JPH0833157B2

JPH0833157B2 - 雨水ポンプの運転制御装置

Info

Publication number: JPH0833157B2
Application number: JP15763788A
Authority: JP
Inventors: 英實小舘; 孝夫加藤; 滋夫青木
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-25
Filing date: 1988-06-25
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: CN1062643C; GB2220012A; GB2220012B; CA1330365C; DE3920640C2; US4987913A; KR910009261B1; GB8914474D0; CN1038858A; DE3920640A1; JPH029967A; KR900000751A

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ちながら近くの流域
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測し、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
測し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、人口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
ポンプの運転制御装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）請求項（１）に対応する発明は、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
定手段とを設けた雨水ポンプの運転制御装置である。

請求項（２）に対応する発明は、請求項（１）に記載
する降雨量予測手段として、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構成である。

請求項（３）に対応する発明は、請求項（１）に記載
する流出解析手段として、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とを設
けた構成である。

請求項（４）に対応する発明は、請求項（１）に記載
するポンプ台数決定手段として、ポンプ井の上限水位ま
たは下限水位に近づいたときに中位水位への単位時間当
たりの水位補正分を考慮して、この水位補正分と流入流
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設けた構成である。

（作用）請求項（１）に対応する発明は、以上のような手段を
講じたことにより、降雨量予測手段においてレーダ雨量
計からの二次元的な降雨量分布データを、地上の複数地
点の地上雨量計で得られる実際の降雨量で校正して対象
流域の降雨量を正確に求めるとともに、これら予測され
た現在および過去の降雨量分布から所定時間先の降雨量
を予測する。しかる後、この予測降雨量について流域特
性に応じた流出解析を行ってポンプ井の流入流量を取得
した後、この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ので、現時点以降の降雨量に基づ
いて適切に運転台数を決定できる。

請求項（２）に対応する発明は、降雨量予測手段とし
て、次のような作用を有する。すなわち、レーダ雨量計
からの二次元的な降雨量分布を地上雨量計の降雨量で校
正して数組の降雨量分布を得た後、これら各降雨量分布
の重心点から重心点軌跡の移動方向を求める。そして、
重心点移動方向が所定の角度内のときには当該移動方向
と移動速度とを取得し、所定の角度外のときには過去の
重心点の平均値と分散とから移動方向と移動速度とを取
得する。一方、降雨増減率取得手段では、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。そし
て、予測降雨量取得手段では、前述によって取得した移
動方向と移動速度とに従って最新の降雨量分布の平面が
移動するとして対象流域面積の降雨量を算出した後、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の
で、現時点以降の降雨量を適切に予測できる。

請求項（３）に対応する発明は、流出解析手段として
次のような作用を有する。すなわち、降雨量予測手段か
ら得られる対象流域の予測降雨量と下水管路網の接合点
間の管路移送時間とからポンプ井への流入流量を求める
とともに、下水管路に堰などがあれば、当該堰などの越
流流量を考慮してポンプ井への流入流量を求めるので、
雨水ポンプの運転台数の変更を極力少なくするように運
転台数を決定可能である。

請求項（４）に対応する発明は、ポンプ台数決定手段
として次のような作用を有する。すなわち、水位がポン
プ井の上限または下限に接近したとき、中位水位への水
位補正分とポンプ井流入流量との和を排水流量と判断
し、ポンプ運転台数を決定する。そして、決定された運
転台数と現行運転台数との差が増減方向に１台以上のと
き、１台だけ増減変更するものである。

（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等からな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すが使用され、これ
は都市域内外の複数の地点に設置される。この転倒ます
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の代りに
印字装置または記録装置等で印字、記録等によって出力
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測し、か
つ、この予測降雨量に過去数観測周期を実績降雨量曲線
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再下流地点の流量
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、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、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
定めた観測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測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
からな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量計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^b（a,bは定
数）を用いて交換する。

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
量メッシュデータを取得する。この降雨量メッシュデー
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）ΔTm毎に取得し、具体的にはレーダ雨量計のレー
ダ空中線１が据付け場所か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「128」または「256」等
分し、かつ、半径方向に数kmきざみで分割して得られる
メッシュ毎に得る降雨量データである。第３図において
T0は現演算時刻、ΔTeは演算周期（演算時間きざみ
幅）、Kd・ΔTmは処理データ時間、Km・ΔTm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
メッシュデータは、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を行った後、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
ΔTmとは独立に第３図に示す如く所定の演算周期ΔTe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ΔTm毎に降雨量
メッシュデータを受け取るので、第３図の例では現演算
時刻T0では処理データ時間Kd・ΔTmに相当する組数より
多い少なくとも最新の数組（Kd＋１組）の降雨量メッシ
ュデー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T0から数演算周期先T0＋
Kf・ΔTeまでの数点Kf個の降雨量を予測する。この予測
時間は、現演算時刻T0から数演算周期先までのKf・ΔTe
時間（例えば１時間）であって、この予測時間に達する
までの演算周期ΔTe毎の降雨量を予測する。

なお、雨量の予測は降雨量の表現法によって異なる。
通常の降雨量メッシュデータは数万点のメッシュから成
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
ッ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）
はメッ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（Wandering mode……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（Forw
arding mode……Ｆモード）とがあり、従って、降雨事
象のある時間ではＦモードであり、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T0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、かつ、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、
本装置の降雨量予測法は、降雨量に時間的、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
T0における降雨事象の最新の降雨量分布（メッシュデー
タ）Mt（ｔ＝T0,T0−ΔTm,……,T0−Kd・ΔTm）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、確率過程として平均，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。このように確率過程として扱う場合に
は、降雨量開始後ΔTm・Kd内で処理すべきメッシュデー
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（Initial period）であり、Ｉモードと名付け、前記
ＦモードとＷモードとは異なる予測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
す如く現降雨事象に係わる総降雨量Rtと降雨時間Ttの静
的予測が与えられる（ステップS1）。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（T0−Ks・ΔTm＋Kd・ΔTm）より早いときに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）。T0は現演算時刻、Ksは降雨開始後組
数、Kdは処理データ組数である。なお、現演算時刻T0が
第８図のように降雨開始時刻Tsよりも前（実績降雨のな
い状態を便宜的に負の組数と考えると、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
がそのまま用いられる、この場合、最大降雨量は降雨時
間Ttを演算周期ΔTe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/ΔTe＝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T0が降雨開始時
刻Tsより後で、かつ、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、総降雨量Rtから実績降雨量和を差引き、降雨時間についてもTtからKs・ΔTmを差引い
て二等辺三角形降雨量曲線を作成し（ステップS4）、実
績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T0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、次の３つのヒューリ
スチィックス（最終結果に至るまで試行錯誤を繰返し評
価して発見した解法）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）演算時点T0の降雨量分布は動的予測時間において
は不変とすること等である。

そこで、Ｉ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T0においてステップS5,S6に
示すように上記（１），（２）に必要な降雨量分布Mt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、降雨量面積平
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ｃ、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、線分に対する線分の折れ角度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S
9）。

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S11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・ΔTm）を
算出する。そして、この現演算時刻T0における降雨量分
布M_T0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ΔT
e・Ｋを掛けて移動距離を求めた後、動的予測時刻T0＋
Ｋ・ΔTe（Ｋ＝1,2,…,Kf）における降雨量分布として
前記降雨量分布M_T0を移動距離分だけ平行移動させ（第1
0図）、またその降雨量分布の対象流域形状で囲まれた
メッシュにおける降雨量を算出する（ステップS13）。
引き続き、ステップS14においてかかる降雨量に変化率
ｃを掛けて降雨量予測値rtを算出する。ここで、降雨時
間Ttに比し実績降雨時間Ks・ΔTmと動的予測時間Kf・Δ
Teの和が小さいとき、あるいは総降雨量Rtに比し実績降
雨量和と動的予測降雨量和が小さいときには、第四段のステップS15に示すように
残余時間Trおよび残余降雨量Rrを算出する。

Tr＝Tt−Ks・ΔTm−Kf・ΔTe そして、ステップS16において前記残余時間Tr、残余
降雨量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＝INT（Tr/ΔTe）となる。ここ
で、INT（ｘ）はｘの整数部となる。なお、Rrが正で、
かつ、Trが負のときにはTr＝５・ΔTeと置いて漸減三角
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
αｔ（ｔ＝T0,T0−ΔTm,…,T0−Km・ΔTm）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＝（P_T0,P_T0−ΔTm，…,P_{T0−Kd・ΔTm}）の平均
値Paと分散σｐを算出し、確率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
＝T0＋Ｋ・ΔTe（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S23）。また、降雨量分布M_T0におけ
る重心点P_T0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M_T0から対象流域の降雨量を算出
する（ステップS24）。さらに、この降雨量に変化率ｃ
を掛けて降雨量予測値rtを算出する（ステップS25）。
そして、第四段においてはＦモード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
量予測曲線を得たならば、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（第９図の実線で示す周期ΔTmでの雨量）を演算
周期ΔTeの幅の雨量（破線）に書きなおす必要がある。
こ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図の如く全体が演算周期ΔTeとなる。以下、この
連結処理を説明する。今、ΔTe＝ts＋ｕ・ΔTm＋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≦ΔTmであり、ｕは零を含む正整数で
ある。ts,u・ΔTm,teにおける降雨量gs,gj（ｊ＝1,2,
…,u）,geとすれば、演算周期ΔTeの間の実績降雨量ga
は次式で得られる。

ここで、ｕ＝０のとき、となる。

ステップ（ヘ）……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
を計算しポンプ井21への流入流量を取得する。先ず、こ
こでは、連結降雨量〔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
に従来の大地浸透分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、巨視的な水文学的方法と微視
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量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RRL（Road Research
Laboratory）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，J₂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J₁
−J₃間、J₂−J₃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した一
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分あるいは10分となってい
るので、一様流で計算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しては、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、これら一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
量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P₁，P₂等の下水管路
網へ流入するが、このときR₁〜R₃を出力節点、J₁〜J₃を
入出力節点、P₁，P₂を入力節点とすれば、各流量曲線で
ある出力節点R₁〜R₃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P₁，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R₁〜R₃および
入出力枝を共に有する節点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
P₁，P₂が配置され、一方、左欄上側から下側へ順次入出
力節点J₁〜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では既に接点
J₁，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P₂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J₁，J₂，J₃，P₁，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については入力がないので単
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、これらが一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、方向枝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。
一般に、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図に示すように円形断面の下水管路30
では単に越流分を分岐路へ流すだけで計量する手段がな
いので、次のような条件の下の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hcに換算する。今、第15図の円
形断面において全幅堰高さhw,横幅Ww,堰断面積Awとする
と、底辺を堰幅Wwとし、高さを全幅堰高さhr−hw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
うな長方形断面積の堰に対して流量Qwを与えた場合、フ
ランシスの式（矩形の堰を越流する流量を長さと水頭で
表した計算式：マグローヒル，科学技術用語大辞典，発
行所株式会社日刊工業新聞社）を用いて、 Qw＝1.84Ww hr^3/2 が成立する。一方、管径をＤとすれば、 Ww＝Dsin （φw/2） hw＝（D/2）・｛１−cos（φw/2）｝ Aw＝(D/2)²・｛（φw/2）−（sin φw/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量に添
字ｃを付せば、 Ww hr＋Aw＝A_C＝(D/2)²・｛（φ_Ｃ/2）−（sin φ_Ｃ/2）｝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φｃを求めることが可能であるので、限界水深
hcは、 hc＝（D/2）・｛１−cos （φ_Ｃ/2）｝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量Ｑは堰越流流量
Qwと処理場へ流れる流量Qt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。

ステップ（チ）……従って、以上のように予め流量Ｑ
と流量Qw,Qtの関係を定めておけば、流量Ｑから分岐流
量Qw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。

ステップ（リ）……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の単機容量Qu（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ΔTe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の低面積をＡ、ポンプ井上下限水位を各々Hx,Hn
とすれば、 Vp＝60.0・Qu・ΔTe/｛（Hx−Hn）Ａ｝で表わせる。従って、例えば容量Qu＝２（m³/s）、ポン
プ井容積10・360（m³）のときには、Vp＝（1/30）・ΔT
eとなる。従って、Vp＝0.2とすれば、演算周期ΔTe＝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、Hmは中位、H1は下位、
Hnは下限であり、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、上記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T0における水位計22の指示値
がＨ_T0−ΔTeであり、ポンプ運転台数Ｉ_T0−ΔTeである
とき、次演算時点以降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Q_T0
を算出する。

手順２…水位補正分Qk＝（Ｈ_T0−ΔTe−Hm）・A/ΔTeを
算出するが、H1≦Ｈ_T0−ΔTe≦Huのときは、Qk＝０とお
く。

手順３…流入流量Q_T0と水位補正分Qkとから運転すべき
ポンプ運転台数I_T0を算出する。

I_T0＝INT〔0.5＋（Q_T0＋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Id＝Ｉ_T0−ΔTe−I_T0を算
出する。

但し、（ａ）Id≧１かつＨ_T0−ΔTe＞Hmのとき、Id＝
１（ｂ）Id≧１かつＨ_T0−ΔTe≦Hmのとき、Id＝０（ｃ）Id≦−１かつＨ_T0−ΔTe≧Hmのとき、Id＝０（ｄ）Id≦−１かつＨ_T0−ΔTe＜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。
ここで、ペトリネットとは事象（トランジション）が生
起する条件と生起の結果との関係，つまり事象間の連係
を表現したモデルをいう。同図においてPi（ｉ＝1,2,
…,28）は、プレース（Place）と呼び、事象が生起する
条件をANDの形に表したもので、具体的にはP1は時刻（T
0−ΔTe）で水位第１下位域、P2は時刻（T0−ΔTe）で
水位第２下位域、P3は時刻（T0−ΔTe）で水位第２上位
域、P4は時刻（T0−ΔTe）で水位第１上位域、P5は時刻
（T0−ΔTe）で水位下位域、P6は時刻（T0−ΔTe）で水
位上位域、P7は時刻（T0−ΔTe）で水位調整分考慮な
し、P8は時刻（T0−ΔTe）で水位調整分考慮なし、P9は
時刻（T0−ΔTe）でポンプ３台運転、P10は時刻（T0−
ΔTe）でポンプ２台運転、P11は時刻（T0−ΔTe）でポ
ンプ１台運転、P12は時刻（T0−ΔTe）でポンプ０台運
転、P13は時刻（T0）で流出解析による流入流量予測
値、P14は時刻（T0）で運転台数算定、P15は時刻（T0）
でポンプ３台運転、P16は時刻（T0）でポンプ２台運
転、P17は時刻（T0）でポンプ１台運転、P18は時刻（T
0）でポンプ０台運転、P19は時刻（T0−ΔTe）に対する
時刻（T0）の運転台数３台減、P20は時刻（T0−ΔTe）
に対する時刻（T0）の運転台数２台減、P21は時刻（T0
−ΔTe）に対する時刻（T0）の運転台数１台減、P22は
時刻（T0−ΔTe）に対する時刻（T0）の運転台数増減な
し、P23は時刻（T0−ΔTe）に対する時刻（T0）の運転
台数１台増、P24は時刻（T0−ΔTe）に対する時刻（T
0）の運転台数２台増、P25は時刻（T0−ΔTe）に対する
時刻（T0）の運転台数３台増、P26は時刻（T0）での運
転台数１台減に決定、P27は時刻（T0）での運転台数増
減なしに決定、P28は時刻（T0）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P20、１台減P21、１台増P23、２台増P2
4、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P19と２台減P20、お
よび２台増P24と３台増25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１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。

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、降雨量予測手段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測するので、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ると共に
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測時間か
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
量予測手段による降雨量曲線データの他に、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
流入流量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
による観測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MT0から降雨量を算出するときに精度の高
いレーダ雨量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、気象衛星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T0と時刻T0−３ΔTe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図において時刻T0−Km・ΔTeの重心点と時
刻T0−（Km−１）ΔTe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、（Km−
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T0−ΔTeから時刻T0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＝T0−Km,…,T0）が常に同一方向であれば、この角度の平均値を時刻T0＋Ｋ・ΔTe（Ｋ＝′1,12,…,Kf）の折れ角度と
することにする。つまり、時刻T0−Km・ΔTeの重心点と
時刻T0の移動速度ベクトルをKm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、ポンプの流量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ｈの関数となるとき（Ａ＝Ａ（ｈ））には
容積が半分となるときの水位Hm′をから求める。また、大雨が予測されるとき、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
位水位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］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
予測できるので、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、降雨量曲線の予測に加え、
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に対処しながら
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構成を示す図、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測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、6
a,6b……テレメータ装置、７……データ校正手段、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、25
……ポンプ駆動機、30……下水管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 19/00 (56)参考文献特開昭61−111108（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−156342（ＪＰ，Ａ) 特開平１−175613（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−153291（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−60275（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−186026（ＪＰ，Ｕ) 特公平４−76637（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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づいたときに中位水位への単位時
間当たりの水位補正分を考慮して、この水位補正分と流
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。