JP2008310682A - 雨水・汚濁物流入量演算モデルの作成装置及び作成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つ以上の方程式からなる,対象の下水道施設に合わせてその係数又は定数の値を予め定めた第1の演算モデル1と、1つ以上の方程式からなる,その係数又は定数の値が未定である第2の演算モデル2と、雨量データを仮想的に発生させる仮想雨量データ発生手段3と、第1の演算モデルより下水道施設への流入現象を仮想的に生じさせる仮想流入量データ発生手段4と、少なくとも仮想雨量時系列データと仮想流入量時系列データからなる仮想入出力データにより第2の演算モデルにおける未定の係数・定数の値を定める手段5を有し、第2の演算モデルを構築するためのデータを第1の演算モデルを用いて拡充することを特徴とする雨水流入量演算モデルの作成装置。
【選択図】 図1
Description
(実施例1)(請求項1〜4,9対応)
図1は本発明の実施例1に係る雨水流入量演算モデルの作成装置の構成を示すブロック図であり、図2は図1の各データの説明図を示す。
実施例1に係る雨水流入量演算モデルの作成装置は、第1の演算モデル1と、第2の演算モデル2と、仮想雨量データ発生手段3と、仮想流入量データ発生手段4と、未定係数・未定数決定手段5とを具備している。第1の演算モデル1は、単一または複数の方程式から構成されており、対象の下水道施設に合わせてその係数あるいは定数の値を予め定めるものである。第2の演算モデル2は、単一または複数の方程式から構成されており、その係数あるいは定数の値が未定である。仮想雨量データ発生手段3は、所望の雨量データを仮想的に発生させる機能を有している。仮想流入量データ発生手段4は、第1の演算モデル1を用いて下水道施設への流入現象を仮想的に生じさせる機能を有している。未定係数・未定数決定手段5は、仮想雨量時系列データ6と仮想流入量時系列データ7の組みからなる仮想入出力データ、及び実績雨量時系列データ8から第2の演算モデル2における未定の係数あるいは定数の値を定める機能を有している。なお、図中の符番9は、実績流入量時系列データを示す。
K、n:流域による定数、S:雨水貯留量[m3]、Q:雨水流出量[m3/s]、
t:時間[s]、P:雨水の流入量[mm/s]、A:水路断面積[m2]、
g:重力加速度[m/s2]、h:水深[m]、i:河床勾配[0/00]、
n:Manning (マニング)の粗度係数、q:単位長さ当たり支流合流量[m3/s]、
Q:流量[m3/s]、R:径深[m]、t:時間[sec]、
U:平均流速[m/s]、x:流下方向の座標[m]
第2の演算モデル2は、特開2000−56835号公報等で公知のBlock-orientedモデルを具体的として説明する。Block-orientedモデルは図3のよう表される。未定である定数として伝達関数の次数n,m,lと非線形の次数pがある。また、伝達関数A(z),B(z),C(z)の係数と非線形項を表す多項式f(u)の係数(ai|i=1,2,…,n)、(bi|i=1,2,…,m)、(ci|i=1,2,…,l)も未定である。なお、図3中の符号uは降雨量データ、符号yは流出量データ、符号eは観測できない計測誤差を示す。
なお、本実施例1では、第2の演算モデルとしてBlock-orientedモデルを用いているが、その他の公知例としてARX、ARMAX、ニューラルネットワーク等によるブラックボックスモデルでもよい。
(1) まず、図2(A)に示すような仮想雨量時系列データ6を発生させる。ブラックボックスの雨水流入量予測モデルを作成するためには、できるだけ長い期間,例えば1年〜数年の雨量時系列データを収集することが好ましい。また、データとしては、できるだけ種類と季節の異なるデータが好ましく、例えば小雨のときのデータ,大雨のときのデータ,一日中雨のときのデータ,一日のうち一時的に雨(例えば夕立)のときのデータ等の場合が挙げられる。このような雨量データのうち、実績データで足らない分を仮想データで補うものである。
(3) つづいて、所望のデータが得られるまで仮想雨量時系列データ6と仮想流入量時系列データ7の組からなる仮想入出力データの発生を繰り返す。
図4は、本発明の実施例2に係る汚濁物流入量演算モデルの作成装置の構成を示すブロック図である。但し、図1と同部材は同符番を付して説明を省略する。実施例1との差異は、仮想流入量発生手段を仮想汚濁物量発生手段11に置き換えた点と、仮想流入量時系列データを仮想汚濁物量時系列データ12に置き換えた点と、第1の演算モデル1を構成する単一または複数の方程式に、水文学に基づく雨水流出過程および水理学に基づく下水管内の雨水流下過程の他に、汚濁物の堆積や移流の過程、もしくはそれらの組合せを記述する方程式が加わった点である。なお、図中の符番13は、実績汚濁物量時系列データを示す。また、仮想汚濁物量時系列データ12及び実績汚濁物量時系列データは、夫々時刻と汚濁物量との関係を示すデータである。
QS:管きょ流出負荷量、QSS:管内堆積量QSの流出負荷成分、QSR:路面等堆積量SRの流出負荷量成分、Q:管きょ内流量、QC:限界流送流量、R:降雨強度、DWF:晴天時負荷量、t:時間、f1及びf2:関数形、K1:定数を表す。
Claims (10)
- 雨水の下水道施設への流入量の予測のための演算モデルを作成する装置であって、
単一または複数の方程式から構成され,対象の下水道施設に合わせてその係数あるいは定数の値を予め定めた第1の演算モデルと、
単一または複数の方程式から構成され,その係数あるいは定数の値が未定である第2の演算モデルと、
所望の雨量データを仮想的に発生させる仮想雨量データ発生手段と、
前記第1の演算モデルを用いて下水道施設への流入現象を仮想的に生じさせる仮想流入量データ発生手段と、
少なくとも仮想雨量時系列データと仮想流入量時系列データの組みからなる仮想入出力データから第2の演算モデルにおける未定の係数あるいは定数の値を定める手段を有し、
前記第2の演算モデルを構築するためのデータを、前記第1の演算モデルを用いて拡充することを特徴とする雨水流入量演算モデルの作成装置。 - 仮想雨量時系列データと仮想流入量時系列データの組みからなる仮想入出力データの他、実績雨量時系列データを用いて第2の演算モデルにおける未定の係数あるいは定数の値を定めることを特徴とする請求項1記載の雨水流入量演算モデルの作成装置。
- 前記第1の演算モデルは、水文学に基づく雨水流出過程、あるいは水理学に基づく下水管内の雨水流下過程、もしくはそれらの組合せを記述した,単一または複数の方程式から構成され、数値計算により解かれること特徴とする請求項1または請求項2に記載の雨水流入量演算モデルの作成装置。
- 前記第2の演算モデルは、過去の入出力時系列データのみからその関数関係を定めるブラックボックスモデルであり、現時点での雨量と現時点より前の雨量、現時点での流入量と現時点より前の流入量を入力変数として、現時点より後の時刻の流入量を出力変数とし、これらの変数と係数あるいは定数から成る多項式の関数であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の雨水流入量演算モデルの作成装置。
- 下水道施設に流入する雨天時の汚濁物量の予測のための演算モデルを作成する装置であって、
単一または複数の方程式から構成され,対象の下水道施設に合わせてその係数あるいは定数の値を予め定めた第1の演算モデルと、
単一または複数の方程式から構成され,その係数あるいは定数の値が未定である第2の演算モデルと、
所望の雨量データを仮想的に発生させる仮想雨量データ発生手段と、
前記第1の演算モデルを用いて、下水道施設へ汚濁物量の流入現象を仮想的に生じさせる仮想汚濁物データ発生手段と、
少なくとも仮想雨量時系列データと仮想濁物量時系列データの組みからなる仮想入出力データから第2の演算モデルにおける未定の係数あるいは定数の値を定める手段を有し、
前記第2の演算モデル構築のためのデータを、前記第1の演算モデルを用いて拡充することを特徴とする汚濁物流入量演算モデルの作成装置。 - 仮想雨量時系列データと仮想汚濁物量時系列データの組みからなる仮想入出力データの他、実績雨量時系列データを用いて第2の演算モデルにおける未定の係数あるいは定数の値を定めることを特徴とする請求項5記載の汚濁物流入量演算モデルの作成装置。
- 前記第1の演算モデルは、水文学的に基づく雨水流出過程と、水理学に基づく下水管内の雨水流下過程,汚濁物の堆積,移流の各過程を記述する単一または複数の方程式から構成され、数値計算により解かれること特徴とする請求項5又は請求項6に記載の汚濁物流入量演算モデルの作成装置。
- 前記第2の演算モデルは、過去の入出力時系列データのみからその関数関係を定めるブラックボックスモデルであり、少なくとも現時点での雨量と現時点より前の雨量、現時点での汚濁物量と現時点より前の汚濁物量を入力変数として含み、現時点より後の時刻の汚濁物量を出力変数とする演算モデルであり、これらの変数と係数あるいは定数から成る多項式の関数であることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の汚濁物流入量演算モデルの作成装置。
- 雨水の下水道施設への流入量の予測のための演算モデルを作成する方法であって、
単一または複数の方程式から構成され,対象の下水道施設に合わせてその係数あるいは定数の値を予め定めた第1の演算モデルを作成する工程と、
所望の雨量データを仮想的に発生させる仮想雨量データを作成する工程と、
前記第1の演算モデルを用いて下水道施設への流入現象を仮想的に生じさせる仮想流入量データを作成する工程と、
少なくとも仮想雨量時系列データと仮想流入量時系列データの組みからなる仮想入出力データから第2の演算モデルにおける未定の係数あるいは定数の値を定める工程とを具備し、
単一または複数の方程式から構成され,その係数あるいは定数の値が未定である第2の演算モデルを構築するためのデータを、前記第1の演算モデルを用いて拡充することを特徴とする雨水流入量演算モデルの作成方法。 - 下水道施設に流入する雨天時の汚濁物量の予測のための演算モデルを作成する方法であって、
単一または複数の方程式から構成され,対象の下水道施設に合わせてその係数あるいは定数の値を予め定めた第1の演算モデルを作成する工程と、
所望の雨量データを仮想的に発生させる仮想雨量データを作成する工程と、
前記第1の演算モデルを用いて、下水道施設へ汚濁物量の流入現象を仮想的に生じさせる仮想汚濁物データを作成する工程と、
少なくとも仮想雨量時系列データと仮想濁物量時系列データの組みからなる仮想入出力データから第2の演算モデルにおける未定の係数あるいは定数の値を定める工程とを具備し、
単一または複数の方程式から構成され,その係数あるいは定数の値が未定である前記第2の演算モデル構築のためのデータを、前記第1の演算モデルを用いて拡充することを特徴とする汚濁物流入量演算モデルの作成方法。
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JP2012245457A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Metawater Co Ltd | 下水処理方法及び下水処理装置 |
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2007
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KR101545998B1 (ko) | 2014-06-13 | 2015-08-21 | 주식회사 알엔에이솔루션 | 유출-수리모형 데이터 통합 관리 방법 및 그 시스템 |
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