JP4708985B2 - River water level calculation apparatus and method - Google Patents
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Description
この発明は、河川の水位を計算する装置と方法に係わり、特に河川流量に基づいて河川の水位を計算する河川水位計算装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for calculating a river water level, and more particularly to a river water level calculation apparatus and method for calculating a river water level based on a river flow rate.
国や自治体等では、河川の水位を監視して洪水予測等に役立てる取り組みが種々なされている。最も一般的な手法は、河川の監視対象場所に水位計を設置してその検出信号をもとに水位を監視するものである。しかし、この手法では監視対象場所にそれぞれ水位計を設置しなければならないため、多数の監視対象場所を監視しようとすると高額な設置費やメンテナンス費用がかかると云う問題点がある。 In countries and local governments, various efforts have been made to monitor river levels and use them for flood prediction. The most common method is to install a water level gauge at a monitoring target location in a river and monitor the water level based on the detection signal. However, in this method, since a water level meter must be installed at each monitoring target location, there is a problem that it is expensive to install and maintain when monitoring many monitoring target locations.
そこで、最近では河川流量をもとに河川水位を計算する手法が注目されている。この手法は、河川に監視対象区間(リーチ)を設定してこのリーチにおける河川流量を計算し、この河川流量と上記リーチの長さ及び横断面の形状をもとに、上記リーチにおける水位を計算するものである。ここで、リーチiの長さをmとし、リーチiの上流端における流量をQo 、リーチiにおける横流入量をQi 、リーチiにおける湧水量をQoi、リーチiにおける取水量をQ1i とすると、リーチiにおける河川流量Q(m) は次式により表される(例えば、非特許文献1を参照。)。 Therefore, recently, a method for calculating the river water level based on the river flow has attracted attention. This method sets the monitoring section (reach) in the river and calculates the river flow in this reach, and calculates the water level in the reach based on the river flow, the length of the reach, and the shape of the cross section. To do. Here, if the length of reach i is m, the flow rate at the upstream end of reach i is Qo, the lateral inflow at reach i is Qi, the amount of spring water at reach i is Qoi, and the amount of water intake at reach i is Q1i. The river flow rate Q (m) at i is expressed by the following equation (for example, see Non-Patent Document 1).
一般に、横流入量Qiは河川に流れ込む雨水や排水の合計であり、集水域を調査すれば見積もることができる。また、湧水量Qoi及び取水量Q1iも調査により見積可能である。一方、河川の横断面の実際の形状は一般に複雑であるため、この横断面形状を求めて水位の計算に使用することは困難である。 Generally, the lateral inflow Qi is the total amount of rainwater and drainage flowing into the river, and can be estimated by investigating the catchment area. The amount of spring water Qoi and the amount of water intake Q1i can also be estimated by survey. On the other hand, since the actual shape of the cross section of the river is generally complicated, it is difficult to obtain the cross section and use it in the calculation of the water level.
そこで、従来ではリーチごとに河床面積を求め、この河床面積を水位計算に使用することが考えられている。ところが、河川の河床形状は自然形状、治水工事によるテーパ形状及び堤防による階段形状等様々であり、このような複雑な河床形状を実測することは難しい。また、実測できたとしても、この求められた形状をもとに水位を計算しようとすると複雑な流体力学計算又は微分積分手法を用いた計算が必要であり、このため汎用のコンピュータでは計算に莫大な時間がかかるという問題点があった。 Therefore, it has been considered that the river bed area is obtained for each reach and this river bed area is used for water level calculation. However, there are various river bed shapes such as natural shapes, tapered shapes due to flood control work, and staircase shapes due to dikes, and it is difficult to actually measure such complicated river bed shapes. Even if it can be measured, if the water level is calculated based on the obtained shape, calculation using complicated fluid dynamics calculation or differential integration method is required. There was a problem that it took a long time.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、河川の水位を複雑な流体力学計算等を行うことなく簡単かつ短時間に計算できるようにし、これにより汎用のコンピュータにより広範囲の監視対象区間の水位をリアルタイムに監視可能にした河川水位計算装置及び方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is to make it possible to calculate the water level of a river easily and in a short time without performing complicated hydrodynamic calculations, etc. It is an object of the present invention to provide a river water level calculation apparatus and method that can monitor water levels in a wide range of monitoring target sections in real time.
上記目的を達成するためにこの発明は、河川の監視対象区間の長さ及び河床の断面形状を表す河川データと、当該監視対象区間における河川流量を表すデータをそれぞれ取り込み、上記取り込まれた河川データをもとに、上記監視対象区間の河床構造をn(nは1以上の整数)段の台形によりモデル化する。そして、このモデル化された河床構造のデータと、上記取り込まれた河川流量を表すデータとをもとに、上記監視対象区間における水位を計算するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention captures the river data representing the length of the river monitoring section and the cross-sectional shape of the riverbed, and the data representing the river flow in the monitoring section, respectively, and the captured river data Based on the above, the riverbed structure of the monitored section is modeled by a trapezoid of n (n is an integer of 1 or more) stages. Then, the water level in the monitored section is calculated based on the modeled river bed structure data and the data representing the captured river flow.
したがって、n段の台形によりモデル化された河床構造のデータと、河川流量を表すデータとをもとに、監視対象区間における水位が計算される。このため、例えば実測により求められた河床断面形状をもとに流体力学計算又は微分積分手法を用いた計算により水位を求める場合に比べ、簡単かつ短時間に水位を計算することが可能となる。また、大掛かりなコンピュータシステムを使用することなくパーソナル・コンピュータ等の汎用のコンピュータにより計算を行うことができる。すなわち、汎用のコンピュータにより広範囲の監視対象区間の水位をリアルタイムに監視することが可能となる。 Therefore, the water level in the section to be monitored is calculated based on the river bed structure data modeled by the n-stage trapezoid and the data representing the river flow rate. For this reason, for example, the water level can be calculated easily and in a short time compared with the case where the water level is obtained by hydrodynamic calculation or calculation using a differential integration method based on the riverbed cross-sectional shape obtained by actual measurement. Further, the calculation can be performed by a general-purpose computer such as a personal computer without using a large-scale computer system. That is, it becomes possible to monitor the water level in a wide range of monitoring target sections in real time by a general-purpose computer.
またこの発明は、河床構造をモデル化する際に、河川データの断面形状をもとに下底、上底及び高さを決定したn段の台形を河床から順に積み上げてゆき、台形を1段積み上げるごとに、積み上げられた台形を断面としかつ上記監視対象区間長を長さとする四角柱の体積を算出し、算出されたn段の四角柱の体積の総和を算出する。そして、この算出された体積の総和を上記監視対象区間の河川流量と比較し、この比較の結果河川流量がn−1段目までの四角柱の体積の総和より大きくかつn段目までの四角柱の体積の総和以下である場合に、上記台形の積み上げ処理を終了することを特徴とする。
したがって、その時々の河川流量に応じて河床構造をモデル化することができ、これにより無駄な計算を減らして効率の良いモデル化処理が可能となる。
In addition, when modeling the riverbed structure, the n-stage trapezoid in which the lower base, the upper base, and the height are determined based on the cross-sectional shape of the river data is stacked in order from the riverbed, and one trapezoid is formed. Each time the stacks are stacked, the volume of the quadrangular prism whose cross-section is the trapezoid and the length of the section to be monitored is calculated, and the total volume of the calculated n-stage quadrangular prisms is calculated. Then, the sum of the calculated volumes is compared with the river flow rate in the monitoring target section. As a result of the comparison, the river flow rate is larger than the sum of the volume of the square pillars up to the (n-1) th stage and the four volumes up to the nth stage. The trapezoidal stacking process is terminated when the volume of the prisms is equal to or less than the total volume.
Therefore, the riverbed structure can be modeled in accordance with the river flow at that time, and this makes it possible to reduce useless calculations and perform efficient modeling processing.
要するにこの発明では、監視対象区間の河床構造をn段の台形によりモデル化し、このモデル化された河床構造のデータと河川流量を表すデータをもとに監視対象区間における水位を計算するようにしている。したがって、河川の水位を複雑な流体力学計算等を行うことなく簡単かつ短時間に計算することができ、これにより汎用のコンピュータにより広範囲の監視対象区間の水位をリアルタイムに監視可能にした河川水位計算装置及び方法を提供することができる。 In short, in the present invention, the riverbed structure of the monitoring target section is modeled by an n-stage trapezoid, and the water level in the monitoring target section is calculated based on the modeled riverbed structure data and river flow data. Yes. Therefore, the river water level can be calculated easily and in a short time without performing complicated hydrodynamic calculations, etc., and this makes it possible to monitor the water level in a wide range of monitored sections in real time using a general-purpose computer. Apparatus and methods can be provided.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
図1はこの発明に係わる水位計算装置の機能構成を示すブロック図である。この水位計算装置1はパーソナル・コンピュータからなり、中央処理ユニット(CPU;Central Processing Unit)11を備える。CPU11には、バス12を介してプログラムメモリ13と、データメモリ14と、通信インタフェース(通信I/F)15と、入力インタフェース(入力I/F)16と、出力インタフェース(出力I/F)18と、外部メモリインタフェース(外部メモリI/F)19がそれぞれ接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a water level calculation apparatus according to the present invention. The water
通信I/F15は、CPU11の制御の下で、図示しない河川情報サーバとの間で通信ネットワークを介してデータをダウンロードするための通信を行う。通信プロトコルとしては、例えばTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)が使用される。
The communication I /
入力I/F16には入力部17が接続される。入力部17は例えばキーボードや、マウス等のポインティングデバイスからなる。入力I/F16は、上記入力部17により担当者であるオペレータが入力した操作情報を取り込む。
出力I/F18には表示部19及び印刷部20が接続される。表示部19は、例えば液晶ディスプレイ(LCD;Liquid Crystal Devise)からなる。出力I/F18は、CPU11の制御の下で、上記入力部17により入力された操作情報、データメモリ14に記憶された河床データや河川流量データ、CPU11により計算された河床構造のモデル化データや水位データ等を表示部19に表示させる。またそれと共に、上記計算された河床構造のモデル化データや水位データ等を印刷部20に供給してプリントアウトさせる。
An
A
外部メモリI/F21にはスロットが設けてある。そして、このスロットに挿着された外部記憶媒体2から監視対象河川の河床データや河川流量データを読み込む。または、上記スロットに挿着された外部記憶媒体2に対し、計算された河床構造のモデル化データや水位データを記憶させる。外部記憶媒体2としては、ハードディスク等の磁気ディスクのほか、CD−ROMやDVD等の光ディスク、メモリカード等が使用可能である。
The external memory I /
データメモリ14には、河床データ記憶部14aと、河川流量記憶部14bと、モデル化データ記憶部14cと、水位データ記憶部14dが設けられている。河床データ記憶部14aには、例えば国土交通省が運用管理する河川情報サーバから取得するか又は上記外部記憶媒体2から読み込んだ監視対象河川の区間別の河床データが記憶される。河床データは、監視対象区間(リーチ)の長さを表すデータと、河床の断面形状を表すデータとから構成される。これらのデータは、例えば実測により求められる。
The
河川流量記憶部14bには、上記河川情報サーバから取得するか又は上記外部記憶媒体2から読み込んだ監視対象河川の区間別の河川流量データが記憶される。この河川流量データは、先に述べた(1)式により計算されるもので、上記河川情報サーバにおいて平常時には定期的に、また増水時には必要に応じ随時更新される。
The river flow
モデル化データ記憶部14cには、河川の監視対象区間(リーチ)ごとに後述するモデル化計算処理プログラム13bの実行により計算される河床構造のモデル化データが記憶される。水位データ記憶部14dには、河川の監視対象区間(リーチ)ごとに後述する水位計算プログラム13cの実行により計算された水位データが記憶される。
The modeling data storage unit 14c stores riverbed structure modeling data calculated by executing a modeling
プログラムメモリ13には、この発明を実施するために必要なアプリケーション・プログラムとして、データ入力制御プログラム13aと、モデル化計算処理プログラム13bと、水位計算処理プログラム13cと、データ出力制御プログラム13eが格納されている。
The
データ入力制御プログラム13aは、通信I/F15を介して河川情報サーバから監視対象河川の区間別の河床データ及び河川流量データを受信するか、又は外部メモリI/F21を介して上記外部記憶媒体2から上記河床データ及び河川流量データを読み込み、これらの河床データ及び河川流量データをそれぞれデータメモリ14の河床データ記憶部14a及び河川流量記憶部14bに記憶させる処理を、上記CPU11に実行させる。
The data input control program 13a receives river data and river flow data for each section of the river to be monitored from the river information server via the communication I /
モデル化計算処理プログラム13bは、上記河床データ記憶部14a及び河川流量記憶部14bに記憶された最新の河床データ及び河川流量データをもとに、河川の監視対象区間の河川構造をn(nは1以上の整数)段の台形によりモデル化し、このモデル化データをデータメモリ14のモデル化データ記憶部14cに記憶させる処理を、上記CPU11に実行させる。
Based on the latest river bed data and river flow data stored in the river bed
水位計算処理プログラム13cは、上記モデル化計算処理プログラム13bにより計算された河床構造のモデル化データと、河床データに含まれる監視対象区間長のデータをもとに当該監視対象区間における水位を計算し、計算された水位データをデータメモリ14の水位データ記憶部14dに記憶させる処理を、CPU11に実行させる。
The water level
次に、以上のように構成された水位計算装置による水位計算動作を、CPU11の制御手順に従い説明する。
CPU11は、通信I/F15を介して定期的又は必要に応じ随時河川情報サーバに対しアクセスし、これにより当該河川情報サーバから監視対象河川の区間別の河床データ及び河川流量データを取得して、これらのデータをそれぞれ河床データ記憶部14a及び河川流量記憶部14bに記憶させる。また、外部メモリI/F21に外部記憶媒体2が挿着され、この状態でオペレータがデータ取得操作を行った場合には、CPU11は上記外部メモリI/F21を介して外部記憶媒体2から河床データ及び河川流量データを読み込み、これらのデータをそれぞれ河床データ記憶部14a及び河川流量記憶部14bに記憶させる。
Next, the water level calculation operation by the water level calculation apparatus configured as described above will be described according to the control procedure of the
The
上記のように新たな河床データ及び河川流量データを取得するとCPU11は、河川構造のモデル化計算処理及び水位計算処理を次のように実行する。図2はモデル化計算処理と水位計算処理の手順と内容を示すフローチャートである。
すなわち、CPU11は先ずステップS1において、初期設定としてsum_H、sum_Q、sum_H_old、sum_Q_oldにそれぞれ0.0を代入する。sum_H及びsum_H_oldはn段の台形の高さの総和を表す変数、sum_Q及びsum_Q_oldはn段の台形をそれぞれ断面とする四角柱の体積の総和を表す変数である。
When new river bed data and river flow data are acquired as described above, the
That is, first, in step S1, the
CPU11は、次にステップS2により台形の段数を示すnをn=1に設定する。つまり1段目の台形を積む。このとき、台形の下底、上底及び高さは河床データ記憶部14aに記憶されている最新の河床断面形状データをもとに設定する。例えば、図3に示す例では、1段目の台形は下底Wl1、上底Wu1及び高さH1 に設定される。
Next, in step S2, the
CPU11は、次にステップS3に移行し、ここでいま積んだ段数nがNBUNK未満であるか否かを判定する。NBUNKはモデルの台形段数を表す固定パラメータである。そして、この判定の結果、段数nが固定パラメータNBUNKに達していなければ、続いてステップS4に移行し、ここでいま積んだn段目の台形の高さH1をsum_Hに加算し、この加算後の値を新たなsum_Hとして記憶する。
Next, the
CPU11は、次にステップS5に移行し、ここで上記1段目の台形を断面としかつ監視対象区間長Ln を長さとする四角柱の体積を算出する。この体積は、Wu1+Wl1*H1*L1 *0.5として算出できる。そして、この算出された1段目の台形に対応する四角柱の体積をsum_Qに加算し、この加算後の値を新たなsum_Qとして記憶する。また、加算前のsum_Qをsum_Q_oldとして保存する。
Next, the
CPU11は、次にステップS6に移行し、ここで河川流量記憶部14bに記憶された最新の河川流量Qflowを上記新たなsum_Q及び加算前のsum_Q_oldと比較し、これにより河川流量Qflowがsum_Q_old以上でかつsum_Q未満であるか否かを判定する。この判定の結果、河川流量Qflowが上記条件を満たさなければ、ステップS7において上記加算後のsum_Hをsum_H_oldとして保存し、さらにステップS8において上記加算後のsum_Qをsum_Q_oldとして保存する。そして、以上の処理が終了するとステップS9により段数nをインクリメント(n=n+1)する。すなわち、これにより2段目の台形が積み上げられる。この2段目の台形についても、1段目と同様に下底、上底及び高さは河床データ記憶部14aに記憶されている最新の河床断面形状データをもとに設定される。
Next, the
上記2段目の台形が積み上げられると、CPU11はステップS3に戻ってこの段数が固定パラメータNBUNKに達したか否かを判定し、達していなければ上記1段目の場合と同様にステップS4からステップS8による処理を実行する。以後同様に、台形を1段積み上げるごとに、上記ステップS3からステップS9の処理が繰り返し実行される。そして、積み上げた段数nが固定パラメータNBUNKに達すると、CPU11はその時点でモデル化処理を終了する。
When the second-stage trapezoid is stacked, the
一方、上記ステップS6の判定において、河川流量Qflowがsum_Q_old以上でかつsum_Q未満になったことが検出されたとする。そうすると、CPU11は積み上げたn段の台形に対応する四角柱の体積の総和sum_Qが河川流量Qflowに相当する値に達したと判断し、これまでに積み上げられた各台形の上底Wui、下底Wli及び高さHiの値(i=1〜n)と、監視対象区間長Li を、モデル化データとしてモデル化データ記憶部14cに記憶させる。このとき、上記モデル化データは、河川の識別情報(河川ID)及びその監視対象区間を識別する情報(区間ID)に対応付けられ、さらに日時データが付されて記憶される。
On the other hand, it is assumed that the river flow rate Qflow is not less than sum_Q_old and less than sum_Q in the determination in step S6. Then, the
上記モデル化処理が終了するとCPU11は続いてステップS10に移行し、ここで水位Wdepthを計算する。この水位Wdepthは、
ただし、Qflowの制約条件は次式で表される。
上記(2)式及び(2)式による水位Wdepthの計算が終了すると、CPU11はこの算出された水位Wdepthを水位データ記憶部14dに記憶させる。なお、この場合も水位Wdepthは、河川ID及び監視対象区間IDに対応付けられ、さらに日時データが付されて記憶される。日時データは装置が内蔵するリアルタイムクロックにより生成される。
When the calculation of the water level Wdepth by the above equations (2) and (2) is completed, the
また、入力部17においてオペレータが、例えば表示部19に表示された河川と監視対象区間をポインティングデバイス等で指定した上で、算出データの出力要求を入力したとする。そうするとCPU11は、モデル化データ記憶部14c及び水位データ記憶部14dからそれぞれ対応するモデル化データ及び水位データを読み出し、この読み出されたデータを出力I/F18を介して印刷部20に供給してプリントアウトさせる。
Further, it is assumed that the operator inputs a calculation data output request after specifying the river and the monitoring target section displayed on the
以上述べたようにこの実施形態では、河川情報サーバ又は外部記憶媒体2から監視対象河川の区間別の河床断面形状及び区間長Li からなる河床データと、河川流量データQflowをそれぞれ取得し、上記取得された河川データをもとに上記監視対象区間の河床構造をn(nは1以上の整数)段の台形によりモデル化している。そして、このモデル化された河床構造のデータと、上記取り込まれた河川流量データQflowとをもとに、上記監視対象区間における水位Wdepthを計算するようにしている。
As described above, in this embodiment, the river bed data consisting of the river bed cross-sectional shape and the section length Li for each section of the river to be monitored and the river flow data Qflow are respectively acquired from the river information server or the
したがって、例えば実測により求められた河床断面形状をもとに流体力学計算又は微分積分手法を用いた計算により水位を求める場合に比べ、簡単かつ短時間に水位を計算することが可能となる。また、大掛かりなコンピュータシステムを使用することなくパーソナル・コンピュータ等の汎用のコンピュータにより計算を行うことができる。すなわち、汎用のコンピュータにより広範囲の監視対象区間の水位をリアルタイムに監視することが可能となる。また、その時々の河川流量に応じて河床構造をモデル化することができ、これにより無駄な計算を減らして効率の良いモデル化処理が可能となる。 Accordingly, for example, the water level can be calculated easily and in a short time compared to the case where the water level is obtained by hydrodynamic calculation or calculation using a differential integration method based on the riverbed cross-sectional shape obtained by actual measurement. Further, the calculation can be performed by a general-purpose computer such as a personal computer without using a large-scale computer system. That is, it becomes possible to monitor the water level in a wide range of monitoring target sections in real time by a general-purpose computer. In addition, the riverbed structure can be modeled according to the river flow from time to time, thereby reducing unnecessary calculations and enabling efficient modeling processing.
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では河床構造のモデル化処理において、各段の台形の高さHi を河床断面形状を表すデータをもとに可変設定するようにした。しかし、これに限らず、各段の台形の高さHi を一定値に固定するようにしてもよい。このようにすると、河床構造のモデル化処理及び水位の計算処理をさらに簡単化することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, in the river bed structure modeling process, the trapezoidal height Hi of each stage is variably set based on the data representing the river bed cross-sectional shape. However, the present invention is not limited to this, and the height Hi of the trapezoid of each step may be fixed to a constant value. In this way, the river bed structure modeling process and the water level calculation process can be further simplified.
また、その際上記各段の台形の高さHi は、要求される精度又は計算速度に応じて可変設定するようにしてもよい。この場合、高さHi を小さくすればするほど、つまり段数nを多くすればするほど、台形による近似精度を高めることができ、一方高さHi を大きくすればするほど、つまり段数nを少なくすればするほど、計算量を減らして計算速度を高速化することができる。 In this case, the height Hi of the trapezoid of each step may be variably set according to the required accuracy or calculation speed. In this case, as the height Hi is reduced, that is, as the number of steps n is increased, the approximation accuracy by the trapezoid can be improved. On the other hand, as the height Hi is increased, the number of steps n is reduced. The more you increase, the faster the calculation speed can be reduced.
また、算出されたモデル化データをもとに図3に示すような河床構造のモデルを表す模式図を作成し、この模式図を表示部19に表示したり印刷部20よりプリントアウトするようにしてもよい。このようにすると、オペレータは河床構造を理解しやすい形態で認識することが可能となる。
Further, a schematic diagram representing a river bed model as shown in FIG. 3 is created based on the calculated modeling data, and this schematic diagram is displayed on the
さらに、算出された河床構造のモデル化データ及び水位データを、通信I/F15から他の端末や監視センタ等に送信するようにしてもよい。
その他、水位計算装置の構成や、河床構造のモデル化処理手順とその内容、水位計算の処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
Furthermore, the calculated riverbed structure modeling data and water level data may be transmitted from the communication I /
In addition, the configuration of the water level calculation device, the river bed structure modeling processing procedure and its contents, the processing content of the water level calculation, and the like can be variously modified without departing from the scope of the present invention.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…水位計算装置、2…外部記憶媒体、11…CPU、12…バス、13…プログラムメモリ、13a…データ入力制御プログラム、13b…モデル化計算処理プログラム、13c…水位計算処理プログラム、13d…データ出力制御プログラム、14…データメモリ、14a…河床データ記憶部、14b…河川流量記憶部、14c…モデル化データ記憶部、14d…水位データ記憶部、15…通信インタフェース(通信I/F)、16…入力インタフェース(入力I/F)、17…入力部、18…出力インタフェース(出力I/F)、19…表示部、20…印刷部、21…外部メモリインタフェース(外部メモリI/F)。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記取り込まれた河川データをもとに、前記監視対象区間の河床構造をn(nは1以上の整数)段の台形によりモデル化する手段と、
前記モデル化された河床構造のデータと、前記取り込まれた河川流量を表すデータとをもとに、前記監視対象区間における水位を計算する手段と
を具備し、
前記モデル化する手段は、
前記n段の台形のそれぞれについて、当該台形を断面としかつ前記監視対象区間における当該台形に対応する区間長を長さとする四角柱の体積を算出し、
前記河川流量が、河床の最下部からn−1段目までの前記四角柱の体積の総和より大きく、かつ河床の最下部からn段目までの前記四角柱の体積の総和以下となるように、前記台形の段数nを定め、
前記水位を計算する手段は、
前記河川流量をQflow、前記n段の台形のうち河床の最下部からi(i=1〜n)段目の台形の上底、下底、及び高さの値をそれぞれWui、Wli、及びHi、前記監視対象区間における前記i段目の台形に対応する区間長をLiとして、前記監視対象区間における水位Wdepthを数式
ことを特徴とする水位計算装置。 Means for fetching river data representing the length of the monitored section of the river and the cross-sectional shape of the riverbed, and data representing the river flow in the monitored section,
Means for modeling the riverbed structure of the section to be monitored by a trapezoid having n (n is an integer of 1 or more) stages based on the captured river data;
Based on the modeled river bed structure data and the data representing the captured river flow, means for calculating the water level in the monitored section ,
The means for modeling is
For each of the n-stage trapezoids, calculate the volume of a quadrangular prism having the trapezoid as a cross section and having a section length corresponding to the trapezoid in the monitored section as a length,
The river flow rate is larger than the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the (n-1) th stage, and less than or equal to the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the nth stage. Determining the number of steps n of the trapezoid,
The means for calculating the water level is:
Qflow is the flow rate of the river, and the upper, lower, and height values of the trapezoid of the i (i = 1 to n) stage from the bottom of the n-stage trapezoid are Wui, Wli, and Hi, respectively. , The section length corresponding to the i-th trapezoid in the monitored section is Li, and the water level Wdepth in the monitored section is expressed by the equation
前記河川データの断面形状をもとに下底、上底及び高さを決定したn段の台形を河床の最下部から順に積み上げてゆく処理を行う手段と、
前記台形を1段積み上げるごとに、積み上げられた台形を断面としかつ前記監視対象区間長における当該台形に対応する区間長を長さとする四角柱の体積を算出する手段と、
前記算出されたn段の四角柱の体積の総和を算出し、この算出された体積の総和を前記監視対象区間の河川流量と比較する手段と、
前記比較の結果、前記河川流量が、河床の最下部からn−1段目までの四角柱の体積の総和より大きく、かつ河床の最下部からn段目までの四角柱の体積の総和以下である場合に、前記台形の積み上げ処理を終了する手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載の水位計算装置。 The means for modeling is
Means for stacking n-stage trapezoids in which the lower base, upper base and height are determined based on the cross-sectional shape of the river data in order from the bottom of the river bed;
Means for calculating a volume of a quadrangular prism each having a stacked trapezoid as a cross section and having a section length corresponding to the trapezoid in the monitoring target section length as a length each time the trapezoid is stacked one stage;
Means for calculating the total volume of the calculated n-stage quadrangular prisms, and comparing the calculated total volume with the river flow of the monitored section;
As a result of the comparison, the river flow rate is greater than the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the ( n-1) th stage, and less than the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the nth stage. The water level calculation apparatus according to claim 1, further comprising means for ending the trapezoidal stacking process in some cases.
前記取り込まれた河川データをもとに、前記監視対象区間の河床構造をn(nは1以上の整数)段の台形によりモデル化する過程と、
前記モデル化された河床構造のデータと、前記取り込まれた河川流量を表すデータとをもとに、前記監視対象区間における水位を計算する過程と
を具備し、
前記モデル化する過程では、
前記n段の台形のそれぞれについて、当該台形を断面としかつ前記監視対象区間における当該台形に対応する区間長を長さとする四角柱の体積を算出し、
前記河川流量が、河床の最下部からn−1段目までの前記四角柱の体積の総和より大きく、かつ河床の最下部からn段目までの前記四角柱の体積の総和以下となるように、前記台形の段数nを定め、
前記水位を計算する過程では、
前記河川流量をQflow、前記n段の台形のうち河床の最下部からi(i=1〜n)段目の台形の上底、下底、及び高さの値をそれぞれWui、Wli、及びHi、前記監視対象区間における前記i段目の台形に対応する区間長をLiとして、前記監視対象区間における水位Wdepthを数式
ことを特徴とする水位計算方法。 A process of fetching river data representing the length of the monitored section of the river and the cross-sectional shape of the riverbed, and data representing the river flow in the monitored section,
A process of modeling the riverbed structure of the monitored section based on the captured river data by a trapezoid of n (n is an integer of 1 or more) stages;
A process of calculating a water level in the monitoring section based on the modeled river bed structure data and the data representing the captured river flow ,
In the modeling process,
For each of the n-stage trapezoids, calculate the volume of a quadrangular prism having the trapezoid as a cross section and having a section length corresponding to the trapezoid in the monitored section as a length,
The river flow rate is larger than the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the (n-1) th stage, and less than or equal to the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the nth stage. Determining the number of steps n of the trapezoid,
In the process of calculating the water level,
Qflow is the flow rate of the river, and the upper, lower, and height values of the trapezoid of the i (i = 1 to n) stage from the bottom of the n-stage trapezoid are Wui, Wli, and Hi, respectively. , The section length corresponding to the i-th trapezoid in the monitored section is Li, and the water level Wdepth in the monitored section is expressed by the equation
前記河川データの断面形状をもとに下底、上底及び高さを決定したn段の台形を河床の最下部から順に積み上げてゆく過程と、
前記台形を1段積み上げるごとに、積み上げられた台形を断面としかつ前記監視対象区間長における当該台形に対応する区間長を長さとする四角柱の体積を算出する過程と、
前記算出されたn段の四角柱の体積の総和を算出する過程と、
前記算出された体積の総和を前記監視対象区間の河川流量と比較する過程と、
前記比較の結果、前記河川流量が、河床の最下部からn−1段目までの四角柱の体積の総和より大きく、かつ河床の最下部からn段目までの四角柱の体積の総和以下である場合に、前記台形の積み上げ処理を終了する過程と
を備えることを特徴とする請求項3記載の水位計算方法。 The modeling process includes
A process of stacking n-stage trapezoids in which the lower base, upper base and height are determined based on the cross-sectional shape of the river data in order from the bottom of the river bed,
Each time the trapezoid is stacked one stage, a process of calculating a volume of a quadrangular prism having a cross section of the stacked trapezoid and a section length corresponding to the trapezoid in the monitoring target section length.
Calculating the total volume of the calculated n-stage quadrangular prisms;
Comparing the calculated volume sum with the river flow in the monitored section;
As a result of the comparison, the river flow rate is greater than the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the ( n-1) th stage, and less than the sum of the volumes of the quadrangular columns from the bottom of the river bed to the nth stage. The water level calculation method according to claim 3, further comprising a step of ending the stacking process of the trapezoid in some cases.
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