特許 6976198 シミュレーション装置およびそのシミュレーション装置を用いた雨水監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6976198

(24)【登録日】2021年11月11日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】シミュレーション装置およびそのシミュレーション装置を用いた雨水監視システム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/26 20120101AFI20211125BHJP

   G06Q 10/04 20120101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   G06Q50/26

   G06Q10/04

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-38162(P2018-38162)

(22)【出願日】2018年3月5日

(65)【公開番号】特開2019-153101(P2019-153101A)

(43)【公開日】2019年9月12日

【審査請求日】2020年11月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】特許業務法人ぱるも特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100094916

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 啓吾

(74)【代理人】

【識別番号】100073759

【弁理士】

【氏名又は名称】大岩 増雄

(74)【代理人】

【識別番号】100127672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 憲治

(74)【代理人】

【識別番号】100088199

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 岑生

(72)【発明者】

【氏名】霜田 健太

(72)【発明者】

【氏名】今井 健

(72)【発明者】

【氏名】川田 卓嗣

【審査官】 宮地 匡人

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０７２３９６５７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３８１０５３２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５０９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１８０１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 R.I. Ogie，Assessing the vulnerability of hydrological infrastructure to flood damage in coastal cities of developing nations，Computers, Environment and Urban Systems，2017年11月21日，Vol.68，pp.97-109

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｑ １０／００−９９／００

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

降雨予測に基づいて、河川の管理対象区域に設けられた水路における水位、流量を予測するシミュレーション装置であって、前記シミュレーション装置に設けられた検討用シミュレーションモデル生成部は、入力部を介する前記管理対象区域の雨水流出シミュレーション実行のための空間的詳細度を含めた指令信号を受信するとともに、要素モデル記憶部に記憶された前記管理対象区域を複数の小領域に分割した地表面要素モデルと、水路要素モデルのエッジ部とノード部とを用いて要素モデル接続関係記憶部に記憶されたデータからモデル水路網を生成し、前記モデル水路網で前記指令信号に含まれた降雨量が少量と予測される複数の小領域の水路において、前記指令信号で示される所定地点のノード部を基点として上流側の水路について統合化処理した統合化処理モデル水路網と、降雨量が集中すると予測される前記統合化処理モデル水路網以外の地域に相当する非統合化処理モデル水路網とを組み合わせて検討用シミュレーションモデルを生成するとともに、演算部は予測観測データ記憶部からデータを入力して前記検討用シミュレーションモデルの前記統合化処理モデル水路網の各エッジ部とノード部における第一流下値を算出し、流下能力判定部は、前記上流側の水路の各エッジ部とノード部の許容流下値と、前記第一流下値とを比較して、許容流下値＞第一流下値と判定した場合に解析用シミュレーションモデル設定部は判定された前記検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと設定するとともに、前記解析用シミュレーションモデルをシミュレーションモデル記憶部に格納し、演算部は前記解析用シミュレーションモデルを用いて前記予測観測データ記憶部からのデータを入力し、演算結果の各エッジ部とノード部における第二流下値を外部に出力するシミュレーション装置。

【請求項2】

降雨予測に基づいて、河川の管理対象区域に設けられた水路における水位、流量を予測するシミュレーション装置であって、前記シミュレーション装置に設けられた検討用シミュレーションモデル生成部は、入力部を介する河川の管理対象区域の管理者が生成した前記管理対象区域の雨水流出シミュレーション実行のための空間的詳細度を含めた指令信号を受信するとともに、要素モデル記憶部に記憶された前記管理対象区域を複数の小領域に分割した地表面要素モデルと、水路要素モデルのエッジ部とノード部とを用いて要素モデル接続関係記憶部に記憶されたデータからモデル水路網を生成し、前記モデル水路網で前記指令信号に含まれた降雨量が少量と予測される複数の小領域の水路において、前記指令信号で示される所定地点のノード部を基点として上流側の水路について統合化処理した統合化処理モデル水路網と、降雨量が集中すると予測される前記統合化処理モデル水路網以外の地域に相当する非統合化処理モデル水路網とを組み合わせて検討用シミュレーションモデルを生成するとともに、演算部は予測観測データ記憶部からデータを入力して前記統合化処理モデル水路網の前記各エッジ部とノード部における予測流下値を算出し、流下能力統合対象判定部は、安全率記憶部に記憶されたエッジ毎の安全率を入力するとともに前記予測流下値に乗算して最大流下値とし、エッジ毎の許容流下値≦最大流下値の場合にエッジ部の氾濫リスクが高いと判定、エッジ毎の許容流下値＞最大流下値の場合には前記指令信号が正しいと判定するとともに、解析用シミュレーションモデル設定部は判定された前記検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと設定し、前記演算部は前記予測観測データ記憶部からデータを用いた演算結果を外部に出力するとともに、氾濫リスクが高いと判定の場合には、前記検討用シミュレーションモデル生成部は該当するエッジ部を含まない統合化処理モデル水路網と、前記統合化処理モデル水路網以外の非統合化処理モデル水路網とを組み合わせた検討用シミュレーションモデルを生成し、前記流下能力統合対象判定部によって前記検討用シミュレーションモデルが解析用シミュレーションモデルと判定後、演算部の演算結果と、前記解析用シミュレーションモデルの水路網を外部に出力するとともに、前記解析用シミュレーションモデルは、シミュレーションモデル記憶部に格納されるシミュレーション装置。

【請求項3】

前記指令信号に含まれた空間的詳細度は、河川の管理対象区域の管理者が生成したものとする請求項１に記載のシミュレーション装置。

【請求項4】

前記統合化処理モデル水路網は、前記所定地点のノード部を基点として下流側の水路について統合化処理したものとする請求項１または請求項３に記載のシミュレーション装置。

【請求項5】

前記演算部は、流出解析法、水理解析手法を用いて演算する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。

【請求項6】

水路に設置された機器を管理する水路監視制御部と、シミュレーション装置とが設けられた雨水監視システムであって、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシミュレーション装置を用いた雨水監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、下水道、河川などの氾濫状況の監視および対策制御を実施するに際し、気象庁など公共機関から発令される降雨予測情報を基に、下水道や河川の流量、水位などを予測して、監視制御装置等への運転支援情報を生成する雨水流出のシミュレーション装置およびそのシミュレーション装置を用いた雨水監視システムに係るものである。

【背景技術】

【0002】

局所的な集中豪雨の発生により、下水道、河川などに流入する水量が著しく増加して、下水道、河川の流下能力を上回ると、市街地、農地などに水が溢れ氾濫災害が発生する。従来から下水道、河川の管理者による雨水管理は、下水道、河川に設置された諸設備の堰、ポンプ、貯留管などを適切に監視、制御し、氾濫の抑制や低減を図っている。管理者による管理対象は、市街地全域など広域にわたることが多いため、中央監視制御室に設置された監視制御装置を用いて降雨データ、水位データなどを収集し、それらのデータを基にして遠隔地から諸設備を制御する方式が採用されている。

【0003】

諸設備の運転制御を支援する河川管理施設運用方法として、運用判断手段が計測された降雨データ、河川各点の水量データに基づいて、各河川管理施設が現在の運用を続けた時の河川水量、分布予測手段による河川水量予測シミュレーションの結果から、各施設の運用計画の修正の要否を判断し、修正が必要な場合には運用計画作成手段で最適化問題を解くか、あるいは新たな運用計画を作成し、河川水量予測シミュレーションに基づいて再評価を行い、適切な計画が得られるまで計画の修正を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−１８０１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一方、近年地球環境の変化に伴い、多発する局所的な集中豪雨による氾濫、浸水などをリアルタイムに精度良く予測可能なシミュレーション装置には、地域毎の降雨量、河川、下水道の流量に応じた解析モデルを具備しているものが要求されてきている。このような要求に対して、前記特許文献１に示された技術を適用しようとすると、地域毎の降雨量や河川、下水道の流量の膨大な組み合わせに対応した個別の解析モデルを予め構築しておく必要があり、解析モデルを格納する記憶容量が大型化することや、演算装置の負荷増大に伴い迅速なシミュレーション解析が行えないという問題点がある。

【0006】

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、解析モデルを管理対象区域内の統合化地域と非統合化地域とに区分けし、降雨予報の入力に対応した結果を出力可能なシミュレーション装置およびそのシミュレーション装置を用いた雨水監視システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願に開示されるシミュレーション装置は、
降雨予測に基づいて、河川の管理対象区域に設けられた水路における水位、流量を予測するシミュレーション装置であって、前記シミュレーション装置に設けられた検討用シミュレーションモデル生成部は、入力部を介する前記管理対象区域の雨水流出シミュレーション実行のための空間的詳細度を含めた指令信号を受信するとともに、要素モデル記憶部に記憶された前記管理対象区域を複数の小領域に分割した地表面要素モデルと、水路要素モデルのエッジ部とノード部とを用いて要素モデル接続関係記憶部に記憶されたデータからモデル水路網を生成し、前記モデル水路網で前記指令信号に含まれた降雨量が少量と予測される複数の小領域の水路において、前記指令信号で示される所定地点のノード部を基点として上流側の水路について統合化処理した統合化処理モデル水路網と、降雨量が集中すると予測される前記統合化処理モデル水路網以外の地域に相当する非統合化処理モデル水路網とを組み合わせて検討用シミュレーションモデルを生成するとともに、演算部は予測観測データ記憶部からデータを入力して前記検討用シミュレーションモデルの前記統合化処理モデル水路網の各エッジ部とノード部における第一流下値を算出し、流下能力判定部は、前記上流側の水路の各エッジ部とノード部の許容流下値と、前記第一流下値とを比較して、許容流下値＞第一流下値と判定した場合に解析用シミュレーションモデル設定部は判定された前記検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと設定するとともに、前記解析用シミュレーションモデルをシミュレーションモデル記憶部に格納し、演算部は前記解析用シミュレーションモデルを用いて前記予測観測データ記憶部からのデータを入力し、演算結果の各エッジ部とノード部における第二流下値を外部に出力するものである。
また、本願に開示される雨水監視システムは、
水路に設置された機器を管理する水路監視制御部と、シミュレーション装置とが設けられたものであって、前記のシミュレーション装置を用いられている。

【発明の効果】

【0008】

本願に開示されるシミュレーション装置は、前記のような構成を採用しているので、演算部の負荷が低減されて演算部の小型化低コスト化が図れるとともに、演算速度が向上するので、急変する降雨予測に対応可能なシミュレーション結果を提供可能となる。また、前記のシミュレーション装置を用いた雨水監視システムも同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１による雨水監視システムを示すブロック図である。

【図2】実施の形態１によるシミュレーション装置を示すブロック図である。

【図3】実施の形態１による要素モデル記憶部を示す図である。

【図4】実施の形態１による地表面要素モデルを示す図である。

【図5】実施の形態１によるモデル水路網を示す図である。

【図6】実施の形態１によるモデル水路網の領域を示す図である。

【図7】実施の形態１による要素モデル接続関係記憶部の内容を示す図である。

【図8】実施の形態１による要素モデル接続関係記憶部の内容を示す図である。

【図9】実施の形態１による統合化処理モデル水路網を示す図である。

【図10】実施の形態１による検討用シミュレーションモデルの水路網を示す図である。

【図11】実施の形態１によるシミュレーション装置の構成要素間の信号授受を示す図である。

【図12】実施の形態１によるシミュレーション装置の動作フローを示す図である。

【図13】実施の形態１によるシミュレーション装置の動作フローを示す図である。

【図14】実施の形態１によるシミュレーション装置の動作フローを示す図である。

【図15】実施の形態２によるシミュレーション装置の構成要素間の信号授受を示す図である。

【図16】実施の形態２によるシミュレーション装置の分割地表面の最大流下量を示す図である。

【図17】実施の形態２によるシミュレーション装置の氾濫リスクを示す図である。

【図18】実施の形態２によるシミュレーション装置の統合対象判定部の判定を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
以下、実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は実施の形態１によるシミュレーション装置１００を備えた雨水監視システム１０００を示すブロック図であり、中央監視制御部１００１、水路監視制御部１００２、水路設置機器１００３が設けられている。
水路設置機器１００３は、各水路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｎの流量、水位などを計測する計測器１００４、１００５、１００６、１００７を備える。
図２は、図１に示したシミュレーション装置１００を示すブロック図である。シミュレーション装置１００は河川管理者等による外部からの信号を入力する入力部１、シミュレーション結果等の信号を出力する出力部７と、細分化された管理対象区域を管理者の指令に基づき統合化した統合化処理モデル水路網を用いた検討用シミュレーションモデルを生成する検討用シミュレーションモデル生成部２、モデル各部分での流下能力を判定する流下能力判定部３、検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと設定する解析用シミュレーションモデル設定部４、演算部５、表示部６、地表面要素モデル２１０と水路要素モデル２２０とよりなる要素モデルを記憶する要素モデル記憶部２１、この要素モデルのエッジ部２４０とノード部２３０との接続関係を記憶する要素モデル接続関係記憶部２５、解析用シミュレーションモデルを記憶するシミュレーションモデル記憶部２６、降雨予測データ、河川等に設置されたセンサ等から得られる水位、流量データを記憶する予測観測データ記憶部２７、演算部５の出力を記憶する演算結果記憶部２８とが設けられている。

【0011】

次に、主要な構成要素の機能について説明する。要素モデル記憶部２１は、図３に例示するように地表面要素モデル２１０と、水路要素モデル２２０を格納している。地表面要素モデル２１０は図４に示すように、管理対象区域の地表面を複数（図４では２０区域）の小区域に分割している。尚、この図４では、２０区域の内の代表として、４区域の分割地表面要素モデル２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄのみを符号付きで示している。これらの分割地表面要素モデル２１０Ａ〜２１０Ｄは、例えば○○市のＡ区の１丁目〜４丁目に該当するものであり、それぞれ分割地表面モデル番号、地理情報、流下能力等に関するパラメータを有している。

【0012】

図５は、水路要素モデルの接続関係を示すモデル水路網２１１である。図５に示すように下水道網と河川網からなるモデル水路網２１１は、分流、分岐を含まない水路に分割された水路要素モデルエッジ部２４０Ｂ、２４０Ｃ、２４０Ｙ（以下、エッジ部と略す）と、モデル水路網２１１の分岐点、分流端点である水路要素モデルノード部２３０Ｃ、２３０Ｂ、２３０Ｙ、２３０Ｚ（以下、ノード部と略す）とによって表されている。この各エッジ部、ノード部は、その地点における適切な流下容量を備えている。この図５では後述する統合化モデル生成例の対象とする統合化対象区域Ｔ１のみにエッジ部２４０Ｂ、２４０Ｃ、２４０Ｙ、ノード部２３０Ｃ、２３０Ｂ、２３０Ｙ、２３０Ｚと詳細符号を記入し、非統合化区域は○○市の他の区に該当するノード部に符号Ａ〜Ｌを記入している。
図５に示した統合化対象区域Ｔ１の、ノード部２３０Ｙには前記エッジ部２４０Ｂと２４０Ｃが接続され、ノード部２３０Ｂにはエッジ部２４０Ｂ、ノード部２３０Ｃにはエッジ部２４０Ｃが接続され、前記ノード部２３０Ｙの下流側にエッジ部２４０Ｙを介してノード部２３０Ｚが設けられている。
尚、各エッジ部２４０Ｃ、２４０Ｂ、２４０Ｙはそれぞれにエッジ部番号、地理情報、流下能力等に関するパラメータを有し、また各ノード部２３０Ｃ、２３０Ｂ、２３０Ｙ、２３０Ｚはそれぞれにノード部番号を有している。

【0013】

図６は、地表面要素モデル２１０において、統合化対象区域Ｔ１の分割地表面要素モデルと各エッジ部およびノード部とが接続されていることを示す模式図である。また、この図６は後に詳述するように、河川管理者が例えばノード部２３０Ｙの上流側に関して統合化処理を行うよう指令した場合であって、ノード部２３０Ｙにはエッジ部２４０Ｂに接続のノード部２３０Ｂが、エッジ部２４０Ｃに接続のノード部２３０Ｃが、分割地表面要素モデル２１０Ａおよび２１０Ｄがつながることを示している。尚、ノード部は一つ以上の分割地表面要素モデルと対応し、分割地表面要素モデルは一つのノード部とのみ対応する。

【0014】

要素モデル接続関係記憶部２５は、図７に示す各分割地表面要素モデル部と各ノード部との接続関係、および図８に示す各エッジ部の上流、下流で接続されるノード部との関連を記憶している。尚、この図７、図８は図６に記載した領域のみの接続関係を示すものであり、図５に示した水路網の各ノード部、各エッジ部のすべてにわたる接続関係が要素モデル接続関係記憶部２５に記憶されている。

【0015】

検討用シミュレーションモデル生成部２は、演算に用いるシミュレーションモデルを生成する為に、入力された降雨量、雨水流出量（空間的詳細度）などに応じて地域毎に選択するものである。ここで、シミュレーションモデルの空間的詳細度とは、シミュレーションモデルを構成する要素モデルのうち、統合化処理を行う地域の要素モデルあるいは統合化処理を行わない地域の要素モデルを、河川管理者からの入力をもとに選択することである。そして、この検討用シミュレーションモデル生成部２は、まず要素モデル記憶部２１に記憶されている地表面要素モデル２１０と水路要素モデル２２０を、要素モデル接続関係記憶部２５に記憶されている接続関係を基に接続して、図５に示したようなモデル水路網を生成する。次に、検討用シミュレーションモデル生成部２からの入力を基にして、モデル水路網の統合化対象区域Ｔ１を図９に示す統合化処理モデル水路網で変換して、図１０に示すような検討用シミュレーションモデルの水路網の生成を行うものである。そして、各エッジ部、ノード部における第一流下値を算出後、その結果を流下能力判定部３に出力する。尚、図９では分割地表面要素モデル２１０Ａ〜２１０Ｄを２１０Ｇとし、この地表面要素モデル２１０Ｇから各ノードに降水が流れる通路を２４０Ｍとしている。また、図６に示す２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｙを統合して２３０Ｓとし、２４０Ｙを統合して２４０Ｎとしている。

【0016】

流下能力判定部３は、地表面要素モデル２１０とエッジ部２４０の流下能力を判定するものである。ここで、地表面要素モデル２１０の流下能力とは、地表面要素モデル２１０への降水がノード部２３０へ流出する量と時間を表したものである。また、エッジ部２４０の流下能力とはエッジ部２４０の上流端に流入した雨水が下流端に流出する量と時間、および最大流出可能量を表すものである。具体的には検討用シミュレーションモデル生成部２が出力する第一流下値と各エッジ部、ノード部の許容流下値とを比較して解析用シミュレーションモデルと判定する。

【0017】

解析用シミュレーションモデル設定部４は、流下能力判定部３が許容流下値＞第一流下値と判定した検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと設定する。

【0018】

シミュレーションモデル記憶部２６は、解析用シミュレーションモデル設定部４で設定した解析用シミュレーションモデルを記憶する。

【0019】

演算部５は、設定された解析用シミュレーションモデルに、予測観測データ記憶部２７に記憶された降雨予測や水路の水位などを入力することにより、水路の水位、流量などの流下値を演算する。演算手法としては流出解析手法、水理解析手法などを用いる。この演算結果は演算結果記憶部２８に記憶される。

【0020】

表示部６には、演算部５の演算結果の図表、値等が表示されるとともに、各構成要素の出力が任意に表示可能とする。

【0021】

出力部７は、演算部５の演算結果を外部へ出力するものである。

【0022】

次に、この実施の形態１によるシミュレーション装置１００の動作を、構成要素間の信号の授受を示す図１１と図１２、図１３、図１４に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、ＳＴとはステップの略である。
ＳＴ１．気象庁等が発信する局所的降雨発生予測に基づき、下水道、河川の管理者が管理対象区域全般にわたり雨水流出シミュレーション解析を行う場合、管理対象区域を複数の小領域に分割した地表面要素モデルに対応して接続される各領域のノード部、エッジ部について、降雨量が少量と予測される区域Ｔ１において、管理者が指定する所定の地点のノード部２３０Ｙを基点として、上流の区域を統合化処理した統合化処理モデルと、降雨量が集中すると予測される非統合化処理モデルとを組み合わせた雨水流出のシミュレーション指令信号が入力部１に入力される。
ＳＴ２．前記指令信号は入力部１を介して検討用シミュレーションモデル生成部２に送信され、該検討用シミュレーションモデル生成部２は、予測観測データ記憶部２７、要素モデル記憶部２１、要素モデル接続関係記憶部２５から記憶データを入力するとともに、管理者が指定する所定の地点を基点２３０Ｙとして降雨量が少量と予測される区域で、前記基点２３０Ｙのノード部から上流側の区域について、前記要素モデル記憶部２１の地表面要素モデル２１０、水路要素モデル２２０内のエッジ部２４０、ノード部２３０のデータと、要素モデル接続関係記憶部２５のデータを用いて、地表面要素モデル２１０に接続されるノード部とエッジ部とを統合化処理した統合化処理モデルと、非統合化処理のモデルとを組み合わせた空間的詳細度を備えた検討用シミュレーションモデルを作成する。尚、上記では降雨量が少量と予測区域の所定の地点の基点２３０Ｙから上流側の区域についてモデル作成をしたが、下流側であってもよい。
ＳＴ３．検討用シミュレーションモデル生成部２は、予測観測データを用い、演算部５を介して検討用シミュレーションモデルの各ノード部、エッジ部における第一流下値を算出する。この第一流下値を入力する流下能力判定部３は、基点より上流側の各エッジ部、ノード部の許容流下値との比較を行い、許容流下値＞第一流下値と判定した場合に、検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと判定する。すなわち、検討用シミュレーションモデルの各ノード部、エッジ部の接続関係が、流下能力と整合性が取れていることを確認する。また、許容流下値＜第一流下値と判定した場合には、その旨を出力部７を介して外部に出力し、管理者に知らせる。
ＳＴ４．解析用シミュレーションモデル設定部４は、流下能力判定部３が整合性有と判定したモデルを、当該時の解析用シミュレーションモデルと設定する。
ＳＴ５．シミュレーションモデル記憶部２６は、上記解析用シミュレーションモデルを記憶する。
ＳＴ６．演算部５は、上記解析用シミュレーションモデルを用いて、予測観測データ記憶部２７から降雨予測や水路などに設置されたセンサ等から得た水路の水位、流量などを入力して、水路の各ノード部、エッジ部の水位、流量を、流出解析法などの手法を用いて演算して、この結果を第二流下値とする。
ＳＴ７．演算結果記憶部２８は、ＳＴ６の演算結果の第二流下値を記憶する。
ＳＴ８．表示部６には、図、表などで表示された演算結果が表示される。
ＳＴ９．出力部７は、演算結果の第二流下値を外部に出力する。

【0023】

尚、ＳＴ３における流下能力の整合性が取れている場合には、ＳＴ６における演算は省略してもよい。その場合、ＳＴ６の演算部５は第一流下値をもって演算結果とし、外部に出力するよう発信する。

【0024】

以上のように、この実施の形態１では、複数の小領域に分割された管理対象区域内の地表面要素モデルに、時刻毎の降雨量や水路の水位、流量データを用い、気象予測に従い河川管理者が指定する降雨量が少量と予測される区域内の所定の地点を基点として、地表面要素モデルに接続されるノード部、エッジ部を含む水路を統合化したモデルを生成し、非統合化区域モデルと組み合わせて雨水流出のシミュレーションを行うので、演算部の負荷低減が図れ、その結果演算速度が向上し、局所的な集中豪雨など急変する降雨予測に対応した演算結果を提供可能なシミュレーション装置が得られ、また、図１に示すようにこのシミュレーション装置１００を用いた雨水監視システム１０００は、局所的な集中豪雨など急変する降雨予測に対応可能なシミュレーションを迅速に行うので、その結果が水路監視制御部１００２によって水路設置機器である図示省略したバルブや堰等が制御されるので、急変する気象状況に対応可能な雨水監視システムを提供できる。
また、急変する気象状態に応じた安全な河川管理を維持する目的で、管理者がタイムリーにシミュレーション指令信号を発信したような場合においても、演算部５に過大な負荷を与えることなく、迅速にシミュレーション結果を算出可能である。

【0025】

実施の形態２．
次に、実施の形態２を図に基づいて説明する。実施の形態１では、解析モデルの空間的詳細度を河川管理者が指定するものであった。従って、管理者が指定する空間的詳細度、つまり降雨量の少量の区域、多量の区域の指定が、気象条件に必ずしも対応した正確なものでない場合がある。この実施の形態２では、実施の形態１で示したシミュレーション装置１００に新たな機能を追加設置して、指定された空間的詳細度をチェックし、水路の各エッジ部、ノード部に氾濫発生の恐れのない空間的詳細度を備えた解析用シミュレーションモデルによって演算するシミュレーション装置とすることにある。

【0026】

追加機能は、安全率１以上を記憶する安全率記憶部２９と、実施の形態１の流下能力判定部３に代替して、流下能力統合対象判定部３Ａを設けたものである。これらの追加機能を含めたシミュレーション装置１００の動作説明を行う。尚、図１５は、構成要素間の信号の授受を示し、図１６は分割地表面要素モデル２１０Ａ〜２１０Ｄ区域のエッジ部、ノード部の最大流下量を示し、図１７は氾濫リスクを判定する方法を示す図であり、図１８は統合対象判定部の判定を示す図である。

【0027】

実施の形態２の動作は、分割地表面要素モデル２１０Ａ〜２１０Ｄの区域に関するエッジ部、ノード部について、実施の形態１で示した動作ステップを参照して説明する。
ＳＴ１．実施の形態１と同様。
ＳＴ２．実施の形態１と同様。
ＳＴ３．演算部５は予測観測データを入力し、前記検討用シミュレーションモデルについて、例えば図１６に示すように分割地表面要素モデル２１０Ａ〜２１０Ｄの予測流下量の最大値Ｑ^ｍａｘを算出する。図１６では分割地表面要素モデル２１０Ｃと２１０ＢのＱ^{ｍａｘ，Ｔ}_２１０Ｃ、Ｑ^{ｍａｘ−Ｔ}_２１０Ｂを代表的に示している。エッジ部２４０Ｃには分割地表面要素モデル２１０ＣのＱ^{ｍａｘ−Ｔ}_２１０Ｃが流入し、この流入値をＱ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２１０Ｃとすると、Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｃ＝Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ}_２１０Ｃである。エッジ部２４０Ｂでも同様に、Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｂが流入する。エッジ部２４０ＹにはＱ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｙ＝Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｃ＋Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｂ＋Ｑ^{ｍａｘ−Ｔ}_２１０Ｄ＋Ｑ^{ｍａｘ−Ｔ}_２１０Ａが流入することを算出する。
ＳＴ４．流下能力統合対象判定部３Ａは、安全率記憶部２９に記憶されたエッジ部毎の安全率Ｓ_２４０Ｙを入力し、図１７に示すように、例えばエッジ部２４０Ｙの氾濫リスクは、上記最大流入値Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｙと安全率Ｓ_２４０Ｙとの積であるＳ_２４０Ｙ・Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ，Ｔ}_２４０Ｙと、エッジ部２４０Ｙの許容流下量Ｑ^{ｍａｘ−ｐ}_２４０Ｙとを比較して、Ｑ^{ｍａｘ−ｐ}_２４０Ｙ＞Ｓ_２４０Ｙ・Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ}_２４０Ｙの場合には、エッジ部２４０Ｙの氾濫リスクが低いと判定する。また、Ｓ_２４０Ｙ・Ｑ^{ｍａｘ−ＩＮ}_２４０Ｙ≧Ｑ^{ｍａｘ−ｐ}_２４０Ｙの場合は氾濫リスクが高いと判定する。他のエッジ部についても同様の判定を行う。図１８は、統合処理を行う要素モデルを判定する方法を模式的に示している。図１８の左側部の図に示すように、ノード部２３０Ｙ（管理者の指定する基点）より上流部の全てのエッジ部の氾濫リスクが低い場合、ノード部２３０Ｙの上流部のすべての要素モデルを図９に示したように統合化する。図１８の中央部の図のように１箇所でも氾濫リスクを有するエッジ部がある場合、該当するエッジ部は選択しない。
ＳＴ５．解析用シミュレーションモデル設定部４は、ＳＴ４で氾濫リスクが低いと判定された場合は、ＳＴ２で生成された検討用シミュレーションモデルを解析用シミュレーションモデルと設定する。一方、氾濫リスクが高い場合は、該当するエッジ部を非統合化処理モデル水路網とし、すなわち該当するエッジ部は降雨量が集中する地域の非統合化領域におくことにして、前記検討用シミュレーションモデル部で新たな検討用シミュレーションモデルを生成し、このモデルを解析用シミュレーションモデルに設定する。
ＳＴ６．実施の形態のＳＴ５と同様。
ＳＴ７．演算部５は、実施の形態のＳＴ６と同様の演算を行い、第二流下値を算出する。
ＳＴ８．演算結果記憶部２８は、ＳＴ７の演算結果を記憶する。
ＳＴ９．実施の形態のＳＴ８と同様。
ＳＴ１０．出力部７は、ＳＴ７の演算結果および解析用シミュレーションモデルの水路網を外部に出力するとともに、解析用シミュレーションモデルを記憶部に格納する。

【0028】

以上のように、実施の形態２のシミュレーション装置では、管理者が指令する空間的詳細度すなわち降雨量が少量と予測される区域の所定の地点を基点として、水路の要素モデルを統合化したシミュレーションモデルの、各エッジ部における氾濫リスクをチェックし、指令信号の妥当性を検討し、氾濫リスクがある場合には、該当のエッジ部を選択外とした解析用シミュレーションモデルで演算するとともに、その演算結果と使用した解析用シミュレーションモデルに用いた水路網を外部（管理者）に出力するので、より正確なシミュレーションを行えるとともに、管理者の予測に対して、その良否の情報も提供可能となる。また、このシミュレーション装置を用いた雨水監視システムでも上記と同様の効果を奏する。

【0029】

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0030】

１ 入力部、２ 検討用シミュレーションモデル生成部、３ 流下能力判定部、
３Ａ 流下能力統合対象判定部、４ 解析用シミュレーションモデル設定部、
５ 演算部、２１ 要素モデル記憶部、２５ 要素モデル接続関係記憶部、
２７ 予測観測データ記憶部、２１０ 地表面要素モデル、２３０ ノード部、
２４０ エッジ部、１００ シミュレーション装置、１０００ 雨水監視システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】