JP5014522B1 - Inflow amount prediction apparatus, inflow amount prediction method, and program - Google Patents
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Abstract
【課題】渇水や逸水を考慮して貯水施設への水の流入量を予測することができるようにする。
【解決手段】流入量予測装置10は、タンクモデルを記憶するモデルデータベース21と、タンクモデルに設定するパラメータの設定値を低水重視及び出水重視の重視ポイントに対応付けて記憶するパラメータデータベース24と、低水重視及び出水重視の設定値をパラメータに設定したタンクモデルのそれぞれに基づいて予測流入量を算出する流入量予測部113と、予測流入量を出力する予測流入量出力部117とを備える。
【選択図】図1An amount of water flowing into a water storage facility can be predicted in consideration of drought and water loss.
An inflow amount prediction apparatus 10 includes a model database 21 that stores a tank model, and a parameter database 24 that stores a set value of a parameter set in the tank model in association with a low water priority and a water discharge priority point. , An inflow amount prediction unit 113 that calculates a predicted inflow amount based on each of the tank models in which setting values for low water emphasis and outflow emphasis are set as parameters, and a predicted inflow amount output unit 117 that outputs the predicted inflow amount. .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、流入量予測装置、流入量予測方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an inflow amount prediction device, an inflow amount prediction method, and a program.
ダム等の貯水施設における水位管理や河川の防災対策などのために、貯水施設への水の流入量や河川における水の流量(以下、これらを流入量という。)を予測することが行われている。例えば、特許文献1では、予報雨量の予報誤差の傾向を解析し、その結果を用いて予報雨量を修正し、現在の流量、現在の雨量、及び修正予報雨量を用いて将来の流量を予測している。 For the purpose of water level management in river dam storage facilities and disaster prevention measures for rivers, the amount of water flowing into water storage facilities and the flow rate of water in rivers (hereinafter referred to as inflow) are being predicted. Yes. For example, in Patent Document 1, the trend of forecast error of forecast rainfall is analyzed, the forecast rainfall is corrected using the result, and the future flow is predicted using the current flow rate, the current rainfall, and the corrected forecast rainfall. ing.
貯水施設の運用においては、運用者により、貯水施設の水が枯渇する渇水を防ぎたいという要望もあれば、逆に貯水施設の貯水容量を超えて流入があった場合に、発電せず放流する逸水を防ぎたいという要望もある。しかしながら、従来の技術では、流入量の予測値と実績値の誤差が小さくなるように予測を行っており(特許文献1参照)、全体としての誤差が小さくても、渇水や逸水が発生しやすい時期において誤差が大きい場合には、運用者の意図に沿わない予測値が算出されてしまうことがある。 In the operation of the water storage facility, if there is a request from the operator to prevent drought that the water of the water storage facility is depleted, if the inflow exceeds the water storage capacity of the water storage facility, it is discharged without generating electricity. There is also a desire to prevent water loss. However, in the conventional technology, prediction is performed so that the error between the predicted value of the inflow amount and the actual value is small (see Patent Document 1), and drought or water loss occurs even if the error as a whole is small. If the error is large at an easy time, a predicted value that does not meet the operator's intention may be calculated.
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、渇水や逸水を考慮して貯水施設への水の流入量を予測することのできる、流入量予測装置、流入量予測方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an inflow amount prediction device, an inflow amount prediction method, and an inflow amount prediction method capable of predicting the inflow amount of water into a water storage facility in consideration of drought and water loss, and The purpose is to provide a program.
上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、貯水施設への水の流入量を予測する装置であって、前記流入量の予測値を算出するためのモデルを記憶するモデル記憶部と、前記モデルに含まれるパラメータに設定する第1及び第2の設定値を記憶するパラメータ記憶部と、過去の単位期間ごとの前記流入量の実績値を記憶する実績値記憶部と、前記パラメータに前記第1の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第1の予測値と前記実績値との第1の差を底とする第1の係数のべき乗が最小となるように前記第1の設定値を決定し、決定した前記第1の設定値を前記パラメータ記憶部に登録し、前記パラメータに前記第2の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第2の予測値と前記実績値との差を底とする、前記第1の係数よりも大きい第2の値のべき乗が最小となるように前記第2の設定値を決定し、決定した前記第2の設定値を前記パラメータ記憶部に登録する同定処理部と、前記第1の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第1の前記予測値を算出するとともに、前記第2の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第2の前記予測値を算出する流入量予測部と、前記第1及び第2の予測値を同時に出力する予測値出力部と、を備えることとする。 The main invention of the present invention for solving the above problems is an apparatus for predicting the inflow amount of water into a water storage facility, and stores a model for calculating a predicted value of the inflow amount; A parameter storage unit that stores first and second setting values to be set for parameters included in the model, a past record value storage unit that stores past actual value of the inflow amount for each unit period, and the parameter The first coefficient is calculated such that the power of the first coefficient based on the first difference between the first predicted value calculated based on the model in which the first set value is set and the actual value is minimized. 1 is determined, the determined first set value is registered in the parameter storage unit, and the second prediction is calculated based on the model in which the second set value is set as the parameter. The difference between the actual value and the actual value An identification processing unit that determines the second setting value so that the power of the second value larger than the first coefficient is minimized, and registers the determined second setting value in the parameter storage unit When the calculates the first of said predicted value based on a first said model a set value set in the parameter of the second based on the model of the second set value is set to the parameter An inflow amount prediction unit that calculates the prediction value and a prediction value output unit that simultaneously outputs the first and second prediction values are provided.
本発明の流入量予測装置によれば、パラメータに第1の設定値を設定して予測した予測流入量と、第1の設定値を設定した場合よりも、流入量の予測値が大きくなるほど誤差が小さくなるように決定された第2の設定値を設置して予測した予測流入量とを出力することができる。予測流入量が多いほど誤差が少なくなる第2の設定値を用いることにより、梅雨などの流入量が多くなるような期間において予測誤差を少なくすることができる。したがって、貯水施設において渇水の防止を重視しているか、逸水の防止を重視しているかに応じて2つの予測値のいずれかを参照すればよく、運用者にとって使いやすい予測値を出力することができる。 According to the inflow amount predicting apparatus of the present invention, the error increases as the predicted value of the inflow amount becomes larger than the predicted inflow amount that is predicted by setting the first set value in the parameter and the case where the first set value is set. It is possible to output the predicted inflow amount predicted by installing the second set value determined to be small. By using the second set value in which the error decreases as the predicted inflow amount increases, the prediction error can be reduced in a period in which the inflow amount such as rainy season increases. Therefore, it is only necessary to refer to one of the two predicted values depending on whether drought prevention is important in the water storage facility, and output a predicted value that is easy for the operator to use. Can do.
また、本発明の流入量予測装置では、前記モデルはタンクモデルであり、前記パラメータには、タンクの水深と、流出孔の高さと、前記タンクの水深及び前記流出孔の高さの差に乗じる係数とが含まれるようにしてもよい。 In the inflow amount prediction apparatus of the present invention, the model is a tank model, and the parameter is multiplied by the difference between the tank water depth and the height of the outflow hole, and the water depth of the tank and the height of the outflow hole. A coefficient may be included.
また、本発明の流入量予測装置では、前記第1の設定値は1未満であり、前記第2の設定値は1以上であるようにしてもよい。 In the inflow amount prediction device of the present invention, the first set value may be less than 1 and the second set value may be 1 or more.
また、本発明の他の態様は、貯水施設への水の流入量を予測する方法であって、前記流入量の予測値を算出するためのモデルと過去の単位期間ごとの前記流入量の実績値とを記憶するコンピュータが、前記モデルに含まれるパラメータに第1の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第1の予測値と前記実績値との第1の差を底とする第1の係数のべき乗が最小となるように前記第1の設定値を決定し、決定した前記第1の設定値を記憶し、前記パラメータに第2の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第2の予測値と前記実績値との差を底とする、前記第1の係数よりも大きい第2の値のべき乗が最小となるように前記第2の設定値を決定し、決定した前記第2の設定値を記憶し、前記第1の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第1の前記予測値を算出するとともに、前記第2の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第2の前記予測値を算出し、前記第1及び第2の予測値を同時に出力することとする。 Another aspect of the present invention is a method for predicting the amount of water flowing into a water storage facility, the model for calculating the predicted value of the amount of inflow, and the record of the amount of inflow for each past unit period. A first value difference between the first predicted value and the actual value calculated based on the model in which a first setting value is set in a parameter included in the model. The first set value is determined so that the power of the first coefficient to be minimized is stored, the determined first set value is stored, and the second set value is set as the parameter, based on the model The second set value is determined so that the power of the second value larger than the first coefficient is minimized, with the difference between the second predicted value calculated in the above and the actual value as a base. and, determined by storing the second setting value, the said first set value Calculates a first of said predicted value based on the model set in the parameter, the second of said calculated predicted value based on said second set value to the model set in the parameter, the first And the second predicted value are output simultaneously .
また、本発明の他の態様は、貯水施設への水の流入量を予測するためのプログラムであって、前記流入量の予測値を算出するためのモデルと過去の単位期間ごとの前記流入量の実績値とを記憶するコンピュータに、前記モデルに含まれるパラメータに第1の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第1の予測値と前記実績値との第1の差を底とする第1の係数のべき乗が最小となるように前記第1の設定値を決定し、決定した前記第1の設定値を記憶し、前記パラメータに第2の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第2の予測値と前記実績値との差を底とする、前記第1の係数よりも大きい第2の値のべき乗が最小となるように前記第2の設定値を決定し、決定した前記第2の設定値を記憶するステップと、前記第1の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第1の前記予測値を算出するとともに、前記第2の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第2の前記予測値を算出するステップと、前記第1及び第2の予測値を同時に出力するステップと、を実行させることとする。 Another aspect of the present invention is a program for predicting an inflow amount of water into a water storage facility, the model for calculating a predicted value of the inflow amount and the inflow amount for each past unit period. A first difference between the first predicted value calculated based on the model in which a first setting value is set in a parameter included in the model and the actual value is stored in a computer storing the actual value of The first setting value is determined so that the power of the first coefficient as a base is minimized, the determined first setting value is stored, and the second setting value is set as the parameter. The second set value so that the power of the second value larger than the first coefficient is minimized, with the difference between the second predicted value and the actual value calculated based on And storing the determined second setting value; Calculates a first of said predicted value based said first set value to the model set in the parameter, the second of the prediction based on the second set value to the model set in the parameter A step of calculating a value and a step of simultaneously outputting the first and second predicted values are executed.
その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。 Other problems and solutions to be disclosed by the present application will be made clear by the embodiments of the invention and the drawings.
本発明によれば、渇水や逸水を考慮して貯水施設への水の流入量を予測することができる。 According to the present invention, it is possible to predict the amount of water flowing into a water storage facility in consideration of drought and water loss.
以下、本発明の一実施形態に係る流入量予測装置10について説明する。本実施形態の流入量予測装置10は、ダムなどの貯水施設への水の流入量や河川における水の流量(以下、これらを流入量という。)を予測する。
Hereinafter, the inflow
具体的には、流入量予測装置10は、流入量を予測するモデルのパラメータに、当該モデルに基づいて算出される流入量の予測値(以下、予測流入量という。)が小さくなるほど誤差が小さくなるように決定された第1の設定値を設定したものと、予測流入量が大きくなるほど誤差が小さくなるように決定された第2の設定値を設定したものとに基づいて、それぞれ予測流入量を算出し、これらを同時に出力する。これにより、貯水施設の水が枯渇する渇水を防ぎたい運用者は第1の設定値をパラメータに設定したモデルを使い、逆に貯水施設の貯水容量を超えて流入があった場合に発電せず放流する逸水を防ぎたい運用者は第2の設定値をパラメータに設定したモデルを使って予測流入量を算出し、これに基づいて貯水施設の水位を計画することができる。
Specifically, the inflow
本実施形態では、流入量を予測するためのモデルには図1に示すような4段のタンクモデルを用いる。なお、タンクモデルに限らず、重回帰モデルやARモデル、ARMAモデルなど各種のモデルを用いることができる。また、タンクモデルも4段に限らず、3段タンクモデルとしてもよい。 In the present embodiment, a four-stage tank model as shown in FIG. 1 is used as a model for predicting the inflow amount. In addition to the tank model, various models such as a multiple regression model, an AR model, and an ARMA model can be used. Further, the tank model is not limited to four stages, and may be a three-stage tank model.
タンクモデルは、上段タンクが表面流出、中段タンクが中間流出、下段2つのタンクが基底流出(地下水流出)に対応付けされている。各タンク側面の流出孔からの流出が、河川等への流出を表し、タンク底面の浸透孔からの流出は、下方帯水層への浸透を表す。各タンク側面の流出孔から、ある単位期間t(本実施形態では1日であるものとするが、例えば1時間や6時間、1週間など任意の値とすることができる。)の間に流出する水量の合計が流入量の予測値となる。 In the tank model, the upper tank is associated with the surface outflow, the middle tank is associated with the intermediate outflow, and the two lower tanks are associated with the base outflow (groundwater outflow). The outflow from the outflow hole on the side surface of each tank represents outflow to the river or the like, and the outflow from the infiltration hole on the bottom surface of the tank represents infiltration into the lower aquifer. Outflow from an outflow hole on the side of each tank during a unit period t (in this embodiment, it is 1 day, but can be any value such as 1 hour, 6 hours, or 1 week). The total amount of water used is the predicted value of inflow.
タンクモデルは、次のモデル(1)〜(5)で表される。なお、以下の説明において、各モデル(1)〜(5)をタンクモデル1〜5という。
The tank model is represented by the following models (1) to (5). In the following description, the models (1) to (5) are referred to as tank models 1 to 5, respectively.
ここでrtは日付tにおける降水量であり、所与のものとする。Qi,tは日付tにおけるi番目のタンクの流出孔からの流出量であり、Qtは日付tにおける流入量の合計である。また、Hi,tは日付tにおけるi番目のタンクの水深、hi,tはi番目のタンクで日付tにおいて流出せずに貯留している水の高さ(貯留高)、Etは日付tにおける蒸散量、aiはi番目のタンクからの流出量を算出するための係数、Ziはi番目のタンクの流出孔の高さ、pi,tは日付tにおけるi番目のタンクの浸透孔からの浸透量、biはi番目のタンクの浸透量pi,tを算出するための係数である。なお、Hi,t≦Ziの場合にはQi,tは0(ゼロ)であるものとし,1番目のタンクの場合はManning則に従うものとしてm=5/3,その他のタンクの場合はm=1とする。Here r t is the precipitation of the date t, assumed given. Q i, t is the outflow amount from the outflow hole of the i-th tank on the date t, and Q t is the total inflow amount on the date t. H i, t is the water depth of the i-th tank at date t, h i, t is the height of the water stored in the i-th tank without flowing out at date t (reserved height), and E t is Transpiration amount at date t, a i is a coefficient for calculating the outflow amount from the i th tank, Z i is the height of the outflow hole of the i th tank, p i, t are the i th tank at date t And b i is a coefficient for calculating the penetration amount p i, t of the i th tank. In the case of H i, t ≦ Z i , Q i, t is assumed to be 0 (zero), and in the case of the first tank, the Manning rule is assumed, and m = 5/3, and other tanks Is m = 1.
本実施形態の流入量予測装置10では、上記タンクモデルに含まれるパラメータである初期水深hi,0,水深Hi,t、貯留高hi,t、蒸散量Et、係数ai、流出孔高さZi、浸透量pi,t、係数biの設定値を変化させ、変化させた設定値のパラメータをタンクモデルに適用し、実績の降水量を与えて計算した予測流入量と、流入量の実績値との差を計算していき、この差に応じて最適な設定値を決定する処理(以下、同定処理という。)を行う。同定処理は上記差に対する重み付けを変えて行う。重み付けを弱くして同定処理を行ったものが第1の設定値となり、重み付けを強くして同定処理を行ったものが第2の設定値となる。In the inflow
本実施形態では、予測流入量と実績流入量との差を底とする2A(本発明の第1及び第2の係数に該当する。)のべき乗値(予測流入量−実績流入量)2Aが最小となるようにパラメータの設定値を決定する。ほかにも|予測流入量−実績流入量|Åを最小化する方法もある。また、この係数Aは、逸水を防ぐことを重視するポイント(以下、重視ポイントという。)とする場合(出水重視)には大きくし、渇水を防ぐことを重視ポイントとする場合(低水重視)には小さくする。なお、本実施形態では、重視ポイントには、「超出水重視」「出水重視」「低水重視」「超低水重視」のいずれかであるものとする。In the present embodiment, a power value of 2A (corresponding to the first and second coefficients of the present invention) based on the difference between the predicted inflow amount and the actual inflow amount (predicted inflow amount−actual inflow amount) 2A is The parameter setting value is determined so as to be minimized. In addition to | predicted inflow - the actual flow rate | also how to minimize the Å there. The coefficient A is increased when a point that emphasizes prevention of water loss (hereinafter referred to as “important point”) is increased (emphasis on flooding), and when importance is placed on prevention of drought (low water importance). ) Make it small. In the present embodiment, it is assumed that the priority point is any one of “super water discharge priority”, “water discharge priority”, “low water priority”, and “ultra low water priority”.
図2は、本実施形態の流入量予測装置10のハードウェア構成を示す図である。流入量予測装置10は、CPU101、メモリ102、記憶装置103、入力装置105、出力装置106を備える。記憶装置103は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリ、ソリッドステートディスク、CD−ROMドライブなどである。CPU101は、記憶装置103に記憶されているプログラムをメモリ102に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。入力装置105は、データを入力する、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置106は、データを出力する、例えばディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the inflow
図3は、本実施形態の流入量予測装置10のソフトウェア構成を示す図である。流入量予測装置10は、諸元取得部111、同定処理部112、流入量予測部113、実績値取得部114、条件取得部115、降水量取得部116、予測流入量出力部117、モデルデータベース21、実績データベース22、条件データベース23、パラメータデータベース24を備えている。なお、諸元取得部111、同定処理部112、流入量予測部113、実績値取得部114、条件取得部115、降水量取得部116、予測流入量出力部117は、流入量予測装置10が備えるCPU101が記憶装置103に記憶されているプログラムをメモリ102に読み出して実行することにより実現される。また、モデルデータベース21、実績データベース22、条件データベース23、パラメータデータベース24は、メモリ102及び記憶装置103が提供する記憶領域の一部として実現される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a software configuration of the inflow
モデルデータベース21は、上記タンクモデル1〜5を記憶する。
The
図4は、実績データベース22の構成例を示す図である。図4に示すように実績データベース22は、日付ごとに降水量、蒸散量及び流入量の実績値を記憶する。なお、降水量や流入量、蒸散量は例えば気象庁や気象会社などが提供する場合には、そのデータを取得して実績データベース22に登録するようにしてもよいし、各種の気象データ、河川や貯水施設で測定した測定値などに基づいて計算するようにしてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the
条件データベース23は、パラメータの設定値の同定処理に用いる条件を記憶する。図5は、条件データベース23の構成例を示す図である。図5の例では、条件データベース23は、パラメータ同定条件231及びパラメータ制約条件232を記憶している。
The
パラメータ同定条件231には、各重視ポイントに係数Aの値が対応付けて含まれている。本実施形態では、「超出水重視」の重視ポイントでは、係数Aには最も大きい「2」が設定され、「出水重視」の重視ポイントでは、係数Aには2番目に大きい「1」が設定され、「低水重視」の重視ポイントでは、係数Aには2番目に小さい「0.25」が設定され、「超低水重視」の重視ポイントでは、係数Aには最も小さい「0.1」が設定されている。なお、これらの値に限られず、出水重視の重視ポイントについては、逸水防止を重視する度合いに応じて大きくなるように1より大きい値を係数Aに設定し、低水重視の重視ポイントについては、渇水防止を重視する度合いに応じて小さくなるように1より小さい値を係数Aに設定すればよい。
The
パラメータ制約条件232には、上述したパラメータ(水深Hi,t、貯留高hi,t、蒸散量Et、係数ai、流出孔高さZi、浸透量pi,t、係数bi)ごとに、その下限値及び上限値が含まれている。The
図6は、パラメータデータベース24の構成例を示す図である。同図に示すように、パラメータデータベース24は、重視ポイントごとに、パラメータの同定処理により決定された各パラメータの設定値を記憶している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the
諸元取得部111は、同定処理及び流入量の予測処理の計算に必要な諸元を取得する。本実施形態では、諸元取得部111は、同定処理及び流入量の予測処理について、タンクの集水面積、ならびに、計算対象となる期間の開始日及び終了日を取得する。これらの諸元は、諸元取得部111がユーザから入力を受け付けるようにしてもよいし、各諸元をメモリ102や記憶装置103に記憶しておくようにしてもよい。諸元取得部111は、実績データベース22に記憶されている最も古い日付を開始日としてもよい。諸元取得部111は、同定処理については、実績データベース22に記憶されている最も新しい日付を終了日としてもよい。
The
同定処理部112は、指定された対象期間(以下、同定対象期間という。)について同定処理を行う。上述したように、同定処理部112は、タンクモデル1〜5に含まれるパラメータである水深Hi,t、貯留高hi,t、蒸散量Et、係数ai、流出孔高さZi、浸透量pi,t、係数biに設定する設定値を変化させるシミュレーションにより予測流入量を算出していき、予測流入量と実績流入量との差に応じて最適なパラメータを決定する。なお、蒸散量Etはシミュレーションによる変換をさせずに降水量などから算出するようにしてもよい。同定処理の詳細については後述する。同定処理部112は、上記のシミュレーションを重視ポイントごとに行い、決定したパラメータの設定値を重視ポイントに対応付けてパラメータデータベース24に登録する。The
実績値取得部114は、同定対象期間における流入量、降水量、蒸散量などの実績値を取得する。本実施形態では、実績値取得部114は、実績データベース22からこれらの実績値を取得するものとするが、例えば気象庁や気象会社、気象観測所などの運用するコンピュータから実績値を取得するようにしてもよい。
The actual
条件取得部115は、同定処理に用いる各種の条件を取得する。本実施形態では、条件取得部115は、条件データベース23からパラメータ同定条件231及びパラメータ制約条件232を取得するものとするが、例えば係数Aやパラメータの下限値及び上限値などをユーザから受け付けるようにしてもよい。
The
流入量予測部113は、指定された対象期間(以下、予測対象期間という。)について流入量の予測処理を行う。流入量予測部113は、少なくとも2つの重視ポイントについて流入量の予測処理を行う。
The inflow
降水量取得部116は、予測対象期間における降水量を取得する。降水量取得部116は、予測対象期間に含まれる日付に対応する降水量が実績データベース22に登録されている場合には、降水量の実績値を実績データベース22から読み出すようにし、それ以外の日付については、降水量の予測値の入力を受け付けるようにする。降水量取得部116は、例えば気象庁や気象会社などが運用するコンピュータから天気予報として提供される予測降水量を取得するようにすることもできる。
The precipitation
予測流入量出力部117は、重視ポイントごとに、流入量予測部113算出した予測流入量を出力する。
The predicted inflow
以下、流入量予測装置10において行われる処理について説明する。
Hereinafter, the process performed in the inflow
図7は、パラメータの設定値の同定処理の流れを示す図である。
諸元取得部111は、同定処理に必要な諸元を取得する(S301)。上述したように諸元取得部111は、タンクの集水面積と、同定対象期間の開始日及び終了日とを取得する。また、諸元取得部111は、モデルデータベース21からタンクモデル1〜5も読み出す。FIG. 7 is a diagram showing a flow of parameter setting value identification processing.
The
実績値取得部114は、実績データベース22に記憶されている流入量、降水量、蒸散量の実績値を読み出し(S302)、条件取得部115は、条件データベース23に記憶されているパラメータ同定条件231及びパラメータ制約条件232を読み出す(S303)。
The actual
同定処理部112は、「超出水重視」「出水重視」「低水重視」「超低水重視」の4つの重視ポイントについて以下の処理を行う。すなわち、同定処理部112は、タンクモデル1〜5に含まれるパラメータである水深Hi,t、貯留高hi,t、蒸散量Et、係数ai、流出孔高さZi、浸透量pi,t、係数biの値を、パラメータ制約条件232に含まれる下限値以上上限値以下の範囲で変化させ、変化させた値をタンクモデル1〜5に設定し、実績データベース22から読み出した降水量の実績値を降水量ri,tとして与えて予測流入量Qtを算出していき、予測流入量Qtと、日付tの実績流入量との差を底とした、重視ポイントに応じた係数Aを2倍した値のべき乗の、同定対象期間の開始日から終了日までの合計値Σ(予測流入量−実績値)2Aが最小となるように、各パラメータの設定値を決定する(S305)。なお、蒸散量Etを変化させず、実績データベース22から読み出した蒸散量の実績値を蒸散量Etとしてタンクモデル1〜5に設定するようにしてもよい。The
同定処理部112は、決定した各パラメータの設定値を、重視ポイントに対応付けてパラメータデータベース24に登録する(S306)。
The
以上のようにして、重視ポイントごとに、当該重視ポイントに対応する、最適なパラメータの設定値がパラメータデータベース24に登録される。
As described above, for each priority point, the optimum parameter setting value corresponding to the priority point is registered in the
図8は、流入量の予測処理の流れを示す図である。
諸元取得部111は、流入量の予測処理に必要な諸元を取得する(S321)。上述したように、諸元取得部111は、タンクの集水面積と、予測対象期間の開始日及び終了日とを取得する。また、諸元取得部111は、モデルデータベース21からタンクモデル1〜5も読み出す。FIG. 8 is a diagram illustrating a flow of inflow amount prediction processing.
The
実績値取得部114は、実績データベース22から、予測対象期間に含まれる日付に対応する流入量、降水量及び蒸散量の実績値を読み出す(S322)。降水量取得部116は、実績データベース22に登録されていない日付について、降水量の予測値を取得する(S323)。
The actual
流入量予測部113は、2つ以上の重視ポイントの入力を受け付ける(S324)。以下の説明では、一例として、「出水重視」及び「低水重視」の2つの重視ポイントが指定されたものとする。流入量予測部113は、受け付けた重視ポイントのそれぞれについて、重視ポイントに対応するパラメータの設定値をパラメータデータベース24から読み出し(S325)、読み出した設定値をタンクモデル1〜5の各パラメータに設定し、設定したタンクモデル1〜5に、予測対象期間の開始日から終了日までの降水量の実績値又は予測値を降水量rtとして与えて予測流出量Qtを算出する(S326)。The inflow
図9は、実績値取得部114が読み出した降水量の実績値及び流入量の実績値、降水量取得部116が取得した降水量の予測値、流入量予測部113が算出した予測流出量Qtを表41の形式にした例である。FIG. 9 shows the actual value of precipitation and the actual value of inflow read by the actual
予測流入量出力部117は、流入量予測部113が算出した予測流入量を重視ポイントごとに出力する(S327)。予測流入量出力部117は、例えば、図9に示す表41を出力するようにしてもよいし、表41に基づいてグラフを出力するようにしてもよい。図10は、降水量の実績値、流入量の実績値、ならびに「出水重視」及び「低水重視」の予測流入量を表すグラフ42の一例を示す図である。
The predicted inflow
このように、本実施形態の流入量予測装置10では、複数の重視ポイントごとに合わせて最適化されたタンクモデルにより予測された流入量を同時に表示することができるので、貯水施設の運用者は、自身が重視する重視ポイントに合った予測流入量を参考にすることができる。
Thus, in the inflow
また、本実施形態の流入量予測装置10では、出水重視(超出水重視を含む。)の場合には係数Aの値が1以上であり、低水重視(超低水重視を含む。)の場合には係数Aの値が1未満であるので、出水重視の場合、予測流入量や実績流入量の値が大きいとき、その誤差を低水重視の場合よりも大きく評価して、誤差が最小になるようにパラメータの設定値が決定される。したがって、出水重視の場合、低水重視の場合よりも、流入量の多い時期における誤差が小さくなるようにパラメータの設定値を決定することができる。よって、出水重視の場合、低水重視の場合よりも、流入量の多い時期における流入量の予測精度を高めることができる。
Moreover, in the inflow
なお、本実施形態では、流入量予測装置10は1台のコンピュータであるものとしたが、これに限らず、複数のコンピュータを含むシステムとして構成することもできる。例えば、モデルデータベース21〜パラメータデータベース24の各データベースをデータベースサーバに管理させ、流入量予測装置10からアクセスするようにしてもよい。また、例えば、同定処理と流入量の予測処理とを異なるコンピュータにより実行させるようにしてもよい。この場合、一方のコンピュータが、諸元取得部111と、同定処理部112、実績値取得部114、条件取得部115とを備え、他方のコンピュータが、諸元取得部111と、流入量予測部113、降水量取得部116、予測流入量出力部117を備えるようにすることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の流入量予測装置10では、全てのパラメータの値を変化させるものとしたが、一部のパラメータの値のみを変化させて同定処理を行うようにしてもよい。
Moreover, in the inflow
また、本実施形態では、逸水の防止を重視する重視ポイントの例として、「超出水重視」と「出水重視」とを記載したが、「出水重視」のみとしてもよい。また、逸水の防止を重視する度合いに応じて3つ以上の重視ポイントを設けてもよい。この場合、係数Aは、逸水の防止を重視する度合いに応じて大きな値を設定するようにする。 Further, in the present embodiment, “super flooding emphasis” and “outflow emphasis” are described as examples of emphasis points on emphasizing prevention of water loss, but only “outflow emphasis” may be used. Moreover, you may provide three or more important points according to the degree which attaches importance to prevention of water loss. In this case, the coefficient A is set to a large value according to the degree of emphasizing prevention of water loss.
同様に、本実施形態では、渇水の防止を重視する重視ポイントの例として、「超低水重視」と「低水重視」とを記載したが、「低水重視」のみとしてもよい。また、渇水の防止を重視する度合いに応じて3つ以上の重視ポイントを設けてもよい。この場合、係数Aは、渇水の防止を重視する度合いに応じて小さな値を設定するようにする。 Similarly, in the present embodiment, “ultra low water emphasis” and “low water emphasis” are described as examples of importance points emphasizing prevention of drought, but only “low water emphasis” may be used. Three or more importance points may be provided depending on the degree of importance on drought prevention. In this case, the coefficient A is set to a small value according to the degree of importance on prevention of drought.
以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。 Although the present embodiment has been described above, the above embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
10 流入量予測装置
101 CPU
102 メモリ
103 記憶装置
105 入力装置
106 出力装置
111 諸元取得部
112 同定処理部
113 流入量予測部
114 実績値取得部
115 条件取得部
116 降水量取得部
117 予測流入量出力部
21 モデルデータベース
22 実績データベース
23 条件データベース
231 パラメータ同定条件
232 パラメータ制約条件
24 パラメータデータベース10
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記流入量の予測値を算出するためのモデルを記憶するモデル記憶部と、
前記モデルに含まれるパラメータに設定する第1及び第2の設定値を記憶するパラメータ記憶部と、
過去の単位期間ごとの前記流入量の実績値を記憶する実績値記憶部と、
前記パラメータに前記第1の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第1の予測値と前記実績値との第1の差を底とする第1の係数のべき乗が最小となるように前記第1の設定値を決定し、決定した前記第1の設定値を前記パラメータ記憶部に登録し、前記パラメータに前記第2の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第2の予測値と前記実績値との差を底とする、前記第1の係数よりも大きい第2の値のべき乗が最小となるように前記第2の設定値を決定し、決定した前記第2の設定値を前記パラメータ記憶部に登録する同定処理部と、
前記第1の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第1の前記予測値を算出するとともに、前記第2の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第2の前記予測値を算出する流入量予測部と、
前記第1及び第2の予測値を同時に出力する予測値出力部と、
を備えることを特徴とする流入量予測装置。A device for predicting the amount of water flowing into a water storage facility,
A model storage unit for storing a model for calculating a predicted value of the inflow amount;
A parameter storage unit for storing first and second setting values to be set for parameters included in the model;
An actual value storage unit that stores the actual value of the inflow amount for each past unit period;
The power of the first coefficient based on the first difference between the first predicted value calculated based on the model in which the first set value is set as the parameter and the actual value is minimized. The first setting value is determined as described above, the determined first setting value is registered in the parameter storage unit, and the first setting value is calculated based on the model in which the second setting value is set as the parameter. The second set value is determined so that the power of the second value larger than the first coefficient is the minimum, based on the difference between the second predicted value and the actual value, and the determined An identification processing unit for registering a second set value in the parameter storage unit;
Calculates a first of said predicted value based said first set value to the model set in the parameter, the second of the prediction based on the second set value to the model set in the parameter An inflow predictor for calculating a value ;
A predicted value output unit that simultaneously outputs the first and second predicted values;
An inflow amount prediction apparatus comprising:
前記モデルはタンクモデルであり、
前記パラメータには、タンクの水深と、流出孔の高さと、前記タンクの水深及び前記流出孔の高さの差に乗じる係数とが含まれること、
を特徴とする流入量予測装置。The inflow amount prediction device according to claim 1,
The model is a tank model;
The parameters include the depth of the tank, the height of the outflow hole, and a coefficient that multiplies the difference between the depth of the tank and the height of the outflow hole.
An inflow amount predicting device characterized by the above.
前記第1の設定値は1未満であり、前記第2の設定値は1以上であること、
を特徴とする流入量予測装置。The inflow amount prediction device according to claim 1 or 2,
The first set value is less than 1 and the second set value is 1 or more;
An inflow amount predicting device characterized by the above.
前記流入量の予測値を算出するためのモデルと過去の単位期間ごとの前記流入量の実績値とを記憶するコンピュータが、
前記モデルに含まれるパラメータに第1の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第1の予測値と前記実績値との第1の差を底とする第1の係数のべき乗が最小となるように前記第1の設定値を決定し、決定した前記第1の設定値を記憶し、前記パラメータに第2の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第2の予測値と前記実績値との差を底とする、前記第1の係数よりも大きい第2の値のべき乗が最小となるように前記第2の設定値を決定し、決定した前記第2の設定値を記憶し、
前記第1の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第1の前記予測値を算出するとともに、前記第2の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第2の前記予測値を算出し、
前記第1及び第2の予測値を同時に出力すること、
を特徴とする流入量予測方法。A method for predicting the amount of water flowing into a water storage facility,
A computer that stores a model for calculating the predicted value of the inflow amount and the actual value of the inflow amount for each past unit period ,
A power of a first coefficient based on a first difference between the first predicted value and the actual value calculated based on the model in which a first setting value is set in a parameter included in the model is The first setting value is determined to be the minimum, the determined first setting value is stored, and the second setting value calculated based on the model in which the second setting value is set as the parameter The second set value is determined such that the power of the second value larger than the first coefficient is minimized, with the difference between the predicted value and the actual value as a base, and the determined second Memorize the set value,
Calculates a first of said predicted value based said first set value to the model set in the parameter, the second of the prediction based on the second set value to the model set in the parameter Calculate the value ,
Outputting the first and second predicted values simultaneously ;
An inflow rate prediction method characterized by
前記流入量の予測値を算出するためのモデルと過去の単位期間ごとの前記流入量の実績値とを記憶するコンピュータに、
前記モデルに含まれるパラメータに第1の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第1の予測値と前記実績値との第1の差を底とする第1の係数のべき乗が最小となるように前記第1の設定値を決定し、決定した前記第1の設定値を記憶し、前記パラメータに第2の設定値を設定した前記モデルに基づいて算出される前記第2の予測値と前記実績値との差を底とする、前記第1の係数よりも大きい第2の値のべき乗が最小となるように前記第2の設定値を決定し、決定した前記第2の設定値を記憶するステップと、
前記第1の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第1の前記予測値を算出するとともに、前記第2の設定値を前記パラメータに設定した前記モデルに基づいて第2の前記予測値を算出するステップと、
前記第1及び第2の予測値を同時に出力するステップと、
を実行させるためのプログラム。A program for predicting the amount of water flowing into a water storage facility,
In a computer that stores a model for calculating the predicted value of the inflow rate and the actual value of the inflow rate for each past unit period ,
A power of a first coefficient based on a first difference between the first predicted value and the actual value calculated based on the model in which a first setting value is set in a parameter included in the model is The first setting value is determined to be the minimum, the determined first setting value is stored, and the second setting value calculated based on the model in which the second setting value is set as the parameter The second set value is determined such that the power of the second value larger than the first coefficient is minimized, with the difference between the predicted value and the actual value as a base, and the determined second Storing a set value; and
Calculates a first of said predicted value based said first set value to the model set in the parameter, the second of the prediction based on the second set value to the model set in the parameter Calculating a value ;
Outputting the first and second predicted values simultaneously ;
A program for running
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