JPH06147940A - 雨水流入流量予測支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、土地利用の変化や対象地域を変
えたときでも容易に最適なパラメータを自動的に決定可
能とし、これによって降雨時に適切な流入流量を予測す
ることにある。 【構成】 レーダ雨量計１の計測値と地上雨量計２の計
測値とを取り込んで流出解析手法の１つである拡張ＲＲ
Ｌ法を用いて雨水流入流量を予測する流入流量演算手段
１１と、この演算結果の流入流量と実績流入流量との流
量差を求める流入流量比較手段１２と、前記拡張ＲＲＬ
法で用いられる主要パラメータを順次変動させるパラメ
ータ調整手段１３と、このパラメータ調整手段によって
順次変動されたパラメータを用いて流入流量を演算し、
得られた各雨水流入流量と実績流入流量との流量差から
最適なパラメータを決定する手段１１，１２とを設けた
雨水流入流量予測支援装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、降雨時の雨水排水を目
的とする下水道ポンプ場や下水処理場などのポンプ施設
のポンプ運転台数制御等に利用される雨水流入流量予測
支援装置に係わり、特に流出解析手法の１つである拡張
ＲＲＬ法を用いて雨水流入流量を求めるときのパラメー
タ設定技術を付加した雨水流入流量予測支援装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーダ雨量計と地上雨量計とを設
置し、これら両雨量計の計測値を取り込んで流出解析手
法の１つである拡張ＲＲＬ法を用いて雨水流入流量を予
測することが行われている。

【０００３】具体的には、図６に示すようにレーダ雨量
計１の計測値と地上雨量計２の計測値とを取り込んで拡
張ＲＲＬ法３によって雨水流入流量を予測するが、この
とき拡張ＲＲＬ法３の中では次のような演算が行われて
いる。

【０００４】すなわち、レーダ雨量計１の計測値と地上
雨量計２の計測値とを取り込んで降雨量を算出した後、
パラメータの一部である不浸透係数，凹地貯留量，浸透
能，直接分係数等を用いて有効降雨量を算出する。引き
続き、パラメータの一部である等到達曲線毎の流域面積
データを用いて有効降雨量から仮想流入流量を算出す
る。さらに、パラメータの一部である貯留量関数の比例
係数，べき係数を用いて仮想流入流量から流出流量を算
出している。

【０００５】従って、以上のような拡張ＲＲＬ法３で用
いられる数式モデルには多くのパラメータが含んでお
り、これらパラメータの設定は対象地域における過去の
経験値が用いられ、さらに対象地域を変えたとき、種々
の地形状況を判断しながら経験者の知識や経験等を考慮
しながらパラメータの設定替えを行うことにより、実測
流量に近い流入流量を予測するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように過去の経験から得られたパラメータを用いて流量
を算出する場合、次のような問題が出てくる。

【０００７】つまり、降雨による管渠への流出量は、流
域降雨のうち、地面浸透等による降雨損失分を差し引い
た残りの降雨有効分で決まる。しかし、かかる降雨流域
の不浸透面積と浸透面積との割合は土地の利用度に大き
く依存しており、都市化の進行に伴って毎年変化してい
る。従って、一度確立した数式モデルだけではその変化
に十分に対応できない。

【０００８】また、数式モデルには多くのパラメータが
含んでいるが、これらパラメータの同定方法が確立され
ていない。その結果、対象地域を変えたとき、数式モデ
ルのパラメータを設定するのが非常に困難である。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、拡張ＲＲＬ法の数式モデルで用いられる主要パラメ
ータの最適値を容易に見つけ出し、土地利用の変化や対
象地域を変えたときでも迅速に適切な流入流量を予測す
る雨水流入流量予測支援装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、レーダ雨量計の計測値
と地上雨量計の計測値とを取り込んで流出解析手法の１
つである拡張ＲＲＬ法を用いて雨水流入流量を予測する
雨水流入流量予測支援装置において、

【００１１】前記拡張ＲＲＬ法で用いられる主要パラメ
ータを順次変動させるパラメータ調整手段と、このパラ
メータ調整手段によって順次変動されたパラメータを用
いて拡張ＲＲＬ法によって雨水流入流量を演算する流入
流量演算手段と、この演算手段によって得られた雨水流
入流量と実績流入流量との流量差から最適パラメータを
決定する比較手段とを設けた雨水流入流量予測支援装置
である。次に、請求項２に対応する発明は、パラメータ
調整手段として、貯留量関数の比例係数、不浸透係数お
よびべき係数等の前記主要パラメータを用いたとき、

【００１２】前記貯留量関数の比例係数の調整について
は、降雨開始時間から流量第１ピーク値までの時間調整
を実施し、前記不浸透係数およびべき係数の調整につい
ては、流量波形の位相調整を実施し、順次前記拡張ＲＲ
Ｌ法を用いて雨水流入流量を求めるものである。

【００１３】

【作用】従って、請求項１，２の発明は以上のような手
段を講じたことにより、流入流量演算手段では、予め設
定したパラメータを用いて拡張ＲＲＬ法によって雨水流
入流量を演算して流入流量ファイルに格納する。ここ
で、比較手段は、流入流量ファイルの演算流入流量と実
績流入流量とから流量差を求め、適切なパラメータであ
るか判断する。

【００１４】ここで、適切なパラメータでないと判断し
たとき、パラメータ調整手段は、拡張ＲＲＬ法の主要パ
ラメータである貯留量関数の比例係数、不浸透係数およ
びべき係数等を変動させるが、このとき貯留量関数の比
例係数の調整については、降雨開始時間から流量第１ピ
ーク値までの時間調整を実施し、不浸透係数およびべき
係数の調整については、流量波形の位相調整を実施し、
順次パラメータを変動させつつ流入流量演算手段に導
き、ここで拡張ＲＲＬ法によって流入流量を演算してい
く。そして、これら演算結果の流入流量と実績流入流量
との比較から最適なパラメータを決定し、該当対象地域
のパラメータをファイルに設定するものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１は本発明装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。この装置は、流入流量演算手段１１、流入
流量比較手段１２、パラメータ調整手段１３の他、各種
のファイル１４〜１７が設けられている。

【００１７】この流入流量演算手段１１は、係数データ
ファイル１４から例えば不浸透係数，比例係数，べき係
数等の主要パラメータを読み出し、また降雨データファ
イル１５から降雨強度データを読み出し、拡張ＲＲＬ法
の数式モデルを用いて対象地域の流入流量を算出し、流
入流量ファイル１６に格納する機能をもっている。

【００１８】前記流入流量比較手段１２は、流入流量フ
ァイル１６から演算結果の流入流量を読み出し、また実
績流入流量ファイル１７から現在時刻に近い過去の実績
流入流量を読み出し、これら演算流入流量と実績流入流
量との流量差を求めてパラメータ調整手段１３に送出す
る。

【００１９】このパラメータ調整手段１３は、主要パラ
メータである例えば比例係数，不浸透係数，べき係数等
のパラメータを所定の条件の下に変動させつつ流入流量
演算手段１１に入力する機能をもっている。

【００２０】従って、流入流量演算手段１１は、パラメ
ータ調整手段１３から入力される新しいパラメータに基
づいて拡張ＲＲＬ法の数学モデルを用いて順次流入流量
を算出して流入流量ファイル１６に格納する。ここで、
流入流量比較手段１２は、順次変動される新しいパラメ
ータに基づいて得られた演算流入流量と実績流入流量と
の流量差を求め、当該演算流入流量が実績流入流量に最
も近いとき、その旨をパラメータ調整手段１３に送出す
る。

【００２１】このパラメータ調整手段１３は演算流入流
量が実績流入流量に最も近いとき、その調整パラメータ
を対象地域の最適パラメータと判断し、係数データファ
イル１４等に設定する。次に、以上のように構成された
装置の動作について具体的に説明する。

【００２２】パラメータの調整指令を受けると、流入流
量演算手段１１は、流出解析手法の１つである拡張ＲＲ
Ｌ法の数式モデルを用いて流入流量を算出する。この数
式モデルとしては、例えば流出流量を算出する際に使用
している貯留量関数である下式の運動方程式および連続
方程式を用いるものとする。 運動方程式 … Ｓ（ｔ）＝ＫＱ（ｔ）^p 連続方程式 … ｄＳ（ｔ）／ｄｔ＝ＦRRL （Ｒain （ｔ），Ａ）−Ｑ（ｔ）

【００２３】上式においてＫ，ｐ：対象流域によって決
まる定数であって、そのうちＫは主要パラメータの１つ
である比例係数に属し、ｐは同じく主要パラメータの１
つであるべき係数に属する。Ｓ（ｔ）：流域貯留量（ｍ
³ ）、ＦRRL ：ＲＲＬ法の関数、Ｒain （ｔ）：有効降
雨量（mm／h ）であって、主要パラメータの１つである
不浸透係数を含んだものである。Ａ：流域面積（K
m² ）、Ｑ（ｔ）：流出量（m ³ ／s ）である。

【００２４】従って、流入流量演算手段１１は、上記２
つの式で用いるパラメータを係数データファイル１４か
ら読み出し、さらに降雨データファイル１５から降雨強
度データを読み出し、上記２つの式の組み合わせによっ
て流入流量を算出し、流入流量ファイル１６に記憶す
る。

【００２５】以上のようにして流入流量が流入流量ファ
イル１６に確保されたならば、引き続き、流入流量比較
手段１２では図２に示すような比較処理を実行する。こ
の比較処理は、流入流量ファイル１６と実績流入流量フ
ァイル１７からそれぞれ演算結果の流入流量と実績流入
流量とを読み出して流量比較を行い、両流入流量の流量
差を求める一方（ＳＴ１）、両流入流量および降雨強度
とともにＣＲＴ表示部１８に例えば図３に示すごとくグ
ラフ表示を行うとともに、得られた流量差をパラメータ
調整手段１３に送出する。

【００２６】この両流入流量および降雨強度をグラフ表
示することにより、降雨の状況が容易に把握でき、また
両流入流量の流量差からパラメータが適切な状態にある
か否かを把握できる。

【００２７】次に、パラメータ調整手段１３は、流入流
量比較手段１２から流量差を受けると、その差が大きけ
ればパラメータが不適切であると判断し、図４および図
５に示すような調整処理を実行する。この調整処理は２
段階にわたって行う。

【００２８】先ず、第１段階は、貯留量関数の運動方程
式で用いる比例係数Ｋを変動させながら降雨開始時間か
ら流入流量第１ピーク時までの時間調整を行う。そこ
で、貯留量関数の運動方程式で用いる比例係数Ｋの初期
値の設定，つまりパラメータの変動ケースを設定する
（ＳＴ１１）。しかる後、実際に比例係数Ｋの初期値か
ら順次当該比例係数Ｋを変動させて流入流量演算手段１
１に入力する（ＳＴ１２）。ここで、流入流量演算手段
１１は、変動された比例係数Ｋを用い、その他のパラメ
ータは係数データファイル１４から読み出し、拡張ＲＲ
Ｌ法の数式モデルを用いて流入流量を演算し、得られた
流入流量を順次流入流量ファイル１６に格納する。

【００２９】この比例係数調整処理は、比例係数Ｋに関
して全ケースが終了したか否かを判断し（ＳＴ１３）、
終了していない場合には、引き続き、比例係数Ｋを変動
させながら流入流量を演算し、得られた流入流量を順次
流入流量ファイル１６に記憶していく。このステップＳ
Ｔ１３において比例係数Ｋに関して全ケースが終了する
と、降雨開始時から流量第１ピーク時間での時間調整を
終了する。

【００３０】しかる後、全パラメータの調整が終了した
か否かを判断し（ＳＴ１４）、未だ調整パラメータが残
っている場合にはステップＳＴ１１に戻り、第２段階の
調整処理を実行する。

【００３１】この第２段階は、貯留量関数の運動方程式
および連続方程式で用いるべき係数ｐおよび不浸透係数
を変動させながら流量波形の位相調整を行うことにな
る。そこで、貯留量関数の運動方程式および連続方程式
に用いるべき係数ｐおよび不浸透係数の初期値の設定，
つまりパラメータの変動ケースを設定する（ＳＴ１
１）。

【００３２】しかる後、実際にべき係数ｐおよび不浸透
係数の初期値から順次べき係数ｐおよび不浸透係数を変
動させて流入流量演算手段１１に入力する（ＳＴ１
２）。ここで、流入流量演算手段１１は、変動されたべ
き係数ｐおよび不浸透係数を用い、その他のパラメータ
は係数データファイル１４から読み出し、拡張ＲＲＬ法
の数式モデルを用いて流入流量を演算し、得られた流入
流量を流入流量ファイル１６に記憶する。

【００３３】このべき係数および不浸透係数調整処理
は、これらべき係数および不浸透係数に関して全ケース
が終了したか否かを判断し（ＳＴ１３）、終了していな
い場合には、引き続き、べき係数および不浸透係数を変
動させながら流入流量を算出し、演算によって得られた
流入流量を順次流入流量ファイル１６に記憶していく。

【００３４】そして、べき係数および不浸透係数につい
て全ケースが終了すると、流量波形の位相調整を終了
し、さらに全部のパラメータの調整終了かを判断し、調
整終了の場合にはパラメータ調整処理を終了する。

【００３５】なお、流入流量演算手段１１は、オペレー
タの視覚的支援を行うために、図５に示すように貯留量
関数の運動方程式の比例係数Ｋを変動させつつ、降雨開
始時間から流出流量第１ピーク時までの時間調整を行っ
ているとき、その演算によって求めた流出流量を順次表
示部１８に表示する（ＳＴ２１）。同様に、貯留量関数
の運動方程式のべき係数および不浸透係数を変動させつ
つ、流量波形の位相調整を行っているとき、その演算に
よって求めた流出流量を順次表示部１８に表示する（Ｓ
Ｔ２２）。

【００３６】そして、各パラメータを変動させながら得
られる流入流量を順次流入流量ファイル１６に格納した
後、流入流量比較手段１２は、それらの演算流入流量を
順次読み出して実績流入流量と比較し、そのうち比例係
数における実績流入流量に最も近い演算流入流量と、べ
き係数および不浸透係数における実績流入流量に最も近
い演算流入流量とを見つけ出し、パラメータ調整手段１
３に通知する。ここで、パラメータ調整手段１３または
流入流量演算手段１１は、当該演算流入流量に対応する
比例係数、べき係数および不浸透係数を対象流域の最適
パラメータとして係数データファイル１４に格納する。

【００３７】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、流入流量比較手段１２にて演算流入流量と実績流入
流量との流量差に基づいて、貯留量関数の比例係数を用
いて降雨開始時間から流入流量の第１ピーク値までの時
間調整を行い、さらに不浸透係数、貯留量関数のべき係
数を用いて流量波形の位相調整を行いつつ、拡張ＲＲＬ
法の数式モデルを用いて流入流量を求めていき、これら
演算流入流量と実績流入流量とから最適な比例係数、不
浸透係数、べき係数を得るようにしたので、自動的に流
入流量を求める式の最適なパラメータを得ることがで
き、土地利用の変化や対象流域を変更したときでも迅速
に適切なパラメータを得ることができる。このことは、
迅速な最適なパラメータを用いて流入流量を予測でき、
大雨の時の浸水防除や操作員によるポンプ立ち上げ操作
を迅速に行うことができる。

【００３８】なお、上記実施例では、変動させるパラメ
ータとして、比例係数、不浸透係数、べき係数を使用し
たが、同様の処理手順に基づいて他のパラメータを求め
てもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、拡
張ＲＲＬ法の数式モデルで用いる主要パラメータの最適
値を容易に見つけ出すことができ、土地利用の変化や対
象地域を変えたときでも適切なパラメータの下に迅速に
流入流量を予測でき、操作員によるポンプ立ち上げ操作
に有用である雨水流入量予測支援装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる雨水流入量予測支援装置の一
実施例を示すブロック図。

【図２】 図１の流入流量比較手段の動作を説明するフ
ローチャート。

【図３】 流入流量比較手段による流入流量および降雨
強度のグラフ表示図。

【図４】 図１のパラメータ調整手段および流入流量演
算手段の動作を説明するフローチャート。

【図５】 パラメータ調整手段のパラメータ調整手順を
説明する図。

【図６】 従来の流入流量を求める場合の手順を説明す
る図。

【符号の説明】

１１…流入流量演算手段、１２…流入流量比較手段、１
３…パラメータ調整手段、１４…係数データファイル、
１５…降雨データファイル、１６…流入流量ファイル、
１７…実績流入流量ファイル、１８…表示部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーダ雨量計の計測値と地上雨量計の計
   測値とを取り込んで流出解析手法の１つである拡張ＲＲ
   Ｌ法を用いて雨水流入流量を予測する雨水流入流量予測
   支援装置において、 前記拡張ＲＲＬ法で用いられる主要パラメータを順次変
   動させるパラメータ調整手段と、 このパラメータ調整手段によって順次変動されたパラメ
   ータを用いて拡張ＲＲＬ法によって雨水流入流量を演算
   し、得られた各雨水流入流量と実績流入流量との流量差
   から最適なパラメータを決定する手段とを備えたことを
   特徴とする雨水流入流量予測支援装置。
2. 【請求項２】 パラメータ調整手段は、前記主要パラメ
   ータとして貯留量関数の比例係数、不浸透係数および貯
   留量関数のべき係数を用いたとき、 前記貯留量関数の比例係数の調整については、降雨開始
   時間から流量第１ピーク値までの時間調整を実施し、 前記不浸透係数およびべき係数の調整については、流量
   波形の位相調整を実施することを特徴とする請求項１記
   載の雨水流入流量予測支援装置。