、構造モデルの作成に要する時間、労力をほ
ぼゼロにさせることができるとともに、河川の水位変
動、水量変動などに応じて、河川の構造モデルを自動的
に最適化させて、管理対象となっている河川の水質変
化、水量変化などを正確に予測させることができる。
According to the river management system of the present invention, based on the measurement result obtained by measuring the river, the cross-sectional flow distribution on the main flow side necessary for simulating the flowing water portion of the river, the flow pipe width of each flow pipe, , Flow pipe depth, flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the merging side, flow pipe width of each flow pipe, flow pipe depth, flow pipe coefficient, cross-sectional flow distribution on the branch side, flow pipe width of each flow pipe, flow pipe depth It is possible to optimize the flow pipe coefficient, which can reduce the time and effort required to create a structural model to almost zero for not only rivers in the main stream but also rivers with confluence and divergent rivers. In addition to this, it is possible to automatically optimize the river structure model according to river water level fluctuations, water volume fluctuations, etc., and accurately predict changes in water quality, water volume, etc. of the river being managed .

【0109】請求項9の河川管理システムでは、河川を
計測して得られた計測結果と、最適化された河川の構造
モデルとに基づき、河川の流水部分について、現時点か
ら所定時間後における水理状態、横方向に対する水質分
散状態、縦方向に対する水質分散状態を予測させて、河
川の所定地点、例えば取水地点における水質を判定させ
ることができ、これによっ河川の上流で水質が悪化した
とき、取水地点の水質に対する影響度、影響が出るまで
の時間などを正確に予測させることができる。
In the river management system according to the ninth aspect, based on the measurement result obtained by measuring the river and the optimized river structure model, the hydraulic part of the flowing water of the river at a predetermined time after the present time is obtained. State, water quality dispersion state in the horizontal direction, water quality dispersion state in the vertical direction is predicted, and the water quality at a predetermined point of the river, for example, a water intake point, can be determined, whereby when the water quality deteriorates upstream of the river, It is possible to accurately predict the degree of influence on the water quality at the intake point, the time until the influence appears, and the like.

【0110】請求項10の河川管理システムでは、河川
を計測して得られた計測結果と、最適化された河川の構
造モデルとに基づき、河川の流水部分について、水面勾
配、横断面方向の横分散係数、流下方向の縦分散係数、
各流管の流速、横断面方向の横分散定数、流下方向の縦
分散定数を求めさせることができるとともに、流下方向
に隣接する各流管の水質を連続させて、現時点から所定
時間後における河川の所定地点、例えば取水地点におけ
る水質を正確に判定させることができ、これによっ河川
の上流で水質が悪化したとき、取水地点の水質に対する
影響度、影響が出るまでの時間などを正確に予測させる
ことができる。
In the river management system according to the tenth aspect, based on the measurement result obtained by measuring the river and the optimized river structure model, the running water portion of the river is subjected to a water surface gradient and a transverse cross section. Dispersion coefficient, Downstream longitudinal dispersion coefficient,
The flow velocity of each flow tube, the transverse dispersion constant in the cross-sectional direction, and the longitudinal dispersion constant in the down flow direction can be obtained, and the water quality of each flow tube adjacent in the down flow direction is made continuous, and the river at a predetermined time after the present time is The water quality at a given point, for example, the intake point, can be accurately determined.When the water quality deteriorates upstream of the river, the degree of influence on the water quality at the intake point, the time until the effect appears, etc. can be accurately predicted. Can be done.

【0111】請求項11の河川管理システムでは、河川
の流水部分をシミュレーションして得られた所定時間後
の水質分布を分かり易い形式で、オペレータに提示する
ことができ、これによって河川の上流で水質が悪化した
とき、取水地点の水質に対する影響度、影響が出るまで
の時間などを正確に把握させて、最適な処置をとらせる
ことができる。
In the river management system according to the eleventh aspect, the water quality distribution after a predetermined period of time obtained by simulating the flowing water portion of the river can be presented to the operator in an easy-to-understand format. When the water quality deteriorates, the degree of influence on the water quality at the water intake point, the time until the influence appears, and the like can be accurately grasped, and the optimum treatment can be taken.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による河川管理システムの一実施の形態
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a river management system according to the present invention.

【図2】図1に示す流断面形状計算回路の詳細な回路構
成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed circuit configuration example of a flow cross-section shape calculation circuit illustrated in FIG. 1;

【図3】図1に示す河川横断面形状記録更新回路の詳細
な回路構成例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed circuit configuration example of a river cross-sectional shape record update circuit shown in FIG. 1;

【図4】図1に示す流管変数変換回路の詳細な回路構成
例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed circuit configuration example of a flow tube variable conversion circuit illustrated in FIG. 1;

【図5】図1に示す流管係数計算回路の詳細な回路構成
例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed circuit configuration example of the flow tube coefficient calculation circuit shown in FIG. 1;

【図6】図1に示す水理状態計算部の詳細な回路構成例
を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a detailed circuit configuration example of a hydraulic state calculation unit illustrated in FIG. 1;

【図7】図1に示す模擬装置の動作例を示すフローチャ
ートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of the simulation device shown in FIG. 1;

【図8】図1に示す河川管理システムによって管理され
る河川の平面図である。
FIG. 8 is a plan view of a river managed by the river management system shown in FIG. 1;

【図9】図1に示す河川管理システムによって管理され
る河川の横断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a river managed by the river management system shown in FIG. 1;

【図10】本発明の基本原理となっている2次元河川水
質予測システムの一例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a two-dimensional river water quality prediction system which is a basic principle of the present invention.

【図11】図10に示す2次元河川水質予測システムの
水質予測対象となる河川の横断面図である。
11 is a cross-sectional view of a river to be subjected to water quality prediction by the two-dimensional river water quality prediction system shown in FIG.

【図12】図10に示す2次元河川水質予測システムを
使用して行われた1回目のシミュレーション結果を示す
模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a first simulation result performed using the two-dimensional river water quality prediction system shown in FIG. 10;

【図13】図10に示す2次元河川水質予測システムを
使用して行われた1回目のシミュレーション結果から得
られる取水濃度を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a water intake concentration obtained from a first simulation result performed using the two-dimensional river water quality prediction system shown in FIG. 10;

【図14】図10に示す2次元河川水質予測システムを
使用して行われた1回目のシミュレーション結果を示す
表である。
FIG. 14 is a table showing the results of a first simulation performed using the two-dimensional river water quality prediction system shown in FIG. 10;

【図15】図10に示す2次元河川水質予測システムを
使用して行われた2回目のシミュレーション結果を示す
模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a result of a second simulation performed using the two-dimensional river water quality prediction system illustrated in FIG. 10;

【図16】図10に示す2次元河川水質予測システムを
使用して行われた3回目のシミュレーション結果を示す
模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a result of a third simulation performed using the two-dimensional river water quality prediction system illustrated in FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:河川管理システム 2:計測装置 3:構造モデル構築装置 4:模擬装置 5:状態表示装置 6:伝送装置 7:流量計測機構 8:水位計測機構 9:川幅計測機構 10:毒物検知機構 11:河川横断面形状記録管理部 12:河川構造モデル定義部 13:流管路決定部 14:河川横断面記録保存回路 15:流断面形状データ変換回路 16:流断面水深計算回路 17:流断面川幅計算回路 18:流断面境界計算回路 19:断面形状計算回路 20:川幅比較回路 21:河川横断面形状データ修正回路 22:河川横断面形状記録更新回路 23:流管数決定回路 24:流管流量決定回路 25:流量分布計算回路 26:流管位置計算回路 27:流管幅計算回路 28:流管水深計算回路 29:流管変数変換回路 30:第1流路決定回路 31:第2流路決定回路 32:第2流路決定回路 33:流断面境界位置計算回路 34:流水面境界形状計算回路 35:流水面境界長計算回路 36:流管長計算回路 37:流管長比計算回路 38:流管係数計算回路 39:水面勾配設定回路 40:分散係数計算回路 41:流管流速計算回路 42:流管流速計算回路 43:濃度継承計算回路 44:水理状態計算部 45:横分散部 46:縦分散部 47:模擬作動部 48:流達水質計算部 49:流達時間計算部 50:表示器 51:河川描画部 52:状態表示部 53:入力部 54:記憶部 55:出力部 57:模擬作動部 1: River management system 2: Measurement device 3: Structural model construction device 4: Simulator device 5: Status display device 6: Transmission device 7: Flow rate measurement mechanism 8: Water level measurement mechanism 9: River width measurement mechanism 10: Poison detection mechanism 11: River cross-section shape record management unit 12: River structure model definition unit 13: Flow channel determination unit 14: River cross-section record storage circuit 15: Flow cross-section shape data conversion circuit 16: Flow cross-section water depth calculation circuit 17: Flow cross-section river width calculation Circuit 18: Flow cross section boundary calculation circuit 19: Cross section shape calculation circuit 20: River width comparison circuit 21: River cross section shape data correction circuit 22: River cross section shape record updating circuit 23: Flow pipe number determination circuit 24: Flow pipe flow rate determination Circuit 25: Flow distribution calculation circuit 26: Flow pipe position calculation circuit 27: Flow pipe width calculation circuit 28: Flow pipe water depth calculation circuit 29: Flow pipe variable conversion circuit 30: First flow path determination circuit 31 Second flow path determination circuit 32: Second flow path determination circuit 33: Flow section boundary position calculation circuit 34: Flow surface boundary shape calculation circuit 35: Flow surface boundary length calculation circuit 36: Flow pipe length calculation circuit 37: Flow pipe length ratio calculation Circuit 38: Flow pipe coefficient calculation circuit 39: Water surface gradient setting circuit 40: Dispersion coefficient calculation circuit 41: Flow pipe flow velocity calculation circuit 42: Flow pipe flow velocity calculation circuit 43: Concentration inheritance calculation circuit 44: Hydraulic state calculation unit 45: Horizontal Dispersing unit 46: Vertical dispersing unit 47: Simulated operating unit 48: Delivery water quality calculation unit 49: Delivery time calculation unit 50: Display 51: River drawing unit 52: Status display unit 53: Input unit 54: Storage unit 55: Output unit 57: Simulated operation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 殿塚 芳和 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 高津 充 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 津久井 裕己 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 5B049 AA06 BB05 CC00 DD05 EE01 EE41 FF01 FF09 GG02 GG07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page (72) Yoshikazu Tonozuka, Inventor 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu Plant, Toshiba Corporation (72) Mitsuru Takatsu 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Toshiba Corporation In the office (72) Inventor Hiroki Tsukui 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo F-term in the head office of Toshiba Corporation (reference) 5B049 AA06 BB05 CC00 DD05 EE01 EE41 FF01 FF09 GG02 GG07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 管理対象となっている河川の各所に配置
され、前記河川の水質、水量、水位、川幅のいずれかを
計測する計測装置と、 この計測装置から出力される水量、水位、川幅のいずれ
かに基づき、前記河川の河川構造モデルを構築する構造
モデル構築装置と、 この構造モデル構築装置で構築された前記河川構造モデ
ルと前記計測装置から出力される水質に基づき、前記河
川を流れる水の水質流動状態を演算する模擬装置と、 この模擬装置によって得られた水質流動状態を表示する
処理、または指定された伝送先に伝送する処理のいずれ
かを行う出力装置と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
1. A measuring device that is disposed at each location of a river to be managed and measures any of water quality, water amount, water level, and river width of the river, and a water amount, water level, and river width output from the measuring device. A structural model construction device that constructs a river structure model of the river based on any of the above, and flows through the river based on the river structure model constructed by the structural model construction device and water quality output from the measurement device. A simulation device for calculating the water quality flow state of water; and an output device for performing either a process of displaying the water quality flow status obtained by the simulation device or a process of transmitting to a designated transmission destination. A river management system characterized by the following.
【請求項2】 請求項1に記載の河川管理システムにお
いて、 前記計測装置は、川幅を計測する機構として、河川に設
けられた河川構造物の所定部分に取り付けられ、河川の
水面境界側からの光を受光する受光器と、この受光器を
走査させて、受光方向を切り替える走査駆動機と、この
走査駆動機によって前記受光器を走査させて得られる受
光結果に基づき、前記河川の水面境界を求める境界位置
計算回路と、この境界位置計算回路の計算結果に基づ
き、前記河川の川幅を求める川幅計算回路と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
2. The river management system according to claim 1, wherein the measuring device is attached to a predetermined portion of a river structure provided in the river as a mechanism for measuring a river width, and is provided from a water surface boundary side of the river. A light receiver that receives light, a scan driver that switches the light receiving direction by scanning the light receiver, and a water surface boundary of the river based on a light reception result obtained by scanning the light receiver with the scan driver. A river management system, comprising: a boundary position calculation circuit to be obtained; and a river width calculation circuit to obtain a river width of the river based on a calculation result of the boundary position calculation circuit.
【請求項3】 請求項1または2のいずれに記載の河川
管理システムにおいて、 前記構造モデル構築装置は、前記計測装置から出力され
る水量、水位、川幅のいずれかに基づき、河川横断面形
状データ、河川横断面位置データのいずれかを更新する
河川横断面形状記録管理部と、この河川横断面形状記録
管理部で得られた河川横断面形状データ、河川横断面位
置データに基づき、河川を流れる水の流管数、流管流量
を決定する河川構造モデル定義部と、この河川構造モデ
ル定義部で定義された前記流管数、前記流管流量、前記
計測装置から出力される水量、水位、川幅のいずれかに
基づき、各流管路の流管水深、流管幅を求める流管路決
定部と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
3. The river management system according to claim 1, wherein the structural model construction device is configured to output river cross-sectional shape data based on any of a water amount, a water level, and a river width output from the measurement device. The river cross-section shape record management unit that updates any of the river cross-section position data, and the river cross-section shape data and the river cross-section position data obtained by the river cross-section shape record management unit. The number of water pipes, a river structure model definition unit that determines the flow pipe flow rate, and the number of flow pipes defined by the river structure model definition unit, the flow pipe flow rate, the amount of water output from the measurement device, the water level, A river management system, comprising: a flow line determining unit that obtains a flow tube depth and a flow line width of each flow line based on any of the river widths.
【請求項4】 請求項3に記載の河川管理システムにお
いて、 前記河川横断面形状記録管理部は、前記河川の河川横断
面形状データ、河川横断面位置データを記憶する河川横
断面記録保存回路と、前記計測装置から出力される水
量、水位、川幅のいずれかに基づき、河川横方向の流断
面形状を求める流断面形状計算回路と、この流断面形状
計算回路で得られた流断面形状と前記河川横断面記録保
存回路に記憶されている前記河川横断面形状データとを
比較し、これら流断面形状、河川横断面形状データの差
が所定の範囲を越えているとき、前記流断面形状に基づ
き、前記河川横断面記録保存回路に記憶されている河川
横断面形状データ、河川横断面位置データのいずれかを
更新する河川横断面形状記録更新回路と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
4. The river management system according to claim 3, wherein the river cross-sectional shape record management unit stores a river cross-sectional shape data and a river cross-sectional position data of the river. A flow section shape calculation circuit for calculating a flow section shape in a river lateral direction based on any of the amount of water output from the measurement device, the water level, and the river width, and a flow section shape obtained by the flow section shape calculation circuit, Compare the river cross-sectional shape data stored in the river cross-section record storage circuit, these flow cross-sectional shape, when the difference between the river cross-sectional shape data exceeds a predetermined range, based on the flow cross-sectional shape A river cross-sectional shape data stored in the river cross-sectional record storage circuit, and a river cross-sectional shape record updating circuit for updating any of the river cross-sectional position data. River management system.
【請求項5】 請求項3に記載の河川管理システムにお
いて、 前記河川構造モデル定義部は、前記河川横断面形状記録
管理部で得られた河川横断面形状データ、河川横断面位
置データのいずれか、または前記計測装置で得られた水
位、川幅のいずれかに基づき、河川構造モデルの流管数
を求める流管数決定回路と、この流管数決定回路で得ら
れた河川構造モデルの流管数と前記計測装置で得られた
水量とに基づき、河川構造モデルの流管流量を求める流
管流量決定回路と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
5. The river management system according to claim 3, wherein the river structure model definition unit is one of river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit. , Or a water level obtained by the measuring device, a flow pipe number determination circuit for obtaining the number of flow pipes of the river structure model based on any of the river width, and a flow pipe of the river structure model obtained by the flow pipe number determination circuit A river management system, comprising: a flow pipe flow rate determining circuit for obtaining a flow pipe flow rate of a river structure model based on the number and the water volume obtained by the measurement device.
【請求項6】 請求項5に記載の河川管理システムにお
いて、 前記流管数決定回路は、前記河川横断面形状記録管理部
で得られた河川横断面形状データ、河川横断面位置デー
タのいずれか、または前記計測装置で得られた水位、川
幅のいずれかに基づき、前記河川構造モデル本流部分と
なる河川の流管数を求める基本流管数決定回路と、前記
河川横断面形状記録管理部で得られた河川横断面形状デ
ータ、河川横断面位置データのいずれか、または前記計
測装置で得られた水位、川幅のいずれかに基づき、前記
河川構造モデルの合流点に合流する河川の流管数を求め
る合流流管数決定回路と、前記河川横断面形状記録管理
部で得られた河川横断面形状データ、河川横断面位置デ
ータのいずれか、または前記計測装置で得られた水位、
川幅のいずれかに基づき、前記河川構造モデルの分流点
から分流する河川の流管数を求める分流流管数決定回路
とを備え、 前記流管流量決定回路は、前記流管数決定回路で得られ
た流管数と前記計測装置で得られた水量とに基づき、前
記河川構造モデルの本流部分となる河川の流管流量を求
める基本流管流量決定回路と、前記流管数決定回路で得
られた流管数と前記計測装置で得られた水量とに基づ
き、前記河川構造モデルの合流点に合流する河川の流管
流量を求める合流流管流量決定回路と、前記流管数決定
回路で得られた流管数と前記計測装置で得られた水量と
に基づき、前記河川構造モデルの分流点から分流する河
川の流管流量を求める分流流管流量決定回路とを備え
た、ことを特徴とする河川管理システム。
6. The river management system according to claim 5, wherein the number of flow pipes determining circuit is one of river cross-sectional shape data and river cross-sectional position data obtained by the river cross-sectional shape record management unit. Or a water level obtained by the measuring device, based on any of the river width, a basic flow pipe number determination circuit for obtaining the number of flow pipes of the river which is the main part of the river structure model, and the river cross-sectional shape record management unit Based on either the obtained river cross-sectional shape data, the river cross-sectional position data, or the water level obtained by the measurement device, or the river width, the number of flow pipes of the river joining the confluence point of the river structure model Confluence pipe number determination circuit to determine, the river cross-sectional shape data obtained by the river cross-sectional shape record management unit, any of the river cross-sectional position data, or the water level obtained by the measurement device,
A branch pipe number determining circuit for determining the number of flow pipes of the river that diverges from the branch point of the river structure model based on any of the river widths.The flow pipe flow rate determining circuit is obtained by the flow pipe number determining circuit. A basic flow pipe flow determining circuit for obtaining a flow pipe flow of a river which is a main stream part of the river structure model based on the obtained number of flow pipes and the water amount obtained by the measuring device; Based on the determined number of flow pipes and the amount of water obtained by the measuring device, a merged pipe flow rate determination circuit for determining a flow pipe flow rate of a river that merges with a junction of the river structure model; and And a branch pipe flow rate determining circuit for determining a flow pipe flow rate of a river flowing from a branch point of the river structure model based on the obtained number of flow pipes and the amount of water obtained by the measurement device. And river management system.
【請求項7】 請求項3に記載の河川管理システムにお
いて、 前記流管路決定部は、前記河川構造モデル定義部で得ら
れた流管数、流管流量と前記計測装置から出力される水
量、水位、川幅のいずれかとに基づき、河川断面方向の
流量分布を求める流量分布計算回路と、この流量分布計
算回路で得られた流量分布に基づき、各流管の流管幅、
流管水深を求める流管変数変換回路と、この流管変数変
換回路で得られた各流管の流管幅、流管水深に基づき、
流管係数を求める流管係数計算回路と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
7. The river management system according to claim 3, wherein the flow pipe determination unit is configured to determine the number of flow pipes, the flow pipe flow rate obtained by the river structure model definition unit, and the amount of water output from the measurement device. , Water level, or river width, a flow distribution calculation circuit that determines the flow distribution in the river cross section direction, based on the flow distribution obtained by this flow distribution calculation circuit, the flow pipe width of each flow pipe,
Based on the flow pipe variable conversion circuit for obtaining the flow pipe water depth and the flow pipe width and flow pipe depth of each flow pipe obtained by this flow pipe variable conversion circuit,
A river management system, comprising: a flow pipe coefficient calculation circuit for obtaining a flow pipe coefficient.
【請求項8】 請求項3に記載の河川管理システムにお
いて、 前記流管路決定部は、前記河川構造モデル定義部で得ら
れた流管数、流管流量と前記計測装置から出力される水
量、水位、川幅のいずれかとに基づき、河川断面方向の
流量分布を求める流量分布計算回路と、この流量分布計
算回路で得られた流量分布に基づき、各流管の流管幅、
流管水深を求める流管変数変換回路と、この流管変数変
換回路で得られた各流管の流管幅、流管水深に基づき、
流管係数を求める流管係数計算回路と、前記流量分布計
算回路、前記流管変数変換回路を動作させて、前記河川
構造モデルの本流部分となる河川の流管数、流管流量に
対応する本流部分の流管水深、流管幅を求めさせる本流
流路決定回路と、前記流量分布計算回路、前記流管変数
変換回路を動作させて、前記河川構造モデルの合流点に
合流する河川の流管数、流管流量に対応する合流部分の
流管水深、流管幅を求めさせる合流流路決定回路と、前
記流量分布計算回路、前記流管変数変換回路を動作させ
て、前記河川構造モデルの分流点から分流する河川の流
管数、流管流量に対応する分流部分の流管水深、流管幅
を求めさせる分流流路決定回路と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
8. The river management system according to claim 3, wherein the flow pipe determining unit determines the number of flow pipes, the flow pipe flow rate obtained by the river structure model definition unit, and the amount of water output from the measuring device. , Water level, or river width, a flow distribution calculation circuit that determines the flow distribution in the river cross section direction, based on the flow distribution obtained by this flow distribution calculation circuit, the flow pipe width of each flow pipe,
Based on the flow pipe variable conversion circuit for obtaining the flow pipe water depth and the flow pipe width and flow pipe depth of each flow pipe obtained by this flow pipe variable conversion circuit,
The flow pipe coefficient calculation circuit for obtaining the flow pipe coefficient, the flow distribution calculation circuit, and the flow pipe variable conversion circuit are operated to correspond to the number of flow pipes of the river which is the main stream part of the river structure model and the flow pipe flow rate. The main stream flow path determining circuit for obtaining the flow pipe water depth and the flow pipe width of the main flow section, the flow distribution calculation circuit, and the flow pipe variable conversion circuit are operated, and the flow of the river that joins the confluence point of the river structure model is operated. The number of pipes, the depth of the flow pipe at the junction corresponding to the flow rate of the flow pipe, the merge flow path determination circuit for obtaining the flow pipe width, the flow rate distribution calculation circuit, and the flow pipe variable conversion circuit are operated to operate the river structure model. A river management system, comprising: a branch flow path determination circuit that determines a flow pipe depth and a flow pipe width of a branch section corresponding to a flow pipe flow rate, the number of flow pipes of a river that diverges from a diverting point.
【請求項9】 請求項3に記載の河川管理システムにお
いて、 前記模擬装置は、前記構造モデル構築装置で得られた河
川構造モデルと前記計測装置で得られた水質、流量とを
使用して、前記河川を流れる水の水理状態を求める水理
状態計算部、前記構造モデル構築装置で得られた河川構
造モデルに基づき、河川横方向の水質分散状態を求める
横分散部と、前記構造モデル構築装置で得られた河川構
造モデルに基づき、河川縦方向の水質分散状態を求める
縦分散部と、これら水理状態計算部、横分散部、縦分散
部を所定回数だけ動作させて、水質の横分散状態、縦分
散状態を求めさせる模擬作動部と、この模擬作動部によ
って前記水理状態計算部、横分散部、縦分散部を所定回
数だけ動作させて得られた所定時間後、所定箇所での水
質を判定する流達水質判定部と、この流達水質判定部に
よって前記所定箇所での水質が悪化すると判定されたと
き、前記模擬作動部の作動回数に基づき、前記所定箇所
の水質が悪化するまでの時間を求める流達時間計算部
と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
9. The river management system according to claim 3, wherein the simulation device uses a river structure model obtained by the structure model construction device and water quality and flow rate obtained by the measurement device, A hydraulic state calculation unit for obtaining a hydraulic state of the water flowing through the river, a horizontal dispersion unit for obtaining a water quality dispersion state in a horizontal direction of the river based on the river structure model obtained by the structural model construction device, and the structural model construction Based on the river structure model obtained by the device, the vertical dispersion unit that determines the water quality dispersion state in the vertical direction of the river, and the hydraulic state calculation unit, the horizontal dispersion unit, and the vertical dispersion unit are operated a predetermined number of times, and the horizontal A simulated operating unit for obtaining the dispersion state and the longitudinal dispersion state, and a predetermined time obtained by operating the hydraulic state calculation unit, the horizontal dispersion unit, and the vertical dispersion unit a predetermined number of times by the simulated operation unit, and at a predetermined position. The water quality of When the water quality at the predetermined location is determined to be degraded by the flow-through water quality determination unit and the flow-through water quality determination unit, the time until the water quality at the predetermined location is degraded is determined based on the number of operations of the simulated operation unit. A river management system, comprising: a required delivery time calculation unit;
【請求項10】 請求項8に記載の河川管理システムに
おいて、 前記水理状態計算部は、前記河川を流れる水の水面勾配
が設定される水面勾配設定回路と、この水面勾配設定回
路で設定された水面勾配と前記構造モデル構築装置で得
られた河川構造モデルとに基づき、河川横断面方向の横
分散係数、流下方向の縦分散係数を求める分散係数計算
回路と、前記構造モデル構築装置で得られた河川構造モ
デルに基づき、各流管の流速を求める流管流速計算回路
と、この流管流速計算回路で得られた各流管の流速、前
記分散係数計算回路で得られた横分散係数、流下方向の
縦分散係数、前記構造モデル構築装置で得られた河川構
造モデルに基づき、各流管の横分散定数、縦分散定数を
求める分散定数回路と、流下方向に隣接する各流管の水
質を連続させる濃度継承計算回路と、 を備えたことを特徴とする河川管理システム。
10. The river management system according to claim 8, wherein the hydraulic condition calculation unit is configured by a water surface gradient setting circuit that sets a water surface gradient of water flowing through the river, and the water surface gradient setting circuit. A dispersion coefficient calculation circuit for obtaining a horizontal dispersion coefficient in a river cross-sectional direction and a longitudinal dispersion coefficient in a flowing direction based on the water surface gradient obtained and the river structure model obtained by the structural model building device; Based on the obtained river structure model, a flow tube flow velocity calculation circuit for obtaining the flow velocity of each flow pipe, the flow velocity of each flow pipe obtained by the flow pipe flow velocity calculation circuit, the lateral dispersion coefficient obtained by the dispersion coefficient calculation circuit A vertical dispersion coefficient in the downstream direction, a dispersion constant circuit for calculating the horizontal dispersion constant and the vertical dispersion constant of each flow tube based on the river structure model obtained by the structural model construction apparatus, Continuous water quality River management system characterized by comprising a, a concentration inheritance calculating circuit for.
【請求項11】 請求項1に記載の河川管理システムに
おいて、 前記出力装置は、前記模擬装置によって得られた水質流
動状態を表示するとき、前記河川の平面図上、あるいは
構造モデル構築装置で得られた河川構造モデル上に等高
線形式、あるいは色階調表示形式で、前記模擬装置で得
られた水質流動状態を表示する、 ことを特徴とする河川管理システム。
11. The river management system according to claim 1, wherein the output device obtains a water quality flow state obtained by the simulation device on a plan view of the river or a structural model construction device. A water quality flow state obtained by the simulation device in a contour line format or a color gradation display format on the obtained river structure model.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019148482A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社日立製作所 Aqueous environment sensing device
CN110956395A (en) * 2019-11-28 2020-04-03 中山公用水务有限公司 Water supply operation management method and system based on anti-salt emergency treatment
US11391569B2 (en) * 2018-11-08 2022-07-19 Tsinghua University Method and device for monitoring water volume change, computer device and storage medium

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