TW201822024A - 模擬裝置、模擬方法及記錄媒體 - Google Patents

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落合勝博
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日商日本電氣股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可實現較習知的水流模擬器更高精度的水流模擬之模擬裝置、模擬方法以及記錄媒體。該模擬裝置，包含：推定値取得手段，計算對象地域之土中含水量的推定値；決定手段，考量「對象地域之土中含水量的推定値」與「對象地域之土中含水量的實測値」之誤差，以決定參數；以及模擬器手段，使用參數進行對象地域的水流的模擬。

Description

模擬裝置、模擬方法以及記錄媒體
本發明係關於能預測對象地域之水的流動亦即水流之模擬裝置、模擬方法以及記錄媒體。
吾人進行用以監視河川、堤防等之狀態，或預測其洪水及塌壞之技術開發。其中，存在一種技術，藉由實施使用降雨預測之水流模擬，以預測作為對象之河川的流出量，並從此結果預測洪水或是堤防決堤。
此技術中，需要實施水流模擬之用的水流模擬器。水流模擬器係藉由所謂「分布型流出模型」及「河道運動波模型」兩種模型構成。分布型流出模型，係用以計算「對象地域之河川以外的地域之水的流動」之模型。河道運動波模型，係用以計算「對象地域之河川部分之水的流動」之模型。在這些模型中具有複數參數，若這些參數設定得宜，便可更接近現實地進行水流模擬。目前，存在有將「河川流出量實測値」與「以水流模擬計算出的河川流出量」相比較，而決定適當的參數之技術。然而，使用「河川流出量以外的實測値」之參數決定方法並不多。 ﹝先行技術文獻﹞ ﹝專利文獻﹞
﹝專利文獻1﹞日本特開2009－008651號公報
﹝發明所欲解決之問題﹞ 在使用「水流模擬器」之水流模擬中，將對象地域分割為網格，並輸入「各別網格降注的降雨預測」，來計算任意地點的任意時刻之流出量。上述「分布型流出模型」以及「河道運動波模型」之參數，包含層厚、粗度係數、透水係數等與地形相關之參數，藉由適切地設定這些參數，可接近現實地實施模擬。
關於決定上述參數的方法，現今吾人知悉評價「與河川流量的實測値之間的誤差」的方法。此決定方法中，具體而言，首先，藉由「現地調查、文獻調查、經驗法則等」，將上述參數產生數個參數候補，並使用這些候補來實施水流模擬。接著，比較「由河川流出量計測得之實測値」與「河川流出量計的設置處之模擬結果」之間的誤差。比較的結果，將最接近實測値之模擬結果所獲得的參數，採用為真正的參數。
上述模擬中的遇到的課題，係只能在河川流出量計的設置處評價模擬誤差。亦即，只能提高進行河川部分的水流模擬用之河道運動波模型的精度。從而，由於無法直接評價計算「流入河川的區域之流出量」用之分布型流出模型之計算誤差，因此，無法使對河道運動波模型之輸入誤差最小化。
又，若能使用土中水量計這種可在河川以外的區域進行測定之實測資料，以使分布型流出模型的精度提高，則能解決上述課題。然而，由於以分布型流出模型計算的結果係各網格之流出量，並未輸出對應土中水量計之値的結果，因此，無法進行直接的評價。從而，難以對習知的模擬反映土中水量計的實測値，而決定更佳的參數。
本發明之目的在於提供一種可實現較習知的水流模擬器更高精度的水流模擬之模擬裝置、模擬方法以及記錄媒體。 ﹝解決問題之方式﹞
依本發明之一觀點提供之模擬方法，其特徵在於：計算對象地域之土中含水量的推定値，考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數，並使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
依本發明之另一觀點提供之模擬裝置，其特徵在於包含：推定値取得手段，計算對象地域之土中含水量的推定値；決定手段，考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數；以及模擬器手段，使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
依本發明之又另一觀點提供之記錄媒體，其特徵在於記錄使以下程序執行之程式：計算對象地域之土中含水量的推定値，考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數，並使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。 ﹝發明之效果﹞
依本發明，可實現較習知的水流模擬器更高精度的水流模擬。
［一實施態樣］ 針對依本發明的一實施態樣之模擬裝置以及模擬方法，參照圖1至圖5說明。
首先，針對依本實施態樣之模擬裝置的構成，使用圖1至圖4說明。圖1係表示依本實施態樣之模擬裝置的功能構成之方塊圖。圖2係說明河道區段之概略圖。圖3係說明網格的水流方向之概略圖。圖4係說明土中含水量之概略圖。
依本實施態樣之模擬裝置，係藉由水流模擬器預測對象地域的水之流動亦即水流之模擬裝置，並具有參數自動決定功能，用以自動決定藉由水流模擬器進行之水流模擬的參數。參數自動決定功能，將「土中含水量的實測値、河川流出量的實測値、起始參數、及降雨量預測」作為輸入，並自動決定可由水流模擬器最高精度地將現實狀況再現之最佳參數。在此，起始參數係由「水流模擬器的分布型流出模型、及河道運動波模型」設定之參數，並由水流模擬之實施者設定適當之值。參數例如為層厚、粗度係數、透水係數等所謂與地形相關之數值等。此時，此參數的設定者，亦可不具有與參數的設定方法相關之特別知識。
如圖1所示，依本實施態樣之模擬裝置101，包含：水流模擬器部102、流出量變換部103、參數最佳化部104、最佳參數提示部105、及預測部106。水流模擬器部102，包含分布型流出模型計算部1021及河道運動波模型計算部1022。又，圖1中的各區塊間之單方向箭頭係清楚表示訊號或是資料的流動方向，並非排除訊號或是資料的流動之雙向性。
水流模擬器部102係作為「使用參數進行對象地域的水流之模擬的模擬器手段」發揮功能。水流模擬器部102，將設定好的起始參數202以及降雨量預測203作為輸入，產生水流模擬的對象地域之流出量的時間順序資料。使用起始參數202之對象地域的水流模擬，係起始模擬。此時，河道運動波模型計算部1022使用河道運動波模型，進行對象地域的河川部分之水流計算。另一方面，分布型流出模型計算部1021使用分布型流出模型，進行對象地域的河川以外的部分之水流計算。
由河道運動波模型計算部1022用於「河川部分的水流計算」之河道運動波模型，係如下述般成為計算「時刻t期間朝下游的河川區段之輸入流出量」之運算法。亦即，如圖2所示，於河道運動波模型，對象地域之河川R係被分割為複數之河川區段S。圖2中係例示將河川R分割為區段1～區段7以作為河川區段之情形。接著，藉由給予各個分割後的河川區段：「時刻t期間落於河川之降雨」、「時刻t期間從河川以外的地域向河川流入的流入量」、以及「起始參數」，以實施水流計算。如此，來計算時刻t期間朝下游的河川區段之輸入流出量。
另一方面，分布型流出模型計算部1021所用於河川以外的部分之水流計算的分布型流出模型，係如下述般成為計算「時刻t期間朝底部網格之流出量」的運算法。亦即，在分布型流出模型中，對象地域係分割為例如50m見方或是250m見方的網格。如圖3所示在各網格M計算出之流出量F，係預設成所有的水朝向最具高低差的鄰接網格流動。此前提下，於各別的網格將「落於時刻t期間之降雨量預測、起始參數、以及時刻t期間從頂部網格之流入量」作為輸入，來計算時刻t期間朝底部網格之流出量。
一般而言，在實施使用水流模擬器之水流模擬時，作為大幅影響結果之要因，例如為建構水流模擬器之分布型流出模型以及河道運動波模型的參數設定。由於水流模擬的精度隨著此參數設定改變，在考量提高水流模擬的精度時，關鍵在於如何設定適當的參數。
如上所述，若能反映「河川流出量的實測値以及河川以外區域之土中含水量的實測値」而決定參數，則能建構提高習知水流模擬器的精度而更為正確的水流模擬器。此時，如上所述，在水流模擬器的輸出結果中，並未計算與土中含水量對應之値。因此，難以藉由反映「以土中水量計測得之土中含水量的實測値」而進行誤差評價，來決定參數。
相對於此，本實施態樣中，下述流出量變換部103，將「水流模擬器部102的分布型流出模型計算部1021所輸出之土中水量計設置處的流出量之推定値」，轉換為「土中水量計設置處的土中含水量之推定値」。又，針對土中含水量的推定値之計算方法詳述如下。藉此，本實施態樣中，能進行「土中含水量的推定値」與「以土中水量計測得之土中含水量的實測値」之誤差評價。將「土中含水量的推定値」與「土中含水量的實測値」之誤差的評價，公式化為「決定最佳參數用之最佳化問題」，藉此，求取此最佳化問題之解，變為決定最佳參數。最佳化問題，將於後述參數最佳化部104中闡明。由於本實施態樣中，不僅反映河川流出量的實測値，也反映土中含水量的實測値，而決定水流模擬的參數，因此，可實現較習知的水流模擬器更高精度的水流模擬。
流出量變換部103，將「以分布型流出模型計算部1021計算出之土中水量計的設置處之網格中，時刻t期間之流出量」作為輸入，並將此流出量，轉換為時刻t期間之土中含水量的推定値。又，土中水量計係設置於對象地域之河川以外的部分。如此，流出量變換部103作為推定値取得手段發揮功能；該推定値取得手段，基於由分布型流出模型計算部1021計算出之對象地域之河川以外的部分之水流的計算結果，而取得對象地域之土中含水量的推定値。
在此，如圖4所示，土中含水量係以包含於「土的每單位體積」之「水的體積」加以計算。亦即，藉由計算包含於「土中水量計設置處的網格」之「水的體積」，並將計算出之水的體積，除以「土中水量計設置處的網格之體積(土的體積)」，以將流出量轉換為土中含水量的推定値。在此，由於兩者網格的大小均為例如50m見方或是250m見方，因此，土中含水量係等於「包含於網格的水之水位h」除以「網格的土層厚度d」之値「h／d」。網格的土層厚度，係於模擬途中不變化之參數。因此，雖係求取包含於網格之水的水位h，仍相當於求取土中含水量。
又，以下說明求取包含於網格之水的水位之方法。分布型流出模型係以以下式(1)為基礎。
【數學式1】
式(1)中，h為網格中之水的水位，q為從網格流出之水的流出量，r為降雨量，Φ θ 係具有以θ 作為參數、並具有以q作為變數之函數。惟，請注意Φ θ 的形式依模型化的方法，存在數種模式。在分布型流出模型中，藉由將這些式子連立求解，來計算流出量q。從而，若藉由使用式(1)中的第二式，用流出量q來計算Φ θ (q)，便可求出該網格當中的水位h。惟，雖然參數θ 在計算前述流出量q時，係使用起始參數而作為固定値來處理，然而，在計算網格的水位h時，係設定成作為變數來處理。計算水位h時將參數θ 作為變數處理之用意在於，為了利用以下說明之參數最佳化部104實施最佳化，藉以求取最佳參數。
又，土中含水量的推定値，可如下述般計算。亦即，由於所謂的「土中含水量」，係土之每單位體積中的含水量之體積，因此，首先，由「落於土中水量計設置處之降雨量」與「從上游部分流入之含水量」，計算流入土中水量計設置處之合計含水量。接著，從前述合計含水量，減去以水流模擬獲得之土中水量計設置處的流出量。如此減去後所得之量，即為土中水量計設置處之含水量。另一方面，土中水量計設置處之網格的體積，係藉由網格大小(例如50m見方或是250m見方)的平方，乘以鉛直方向的高度(土層厚度)加以計算。藉由將「土中水量計設置處之含水量」除以「土中水量計設置處之網格的體積」，來計算土中水量計設置處中之土中含水量的推定値。
參數最佳化部104作為決定手段發揮功能；該決定手段修正分布型流出模型以及河道運動波模型的參數，而自動決定最佳參數。如下所述，參數最佳化部104在決定最佳參數時，考量「土中含水量的推定値」與「以土中水量計測得之土中含水量的實測値」的誤差。
首先，參數最佳化部104從流出量變換部103取得時刻t期間土中含水量的推定値，並取得輸入之時刻t期間以土中水量計測定出之土中含水量的實測値201a。土中水量計係設置於對象地域的河川以外。如此，參數最佳化部104亦作為取得對象地域之土中含水量的實測値之實測値取得手段發揮功能。又，參數最佳化部104藉由用接收到的「土中含水量的推定値及土中含水量的實測値」來解決適切的最佳化問題，以決定時刻t期間之分布型流出模型的最佳參數。如此，參數最佳化部104考量「土中含水量的推定値」與「由土中水量計測得之土中含水量的實測値」之誤差，以決定分布型流出模型的最佳參數。
又，參數最佳化部104，取得：「以河道運動波模型計算部1022計算出之時刻t期間河川流出量計存在處之流出量的推定値」、與「輸入之時刻t期間以河川流出量計測得之河川流出量的實測値201b」。又，參數最佳化部104藉由用接收到的流出量之推定値以及河川流出量的實測値解決適切的最佳化問題，亦決定時刻t期間河道運動波模型的最佳參數。
以下，首先，針對於參數最佳化部104中決定分布型流出模型的最佳參數之方法加以敘述。作為輸入給定之土中含水量的實測値，設為m。此時，若係使「由水流模擬結果計算出之上述土中含水量的推定値Φ θ (q)／d」與「土中含水量的實測値m」之誤差最小化之參數θ ，便可謂係將現實狀況良好再現之模擬。從而，進行如下之公式化。
【數學式2】
式(2)中，雖然f(θ )等於Φ θ (q)／d，但為了將Φ θ (q)／d以針對作為變數之參數θ 之函數呈現，故以f(θ )表示。又，Θ為用來給予作為變數之參數θ 的限制條件之集合。因參數的不同，有時亦存在「不能取負値、不能在某特定値以上」等限制，故藉由適切使用Θ，以應付這般狀況。式(2)之最佳化問題，係將「時刻t期間土中含水量的推定値」與「實測値」之誤差作為目標函數，並將其在適切的限制條件Θ下最小化。對其求解，係相當於求取能使推定値接近實測値之參數。接著，藉由求解如式(2)般公式化後之最佳化問題，來決定分布型流出模型的最佳參數。 接著，針對參數最佳化部104中決定河道運動波模型之最佳參數的方法，亦能基於與前述分布型流出模型的最佳參數決定方法同樣之想法，進行如式(2)般之公式化。具體而言，在決定河道運動波模型的最佳參數時，將式(2)中的f(θ )，取代為「將模擬中計算之時刻t期間的參數θ 視為變數時之流出量」。進而，將式(2)中的m，取代為「河川流出量的實測値」。又，針對式(2)中的Θ，考量能取得河道運動波模型之參數的範圍，而適切設定。
接著，針對求解式(2)之最佳化問題的方法加以說明。此時使用的解法，可採用一般的數理最佳化方法。例如，可採用原始-對偶內點法(primal-dual interior point method)、逐次二次規劃法(sequential quadratic programming)、增廣拉格朗日法(Augmented Lagrangian Method)等作為解法。藉由這般最佳化方法，求解「用以最佳化分布型流出量之參數的最佳化問題」與「用以最佳化河道運動波模型之參數的最佳化問題」。將如此獲得的兩個參數設定，設定為時刻t期間在參數最佳化部104輸出之最佳參數。 當獲得最佳參數的時刻t並非模擬期間之最終時刻之情形，於下一個模擬時刻，水流模擬器部102使用在此時刻t獲得之最佳參數執行水流模擬。另一方面，當獲得最佳參數的時刻t為模擬期間中的最終時刻之情形，參數最佳化部104朝最佳參數提示部105傳遞最佳參數。
在此，作為具體例，針對在水流模擬器部102的分布型流出模型計算部1021中使用以下式(3)進行計算時，決定分布型流出模型的最佳參數加以說明。式(3)使用具體的函數作為式(1)中的Φ θ 。又，如上所述，河道運動波模型之最佳參數亦能以同樣的想法決定。
【數學式3】
式(3)中，h為網格中水的水位，q為從網格流出之水的流出量，r為降雨量，K及α為參數。在分布型流出模型計算部1021，藉由將這些式子連立求解，來計算流出量q。 在流出量變換部103，使用式(3)中的第二式，並用模擬結果的流出量q進行土中含水量之推定。在此，若將土層厚度設為d，則能依以下式(4)呈現土中含水量的推定値。
【數學式4】
惟，式(4)中左邊的f，係給予「將作為參數之α、K、d視為變數時之土中含水量的推定値」之函數。從而，在流出量變換部103，藉由將時刻t期間之模擬結果的流出量q代入式(4)右邊，而以包含有參數之形式來推定時刻t期間之土中含水量。
參數最佳化部104，藉由求解如以下式(5)般公式化後之最佳化問題，以決定分布型流出模型的最佳化參數。式(5)所示之最佳化問題，係使用「時刻t期間之土中含水量的實測値m」與「以流出量變換部103計算出之時刻t期間土中含水量的推定値」。
【數學式5】
惟，式(5)中，Θ係用以給予「視為變數之參數α、K、d的限制條件」之集合。因參數的不同，有時亦存在「不能取負値、不能在某特定値以上」等限制，故藉由適切使用Θ，以應付這般狀況。式(5)之最佳化問題，係將「時刻t期間之土中含水量的推定値」與「實測値」之誤差作為目標函數，並將其在適切的限制條件Θ下最小化。對其求解，係相當於求取能使推定値接近實測値之參數α、K、d。接著，藉由用上述最佳化方法求解如式(5)般公式化之最佳化問題，來決定分布型流出模型的最佳參數。將如此計算出之最佳參數，作為參數最佳化部104的輸出結果。
最佳參數提示部105，係將「參數最佳化部104中計算出之分布型流出模型的最佳參數以及河道運動波模型的最佳參數」，提示作為對象地域中的最佳參數。
預測部106，基於由水流模擬器部102算出之對象地域的水流的計算結果，預測對象地域中之水流造成的影響。具體而言，作為水流造成的影響，預測部106可預測例如對象地域中的河川水位、土中含水量、斜面塌壞、洪水等。
又，依本實施態樣之模擬裝置101，例如，係藉由依照程式執行處理之中央運算裝置(Central Processing Unit，CPU)加以實現。又，模擬裝置101亦可包含CPU與記錄有程式之記錄媒體，並可藉由電腦加以實現，該電腦係藉由基於程式之CPU的控制而動作。又，模擬裝置101可藉由單一裝置構成，亦可藉由以有線或是無線連接之兩個以上物理上分離的裝置加以構成。
又，水流模擬器部102、流出量變換部103以及參數最佳化部104，例如，係藉由依照程式執行處理之CPU加以實現。
又，於電腦的CPU執行之程式的部分或全部，可藉由記錄有該等程式之DVD－ROM(Digital Versatile Disc－Read Only Memory，唯讀式數位多用途光碟)、CD－ROM(Compact Disc－Read Only Memory，唯讀式光碟)、USB(Universal Serial Bus，通用序列匯流排)儲存體、其他快閃式儲存體等電腦可讀取記錄媒體，加以提供。
接著，針對使用依本實施態樣之模擬裝置101的模擬方法，進而用圖5說明。圖5係表示依本實施態樣之模擬裝置101的動作流程圖。
於模擬裝置101，輸入土中含水量的實測値201a、河川流出量的實測値201b、起始參數202、以及降雨量預測203(步驟S101)。土中含水量的實測値201a係藉由土中水量計實測出之感測器實測値。河川流出量的實測値201b係藉由河川流出量計實測出之感測器實測値。
水流模擬器部102從「輸入之降雨量預測203」以及「起始參數202」，分別取得「降雨量之時間順序資料」以及「水流模擬器的模型參數之起始値亦即模型起始値參數」。水流模擬器部102使用起始參數202，如下述般進行對象地域的水流之起始模擬。
分布型流出模型計算部1021藉由分布型流出模型，使用模型起始値參數以及降雨量的時間順序資料，計算各網格的流出量(步驟S102)。
河道運動波模型計算部1022藉由河道運動波模型，使用模型起始値參數、降雨量的時間順序資料、以及分布型流出模型計算部1021的計算結果，計算各河道區段的流出量(步驟S103)。
流出量變換部103使用分布型流出模型計算部1021的計算結果，計算土中水量計設置處的土中含水量的推定値(步驟S104)。
參數最佳化部104藉由使用「感測器實測値亦即土中含水量的實測値」以及「以流出量變換部103計算出之土中含水量的推定値」而求解適切的最佳化問題，以計算分布型流出模型的最佳參數。又，參數最佳化部104藉由使用「河道運動波模型計算部1022的計算結果」以及「感測器實測値亦即河川流出量的實測値」而求解適切的最佳化問題，以計算河道運動波模型的最佳參數。如此，參數最佳化部104將「分布型流出模型以及河道運動波模型的參數」最佳化(步驟S105)。
至步驟S105為止的計算中，若未達模擬的結束時刻(步驟S106之否)，移至步驟S102而再度重覆進行步驟S102～S105之計算。此時，參數最佳化部104將步驟S105中獲得的最佳參數中的分布型流出模型之參數，傳遞至分布型流出模型計算部1021。又，參數最佳化部104將步驟S105中獲得的最佳參數中的河道運動波模型之參數，傳遞至河道運動波模型計算部1022。如此，使最佳化參數被反映於分布型流出模型計算部1021及河道運動波模型計算部1022中之下一時刻的模擬。
另一方面，若達模擬結束時刻(步驟S106之是)，參數最佳化部104將最佳參數傳遞至最佳參數提示部105。最佳參數提示部105將傳遞來的最佳參數，輸出為模型最佳參數(步驟S107)。
水流模擬器部102中的分布型流出模型計算部1021以及河道運動波模型計算部1022，可分別使用由最佳參數提示部105提示之模型最佳參數，進行水流的計算。
又，預測部106基於由水流模擬器部102模擬之對象地域的水流的計算結果，例如預測「對象地域中的河川水位、土中含水量、斜面塌壞、洪水」等，作為由對象地域中的水流所造成的影響。
如此，本實施態樣中，不僅考量河川流出量的實測値，亦考量土中含水量的實測値，而決定由水流模擬器部102模擬之水流模擬的參數。從而，依本實施態樣，可實現較習知的水流模擬器更高精度的水流模擬。因此，藉由使用依本實施態樣之水流模擬的結果，相較於藉由習知方法進行之預測，可提高「河川水位預測、斜面塌壞預測、土中含水量預測、洪水預測」等之正確性。又，土中含水量預測亦可利用於農業ICT(Information and Communication Technology，資訊傳播科技)。
［另一實施態樣］ 上述各實施態樣中說明過的模擬裝置，若依另一實施態樣，亦可如圖6所示構成。圖6係表示依另一實施態樣之模擬裝置的功能構成之方塊圖。
如圖6所示，模擬裝置301具有推定値取得手段302，用以計算對象地域之土中含水量的推定値。又，模擬裝置301具有決定手段303，用以考量「對象地域之土中含水量的推定値」與「對象地域之土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數。又，模擬裝置301具有模擬器手段304，其使用參數進行對象地域之水流的模擬。
［變化實施態樣］ 本發明不限於上述實施態樣，可有各種變化。
例如，雖然上述實施態樣中，係以「於水流模擬器部102，藉由河道運動波模型計算河川部分的水流，並藉由分布型流出模型計算河川以外的部分之水流」之情形為例說明，然而，並不限定於此。河川部分的水流以及河川以外的部分之水流，可分別藉由各種模型計算。又，水流模擬器部102可建構成，例如，不區分河川部分與河川以外的部分，而計算對象地域的水流。
上述實施態樣之部分或是全部，亦可記載如以下附記，但不限於以下。
(附記1) 一種模擬方法，其特徵在於包含以下步驟： 計算對象地域之土中含水量的推定値； 考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數；以及 使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
(附記2) 如附記1記載之模擬方法，其中， 使用起始參數進行該對象地域之該水流的起始模擬； 藉由該起始模擬，計算該對象地域之該土中含水量的該推定値。
(附記3) 如附記1或2記載之模擬方法，其中， 決定該參數，俾使「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差變小。
(附記4) 如附記2記載之模擬方法，其中， 該起始模擬，計算該對象地域的河川以外的水流； 基於該河川以外的部分的該水流的計算結果，取得該對象地域的該土中含水量之該推定値。
(附記5) 如附記4記載之模擬方法，其中， 該土中含水量的該實測値，係藉由設置於該河川以外的部分土中水量計加以測定。
(附記6) 如附記4或5記載之模擬方法，其中， 藉由將「該對象地域之該河川以外的部分的水位」除以「該河川以外的部分的土層厚度」，來計算而取得該土中含水量之該推定値。
(附記7) 如附記6記載之模擬方法，其中， 使用分布型流出模型，計算該河川以外的部分之該水流； 基於由該分布型流出模型計算出之計算結果，計算該河川以外的部分的該水位。
(附記8) 如附記1至7中任一項記載之模擬方法，其中， 藉由求解將「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差作為目標函數之最佳化問題，以決定該參數。
(附記9) 一種模擬裝置，包含： 推定値取得手段，計算對象地域之土中含水量的推定値； 決定手段，考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，以決定參數；以及 模擬器手段，使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
(附記10) 如附記9記載之模擬裝置，其中， 該模擬器手段使用起始參數，進行該對象地域之該水流的起始模擬； 該推定値取得手段藉由該起始模擬，計算該對象地域的該土中含水量之該推定値。
(附記11) 如附記9或10記載之模擬裝置，其中， 該決定手段決定該參數，俾使「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差變小。
(附記12) 如附記10記載之模擬裝置，其中， 該模擬器手段藉由該起始模擬，計算該對象地域的河川以外的水流； 該推定値取得手段基於該河川以外的部分的該水流的計算結果，取得該對象地域之該土中含水量的該推定値。
(附記13) 如附記12記載之模擬裝置，其中， 該土中含水量之該實測値，係藉由設置於該河川以外的部分之土中水量計加以測定。
(附記14) 如附記12或13記載之模擬裝置，其中， 該推定値取得手段藉由將「該對象地域之該河川以外的部分之水位」除以「該河川以外的部分之層厚度」，來計算而取得該土中含水量之該推定値。
(附記15) 如附記14記載之模擬裝置，其中， 該模擬器手段使用分布型流出模型，計算該河川以外的部分之該水流； 該推定値取得手段基於由該分布型流出模型計算出之計算結果，計算該河川以外的部分之該水位。
(附記16) 如附記9至15中任一項記載之模擬裝置，其中， 該決定手段，藉由求解將「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差作為目標函數之最佳化問題，以決定該參數。
(附記17) 一種記錄媒體，記錄有於電腦執行以下程序之程式： 計算對象地域之土中含水量的推定値； 考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數；以及 使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
101‧‧‧模擬裝置
102‧‧‧水流模擬器部
103‧‧‧流出量變換部
104‧‧‧參數最佳化部
105‧‧‧最佳參數提示部
106‧‧‧預測部
1021‧‧‧分布型流出模型計算部
1022‧‧‧河道運動波模型計算部
201a‧‧‧土中含水量的實測値
201b‧‧‧河川流出量的實測値
202‧‧‧起始參數
203‧‧‧降水量預測
301‧‧‧模擬裝置
302‧‧‧推定値取得手段
303‧‧‧決定手段
304‧‧‧模擬器手段
【圖1】表示依本發明的一實施態樣之模擬裝置的功能構成之方塊圖。 【圖2】說明河道區段之概略圖。 【圖3】說明網格的水流方向之概略圖。 【圖4】說明土中含水量之概略圖。 【圖5】表示依本發明的一實施態樣之模擬裝置的動作流程之流程圖。 【圖6】表示依本發明的另一實施態樣之模擬裝置的功能構成之方塊圖。

Claims (12)

  1. 一種模擬方法，其特徵為包含以下步驟： 計算對象地域之土中含水量的推定値； 考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數；以及 使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
  2. 如請求項1記載之模擬方法，其中， 使用起始參數，進行該對象地域之該水流的起始模擬； 藉由該起始模擬，計算該對象地域的該土中含水量之該推定値。
  3. 如請求項1或2記載之模擬方法，其中， 決定該參數，俾使「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差變小。
  4. 如請求項2記載之模擬方法，其中， 該起始模擬，計算該對象地域的河川以外的水流； 基於該河川以外的部分之該水流的計算結果，取得該對象地域之該土中含水量的該推定値。
  5. 如請求項4記載之模擬方法，其中， 該土中含水量之該實測値，係藉由設置於該河川以外的部分之土中水量計加以測定。
  6. 如請求項4或5記載之模擬方法，其中， 藉由將「該對象地域之該河川以外的部分之水位」除以「該河川以外的部分之土層厚度」，以計算而取得該土中含水量之該推定値。
  7. 如請求項6記載之模擬方法，其中， 使用分布型流出模型，計算該河川以外的部分之該水流； 基於由該分布型流出模型計算出之計算結果，計算該河川以外的部分的該水位。
  8. 2、4或5中任一項記載之模擬方法，其中， 藉由求解將「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差作為目標函數之最佳化問題，以決定該參數。
  9. 一種模擬裝置，包含： 推定値取得手段，計算對象地域之土中含水量的推定値； 決定手段，考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數；以及 模擬器手段，使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
  10. 如請求項9記載之模擬裝置，其中， 該模擬器手段使用起始參數，進行該對象地域之該水流的起始模擬； 該推定値取得手段藉由該起始模擬，計算該對象地域的該土中含水量之該推定値。
  11. 如請求項9或10記載之模擬裝置，其中， 該決定手段決定該參數，俾使「該土中含水量的該推定値」與「該土中含水量的該實測値」之該誤差變小。
  12. 一種記錄媒體，記錄有於電腦執行以下程序之程式： 計算對象地域之土中含水量的推定値； 考量「該對象地域之該土中含水量的該推定値」與「該對象地域之該土中含水量的實測値」之誤差，而決定參數；以及 使用該參數進行該對象地域的水流之模擬。
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