JP4782656B2 - Rainwater runoff estimation device and program - Google Patents

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Description

本発明は、雨水流出量推定技術に関し、特に降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を推定する技術に関する。   The present invention relates to a stormwater runoff estimation technique, and more particularly to a technique for estimating an stormwater runoff that flows from an arbitrary target area into a main waterway such as a sewer or a river in accordance with rainfall.

家庭や事業所などから出る生活排水(汚水)と雨(雨水)とを、地下に敷設した同じ系統の管渠を用いて下水処理場まで運ぶ合流式下水道では、下水処理場の処理区域に降った雨が管渠に流れ込むため、晴天時に比べて雨天時の下水流入量が大幅に増加する。また生活排水と雨をそれぞれ異なる系統の管渠を用いて下水処理場まで別個に運ぶ分流式においても、特に都市型の集中豪雨が発生した場合は、雨水が管渠に短時間で大量に流入する。このため、これら管渠や河川に必要とされる規模を決定し、浸水・洪水対策計画を適切に策定するには、降雨時に任意の地区から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を時系列で精度よく推定する必要がある。   In combined sewerage systems that transport domestic wastewater (sewage) and rain (rainwater) from households and business establishments to a sewage treatment plant using pipes of the same system laid underground, they fall into the treatment area of the sewage treatment plant. As rain flows into the pipes, the amount of sewage inflow during rainy weather is greatly increased compared with that during sunny weather. Moreover, even in the case of a shunting system that separates domestic wastewater and rain separately to the sewage treatment plant using different types of pipes, especially in the case of urban torrential rain, a large amount of rainwater flows into the pipes in a short time. To do. For this reason, in order to determine the scale required for these pipes and rivers and to appropriately formulate a flood / flood countermeasure plan, the outflow of rainwater that flows from any area to the main waterways such as sewers and rivers during rainfall It is necessary to accurately estimate the quantity in time series.

従来、このような任意の対象区域からの雨水流出量を推定する技術に類似する技術として、対象区域の降雨データやその土地の保水性を示すデータを収集して、雨水による氾濫解析モデルを生成することにより、対象区域の溢水発生を推定して溢水区域を特定する技術が提案されている(例えば、非特許文献1など参照)。   Conventionally, as a technique similar to the technique for estimating the amount of stormwater runoff from any target area, rainwater inundation data in the target area and data indicating the water holding capacity of the land are collected to generate a flood inundation analysis model. Thus, a technique for estimating the overflow area in the target area and identifying the overflow area has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

http://www.kkr.mlit.go.jp/kingi/database/kannai/h15/07/720-naisuihanran.pdf、「内水氾濫を考慮した氾濫解析モデルの構築」、平成15年度管内技術研究発表会(論文データ PDF)、国土交通省近畿地方整備局近畿技術事務所http://www.kkr.mlit.go.jp/kingi/database/kannai/h15/07/720-naisuihanran.pdf, “Construction of inundation analysis model considering inland flooding”, 2003 In-vitro Technology Research Presentation (paper data PDF), Kinki Technical Office, Kinki Regional Development Bureau, Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism

しかしながら、このような従来技術では、氾濫解析モデルを生成する際に、降雨データに加えて、河道や下水道に関する構造・設備データ、対象区域の地形データや土地の保水性を示すデータなど、極めて多くの種類のデータを収集する必要があるため、対象区域の溢水発生や溢水領域を容易に推定できないという問題点があった。特に、土地の保水性を示す粗度係数や流出率などのデータについては土質調査が必要となり、作業負担やコストの面で実施が難しい。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を時系列で容易に推定できる雨水流出量推定装置およびプログラムを提供することを目的としている。
However, with such conventional technology, when generating an inundation analysis model, in addition to rainfall data, there are a great deal of data such as structure / equipment data regarding river channels and sewers, topographic data of the target area, and data indicating the water retention capacity of the land. However, there is a problem that it is not possible to easily estimate the occurrence of overflow in the target area and the overflow area. In particular, soil quality surveys are necessary for data such as roughness coefficient and runoff rate, which indicate the water retention capacity of the land, and are difficult to implement in terms of workload and cost.
The present invention is for solving such a problem, and it is possible to easily estimate the amount of rainwater flowing out from an arbitrary target area to a main waterway such as a sewer or a river in accordance with rainfall. An object is to provide an estimation device and a program.

このような目的を達成するために、本発明にかかる雨水流出量推定装置は、降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水流出量の時系列変化を推定する雨水流出量推定装置であって、対象区域を格子状に分割して設けた各計測メッシュにおける降水量の時系列変化を示す降水量データと、対象区域を含む幹線水路の流域である対象流域から幹線水路に流出する水の流量の時系列変化を示す流量データと、降水量データに対する複数の積算期間を示す積算期間データとを記憶する記憶部と、各積算期間に基づいて各計測メッシュの降水量データをそれぞれ積算することにより、積算期間ごとに、各計測メッシュにおける積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データを算出する降水量積算手段と、積算降水量データと流量データの時系列変化をそれぞれパターンマッチング分析し、両者の相関値を各計測メッシュについて積算期間ごとに算出する相関値算出手段と、各積算期間の積算降水量データと相関値との積和演算値を計測メッシュごとに算出し、これら積和演算値の総和に基づき対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出する流出量推定手段とを備えている。 In order to achieve such an object, the rainwater outflow estimation device according to the present invention estimates a time series change in the amount of rainwater outflow flowing from an arbitrary target area to a main waterway such as a sewer or a river according to rainfall. A stormwater runoff estimation device, which is based on precipitation data showing the time-series change of precipitation in each measurement mesh provided by dividing the target area in a grid pattern, and the target watershed that is the main waterway basin including the target area A storage unit for storing flow rate data indicating a time-series change in the flow rate of water flowing into the main channel, accumulation period data indicating a plurality of accumulation periods for precipitation data, and precipitation of each measurement mesh based on each accumulation period Precipitation integration means for calculating integrated precipitation data indicating the time-series change of integrated precipitation in each measurement mesh by integrating the amount data, and integrated precipitation Pattern matching analysis of the time series changes of the data and the flow rate data, and a correlation value calculation means for calculating the correlation value of each for each measurement mesh for each integration period, and the integrated precipitation data and correlation value of each integration period A sum of flow calculation values for each measurement mesh, and an outflow amount estimation means for calculating runoff amount estimation data indicating a time-series change in the amount of rainwater outflow flowing out from the target area based on the sum of the sum of products Yes.

この際、各計測メッシュの降水量データを相互に補間演算することにより、各計測メッシュを格子状に分割して設けた各ブロックにおける降水量の時系列変化を示す単位降水量データをそれぞれ算出する単位降水量算出手段をさらに備え、記憶部で、各ブロックのうち対象区域を構成する解析ブロックを記憶し、降水量積算手段で、解析ブロックについて算出した単位降水量データに基づいて解析ブロックごとに積算降水量データをそれぞれ算出し、流出量推定手段で、解析ブロックごとに積和演算値を算出し、これら積和演算値の総和に基づき対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出するようにしてもよい。   At this time, the precipitation data of each measurement mesh is mutually interpolated to calculate unit precipitation data indicating the time series change of precipitation in each block provided by dividing each measurement mesh into a grid. Unit precipitation calculation means is further provided, and the storage unit stores analysis blocks constituting the target area in each block, and the precipitation accumulation means stores each analysis block based on the unit precipitation data calculated for the analysis block. Calculate the total precipitation data, calculate the sum of products calculated for each analysis block by the runoff estimation means, and show the time series change of the stormwater runoff from the target area based on the sum of these sums of products The outflow amount estimation data may be calculated.

また、記憶部で、各解析ブロック内における対象区域の割合を示す面積補正係数をそれぞれ記憶し、流出量推定手段で、解析ブロックごとに算出した積和演算値を当該計測メッシュの面積補正係数で補正した後、これら補正後の積和演算値の総和に基づき対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出するようにしてもよい。
また、流量データとして、対象区域から流出した雨水を含む雨天時の流量と非雨天時の流量との差を示す雨天増分流量を用いてもよい。
Further, the storage unit stores area correction coefficients indicating the ratio of the target area in each analysis block, and the outflow amount estimation means calculates the product-sum operation value calculated for each analysis block as the area correction coefficient of the measurement mesh. After the correction, the outflow amount estimation data indicating the time series change of the stormwater outflow amount flowing out from the target area may be calculated based on the sum of the corrected product-sum calculation values.
Moreover, you may use the rain incremental flow which shows the difference of the flow rate at the time of rainy weather including the rainwater which flowed out from the object area, and the flow rate at the time of non-rainy weather as flow rate data.

本発明にかかるプログラムは、降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を推定する雨水流出量推定装置のコンピュータに、対象区域における降水量の時系列変化を示す降水量データと、対象区域を含む幹線水路の流域である対象流域から幹線水路に流出する水の流量の時系列変化を示す流量データと、降水量データに対する複数の積算期間を示す積算期間データとを記憶部で記憶する記憶ステップと、降水量積算手段により、積算期間データの各積算期間に基づいて降水量データを積算することにより、積算期間ごとに、対象区域における積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データを算出する降水量積算ステップと、相関値算出手段により、各積算期間の積算降水量データと流量データの時系列変化をそれぞれパターンマッチング分析し、両者の相関値を積算期間ごとに算出する相関値算出ステップと、流出量推定手段により、各積算期間の積算降水量データと相関値との積和演算値を対象区域から流出する雨水流出量の推定データとして出力する流出量推定ステップとを実行させる。 The program according to the present invention includes a computer of a stormwater runoff estimation device that estimates the amount of stormwater runoff from any target area to a main waterway such as a sewer or a river in accordance with rainfall, and a time series of precipitation in the target area. Precipitation data showing changes, flow data showing time-series changes in the flow rate of water flowing into the main waterway from the target watershed, which is the main waterway basin including the target area, and integration indicating multiple integration periods for precipitation data The storage step of storing the period data in the storage unit, and the precipitation accumulation means, by integrating the precipitation data based on each accumulation period of the accumulation period data, the accumulated precipitation in the target area for each accumulation period Precipitation accumulation step for calculating accumulated precipitation data showing time series changes, and correlation value calculation means. Each of the series changes is subjected to pattern matching analysis, and a correlation value calculation step for calculating a correlation value between the two for each integration period, and an outflow estimation means to calculate a sum-of-products operation value of the integrated precipitation data and the correlation value for each integration period. A runoff amount estimation step that is output as estimation data of the runoff amount of rainwater flowing out from the target area.

本発明によれば、降水量積算手段により、所定の各積算期間に基づいて各計測メッシュの降水量データがそれぞれ積算されて、積算期間ごとに、各計測メッシュにおける積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データが算出され、相関値算出手段により、積算降水量データと流量データの時系列変化がそれぞれパターンマッチング分析されて、両者の相関値が各計測メッシュについて積算期間ごとに算出され、流出量推定手段により、各積算期間の積算降水量データと相関値との積和演算値が各計測メッシュごとに算出され、これら積和演算値の総和に基づき対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データが算出される。   According to the present invention, precipitation data of each measurement mesh is accumulated based on each predetermined accumulation period by the precipitation accumulation means, and the time series change of the accumulated precipitation in each measurement mesh is performed for each accumulation period. The accumulated precipitation data shown is calculated, and the correlation value calculation means performs pattern matching analysis on the time series changes of the accumulated precipitation data and the flow data, respectively, and the correlation value between the two is calculated for each measurement mesh for each accumulation period, The product sum calculation value of the accumulated precipitation data and the correlation value for each integration period is calculated for each measurement mesh by the runoff estimation means, and the rainwater outflow amount flowing out from the target area based on the sum of these product sum calculation values is calculated. Outflow amount estimation data indicating a time-series change is calculated.

これにより、河道や下水道に関する構造・設備データ、対象区域の地形データや土地の保水性を示すデータなど、極めて多くの種類のデータを収集することなく、降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を時系列で容易に推定できる。   This makes it possible to collect sewerage and sewerage from any target area according to the rainfall without collecting extremely many types of data, such as structure / equipment data on river channels and sewers, topographic data of the target areas, and data indicating water retention capacity of the land. It is possible to easily estimate the amount of rainwater that flows into a main channel such as a river in time series.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置の構成を示すブロック図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a rainwater outflow estimation device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the rainwater outflow estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention.

この雨水流出量推定装置10は、下水道や河川などの幹線水路2の流域である対象流域1で計測された降水量データ61と、幹線水路2のうち対象流域1の下流側に設けた計測点Pで計測された流量データ62とを計測データ6として取り込み、これら計測データ6に基づいて、降雨時に対象流域1内の任意の対象区域3から幹線水路2へ流出する雨水流出量を時系列で推定する装置である。   This stormwater runoff estimation device 10 includes precipitation data 61 measured in the target basin 1 that is the basin of the main waterway 2 such as sewers and rivers, and measurement points provided on the downstream side of the target basin 1 in the main waterway 2. The flow rate data 62 measured at P is taken as measurement data 6, and based on these measurement data 6, the amount of rainwater outflow flowing out from any target area 3 in the target basin 1 to the main canal 2 at the time of rainfall is time-sequentially. This is an estimation device.

本実施の形態は、所定の各積算期間に基づいて各計測メッシュの降水量データをそれぞれ積算することにより、積算期間ごとに、各計測メッシュにおける積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データを算出し、積算降水量データと流量データの時系列変化をそれぞれパターンマッチング分析し、両者の相関値を各計測メッシュについて積算期間ごとに算出し、各積算期間の積算降水量データと相関値との積和演算値を計測メッシュごとに算出し、これら積和演算値の総和に基づき対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出するようにしたものである。   This embodiment integrates precipitation data of each measurement mesh based on each predetermined accumulation period, so that accumulated precipitation data indicating a time series change of the accumulated precipitation in each measurement mesh for each integration period. The time series changes of accumulated precipitation data and flow rate data are each subjected to pattern matching analysis, and the correlation value between them is calculated for each measurement mesh for each accumulation period, and the accumulated precipitation data and correlation value for each accumulation period are calculated. Is calculated for each measurement mesh, and runoff amount estimation data indicating a time-series change in the amount of rainwater outflow flowing out from the target area is calculated based on the sum of the product sum operation values.

以下、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置10の構成について詳細に説明する。
雨水流出量推定装置10は、全体として、入力された処理情報に対して演算処理を行うことにより所望の情報を出力するパーソナルコンピュータなどの情報処理装置からなり、データ入力部11、操作入力部12、画面表示部13、データ出力部14、記憶部15、および演算処理部16が設けられている。
Hereinafter, the configuration of the rainwater outflow estimation device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
The stormwater runoff estimation device 10 as a whole comprises an information processing device such as a personal computer that outputs desired information by performing arithmetic processing on the input processing information, and includes a data input unit 11 and an operation input unit 12. A screen display unit 13, a data output unit 14, a storage unit 15, and an arithmetic processing unit 16 are provided.

データ入力部11は、専用インターフェース回路部からなり、外部の装置または記録媒体から雨水流出量推定処理に用いる計測データ6やその他データを取り込む機能と、取り込んだデータを記憶部15へ保存する機能とを有している。
このデータ入力部11で取り込まれる主な計測データ6としては、降水量データ61と流量データ62がある。
The data input unit 11 is composed of a dedicated interface circuit unit, and has a function of fetching measurement data 6 and other data used for the rainwater outflow estimation processing from an external device or a recording medium, and a function of saving the fetched data in the storage unit 15. have.
The main measurement data 6 captured by the data input unit 11 includes precipitation data 61 and flow rate data 62.

降水量データ61は、雨水流出量の推定を行うために選択した所定の推定対象期間において、対象流域1のうち計測点Pの上流側に位置する任意の対象区域3で計測された降水量の時系列変化を示すデータである。対象区域3は、幹線水路2に接続されている支水路の構成に基づき区分されている。この降水量データ61は、一般的な気象データを提供するアメダスなどの気象観測システム4から所望のパラメータを入手すればよく、例えば気象庁からは1時間周期で、また河川情報センタからは10分周期でそれぞれ提供されている。   Precipitation data 61 is the amount of precipitation measured in an arbitrary target area 3 located upstream of the measurement point P in the target basin 1 during a predetermined estimation target period selected for estimating the amount of rainwater runoff. It is data showing a time series change. The target area 3 is divided based on the configuration of the water channel connected to the main water channel 2. The precipitation data 61 may be obtained by obtaining desired parameters from a meteorological observation system 4 such as AMeDAS that provides general weather data. For example, the precipitation data 61 has a one-hour cycle from the Japan Meteorological Agency and a ten-minute cycle from the river information center. Are provided respectively.

流量データ62は、上記推定対象期間において、幹線水路2の下流側に設けられた計測点Pで計測された水の流量の時系列変化を示すデータである。幹線水路2が下水管渠の場合には、下水処理場で計測した下水流入量を用いればよく、幹線水路2が河川の場合には、河川に設けられた観測所で計測した河川流量を用いればよい。この流量データ62は、例えば面速式流量計測方法など公知の計測方法で計測したものを用いればよい。   The flow rate data 62 is data indicating a time-series change in the flow rate of water measured at the measurement point P provided on the downstream side of the main channel 2 in the estimation target period. When the main canal 2 is a sewer pipe, the sewage inflow measured at the sewage treatment plant may be used. When the main canal 2 is a river, the river flow rate measured at an observation station provided in the river is used. That's fine. The flow rate data 62 may be measured by a known measurement method such as a surface velocity type flow rate measurement method.

操作入力部12は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部16へ出力する機能を有している。
画面表示部13は、LCDやPDPなどの画面表示装置からなり、演算処理部16からの指示に応じて、操作メニューや流出量推定データを画面表示する機能を有している。
データ出力部14は、専用インターフェース回路からなり、演算処理部16からの指示に応じて、流出量推定データ7などの各種処理データを外部装置や記録媒体へ出力する機能を有している。
The operation input unit 12 includes an operation input device such as a keyboard and a mouse, and has a function of detecting an operation of the operator and outputting the operation to the arithmetic processing unit 16.
The screen display unit 13 includes a screen display device such as an LCD or a PDP, and has a function of displaying an operation menu and outflow amount estimation data on the screen in response to an instruction from the arithmetic processing unit 16.
The data output unit 14 includes a dedicated interface circuit, and has a function of outputting various processing data such as the outflow amount estimation data 7 to an external device or a recording medium in response to an instruction from the arithmetic processing unit 16.

記憶部15は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部16での処理に用いる各種処理データやプログラム15Pを記憶する機能を有している。プログラム15Pは、演算処理部16に読み込まれて実行されるプログラムであり、外部装置や記憶媒体から予め読み込まれて記憶部15へ保存される。
記憶部15で記憶される主な処理データとしては、降水量データ15A、流量データ15B、積算期間データ15C、対象区域データ15D、単位降水量データ15E、積算降水量データ15F、相関値15G、および流出量推定データ15Hがある。
The storage unit 15 includes a storage device such as a hard disk or a memory, and has a function of storing various processing data and programs 15P used for processing in the arithmetic processing unit 16. The program 15P is a program that is read and executed by the arithmetic processing unit 16, and is read in advance from an external device or a storage medium and stored in the storage unit 15.
The main processing data stored in the storage unit 15 includes precipitation data 15A, flow data 15B, integration period data 15C, target area data 15D, unit precipitation data 15E, integrated precipitation data 15F, correlation value 15G, and There is outflow estimation data 15H.

降水量データ15Aおよび流量データ15Bは、データ入力部11で計測データ6として取り込まれた降水量データ61や流量データ62が保存されたものである。
積算期間データ15Cは、降水量データ15Aに対する複数の積算期間を示すデータであり、予めデータ入力部11や操作入力部12から入力されて記憶部15へ保存されている。
対象区域データ15Dは、対象流域1内の対象区域3の構成を示すデータであり、予めデータ入力部11や操作入力部12から入力されて記憶部15へ保存されている。
The precipitation data 15 </ b> A and the flow data 15 </ b> B are obtained by storing precipitation data 61 and flow data 62 captured as measurement data 6 by the data input unit 11.
The accumulation period data 15 </ b> C is data indicating a plurality of accumulation periods for the precipitation data 15 </ b> A, and is previously input from the data input unit 11 and the operation input unit 12 and stored in the storage unit 15.
The target area data 15D is data indicating the configuration of the target area 3 in the target basin 1, and is previously input from the data input unit 11 and the operation input unit 12 and stored in the storage unit 15.

一般に、降水量データは例えば1km四方の計測メッシュごとに提供されており、対象区域3が複数の計測メッシュにわたる場合には、対象区域3と計測メッシュの対応関係を示すデータが必要となる。また、対象区域3の境界が計測メッシュを横切る場合の面積補正に対応するため、計測メッシュを格子状のブロックに分割した場合、これらブロックのうち対象区域3内に含まれるものを解析ブロックとして区別する必要があり、計測メッシュごとに解析ブロックの割合を示す面積補正係数が必要となる。本実施の形態では、これら対象区域3と計測メッシュとの対応関係、対象区域3に含まれる解析ブロックを示す識別情報、および計測メッシュごとの面積補正係数を対象区域データ15Dとして予め記憶部15に保存しておく。   In general, precipitation data is provided for each measurement mesh of 1 km square, for example. When the target area 3 covers a plurality of measurement meshes, data indicating the correspondence between the target area 3 and the measurement mesh is required. In addition, in order to cope with area correction when the boundary of the target area 3 crosses the measurement mesh, when the measurement mesh is divided into lattice blocks, those included in the target area 3 among these blocks are distinguished as analysis blocks. An area correction coefficient indicating the ratio of analysis blocks is required for each measurement mesh. In the present embodiment, the correspondence relationship between the target area 3 and the measurement mesh, the identification information indicating the analysis block included in the target area 3, and the area correction coefficient for each measurement mesh are stored in advance in the storage unit 15 as target area data 15D. Save it.

単位降水量データ15Eは、各解析ブロックにおける降水量を示す時系列データであり、演算処理部16により、各計測メッシュの降水量データ15Aが相互に補間演算されて算出され、記憶部15に保存される。
積算降水量データ15Fは、各解析ブロックの単位降水量データ15Eを積算期間ごとに積算した時系列データであり、演算処理部16により、各解析ブロックの単位降水量データ15Eが積算期間データ15Cの積算期間ごとに積算されて算出され、記憶部15に保存される。
The unit precipitation data 15E is time-series data indicating precipitation in each analysis block. The calculation processing unit 16 calculates the precipitation data 15A of each measurement mesh by interpolating each other and saves it in the storage unit 15. Is done.
The integrated precipitation data 15F is time-series data obtained by integrating the unit precipitation data 15E of each analysis block for each integration period, and the calculation processing unit 16 converts the unit precipitation data 15E of each analysis block into the integration period data 15C. It is calculated for each integration period and is calculated and stored in the storage unit 15.

相関値15Gは、各解析ブロックの単位降水量データ15Eと流量データ15Bとの相関値を示すデータであり、演算処理部16により、各解析ブロックの単位降水量データ15Eと流量データ15Bの時系列変化がそれぞれパターンマッチング分析されて、それぞれの最大相関値が算出され、記憶部15に保存される。
流出量推定データ15Hは、降雨に応じて対象区域3から幹線水路2へ流出した雨水の流出量を示すデータであり、演算処理部16により、各解析ブロックの積算降水量データ15Fと相関値15Gとの積和演算値に基づいて算出され、記憶部15に保存される。
The correlation value 15G is data indicating a correlation value between the unit precipitation data 15E and the flow rate data 15B of each analysis block. The arithmetic processing unit 16 performs time series of the unit precipitation data 15E and the flow rate data 15B of each analysis block. Each change is subjected to pattern matching analysis, and each maximum correlation value is calculated and stored in the storage unit 15.
The runoff amount estimation data 15H is data indicating the runoff amount of rainwater that has flowed out from the target area 3 to the main waterway 2 in accordance with rainfall, and the arithmetic processing unit 16 uses the accumulated precipitation data 15F and the correlation value 15G of each analysis block. And is stored in the storage unit 15.

演算処理部16は、CPUやDSPなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部15からプログラム15Pを読み込んで実行することにより、雨水流出量推定処理に必要な各種機能手段を実現する。
演算処理部16により実現される主な機能手段としては、単位降水量推定手段16A、降水量積算手段16B、相関値算出手段16C、および流出量推定手段16Dがある。
The arithmetic processing unit 16 includes a microprocessor such as a CPU and a DSP and its peripheral circuits, and implements various functional means necessary for the rainwater outflow estimation processing by reading the program 15P from the storage unit 15 and executing it.
As main functional means realized by the arithmetic processing unit 16, there are unit precipitation estimation means 16A, precipitation accumulation means 16B, correlation value calculation means 16C, and runoff amount estimation means 16D.

単位降水量推定手段16Aは、記憶部15に保存されている各計測メッシュの降水量データ15Aを相互に補間演算することにより、各解析ブロックにおける降水量の時系列変化を示す単位降水量データ15Eをそれぞれ算出して、記憶部15へ保存する機能を有している。
降水量積算手段16Bは、記憶部15に保存されている各解析ブロックの単位降水量データ15Eを積算期間データ15Cの積算期間ごとに積算することにより、各解析ブロックにおける積算降水量データ15Fをそれぞれ算出して、記憶部15へ保存する機能を有している。
The unit precipitation estimation means 16A interpolates the precipitation data 15A of each measurement mesh stored in the storage unit 15, thereby performing unit precipitation data 15E indicating the time series change of precipitation in each analysis block. Are respectively calculated and stored in the storage unit 15.
The precipitation accumulation means 16B accumulates the unit precipitation data 15E of each analysis block stored in the storage unit 15 for each integration period of the accumulation period data 15C, thereby obtaining the accumulated precipitation data 15F in each analysis block. It has a function of calculating and storing in the storage unit 15.

相関値算出手段16Cは、記憶部15に保存されている各解析ブロックの単位降水量データ15Eと流量データ15Bの時系列変化を、積算期間ごとにそれぞれパターンマッチング分析する機能と、この分析結果に基づき両者の相関値15Gをそれぞれ算出して、記憶部15へ保存する機能を有している。   The correlation value calculation means 16C has a function of performing pattern matching analysis on the time series changes of the unit precipitation data 15E and the flow data 15B of each analysis block stored in the storage unit 15 for each integration period, and the analysis result. Based on this, the correlation value 15G of both is calculated and stored in the storage unit 15.

流出量推定手段16Dは、解析ブロックごとに、記憶部15に保存されている各積算期間の相関値15Gと積算降水量データ15Fとを積和演算する機能と、計測メッシュごとに、当該計測メッシュ内の各解析ブロックの積和演算値の総和を算出する機能と、これら総和に当該計測メッシュの面積補正係数を積算して当該計測メッシュの雨水流出量を算出する機能と、これら各計測メッシュの雨水流出量の総和を算出し、対象区域3から流出する所望の流出量推定データ15Hとして記憶部15へ保存する機能とを有している。   For each analysis block, the outflow amount estimation means 16D has a function of calculating the sum of products of the correlation value 15G of each integration period stored in the storage unit 15 and the integrated precipitation data 15F, and the measurement mesh for each measurement mesh. A function for calculating the sum of product-sum calculation values of each analysis block in the computer, a function for calculating the rainwater runoff amount of the measurement mesh by adding the area correction coefficient of the measurement mesh to the total, and a function for each of the measurement meshes. The sum total of the amount of rainwater outflow is calculated and stored in the storage unit 15 as desired outflow amount estimation data 15H flowing out from the target area 3.

[第1の実施の形態の動作]
次に、図2を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置の動作について説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置の動作を示す動作フロー図である。
雨水流出量推定装置10の演算処理部16は、オペレータによる雨水流出量推定処理の開始要求操作が操作入力部12により検出された場合、図2の雨水流出量推定処理を開始する。以下では、幹線水路2が下水幹線からなり、降雨に応じて対象流域1の対象区域3から合流点Jを介して幹線水路2へ流出する雨水の量を推定する場合を例に説明する。
[Operation of First Embodiment]
Next, with reference to FIG. 2, the operation of the rainwater outflow estimation device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an operation flowchart showing the operation of the rainwater outflow estimation device according to the first embodiment of the present invention.
The arithmetic processing unit 16 of the rainwater outflow estimation device 10 starts the rainwater outflow estimation processing of FIG. 2 when the operation input unit 12 detects a start request operation of the rainwater outflow estimation processing by the operator. Hereinafter, a case will be described as an example in which the main waterway 2 is a sewage main line, and the amount of rainwater flowing out from the target area 3 of the target watershed 1 to the main waterway 2 via the junction J according to the rain is described.

雨水流出量推定処理には、主な処理として、単位降水量推定手段16Aによる単位降水量推定処理、降水量積算手段16Bによる降水量積算処理、相関値算出手段16Cによる相関値算出処理、および流出量推定手段16Dによる流出量推定処理がある。以下、これら処理についてそれぞれ詳細に説明する。
この際、雨水流出量推定処理の開始時には、データ入力部11により、計測データ6が取り込まれて記憶部15に保存されているものとする。この場合、気象観測システム4で得られた降水量データ61が降水量データ15Aとして保存され、流量計測システム5で得られた流量データ62が流量データ15Bとして保存される。
The stormwater runoff estimation processing mainly includes unit precipitation estimation processing by the unit precipitation estimation means 16A, precipitation accumulation processing by the precipitation accumulation means 16B, correlation value calculation processing by the correlation value calculation means 16C, and runoff. There is an outflow amount estimation process by the amount estimation means 16D. Hereinafter, each of these processes will be described in detail.
At this time, it is assumed that the measurement data 6 is captured by the data input unit 11 and stored in the storage unit 15 at the start of the rainwater outflow estimation process. In this case, precipitation data 61 obtained by the weather observation system 4 is stored as precipitation data 15A, and flow data 62 obtained by the flow measurement system 5 is stored as flow data 15B.

図3は、降水量データを示す説明図である。降水量データ61は、対象流域1内の各地点で計測した降水量変化を示す時系列データからなり、雨水流出量推定処理では、数年間の長期にわたって計測したものを用いる。気象観測システムでは、一般的に観測領域を格子状に分割し、個々の計測メッシュごとに降水量データを提供しており、雨水流出量推定処理では、対象流域1に対応する計測メッシュの降水量データ61を用いる。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing precipitation data. The precipitation data 61 consists of time-series data indicating precipitation changes measured at each point in the target basin 1, and the rainwater runoff estimation process uses data measured over a long period of several years. In the meteorological observation system, the observation area is generally divided into a grid, and precipitation data is provided for each measurement mesh. In the rainwater runoff estimation process, the precipitation of the measurement mesh corresponding to the target basin 1 is provided. Data 61 is used.

図4は、流量データを示す説明図である。流量データ62は、計測点Pで計測した幹線水路2の流量変化を示す時系列データからなり、雨水流出量推定処理では、数年間の長期にわたって計測したものを用いる。本実施の形態のように、下水幹線からなる幹線水路2へ流出する雨水を推定する場合、幹線水路2の下流に設けられている下水処理場の流量計測システム5で計測した下水流入量を流量データ62として用いればよい。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing flow rate data. The flow rate data 62 is time-series data indicating the flow rate change of the main channel 2 measured at the measurement point P. In the rainwater outflow estimation process, data measured over a long period of several years is used. As in the present embodiment, when estimating the rainwater flowing out to the main channel 2 composed of a sewage main line, the sewage inflow measured by the flow measurement system 5 of the sewage treatment plant provided downstream of the main channel 2 is used as the flow rate. The data 62 may be used.

[単位降水量推定処理]
まず、図5〜図7を参照して、雨水流出量推定処理における単位降水量推定処理について説明する。図5は、単位降水量推定処理を示すフローチャートである。図6は、対象区域と計測メッシュとの関係を示す説明図である。図7は、計測メッシュと解析ブロックとの関係を示す説明図である。
[Unit precipitation estimation processing]
First, the unit precipitation estimation process in the rainwater outflow estimation process will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing unit precipitation estimation processing. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the target area and the measurement mesh. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the measurement mesh and the analysis block.

前述したように、気象観測システム4で得られた降水量データ61は、予め気象観測システムで設定した計測メッシュMごとに計測したデータである。アメダスなどの気象観測システムでは、1km四方の計測メッシュごとに計測した降水量データが提供されている。このため、図6に示すように、雨水流出量の推定対象となる対象区域3の複雑な形状と矩形の計測メッシュMとの差が大きく、降水量データ61をそのまま利用した場合、上記形状の差に起因する誤差が生じ、雨水流出量の推定精度は低下する。   As described above, the precipitation data 61 obtained by the weather observation system 4 is data measured for each measurement mesh M set in advance by the weather observation system. In weather observation systems such as AMeDAS, precipitation data measured for each 1 km square measurement mesh is provided. For this reason, as shown in FIG. 6, when the difference between the complicated shape of the target area 3 to be estimated for the amount of rainwater outflow and the rectangular measurement mesh M is large and the precipitation data 61 is used as it is, An error caused by the difference occurs, and the estimation accuracy of the stormwater runoff amount decreases.

本実施の形態では、図7に示すように、計測メッシュMをさらに格子状のブロックBに16分割し、これらブロックごとの降水量すなわち単位降水量を用いて雨水流出量を推定している。これにより、250m四方のブロックごとに単位降水量データが得られるため、対象区域3とブロックとの形状誤差が少なくなり、雨水流出量の推定精度を向上させることができる。この際、対象区域3の境界がブロック内を横切る場合もある。このため、本実施の形態では、各ブロック内における対象区域3の面積占有率を面積補正係数として対象区域データ15Dで管理しておき、各ブロックについて雨水流出量を推定する際に面積補正係数を用いて補正している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the measurement mesh M is further divided into 16 grid-like blocks B, and the amount of rainwater outflow is estimated using the precipitation amount for each block, that is, the unit precipitation amount. Thereby, since the unit precipitation data is obtained for each block of 250 m square, the shape error between the target area 3 and the block is reduced, and the estimation accuracy of the stormwater runoff can be improved. At this time, the boundary of the target area 3 may cross the block. For this reason, in this embodiment, the area occupancy rate of the target area 3 in each block is managed as the area correction coefficient in the target area data 15D, and the area correction coefficient is calculated when estimating the amount of rainwater outflow for each block. Use to correct.

この単位降水量推定処理では、計測メッシュMごとに得られた降水量データを補間することにより、各ブロックBの単位降水量データR(B)を推定している。なお、これら対象区域3と計測メッシュとの対応関係や、対象区域3に含まれる解析ブロックを示す識別情報は、予め記憶部15に保存されている対象区域データ15Dを参照すればよい。   In this unit precipitation estimation processing, the unit precipitation data R (B) of each block B is estimated by interpolating the precipitation data obtained for each measurement mesh M. In addition, what is necessary is just to refer to the target area data 15D previously preserve | saved in the memory | storage part 15 for the correspondence information of these target areas 3 and a measurement mesh, and the identification information which shows the analysis block contained in the target area 3. FIG.

図5の単位降水量推定において、演算処理部16の単位降水量推定手段16Aは、まず、記憶部15の降水量データ15Aから、対象流域1内の各計測メッシュMにおける降水量データR(M)を取得し(ステップ100)、各計測メッシュMにおける降水量データR(M)を相互に補間演算する(ステップ101)。この際、降水量データR(M)は時系列データであることから、同一時刻ごとに各計測メッシュMにおける降水量データR(M)を相互に補間演算する。なお、補間演算については、例えば多変数スプライン処理を用いて等高線データを算出するなど多くの算出手法が提案されており、公知の演算処理を利用すればよい。   In the unit precipitation estimation of FIG. 5, the unit precipitation estimation means 16 </ b> A of the arithmetic processing unit 16 first calculates precipitation data R (M (M) in each measurement mesh M in the target basin 1 from the precipitation data 15 </ b> A of the storage unit 15. ) Is obtained (step 100), and precipitation data R (M) in each measurement mesh M is interpolated with each other (step 101). At this time, since the precipitation data R (M) is time series data, the precipitation data R (M) in each measurement mesh M is interpolated with each other at the same time. For the interpolation calculation, for example, many calculation methods such as calculating contour line data using multivariable spline processing have been proposed, and a known calculation process may be used.

続いて、単位降水量推定手段16Aは、記憶部15の対象区域データ15Dを参照して、各ブロックBのうち対象区域3を構成する解析ブロックBを確認し(ステップ102)、上記補間演算結果に基づいて、これら解析ブロックBごとに時系列で変化する降水量、すなわち単位降水量データR(B)を算出した後、記憶部15へ単位降水量データ15Eとして保存し(ステップ103)、一連の単位降水量算出処理を終了する。   Subsequently, the unit precipitation estimation means 16A refers to the target area data 15D in the storage unit 15 and confirms the analysis block B constituting the target area 3 among the blocks B (step 102), and the result of the interpolation calculation described above. Based on the above, the precipitation that changes in time series for each analysis block B, that is, the unit precipitation data R (B), is calculated and stored in the storage unit 15 as the unit precipitation data 15E (step 103). This completes the unit precipitation calculation process.

[降水量積算処理]
次に、図8〜10を参照して、雨水流出量推定処理における降水量積算処理について説明する。図8は、降水量積算処理を示すフローチャートである。図9は、単位降水量データを示す説明図である。図10は、積算降水量データを示す説明図である。
[Precipitation accumulation processing]
Next, with reference to FIGS. 8 to 10, the precipitation accumulation process in the rainwater outflow estimation process will be described. FIG. 8 is a flowchart showing precipitation accumulation processing. FIG. 9 is an explanatory diagram showing unit precipitation data. FIG. 10 is an explanatory diagram showing accumulated precipitation data.

幹線水路2の下流側に設けられた計測点Pにおける流量には、実質的にその上流側の対象区域3での降水量が含まれる。この際、計測点Pでの流量は、対象区域3での降水量そのものより、これを積算した積算降水量と相関が高く、このような関係は、例えば降水量に基づき流量を推定する推定モデルにおいて入出力変数として利用されている(例えば、特許3795775号公報など参照)。   The flow rate at the measurement point P provided on the downstream side of the main channel 2 substantially includes precipitation in the target area 3 on the upstream side. At this time, the flow rate at the measurement point P has a higher correlation with the accumulated precipitation amount obtained by integrating the precipitation amount in the target area 3 than the precipitation amount itself, and such a relationship is an estimation model for estimating the flow rate based on the precipitation amount, for example. (See, for example, Japanese Patent No. 3795775).

本実施の形態では、対象区域3の積算降水量を算出し、上記のような積算降水量と流量の関係を利用して、対象区域3からの雨水流出量を推定している。したがって、降水量積算処理を開始する前に、例えば上記推定モデルを用いて、計測点Pの流量と相関の高い積算降水量をいくつか特定しておき、これら積算降水量の算出に用いた積算期間Xを積算期間データ15Cとして予め記憶部15に保存しておけばよい。   In the present embodiment, the accumulated precipitation in the target area 3 is calculated, and the amount of rainwater outflow from the target area 3 is estimated using the relationship between the accumulated precipitation and the flow rate as described above. Therefore, before starting the precipitation accumulation process, for example, using the above estimation model, several accumulated precipitations that have a high correlation with the flow rate at the measurement point P are identified, and the accumulation used for calculating these accumulated precipitations. The period X may be stored in advance in the storage unit 15 as the integration period data 15C.

図8の降水量積算処理において、演算処理部16の降水量積算手段16Bは、まず、記憶部15の積算期間データ15Cから各積算期間Xを取得し(ステップ110)、対象区域3のうち降水流積算処理が終了していない未処理の解析ブロックBを選択する(ステップ111)。
次に、降水量積算手段16Bは、記憶部15の単位降水量データ15Eから当該解析ブロックBの単位降水量データR(B)を取得し(ステップ112)、積算期間Xごとに単位降水量データR(B)を積算して積算降水量データRa(X,B)を算出し、積算降水量データ15Fとして記憶部15へ順次保存する(ステップ113)。
In the precipitation accumulation process of FIG. 8, the precipitation accumulation means 16B of the arithmetic processing unit 16 first acquires each accumulation period X from the accumulation period data 15C of the storage unit 15 (step 110). An unprocessed analysis block B for which the flow integration process has not been completed is selected (step 111).
Next, the precipitation accumulation means 16B acquires the unit precipitation data R (B) of the analysis block B from the unit precipitation data 15E in the storage unit 15 (step 112), and unit precipitation data for each accumulation period X. Accumulated precipitation data Ra (X, B) is calculated by integrating R (B), and sequentially stored in the storage unit 15 as integrated precipitation data 15F (step 113).

図9の単位降水量データR(B)は、解析ブロックBにおける単位時間、ここでは1時間当たりの降水量の時系列変化を示すデータからなる。積算期間Xは、数時間から数十時間の期間長示すデータであり、図10ではX1〜Xnのn個の積算期間が用いられている。この際、例えば時刻tにおける積算期間X1の積算降水量データRa(X1,B,t)は、時刻tの単位降水量データR(B,t)から時刻t+X1の単位降水量データR(B,t+X1)まで積算することにより求められる。   The unit precipitation data R (B) in FIG. 9 includes data indicating a time series change in precipitation per unit time in the analysis block B, here, per hour. The integration period X is data indicating a period length of several hours to several tens of hours. In FIG. 10, n integration periods X1 to Xn are used. At this time, for example, the accumulated precipitation data Ra (X1, B, t) in the accumulation period X1 at time t is changed from the unit precipitation data R (B, t) at time t to the unit precipitation data R (B, T) at time t + X1. It is obtained by integrating up to t + X1).

このようにして、選択した解析ブロックBについて、積算期間Xごとに積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データRa(X,B)が算出され、対象区域3内のすべての解析ブロックBについて降水量積算処理が終了していない場合には(ステップ114:NO)、ステップ111へ戻って次の未処理解析ブロックに関する降水量積算処理を実行する(ステップ111〜113)。
また、対象区域3内のすべての解析ブロックBについて降水量積算処理が終了した場合には(ステップ114:NO)、一連の降水量積算処理を終了する。
In this way, for the selected analysis block B, accumulated precipitation data Ra (X, B) indicating a time-series change of accumulated precipitation is calculated for each accumulated period X, and all the analysis blocks B in the target area 3 are calculated. If the precipitation accumulation process has not been completed (step 114: NO), the process returns to step 111 to execute the precipitation accumulation process for the next unprocessed analysis block (steps 111 to 113).
When the precipitation accumulation process has been completed for all analysis blocks B in the target area 3 (step 114: NO), the series of precipitation accumulation processes is terminated.

[相関値算出処理]
次に、図11および図12を参照して、雨水流出量推定処理における相関値算出処理について説明する。図11は、相関値算出処理を示すフローチャートである。図12は、パターンマッチング分析処理を示す説明図である。
[Correlation value calculation processing]
Next, a correlation value calculation process in the rainwater outflow estimation process will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a flowchart showing the correlation value calculation process. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the pattern matching analysis process.

前述したように、計測点Pでの流量は、対象区域3での降水量そのものより、これを積算した積算降水量と相関が高く、このことから、計測点Pの流量には、対象区域3の降水量のうち、各積算期間Xの積算降水量の成分がそれぞれ固有の比率ずつ含まれていると捉えることができる。
本実施の形態では、各積算期間Xの積算降水量の成分が計測点Pの流量に含まれる比率として、時系列の積算降水量データRa(X,B)と流量データWとのパターンマッチング分析で得られる相関値を算出している。
As described above, the flow rate at the measurement point P has a higher correlation with the accumulated precipitation amount obtained by integrating the precipitation amount in the target area 3 than the precipitation amount itself. It can be understood that the components of the accumulated precipitation in each accumulated period X are included in a specific ratio.
In the present embodiment, the pattern matching analysis between the time-series accumulated precipitation data Ra (X, B) and the flow data W is performed as a ratio in which the accumulated precipitation component of each accumulated period X is included in the flow rate at the measurement point P. The correlation value obtained in is calculated.

図11の相関値算出処理において、演算処理部16の相関値算出手段16Cは、まず、記憶部15から流量データ15Bを取得し(ステップ120)、対象区域3のうち降水流積算処理が終了していない未処理の解析ブロックBを選択する(ステップ121)。
次に、相関値算出手段16Cは、積算期間Xごとに、記憶部15の単位降水量データ15Eから当該解析ブロックBの降水量積算データRa(X,B)を取得し、この降水量積算データRa(X,B)と流量データWとをパターンマッチング分析する(ステップ122)。
In the correlation value calculation process of FIG. 11, the correlation value calculation unit 16C of the calculation processing unit 16 first acquires the flow rate data 15B from the storage unit 15 (step 120), and the precipitation flow integration process in the target area 3 is completed. An unprocessed analysis block B that has not been processed is selected (step 121).
Next, the correlation value calculation means 16C acquires the precipitation integrated data Ra (X, B) of the analysis block B from the unit precipitation data 15E of the storage unit 15 for each integration period X, and this precipitation integrated data Pattern matching analysis is performed on Ra (X, B) and the flow rate data W (step 122).

パターンマッチング分析処理では、図12に示すように、積算降水量データRa(X,B)を時間軸上で順次シフトさせて、流量Wとの相関値をそれぞれ求める。そして、その最大相関値を両者の相関値C(T,P)として選択し、相関値15Gとして記憶部15へ順次保存する(ステップ123)。   In the pattern matching analysis process, as shown in FIG. 12, the accumulated precipitation data Ra (X, B) is sequentially shifted on the time axis, and correlation values with the flow rate W are obtained. Then, the maximum correlation value is selected as the correlation value C (T, P) of both, and sequentially stored in the storage unit 15 as the correlation value 15G (step 123).

この際、流量データ15Bには、降雨により対象流域1から流出した雨水のほか、対象流域1全域にわたって降雨が観測されていない非雨天時でも流入する生活排水や工場排水が含まれている可能性がある。
ここで、このような非雨天時流量が小さく、所望する雨水流出量推定の許容誤差範囲内である場合は、幹線水路2から計測された流量データ15Bを用いればよい。
At this time, the flow rate data 15B may include rainwater that has flowed out of the target basin 1 due to rain, as well as domestic wastewater and factory effluent that flows even when it is not raining over the entire target basin 1. There is.
Here, when such a non-rainy flow rate is small and within the allowable error range of the desired rainwater outflow estimation, the flow rate data 15B measured from the main channel 2 may be used.

一方、非雨天時流量が大きい場合には、流量データ15Bとして、計測流量から非雨天時流量を除いた雨天増水分流量を用いればよい。季節や気温、さらには曜日や休日に応じて、上水道の消費量は変化するものの、非雨天下における上水道の消費量すなわち非雨天下水量は、24時間ごとにほぼ同一パターンで変化することが知られており、この下水量については精度よく推定することができる(例えば、特許3754267号公報など参照)。   On the other hand, when the non-rainy flow rate is large, a rainy moisture increase flow rate obtained by removing the non-rainy flow rate from the measured flow rate may be used as the flow rate data 15B. It is known that water consumption varies depending on the season, temperature, day of the week, and holidays, but water consumption in non-rainy water, that is, non-rainy water, changes in approximately the same pattern every 24 hours. The amount of sewage can be estimated with high accuracy (for example, see Japanese Patent No. 3754267).

このようにして、選択した解析ブロックBについて、積算期間Xごとに積算降水量データRa(X,B)と流量データWの相関値C(X,B)が算出され、対象区域3内のすべての解析ブロックBについて相関値算出処理が終了していない場合には(ステップ124:NO)、ステップ121へ戻って次の未処理解析ブロックに関する降水量積算処理を実行する(ステップ121〜123)。
また、対象区域3内のすべての解析ブロックBについて降水量積算処理が終了した場合には(ステップ124:NO)、一連の相関値算出処理を終了する。
In this way, for the selected analysis block B, the correlation value C (X, B) between the accumulated precipitation data Ra (X, B) and the flow rate data W is calculated for each accumulation period X, and all the values in the target area 3 are calculated. If the correlation value calculation process has not been completed for the analysis block B (step 124: NO), the process returns to step 121 to execute the precipitation accumulation process for the next unprocessed analysis block (steps 121 to 123).
Further, when the precipitation accumulation process is completed for all analysis blocks B in the target area 3 (step 124: NO), the series of correlation value calculation processes is terminated.

[流出量推定処理]
次に、図13を参照して、雨水流出量推定処理における流出量推定処理について説明する。図13は、流出量推定処理を示すフローチャートである。
本実施の形態では、各積算期間Xの積算降水量の成分が計測点Pの流量に含まれる比率として相関値15Gを用い、これら積算降水量データ15Fと相関値15Gの積和演算値に基づき、対象区域3からの雨水流出量を推定している。
[Outflow estimation processing]
Next, the outflow amount estimation process in the rainwater outflow amount estimation process will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart showing the outflow amount estimation processing.
In the present embodiment, the correlation value 15G is used as a ratio in which the component of accumulated precipitation in each accumulation period X is included in the flow rate at the measurement point P, and based on the product-sum operation value of the accumulated precipitation data 15F and the correlation value 15G. The amount of rainwater runoff from the target area 3 is estimated.

図13の流出量推定処理において、演算処理部16の流出量推定手段16Dは、まず、対象区域3のうち積和演算処理が終了していない未処理の解析ブロックBを選択し(ステップ130)、記憶部15の積算降水量データ15Fから当該解析ブロックにおける各積算期間Xの積算降水量Ra(X,B)を取得するとともに、相関値15Gから当該解析ブロックにおける各積算期間Xの相関値C(X,B)を取得する(ステップ131)。
続いて、流出量推定手段16Dは、各積算期間Xの積算降水量Ra(X,B)と相関値C(X,B)との積和演算値Y(B)=ΣRa(Xi,B)・C(Xi,B)、但しXi=X1〜Xnを算出する(ステップ132)。
In the outflow amount estimation processing of FIG. 13, the outflow amount estimation means 16D of the arithmetic processing unit 16 first selects an unprocessed analysis block B for which the product-sum operation processing has not been completed from the target area 3 (step 130). The integrated rainfall Ra (X, B) for each integration period X in the analysis block is acquired from the integrated precipitation data 15F in the storage unit 15, and the correlation value C for each integration period X in the analysis block is obtained from the correlation value 15G. (X, B) is acquired (step 131).
Subsequently, the outflow amount estimation means 16D calculates the sum-of-products operation value Y (B) = ΣRa (Xi, B) of the accumulated precipitation Ra (X, B) and the correlation value C (X, B) in each accumulation period X. C (Xi, B) where Xi = X1 to Xn is calculated (step 132).

次に、流出量推定手段16Dは、記憶部15の対象区域データ15Dから当該解析ブロックBの面積補正係数S(B)を取得し(ステップ133)、この面積補正係数S(B)で積和演算値Y(B)を補正することにより、当該解析ブロックBからの雨水流出量Q(B)=S(B)・Y(B)を算出する(ステップ134)。
このようにして、選択した解析ブロックBについて雨水流出量Q(B)が算出され、対象区域3内のすべての解析ブロックBについて積和演算処理が終了していない場合には(ステップ135:NO)、ステップ130へ戻って次の未処理解析ブロックに関する積和演算処理を実行する(ステップ130〜132)。
Next, the outflow amount estimation means 16D obtains the area correction coefficient S (B) of the analysis block B from the target area data 15D in the storage unit 15 (step 133), and the product sum with this area correction coefficient S (B). By correcting the calculation value Y (B), the rainwater outflow amount Q (B) = S (B) · Y (B) from the analysis block B is calculated (step 134).
In this way, the rainwater outflow amount Q (B) is calculated for the selected analysis block B, and when the product-sum operation processing has not been completed for all analysis blocks B in the target area 3 (step 135: NO) ), Returning to step 130, the product-sum operation processing for the next unprocessed analysis block is executed (steps 130 to 132).

また、対象区域3内のすべての解析ブロックBについて積和演算処理が終了した場合は(ステップ135:NO)、流出量推定手段16Dは、各解析ブロックBの雨水流出量QB)の総和を得ることにより、対象区域3からの雨水流出量の推定値Qを算出し、流出量推定データ15Hとして記憶部15へ保存し、必要に応じて画面表示部13により画面表示し、あるいはデータ出力部14から外部装置や記録媒体へ出力し(ステップ136)、一連の流出量推定処理を終了する。   In addition, when the product-sum calculation process is completed for all the analysis blocks B in the target area 3 (step 135: NO), the outflow amount estimation means 16D obtains the sum total of the rainwater outflow amount QB) of each analysis block B). Thus, the estimated value Q of the stormwater runoff from the target area 3 is calculated and stored in the storage unit 15 as runoff estimation data 15H, and displayed on the screen by the screen display unit 13 as necessary, or the data output unit 14 Is output to an external device or a recording medium (step 136), and a series of outflow amount estimation processing ends.

このように、本実施の形態は、演算処理部16において、降水量積算手段16Bにより、所定の各積算期間Xに基づいて対象区域3を格子状に分割して設けた各計測メッシュMの降水量データ15Aを積算することにより、積算期間Xごとに、各計測メッシュMにおける積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データ15Fを算出し、相関値算出手段16Cにより、これら積算降水量データ15Fと流量データ15Bの時系列変化をそれぞれパターンマッチング分析して、両者の相関値15Gを各計測メッシュについて積算期間Xごとに算出し、流出量推定手段16Dにより、各積算期間Xの積算降水量データ15Fと相関値15Gとの積和演算値を計測メッシュごとに算出し、これら積和演算値の総和に基づき対象区域3から流出する雨水流出量の推定データを算出している。   As described above, according to the present embodiment, the precipitation of each measurement mesh M provided in the arithmetic processing unit 16 by dividing the target area 3 into a grid pattern based on each predetermined accumulation period X by the precipitation accumulation unit 16B. By integrating the amount data 15A, for each integration period X, integrated precipitation data 15F indicating a time series change of the integrated precipitation in each measurement mesh M is calculated, and these integrated precipitation data are obtained by the correlation value calculation means 16C. 15F and time-series changes of the flow rate data 15B are respectively subjected to pattern matching analysis, and a correlation value 15G between the two is calculated for each integration period X with respect to each measurement mesh. A sum-of-products operation value of the data 15F and the correlation value 15G is calculated for each measurement mesh, and rain that flows out from the target area 3 based on the sum of these product-sum operation values And it calculates the estimated data of the runoff.

これにより、河道や下水道に関する構造・設備データ、対象区域の地形データや土地の保水性を示すデータなど、極めて多くの種類のデータを収集することなく、降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を時系列で容易に推定できる。   This makes it possible to collect sewerage and sewerage from any target area according to the rainfall without collecting extremely many types of data, such as structure / equipment data on river channels and sewers, topographic data of the target areas, and data indicating water retention capacity of the land. It is possible to easily estimate the amount of rainwater that flows into a main channel such as a river in time series.

また、本実施の形態では、対象区域3を格子状に分割して設けた計測メッシュごとに、積算降水量、相関値、および積和演算値をそれぞれ算出し、得られた積和演算値の総和に基づき、対象区域3から流出する雨水流出量を推定するようにしたので、雨水流出量を推定する対象区域3全体の降水量が得られない場合でも、対象区域3の雨水流出量を推定できる。   Further, in the present embodiment, for each measurement mesh provided by dividing the target area 3 in a grid pattern, an integrated precipitation amount, a correlation value, and a product-sum operation value are calculated, and the obtained product-sum operation value is calculated. Estimated rainwater runoff from the target area 3 based on the total sum, so even if the precipitation of the entire target area 3 where the rainwater runoff is estimated cannot be obtained, the rainwater runoff in the target area 3 is estimated it can.

また、本実施の形態において、計測メッシュMをブロックBに細分化し、対象区域3と対応する解析ブロックBごとに、積算降水量、相関値、および積和演算値をそれぞれ算出し、得られた積和演算値の総和に基づき、対象区域3から流出する雨水流出量を推定するようにしてもよく、計測メッシュを単位として算出した積和演算値に基づき雨水流出量を推定する場合と比較して、解析ブロックBと対象区域3の形状を一致させることができ、形状の相違による推定誤差を抑制でき、高い精度で雨水流出量を推定できる。   In the present embodiment, the measurement mesh M is subdivided into blocks B, and the integrated precipitation, correlation value, and product-sum operation value are calculated for each analysis block B corresponding to the target area 3 and obtained. Based on the sum of product-sum operation values, the amount of rainwater outflow flowing out from the target area 3 may be estimated. Compared with the case of estimating the amount of rainwater outflow based on the product-sum operation value calculated using the measurement mesh as a unit. Thus, the shapes of the analysis block B and the target area 3 can be matched, an estimation error due to the difference in shape can be suppressed, and the amount of rainwater outflow can be estimated with high accuracy.

さらに、解析ブロック内における対象区域3の割合を示す面積補正係数に基づいて、解析ブロックごとに算出した積和演算値を補正した後、これら補正後の積和演算値の総和に基づき雨水流出量を推定するようにしたので、単に解析ブロックごとに積和演算値に基づき雨水流出量を推定する場合と比較して、極めて高い精度で雨水流出量を推定できる。   Furthermore, after correcting the product-sum operation value calculated for each analysis block based on the area correction coefficient indicating the ratio of the target area 3 in the analysis block, the amount of rainwater outflow based on the sum of these corrected product-sum operation values Therefore, it is possible to estimate the stormwater runoff with extremely high accuracy as compared with the case where the stormwater runoff is simply estimated based on the product-sum operation value for each analysis block.

また、本実施の形態において、流量データ15Bとして、対象区域3から流出した雨水を含む雨天時の流量と非雨天時の流量との差を示す雨天増分流量を用いてもよく、非雨天時の流量に起因する推定誤差を抑制でき、極めて高い精度で雨水流出量を推定できる。   In the present embodiment, as the flow rate data 15B, a rainy incremental flow rate indicating a difference between a rainy flow rate including rainwater flowing out from the target area 3 and a non-rainy flow rate may be used. The estimation error due to the flow rate can be suppressed, and the amount of stormwater runoff can be estimated with extremely high accuracy.

[第2の実施の形態]
次に、図14を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置を用いた雨水流出量推定システムについて説明する。図14は、本発明の第2の実施の形態にかかる雨水流出量推定システムの構成を示すブロック図である。
第1の実施の形態では、降水量データの積算期間Xは、予め積算期間データ15Cとして記憶部15に設定されている場合を例として説明した。本実施の形態では、第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置10で用いた積算期間Xを決定する機能を有する雨水流出量推定システムについて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a rainwater outflow estimation system using the rainwater outflow estimation device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14: is a block diagram which shows the structure of the rainwater outflow amount estimation system concerning the 2nd Embodiment of this invention.
In the first embodiment, the case where the accumulation period X of precipitation data is previously set in the storage unit 15 as the accumulation period data 15C has been described as an example. In the present embodiment, a stormwater outflow estimation system having a function of determining the integration period X used in the stormwater outflow estimation apparatus 10 according to the first embodiment will be described.

この雨水流出量推定システムは、配水量予測装置20、流入量予測装置30、および雨水流出量推定装置10から構成されている。
雨水流出量推定装置10は、第1の実施の形態で説明した雨水流出量推定装置からなり、流入量予測装置30からの積算期間データ33をデータ入力部11から取り込み、積算期間データ15Cとして記憶部15に保存する機能と、配水量予測装置20からの配水量予測データ24を非雨天時流量データと見なしてデータ入力部11から取り込み、流量データ62から非雨天時流量データを減算したものを流量データ15Bとして記憶部15へ保存する機能を有している。
The rainwater outflow amount estimation system includes a water distribution amount prediction device 20, an inflow amount prediction device 30, and a rainwater outflow amount estimation device 10.
The storm water outflow estimation device 10 is composed of the storm water outflow estimation device described in the first embodiment. The accumulation period data 33 from the inflow amount prediction apparatus 30 is fetched from the data input unit 11 and stored as accumulation period data 15C. The function stored in the unit 15 and the distribution amount prediction data 24 from the distribution amount prediction device 20 are regarded as non-rainy flow data and taken from the data input unit 11, and the non-rainy flow data is subtracted from the flow data 62. The flow rate data 15B is stored in the storage unit 15.

配水量予測装置20は、公知の配水量予測装置からなり(例えば特許375426号公報など参照)、過去に浄水設備から上水道を介して対象流域1の水需要家に対して配水した配水量と、そのときの対象流域1における時間パラメータ(日時や曜日)や環境パラメータ(気温や天候)との組を実績データ22として取り込み、これら実績データ22から事例ベースモデリング技術を用いて事例ベースからなる配水量予測モデル21を作成する機能と、対象流域1が非雨天時の場合を示す新たな時間パラメータや環境パラメータを予測条件23として取り込んで、配水量予測モデル21を参照して当該予測条件23に対応する配水量を導出し、推定対象期間における非雨天時分の配水量の時系列変化を示す配水量予測データ24として出力する機能とを有している。   The water distribution amount prediction device 20 is composed of a known water amount prediction device (see, for example, Japanese Patent No. 375426), and the amount of water distributed to water consumers in the target basin 1 from the water purification facility through the water supply in the past, A set of time parameters (date and day of the week) and environmental parameters (temperature and weather) in the target basin 1 at that time is taken as actual data 22, and the water distribution amount based on the case base using the case-based modeling technology from the actual data 22 A function for creating the prediction model 21 and a new time parameter or environmental parameter indicating that the target basin 1 is not raining is taken in as the prediction condition 23 and corresponds to the prediction condition 23 with reference to the water distribution amount prediction model 21 The distribution amount is calculated and output as distribution amount prediction data 24 indicating the time-series change of the distribution amount during non-rainy periods in the estimation target period. And a function.

流入量予測装置30は、公知の流入量予測装置からなり(例えば特許3795775号公報など参照)、配水量予測装置20で得られた配水量予測データ24を下水処理設備に入流した対象流域1からの非雨天流量と見なし、この非雨天流量データと推定対象期間において計測した下水処理設備への下水流入量を示す流量データとそのときの対象流域1における気象データ(降水量や気温)との組を履歴データ32として取り込み、流量データと非雨天流量データとの差分である雨天増分流量データと気象データとの組から事例ベースモデリング技術を用いて事例ベースからなる流入量予測モデル31を作成する機能と、この流入量予測モデル31の主要入力変数として用いた各積算降水量の積算期間を積算期間データ33として出力する機能を有している。   The inflow amount predicting device 30 is a known inflow amount predicting device (see, for example, Japanese Patent No. 3795775), and from the target basin 1 into which the water amount predicting data 24 obtained by the water amount predicting device 20 flows into the sewage treatment facility. A set of non-rainfall flow data, flow data indicating the amount of sewage inflow into the sewage treatment facility measured during the estimation period, and meteorological data (precipitation and temperature) in the target basin 1 at that time Is obtained as history data 32, and an inflow prediction model 31 comprising a case base is created using a case base modeling technique from a set of rain incremental flow data and meteorological data, which is a difference between flow data and non-rain flow data. And an integration period data 33 that outputs the integration period of each integrated precipitation used as the main input variable of the inflow prediction model 31. The has.

[第2の実施の形態の動作]
次に、図15を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる雨水流出量推定システムの動作について説明する。図15は、本発明の第2の実施の形態にかかる雨水流出量推定システムでの積算期間選択動作を示すフローチャートである。
[Operation of Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 15, the operation of the rainwater outflow estimation system according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a flowchart showing an integration period selection operation in the rainwater outflow estimation system according to the second embodiment of the present invention.

まず、配水量予測装置20において、対象流域1から得た実績データ22に基づき配水量予測モデル21を作成し(ステップ200)、対象流域1が非雨天時の場合を示す予測条件23に基づき配水量予測モデル21を参照して、推定対象期間における非雨天時分の配水量の時系列変化を示す配水量を導出し、配水量予測データ24として出力する(ステップ201)。   First, the distribution amount prediction device 20 creates a distribution amount prediction model 21 based on the actual data 22 obtained from the target basin 1 (step 200), and distributes it based on the prediction condition 23 indicating the case where the target basin 1 is not raining. With reference to the water amount prediction model 21, a water distribution amount indicating a time-series change in the water distribution amount for the non-rainy period in the estimation target period is derived and output as the water distribution amount prediction data 24 (step 201).

図16は、雨天増分流量を示す説明図である。前述したように、計測点Pで計測した流量データ15Bには、降雨により対象流域1から流出した雨水のほか、対象流域1全域にわたって降雨が観測されていない非雨天時でも流入する生活排水や工場排水が含まれている可能性がある。したがって、配水量予測モデル21により、対象流域1が非雨天時の場合を示す予測条件23を用いて、推定対象期間における非雨天時分の配水量の時系列変化を示す配水量予測データ24すなわち非雨天流量データを予測しておき、この非雨天流量データと計測点Pで実測した流量データ62との差分から雨天時に増分した流量、すなわち対象流域1からの雨水流出量に対応した雨天増分流量を得ることができる。   FIG. 16 is an explanatory diagram showing a rainy incremental flow rate. As described above, the flow rate data 15B measured at the measurement point P includes rainwater that has flowed out of the target basin 1 due to rain, as well as domestic wastewater and factories that flow in even when it is not raining over the entire target basin 1. There may be wastewater. Therefore, the water distribution amount prediction model 24 indicates the time series change of the water distribution amount for the non-rainy time in the estimation target period using the prediction condition 23 that indicates the case where the target basin 1 is non-rainy. Non-rainy flow rate data is predicted, and the flow rate incremented during rainy weather from the difference between the non-rainy flow rate data and the flow rate data 62 measured at the measurement point P, that is, the rainy incremental flow rate corresponding to the amount of rainwater outflow from the target basin 1 Can be obtained.

次に、流入量予測装置30において、推定対象期間に計測点Pで得られた流量データ15Bから配水量予測装置20で得られた配水量予測データ24すなわち非雨天時流量データを減算することにより雨天増分流量データを算出し(ステップ202)、この雨天増分流量データに基づいて流入量予測モデル31を作成する(ステップ203)。そして、この流入量予測モデル31の主要入力変数として用いた各積算降水量の積算期間を積算期間データ33として出力し(ステップ204)、一連の積算期間選択動作が終了する。   Next, in the inflow amount prediction device 30, by subtracting the distribution amount prediction data 24 obtained by the distribution amount prediction device 20, that is, the non-rainy flow amount data, from the flow rate data 15 B obtained at the measurement point P in the estimation target period. Rainy incremental flow data is calculated (step 202), and an inflow prediction model 31 is created based on the rainy incremental flow data (step 203). Then, the integration period of each integrated precipitation used as the main input variable of this inflow prediction model 31 is output as integration period data 33 (step 204), and a series of integration period selection operations ends.

対象流域1からの雨水は、幹線水路2をはじめとする各種経路を介して計測点Pへ到達するため、計測点Pで計測される流量データには、その経路の容量成分に起因した時間遅れや丸め作用が働く。このため、対象流域1での降水量データに比べて、降水量データを積算した積算降水量データのほうが流量データとの相関が高く、流入量予測モデル31でも、予測流入量に対して大きな影響を与える主要入力変数として、積算降水量データが多く用いられている。したがって、これら積算降水量の積算期間は雨水流出量の推定に有用である。   Since rainwater from the target basin 1 reaches the measurement point P through various routes including the main waterway 2, the flow rate data measured at the measurement point P has a time delay due to the capacity component of the route. And rounding action works. For this reason, compared with the precipitation data in the target basin 1, the accumulated precipitation data obtained by integrating the precipitation data has a higher correlation with the flow data, and the inflow prediction model 31 also has a greater effect on the predicted inflow. Accumulated precipitation data is often used as the main input variable that gives Therefore, these accumulated precipitation periods are useful for estimating the amount of rainwater runoff.

したがって、雨水流出量推定装置10は、流入量予測装置30からの積算期間データ33をデータ入力部11から取り込み、積算期間データ15Cとして記憶部15に保存し、降水量データ15Aの積算に用いればよい。また、配水量予測装置20からの配水量予測データ24を非雨天時流量データと見なしてデータ入力部11から取り込み、流量データ62から非雨天時流量データを減算したものすなわち雨天増分流量を流量データ15Bとして用いてもよい。   Therefore, the stormwater runoff estimation device 10 fetches the integration period data 33 from the inflow prediction device 30 from the data input unit 11, stores it in the storage unit 15 as integration period data 15C, and uses it for integration of precipitation data 15A. Good. Further, the water distribution amount prediction data 24 from the water distribution amount prediction device 20 is regarded as non-rainy flow data and is taken in from the data input unit 11, and the non-rainy flow data is subtracted from the flow data 62, that is, the rain incremental flow is obtained as flow data. It may be used as 15B.

このように、本実施の形態では、配水量予測装置20により、対象流域1から得た実績データ22に基づき作成した配水量予測モデル21を参照して、推定対象期間における非雨天時分の配水量の時系列変化を示す配水量予測データ24を導出し、流入量予測装置30により、この配水量予測データ24と計測点Pで計測した流量データ15Bとの差分からなる雨天増分流量データに基づき流入量予測モデル31を作成し、この流入量予測モデル31の主要入力変数として用いた各積算降水量の積算期間を積算期間データ33として出力するようにしたので、雨水流出量の推定に有用な積算期間を容易に選択することができる。   As described above, in this embodiment, the distribution amount prediction device 20 refers to the distribution amount prediction model 21 created based on the actual data 22 obtained from the target basin 1, and distributes the amount of rainy time in the estimation target period. The distribution amount prediction data 24 indicating the time series change of the water amount is derived, and the inflow amount prediction device 30 is based on the rainy incremental flow data composed of the difference between the distribution amount prediction data 24 and the flow rate data 15B measured at the measurement point P. Since the inflow prediction model 31 is created and the integration period of each integrated precipitation used as the main input variable of the inflow prediction model 31 is output as the integration period data 33, it is useful for estimating the stormwater outflow. The integration period can be easily selected.

また、本実施の形態では、対象流域1で得た履歴データ32に基づき流入量予測モデル31を作成し、その主要入力変数である積算降水量で用いられた積算期間を選択しているため、対象流域1の水路構成や地形に起因する、対象流域1に固有の雨水流出過程が考慮された、雨水流出量の推定に最適な積算期間を選択することができる。   In the present embodiment, the inflow prediction model 31 is created based on the history data 32 obtained in the target basin 1, and the integration period used in the integrated precipitation that is the main input variable is selected. It is possible to select an optimal integration period for estimating the amount of rainwater outflow, taking into account the rainwater outflow process inherent to the target watershed 1 due to the water channel configuration and topography of the target watershed 1.

本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the rainwater outflow amount estimation apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる雨水流出量推定装置の動作を示す動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart which shows operation | movement of the rainwater outflow amount estimation apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 降水量データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows precipitation data. 流量データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows flow volume data. 単位降水量推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a unit precipitation estimation process. 対象区域と計測メッシュとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a target area and a measurement mesh. 計測メッシュと解析ブロックとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a measurement mesh and an analysis block. 降水量積算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows precipitation accumulation processing. 単位降水量データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows unit precipitation data. 積算降水量データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows integrated precipitation data. 相関値算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a correlation value calculation process. パターンマッチング分析処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a pattern matching analysis process. 流出量推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an outflow amount estimation process. 本発明の第2の実施の形態にかかる雨水流出量推定システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the rainwater outflow amount estimation system concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる雨水流出量推定システムでの積算期間選択動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the integration period selection operation | movement in the rainwater outflow amount estimation system concerning the 2nd Embodiment of this invention. 雨天増分流量データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows rainy incremental flow data.

符号の説明Explanation of symbols

1…対象流域、2…幹線水路、3…対象区域、4…気象観測システム、5…流量計測システム、6…計測データ、61…降水量データ、62…流量データ、7…流出量推定データ、10…雨水流出量推定装置、11…データ入力部、12…操作入力部、13…画面表示部、14…データ出力部、15…記憶部、15A…降水量データ、15B…流量データ、15C…積算期間データ、15D…対象区域データ、15E…単位降水量データ、15F…積算降水量データ、15G…相関値、15H…流出量推定データ、15P…プログラム、16…演算処理部、16A…単位降水量推定手段、16B…降水量積算手段、16C…相関値算出手段、16D…流出量推定手段、20…配水量予測装置、21…配水量予測モデル、22…実績データ、23…予測条件、24…配水量予測データ、30…流入量予測装置、31…流入量予測モデル、32…履歴データ、33…積算期間データ、P…計測点、J…合流点、M…計測メッシュ、B…解析ブロック。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Target basin, 2 ... Main channel, 3 ... Target area, 4 ... Meteorological observation system, 5 ... Flow rate measurement system, 6 ... Measurement data, 61 ... Precipitation data, 62 ... Flow rate data, 7 ... Runoff estimation data, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rain water runoff amount estimation apparatus, 11 ... Data input part, 12 ... Operation input part, 13 ... Screen display part, 14 ... Data output part, 15 ... Memory | storage part, 15A ... Precipitation data, 15B ... Flow volume data, 15C ... Integration period data, 15D ... Target area data, 15E ... Unit precipitation data, 15F ... Integrated precipitation data, 15G ... Correlation value, 15H ... Runoff estimation data, 15P ... Program, 16 ... Calculation processing unit, 16A ... Unit precipitation Amount estimation means, 16B ... Precipitation amount accumulation means, 16C ... Correlation value calculation means, 16D ... Runoff amount estimation means, 20 ... Water distribution amount prediction device, 21 ... Water distribution amount prediction model, 22 ... Actual data, 2 ... Prediction conditions, 24 ... Water distribution amount prediction data, 30 ... Inflow amount prediction device, 31 ... Inflow amount prediction model, 32 ... History data, 33 ... Integration period data, P ... Measurement point, J ... Confluence, M ... Measurement mesh , B ... Analysis block.

Claims (5)

降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水流出量の時系列変化を推定する雨水流出量推定装置であって、
前記対象区域を格子状に分割して設けた各計測メッシュにおける降水量の時系列変化を示す降水量データと、前記対象区域を含む前記幹線水路の流域である対象流域から前記幹線水路に流出する水の流量の時系列変化を示す流量データと、前記降水量データに対する複数の積算期間を示す積算期間データとを記憶する記憶部と、
前記各積算期間に基づいて前記各計測メッシュの前記降水量データをそれぞれ積算することにより、前記積算期間ごとに、前記各計測メッシュにおける積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データを算出する降水量積算手段と、
前記積算降水量データと前記流量データの時系列変化をそれぞれパターンマッチング分析し、両者の相関値を前記各計測メッシュについて前記積算期間ごとに算出する相関値算出手段と、
前記各積算期間の前記積算降水量データと前記相関値との積和演算値を前記計測メッシュごとに算出し、これら積和演算値の総和に基づき前記対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出する流出量推定手段と
を備えることを特徴とする雨水流出量推定装置。
A stormwater runoff estimation device that estimates time-series changes in the amount of stormwater runoff from any target area to a main waterway such as a sewer or a river according to rainfall,
Precipitation data indicating the time-series change of precipitation in each measurement mesh provided by dividing the target area into a grid, and outflow from the target basin that is the basin of the main waterway including the target area to the main waterway A storage unit for storing flow rate data indicating a time-series change in the flow rate of water, and integration period data indicating a plurality of integration periods for the precipitation data;
By integrating the precipitation data of each measurement mesh based on each of the integration periods, integrated precipitation data indicating a time series change of the integrated precipitation in each measurement mesh is calculated for each integration period. Precipitation accumulation means;
Correlation value calculation means for performing pattern matching analysis on each of the time series changes of the accumulated precipitation data and the flow data, and calculating a correlation value between them for each measurement mesh for each accumulation period;
A product-sum operation value of the integrated precipitation data and the correlation value in each integration period is calculated for each measurement mesh, and a time series of stormwater outflows flowing out from the target area based on the sum of these product-sum operation values A rainwater runoff estimation device comprising: runoff estimation means for calculating runoff estimation data indicating a change.
請求項1に記載の雨水流出量推定装置において、
前記各計測メッシュの降水量データを相互に補間演算することにより、前記各計測メッシュを格子状に分割して設けた各ブロックにおける降水量の時系列変化を示す単位降水量データをそれぞれ算出する単位降水量算出手段をさらに備え、
前記記憶部は、前記各ブロックのうち前記対象区域を構成する解析ブロックを記憶し、
前記降水量積算手段は、前記解析ブロックについて算出した単位降水量データに基づいて前記解析ブロックごとに前記積算降水量データをそれぞれ算出し、
前記流出量推定手段は、前記解析ブロックごとに前記積和演算値を算出し、これら積和演算値の総和に基づき前記対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出する
ことを特徴とする雨水流出量推定装置。
The rainwater runoff estimation device according to claim 1,
Units for calculating unit precipitation data indicating time-series changes in precipitation in each block provided by dividing each measurement mesh into a lattice by interpolating the precipitation data of each measurement mesh It further comprises precipitation calculation means,
The storage unit stores analysis blocks constituting the target area among the blocks,
The precipitation accumulation means calculates the accumulated precipitation data for each analysis block based on the unit precipitation data calculated for the analysis block,
The runoff amount estimation means calculates the sum-of-products calculation value for each analysis block, and calculates runoff amount estimation data indicating time-series changes in the amount of rainwater outflow flowing out of the target area based on the sum of these sum-of-products calculation values. A rainwater runoff estimation device characterized by calculating.
請求項1に記載の雨水流出量推定装置において、
前記記憶部は、前記各解析ブロック内における前記対象区域の割合を示す面積補正係数をそれぞれ記憶し、
前記流出量推定手段は、前記解析ブロックごとに算出した前記積和演算値を当該計測メッシュの面積補正係数で補正した後、これら補正後の積和演算値の総和に基づき前記対象区域から流出する雨水流出量の時系列変化を示す流出量推定データを算出する
ことを特徴とする雨水流出量推定装置。
The rainwater runoff estimation device according to claim 1,
The storage unit stores an area correction coefficient indicating a ratio of the target area in each analysis block,
The outflow amount estimation means corrects the product-sum operation value calculated for each analysis block with the area correction coefficient of the measurement mesh, and then flows out from the target area based on the sum of the corrected product-sum operation values. An apparatus for estimating stormwater runoff, which calculates runoff quantity estimation data indicating time-series changes in stormwater runoff.
請求項1に記載の雨水流出量推定装置において、
前記流量データは、前記対象区域から流出した雨水を含む雨天時の流量と非雨天時の流量との差を示す雨天増分流量からなることを特徴とする雨水流出量推定装置。
The rainwater runoff estimation device according to claim 1,
The apparatus for estimating a storm water outflow amount, wherein the flow rate data includes a rainy incremental flow rate indicating a difference between a flow rate during rainy weather including rainwater flowing out from the target area and a flow rate during non-rainy weather.
降雨に応じて任意の対象区域から下水道や河川などの幹線水路に流出する雨水の流出量を推定する雨水流出量推定装置のコンピュータに、
前記対象区域における降水量の時系列変化を示す降水量データと、前記対象区域を含む前記幹線水路の流域である対象流域から前記幹線水路に流出する水の流量の時系列変化を示す流量データと、前記降水量データに対する複数の積算期間を示す積算期間データとを記憶部で記憶する記憶ステップと、
降水量積算手段により、前記積算期間データの各積算期間に基づいて前記降水量データを積算することにより、前記積算期間ごとに、前記対象区域における積算降水量の時系列変化を示す積算降水量データを算出する降水量積算ステップと、
相関値算出手段により、前記各積算期間の積算降水量データと前記流量データの時系列変化をそれぞれパターンマッチング分析し、両者の相関値を前記積算期間ごとに算出する相関値算出ステップと、
流出量推定手段により、前記各積算期間の前記積算降水量データと前記相関値との積和演算値を前記対象区域から流出する雨水流出量の推定データとして出力する流出量推定ステップと
を実行させるプログラム。
In the computer of the stormwater runoff estimation device that estimates the runoff of rainwater flowing out from any target area to the main waterways such as sewers and rivers according to rainfall,
Precipitation data indicating a time series change of precipitation in the target area, and flow data indicating a time series change of a flow rate of water flowing out from the target water area, which is a watershed of the main water channel including the target area, to the main water channel, A storage step of storing, in a storage unit, integration period data indicating a plurality of integration periods for the precipitation data;
Accumulated precipitation data indicating a time-series change of accumulated precipitation in the target area for each accumulation period by accumulating the precipitation data based on each accumulation period of the accumulation period data by a precipitation accumulation unit. A precipitation accumulation step for calculating
A correlation value calculating step of performing a pattern matching analysis on the time series changes of the accumulated precipitation data and the flow rate data in each integration period by the correlation value calculating means, and calculating a correlation value between them for each integration period;
An outflow amount estimating step of outputting a product sum calculation value of the accumulated precipitation data and the correlation value of each accumulation period as estimated data of the stormwater outflow amount flowing out of the target area by the outflow amount estimating means; program.
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