JPH029967A - 雨水ポンプの運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、下水処理施設等に利用する雨水ポンプの運転
制御装置に係わり、特に降雨量の時間的、空間的な変動
性を考慮しつつ雨水ポンプの運転台数を制御する雨水ポ
ンプの運転制御装置に関する。

（従来の技術） 下水処理施設は、汚水の処理だけでなく、雨水に起因す
る災害を防止し、都市衛生の安全および環境の保持を期
する上からも必要不可欠なものであり、かかる観点から
下水処理設備である雨水ポンプの運転台数制御は非常に
重要であり、その制御の適否によって受ける利益、不利
益は想像以上のものがある。

一般に、この種の下水処理施設で取り扱う降雨量は、各
地域に降った雨水が時間ずれを持つながら近くの流域に
移っていくので、時間および空間等で変化する降雨の特
性と地形、導管の配置および導管の構造等で変化する流
域の特性に応じて時々刻々変化する曲線となる。従って
、降雨量曲線は流域の特性の影響を受けながら変化する
ので、ある地域の降雨量の時間的変化は過去のものと同
一になることはなく、ひいては再現性を持たない性質を
有し、この性質は各地域においても同様であると言える
。そこで、このような性質を、降雨量の時間的、空間的
変動性と呼んでいる。

ところで、従来、以上のように複雑な変化を呈する降雨
量を予測しポンプの運転台数を決定するために次のよう
な手段が用いられている。

その１つは、都市域の所要とする複数地点に地上雨量計
を設置し、この地上雨量計で計量された降雨量と人間の
長年の勘等を考慮しつつ現時点以降の降雨量を予測し、
それに基づいてポンプの運転台数を決定する方法。

他の１つは、レーダ雨量計を用いて降雨の状態から降雨
量を観測し、この降雨量に同様に人間の長年の勘等を考
慮しつつ現時点以降の降雨量を予ΔＰＪ　Ｌ、それに基
づいてポンプの運転台数を決定する方法。

さらに、ポンプ井に水位計を設置し、この水位計で計Ｄ
Ｉ　Ｉ、た水位の増減から雨水ポンプの運転台数を決定
する方法等が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 従って、以上のような手段を用いて降雨量を予測し雨水
ポンプの運転台数を変更することは可能であるが、例え
ば前者の２つは何れも人間の勘に頼るところが多いので
、雨水ポンプの運転台数を適切に決定しにくい。また、
後者の水位計を用いて降雨量を予測する場合にはそのポ
ンプ井に接続される導管の構造、当該導管の先端に接続
される他の導管の形態に応じてその流量の増減速度が極
端に異なってくる。その結果、例えば水位が上昇したと
判断してポンプの運転台数を増加しても、その数分後に
急に水位が下降する場合もあり、この場合には逆に運転
台数を減少させる必要がある。

このようにポンプ井の水位計に依存する限り、その水位
の変化状態により時々刻々雨水ポンプの運転台数を変更
しなければならない。

特に近年の都市域では、人工集中による住宅の過密化や
舗装道路の普及等に伴ない、雨水の殆んどが大地に浸透
せずに下水導管へ流入する割合が多くなってきており、
このため雨水ポンプには一時に多量の雨水を河川に排水
する必要から非常に大きな容量のものを使用している。

このことは、その時の水位等に応じてポンプの台数を時
々刻々変更させた場合、多大の電力量を消費するばかり
でなく、雨水ポンプの寿命を短かくし、時には雨水の排
水を適正に行えない問題がある。

本発明は以上のような不具合を除去するためになされた
もので、総合的な観点から降雨量を把握して現時点以降
の降雨量を適切に予測し、よって、雨水ポンプの運転台
数の変更を極力少なくして排水処理を適正に行う雨水ポ
ンプの運転制御措置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明による雨水ポンプの運転制御装置は以上のような
目的を達成すために、都市域に流れ込む雨水を河川に排
水する複数台の雨水ポンプを運転制御する雨水ポンプの
運転制御装置において、所定の観測周期毎に二次元的な
降雨量分布を観測するレーダ雨量計と、地上の複数地点
に設置され実際に地上に降った降雨量を計量する地上雨
量計と、ポンプ井に取付けられた水位計と、前記レーダ
雨量計によって得た二次元的な降雨量分布を前記地上雨
量計の降雨量で校正し、かつ、この校正された過去の数
組の降雨量分布から所定時間先の降雨量を予測する降雨
量予測手段と、この降雨量予測手段で得られた予測降雨
量から流域特性に応じた流出解析を行って降雨流量を算
出し前記ポンプ井への流入流量を取得する流出解析手段
と、この流出解析手段で取得されたポンプ井の流入流量
と前記水位計の水位から現行運転台数を考慮して運転す
べきポンプ台数を決定するポンプ台数決定手段とを備え
たものである。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、所定の観測周期毎に送られてくるレーダ雨量計からの
二次元的な降雨量分布データについて地上の複数地点に
設置した地上雨量計で得た実際の降雨量で校正し対象流
域の正確な降雨量分布を得、必要により現状把握の観点
から降雨量分布データを表示または印字する。また、校
正された過去の数組の降雨量分布から重心点の移動方向
および移動速度を求めて対象流域面積の降雨量を得、か
つ、この降雨量に降雨の増減率を掛けて所要時間先の降
雨量を予δｉｌｌする。このようにして降雨量を予測し
た後、対象流域の下水管路網等の特性を考慮しなからポ
ンプ井の流入流量を算出し、このポンプ井流入流量と水
位計の水位とから雨水ポンプの運転台数を決定する。そ
して、この運転台数と現行運転台数との間に大きな差が
あっても、ポンプ井流入流量の急変を考慮しつつ所定の
条件のときに１台ずつ増減変更することにより、雨水ポ
ンプの台数変更を極力少なくする。

（実施例） 以下、本発明装置の実施例について図面を参照して説明
する。第１図は本発明装置の全体構成を示す図であって
、この装置にはレーダ空中線１およびレーダ送受信装置
２等から成るレーダ雨量計が設けられている。このレー
ダ雨量計のうち少なくともレーダ空中線１は都市域付近
で比較的見通しの良い場所に据付けられ、レーダ送受信
装置２の制御の下に動作する様になっている。このレー
ダ送受信装置２は送信すべき信号を生成しレーダ空中線
１から電波として発射し、雨雲３中または雨雲３から降
る雨滴で後方散乱されて戻ってくる電波を再びレーダ空
中線１を介して降雨量分布データに相当するレーダ受信
電力データとして受信する。４ａ、４ｂはレーダ送受信
装置２で得られたレーダ受信電力データをデータ処理装
置側へ伝送するデータ伝送装置である。これらデータ伝
送装置４ａ、４ｂを設けた理由は、レーダ雨量計と実際
にデータを処理するデータ処理装置とが異なる場所に設
置されているためである。

５は実際に地上に降った降雨量を計量する地上雨量計で
あって、具体的には例えば転倒まずか使用され、これは
都市域内外の複数の地点に設置される。この転倒まずは
、円筒形受水口から所定の降雨量を受けるごとに転倒す
るので、その転倒回数を計数することにより当該地点の
降雨量を取得する。この地上雨量計５で得られた降雨量
データはテレメータ装置６ａ、６ｂを用いてデータ処理
装置側へ伝送する。

このデータ処理装置は、レーダ雨量計からのレーダ受信
電力データ（降雨量分布データ）を地上雨量計５の降雨
量データで校正するデータ校正手段７が設けられている
。レーダ雨量計のデータを校正する理由は、レーダ雨量
計で収集された降雨量データは地上の数万点を散在させ
た平面的データであるが雨雲３の雨滴から得た間接的な
データであるので、地上雨量計５によって実際に計量し
た直接的なデータを用いて校正することにより、精度の
高い２次元的な降雨量分布データを得ることにある。こ
のデータ校正手段７は、現状の降雨量分布を把握させる
観点から所定の観測周期毎に表示装置８に表示する。ま
た、この降雨量分布データは表示装置８に変えて印字装
置または記録装置等に印字、記録等により出力表示して
もよい。

また、データ処理装置には、データ校正手段７の他に、
降雨量予測手段９、流出解析手段１０およびポンプ台数
決定手段１１等が設けられている。

この降雨量予測手段９は、ポンプの運転台数を変更する
ために所定の演算周期毎に現演算時刻よりも数観測周期
で得た校正済み降雨量分布データを用いて数演算周期（
例えば１０分演算周期で１時間先の６演算周期）先まで
の降雨量を予ＵＩ　Ｌ、かつ、この予測降雨量に過去数
観測周期の実績降雨量曲線を連結させることにより連結
降雨量曲線を取得する。

前記流出解析手段１０は、都市域内におけるポンプ所の
ポンプ設置台数に応じて降雨流域を分割し、前記連結降
雨量曲線に基づいてその分割流域の最下流地点の流量お
よび下水管路網による合流。

分岐流を考慮しつつ、ポンプ所毎のポンプ井流入流量曲
線を算出する機能を持っている。

前記ポンプ台数決定手段１１は、流出解析手段１０から
のポンプ井流入流量曲線、ポンプ井２１に設置された水
位計２２の水位および予め組込んだ運転則によりポンプ
吐出量を算出し、さらに水位変化曲線等を取得し、これ
らから現演算時刻から数演算周期先までの降雨量、流入
流量、ポンプ吐出量およびポンプ運転台数および水位を
取得し、必要に応じて駆動機制御器２３に指令を与えて
雨水ポンプ２４の運転台数を変更させる機能をもってい
る。２５はポンプ駆動機である。すなわち、本装置は、
現演算時刻において数演算周期先までの数点の降雨量、
ポンプ井流入流量２ポンプ吐出量、ポンプ運転台数、ポ
ンプ井水位等を把握可能であり、よって雨水ポンプ２４
の全体的な運転状態を予測し、万一、支障有りと予測し
たときには速やかにその対応策を検討することが可能と
なっている。

次に、以上のように構成された装置の動作について第２
図を参照して説明する。レーダ送受信装置２は自ら予め
定めた観ｎ１周期毎あるいはデータ校正手段７等のデー
タ処理装置からの指令に基づく観ｆｌｌｌ＋周期毎に送
信信号を生成してレーダ空中線１に送出する。レーダ空
中線１ではその送信信号を受けて雨雲３方向に向けて電
波を発射し、その雨雲３中または雨雲３から降る雨滴に
より後方散乱してくる電波を受信し前記レーダ送受信装
置２に送出する。このレーダ送受信装置２はそのレーダ
受信電力データをデータ伝送装置４ａ、４ｂを経由して
データ処理装置側のデータ校正手段７に供給する。この
とき、複数地点の地上雨量計５で計量された降雨量デー
タも同様にテレメータ装置６ａ、６ｂを経由してデータ
校正手段７に供給されている。

ここで、データ校正手段７〜ポンプ台数決定手段１１等
から成るデータ処理装置は、前記レーダ雨量計からのレ
ーダ受信電力データおよび地上雨置針５の地上降雨量デ
ータを受けると第２図に示すフローチャートにしたがっ
て処理を実行する。

ステップ（イ）・・・・・・先ず、データ校正手段７は
、レーダ雨量計を用いて晴天時における周囲の地形。

建築物等から後方散乱してくる電波、いわゆる地形エコ
ーデータを取得しているので、レーダ雨量計からレーダ
受信電力データを受けると、レーダ受信電力データから
地形エコーデータを除去する等の処理を行って降雨量分
布データに変換する。

この降雨量分布データの変換は、レーダ受信電力Ｚと降
雨強度Ｒとの間に関数関係が成立することに着目し、い
わゆるレーダ方程式Ｚ−ａ−Ｒ’（ａ、ｂは定数）を用
いて変換する。

ステップ（ロ）・・・・・・しかる後、この降雨量分布
データは広範囲な平面的なデータであるので、この平面
的なデータを前記地上雨量計５からの実際の降雨量に相
当する点データを用いて校正することにより、二次元的
な降雨量メツシュデータを取得する。この降雨量メツシ
ュデータは、第３図に示す如く所定の観測周期（観測時
間きざみ幅）△Ｔｍ毎に取得し１、具体的にはレーダ雨
量計のレーダ空中線１が据付は場所がら全周にわたって
回転しながら観測するとき、全周３６０度をｒ１２８Ｊ
またはｒ２５６Ｊ等分し、がっ、半径方向に数ｋｍきざ
みで分割して得られるメツシュ毎に得る降雨量データで
ある。第３図においてＫＯは現演算時刻、△Ｔｅは演算
周期（演算時間きざみ幅）　　Ｋｄ　　・△Ｔｌ！１は
処理データ時間、Ｋｍ　・ΔＴＩｍは予測法モード判定
時間を示す。

ステップ（ハ）・・・・・・以上のようにして得られた
降雨量メツシュデータは、現在の降雨量分布状態を把握
するために人間が観察し易いように量子化処理した後、
表示装置８に表示する（Ｎｏｗｃａｓｔ表示）。

ステップ（ニ）・・・・・・一方、ポンプ運転制御は観
測周期△ＴＱ＋とは独立に第３図に示す如く所定の演算
周期△Ｔｅ毎に更新していくものとし、このために降雨
量の予測を行う。この降雨量予測手段９は、観測周期△
Ｔｒ１毎に降雨量メツシュデータを受は取るので、現演
算時刻ＫＯでは少なくとも最新の数組（Ｋｄ　＋１組）
の降雨量メツシュブタを記憶していることになる。そこ
で、これら数組のデータを用いて現演算時刻ＫＯから数
演算周期先までの数点（Ｋ　ｆ点）の降雨量を予測する
。

この子ｆｌ１１１時間は、現演算時刻ＫＯから数演算周
期先までのＫｒ・△Ｔｅ時間であって例えば演算周期△
Ｔｅを１０分周期（１点）とすれば、１時間先までの６
点の降雨量を予測する。

なお、雨量の予ｉｆｌは降雨量の表現法によって異なる
。通常の降雨量メツシュデータは数万点のメツシュから
成るデータであり、これを数種のデータに統計的に圧縮
して活用する。この圧縮法は第４図の降雨量重み付き重
心点で表わすものと、第５図に示すように降雨量無しの
メツシュを含んで全域平均降雨量で表わすものとがある
。第４図において０はレーダ空中線１の据付位置、（イ
）はメツシュ上での重心点の軌跡を表わしている。そし
て、この重心点の軌跡には一定の方向性を持たない第４
図に示すような徘徊形（Ｗａ　ｎ　ｄ　ｅ　ｒ　ｉ　ｎ
　ｇ　　ｍｏ　ｄ　ｅ−−−−−−Ｗモード）と第６図
に示すようなある方向に前進する前進形（Ｆｏｒｗａｒ
ｄｉｎｇ　　　ｍｏｄｅ−−−−−−Ｆモード）とがあ
り、従って、降雨事象のある時間ではＦモトであり、他
の時間にはＷモードとなることが考えられるので、第３
図に示す各現演算時刻Ｋ。

ごとにモード判定を行う必要がある。この判定には第６
図に示す如く前進方向の折れ角度αが所定の角度（例え
ば４５°）以内となることが数回（例えば３回）続くと
きにＦモードであると判定し、それ以外のときにＷモー
ドと判定する。

次に、降雨量を予測する場合の具体的、がっ。

全体的な流れについて第７図を参照して説明する。

すなわち、本装置の降雨量子７ＴＰＪ法は、降雨量の時
間的、空間的変化が前述したように過去の実績を繰返さ
ないこと、つまり再現性に欠ける特性を有することを考
慮し、現演算時刻ＫＯにおける降雨事象の最新の降雨量
分布（メツシュデータ）Ｍｔ　（ｔ　−ｋｏ　、　ｋｏ
　−１，−−、ｋｏ　　ｋｄ　）を処理することおよび
降雨量重み付き重心点が徘徊することに対処すべく、確
立過程として平均。

分散を算出し、正規分布として動的予測時間における重
心点を生成することを特徴とする。このようにすれば、
降雨量開始後△Ｔｍ　−Ｋｄ内で処理すべきメツシュデ
ータの組数が不足する場合があるが、この間は降雨初期
時間（Ｉｎｉｔｉａｌｐｅｒｉｏｄ）であり、■モード
名付け、前記ＦモードとＷモードとは異なる予７１ｉｌ
法を採用する必要がある。

すなわち、降雨量予測手段９においては、第７図に示す
如（現降雨事象に係わる総降雨ｍ　Ｒｔと降雨時間Ｔｔ
の静的子、’１１１が与えられる（ステップＳｌ）。こ
の予測は現在気象庁等で実施する予測を活用すればよい
が、別途独立に取得してもよい。

何れにせよ、ステップＳ２において時刻ｔが（ｋ（、−
ｋｓ　十ｋｄ　）より小さいときＩモードと判定し、前
記総降雨量Ｒｔと降雨時間Ｔｔから第８図のような逆富
士山型の二等辺三角形降雨量曲線を作成する（ステップ
Ｓ３）。ｋｏは現演算時刻、ｋｓは降雨開始後組数、ｋ
ｄは処理データ組数である。なお、現演算時刻Ｋ。が第
８図のように降雨開始時刻Ｋｓよりも前（０＞Ｋｓのと
きには実績降雨量は零であるので、第８図の二等辺三角
形の最大降雨量は降雨時間Ｔｔを演算周期△Ｔｅで割っ
た値が偶数のときには２区間あり、奇数のときには１区
間となり、それぞれ次のようになる。

Ｔｔ／ΔＴｅ　−２ｍのとき 最大降雨量−Ｒｔ　／　（ｍ＋１）（２区間）Ｔｔ／△
Ｔｅ−２ｍ−１のとき 最大降雨量−Ｒｔ／ｍ　　　　　（１区間）次に、第９
図に示すように現演算時点ＫＯが降雨開始時刻Ｋｓより
後で、がっ、未だ処理データ組数が得られない場合（０
＜Ｋｓ　＜Ｋｄ　）にはＫＳ組の実績降雨量が取得され
ているので、総降降雨時間についてもＴｔからＫｓ　・
６１ｍを差引いて二等辺三角形降雨量曲線を作成しくス
テップＳ４）、実線と予測を結合させた第９図に点線で
示す降雨量曲線を得る。そして、少し時間が経過し所定
の処理データ組数が得られるようになった後、第３図に
示す如く現演算時刻Ｋ。においてＦモードかＷモードか
の何れかにより処理する。基本的には、両モードとも２
次の３つのヒューリスチイックスに基づいて行う。

（１）　降雨量重み付き重心点軌跡から移動速度ベクト
ルを算出する。

（２）　降雨量分布の降雨量面積平均値から降雨量変化
（増減）率を算出する。

（３）　　ＩｆＡ算時点Ｋ。の降雨量分布は動的子ｎ１
時間においては不変とすること等である。

そこで、■モード以外の降雨量予測処理を大きく分けれ
ば、第７図の如く第一段から第四段よりなるが、そのう
ち第一段では現演算時刻ＫＯにおいてステップＳ５．Ｓ
６に示すように上記（１）〔２）に必要な降雨量分布Ｉ
ＶＩ　ｔの降雨量重み付き重心点（重心位置）Ｐｔおよ
び降雨量面積平均値Ａｔを算出する。

しかる後、第二段では、上記重心点Ｐｔ、降雨二面積平
均値Ａｔを用いてステップＳ７の如く降雨量面積平均値
変化（増減）率Ｃ１すなわち、を算出し、引き続き、ス
テップｓ８において上記（１）の移動速度ベクトルを生
成し、線分Ｐ　ｔ−２・ｐ　ｔ−ｔに対する線分Ｐ　ｔ
−１・Ｐｔの折れ角度αｔを算出し、この折れ角度αｔ
とモード分岐角度αｍとからモード分岐判定を行う（ス
テップＳ９）。

このモード分岐判定の結果、Ｆモードのときには第３段
に示すステップＳｌｌの如く動的予測時間において一定
と考える移動速度ベクトルＰｔ−３−Ｐｔ　／　（３−
△Ｔｍ）を算出する。そして、この現演算時刻Ｋｏにお
ける降雨量分布Ｍｋ。

は移動速度ベクトルにより移動するものと考えられるの
で、ステップＳ１２において移動速度ベクトルに△Ｔｅ
−ｋを掛けて移動距離を求めた後、動的予測時刻ＫＯ＋
ｋ　（ｋ−１，２，・、　ｋｆ）における降雨量分布と
して前記降雨量分布ＭｋＯを移動距離分だけ平行移動さ
せ（第１０図）、またその降雨量分布の対象流域形状で
囲まれたメツシュにおける降雨量を算出する（ステップ
８１３）。引き続き、ステップＳ１４においてかかる降
雨量に変化率Ｃを川けて降雨量予測値ｒｔを算出する。

ここで、降雨時間Ｔｔに比し実績降雨時間Ｋｓ△Ｔｍと
動的子ｎｊ時間Ｋ　ｒ　・△Ｔｅの和が小さいとき、あ
るいは総降雨ｆｆ１Ｒ１に比し実績降雨時間いときには
、第四段のステップＳ１５に示すように残余時間Ｔｒお
よび残余降雨ｆｆｉ　Ｒｒを算出する。

Ｔｒ　＝Ｔｔ　−ＫＳ　・△Ｔｍ−Ｋｒ・△Ｔｅそして
、ステップＳ１６において前記残余時間Ｔｒ、残余降雨
ｆｆｋ　Ｒｒの漸減三角形降雨量曲線を生成し静的予測
を得る。この場合、点数Ｋｑ　−Ｉ　ＮＴ　（Ｔｒ　／
△Ｔｅ）となる。ここで、ＩＮＴ　（Ｘ）はＸの整数部
となる。なお、Ｒ「が正で、かつ、Ｔｒが負のときには
Ｔｒ＝５・△Ｔｅおいて漸減三角形降雨量曲線を生成す
る。

次に、ステップＳ９におけるモード判定結果。

折れ角度ａｔ　　（ｔ　ｋ（１、ｋＯ−１，−、ｋＯ−
ｋｍ　）の１つがモード分岐角度αｍより大きいときに
は前記Ｗモードと判定する。このＷモード時、ステップ
Ｓ２１に示すように重心点Ｐ−（Ｐｋｏ。

Ｐ　ｋｏ−１，−、Ｐ　ｋｏ−ｋｄ　）の平均値Ｐａと
分散σｐを算出し、確立過程としての正規分布の定数と
する。そして、ステップＳ２２における予測時刻ｔ　−
Ｋｏ　＋ｋ　（ｋ−１，２，−ｋｆ’）についてはモン
テカルロ法として正規分布Ｎ（Ｐａ、　　σｐ）による
重心点Ｐｔを生成する（ステップ８２３）。また、降雨
量分布Ｍｋｏにおける重心点Ｐｋｏから重心点ｐｔへの
移動速度ベクトルが得られるので、降雨量分布Ｍｋｏか
ら対象流域の降雨量を算出する（ステップ５２４）。さ
らに、この降雨量に変化、率Ｃを掛けて降雨量予測値ｒ
ｔを算出する（ステップ５２５）。そして、第四段にお
いてはＦモトと同一の処理が行われる。

ステップ（ホ）・・・・・・以上のようにして対象流域
の降雨量子７Ｉｌｌ１曲線が得たならば、実績降雨量曲
線と予測降雨量曲線とを連結する。この連結処理をする
には、実績降雨量曲線を演算周期△Ｔｅの幅に書きなお
す必要があり、その処理を行うことにより、結果として
連結降雨量曲線は第９図の如く△Ｔｅとなる。今、ΔＴ
ｅ−ｔｓ＋ｕ−△Ｔｍ　＋ｔｅとなる部分を考えると、
ｔｓは最初端時間、ｔｅは最後端時間であり、０≦ｔｓ
、ｔｅ≦△Ｔｍであり、Ｕは零を含む正整数である。ｔ
ｓｕ・△Ｔ、ｔｅにおける降雨ｆｆ１ｇ５　、　ｇｊ　
（Ｊ−１，２゜・・・、ｕ）、ｇｅとすれば、この部分
の実績降雨量ｇａは次式で得られる。

ここで、ｕ−０のとき、 となる。

ステップ（へ）・・・・・・前記連結降雨量曲線データ
を用いて流出解析手段１０によりステップ（ト）。

（チ）を含んで対象都市域の流域特性に応じた流出解析
を行って流量を算出しポンプ井２１への流入流量を取得
する。先ず、ここでは、連結降雨量１”ｍｍ／ｈ）から
対象都市流域〔ｍ２〕の流量〔ｍ３／ｓ〕を求める。従
来から降雨量を流量に変換する流量解析法は、主として
河川の洪水を防止する観点から活用されているが、この
場合には一度大地に浸透して貯留された後、流量が流出
すると考えられていた。しかし、近年のように住宅が密
集し、かつ、舗装道路の普及という都市化現象により、
雨水が大地に浸透することなく直ちに流域に流出するこ
とが多く、これに伴って大都市域での家屋浸水が問題と
なっている。すなわち、大地に浸透しない降雨による流
量が多量に増えており、ここに従来の大地浸透骨に焦点
を当てた手−法と区別する意味から都市流出解析と呼ん
でいる。

この都市流出解析法は、巨視的な水力学的方法と微視的
に水力学的方法の２つがあるが、前者は流量だけを算出
するので複雑な下水管路網を採用する流出解析に適して
おり、一方、後者は流量と圧力から流量を算出するので
複雑な下水管路網の流出解析に不適当であってどちらか
と言えば単純な幹線管路の場合に適している。そこで、
本流出解析では例えば流ユのみを取り扱う巨視的な水文
学的方法を用いる。この巨視的方法には幾つかの方法が
あるが、その１つとして例えばＲＲＩ　（Ｒｏａｄ　　
Ｒｅ５ｅａｒｃｈＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）法があり、こ
れは対象流域の最下流点の流量を算出するものである。

そこで、第１１図に示す都市域の下水管路網の流域につ
いて考える。この流域には地上雨量計Ｈ１，複数の管路
接合点Ｊ１〜Ｊ３およびポンプ所ｐ１．ｐ２等が設置さ
れていると仮定すると、この流域の接合点Ｊ１では上流
の下水管路から集められた雨水がポンプ所Ｐ１と接合点
Ｊ３とに分流され、また接合点Ｊ３では接合点Ｊ１．Ｊ
２からの流量が合流してポンプ所Ｐ２に流れていく。

ここで、上記ＲＲＬ法を用いて最下流点の流量を算出す
るに際し、各接合点Ｊ１〜Ｊ３をそれぞれ最下流点とす
る３つの部分流域を考えて各接合点Ｊ１〜Ｊ３で分割さ
れた下水管路について流量曲線を作成できるが、特に接
合点Ｊ３では接合点Ｊ１．Ｊ２を経由して流れ込む流量
を加味する必要があるので、移送時間を考慮しなければ
ならない。すなわち、接合点Ｊ３では接合点Ｊ＋　　７
３間、Ｊ２　７３間の移送時間を加味して合流を考える
必要がある。従って、この流出解析においては、雨水越
流堰を含まない下水管路網の場合には移送時間を計算す
ることおよび接合点の上下流関係を保持して計算するこ
と等の２点が不可欠である。移送時間は管路内の流体解
析によるが、その多くは開水路の流れ解析となるので非
線形双曲線形偏微分方程式を解くことにより得られる。

この方程式は、時間的変分と空間的変分を共に無視１７
た一様流、時間的変分を無視した不等流、両方を考慮し
た不定流等が考えられるが、流量のみを取り扱うことや
ポンプ運転のための演算周期が５′ν）あるいは１０分
となっているので、−様流で：Ｆ１％することが望まし
い。

次に、接合点の上下関係を保持する方法とじＣは、例え
ば基本的なＲＲＬ法を用いた場合には第１２図の一点鎖
線で示すように接合点Ｊ１〜Ｊ３を最下流点とする３つ
の流域に分割し、各接合点Ｊ１〜Ｊ３までの所要時間を
、演算周期ごとに等到達時間曲線として描くことにより
明らかにし、これら−点鎖線で囲まれる面積を得ること
により所要時間面積関係を作成する。そして、演算周期
毎の降雨全曲線を用いて所要時間面積関係から流量曲線
を作成する。

すなわち、具体的には第１３図に示すように都市流出解
析結果から得られる流量曲線Ｒ１〜Ｒ３は矢印による有
向枝をもって接合点Ｊ１〜Ｊ３およびポンプ所Ｐｌ＋　
　Ｐ２等の下水管路網へ流入するが、このときＲ１−Ｒ
３を出力節点、Ｊ１〜１３を入出力節点、ｐ、、ｐ２を
入力節点とすれば、各流量曲線である出力節点Ｒ１〜Ｒ
３から流量がそれぞれ入出力節点Ｊ１〜Ｊ３に流入し、
入出力節点Ｊ１には節点Ｒ１からの入力枝と節点ＰＩ、
Ｊ３への出力枝が関与している。従って、この下水管路
網は、入力節点Ｐ１．Ｐ２、出力枝の節点Ｒ】〜Ｒ３お
よび入出力技を共に有する節点Ｊ１〜Ｊ３等の３種で構
成させることができる。

そこで、これら節点の上下関係を保持した計算順序とす
るために、第１４図に示すように節点の接続関係を作成
する。この節点の接続関係を表わす図は、上欄左側から
右側へ順次入出力節点Ｊ１〜Ｊ３．入力節点ｐ、、ｐ２
が配置され、一方、左欄上側から下側へ順次入出力節点
Ｊ、〜Ｊ３．出力節点Ｒ１〜Ｒ３が配置され、かつ、相
互に接続関係にある部分に「１」を入れたものである。

この第１４図から明らかなように、節点Ｊ１ではＲ１を
計算し、節点Ｊ２ではＲ２について計算する。節点Ｊ３
では既に節点Ｊｌ、Ｊ２が計算済であるので、節点Ｒ３
を計算することで算出できる。

さらに、節点Ｐ１では節点Ｊ１が計算済であり、節点Ｐ
２では節点Ｊ３が計算済となっている。従って、この下
水管路網においては、節点Ｊ】Ｊ２．１３　ｒ　　”１
　、Ｐ２の順序で計算を実行すれば流量を求めることが
できる。つまり、出力節点であるＲ１−Ｒ３については
人力がないので単独で計算すればよく、この出力節点Ｒ
ｉ　　（ｉ　＝１．２゜３）を算出した後、前述した接
続関係に基づいて流量計算を行えばよい、今、入力節点
が多数存在する場合、上下関係を無視して入力節点に番
号を付す方が有効な場合があるが、そのときには配置順
に演算を進めていき、未演算の出力節点を含む入力節点
については演算せずに次の入力節点の演算に移り、これ
らが−巡したら再度配置順に未演算の入力節点について
演算すればよい。この演算を何回か繰返せば、方向技を
取り扱っているので全ての入力節点の流量曲線が上下関
係を満たしながら作成できる。

ステップ（ト）・・・・・・次に、雨水越流堰（段落ち
。

オリフィスを含む）を持った下水管路網を取り扱う場合
について考える。この雨水越流堰は合流場所に多く使用
されているが、機能的には晴天時の汚水流量を処理場へ
導き、降雨時の多量の雨水流量のときにはある水位以上
のみ側路へ越流させて直接河川へ放流する構造物となっ
ている。従って、管路内の水位が堰高さより高くなれば
越流するので、その越流分の流量を計算する必要がある
。

般に、堰は流量を測定し易くするためにその断面を三角
形や長方形とし、その水深から流量を測定するようにし
ているが、第１５図に示すような円形断面の下水管路３
０では単に越流分を分岐路へ流すだけで計量する目的が
ないので、次のような条件の下に越流流量を計算する。

その１つは断面長方形の全幅堰と考えて水深ｈｒを算出
する。他の１つは等面積条件が成立するものとして長方
形断面から円形断面の水深ｈｅに換算する。今、第１５
図の円形断面において全幅堰高さｈｖ、堰幅Ｗｖ、堰断
面ｉ５　Ａ　ｗとすると、底辺を堰幅Ｗｖとし、高さを
全幅堰高さｈｖとする図示点線の長方形断面積を考える
ことができる。このような堰に対して流ｍ　Ｑ　Ｗを与
えると、フランシスの式を用いて、 Ｑｖ　　−１，８４Ｗｖ　　ｈｒ＋ が成立する。一方、管径をＤとすれば、Ｗｗ　＝Ｄｓｉ
ｎ　　（φν／２） ｈｗ　−Ｄ／２　ｆｌ　−ｃｏｓ　　（φｗ／２）１Ａ
ｙ　＝　　（Ｄ／２）　２　・　ｆ　（φｖ／２）（ｓ
ｉｎ　　φソ／２）） が成立する。ここで、前記他の１つの条件である等面積
条件が成立つものとすれば、円形断面のときの諸全に添
字Ｃを付せば、 Ｗｖ　ｈｒ　＋Ａｖ　−Ａｃ　＝　（Ｄ／２）　”　・
（（φｃ　／２）　−（ｓｉｎφｃ／２）１となる。そ
こで、ニュートン法を用いて繰返し演算すれば、前記φ
Ｃを求めることが可能であるので、限界水深ｈｅは、 ｈｅ　−（Ｄ／２）１１−ｃｏｓ（φｃ／２）ｌ−ｈｗ
の式から求めることができる。

なお、流出解析によって得られた流ｆｆ１Ｑは堰越流流
ｆａ　Ｑ　ｖと処理場へ流れる流ｍ　Ｑ　ｔに分岐する
が、詳細な計算は管路構造諸元に応じて行われなければ
ならない。支配断面から少し離れて分岐点がある場合に
は不等流解析による水面形計算を行う。この場合には次
の６つの手順にしたがって計算を行っていく。■、水路
の縦断面形と横断面形とを描く。■、人工構造物の堰１
段落ち、オリフィス部の支配水深りを計算する。■、等
流水法ｈｏを計算する。■、限界水深ｈｅを計算する。

■、流れの状態を判別する。■、支配水深りを起点とし
、常流状態の場合には上流へ、射流状態の場合には下流
へ水面形を追跡する。上記流れの状態は第１表に示す通
りである。

第　　　１　　　表 すなわち、第１表から流れの状態は常流、射流。

限界流（等流）の３つがあるが、流量、勾配、勘所面形
状等に依存する支配水深り２等流水深り。。

限界水深ｈｅ等の関係から上表のように５つに分類でき
る。また、水面形状は第２表のように分けることができ
る。この複雑な計算は所定の管路部分のみについて行う
ので、予めプログラムによる対話形式を用いて流量をあ
る範囲に変化させながら流れ状態の分岐する流量を算出
する等事前に計算しておき、流出解析による流量Ｑと分
岐流量Ｑｖ、処理場流ｆｆｉ　Ｑ　ｔの関係を導出する
。

ステップ（チ）・・・・・・従って、以上のように予め
流ｍＱと流ｆｆ１Ｑｖ、Ｑｔの関係を定めてむけば、流
ｍＱから分岐ｔＮ、ｔｈ　Ｑ　Ｗを差引くことにより、
ポンプ井流入流量を得ることができる。従って、以上の
処理ステップまでの間に降雨が流域に降り、下水管路網
を経てポンプ所に流入してポンプ井２１に集水するまで
を計算したことにより、雨水ポンプ井流入流量曲線を取
得できる。

第 表 ステップ（す）・・・・・・以上のようにして流出解析
手段１０によって求めた雨水ポンプ井流入流量曲線デー
タはポンプ台数決定手段１１に送られ、ここで雨水ポン
プ井流入流量曲線データおよびポンプ関連データを用い
て雨水ポンプ運転アルゴリズムによりポンプ排水量曲線
とポンプ井水位曲線とを求めてポンプ台数を決定する。

一般に、ポンプ井２１には例えば同一定格の複数台の雨
水ポンプ２４のほか、水位計２２が設置されている。各
雨水ポンプ２４は電動機または原動機等のポンプ駆動機
２５により駆動される様になっている。ところで、前記
演算周期ΔＴｅ　　（ｍｉｎ）は雨水ポンプ２４の単機
窓ｆｆｉＱｕ（ｍ３／ｓ）によって異なり、例えば単機
容量が大きいときには短く、小さいときには長く選定さ
れる。このことは、予めポンプ容量比Ｖｐを知って演算
周期を定める必要がある。

そこで、このポンプ容量比Ｖｐは、演算周期ＡＴｅ間で
流入流量無しの状態で雨水ポンプ１台を運転したときに
水位がポンプ井上下限範囲の何割低下したかを示す指標
をもって表わすことができる。すなわち、第１６図に示
す如く沈砂池３１を含むポンプ井２１の底面積をＡ１ポ
ンプ井上下限水位を各々Ｈｘ、Ｈｎとすれば、 Ｖｐ−６０，０・Ｑｕ　・△Ｔｅ　／　＋（ＨＸ　−Ｈ
ｎ）Ａｌで表わせる。従って、例えば容ｆｎＱｕ＝２（
ｍ３／Ｓ）、ポンプ井容積１０・３６０（ｍ３）のとき
には、Ｖｐ　−（１／３０）　　・△Ｔｅとなる。従っ
て、ｖｐ−ｏ、２とすれば、演算周期△Ｔｅ＝０、　６
　（ｍｉｎ　）となる。なお、同図において３２は流入
口、３３はゲート、３４はスクリーン、３５は排水管で
ある。また、同図においてＨｘは上限、Ｈｕは上位、Ｈ
ｍは中位ＩＩは下位、　Ｈｎは下限を設定し、上下限水
位範囲内に水位を保持しながら雨水ポンプ２４を運転す
るものである。

中位Ｈｍは上限と下限の和の平均値であり、上位Ｈｕは
上限と中位中間水位であり、下位Ｈ１は下限と中位の中
間水位である。

次に、ポンプの運転アルゴリズムについて説明する。雨
水ポンプ２４をいかなる運転とすべきかは排出すべき雨
水流量の特性に適合した対処法としなければならない。

この雨水流量の特性は入力源となる降雨の特性に依存し
、降雨を受入れる対象流域の特性も加味される。この場
合、前者が能動的であり、後者は受動的に関与すると考
えられ、前者の影響度の方が大きい。降雨の特性は時間
的。

空間的変動性を有し、確立過程として取り扱うのが適当
である。この特性によるポンプ運転に与える影響はポン
プ井への流入流量が増加して来た場合、次の演算周期が
増加傾向にあるとは限らないことである。実際の運転に
おいても、流入流量が増加して水位が上昇してくると、
ポンプ運転台数を増加させ、逆に水位が下降してくると
運転台数を減少させることが考えられるが、流入流量の
増加の後、短時間減少させ、または短時間増加させる場
合でも頻繁に生起するので、運転台数を短時間に増加、
減少、増加させることにより、運転台数の変更回数が多
くなる。そこで、ポンプ容量比Ｖｐを少し低い値（例え
ば０．２）とし、運転台数の変更回数を少なくするため
に演算時間における変更を一部実行し、残部を次演算時
間に委ねることにする。すなわち、運転台数１台のとき
、流入流量と水位から運転台数が３台と算出された場合
、この演算結果による運転台数の増加を１台とし、他の
１台の増加は次演算時間の計算に委ねるようにする。こ
のようにすれば、演算結果３台となっても１台増加して
２台となるが、次の演算時間により流入流量が減少して
いるときには運転台数２台と算出されることもあり、１
台増加させなくても良いことになる。

何れにせよ、現演算時刻ＫＯにおける水位計２２の指示
値がＨｋｏ−１であり、ポンプ運転台数Ｉ　ｋｏ−１で
あるとき、次演算時点以後のポンプ運転台数の決定手順
は以下の如く４段階で行われる。

手順１・・・流出解析により所定ポンプ井２１の流入流
量Ｑｋｏを算出する。

手順２・・・水位補正性Ｑｋ　＝　（Ｈｋｏ−１−Ｈｍ
　）Ａを算出するが、Ｈｌ　≦Ｈｋｏ−１≦Ｈｕのとき
は、Ｑｋ−０とおく。

手順３・・・流入流ｆｆ１Ｑｋｏと水位補正性Ｑｋとか
ら運転すべきポンプ運転台数１ｋｏを算出する。

Ｉｋｏ−Ｉ　ＮＴ　　（０，５＋　　（Ｑｋｏ十Ｑｋ　
）／Ｑｕ　）但し、上式においてＩＮＴ［Ｘ）はＸの整
数値を表わす。

手順４・・・次に、運転台数の差１　ｄ　＝　Ｉ　ｋｏ
−１−Ｉｋｏを算出する。

但し、（ａ）Ｉｄ≧１かツＨｋｏ−１＞　Ｈｍのとき、
Ｉｄ−１ （ｂ）Ｉｄ≧１かツＨｋｏ−１≦Ｈｍのとき、Ｉｄ　　
−０ （ｃ）Ｉｄ≦−１かツＨｋｏ−１≧Ｈｍのとき、Ｉｄ　
　−０ （ｄ）Ｉｄ≦−１かつＨｋｏ−１＜　Ｈｍのとき、Ｉｄ
　　−−１ とする。第１７図は雨水ポンプ３台について以上の手順
にしたがって運転台数を変更するペトリネット図である
。同図においてＰ　ｉ　　（ｉ−１＋　　２　＋・・・
、２８）は場所の機能を表わし、具体的にはＰｌは時刻
（ｋｏ−１）で水位第１下位域、Ｐ２は時刻（ｋｏ−１
）で水位第２下位域、Ｐ３は時刻（ｋｏ−１）で水位第
２上位域、Ｐ４は時刻（ｋｏ−１）で水位第１上位域、
Ｐ５は時刻（ｋｏ−１）で水位下位域、Ｐ６は時刻（ｋ
ｏ−１）で水位上位域、Ｐｌは時刻（ｋｏ−１）で水位
調整付考慮なし、Ｐ８は時刻（ｋｏ−１）で水位調整付
考慮なし、Ｐ９は時刻（ｋｏ−１）でポンプ３台運転、
ＰＩＯは時刻（ｋｏ−１）でポンプ２台運転、Ｐｌｌは
時刻（ｋｏ−１）でポンプ１台運転、Ｐｌ２は時刻（ｋ
ｏ−１）でポンプ０台運転、Ｐｌ３は時刻（ＫＯ）で流
出解析による流入流量予測値、Ｐｌ４は時刻（ＫＯ）で
運転台数算定、Ｐｌ５は時刻（ＫＯ）でポンプ３台運転
、Ｐｌ６は時刻（ＫＯ）でポンプ２台運転、Ｐｌ７は時
刻（ＫＯ）でポンプ１台運転、Ｐｌ８は時刻（ＫＯ）で
ポンプ０台運転、Ｐｌ９は時刻（ｋｏ−１）に対する時
刻（ｋｏ）の運転台数３台減、Ｐ２Ｏは時刻（ｋｏ−１
）に対する時刻（ｋｏ）の運転台数２台減、Ｐ２１は時
刻（ｋｏ−１）に対する時刻（ｋｏ）の運転台数１台減
、Ｐ２２は時刻（ｋｏ−１）に対する時刻（ｋｏ）の運
転台数増減なし、Ｐ２Ｂは時刻（ｋｏ−１）に対する時
刻（ｋｏ）の運転台数１台増、Ｐ２４は時刻（ｋｏ−１
）に対する時刻（ｋｏ）の運転台数２台増、Ｐ２５は時
刻（ｋｏ−１）に対する時刻（ｋＯ）の運転台数３台増
、Ｐ２６は時刻（ｋｏ）での運転台数１台減に決定、Ｐ
２７は時刻（ｋｏ）での運転台数増減なしに決定、Ｐ２
８は時刻（ｋｏ）での運転台数１台増に決定を意味する
。つまり、この第１７図から場所Ｐ２７が運転台数の増
減なしであるが、手順３の演算結果により３台減Ｐ１９
．２台減Ｐ２Ｏ，１台減Ｐ２１．１台増Ｐ２３．２台増
Ｐ２４．３台増Ｐ２５の一部からも増減なしの決定がな
されることがわかる。また、場所Ｐ２６の１台減と場所
Ｐ２８の１台増の決定も演算結果でそれぞれ３台減Ｐ１
９と２合成Ｐ２０、および２台増Ｐ２４と３台増Ｐ２５
の一部からのものが含まれている。これらは全て運転台
数の変更を極めて少ない回数にするために作用している
。因みに、第３表は従来と本装置による数値の比較例を
示しているが、水位のみの従来法に比し、本装置ではそ
の運転台数の変更回数が極めて少なくなっている。

月３ 表 従って、ポンプ台数決定手段１１の出力は上記手順４で
得られた運転台数のＩｄであり、これを現演算時点毎に
駆動制御器２３に伝達し、雨水ポンプ２４を運転、停止
させて排水流量を適切な値にする。この場合、差Ｉｄ　
−０のときには運転変更指令が発せられなかったと同じ
となり、それだけ運転台数変更指令を少なくできる。な
お、各データ校正手段７、降雨量子１ｉｔｌ＋手段９、
流出解析手段１０、ポンプ台数決定手段１１ではそれら
処理の部分的結果を知らせる意味から処理データを表示
装置８に表示するようになっている。

従って、以上のような実施例の構成によれば、レーダ雨
量計で得た対象都市域全体の平面的な降雨量データに地
上雨量計で測定した複数地点の直接的な降雨量データを
用いて校正することにより、広い地域にわたって詳細な
平面的降雨量データを得ることができる。また、降雨量
曲線を曲線を得るに際し、その演算時刻から過去の複数
組の平面的な降雨量データを用いて数演算周期先まで降
雨量曲線データを予７Ｉｌすするので、雨水ポンプ２４
の運転台数の変更に際しより正確な運転台数を得るのに
寄与する。しかも、降雨量曲線の予測に際し、降雨量重
み付き重心点軌跡がある方向に前進するか否かを判断し
、それに応じて演算モードを変えて降雨量曲線を求めと
共にある方向に前進する場合にはその降雨量曲線から移
動速度ベクトルを求め、この移動速度ベクトルと予Ａ１
１ｊ時間から移動距離を得ることにより、その降雨量の
移動状態を正確に予測できる。また、都市化現象にかん
がみ、降雨量子１（１１１手段による降雨量曲線データ
に他に、下水管路網の流域について移送時間を考慮して
各接合点の上下関係から都市域の流出流量を算出するの
で、ポンプ井２１への流入１ｆＥＱを正確に求めること
ができる。雨水ポンプ２４のポンプ台数決定手段１１に
おいてはポンプ井流入流量を用いて所定の演算時間ごと
に演算するが、この演算結果より得られた運転台数に対
し常に１台ずつ増減することにより、その後の流出流量
の急変に充分に対処しながら従来に比較して運転台数の
変更回数を大幅に減らすことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

一般に、広い対象地域に複数個のレーダ雨量計を設置し
た場合、そのレーダ雨量計から発信する電波の周波数に
よって降雨量特性が異なること、またレーダ雨量計によ
る観４１す範囲が広くなってくると精度が落ちてくるこ
と等があるが、この場合には複数のレーダ雨量計のデー
タを処理し、降雨量予測手段９による第７図の第３段で
の降雨量分布Ｍｋｏから降雨量を算出するときに精度の
高いレーダ雨２計のデータを採用して降雨量を予測して
もよい。また、レーダ雨量計は主として地上設置のもの
を用いるが、気象衛生からのデータを活用してもよい。

また、降雨量の予測において移動速度ベクトルを得る場
合、上記実施例では現演算時点Ｋ。と時刻Ｋ。−３の重
心点によりベクトルを得るようにしているが、例えば重
心点が旋回するような移動を確認することもできる。す
なわち、第６図においては時刻ＫＯ−ｋｍの重心点と時
刻Ｋ（、−Ｋｍ　１　）の重心点による移動ベクトルに
対し、左に折れてから右に折れる場合が多いが、（Ｋ＋
ｎ−１）回続けて左または右の一方向へ折れ続ける場合
には時刻ＫＯ−１から時刻ＫＯまでの移動ベクトルでは
９０’を越えて折れていくことになる。従って、折れ角
度αｔ　　（ｔ　−Ｋ、）　−Ｋｍ＋１　。

・・、Ｋｏ）が常に同一方向であれば、この角度（ｋ−
１，１２，、ｋｆ）の折れ角度とすることにする。つま
り、時刻ＫＯ−Ｋｍの重心点と時刻ＫＯの移動速度ベク
トルをＫＯ＋で割算して得られたベクトルに対し、角度
平均値の折れ角度を加味した移動ベクトルを作成する。

このようにして旋回移動を処理することができる。

また、流出解析手段１０において幹線下水管が長く、か
つ、幹線とポンプ井が連結して相互に影響し合うことを
解析の目的とするときには流れの方程式である非線形偏
微分連立方程式の時間的変分と空間的変分を共に考慮し
た不定流解析を行うことになるが、差分法により陽的あ
るいは陰的に解を求める。この場合には時間きざみ幅も
数秒となり、ポンプの流】水頭特性や排水管内摩擦損失
曲線を考慮して多量の計算を行うので、流れの過度的現
象も把握できる。

また、ポンプ台数決定手段１１に関し、第１６図では中
位水位Ｈｍは上下限水位の中位とするが、これはポンプ
井底面積Ａが水位りの関数となるとき（Ａ−Ａ（ｈ））
には容積が半分となるときの本末める。また、大雨が予
ｆｌｌｌ＋されるとき、多量の流入流量となる前に排水
としておく必要があるので、この中位水ｈＺ　Ｈｍ　”
をＨｍまたはＨｍ’　よりも低い値として演算する。こ
の中位水位Ｈｍ”の選定は運転責任者が行い、途中で変
更することも可能である。その他、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。

［発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、降雨の時間的、空
間的変化は過去のデータを再現しないという極めて取り
扱いにくいものであるが、レーダ雨量計により得られた
平面的なデータを地上雨量計のデータで校正し、ここで
校正された降雨量データから数時間先の降雨量曲線を予
Ｊｌ１１てきるので、数時間先までの時系列的なポンプ
の運転状態を予測できる。また、降雨量曲線の予４１１
］に加え、降雨が下水管路網を経てポンプ井に流れ込む
過程すなわち空間的な主要な地点の状態変化を考慮しつ
つポンプ井戸への流入流量を算出しポンプ運転台数を決
定するので、ポンプ井への流入流量の急激な変化対処し
ながら適切な運転台数で排水処理を実行でき、雨水によ
る家屋の浸水を最大限に防除でき、またポンプ運転台数
の変更回数を少なくして確実に排水処理できる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第１７図は本発明に係わる雨水ポンプの運
転制御装置に実施例を説明するために示したもので、第
１図は本発明装置の全体ｆＭ成を示す図、第２図はデー
タ処理装置における一連のデータ処理の流れを示す図、
第３図は降雨量曲線を予ＪＦＩするときの観測周期と演
算周期との関係図、第４図はレーダ雨】計で測定した降
雨量重み付き重心点の移動軌跡であって移動方向が定ま
っていない図、第５図は全地域平均降雨量を表わす図、
第６図は第４図とは逆にレーダ雨量計で測定した降雨量
重み付き重心点の移動軌跡であって移動方向が定まって
いる図、第７図は降雨量予測手段における演算処理の流
れ図、第８図は降雨開始前を演算時刻としたときの降雨
量曲線図、第９図は降雨開始後でデータ処理のための所
定のデータ組数に達する以前の期間を演算時刻とする降
雨量曲線図、第１０図は降雨量分布から対象流域の降雨
量を算出するときの移動ベクトルとの関係を示す図、第
１１図および第１２図は対象流域の下水管路網の上下関
係を示す図、第１３図は流出解析結果と下水管路網との
関係図、第１４図は下水管路網の上下関係を保持しなが
ら演算する手順図、第１５図は下水管路網に堰等の人工
構造物を付帯させた場合の水位計算としての越流流量を
計算するための説明図、第１６図はポンプ井の構造と水
位置関係を示す説明図、第１７図はポンプの運転台数を
決定するペトリネット図である。 １・・・レーダ空中線、２・・・レーダ送受信装置、３
・・・雨雲、４ａ、４ｂ・・・データ伝送装置、５・・
・地上雨量計、６ａ、６ｂ・・・テレメータ装置、７・
・・ブタ校正手段、８・・・表示装置、９・・・降雨量
予測手段、１０・・・流出解析手段、１１・・・ポンプ
台数決定手段、２１・・・ポンプ井、２２・・・水位計
、２３・・・駆動機制御器、２４・・・雨水ポンプ、２
５・・・ポンプ駆動機、３０・・・下水管。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 第 図 第 １゜ 図 第 図 （入力帥忌） 卿 図 第 図 第 図 第 図 ソコＥ−「

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）都市域に流れ込む雨水を河川に排水する複数台の
   雨水ポンプを運転制御する雨水ポンプの運転制御装置に
   おいて、 所定の観測周期毎に二次元的な降雨量分布を観測するレ
   ーダ雨量計と、地上の複数地点に設置され実際に地上に
   降った降雨量を計量する地上雨量計と、ポンプ井に取付
   けられた水位計と、前記レーダ雨量計によって得た二次
   元的な降雨量分布を前記地上雨量計の降雨量で校正し、
   かつ、この校正された過去の数組の降雨量分布から所定
   時間先の降雨量を予測する降雨量予測手段と、この降雨
   量予測手段で得られた予測降雨量から流域特性に応じた
   流出解析を行って降雨流量を算出し前記ポンプ井への流
   入流量を取得する流出解析手段と、この流出解析手段で
   取得されたポンプ井の流入流量と前記水位計の水位から
   現行運転台数を考慮して運転すべきポンプ台数を決定す
   るポンプ台数決定手段とで構成され、 所定の演算周期毎に降雨開始時から所定の数時間先まで
   のポンプ運転状態を把握しながら雨水ポンプの運転台数
   を変更することを特徴とする雨水ポンプの運転制御装置
   。
2. （２）降雨量予測手段は、数組の時系列的な二次元的な
   降雨量分布を受けて各組の降雨量重み付き重心点を計算
   しこれら重心点から重心点軌跡を得、かつ、この重心点
   軌跡から得られる重心点移動方向が所定の角度内にある
   ときにはその移動方向および移動速度を用いるが、前記
   重心点移動方向が所定の角度外のときには過去の重心点
   の平均値と分散を算出して移動方向および移動速度を取
   得する手段と、前記降雨量分布の降雨量面積平均値から
   降雨の増減率を取得する降雨増減率取得手段と、現演算
   時刻における最新の降雨量分布が数演算周期先まで不変
   であるとし、最新の降雨量分布の平面が前記移動方向と
   移動速度で移動するものとして対象流域面積に降る降雨
   量を算出すると共にこの降雨量に前記増減率を掛けて予
   測降雨量を取得する予測降雨量取得手段とから成り、降
   雨の時間的、空間的な変動性を考慮しながら降雨量を予
   測することを特徴とする請求項１記載の雨水ポンプの運
   転制御装置。
3. （３）流出解析手段は、合流点および分流点を含む下水
   管路網を有する対象流域の予測降雨量と前記下水管路網
   の接合点間の管路移送時間とからポンプ井流入流量を得
   る手段と、前記下水管路に堰、段落ちまたはオリフィス
   を付帯させたときこれら堰等の水位を算出して越流流量
   を含めて前記ポンプ井流入流量を取得する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の雨水ポンプの運転制御
   装置。
4. （４）ポンプ台数決定手段は、ポンプ井の上限水位また
   は下限水位に近ずいたときに中位水位への水位補正分を
   考慮して、この補正分と流入流量の和が排水すべき流量
   であるとしてそれに近いポンプ運転台数を決定する手段
   と、この手段によって決定されたポンプ運転台数と現行
   運転台数との差が増加１台以上のときその水位が前記中
   位水位よりも高い場合を条件として１台増加させ、前記
   差が減少１台以上のときその水位が前記中位水位よりも
   低い場合を条件として１台減少させる台数変更手段とを
   有することを特徴とする請求項１記載の雨水ポンプの運
   転制御装置。