特開 2024-132561 浸水シミュレーション装置及び浸水シミュレーション方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132561

(43)【公開日】2024-10-01

(54)【発明の名称】浸水シミュレーション装置及び浸水シミュレーション方法

(51)【国際特許分類】

   E03F 1/00 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

E03F1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023043375

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 悟史

(72)【発明者】

【氏名】楠田 尚史

【テーマコード（参考）】

2D063

【Ｆターム（参考）】

2D063AA07

(57)【要約】

【課題】浸水シミュレーションにおいて、排水区及び排水機場をモデルとして簡便に組み込む。
【解決手段】本発明の浸水シミュレーション装置は、地表上において隣接する複数の区画を含む１つの排水区を設定し、前記設定した１つの排水区に対して複数の排水機場を設定し、前記設定した複数の排水機場のそれぞれに排水量を分配する分配ルールを設定する条件設定部と、前記設定した１つの排水区の排水量を排水機場ごとに算出する浸水シミュレーション部と、を備えること、を特徴とする。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地表上において隣接する複数の区画を含む１つの排水区を設定し、
前記設定した１つの排水区に対して複数の排水機場を設定し、
前記設定した複数の排水機場のそれぞれに排水量を分配する分配ルールを設定する条件設定部と、
前記設定した１つの排水区の排水量を排水機場ごとに算出する浸水シミュレーション部と、
を備えること、
を特徴とする浸水シミュレーション装置。

【請求項2】

前記条件設定部は、
前記設定した複数の排水機場のうち、前記設定した１つの排水区の水を排水する河川の下流に位置する排水機場に、より多くの排水量を分配すること、
を特徴とする請求項１に記載の浸水シミュレーション装置。

【請求項3】

前記条件設定部は、
前記設定した複数の排水機場のうち、排水能力が大きい排水機場に、より多くの排水量を分配すること、
を特徴とする請求項１に記載の浸水シミュレーション装置。

【請求項4】

前記浸水シミュレーション部は、
前記設定した１つの排水区の浸水深を、区画ごとに時系列で表示すること、
を特徴とする請求項２又は３に記載の浸水シミュレーション装置。

【請求項5】

前記条件設定部は、
ユーザによる入力に基づき、前記１つの排水区を設定するとともに前記複数の排水機場を設定すること、
を特徴とする請求項２又は３に記載の浸水シミュレーション装置。

【請求項6】

浸水シミュレーション装置の条件設定部は、
地表上において隣接する複数の区画を含む１つの排水区を設定し、
前記設定した１つの排水区に対して複数の排水機場を設定し、
前記設定した複数の排水機場のそれぞれに排水量を分配する分配ルールを設定し、
前記浸水シミュレーション装置の浸水シミュレーション部は、
前記設定した１つの排水区の排水量を排水機場ごとに算出すること、
を特徴とする浸水シミュレーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浸水シミュレーション装置及び浸水シミュレーション方法に関する。

【背景技術】

【0002】

排水機場は、市街地又は農地にある水を河川に排水する施設である。排水元の水位が排水先の河川の水位よりも高い場合、排水元と排水先との間にあるゲートを開けることで自然に排水がなされる。一方、排水元の水位が排水先の河川の水位よりも低い場合、ゲートを閉じ、排水ポンプにより強制的に排水がなされる。排水機場は、水害を未然に防ぎ、又は、被害を軽減するための施設である。

【0003】

排水機場は、水害に大きな影響を持つ重要な施設であるため、浸水シミュレーションにおいて排水機場をモデルとして組み込むことが重要である。また、実務においては、シミュレーションの精度の高さに加え、シミュレーションの設定の簡便さが求められる。

【0004】

特許文献１の浸水リスク診断装置の目的は、診断対象地域の浸水リスクの診断において、リアルタイムで浸水リスクを診断すること、及び、ユーザにとって分かりやすい診断結果を提供することである。

【0005】

特許文献１は、その解決手段として、“浸水リスク診断装置は、パラメータ生成部と、解析モデル構築部と、流出解析部と、浸水解析部と、を持つ。パラメータ生成部は、流量計算表に基づいて診断対象地域の浸水リスクの診断するための解析モデルの構築に必要なパラメータを生成する。解析モデル構築部は、流量計算表及び前記パラメータに基づいて解析モデルを構築する。流出解析部は、解析モデルに基づいて各小排水区における管路ごとの流量を算出する。浸水解析部は各小排水区における管路ごとの流量に基づいて小排水区の浸水リスクの指標となる管路ごとの満管率を算出する。”と記載している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－１９４３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、排水区ごとに流入線番号、線番号、面積、流出係数、流達時間、延長及び断面の各項目が設定された流量計算表を作成する必要がある（図２）。また、排水区を設定するには、その排水区に属する区画を特定する必要がある（図３）。

【0008】

排水区の設定は、設定するべき排水区の数が増えるほど煩雑になる。なぜなら、実際の排水区は、地表上に重複なく、かつ、隙間なく存在しており、シミュレーションにおいても、ユーザはそのように排水区を設定する必要があるからである。さらに、多くの排水区のそれぞれに対して排水機場を設定するのも煩雑である。
本発明が解決しようとする課題は、浸水シミュレーションにおいて、排水区及び排水機場をモデルとして簡便に組み込むことである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の浸水シミュレーション装置は、地表上において隣接する複数の区画を含む１つの排水区を設定し、前記設定した１つの排水区に対して複数の排水機場を設定し、前記設定した複数の排水機場のそれぞれに排水量を分配する分配ルールを設定する条件設定部と、前記設定した１つの排水区の排水量を排水機場ごとに算出する浸水シミュレーション部と、を備えること、を特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、浸水シミュレーションにおいて、排水区及び排水機場をモデルとして簡便に組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】従来技術における排水区の設定例を説明する図である。

【図2】本実施形態における排水区の設定例を説明する図である。

【図3】本実施形態の浸水シミュレーション装置の構成を示す図である。

【図4】氾濫モデルデータの構造を示す図である。

【図5】河川モデルデータの構造を示す図である。

【図6】排水機場モデルデータの構造を示す図である。

【図7】処理手順のフローチャートである。

【図8】ステップＳ５０５の処理の詳細を示すフローチャートである。

【図9】浸水シミュレーション部が備えるＧＵＩである。

【図10】シミュレーション実行中のＧＵＩである。

【図11】処理手順のシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（用語）
区画とは、雨水等（以降、単に“水”とも呼ぶ）が降り注ぐ地表上の仮想的な管理単位である。区画は、例えば２５ｍ×２５ｍの正方形である。地表は、重複なくかつ隙間なく複数の区画に分割される。
排水区とは、隣接した複数の区画の集合である。水は、排水区ごとに同時に河川に排水される。地表は、重複なくかつ隙間なく複数の排水区に分割される。ある排水区と他の排水区との境界線は、地形、交通路、下水配管の配置、地表の構造物、植物相、土地の用途等に基づいて決定される。

【0013】

排水機場とは、排水区に貯まった水を河川に排水する設備（排水機、ポンプ）を備える施設である。なお、例えば“排水機場Ａ”に水が集められる排水区を、“排水区Ａ”と呼ぶことがある。
セルとは、シミュレーション上使用される仮想的な平面の一部である。本実施形態は、地表をセルに擬制（モデル化）するとともに、河川の垂直断面もセルに擬制する。つまり、セルは、前記した区画、又は、河川の垂直断面を意味する。

【0014】

（従来技術）
図１は、従来技術における排水区の設定例を説明する図である。排水機場Ａ１２及び排水機場Ｂ１３が存在し、それらは、水を河川１１に排水する。河川１１は、図１の右上から左下へ流れている。排水区Ａ（右上がりの斜線でハッチング）は、複数の区画を有し、そのなかに区画１４が含まれる。排水区Ｂ（疎らな点でハッチング）は、複数の区画を有し、そのなかに区画１５が含まれる。

【0015】

ここで、浸水シミュレーション装置のユーザが、本来排水区Ａに含まれる区画１６を、排水区Ｂにも含まれるように誤って設定したとする。この場合、シミュレーション上、区画１６に降った雨水が排水区Ａ及び排水区Ｂから重複して河川１１に排水されることになる。これにより、排水区Ｂの降雨量は、実際よりも過大に計上されてしまう。さらに、排水機場Ａだけでなく本来関係しないはずの排水機場Ｂからも、区画１６の水が河川１１に排水されるため、区画１６の浸水被害は、過小に評価されてしまう。

【0016】

一方、ユーザが、本来排水区Ａに含まれる別の区画１７を、どの排水区にも含まれないと誤って設定したとする。この場合、シミュレーション上、区画１７に降った雨水は、無視され排水されない。これにより、排水区Ａ及び排水区Ｂの降雨量は、実際よりも過小に計上されてしまう。さらに、本来関係しているはずの排水機場Ａによって区画１７の水が排水されないため、区画１７の浸水被害は、過大に評価されてしまう。

【0017】

以降、本発明を実施するための形態（“本実施形態”という）を、図等を参照しながら詳細に説明する。

【0018】

本実施形態は、従来複数存在していた複数の排水区をまとめて１つの排水区とし、その１つの排水区に対し複数の排水機場を設定することができる。これにより、排水区の数を減らすことができるため、排水区の設定の手間を省くことができる。また、排水区の数が減ることで、排水区の設定の誤りを減らすことができる。

【0019】

さらに、本実施形態は、１つの排水区に対し複数の排水機場を設定する。しかしながら、１つの排水機場に対応する排水区は、本来１つである。その意味で、本実施形態は、現実に完全には即していないといえる。そうであるにもかかわらず、本実施形態は、高精度かつ自然なシミュレーションを提供する。

【0020】

図２は、本実施形態における排水区の設定例を説明する図である。本実施形態は、例えば、排水区Ａ（図１）及び排水区Ｂ（図１）を含む排水区Ｃ２１（右下がりの斜線でハッチング）を新たに設定する。本実施形態では、排水区Ｃ２１の排水能力は、排水区Ａの排水能力と排水区Ｂの排水能力との合計値となる。そのため、排水区Ｃ２１の排水能力が過大に計上されることはない。

【0021】

排水区Ｃ２１にある水が、単位時間当たりの排水能力に対しシミュレーションの時間ステップ幅を乗算した値よりも少ない場合、排水区Ｃ２１内にある水の量は０となり、排水機場の優先度が高い順に、水が排水機場に分配される。本実施形態では、排水区Ｃ２１内にある水の量が０未満になることはない。自然界において水の量が０未満になることはなく、シミュレーションにおいても同様の結果になるべきであるからである。

【0022】

一般に、排水区内の水は、河川の下流方向に流れ下っていくと考えられる。そのため、排水機場が水を排水する先である河川の位置が上流にあるほど、その排水機場の優先度が低く、下流にあるほど優先度が高くなるように設定することで、モデルの挙動が現実と整合することが期待される。図２の場合、下流に位置する排水機場Ａ１２の優先度の方が、上流に位置する排水機場Ｂ１３の優先度よりも高くなる。

【0023】

また、一般に、ポンプ排水能力が大きいほど実際の排水量が多くなると考えられる。そのため、排水機場のポンプ排水能力が大きいほど優先度が高く、小さいほど優先度が低くなるように設定することで、モデルの挙動が現実と整合することが期待される。さらに、前記の基準を組み合わせた指標をもとに、優先度が設定されてもよい。

【0024】

図３は、本実施形態の浸水シミュレーション装置１００の構成を示す図である。浸水シミュレーション装置１００は、一般的なコンピュータであり、例えば、パーソナルコンピュータである。浸水シミュレーション装置１００は、入出力部１１０、主記憶装置１２０、中央制御装置１３０及び補助記憶装置１４０を備える。入出力部１１０は、キーボード１１１、マウス１１２等からなる入力装置、及び、ディスプレイ１１３等からなる出力装置によって構成される。ユーザは、キーボード１１１及びマウス１１２に命令を入力し、ディスプレイ１１３から結果を視認することができる。

【0025】

中央制御装置１３０は、プログラムである浸水シミュレーション部１２１及び条件設定部１２２を補助記憶装置１４０から読み出し、これらを主記憶装置１２０に展開する。中央制御装置１３０は、これらのプログラムの命令に従い、様々な計算、入出力部１１０からの信号の受付、入出力部１１０への信号の出力、補助記憶装置１４０への保存、補助記憶装置１４０からの読み出し等を行う。つまり、浸水シミュレーション部１２１及び条件設定部１２２が実行する処理は、実際には、これらのプログラムに記述された命令に従う中央制御装置１３０によって実行される。補助記憶装置１４０は、氾濫モデルデータ１４１、河川モデルデータ１４２、排水機場モデルデータ１４３及び地図データ１４４を格納する。

【0026】

図４は、氾濫モデルデータ１４１の構造を示す図である。氾濫モデルデータ１４１の個数は、浸水シミュレーション部１２１が複数種類存在する場合、そのそれぞれにつき１個である。１つの氾濫モデルデータ１４１は、格子定義情報２１０及び複数のセルデータ２２０から構成される。

【0027】

格子定義情報２１０は、前記した複数の区画を示す２次元の格子に関する情報である。格子定義情報２１０は、格子南西端座標（経度）２１１、格子南西端座標（緯度）２１２、セルサイズ（Ｘ方向）２１３、セルサイズ（Ｙ方向）２１４、セル数（Ｘ方向）２１５及びセル数（Ｙ方向）２１６からなる。２次元の格子とは、地表を一定の間隔ごとに縦線及び横線でセル（区画）に分割したものである。

【0028】

例えば、図４は、東西方向をＸ軸（東向きが正）、南北方向をＹ軸（北向きを正）とし、格子南西端が東経１３５.０度、北緯３５.０度にあり、セルサイズがＸ方向、Ｙ方向ともに２５ｍとなるように分割され、Ｘ方向にセルが６００個、Ｙ方向にセルが４００個並ぶような格子の定義を示す。

【0029】

セルデータ２２０の個数は、セル（地表上の区画）の個数と同じである。セルの個数は、セル数（Ｘ方向）２１５にセル数（Ｙ方向）２１６を乗算した数（２４万個）である。セルデータ２２０は、セルＩＤ２２１、地盤高標高２２２、マニングの粗度係数２２３、水深時系列２２４、流速（Ｘ方向）時系列２２５及び流速（Ｙ方向）時系列２２６からなる。セルＩＤ２２１は、セルごとに一意な値をとり、そのセルが格子南西端から何番目のセルであるかを示す。なお、“〇〇時系列”は、時刻及びその時刻における○○の値の組み合わせが、多数配列されていることを意味する。

【0030】

ユーザは、セルＩＤ２２１、地盤高標高２２２及びマニングの粗度係数２２３を、測量データ等に基づき予め作成しておき、補助記憶装置１４０に格納しておく。浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーションの結果として、セルごとに水深時系列２２４、流速（Ｘ方向）時系列２２５及び流速（Ｙ方向）時系列２２６を得る。

【0031】

図５は、河川モデルデータ１４２の構造を示す図である。河川モデルデータ１４２の個数は、浸水シミュレーション部１２１が対象とする河川の本数と同じである。１つの河川モデルデータ１４２は、格子定義情報３１０及び複数のセルデータ３２０から構成される。

【0032】

格子定義情報３１０は、前記した垂直断面を示す１次元の格子に関する情報である。格子定義情報３１０は、河川の名前３１１、距離標座標３１２及びセルの個数３１３からなる。距離標座標３１２は、距離標、左岸座標（経度）、左岸座標（緯度）、右岸座標（経度）及び右岸座標（緯度）の組み合わせが複数集合して構成されるデータである。距離標とは、河川の下流端を原点とし、原点から河川の左岸又は右岸に沿って測った距離である（下流から上流に向かう方向が正）。左岸・右岸とは、河川の上流を後ろ、下流を前にした際の左側・右側の岸である。セルの個数３１３は、下線の垂直断面の個数である。仮に距離標が０.５ｋｍごとに２００個設定されており、距離標のそれぞれを含むすべての垂直断面をセルとする場合、セルの個数３１３は、２００となる。“１次元の格子”は、垂直断面のセルが河川の流れに沿って線状に並んでいることを意味する。

【0033】

セルデータ３２０の個数は、セル（河川の垂直断面）の個数３１３と同じである。セルデータ３２０は、セルＩＤ３２１、距離標３２２、横断面形状３２３、マニングの粗度係数３２４、水深時系列３２５及び流速時系列３２６からなる。セルＩＤ３２１は、セルごとに一意な値をとり、そのセルが最下流のセルから何番目のセルであるかを示す。横断面形状３２３は、河川の垂直断面の形状である。より詳しくは、いま仮に、左岸の距離標３２２の位置と右岸の距離標３２２の位置とを結ぶ線分をＸ軸（左岸から右岸に向かう方向を正）とし、垂直方向をＹ軸（上向きを正）とする座標平面で河川を切断する。横断面形状３２３は、その断面上に所定の間隔で水平に描画された複数の線分の端点のＸ座標およびＹ座標からなる。すべての端点を包絡する面が、実際の横断面形状となる。実際の横断面形状は、多くの場合、半円状、又は、三角形状を呈する。

【0034】

ユーザは、セルＩＤ３２１、距離標３２２、横断面形状３２３及びマニングの粗度係数３２４を、測量データ等に基づき予め作成しておき、補助記憶装置１４０に格納しておく。浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーションの結果として、セルごとに水深時系列３２５及び流速時系列３２６を得る。

【0035】

図６は、排水機場モデルデータ１４３の構造を示す図である。排水機場モデルデータ１４３の個数は、浸水シミュレーション部１２１が対象とする排水機場の個数と同じである。排水機場モデルデータ１４３は、排水機場の名前４０１、優先度４０２、ポンプ排水能力４０３、河川の名前４０４、河川モデルデータのセルＩＤ４０５、氾濫モデルデータ１４１のセルＩＤ４０６及び排水量時系列４０７から構成される。

【0036】

ユーザ又は条件設定部１２２は、排水機場が水を排水する先である河川の位置が上流にあるほど優先度が低く、下流にあるほど優先度が高くなるように優先度４０２を設定する。上流・下流の区別は、河川モデルデータのセルＩＤ４０５によって特定される距離標３２２に基づいて判断され得る。ユーザ又は条件設定部１２２は、各排水機場のポンプ排水能力４０３が大きいほど優先度が高く、小さいほど優先度が低くなるように優先度４０２設定してもよい。ユーザ又は条件設定部１２２は、前記の基準を組み合わせた指標に基づいて、優先度を設定してもよい。なお、“ユーザ又は条件設定部１２２は”とは、ユーザが手動で設定してもよいし、ユーザの設定を待つまでもなく、条件設定部１２２が自動的に設定してもよいことを意味する。

【0037】

河川の名前４０４は、排水機場が水を排水する先である河川の名前３１１である。河川モデルデータのセルＩＤ４０５は、排水機場が水を排水する位置に相当するセル（河川の垂直断面）のセルＩＤ３２１である。氾濫モデルデータのセルＩＤ４０６は、排水区に含まれる氾濫モデルデータのセル（地表上の区画）のセルＩＤ２２１である。一般に、排水区は複数の区画を含むため、氾濫モデルデータのセルＩＤ４０６には、複数の値が格納される。

【0038】

ユーザは、排水機場の名前４０１、優先度４０２、ポンプ排水能力４０３、河川の名前４０４、河川モデルデータのセルＩＤ４０５及び氾濫モデルデータのセルＩＤ４０６を、測量データなどに基づき予め作成しておき、補助記憶装置１４０に格納しておく。浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーションの結果として、排水機場ごとに排水量時系列４０７を得る。

【0039】

地図データ１４４（図３）は、河川の流域の地図である。ユーザ又は条件設定部１２２は、排水区に含まれる区画、排水機場の位置、排水区と排水機場との対応関係等を、地図データ１４４上で設定する。地図データ１４４は、区画を示す格子線を記載している。

【0040】

図７は、処理手順のフローチャートである。

【0041】

ステップＳ５００ａにおいて、条件設定部１２２は、排水区の設定を行う。具体的には、第１に、条件設定部１２２は、地図データ１４４をディスプレイ１１３に表示する。
第２に、条件設定部１２２は、ユーザがマウス１１２を使用して１つの排水区に含まれる複数の区画を設定する（ドラッグ等で範囲指定する）のを受け付ける。

【0042】

条件設定部１２２は、ユーザの設定を受け付けるまでもなく、１つの排水区に含まれる複数の区画を自動的に設定してもよい。この場合、条件設定部１２２は、例えば以下の基準に基づいて複数の区画を１つの排水区に関連付ける。
・１つの排水区の面積は、所定の閾値以上（又は以下）となる。
・１つの排水区が含む区画の地盤高標高の最大値と最小値との差分は、所定の閾値以上（又は以下）となる。
・１つの排水区は、市街地及び農地を同時に含まない。
・１つの排水区は、河川の左岸の区画及び右岸の区画を同時に含まない。
なお、図４には記載されていないが、氾濫モデルデータ１４１は、土地の用途（市街地、農地等）をセルごとに記憶しているものとする。

【0043】

第３に、条件設定部１２２は、ユーザ又は自身が設定した結果を、排水区及び複数の区画の組み合わせとして、補助記憶装置１４０に記憶する。

【0044】

ステップＳ５００ｂにおいて、条件設定部１２２は、排水機場の設定を行う。具体的には、第１に、条件設定部１２２は、ユーザがマウス１１２を使用して、１つの排水区に対して複数の排水機場を設定する（排水区に接する河川の岸上の点をクリックする）のを受け付ける。

【0045】

条件設定部１２２は、ユーザの設定を受け付けるまでもなく、１つの排水区に接する河川の岸上に、複数の排水機場を自動的に設定してもよい。この場合、条件設定部１２２は、例えば以下の基準に基づいて、１つの排水区に対し複数の排水機場を設定する。
・ある排水機場の距離標と他の排水機場の距離標の差分は、所定の閾値以上（又は以下）である。
・排水機場は、河川の屈曲点に位置する（又は屈曲点を避ける）。
・排水機場の個数は、排水区の面積又は排水量に比例する。
・排水機場の個数は、所定の下限以上、所定の上限以下である。

【0046】

第２に、条件設定部１２２は、ユーザ又は自身が設定した結果を、排水区及び複数の排水機場の組み合わせとして、補助記憶装置１４０に記憶する。

【0047】

ステップＳ５００ｃにおいて、条件設定部１２２は、分配ルールの設定を行う。分配ルールとは、１つの排水区の水を、複数の排水機場のうちのどれにどれだけ分配するかを決めるルールである。具体的には、第１に、条件設定部１２２は、１つの排水区に対して設定された複数の配水場の優先順位をユーザがマウス１１２で設定する（順番にクリックする）のを受け付ける。

【0048】

条件設定部１２２は、ユーザの設定を受け付けるまでもなく、例えば、排水機場が下流にあるほど、その優先度を高くなるように自動的に設定してもよい。さらに、条件設定部１２２は、排水機場のポンプ排水能力４０３（図６）が大きいほど、その優先度が高くなるように自動的に設定してもよい。すなわち、条件設定部１２２は、河川の下流に位置する排水機場に、より多くの排水量を分配してもよく、排水能力が大きい排水機場に、より多くの排水量を分配してもよい。

【0049】

第２に、条件設定部１２２は、ユーザ又は自身が設定した優先度を排水機場モデルデータ１４３に記憶する。

【0050】

ステップＳ５０１において、浸水シミュレーション部１２１は、以降のステップＳ５０２～ステップＳ５０９を、シミュレーションにおける現在時刻ｔが終了時刻Ｔになるまでｔごとに繰り返す。浸水シミュレーション部１２１は、終了時刻Ｔを、ユーザから予め受け付けておく。

【0051】

ステップＳ５０２において、浸水シミュレーション部１２１は、氾濫モデルデータ１４１の流れ解析を行い、時刻を時間ステップ幅ｄｔだけ進める。浸水シミュレーション部１２１は、時間ステップ幅ｄｔをユーザから予め受け付けておく。浸水シミュレーション部１２１は、氾濫モデルデータの流れ解析として、２次元不定流計算を行ってもよい。これにより、浸水シミュレーション部１２１は、時刻“ｔ＋ｄｔ”におけるセル（地表上の区画）ごとに水深、流速（Ｘ方向）及び流速（Ｙ方向）を算出する。

【0052】

ステップＳ５０３において、浸水シミュレーション部１２１は、河川モデルデータ１４２の流れ解析を行い、時刻を時間ステップ幅ｄｔだけ進める。浸水シミュレーション部１２１は、河川モデルデータの流れ解析として、１次元不定流計算を行ってもよい。これにより、浸水シミュレーション部１２１は、時刻“ｔ＋ｄｔ”におけるセル（垂直断面）ごとに水深及び流速を算出する。河川モデルデータ１４２の個数が２以上である場合、このステップＳ５０３は、それぞれの河川モデルデータ１４２について実行される。

【0053】

ステップＳ５０４において、浸水シミュレーション部１２１は、優先度が高い順に並べられた排水機場のそれぞれについてステップＳ５０５及びステップＳ５０６を繰り返す。

【0054】

ステップＳ５０５において、浸水シミュレーション部１２１は、排水機場モデルデータ１４３の流れ解析を行い、時刻を時間ステップ幅ｄｔだけ進める。浸水シミュレーション部１２１は、排水機場モデルデータの流れ解析として、各排水機場が排水区内の水を均等に排水するものとする。つまり、浸水シミュレーション部１２１は、排水機場と区画との間の距離に関係なく、各区画から集める排水量を均等に維持する。ステップＳ５０５の処理の詳細は、図８として後記する。この結果、浸水シミュレーション部１２１は、時刻ｔから時刻“ｔ＋ｄｔ”の間における排水機場の排水量ＱＤを算出する。

【0055】

ステップＳ５０６において、浸水シミュレーション部１２１は、排水機場の排水量ＱＤを河川モデルデータのセルＩＤが示すセルに加える。つまり、浸水シミュレーション部１２１は、排水量ＱＤを時間ステップ幅ｄｔで除した値を横流入として与える。
ステップＳ５０７において、浸水シミュレーション部１２１は、時刻ｔに時間ステップ幅ｄｔを加える。

【0056】

ステップＳ５０８において、浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーション結果として得られたデータを時系列データとして補助記憶装置１４０に保存する。
ステップＳ５０９において、浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーション結果をディスプレイ１１３に表示する。

【0057】

図８は、ステップＳ５０５の処理の詳細を示すフローチャートである。

【0058】

ステップＳ６０１において、浸水シミュレーション部１２１は、氾濫モデルデータのセルＩＤ４０６が特定するセル、すなわち排水区内のセルのうち水深が０より大きいセルの数を数え、変数ｎに代入する。

【0059】

ステップＳ６０２において、浸水シミュレーション部１２１は、ポンプの排水能力Ｑを変数ｎで除し、その結果にｄｔを乗じ、さらにその結果を氾濫モデルデータのセルの面積Ａｐで除することで、時刻が時間ステップ幅ｄｔだけ進む間に排水区内のセルの水深が減る量ｈｍを求める。なお、氾濫モデルデータのセルの面積Ａｐは、セルサイズ（Ｘ方向）２１３にセルサイズ（Ｙ方向）２１４を乗じた値である。

【0060】

ステップＳ６０３において、浸水シミュレーション部１２１は、排水機場の排水量ＱＤを０に初期化する。
ステップＳ６０４において、浸水シミュレーション部１２１は、氾濫モデルデータのセルのそれぞれについて、以降のステップＳ６０５～ステップＳ６０７を繰り返す。

【0061】

ステップＳ６０５において、浸水シミュレーション部１２１は、水深ｈ及び水深が減る量ｈｍのうち小さい方をｈｍに代入する。
ステップＳ６０６において、浸水シミュレーション部１２１は、水深ｈからｈｍを減ずる。ステップＳ６０５の処理を行っているため、計算後の水深は必ず０以上になる。

【0062】

ステップＳ６０７において、浸水シミュレーション部１２１は、ｈｍにｄｔを乗じ、その結果に氾濫モデルデータのセルの面積Ａｐを乗じ、その結果を排水機場の排水量ＱＤに加える。

【0063】

図９は、浸水シミュレーション部１２１が備えるＧＵＩ（Graphical User Interface）である。このＧＵＩは、ディスプレイ１１３に表示され、キーボード１１１及びマウス１１２を介してユーザからの指示を受け付ける。ユーザは、このＧＵＩを介して、氾濫モデルデータ１４１、河川モデルデータ１４２及び排水機場モデルデータ１４３の内容を確認する。また、必要に応じてこれらのデータを編集する。

【0064】

このＧＵＩは、ウィンドウ７００からなる。ウィンドウ７００は、プロジェクト表示欄７１０、プロパティ表示欄７２０及び地図表示欄７３０から構成される。プロジェクト表示欄７１０には、シミュレーション対象のプロジェクトの概要が表示される。図９では、河川として河川Ｘ７１１が、排水機場として排水機場Ａ７１２、排水機場Ｂ７１３及び排水機場Ｃ７１４が設定されている。これらの表示には、河川の名前３１１及び排水機場の名前４０１が使用される。

【0065】

プロパティ表示欄７２０は、ユーザが選択した項目のプロパティを表示する。図９では、排水機場Ａ７１２が選択されており、このプロパティが表示される。プロパティとして、排水機場モデルデータ１４３が使用される。ユーザは、キーボード１１１及びマウス１１２等を使用し、プロパティのそれぞれの項目を編集してもよい。

【0066】

地図表示欄７３０は、地図データ１４４を表示する。ユーザは、キーボード１１１及びマウス１１２等を使用し、地図の表示範囲及び縮尺を入力してもよい。地図の表示範囲の変更は、マウス１１２のドラッグにより行われる。地図の縮尺の変更は、マウス１１２のホイールの回転により行われる。地図データ１４４には、北の向きを示すアイコン７４１及び縮尺の凡例７４２が表示される。図９では、河川Ｘ７１１が図形７３１として、排水機場Ａ７１２がアイコン７３２として、排水機場Ｂ７１３がアイコン７３３として、排水機場Ｃ７１４がアイコン７３４として表示されている。また、すべての排水機場が１つの排水区７３５（右上がり斜線でハッチング）に対応している。この排水区７３５は、氾濫モデルデータの複数のセルから構成される。

【0067】

ユーザがこのＧＵＩを視認してその内容に問題がないことを確認した場合、ユーザはシミュレーションを実行する旨の指示を浸水シミュレーション部１２１に対して出す。ユーザがメニュー７０１から“シミュレーション”を選択し、出現するサブメニュー（図示せず）の“シミュレーション開始”を選択すると、ＧＵＩは、図１０の状態に遷移する。

【0068】

図１０は、シミュレーション実行中のＧＵＩである。浸水シミュレーション部１２１は、氾濫モデルデータのセルのそれぞれ（一例として符号８３６）を浸水深に応じたハッチングで塗りつぶす。ハッチングが示す浸水深は、凡例８４３により確認できる。この浸水深の値は、氾濫モデルデータ１４１の水深時系列２２４の値である。浸水シミュレーション部１２１は、画面に示される浸水深を、シミュレーションにおける現在時刻８４４が終了時刻Ｔになるまで逐次更新する。終了時刻Ｔになると、シミュレーションは終了する。

【0069】

図１１は、処理手順のシーケンス図である。
ステップＳ９０１において、浸水シミュレーション部１２１は、氾濫モデルデータ１４１、河川モデルデータ１４２、排水機場モデルデータ１４３及び地図データ１４４を補助記憶装置１４０から読み出す。

【0070】

ステップＳ９０２において、浸水シミュレーション部１２１は、入出力部１１０のディスプレイ１１３にウィンドウ７００を表示する。その表示に必要なデータはステップＳ９０１において読み出し済みである。

【0071】

ステップＳ９０３において、入出力部１１０は、シミュレーション開始の指示をユーザから受け付け、浸水シミュレーション部１２１に送る。これは、メニュー７０１（図９）に対しユーザが所定の操作をすることにより実現される。

【0072】

以下のステップＳ９０４～ステップＳ９０６は、シミュレーションにおける現在時刻ｔが終了時刻Ｔになるまでｔごとに繰り返される。

【0073】

ステップＳ９０４において、浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーションの処理を行う。この処理の詳細は、図７及び図８にて示した。
ステップＳ９０５において、浸水シミュレーション部１２１は、ステップＳ９０４の結果として、氾濫モデルデータ１４１、河川モデルデータ１４２、及び、排水機場モデルデータ１４３の時系列情報を更新し、補助記憶装置１４０に保存する。
ステップＳ９０６において、浸水シミュレーション部１２１は、シミュレーション結果を入出力部１１０に表示する。

【0074】

なお、本発明は前記した実施例（実施形態）に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0075】

１１ 河川
１２、１３ 排水機場
１４、１５、１６、１７ 区画
２１ 排水区
１００ 浸水シミュレーション装置
１１０ 入出力部
１１１ キーボード
１１２ マウス
１１３ ディスプレイ
１２０ 主記憶装置
１２１ 浸水シミュレーション部
１２２ 条件設定部
１３０ 中央制御装置
１４０ 補助記憶装置
１４１ 氾濫モデルデータ
１４２ 河川モデルデータ
１４３ 排水機場モデルデータ
１４４ 地図データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】