JP7220276B1 - 浸水シミュレーション装置、浸水シミュレーション方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に浸水状況をシミュレーションすることが可能な浸水シミュレーション装置、浸水シミュレーション方法およびプログラムを提供する。【解決手段】浸水シミュレーション装置は、シミュレーション対象領域における排水溝の位置と断面積を示す排水溝情報を取得し、取得した排水溝情報に基づいて、排水溝の勾配を算出する。そして、取得した排水溝情報と、算出した排水溝の勾配と、シミュレーション対象領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、浸水シミュレーション装置、浸水シミュレーション方法およびプログラムに関する。

従来から、浸水などの水害をシミュレーションし、洪水ハザードマップを作成する技術が知られている。例えば、特許文献１には、衛星データを採用することにより、空間分解能の高い標高データを用いて浸水状況をシミュレーションする技術が開示されている。

特開２００４－３４０７４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、排水溝などといった河川と比較して規模の小さい排水設備の排水能力を考慮してシミュレーションを行うことは困難であり、将来の浸水状況を高精度にシミュレーションするという点では未だ十分ではない。したがって、高精度に浸水状況をシミュレーションするといった点で改善の余地があった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、高精度に浸水状況をシミュレーションすることが可能な浸水シミュレーション装置、浸水シミュレーション方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る浸水シミュレーション装置は、
シミュレーション対象領域における排水溝の位置、深さ、流水断面積、平均流速、粗度係数、および潤辺長を含む排水溝情報を取得する排水溝情報取得手段と、
前記排水溝情報取得手段で取得した前記排水溝情報に基づいて、マニングの公式を変形することにより前記排水溝の勾配を算出する勾配算出手段と、
前記シミュレーション対象領域における排水溝の位置に対応する地表の高さを、前記排水溝の深さと、前記勾配算出手段で算出した前記排水溝の勾配に沿って変更する地表変更手段と、
前記シミュレーション対象領域に含まれる単位領域における現在の流水速度と、前記単位領域と該単位領域に隣接する単位領域との流水速度差および水位差と、前記地表変更手段で変更した前記地表の高さと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の流水速度を算出する流水速度算出手段と、
前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出手段で算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する水位算出手段と、
前記水位算出手段による前記単位領域における水位の算出を、前記シミュレーション対象領域について行うことにより、前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出するシミュレーション水位算出手段と、
を備える。

前記シミュレーション水位算出手段で算出した前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を、記憶されている前記シミュレーション対象領域の画像に反映させることで、水位の上昇または下降を地図上で視認可能な水位変化画像を生成する画像生成手段を、
さらに備える。

前記水位算出手段は、前記排水溝情報取得手段で取得した前記排水溝情報と、前記勾配算出手段で算出した前記排水溝の勾配と、前記設定水量と、に基づいて、前記単位領域への流入量の演算を行うことにより、前記シミュレーション対象領域における、前記排水溝から溢れ出る水量を逆流量として加味した水位の時間変化を算出する、
ようにしてもよい。

前記シミュレーション対象領域における実際の水位を計測した水位計の情報を取得する水位計情報取得手段と、
前記水位計情報取得手段で取得した水位と、前記水位算出手段で算出した水位との差に応じて、補正用パラメータを算出する補正用パラメータ算出手段と、をさらに備え、
前記水位算出手段は、前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出手段で算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、前記補正用パラメータ算出手段で算出した前記補正用パラメータと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する、
ようにしてもよい。

前記水位算出手段で算出した単位領域毎の水位の時間変化をグラフ化するグラフ生成手段をさらに備える、
ようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る浸水シミュレーション方法は、
浸水シミュレーション装置による浸水シミュレーション方法であって、
排水溝情報取得手段が、シミュレーション対象領域における排水溝の位置、深さ、流水断面積、平均流速、粗度係数、および潤辺長を含む排水溝情報を取得する排水溝情報取得ステップと、
勾配算出手段が、前記排水溝情報取得ステップで取得した前記排水溝情報に基づいて、マニングの公式を変形することにより前記排水溝の勾配を算出する勾配算出ステップと、
地表変更手段が、前記シミュレーション対象領域における排水溝の位置に対応する地表の高さを、前記排水溝の深さと、前記勾配算出ステップで算出した前記排水溝の勾配に沿って変更する地表変更ステップと、
流水速度算出手段が、前記シミュレーション対象領域に含まれる単位領域における現在の流水速度と、前記単位領域と該単位領域に隣接する単位領域との流水速度差および水位差と、前記地表変更ステップで変更した前記地表の高さと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の流水速度を算出する流水速度算出ステップと、
水位算出手段が、前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出ステップで算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する水位算出ステップと、
シミュレーション水位算出手段が、前記水位算出手段による前記単位領域における水位の算出を、前記シミュレーション対象領域について行うことにより、前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出するシミュレーション水位算出ステップと、
を備える。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
シミュレーション対象領域における排水溝の位置、深さ、流水断面積、平均流速、粗度係数、および潤辺長を含む排水溝情報を取得する排水溝情報取得手段、
前記排水溝情報取得手段で取得した前記排水溝情報に基づいて、マニングの公式を変形することにより前記排水溝の勾配を算出する勾配算出手段、
前記シミュレーション対象領域における排水溝の位置に対応する地表の高さを、前記排水溝の深さと、前記勾配算出手段で算出した前記排水溝の勾配に沿って変更する地表変更手段、
前記シミュレーション対象領域に含まれる単位領域における現在の流水速度と、前記単位領域と該単位領域に隣接する単位領域との流水速度差および水位差と、前記地表変更手段で変更した前記地表の高さと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の流水速度を算出する流水速度算出手段、
前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出手段で算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する水位算出手段、
前記水位算出手段による前記単位領域における水位の算出を、前記シミュレーション対象領域について行うことにより、前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出するシミュレーション水位算出手段、
として機能させる。

本発明によれば、高精度に浸水状況をシミュレーションすることができる。

本発明の実施の形態に係る浸水シミュレーション装置の一例を示すブロック図である。 シミュレーション処理の一例を示すフローチャートである。 ３Ｄモデルの一例を示す図である。 排水溝の幅および高さがそれぞれ入力された場合の表示例を示す図である。 （Ａ）は幅、深さ設定時の排水溝の断面図であり、（Ｂ）は、計算された勾配が３Ｄ地形データに反映された排水溝の断面図である。 Ａ地点における東西方向の流水速度を説明するための説明図である。 Ａ地点における南北方向の流水速度を説明するための説明図である。 （Ａ）は、降雨時における水の流れを説明する説明図であり、（Ｂ）は、排水溝が満水となった状態を説明する説明図であり、（Ｃ）は、逆流量を説明するための説明図である。 逆流量を説明するための説明図である。 （Ａ－１）および（Ａ－２）は、地形についての離散化を説明する説明図であり、（Ｂ－１）および（Ｂ－２）は、水位についての離散化を説明する説明図である。

（実施の形態）
以下、本発明を実施するための形態に係る浸水シミュレーション装置、浸水シミュレーション方法およびプログラムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当する部分には同一符号を付す。

まず、実施の形態に係る浸水シミュレーション装置１００の構成について、図１を参照して説明する。実施の形態に係る浸水シミュレーション装置１００は、図１に示すように、インターネット等のネットワーク２１０に接続された情報端末である。浸水シミュレーション装置１００は、当該ネットワーク２１０を介して、携帯電話やスマートフォン、タブレットやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などといった他の情報端末４００と各種データを送受信可能である。例えば、浸水シミュレーション装置１００により行われたシミュレーション結果を、当該ネットワーク２１０を介してユーザのスマートフォンなどの情報端末に送信可能である。なお、この実施の形態では、浸水シミュレーション装置１００にシミュレーション結果が表示されるものとして、以下説明する。

また、ネットワーク２１０には水位計３００が接続されている。水位計３００は、浸水シミュレーションを行う対象の敷地内に設置されており、例えば超音波センサなどから構成され、実際の水位を計測する装置である。水位計３００により計測された水位情報は、ネットワーク２１０を介して浸水シミュレーション装置１００で取得される。図示する例では、説明を簡略化するため、ネットワーク２１０に水位計３００が一つ接続されている例を示しているが、水位計３００は、浸水シミュレーションを行う対象の敷地内に複数設置されていてもよい。なお、水位計３００は、例えば電波式、フロート式、ガイドロープ式、圧力式、静電容量式、差圧式など、超音波式以外のものであってもよい。また、水位計３００は、ネットワーク２１０を介して浸水シミュレーション装置１００に接続されているものに限られず、ネットワーク２１０を介さずに、浸水シミュレーション装置１００と直接接続されてもよい。

浸水シミュレーション装置１００は、将来の浸水状況のシミュレーションを行うために設けられたスマートフォン、タブレットやＰＣ等の情報端末もしくは、シミュレーション専用端末であり、インターネット等のネットワーク２１０に接続されている。

浸水シミュレーション装置１００は、図１に示すように、記憶部１１０と、制御部１２０と、入出力部１３０と、通信部１４０と、これらを相互に接続するシステムバス（図示省略）と、を備えている。

記憶部１１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。ＲＯＭは制御部１２０のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が実行するプログラム１１１と、測量画像データ１１２と、プログラム１１１を実行する上で予め必要な各種データ（図示省略）と、を記憶する。なお、各種データには、設定水量や各種パラメータなどが含まれる。当該設定水量や各種パラメータについては、入出力部１３０からの入力に基づいて記憶部１１０に記憶されてもよいし、予め記憶されていてもよい。なお、各種データには設定水量や各種パラメータなどの他、シミュレーションに必要なデータが含まれる。

プログラム１１１は、後述するシミュレーション処理を実行するためのプログラムである。具体的に、プログラム１１１は、後述する３Ｄモデル生成部１２１、排水溝勾配算出部１２２、シミュレーション水位算出部１２３、補正パラメータ算出部１２４、および画像等生成部１２５としての機能を実現させるためのプログラムであり、予め記憶部１１０に記憶されている。

測量画像データ１１２は、例えば、ドローンにより、上空から建物を含む地表面を撮像した画像データであり、２０ｃｍや３０ｃｍ、４０ｃｍや６０ｃｍ精度のデータである。測量画像データの精度はこれらに限らず、１００ｃｍ精度や５００ｃｍ精度であってもよい。この測量画像データ１１２は、予め記憶部１１０に記憶される。測量画像データ１１２は、浸水シミュレーション装置１００外部よりインターネットなどのネットワーク２１０や入出力部１３０を介して取り込み、記憶部１１０に記憶されてもよい。なお、測量画像データ１１２は、ドローンにより撮像して測量したデータに限らず、ドローンを使わない撮像測量やレーザ測量にて測量したデータであってもよい。また、この実施の形態では、記憶部１１０に測量画像データ１１２を記憶し、当該測量画像データ１１２に基づいて後述する３Ｄモデル生成部１２１により３Ｄモデルを生成する例を示しているが、記憶部１１０に測量画像データ１１２ではなく、直接３Ｄモデルを記憶することで、制御部１２０の３Ｄモデル生成部１２１を省いてもよい。直接記憶部１１０に記憶する３Ｄモデルとしては、例えば国土地理院で公開されているＤＥＭ（数値標高モデル：Ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）など、既に作成されて他システムで提供されている３Ｄモデルなどがある。

制御部１２０は、ＣＰＵやＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等から構成される。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラム１１１に従って動作し、当該プログラムに従った処理を実行する。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラム１１１で提供される主要な機能部として、３Ｄモデル生成部１２１と、排水溝勾配算出部１２２と、シミュレーション水位算出部１２３と、補正パラメータ算出部１２４と、画像等生成部１２５と、を備える。

３Ｄモデル生成部１２１は、記憶部１１０に記憶されている測量画像データ１１２に基づいて３Ｄモデルを生成する機能部である。具体的に、３Ｄモデル生成部１２１は、ＳｆＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）を用いることで３Ｄモデルを生成する。ＳｆＭは、複数の画像間の特徴点の対応関係を計算し、特徴点の対応関係に基づいてカメラの位置、姿勢、および特徴点の３次元情報を復元する技術である。ＳｆＭによって作成された３Ｄモデルは、例えば、頂点、辺、および面の集合であるポリゴンメッシュとして表現される。さらに、ＳｆＭによって得られた情報に基づいて、ＳｆＭよりも精密な３次元再構成が行われるようにしてもよい。３Ｄモデルは、３次元の地形データである。なお、３Ｄモデル生成部１２１によって生成される３Ｄモデルは、ＳｆＭに限らず、点群データからの変換、ベクトルデータからの変換、ＣＡＤデータからの変換等、他の手法で生成されてもよい。

排水溝勾配算出部１２２は、排水溝の勾配を算出する機能部である（図５参照）。具体的に、排水溝勾配算出部１２２は、マニングの公式を水面勾配Ｉについて解くことにより、排水溝の勾配を算出する。なお、排水溝勾配算出部１２２に、排水溝情報を取得する機能を併せ持っていてもよい。排水溝情報は、入出力部１３０やネットワーク２１０を介して外部から取得され、記憶部１１０に予め記憶されていてもよい。
マニングの公式
Ｖ＝（１／ｎ）・Ｒ^2/3・Ｉ^1/2
〔なお、Ａ：流水断面積、Ｖ：平均流速、ｎ：粗度係数、Ｒ：径深（Ａ／Ｐ）、Ｉ：水面勾配、Ｐ：潤辺長（流れが横断壁面に接する長さ）〕
これを水面勾配Ｉについて解くと、Ｉ＝（Ｖ・ｎ／Ｒ^2/3）²となり、排水溝勾配算出部１２２は、この式により排水溝の水面勾配Ｉを算出する。

シミュレーション水位算出部１２３は、ユーザにより設定されたシミュレーション速度（またはシミュレーション比率）、および何時間先までの浸水状況をシミュレーションするかといった経過時間に基づき、当該設定内容に対応した浸水シミュレーションを実行する機能部である。具体的に、シミュレーション水位算出部１２３は、設定されたシミュレーション速度に応じて、設定された経過時間までの水位の変化を算出する。シミュレーション速度は、リアルタイムの時間に対し、シミュレーションを何倍の速さで実行するかを示すパラメータである。この実施の形態では、シミュレーション結果を示すアニメーションのフレームレートを１秒間に３０フレームのアニメーション画像を再生する３０ｆｐｓと仮定する。例えば、シミュレーション速度をリアルタイムの３００倍（１秒間に５分のシミュレーションを実行する）とした場合、シミュレーション水位算出部１２３は、シミュレーション開始から１０秒後では、シミュレーション上の時間で５０分経過後の水位を算出する。具体的には、シミュレーション水位算出部１２３は、シミュレーション開始から１０秒までのシミュレーションにおいて、５分／３０フレーム（約０．１６分）間隔の水位を３００フレーム分（経過時間５０分（シミュレーション実行時間１０秒）の水位データ）を算出する。また、シミュレーション速度をリアルタイムの３００倍、経過時間２時間までの水位の変化をシミュレーションする場合、シミュレーション水位算出部１２３は、シミュレーション実行時間は２４秒であり、１秒あたり３０フレーム分、シミュレーション実行時間トータルで７２０フレーム分の水位データを算出する。なお、アニメーションのフレームレートは３０ｆｐｓに限られず、入出力部１３０に接続されるディスプレイや、ネットワーク２１０を介して接続される情報端末４００がアニメーション再生するに適した任意のフレームレートであってもよい。また、この実施の形態において、水位は、後述する式（２）で水速を計算し、式（５）で水量を算出する。この「式（２）で水速を計算し式（５）で水量を算出」するステップを１ステップとして計算し、当該「１ステップ」を反復的に繰り返し実行しながら時間経過による水位の変化を計算する。なお、１ステップで計算する水位データはアニメーション１フレームで描画する水位と同一であり、フレーム数とステップ数は同一となる。

以下、シミュレーション水位算出部１２３による具体的な水位の算出式について説明する。シミュレーション水位算出部１２３は、下記式（１）に示すナビエストークス方程式を用いて水位を算出する。

上記式（１）について、粘性度ν＝０、圧力ｐが静水圧ｇであると仮定し（δｐ＝ρｇ（δｈ））、速度ベクトルｕの時間ｔによる微分方程式の形式に変更すると、下記式（２）が得られる。ここでｈは水位を表す。

上記式（２）の左辺を離散化すると、ｘ方向およびｙ方向の速度の更新式、式（３）および式（４）が得られる。

また、時間ｔ、地点（ｘ,ｙ）での単位時間当たりの雨量をＲ_t ^(x,y)、時間ｔ、地点（ｘ,ｙ）での単位時間当たりのパラメータ逆流量をＢ_t ^(x,y)、時間ｔ、地点（ｘ,ｙ）での単位時間当たりの浸透量をＰ_t ^(x,y)、とすると、上記式（３）および式（４）から、水量についての更新式を下記式（５）で表すことができる。なお、式（５）におけるパラメータ逆流量Ｂ_t ^(x,y)は、排水溝など地形で表現できているものからの逆流ではなく、下水管など地形では表現できない水の流れの出口であるマンホール等からの逆流などを想定したパラメータである。式（５）は、現在の水位と、式（３）および式（４）で計算した推測から、現在の水位から１ステップ後の水位を計算する式を示している。

シミュレーション水位算出部１２３は、上記式（５）について、時間を更新しながら逐次水量を算出する。その上で、シミュレーション水位算出部１２３は、算出した水量を３Ｄモデルにおける単位面積で除算して水位を算出する。なお、シミュレーション水位算出部１２３は、シミュレーション水位算出手段に対応する。

補正パラメータ算出部１２４は、水位計３００により計測された実際の水位と、シミュレーション水位算出部１２３により算出された水位との差が予め定めた規定値以上であった場合に、シミュレーション水位算出部１２３で用いた演算式におけるパラメータを補正する機能部である。具体的に、補正パラメータ算出部１２４は、上記式（２）を下記式（６）とし、補正パラメータαを算出する。なお、補正パラメータαの他、例えば粘度や密度等のパラメータ等を調整できるようにしてもよい。また、ここの例（図２）ではシミュレーション水位算出部１２３より算出された水位と水位計で実測した水位が規定値以上の場合のみ、補正のフィードバックを実行することとして記載しているが、規定値にとらわれず水位測定毎にフィードバックをかけ細かく補正を行ってもよい。

画像等生成部１２５は、シミュレーション水位算出部１２３が算出した水位を、３Ｄモデル生成部１２１にて生成した３Ｄモデルに反映させる処理を行う機能部である。具体的に、画像等生成部１２５は、３Ｄモデル生成部１２１にて生成した３Ｄモデルに、シミュレーション水位算出部１２３により算出した水位を、段階別に色分け等で危険度をわかりやすくビジュアル化して付加する。また、画像等生成部１２５は、シミュレーション水位算出部１２３により算出した単位領域の水位における時間変化のグラフも生成可能である。なお、当該画像等生成部１２５は、当該浸水シミュレーション装置１００の外部の装置が備えていてもよい。また、当該グラフの生成の機能は、シミュレーション水位算出部１２３が備えていてもよい。

入出力部１３０は、キーボード、マウス、カメラ、マイク、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等から構成され、各種データの入出力を行うための装置である。

通信部１４０は、浸水シミュレーション装置１００がネットワーク２１０を介して他の情報端末と通信を行うための通信インタフェースである。

これら各機能部が協働することで、浸水状況をシミュレーションし、３Ｄモデルに反映させる機能を、当該浸水シミュレーション装置１００に実現させる。

以上が、浸水シミュレーション装置１００の構成である。続いて浸水シミュレーション装置１００の動作等について、図２～１０を参照して説明する。なお、以下に示す例では、図３に示す敷地Ｓをシミュレーション対象領域として浸水シミュレーションを行う場合を例に説明する。

まず、ユーザによる入出力部１３０に対する操作が行われることで、シミュレーション処理が開始される。図２は、シミュレーション処理の一例を示すフローチャートである。なお、図示するシミュレーション処理には、前提条件を設定する処理も含み、実際に水位をシミュレーションする処理は図示するステップＳ１０５の処理である。

図２に示すシミュレーション処理を開始すると、制御部１２０は、まず、３Ｄモデル生成部１２１の機能により、記憶部１１０に記憶されている測量画像データ１１２に基づいて３Ｄモデルを生成する（ステップＳ１０１）。具体的に、ステップＳ１０１の処理では、例えば、記憶部１１０に記憶されている複数の測量画像データ１１２のうち、ユーザにより選択された測量画像データ１１２を浸水シミュレーション対象の敷地として特定する。そして、選択された測量画像データ１１２に基づいて、浸水シミュレーションを行う対象の敷地に対応する３Ｄモデルを生成する。なお、この例では、ステップＳ１０１の処理にて生成された３Ｄモデルが図３に示す敷地Ｓの３Ｄモデルであるものとし、図３における上方向が北、右方向が東であるものとする。また、この実施の形態では、図３における北方向がｙの正方向、東方向がｘの正方向とする。また、ステップＳ１０１にて生成された３Ｄモデルは、入出力部１３０たとえば液晶ディスプレイ等に表示される。例えば、記憶部１１０に記憶されている測量画像データ１１２が３０ｃｍ精度のデータであった場合、ステップＳ１０１の処理にて生成される３Ｄモデルは、図３における領域Ｘ（１２×１２のマス）を構成する１マスが３０ｃｍ精度のデータの集合データとなる。

図２に示すステップＳ１０１の処理を実行した後、制御部１２０は、排水溝勾配算出部１２２により、入出力部１３０からの排水溝情報の入力を受け付ける（ステップＳ１０２）。排水溝情報には、排水溝の位置、幅、深さの情報の他、流水断面積、平均流速、粗度係数、潤辺長などの情報が含まれる。具体的に、ステップＳ１０２の処理では、まず、図３に示すように、表示中の敷地Ｓの３Ｄモデルについて、排水溝の位置する領域（図示する例では領域Ｘ）をユーザが入出力部１３０の液晶ディスプレイ等に表示される設定画面より選択し、具体的な排水溝の位置を入力する。図示する例では、敷地Ｓ内の領域Ｘを選択し、領域Ｘ内の図示する位置に排水溝１０および排水溝２０が位置するよう入力した場合の例を示している。なお、図示する例は一例であり、例えば座標を指定するなど、排水溝の位置の入力方法は任意の方法であってよい。なお、ステップＳ１０２の処理は、排水溝情報取得ステップに対応し、当該ステップＳ１０２の処理を実行する制御部１２０における排水溝勾配算出部１２２の機能は、排水溝情報取得手段に対応する。また、図３における１マスが敷地Ｓの単位領域に対応する。

排水溝の位置が入力された後、例えば排水溝１０の幅が６０ｃｍ、高さが５０ｃｍであり、排水溝２０の幅が３０ｃｍ、高さが４０ｃｍである場合、これらの排水溝の幅および高さがユーザによる入力操作により入力される。図４は、排水溝１０および排水溝２０の幅および高さがそれぞれ入力された場合の表示例を示している。なお、図示するＡ地点は排水溝の内部の地点（マス）であり、東のマスは排水溝ではなく地面となっている。

図２に示すステップＳ１０２の処理を実行した後、制御部１２０は、排水溝勾配算出部１２２により、ステップＳ１０２で受け付けた排水溝情報に基づいて、排水溝の勾配を算出する（ステップＳ１０３）。具体的に、ステップＳ１０３の処理では、図４に示す排水溝１０および排水溝２０それぞれの勾配を、マニングの公式を水面勾配Ｉについて、Ｉ＝（Ｖ・ｎ／Ｒ^2/3）²と解くことにより算出する。例えば、図４に示す幅３０ｃｍ、高さ４０ｃｍの排水溝２０については、流水断面積Ａ＝０．３ｍ×０．４ｍ＝０．１２：平方メートルとなり、潤辺長Ｐ＝０．３ｍ＋０．４ｍ×２＝１．１ｍとなり、径深Ｒ＝０．１２平方メートル÷１．１ｍ＝０．１０９ｍとなる。そして、国土交通省により定められた現場打ちコンクリートの粗度係数ｎ＝０．０１５であり、平均流速Ｖ＝０．６ｍ／ｓのときに必要な勾配を算出すると、Ｉ＝（Ｖ・ｎ／Ｒ^2/3）²＝（０．６・０．０１５／０．１０９^2/3）²＝０．００１５５５６６…≒０．１５５５７％となる。なお、この実施の形態における平均流速については、例えば、排水溝がコンクリートであれば０．６ｍ／ｓ～３．０ｍ／ｓのうち、大（３．０／ｓ）、中（１．８ｍ／ｓ）、小（０．６ｍ／ｓ）の３段階から、いずれかの流速を選択可能となっている。なお、３段階から選択するのではなく、ユーザが自由に値を入力できるようにしてもよい。また、システムで一意に定めておくなど、別の入力方法であってもよい。このようにして、ステップＳ１０３では、排水溝２０の勾配と同様に、排水溝１０の勾配についても算出する。具体的に、図４に示す幅６０ｃｍ、高さ５０ｃｍの排水溝１０については、流水断面積Ａ＝０．６ｍ×０．５ｍ＝０．２０平方メートルとなり、潤辺長Ｐ＝０．６ｍ＋０．５ｍ×２＝１．６ｍとなり、径深Ｒ＝０．２０平方メートル÷１．６ｍ＝０．１２５ｍとなる。そして、国土交通省により定められた現場打ちコンクリートの粗度係数ｎ＝０．０１５であり、平均流速Ｖ＝０．６ｍ／ｓのときに必要な勾配を算出すると、Ｉ＝（Ｖ・ｎ／Ｒ^2/3）²＝（０．６・０．０１５／０．１２５^2/3）²＝０．００１２９６＝０．１２９６％となる。

このように、図２に示すステップＳ１０３の処理が実行されることで、図５に示すように排水溝の勾配が考慮されることとなる。図５に示す排水溝は、図４の排水溝１０に対応し、図５の左側が南で右側が北である。具体的に、図２のステップＳ１０２の処理が実行され、排水溝の幅および深さが設定されると、３Ｄモデル上では図５（Ａ）に示すように深さが一定の状態となる。一方、図２に示すステップＳ１０３の処理が実行され勾配が算出されると、図５（Ｂ）に示すように、排水溝の勾配が３Ｄモデル上に反映され、勾配に沿って深さが変化することとなる。なお、この実施の形態における浸水シミュレーションは、図１０（Ａ－１）および図１０（Ａ－２）に示すように、実世界では連続している地形について、３Ｄモデルの空間分解能（この例では３０ｃｍ精度）に合わせて離散化して浸水シミュレーションの演算が行われることとなる。なお、ステップＳ１０３の処理は、勾配算出ステップに対応し、当該ステップＳ１０３の処理を実行する制御部１２０における排水溝勾配算出部１２２の機能は、勾配算出手段に対応する。

図２に示すステップＳ１０３の処理を実行した後、制御部１２０は、シミュレーション水位算出部１２３の機能により、雨量、シミュレーション速度および経過時間の入力を入出力部１３０から受け付ける（ステップＳ１０４）。具体的に、ステップＳ１０３の処理では、シミュレーションの設定が行われる。例えば、ステップＳ１０４の処理では、１時間当たりの雨量として２０ｍｍ、シミュレーション速度として３００倍（１秒間に５分のシミュレーションを実行）、経過時間として２時間、がそれぞれ入出力部１３０を介してユーザにより入力される。なお、ステップＳ１０４の処理にて受け付けた雨量は、設定水量に対応する。また、ステップＳ１０４の処理では、雨量（上記Ｒ_t ^(x,y)）の他、上述したパラメータ逆流量（上記Ｂ_t ^(x,y)）や浸透量（上記Ｐ_t ^(x,y)）の入力を受け付けてもよく、これらはユーザによる入力の他、外部のセンサ、外部のシステムなどから取得してもよい。パラメータ逆流量（上記Ｂ_t ^(x,y)）や浸透量（上記Ｐ_t ^(x,y)）についても設定水量に含まれる。このように、１時間当たりの雨量２０ｍｍ、１秒経過後に５分後の水位が表示され、２時間先までのシミュレーション、といった設定に基づいて、次のステップであるステップＳ１０５の処理にてシミュレーションが行われることとなる。なお、ステップＳ１０５の処理は、シミュレーション水位算出ステップに対応する。ステップＳ１０４の処理では雨量の入力を受け付けているが、例えば、この他にも、河川の氾濫時のシミュレーション、マンホールからの逆流時のシミュレーション、大雨のあと１００ｍｍたまった水が何時間後にすべてはけるかのシミュレーションなど、シミュレーション用途に合わせて水量が入力されればよい。また、ステップＳ１０４の処理では、ユーザによる入出力部１３０に対する入力を受け付ける例を示したが、これに限られず、例えば降水量を公開しているＷｅｂサイトから自動で連携したり、マンホールからの逆流を計算している他システムから自動連携したりすることで水量を入力するなど、外部のシステムと連携することで入力されてもよい。

ステップＳ１０４の処理を実行した後、制御部１２０は、シミュレーション水位算出部１２３の機能により、シミュレーション水位を算出する（ステップＳ１０５）。具体的に、ステップＳ１０５の処理では、ステップＳ１０４で受け付けた設定に基づき、上記式（３）～上記式（５）を用いて、シミュレーション水位を算出する。

以下、図４に示すＡ地点におけるシミュレーション水位を算出する場合について説明する。なお、Ａ地点は排水溝の内部の地点（マス）であり、東のマスは排水溝ではなく地面となっている。そして、Ａ地点を含む南北の排水溝は南側が上流で北側が下流となっており、水は南から北に向かって流れることとする。さらに、全てのマスについて同じ雨量（２０ｍｍ）であるものとする。

まず、Ａ地点を含む東西の流水速度を更新する。なお、図６に示すように、Ａ地点の西側のマスをＡ西とし、東側のマスをＡ東とする。そして、図示する（ｘ－１，ｙ）、（ｘ、ｙ）、および（ｘ＋１，ｙ）のうち、（ｘ、ｙ）および（ｘ＋１，ｙ）、すなわちＡ地点の境界におけるΔｔ秒後の速度（ｕ_ｔ＋１（ｘ、ｙ）およびｕ_ｔ＋１（ｘ＋１，ｙ））を、上記式（３）に基づいて算出する。ここで、Ａ地点を含む東西（ｘ方向）の流水速度であることから、速度ベクトルをｘ方向の速度に置き換えると、上記式（３）は下記式（７）となる。

当該式（７）における∂u/∂xは、ｕ（ｘ、ｙ）について考えた場合、ｘが微小区間変化したときのｘ方向の速度の変化量を示す。この場合、ｘはマスの空間分解能としての３０ｃｍ精度となり、微小区間変化したときの水流速度の変化量は、ｕ（ｘ、ｙ）とｕ（ｘ－１，ｙ）との差分となる。また、ｕ（ｘ、ｙ）について考えた場合、式（７）における∂h/∂xは、ｘが微小区間変化したときの水位の変化量となり、ＡとＡ西のマスの水位の差を示す。具体的に、式（５）を用いてｈｔ（ｘ）－ｈｔ（ｘ－１）の演算結果により求められる。また、ｇ（sinθ）は、地形の勾配を示している。この例では、図６に示すようにＡとＡ西のマスとの勾配はないことから、ｇ（sinθ）＝０となる。同様に、ｕ_ｔ＋１（ｘ＋１，ｙ）について考えた場合、式（７）における∂u/∂xは、ｘが微小区間変化したときのｘ方向の速度の変化量を示し、ｕ（ｘ，ｙ）とｕ（ｘ＋１，ｙ）との差分となる。また、∂h/∂xは、ｘが微小区間変化したときの水位の変化量となり、ＡとＡ東のマスの水位の差を示す。以上を計算することにより、図２のステップＳ１０５の処理において、Ａ地点における１ステップ後の東西方向の速度の変化量を算出する。具体的に、ｇは重力加速度を示し、Δｔは１秒とする。また、∂xは１マスの大きさであり、この実施の形態では１マスが３０ｃｍ精度のデータであることから、∂xは３０ｃｍとなる。また、∂uは、隣接しているマスの速度差を示している。例えば、図６に示す場合、（ｘ＋１，ｙ）の地点では、ＡよりもＡ東の方が高い位置にあり、水がＡ東からＡに流れる。一方、Ａ東とＡ西の１つ西のマスの地表高と水位が同じであり、ＡとＡ西の地表高と水位が同じであることから、ｕ（ｘ－１，ｙ）とｕ（ｘ＋１，ｙ）は、隣接するマスの水位差から速度を計算すると、向きが違うだけで同じ速度となる。また、経過時間が２時間の場合、Ｕ_ｔ＋１としては、経過時間２時間の（ｘ，ｙ）における速度が算出される。また、Ｕ_ｔには、Δｔ＝１秒であることから、経過時間１時間５９分５９秒時点の（ｘ，ｙ）における速度が入力される。

続いてＡ地点を含む南北の流水速度を更新する。なお、図７に示すように、Ａ地点の南側のマスをＡ南とし、北側のマスをＡ北とする。そして、図示する（ｘ，ｙ－１）、（ｘ、ｙ）、および（ｘ，ｙ＋１）のうち、（ｘ、ｙ）および（ｘ，ｙ＋１）、すなわちＡ地点の境界におけるΔｔ秒後の速度（ｖ（ｘ、ｙ）およびｖ（ｘ，ｙ＋１））を、上記式（４）に基づいて算出する。ここで、Ａ地点を含む南北（ｙ方向）の流水速度であることから、速度ベクトルをｙ方向の速度に置き換えると、上記式（４）は下記式（８）となる。

当該式（８）における∂v/∂yは、ｙが微小区間変化したときのｙ方向の速度の変化量を示す。この場合、ｙはマスの空間分解能としての３０ｃｍ精度となり、微小区間変化したときの水流速度の変化量は、ｕ（ｘ、ｙ）とｕ（ｘ，ｙ－１）との差分となる。また、式（７）における∂h/∂yは、ｙが微小区間変化したときの水位の変化量となり、ＡとＡ南のマスの水位の差を示す。具体的に、式（５）を用いて上下に隣接するマスの水位ｈの差が∂h/∂yとなる。また、sinθは、地形の勾配を示している。この例では、図７に示すようにＡとＡ南のマスとの勾配が存在し、その勾配は上記のとおり０．１２９６％であることから、ｇ（sinθ）≒０．０１２７となる。なお、ｇは重力加速度を示し、９．８１とする。以上を計算することにより、図２のステップＳ１０５の処理において、Ａ地点における１ステップ後の南北方向の速度の変化量を算出する。

このようにして、Ａ地点における１ステップ後の東西方向、および南北方向の速度の変化量を算出した後、制御部１２０は、Ａ地点と同様にして、敷地Ｓにおける全ての地点（全てのマス）について、１ステップ後の東西方向、および南北方向の速度の変化量を算出する。

全ての地点における速度の変化量を算出した後、制御部１２０は、上記式（５）を用いて水量についての更新値を算出する。具体的に、上記式（５）は、下記式（９）で表すことができる。

排水溝が満水となった状態において継続して降雨があり、当該排水溝からあふれ出た雨水の流量のことを逆流量と言う（図８参照）。この実施の形態では、排水溝の勾配を算出し、当該勾配をシミュレーションに反映できるようにしたため、排水溝が満水となった時に排水溝から地面への逆流を、敷地Ｓへの流入量（排水溝からの逆流量）として取り扱う。具体的に、式（７）にて排水溝と地表の境界の速度を計算することで、図９に示す矢印の向きを持つ速度が計算される。式（９）にてＡ地点の水位を計算すると、Ａ東に向かって水が流れるので水量が減り、Ａ東地点の水位を計算すると、ＡからＡ東に水が流れるので水が増えることになる。これが、排水溝からの逆流量になる。このように、この実施の形態では、排水溝の勾配に基づいてΔｔや水の速度から逆流量が算出される。なお、上記式（９）では、簡単のため、上記式（５）において示したパラメータ逆流量Ｂ_t ^(x,y)、雨量Ｒ_t ^(x,y)、および浸透量Ｐ_t ^(x,y)を省略している。

例えば、Ａ地点における１ステップ後の東西方向、および南北方向の速度の変化量（上記式（７）および式（８）の演算結果）から、上記式（９）により、１ステップ後のＡ地点の水量を算出することができる。そして、算出した水量を３Ｄモデルにおける単位面積で除算し、１ステップ後の水位を算出する。ここで、当該３Ｄモデルは３０ｃｍ精度であることから、０．３ｍ×０．３ｍ＝０．０９平方メートルで除算することで、１ステップ後のＡ地点の水位を算出する。なお、この例では、シミュレーション速度が３００倍（１秒間に５分のシミュレーションを実行）に設定されているため、１ステップ後のＡ地点の水位は１０秒後の水位を示すこととなる。また、この例では、経過時間が２時間に設定されているため、図２のステップＳ１０５では、上記式（９）による演算を７２０ステップ分繰り返し行い、水位を算出する。なお、ステップＳ１０５では、地点Ａの他の全てのマスについても同様の処理を行い、２時間先までの全てのマスの水位を算出する。なお、例えば、Ａ地点のマスにおける水量が１０立方メートルであった場合、当該Ａ地点のマスからの流出する水量の上限は１０立方メートルとなる。そのため、Ｕ^(x,y) _t+1Δｔ＋ｖ^(x,y) _t+1Δｔ＜ｈ_ｔであれば、Ｕ^(x,y) _t+1Δｔ＋ｖ^(x,y) _t+1Δｔの値を、Ｕ^(x,y) _t+1Δｔ＋ｖ^(x,y) _t+1Δｔ≧ｈ_ｔであればｈ_ｔを流出量とする。

図２のステップＳ１０５の処理を実行した後、制御部１２０は、画像等生成部１２５の機能により、ステップＳ１０５の処理にて算出した全てのマスの水位について、水位の変化を、例えばＯｐｅｎＧＬ（登録商標、具体的には、ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ）などの３Ｄグラフィックをレンダリングする技術により、３Ｄモデルに反映させたシミュレーション画像を生成するとともに、水位の変化をグラフ化する（ステップＳ１０６）。具体的に、ステップＳ１０６の処理では、浸水度合いを３段階に分けて色分けし、３Ｄモデルに反映させたアニメーション画像を生成する。なお、当該アニメーション画像は、水位変化画像に対応する。ステップＳ１０５にて算出した７２０ステップの水位について、３０ｆｐｓにて順次水位が変化するアニメーションを、全てのマスについて生成する。その際、例えば浸水度合いが高いマスを赤色、中程度のマスを黄色、小程度のマスを青色で表示する。なお、色分けの他、例えば浸水度合いが高くなったタイミングで音声出力を行うようにしてもよく、また、浸水度合いが高くなったマスを点滅させるなどといったように、ユーザに認識しやすい表示態様としてもよい。

また、ステップＳ１０６の処理では、Ａ地点の水位の時間変化を、図１０（Ｂ－２）に示すようにグラフ化する。なお、この実施の形態では、図１０（Ｂ－１）に示すように、実世界で連続している水位について、図１０（Ｂ－２）に示すように、シミュレーション速度が、ここでは３００倍（１秒間に５分（３００秒）のシミュレーションを実行する）であり、フレームレートは３０ｆｐｓであるため１ステップ＝１０秒に合わせて離散化してグラフが生成されることとなる。なお、図示する例ではＡ地点の水位の時間変化を示しているが、全てのマスについての水位の時間変化のグラフを生成してもよいし、予めユーザにより指定されたマスについて、水位の時間変化のグラフを生成してもよい。なお、ステップＳ１０６にて生成されたグラフは、ユーザによる操作（マスを選択してグラフ表示を行う操作）が行われることにより、表示されればよい。なお、ステップＳ１０６の処理は、画像生成ステップに対応し、当該ステップＳ１０６の処理を実行する制御部１２０における画像等生成部１２５の機能は、画像生成手段およびグラフ生成手段に対応する。

図２に示すステップＳ１０６の処理を実行した後、制御部１２０は、補正パラメータ算出部１２４の機能により、通信部１４０を介して水位計３００で測定された水位を取得する（ステップＳ１０７）。具体的に、ステップＳ１０７の処理では、設定した経過時間の２時間が実際に経過した際のＡ地点の水位を水位計３００から取得する。なお、この例では、水位計３００はＡ地点に設けられているものとする。なお、ステップＳ１０７の処理を実行する制御部１２０における補正パラメータ算出部１２４の機能は、水位計情報取得手段に対応する。

ステップＳ１０７の処理にてＡ地点の水位を取得した後、制御部１２０は、補正パラメータ算出部１２４の機能により、ステップＳ１０５の処理で算出した経過時間の２時間後の水位と、ステップＳ１０７の処理で取得した水位との差が予め定められた規定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。具体的に、ステップＳ１０８の処理では、ステップＳ１０５の処理で算出した経過時間の２時間後の水位（シミュレーション水位）と、実際に２時間経過した後の実水位とを比較し、その差が規定値以上であるか否かを判定する。規定値は、例えば実水位とシミュレーション水位の差が何％以上を規定値以上と判定するように、ユーザにより予め設定され、記憶部１１０に記憶されていればよく、任意の値に変更可能であればよい。

ステップＳ１０８にて規定値未満であると判定した場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、制御部１２０は、そのままシミュレーション処理を終了する。一方で、規定値以上であると判定した場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、制御部１２０は、補正パラメータ算出部１２４の機能により、補正パラメータとして、上記式（６）におけるαを補正パラメータとして算出する（ステップＳ１０９）。なお、ステップＳ１０９の処理を実行する制御部１２０における補正パラメータ算出部１２４の機能は、補正用パラメータ算出手段に対応し、補正パラメータαは、補正用パラメータに対応する。

具体的に、ステップＳ１０９の処理では、上記式（６）を用いて上記式（３）および上記式（４）を下記式（１０）および式（１１）とし、これらにより、下記式（１２）を導出する。

そして、上記式（１２）における３αΔｔ^２について、ｎステップ後の補正パラメータをｎ×３αΔｔ^２として、補正パラメータαを算出する。例えば、Ａ地点において、シミュレーション速度３００倍（１秒間に５分のシミュレーションを実行）、経過時間２時間でシミュレーションを行った場合において、シミュレーション水位と実際に２時間経過した後の実水位との差が１００ｍｍであった場合に、ステップＳ１０９の処理にて補正パラメータαを算出する例について説明する。シミュレーション速度３００倍であり、３０ｆｐｓであることから、Δｔ＝３００フレーム／３０ｆｐｓ＝１０秒となり、２時間後のステップ数は、７２００秒／１０秒＝７２０ステップとなる。そのため、補正パラメータの累積誤差（３αΔｔ^２）は、シミュレーション水位＋７２０×３×α×（１０）^２＝実水位となり、α＝（実水位－シミュレーション水位）／２１６０００＝１００／２１６０００＝１／２１６０＝４．６ｅ-４と補正パラメータαを算出する。

図２のステップＳ１０９の処理を実行した後、制御部１２０は、補正パラメータ算出部１２４の機能により、上記式（６）における補正パラメータαを算出し、これを補正パラメータとして、ステップＳ１０５の処理にて用いる演算式を更新し（ステップＳ１１０）、シミュレーション処理を終了する。

このように、この実施の形態に係る浸水シミュレーション装置１００では、排水溝の情報から勾配を算出し、これらの情報に基づく浸水シミュレーションを行う。したがって、敷地内の排水溝の空間的情報を考慮した浸水状況のシミュレーションを行うことができるため、高精度に浸水状況をシミュレーションすることができる。

また、この実施の形態に係る浸水シミュレーション装置１００では、シミュレーション水位と実水位との差が規定以上であった場合、シミュレーション水位が実水位に近づくように演算式のパラメータを補正する。したがって、高精度に浸水状況をシミュレーションすることができる。なお、１ステップ後の水位を算出する度に、補正パラメータαを算出し、当該補正パラメータαを記憶部１１０へ記憶することで、図２におけるステップＳ１０５の処理において当該補正パラメータαを使用して水位を算出してもよい。すなわち、１ステップ毎にシミュレーション演算式が更新されるようにしてもよい。また、１ステップ毎ではなく、予めユーザが設定したステップ数の水位が算出される度に補正パラメータαを算出するようにしてもよい。

（変形例）
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上記実施の形態に係る浸水シミュレーション装置１００は、上記で示した全ての技術的特徴を備えるものでなくてもよく、従来技術における少なくとも１つの課題を解決できるように、上記実施の形態で説明した一部の構成を備えたものであってもよい。また、下記の変形例それぞれについて、少なくとも一部を組み合わせてもよい。

上記実施の形態では、図２に示すステップＳ１０９の処理において、Ａ地点での水位の比較結果から補正パラメータを算出する例を示したが、これは一例である。例えば、Ａ地点以外の複数箇所に水位計が設けられている場合には、これら全ての補正パラメータαを算出し、地点毎（マス毎）の演算式を更新してもよい。これによれば、より精度よく浸水状況をシミュレーションすることができる。

また、これとは異なり、全ての補正パラメータαを算出した上で、これらの補正パラメータαの平均値、中央値、最小二乗誤差、ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）を求めることにより、全ての地点（全てのマス）において共通の補正パラメータおよび演算式となるようにしてもよい。これによれば、処理負担を軽減しつつシミュレーション精度を向上させることができる。

また、上記実施の形態では、図１に示すように浸水シミュレーション装置１００が３Ｄモデル生成部１２１を備え、当該浸水シミュレーション装置１００が３Ｄモデルを生成する例を示したが、これは一例である。浸水シミュレーション装置１００は、３Ｄモデル生成部１２１を備えておらず、例えば、他の情報端末４００で生成された３Ｄモデルを受信するようにしてもよい。この場合、測量画像データ１１２は記憶部１１０に記憶されなくてよく、受信した３Ｄモデルが記憶部１１０に記憶されればよい。

また、上記実施の形態では、図２に示すステップＳ１０６の処理において、Ａ地点の水位の時間変化を、図１０（Ｂ－２）に示すようにグラフ化する例を示したが、これに加え、水位計３００における実水位の時間変化の情報を取得し、当該シミュレーション水位と並べて表示可能なようにグラフ化してもよい。これによれば、シミュレーション水位と実水位との差の時間変化を把握しやすくすることができる。

また、上記実施の形態では、排水溝情報に基づいて排水溝の勾配を算出したり、当該排水溝の逆流量をするなど、排水溝の排水能力を考慮してシミュレーションを行う例を示したが、これは一例である。シミュレーション装置１００は、排水溝に限られず、用水路や小さい河川など水が流れるようなところの能力を考慮してシミュレーション可能である。すなわち、排水溝は、排水溝そのものに限られず、用水路や小さい河川など水が流れるようなところを含む概念である。また、逆流量については、排水溝情報に基づいて算出したものに限られず、例えば他システムと連携して得た値や他指標値より設定した値を用いてもよい。

なお、上記実施の形態に係る浸水シミュレーション装置１００は、通常のコンピュータの他、専用の装置によって実現されてもよい。また、コンピュータに上述のいずれかを実行するためのプログラムを格納した記録媒体から該プログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する浸水シミュレーション装置１００を構成してもよい。また、複数のコンピュータが協働して動作することによって、１つの浸水シミュレーション装置１００を構成してもよい。

また、上述の機能を、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とアプリケーションとの分担、またはＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納してもよい。

また、搬送波にプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（ＢＢＳ、Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｂｏａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍ）に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して当該プログラムを配信してもよい。そして、これらのプログラムを起動し、オペレーティングシステムの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行できるように構成してもよい。

１０、２０ 排水溝、１００ 浸水シミュレーション装置、１１０ 記憶部、１１１ プログラム、１１２ 測量画像データ、１２０ 制御部、１２１ ３Ｄモデル生成部、１２２ 排水溝勾配算出部、１２３ シミュレーション水位算出部、１２４ 補正パラメータ算出部、１２５ 画像等生成部、１３０ 入出力部、１４０ 通信部、２１０ ネットワーク、３００ 水位計、４００ 情報端末

Claims (7)

1. シミュレーション対象領域における排水溝の位置、深さ、流水断面積、平均流速、粗度係数、および潤辺長を含む排水溝情報を取得する排水溝情報取得手段と、
   前記排水溝情報取得手段で取得した前記排水溝情報に基づいて、マニングの公式を変形することにより前記排水溝の勾配を算出する勾配算出手段と、
   前記シミュレーション対象領域における排水溝の位置に対応する地表の高さを、前記排水溝の深さと、前記勾配算出手段で算出した前記排水溝の勾配に沿って変更する地表変更手段と、
   前記シミュレーション対象領域に含まれる単位領域における現在の流水速度と、前記単位領域と該単位領域に隣接する単位領域との流水速度差および水位差と、前記地表変更手段で変更した前記地表の高さと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の流水速度を算出する流水速度算出手段と、
   前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出手段で算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する水位算出手段と、
   前記水位算出手段による前記単位領域における水位の算出を、前記シミュレーション対象領域について行うことにより、前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出するシミュレーション水位算出手段と、
   を備える浸水シミュレーション装置。
2. 前記シミュレーション水位算出手段で算出した前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を、記憶されている前記シミュレーション対象領域の画像に反映させることで、水位の上昇または下降を地図上で視認可能な水位変化画像を生成する画像生成手段を、
   さらに備える請求項１に記載の浸水シミュレーション装置。
3. 前記水位算出手段は、前記排水溝情報取得手段で取得した前記排水溝情報と、前記勾配算出手段で算出した前記排水溝の勾配と、前記設定水量と、に基づいて、前記単位領域への流入量の演算を行うことにより、前記シミュレーション対象領域における、前記排水溝から溢れ出る水量を逆流量として加味した水位の時間変化を算出する、
   請求項１または２に記載の浸水シミュレーション装置。
4. 前記シミュレーション対象領域における実際の水位を計測した水位計の情報を取得する水位計情報取得手段と、
   前記水位計情報取得手段で取得した水位と、前記水位算出手段で算出した水位との差に応じて、補正用パラメータを算出する補正用パラメータ算出手段と、をさらに備え、
   前記水位算出手段は、前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出手段で算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、前記補正用パラメータ算出手段で算出した前記補正用パラメータと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の浸水シミュレーション装置。
5. 前記水位算出手段で算出した単位領域毎の水位の時間変化をグラフ化するグラフ生成手段をさらに備える、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の浸水シミュレーション装置。
6. 浸水シミュレーション装置による浸水シミュレーション方法であって、
   排水溝情報取得手段が、シミュレーション対象領域における排水溝の位置、深さ、流水断面積、平均流速、粗度係数、および潤辺長を含む排水溝情報を取得する排水溝情報取得ステップと、
   勾配算出手段が、前記排水溝情報取得ステップで取得した前記排水溝情報に基づいて、マニングの公式を変形することにより前記排水溝の勾配を算出する勾配算出ステップと、
   地表変更手段が、前記シミュレーション対象領域における排水溝の位置に対応する地表の高さを、前記排水溝の深さと、前記勾配算出ステップで算出した前記排水溝の勾配に沿って変更する地表変更ステップと、
   流水速度算出手段が、前記シミュレーション対象領域に含まれる単位領域における現在の流水速度と、前記単位領域と該単位領域に隣接する単位領域との流水速度差および水位差と、前記地表変更ステップで変更した前記地表の高さと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の流水速度を算出する流水速度算出ステップと、
   水位算出手段が、前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出ステップで算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する水位算出ステップと、
   シミュレーション水位算出手段が、前記水位算出手段による前記単位領域における水位の算出を、前記シミュレーション対象領域について行うことにより、前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出するシミュレーション水位算出ステップと、
   を備える浸水シミュレーション方法。
7. コンピュータを、
   シミュレーション対象領域における排水溝の位置、深さ、流水断面積、平均流速、粗度係数、および潤辺長を含む排水溝情報を取得する排水溝情報取得手段、
   前記排水溝情報取得手段で取得した前記排水溝情報に基づいて、マニングの公式を変形することにより前記排水溝の勾配を算出する勾配算出手段、
   前記シミュレーション対象領域における排水溝の位置に対応する地表の高さを、前記排水溝の深さと、前記勾配算出手段で算出した前記排水溝の勾配に沿って変更する地表変更手段、
   前記シミュレーション対象領域に含まれる単位領域における現在の流水速度と、前記単位領域と該単位領域に隣接する単位領域との流水速度差および水位差と、前記地表変更手段で変更した前記地表の高さと、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の流水速度を算出する流水速度算出手段、
   前記単位領域における現在の水位と、前記流水速度算出手段で算出した前記流水速度と、前記単位領域に追加または除去される水量を予め設定した設定水量と、に基づいて、前記単位領域における微小時間経過後の水位を算出する水位算出手段、
   前記水位算出手段による前記単位領域における水位の算出を、前記シミュレーション対象領域について行うことにより、前記シミュレーション対象領域における水位の時間変化を算出するシミュレーション水位算出手段、
   として機能させるプログラム。

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