JP6793924B2 - Multiple reservoir inundation analysis device, multiple reservoir inundation analysis method - Google Patents
Multiple reservoir inundation analysis device, multiple reservoir inundation analysis method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6793924B2 JP6793924B2 JP2017080078A JP2017080078A JP6793924B2 JP 6793924 B2 JP6793924 B2 JP 6793924B2 JP 2017080078 A JP2017080078 A JP 2017080078A JP 2017080078 A JP2017080078 A JP 2017080078A JP 6793924 B2 JP6793924 B2 JP 6793924B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pond
- reservoir
- amount
- lower pond
- calculation unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Sewage (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Description
本発明は、複数貯水池氾濫解析装置、複数貯水池氾濫解析方法に関する。 The present invention relates to a plurality of reservoir inundation analysis device and a plurality of reservoir inundation analysis methods.
近年の異常気象等に起因すると思われるゲリラ豪雨や地震、津波といった自然災害により、ため池やダムといった貯水池の決壊時の氾濫解析が求められている。例えば、天然ダムの越流決壊による下流域の洪水流量の増減を、地理的および時系列的に数値シミュレーションする洪水流量推定システムが提案されている(特許文献1)。ただ、従来よりダムのような設備は、決壊しないように設計されているとの前提に立ち、決壊時の氾濫解析はあまり注目されてこなかった。 Due to natural disasters such as guerrilla rainstorms, earthquakes, and tsunamis that are thought to be caused by abnormal weather in recent years, flood analysis is required when reservoirs such as reservoirs and dams collapse. For example, a flood flow estimation system has been proposed that numerically simulates the increase and decrease of the flood flow in the downstream area due to the overflow collapse of a natural dam in a geographical and time series (Patent Document 1). However, on the premise that equipment such as dams have been designed so as not to collapse, flood analysis at the time of collapse has not received much attention.
しかしながら、2011年3月11日に発生した東日本大震災によって福島県須賀川市の藤沼貯水池が決壊し、多くの被害が発生した。今後も南海トラフ等の地震や豪雨により貯水池が被害を受ける可能性がある。 However, the Great East Japan Earthquake that occurred on March 11, 2011 broke the Fujinuma Reservoir in Sukagawa City, Fukushima Prefecture, causing a lot of damage. Reservoirs may continue to be damaged by earthquakes such as the Nankai Trough and heavy rains.
このような背景の中、防災・減災等の観点から、ため池の決壊による氾濫解析にも注目が集まるようになった。特にため池については、江戸時代より以前に存在する古いものが多くあることから、決壊のリスクを考慮する必要がある。 Against this background, from the perspective of disaster prevention and mitigation, attention has also been focused on flood analysis due to the collapse of the pond. In particular, there are many old ponds that existed before the Edo period, so it is necessary to consider the risk of collapse.
上述の通り貯水池の氾濫解析について注目が集まるようになっている。貯水池の決壊は従来あまり想定されていなかった。しかし近年では、1000年に一度、未曾有の大災害といった、想定を越える災害が頻発するようになり、このような決壊を想定した防災を検討する必要性が叫ばれている。 As mentioned above, attention has been focused on the flood analysis of reservoirs. The collapse of the reservoir has not been expected in the past. However, in recent years, disasters beyond expectations, such as unprecedented catastrophes, have become more frequent once every 1000 years, and the need to consider disaster prevention assuming such a collapse has been called for.
また、複数の貯水池が存在する地域においては、これらが連鎖的に決壊することも考えられ、このような連鎖決壊については殆ど検討されておらず、その氾濫解析も取り組まれていないのが現状である。 In addition, in areas where there are multiple reservoirs, it is conceivable that these will break in a chain, and such chain breaks have hardly been examined, and flood analysis has not been undertaken at present. is there.
このような背景に鑑みて、本発明はなされたものであり、その目的の一は、複数の貯水池の連鎖決壊によって生じる氾濫解析を可能とした複数貯水池氾濫解析装置、複数貯水池氾濫解析方法を提供することにある。 In view of such a background, the present invention has been made, and one of the purposes thereof is to provide a plurality of reservoir inundation analysis device and a plurality of reservoir inundation analysis methods capable of analyzing inundation caused by chain breaking of a plurality of reservoirs. To do.
本発明の第1の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上流側に位置する上池と、上池よりも下流側に位置する下池を含む複数の貯水池が連鎖的に決壊する氾濫解析を行うための複数貯水池氾濫解析装置であって、上池の情報、及び下池の情報を取得するための池情報入力部と、氾濫解析の対象となる地域の地形データを取得するための地形情報入力部と、前記池情報入力部から入力された上池情報に基づき、該上池から流出される水の流出量を演算する上池流出量演算部と、前記上池流出量演算部で演算された流出量の内、前記地形情報入力部で取得された地形データに基づいて、下池に流入される水量を演算するための下池流入量演算部と、前記下池流入量演算部で演算された下池流入量から、前記池情報入力部から入力された下池情報に基づき、該下池の貯水量を演算する下池貯水量演算部と、該下池から下流に流出する下池流出量を演算する下池流出量演算部とを備えており、前記下池流出量演算部は、下池流出量を演算するアルゴリズムとして、下池決壊前の演算アルゴリズムと下池決壊後の演算アルゴリズムを有しており、前記下池貯水量演算部で演算された下池の貯水量が、予め与えられたアルゴリズム切り替え条件に至ったとき、下池決壊後の演算アルゴリズムに変更して下池流出量を演算することができる。上記構成により、上池と下池の連鎖決壊後の氾濫解析を行うことが可能となる。 According to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the first aspect of the present invention, inundation analysis in which a plurality of reservoirs including an upper pond located on the upstream side and a lower pond located on the downstream side of the upper pond collapse in a chain reaction. It is a multiple reservoir inundation analysis device for performing the above, and the pond information input unit for acquiring the information of the upper pond and the information of the lower pond, and the topographical information for acquiring the topographical data of the area to be inundated. Based on the input unit and the upper pond information input from the pond information input unit, the upper pond outflow amount calculation unit that calculates the outflow amount of water flowing out from the upper pond and the upper pond outflow amount calculation unit calculate the amount. Of the outflow amount, the lower pond inflow calculation unit for calculating the amount of water flowing into the lower pond and the lower pond inflow calculation unit calculated based on the topographical data acquired by the topographical information input unit. From the lower pond inflow amount, the lower pond water storage amount calculation unit that calculates the water storage amount of the lower pond based on the lower pond information input from the pond information input unit, and the lower pond outflow amount that calculates the lower pond outflow amount that flows downstream from the lower pond. The Shimoike outflow calculation unit is provided with a calculation unit, and has a calculation algorithm before the Shimoike collapse and a calculation algorithm after the Shimoike collapse as an algorithm for calculating the Shimoike outflow amount, and the Shimoike water storage amount calculation unit. When the amount of water stored in the lower pond calculated in step 2 reaches the algorithm switching condition given in advance, the amount of runoff of the lower pond can be calculated by changing to the calculation algorithm after the collapse of the lower pond. With the above configuration, it is possible to analyze the inundation after the chain breakage of the upper pond and the lower pond.
また、第2の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記構成に加えて、前記下池貯水量演算部が、下池の水位を演算する下池水位演算部を含むことができる。 Further, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the second embodiment, in addition to the above configuration, the lower reservoir water storage amount calculation unit can include a lower pond water level calculation unit for calculating the water level of the lower pond.
さらに、第3の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記池情報入力部が、下池が有する放流部深さの情報を取得可能に構成されており、アルゴリズム切り替え条件を、下池の水位が、前記池情報入力部で取得した放流部深さに至ったタイミングとすることができる。上記構成により、下池水位演算部は、下池の水位が、初期水位から越流総水頭までの間と、前記池情報入力部で取得した放流部深さに至った以降とで、下池流出量の演算アルゴリズムを切り替えることができる。 Further, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the third embodiment, in addition to any of the above configurations, the pond information input unit is configured to be able to acquire information on the depth of the discharge portion of the lower pond. The algorithm switching condition can be the timing when the water level of the lower pond reaches the depth of the discharge portion acquired by the pond information input unit. With the above configuration, the Shimoike water level calculation unit determines the amount of Shimoike outflow after the water level of the Shimoike reaches the depth from the initial water level to the total overflow head and the discharge part depth acquired by the pond information input unit. You can switch the calculation algorithm of.
さらにまた、第4の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、上池の破堤時からの流出量の時間変化を示すハイドログラフを表示させるための表示部を備えることができる。 Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the fourth embodiment, in addition to any of the above configurations, in order to further display a hydrograph showing the time change of the outflow amount from the time of the breach of the upper pond. Display unit can be provided.
さらにまた、第5の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記上池流出量演算部が、前記池情報入力部から入力された上池情報に基づき、該上池が前記複数貯水池氾濫解析装置による解析を開始した解析開始時刻に、決壊すると想定し、上池流出量を演算するアルゴリズムを、以下の計算式で規定される水量が流出するモデルとできる。
Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the fifth embodiment, in addition to any of the above configurations, the upper pond outflow calculation unit is based on the upper pond information input from the pond information input unit. Assuming that the upper pond will collapse at the analysis start time when the analysis by the multiple reservoir flood analysis device is started, the algorithm for calculating the upper pond runoff amount is a model in which the water amount specified by the following formula flows out. it can.
上式において、q u (t)は時刻tにおける上池流出量[m 3 /s];V u は上池貯水量[×10 6 m 3 ];H u は上池堤高[m];tは時間[sec]である。 In the above equation, q u (t) is the upper pond runoff at time t [m 3 / s]; V u is the upper pond reservoir [× 10 6 m 3 ]; Hu is the upper pond bank height [m]; t is the time [sec] .
さらにまた、第6の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記下池流出量演算部が、下池流出量を演算するアルゴリズムとして、越流総水頭が放流部の深さより小さな水深である場合、下池の放流部から下流に流出すると想定し、下流に放流される流量を
で演算し、貯水池の初期貯水量を、放流部の下端まで水位があると仮定して
で演算することができる。
(Qは流量[m3/s]、Cは流量係数、Bは水路幅[m]、hkは越流総水頭[m]、Vmaxは総貯水量[m3])
Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the sixth embodiment, in addition to any of the above configurations, the overflow total head is discharged as an algorithm in which the lower pond runoff calculation unit calculates the lower pond runoff. If the water depth is smaller than the depth of the part, it is assumed that the water flows downstream from the discharge part of the lower pond, and the flow rate discharged downstream is
Calculate with, and assume that the initial water storage amount of the reservoir is the water level up to the lower end of the discharge part.
Can be calculated with.
(Q is the flow rate [m 3 / s], C is the flow coefficient, B is the channel width [m], h k is the total overflow head [m], and V max is the total water storage amount [m 3 ])
さらにまた、第7の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記下池貯水量演算部が、越流総水頭が放流部の深さを超えると、貯水池が決壊すると想定して、下池の貯水量を
として演算し、かつ前記下池流出量演算部が、決壊以降に下池流出量を演算するアルゴリズムとして、下池流出箇所から下流への流出量の時間変化を次式で演算するよう切り替えることができる。
(Aは満水面積[m 2 ]、ql(t)は時刻tにおける下池流出量[m3/s]、Vlは下池貯水量[×106m3]、Hlは下池堤高(m)、tは下池決壊した時刻からの時間[sec]、tlは下池決壊時刻[sec]、ql_inは下池決壊後に下池に流入した水量[m3/s])
Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the seventh embodiment, in addition to any of the above configurations, when the total overflow head exceeds the depth of the discharge section, the reservoir water storage amount calculation unit is a reservoir. Assuming that will collapse, the amount of water stored in the lower pond
As an algorithm for calculating the Shimoike outflow amount after the collapse, the Shimoike outflow calculation unit can be switched to calculate the time change of the outflow amount from the Shimoike outflow point to the downstream by the following equation.
( A is the full area [m 2 ], q l (t) is the outflow amount of the lower pond at time t [m 3 / s], V l is the amount of water stored in the lower pond [× 10 6 m 3 ], and H l is the height of the lower pond bank ( m), t is the time from the time when the lower pond broke [sec], t l is the time when the lower pond broke [sec], q l_in is the amount of water flowing into the lower pond after the broke of the lower pond [m 3 / s])
さらにまた、第8の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、地表の高低差の情報を有し、上池から流出する不定流を演算する地表面レイヤーに、降雨量を付加するための降雨量設定部を備えることができる。
さらにまた、第9の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、時間によって変動する潮位を演算するための潮位演算部を備えることができる。上記構成により、下流端条件の水位を、潮位に応じて時間変化させることができる。
Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the eighth embodiment, in addition to any of the above configurations, the ground has information on the height difference of the ground surface and calculates the indefinite flow flowing out from the upper pond. The surface layer can be provided with a rainfall setting unit for adding rainfall.
Furthermore, according to the plurality of reservoir flood analysis apparatus according to the ninth aspect, in addition to any of the above configurations, a tide level calculation unit for calculating a tide level that fluctuates with time can be further provided. With the above configuration, the water level under the downstream end condition can be changed over time according to the tide level.
さらにまた、第10の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに上池の氾濫解析によって計算される下池に流入する流量を、下池の水位に変換する水位変換部を備えることができる。 Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the tenth aspect, in addition to any of the above configurations, the flow rate calculated by the inundation analysis of the upper pond is further converted into the water level of the lower pond. A water level conversion unit can be provided.
さらにまた、第11の形態に係る複数貯水池氾濫解析装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記池情報入力部が、ため池データベースを入力するよう構成できる。上記構成により、各地の貯水池の現地調査を行うことなく、氾濫解析を行うことが可能となる。 Furthermore, according to the plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the eleventh embodiment, in addition to any of the above configurations, the pond information input unit can be configured to input a reservoir database. With the above configuration, it is possible to perform inundation analysis without conducting a field survey of reservoirs in each region.
さらにまた、第12の形態に係る複数貯水池氾濫解析方法によれば、上流側に位置する上池と、上池よりも下流側に位置する下池を含む複数の貯水池が連鎖的に決壊する氾濫解析を行うための複数貯水池氾濫解析方法であって、上池及び下池の情報、並びに氾濫解析の対象となる地域の地形データを取得する工程と、前記取得された上池情報に基づき、該上池から流出される水の流出量を演算する工程と、演算された流出量の内、前記取得された地形データに基づいて、下池に流入される水量を演算する工程と、前記演算された下池流入量から、前記取得された下池情報に基づき、該下池の水位と、該下池から下流に流出する下池流出量を演算する工程とを含み、前記下池流出量を演算する工程において、下池流出量を演算するアルゴリズムとして、下池決壊前の演算アルゴリズムと下池決壊後の演算アルゴリズムを有しており、下池の水位が、初期水位から、越流総水頭までの間は、下池決壊前の演算アルゴリズムを用い、下池の情報として取得した放流部深さに至った以降は、下池決壊後の演算アルゴリズムを用いるように下池流出量の演算アルゴリズムを切り替えることができる。これにより、上池と下池の連鎖決壊後の氾濫解析を行うことが可能となる。 Furthermore, according to the multiple reservoir inundation analysis method according to the twelfth embodiment, inundation analysis in which a plurality of reservoirs including an upper pond located on the upstream side and a lower pond located on the downstream side of the upper pond collapse in a chain reaction. This is a method for analyzing the inundation of multiple reservoirs, and is based on the process of acquiring information on the upper and lower ponds and the topographical data of the area subject to the inundation analysis, and the acquired upper pond information. A step of calculating the outflow amount of water flowing out from the lower pond, a step of calculating the amount of water flowing into the lower pond based on the acquired topographical data, and the calculated lower pond inflow. Based on the acquired lower pond information, the lower pond outflow amount is calculated in the step of calculating the lower pond runoff amount, including the step of calculating the water level of the lower pond and the lower pond runoff amount flowing downstream from the lower pond. As an algorithm to calculate, it has a calculation algorithm before the Shimoike collapse and a calculation algorithm after the Shimoike collapse, and the calculation algorithm before the Shimoike collapse is used when the water level of the Shimoike is from the initial water level to the overflow total head. After reaching the discharge depth obtained as the information of the lower pond, the calculation algorithm of the lower pond outflow amount can be switched so as to use the calculation algorithm after the Shimoike collapse. This makes it possible to analyze the inundation after the chain break of the upper pond and the lower pond.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below are examples for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not specified as the following. Further, the present specification does not specify the members shown in the claims as the members of the embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention to the specific description unless otherwise specified, and are merely described. It's just an example. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation. Further, in the following description, members of the same or the same quality are shown with the same name and reference numeral, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Further, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are composed of the same member and the plurality of elements are combined with one member, or conversely, the function of one member is performed by the plurality of members. It can also be shared and realized.
本発明の実施例において使用される複数貯水池氾濫解析装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばIEEE1394、RS−232xやRS−422、RS−423、RS−485、USB等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.1x等の無線LANやBluetooth(登録商標)、その他のNFC等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。なお本明細書において複数貯水池氾濫解析装置とは、複数貯水池氾濫解析装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた浸水度リアルタイム予測システムも含む意味で使用する。
(実施形態1)
The connection between the plurality of reservoir inundation analyzers used in the embodiments of the present invention and the computers, printers, external storage devices and other peripheral devices connected thereto for operations, controls, displays, other processes, etc. Serial or parallel connections such as IEEE 1394, RS-232x, RS-422, RS-423, RS-485, USB, or electrical or magnetic via networks such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, etc. Communicate by connecting objectively and optically. The connection is not limited to a physical connection using a cable, and may be a wireless LAN such as IEEE802.1x, a wireless connection using Bluetooth (registered trademark), other radio waves such as NFC, infrared rays, optical communication, or the like. Further, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for exchanging data, storing settings, and the like. In the present specification, the term "multiple reservoir inundation analysis device" is used to include not only the main body of the multiple reservoir inundation analysis device but also an inundation degree real-time prediction system in which peripheral devices such as a computer and an external storage device are combined.
(Embodiment 1)
本発明の実施形態1に係る複数貯水池氾濫解析装置は、上流側に位置する上池と、この上池よりも下流側に位置する下池を含む複数の貯水池が連鎖的に決壊する氾濫解析を行うための装置である。なお本明細書において貯水池とは、ダムやファームポンドその他の農業用ため池及び調整池、河川、天然ダム等を含む意味で使用する。また、上池決壊には山腹崩壊からの土砂等の流入を含む意味で使用する。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to the first embodiment of the present invention performs inundation analysis in which a plurality of reservoirs including an upper pond located on the upstream side and a lower pond located on the downstream side of the upper pond are broken in a chain reaction. It is a device for. In this specification, the term "reservoir" is used to include dams, farm ponds and other agricultural reservoirs, regulating reservoirs, rivers, landslide dams, etc. In addition, the collapse of Ueike is used to include the inflow of earth and sand from the collapse of the hillside.
まず、連鎖決壊が生じるプロセスを、図1A〜図1Gに基づいて説明する。図1Aに示すように、傾斜面の上方に上池RS1が、上池RS1の下方に下池RS2が存在する場合を考える。上池RS1、下池RS2共、下流側の壁面で水が溢れないように保持しており、逆にいえば湖面の水位が壁面の高さを超えると水が溢れ出し、いわゆる決壊状態となる。そして上池RS1と下池RS2で連鎖決壊が生じるには、まず上池RS1が決壊し、続いて下池RS2が決壊することが必要となる。なお、以下の例では説明のため上池RS1と下池RS2の連鎖決壊について説明するが、本発明は貯水池に限らず、河川や水路、自然ダム、山腹の土砂崩壊など、上側で溜まっている水などの液状物が、下側でたまっている貯水池等に流入する場合にも適用できる。 First, the process in which the chain break occurs will be described with reference to FIGS. 1A to 1G. As shown in FIG. 1A, consider the case where the upper pond RS1 exists above the inclined surface and the lower pond RS2 exists below the upper pond RS1. Both the upper pond RS1 and the lower pond RS2 are held so that water does not overflow on the wall surface on the downstream side. Conversely, when the water level on the lake surface exceeds the height of the wall surface, water overflows, resulting in a so-called collapse state. In order for the upper pond RS1 and the lower pond RS2 to break in a chain, it is necessary that the upper pond RS1 first breaks and then the lower pond RS2 breaks. In the following example, the chain breakage of the upper pond RS1 and the lower pond RS2 will be described for explanation, but the present invention is not limited to the reservoir, but the water accumulated on the upper side such as rivers, waterways, landslide dams, and landslides on the hillside. It can also be applied when a liquid substance such as the above flows into a reservoir or the like accumulated on the lower side.
まず、上池RS1の決壊を考えると、図1Bに示すように上池RS1から貯水が流れ出して、下流側に流出する。ここではコスタ(Costa)の式を用いて算出されたハイドログラフに従った水量が下流に流出するモデルもしくはアルゴリズムを採用している。なおコスタの式とは、統計的なデータを基に、ダムファクタとするダム高と貯水容量によってピーク流量を算出する回帰式である(非特許文献2参照)。ただ本発明は流量計算の手法をコスタ式に限定するものでなく、他の方法、例えばフローリッヒ式・土地改良事業の費用対効果算定手法・任意ハイドログラフ等も利用できる。 First, considering the collapse of the upper pond RS1, as shown in FIG. 1B, the stored water flows out from the upper pond RS1 and flows out to the downstream side. Here, a model or algorithm is adopted in which the amount of water flows downstream according to the hydrograph calculated using the Costa formula. The Costa formula is a regression formula that calculates the peak flow rate based on the dam height and water storage capacity, which are the dam factors, based on statistical data (see Non-Patent Document 2). However, the present invention does not limit the flow rate calculation method to the Costa method, and other methods such as the Florich method, the cost-effectiveness calculation method for the land improvement project, and the arbitrary hydrograph can also be used.
次に下池RS2の決壊について考える。図1Cに示すように、上池RS1の決壊により、上池RS1で貯水されていた水が下池RS2に流入する。ここで、図1Dに示すように下池RS2が満水でない場合と、図1Fに示すように満水の場合とに分けて考える。 Next, let us consider the collapse of Shimoike RS2. As shown in FIG. 1C, due to the collapse of the upper pond RS1, the water stored in the upper pond RS1 flows into the lower pond RS2. Here, the case where the lower pond RS2 is not full as shown in FIG. 1D and the case where the lower pond RS2 is full as shown in FIG. 1F are considered separately.
下池RS2が満水でない場合は、図1Dに示すように上池RS1から流入した水は下池RS2に蓄えられ、時間の経過につれて下池RS2の水位が上昇する。そして下池RS2の水位が、下池RS2の壁面に形成された「放流部」を越えると、図1Eに示すように放流部から下池RS2の下流側に流下されていく。この流出量は決壊の場合に比べて少量であり、その計算はH−Q式から算出される(詳細は後述)。 When the lower pond RS2 is not full, the water flowing in from the upper pond RS1 is stored in the lower pond RS2 as shown in FIG. 1D, and the water level of the lower pond RS2 rises with the passage of time. Then, when the water level of the lower pond RS2 exceeds the "discharge portion" formed on the wall surface of the lower pond RS2, the water level flows down from the discharge portion to the downstream side of the lower pond RS2 as shown in FIG. 1E. This outflow amount is smaller than that in the case of collapse, and the calculation is calculated from the HQ formula (details will be described later).
一方、図1Fに示すように下池RS2が満水の場合は、下池RS2が決壊し、図1Gに示すように下池RS2の下流側に多くの水が流出する。この場合の流出量は、コスタ式等が採用される。
(複数貯水池氾濫解析装置100)
On the other hand, when the lower pond RS2 is full as shown in FIG. 1F, the lower pond RS2 collapses and a large amount of water flows out to the downstream side of the lower pond RS2 as shown in FIG. 1G. As the outflow amount in this case, a Costa type or the like is adopted.
(Multiple Reservoir Flood Analysis Device 100)
本発明の実施形態1に係る複数貯水池氾濫解析装置を図2に示す。この図に示す複数貯水池氾濫解析装置100は、入力部10と、操作部20と、演算部30と、表示部40と、データ記憶部50を備えている。この複数貯水池氾濫解析装置100は、専用のハードウェアで構成する他、複数貯水池氾濫解析プログラムを汎用あるいは専用のコンピュータにインストールして構成できる。
(入力部10)
FIG. 2 shows a plurality of reservoir flood analysis devices according to the first embodiment of the present invention. The plurality of reservoir
(Input unit 10)
入力部10は、外部からのデータ入力を受け付けるための入力インターフェースであり、例えば外部機器との通信等により、外部のデータベースにアクセスするなどして、必要な情報を取得するデータ取得部として機能する。データ取得部は、インターネットなどの汎用ネットワーク回線、あるいは専用線等を介した特定のネットワークに接続するための通信機能を備えている。この入力部10は、池情報入力部11と、地形情報入力部12を備える。
The
池情報入力部11は、上池の情報、及び下池の情報を取得するための部材である。池情報入力部11は、好ましくはため池データベースを入力する。これにより、各地のため池の現地調査を行うことなく、氾濫解析を行うことが可能となる。 The pond information input unit 11 is a member for acquiring information on the upper pond and information on the lower pond. The pond information input unit 11 preferably inputs a pond database. This makes it possible to perform inundation analysis without conducting a field survey of ponds in various places.
地形情報入力部12は、氾濫解析の対象となる地域の地形データを取得するための部材である。
(操作部20)
The topographical
(Operation unit 20)
操作部20は、複数貯水池氾濫解析装置に対する種々の操作や設定を行うための部材であり、マウスやキーボード、コンソール等の入力デバイスが利用できる。この操作部20は、破堤位置指定部21と、下池湖面設定部22と、レイヤー関連付け部23と、降雨量設定部24の機能を実現する。
(破堤位置指定部21)
The
(Levee breach position designation section 21)
破堤位置指定部21は、一箇所以上の下池に対して、下池の破提時に水が流出する破堤位置を指定するための部材である。これにより、破堤位置指定部21を介してユーザが手動で破堤位置を指定したり、あるいは複数貯水池氾濫解析装置が自動で破堤位置を指定することができる。
The levee
この破堤位置指定部21は、一箇所以上の下池の破堤位置を、この下池が有する放流部の位置に指定することができる。これにより、自動で破堤位置を指定することが可能となる。あるいは、下池の破堤位置が放流部の位置に初期値として指定された状態で、手動で破堤位置を調整可能としてもよい。この場合は、破堤位置を放流部の位置に自動で指定させた上で、必要に応じてユーザが調整することを可能として、下池の状態に応じてより柔軟な設定を行うことが可能となる。
(下池湖面設定部22)
The levee
(Lake Shimoike surface setting section 22)
下池湖面設定部22は、下池の湖面に該当する領域を指定するための部材である。
(レイヤー関連付け部23)
The Shimoike Lake
(Layer association unit 23)
レイヤー関連付け部23は、上池を含む、地表の高低差の情報を有し、上池から流出する不定流を演算する二次元不定流のレイヤーである地表面レイヤーと、下池の満水面積の情報を有する湖面のレイヤーである下池レイヤーとを関連付けるための部材である。このレイヤー関連付け部23は、地表面レイヤーの内、下池湖面設定部22により定義された下池湖面に該当する領域に流入する水量を、下池レイヤーの内で、下池湖面に該当する領域に、流入する水量として与え、下池レイヤーにおいて、下池の貯水量などの情報に基づいて、下池から流出する水量を演算し、この演算された下池からの流出水量を、地表面レイヤーの、予め破堤位置指定部21で指定された下池の破堤位置から流出される水量として与えるように構成できる。
(降雨量設定部24)
The
(Rainfall setting unit 24)
降雨量設定部24は、地表面レイヤーに、降雨量を付加するための部材である。降雨量設定部24により、二次元不定流解析の地表面レイヤーに降雨に起因した流れを計算することが可能となる。また、この雨量は時間変化させることができる。そのため、上池の破堤に起因する水量だけでなく、降雨に起因する水量も下池に流入する。降雨を考慮した解析と、降雨を考慮しない解析の結果を比較することにより、降雨が貯水池の破堤に与える影響を検討することが可能である。なお、雨量データは例えば入力部10が通信ネットワークを介して取得する。これによって、逐次最新の情報に更新することが容易となる。
The rainfall
例えば5mメッシュ(一例として国土交通省国土地理院による基盤地図情報数値標高モデル)や2mメッシュ(一例として一般財団法人日本地図センターによる2mメッシュ標高データ)の詳細な地盤高データが公表、販売されており、このような地盤高データには排水路を地表の起伏として反映されていることがある。
(表示部40)
For example, detailed ground elevation data of 5m mesh (for example, digital elevation model of basic map information by the Geographical Survey Institute of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) and 2m mesh (for example, 2m mesh elevation data by the Japan Map Center) have been published and sold. Therefore, such ground elevation data may reflect the drainage channel as undulations on the ground surface.
(Display unit 40)
表示部40は、上池や下池を示す地図を表示させたり、ハイドログラフを表示させたり、あるいは必要な設定等を確認するための部材である。この表示部40は、例えばLCDや有機ELディスプレイ、CRT等が利用できる。また表示部にタッチパネルを使用することで、操作部と表示部を一体的に構成することもできる。
The
表示部40は、上池の破堤時からの流出量の時間変化を示すハイドログラフを表示させるためのハイドログラフ表示領域を設けている。ハイドログラフとは、時間と洪水水位または洪水流量との関係を表す図である。
(演算部30)
The
(Calculation unit 30)
演算部30は、下池貯水量演算部で演算された下池の貯水量が、予め与えられた下池が決壊する条件に至ったとき、下池流出量を下池決壊後の流量に変更する。これによって、下池の決壊後の氾濫解析を行うことができる。
When the water storage amount of the lower pond calculated by the lower pond water storage amount calculation unit reaches the condition that the pre-given lower pond collapses, the
この演算部30は、上池流出量演算部31と、下池流入量演算部32と、下池演算部33と、潮位演算部37と、水位変換部38を備える。
The
上池流出量演算部31は、池情報入力部11から入力された上池情報に基づき、この上池から流出される水の流出量を演算する部材である。
The upper pond
下池流入量演算部32は、上池流出量演算部31で演算された総流出量の内、地形情報入力部12で取得された地形データに基づいて、下池に流入される水量を演算するための部材である。
(下池演算部33)
The lower pond
(Shimoike calculation unit 33)
下池演算部33は、下池流入量演算部32で演算された下池流入量から、池情報入力部11から入力された下池情報に基づき、この下池の貯水量と、この下池から下流に流出する下池流出量を演算するための部材である。下池演算部33は、下池の水深が、初期水浸から越流総水頭までの間と、放流部深さに至った以降で、流量を演算するアルゴリズムを切り替えるよう構成している。
The lower
この下池演算部33は、下池貯水量演算部34と、下池流出量演算部36の機能を実現する。下池貯水量演算部34は、下池流入量演算部32で演算された下池流入量から、前記池情報入力部11から入力された下池情報に基づき、該下池の貯水量を演算するための部材である。下池流出量演算部36は、この下池から下流に流出する下池流出量を演算するための部材である。
(下池水位演算部35)
The lower
(Shimoike water level calculation unit 35)
また下池貯水量演算部34は、下池の水位を演算する下池水位演算部35の機能を実現することもできる。例えばアルゴリズム切り替え条件を、下池の水位が放流部深さに至ったタイミングとする。下池が有する放流部深さの情報は、予め池情報入力部11で取得しておく。これにより、下池の水位が、初期水位から越流総水頭までの間(この間は破堤でない)と、放流部深さに至った以降とで、下池流出量の演算アルゴリズムを切り替えることができる。
(潮位演算部37)
Further, the lower pond water storage
(Tide level calculation unit 37)
潮位演算部37は、時間によって変動する潮位を演算するための部材である。潮位演算部37により、地表面レイヤーの下流端条件の水位を、潮位に応じて時間変化させることができる。また貯水池による氾濫水が海面に流下する箇所では、下流端水位を時間変化を潮位と連動させることにより、満潮時や干潮時における貯水池による浸水状況をシミュレートできる。さらに満潮時や干潮時における解析の結果を比較することにより、潮汐が浸水状況に与える影響を検討することも可能である。
(水位変換部38)
The tide
(Water level conversion unit 38)
水位変換部38は、上池の(下池に流入する)流量を下池の水位に変換するための部材である。
The water
なお上池は、前記複数貯水池氾濫解析装置による解析を開始した解析開始時刻に決壊すると想定する。上池流出箇所と設定したメッシュに対し、コスタ式を用いて算定されたハイドログラフに従った水量が流出する。
(解析モデル)
It is assumed that the upper pond will collapse at the analysis start time when the analysis by the multiple reservoir inundation analyzer is started. The amount of water according to the hydrograph calculated using the Costa formula flows out to the mesh set as the upper pond outflow point.
(Analysis model)
以下、本実施形態で用いた解析モデルについて説明する。
(地表面上の氾濫水の流れ)
<基礎式>
Hereinafter, the analysis model used in this embodiment will be described.
(Flow of flood water on the ground surface)
<Basic formula>
地表面の氾濫流の基礎式としては、以下のような二次元・非定常浅水流の連続式と運動方程式を用いる。
[連続式]
[数1]
[x方向運動方程式]
[数2]
[y方向運動方程式]
[数3]
As the basic equation of the inundation flow on the ground surface, the following two-dimensional / unsteady shallow water flow continuity equation and equation of motion are used.
[Continuous]
[Number 1]
[X-direction equation of motion]
[Number 2]
[Y-direction equation of motion]
[Number 3]
上式において、tは時間;x,yは水平二次元座標;hは水深;u,vはx,y方向の流速成分;M,Nはx,y方向の流量フラックス(単位幅流量)で、M=uh及びN=vh;Hは水位;r(t)は雨量による供給量;qCHANは排水路から地表面上に溢れる、流出する、あるいは地表面上から排水路へ流入する水量、gは重力加速度;ρは水の密度;τb,x,τb,yはx,y方向の地表面摩擦抵抗応力を、それぞれ示している。なおτb,x,τb,yは次式で表される。
[数4]
[数5]
In the above equation, t is time; x, y are horizontal two-dimensional coordinates; h is water depth; u, v is the flow velocity component in the x, y directions; M, N is the flow flux (unit width flow rate) in the x, y directions. , M = uh and N = vh; H is the water level; r (t) is the supply amount by rainfall; q CHAN is the amount of water that overflows from the drainage channel to the ground surface, flows out, or flows into the drainage channel from above the ground surface. g is the acceleration of gravity; ρ is the density of water; τ b, x , τ b, y are the surface frictional resistance stresses in the x and y directions, respectively. Note that τ b, x , τ b, y are expressed by the following equations.
[Number 4]
[Number 5]
上式において、nは合成等価粗度係数である。
<基礎式の離散化>
In the above equation, n is a synthetic equivalent roughness coefficient.
<Discretization of basic equations>
氾濫流の数値計算では、数1、数2および数3を、空間的にはスタガード・構造格子について陽的に差分化し、時間的にはleap−frog法により、数値解析する。図3にスタガード・構造格子と未知変数の定義点を示す。この図においてi,jは、それぞれ軸方向の分割番号である。
<特殊な場合の計算法>
In the numerical calculation of the inundation flow, the
<Calculation method for special cases>
ここで、特殊な場合の計算方法について検討する。
(盛土等の越流)
Here, the calculation method for special cases will be examined.
(Overflow of embankment, etc.)
まず、図4に示すように盛土などの凹凸を越流する場合を検討する。このように盛土や道路といった帯状の物体が存在する場合には、運動方程式をそのまま適用することはできない。帯状物体の天端高さよりその両側の水位が低い場合には、流量フラックスはゼロとする。そうでない場合には、数6および数7のような本間の越流公式により越流流量フラックスを算出する。
[数6]
[数7]
First, as shown in FIG. 4, a case of overflowing unevenness such as embankment will be examined. When a band-shaped object such as an embankment or a road exists in this way, the equation of motion cannot be applied as it is. If the water levels on both sides of the strip-shaped object are lower than the height of the crown, the flow flux is set to zero. If this is not the case, the overflow flow flux is calculated by the overflow formula between Honma such as Equations 6 and 7.
[Number 6]
[Number 7]
上式においてh1およびh2は、それぞれ帯状の物体の天端からの水位で、高い方をh1、低い方をh2とする。また、μは流量係数であり、数6ではμ=0.35、数7ではμ=0.91である。
(メッシュ間で支配断面が現れる場合)
In the above equation, h 1 and h 2 are the water levels from the top of the strip-shaped object, respectively, where the higher one is h 1 and the lower one is h 2 . Further, μ is a flow coefficient, and μ = 0.35 in Equation 6 and μ = 0.91 in Equation 7.
(When a dominant cross section appears between meshes)
次に、メッシュ間で支配断面が現れる場合について検討する。図5の断面図に示すように、隣接するメッシュ間で標高差が大きく、水面が不連続となる場合や、急激な水位上昇が起こった場合は、支配断面が現れる。この場合は流量フラックスの算出に運動方程式は適用せず、段落ち流れとして計算を行う。ここでは数8、数9のように流量フラックスを与える。
[数8]
ただし、
[数9]
[数10]
ただし、
[数11]
hcxは、地表面流におけるx方向の限界水深、hcyは、地表面流におけるy方向の限界水深、Eはエネルギー水頭である。
(2)排水路内の水の流れ
Next, the case where the dominant cross section appears between the meshes will be examined. As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, when the elevation difference is large between adjacent meshes and the water surface becomes discontinuous, or when the water level rises sharply, a dominant cross section appears. In this case, the equation of motion is not applied to the calculation of the flow flux, but the calculation is performed as a step-down flow. Here, the flow flux is given as in the equations 8 and 9.
[Number 8]
However,
[Number 9]
[Number 10]
However,
[Number 11]
h cx is the limit water depth in the x direction in the surface flow, h cy is the limit water depth in the y direction in the surface flow, and E is the energy head.
(2) Water flow in the drainage channel
次に、排水路内の水の流れについて検討する。本実施形態においては、図6に示すように、排水路の走行方向と流量の定義点を規定している。このように、排水路は座標軸の方向にのみ位置しているものとみなす。また、設定したメッシュの中心(水深の定義点)を通るものとする。 Next, the flow of water in the drainage channel will be examined. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the definition points of the traveling direction and the flow rate of the drainage channel are defined. In this way, the drainage channel is considered to be located only in the direction of the coordinate axes. In addition, it shall pass through the center of the set mesh (definition point of water depth).
排水路の流れの基礎式としては、以下のような連続式と運動方程式を用いる。運動方程式は、二次元浅水流れから移流項を省略したものである。
[連続式]
[数12]
[方向運動方程式]
[数13]
[方向運動方程式]
[数14]
The following continuity equation and equation of motion are used as the basic equations for the flow of the drainage channel. The equation of motion is the two-dimensional shallow water flow with the advection term omitted.
[Continuous]
[Number 12]
[Directional equation of motion]
[Number 13]
[Directional equation of motion]
[Number 14]
上式において、hは水深、qは排水路内の単位幅流量で流向が座標軸の向きに一致する場合には正値、逆の場合には負値をとるものとする。qGROUNDは排水路から地表面上に溢れる、流出する、あるいは地表面上から排水路へ流入する水量である。Hは水位、τは摩擦抵抗応力を、それぞれ示している。なお添え字で示すx,yは、それぞれx,y方向に走る排水路に対する式であることを示している。また摩擦抵抗項は、次式のように表される。
[数15]
[数16]
In the above equation, h is the water depth, q is the unit width flow rate in the drainage channel, and is a positive value when the flow direction matches the direction of the coordinate axes, and a negative value when the flow direction is opposite. q GROUND is the amount of water that overflows from the drainage channel onto the ground surface, flows out, or flows into the drainage channel from above the ground surface. H indicates the water level, and τ indicates the frictional resistance stress. Note that x and y indicated by subscripts indicate that they are equations for drainage channels running in the x and y directions, respectively. The frictional resistance term is expressed by the following equation.
[Number 15]
[Number 16]
上式においてRは径深、nはマニングの粗度係数である。また添え字のx,yは、それぞれx,y方向に走る排水路に対する式であることを示している。
(3)貯水池の設定
1)上池
In the above equation, R is the diameter depth and n is the Manning roughness coefficient. Further, the subscripts x and y indicate that the equations are for drainage channels running in the x and y directions, respectively.
(3) Reservoir setting 1) Upper pond
上池は、上述の通り前記複数貯水池氾濫解析装置による解析を開始した解析開始時刻に決壊すると想定する。上池流出箇所と設定したメッシュに対し、コスタ式を用いて算定されたハイドログラフに従った水量が流出する。ここでコスタ式を数17に、流出量の時間変化を数18に示す。この数18は、総流出量が貯水量になる、すなわち数19を満たすように設定されている。
[数17]
[数18]
[数19]
As described above, it is assumed that the upper pond collapses at the analysis start time when the analysis by the multiple reservoir inundation analyzer is started. The amount of water according to the hydrograph calculated using the Costa formula flows out to the mesh set as the upper pond outflow point. Here, the Costa equation is shown in Equation 17, and the time change of the outflow amount is shown in Equation 18. This number 18 is set so that the total outflow amount becomes the water storage amount, that is, the number 19 is satisfied.
[Number 17]
[Number 18]
[Number 19]
上式において、qu(t)は時刻tにおける上池流出量[m3/s];Vuは上池貯水量[×106m3];Huは上池堤高[m];tは時間[sec]である。
(2)下池
(下池への流入)
In the above equation, q u (t) is the upper reservoir outflow at time t [m 3 / s]; V u is the upper reservoir storage volume [× 10 6 m 3]; H u is the upper reservoir dam height [m]; t is the time [sec].
(2) Shimoike (inflow to Shimoike)
まず、下池湖面を設定する。下池湖面に設定されたメッシュは、常に水深が無い状態となる。そのため、隣接するメッシュから下池湖面と設定されたメッシュに水量が流入する。これが、下池への流入量となる。下池に流入した水量は、図7に示すように地表面モデルから下池モデル(後述)に移行する。そして、後述する数20、数23に該当する水量が下池モデルから地表面モデルに移行し、地表面を流下する。
(下池の放流部からの流出)
First, set the surface of Lake Shimoike. The mesh set on the surface of Lake Shimoike is always in a state of no water depth. Therefore, the amount of water flows from the adjacent mesh to the mesh set as the surface of Lake Shimoike. This is the inflow to the lower pond. The amount of water flowing into the lower pond shifts from the ground surface model to the lower pond model (described later) as shown in FIG. Then, the amount of water corresponding to the
(Outflow from the discharge part of Shimoike)
下池モデルの概念を図8に示す。ここでは、貯水池を直方体に見立てモデル化している。また貯水池の下流側の一部には、蓄えられた水の一部を放流するための放流部を設けている。放流部は、貯水池等の洪水吐けや、河川堤防等の越流部であり、例えばコンクリート製の貯水池の一部を切り込み状に形成して、満水に近い状態となったときに放流部を通じて一部の水が安定的に流下できるように構成されている。放流部の形状は、三角堰や四角堰のような多角形状、矩形状の切り込みが利用できる。図8の例では、矩形状の切り込みを採用している。また本明細書においては、放流部の切り込まれた高さを、放流部の深さと呼ぶ。貯水池の水位が、放流部の深さを超えると、越流すると判定できることができる。越流総水頭が放流部の深さより小さな水深である場合は、放流部から下流に流出すると想定し、数20のH−Q式より下流に放流される。また、貯水池の初期貯水量は、数21とし、放流部の下端まで水位がある設定としている。
[数20]
[数21]
The concept of the Shimoike model is shown in FIG. Here, the reservoir is modeled as a rectangular parallelepiped. In addition, a discharge section for discharging a part of the stored water is provided in a part of the downstream side of the reservoir. The discharge part is a flood discharge part such as a reservoir or an overflow part such as a river embankment. For example, a part of a concrete reservoir is formed in a notch shape, and when the water is almost full, the discharge part is passed through. It is configured so that the water in the part can flow down stably. As the shape of the discharge portion, polygonal or rectangular cuts such as a triangular weir or a square weir can be used. In the example of FIG. 8, a rectangular notch is adopted. Further, in the present specification, the cut height of the discharge portion is referred to as the depth of the discharge portion. When the water level of the reservoir exceeds the depth of the discharge part, it can be determined that the reservoir overflows. When the total head of the overflow is smaller than the depth of the discharge part, it is assumed that the head flows downstream from the discharge part, and the head is discharged downstream from the HQ equation of several tens. Further, the initial water storage amount of the reservoir is set to the
[Number 20]
[Number 21]
上式においてQは流量[m3/s]、Cは流量係数、Bは水路幅[m]、Hmaxは堤高[m]、hkは越流総水頭[m]、Vmaxは総貯水量[m3]、Aは満水面積[m2]を、それぞれ示す。
(下池の決壊)
In the above equation, Q is the flow rate [m 3 / s], C is the flow coefficient, B is the channel width [m], H max is the bank height [m], h k is the total overflow head [m], and V max is the total. The amount of water stored [m 3 ] and A indicate the full area [m 2 ], respectively.
(Collapse of Shimoike)
越流総水頭が放流部の深さを超えると、貯水池が決壊すると想定し、コスタ式より下流に流出する。ここでコスタ式を数23に、流出量の時間変化を数24に、それぞれ示す。ここで数23は、上池の総流出量が貯水量になるように、すなわち以下の数24を満たすように、設定されている。また、下池決壊後も下池への流入が想定されることから、流出量の時間変化(数23)には、コスタ式に加えて、下池への流入量を、下池流出箇所から流出させる。
[数22]
[数23]
[数24]
[数25]
If the total head of the overflow exceeds the depth of the discharge part, it is assumed that the reservoir will collapse and it will flow downstream from the Costa type. Here, the Costa equation is shown in
[Number 22]
[Number 23]
[Number 24]
[Number 25]
上式において、ql(t)は時刻tにおける下池流出量[m3/s]、Vlは下池貯水量[×106m3]、Hlは下池堤高(m)、tは下池決壊した時刻からの時間[sec]、tlは下池決壊時刻[sec]、ql_inは下池決壊後に下池に流入した水量[m3/s]を、それぞれ示している。 In the above equation, q l (t) is the outflow amount of the lower pond at time t [m 3 / s], V l is the amount of water stored in the lower pond [× 10 6 m 3 ], H l is the height of the lower pond bank (m), and t is the lower pond. The time [sec] from the time of the collapse, t l indicates the time of the collapse of the lower pond [sec], and q l_in indicates the amount of water [m 3 / s] that flowed into the lower pond after the collapse of the lower pond.
本発明の複数貯水池氾濫解析装置及び複数貯水池氾濫解析方法は、複数の貯水池の氾濫解析を行うことができるので、実際の降雨時にリアルタイムで氾濫解析を行ったり、事前に洪水パターンを演算して推測することもでき、過去の氾濫メカニズムの解析や将来の浸水領域の予測、被害予測や避難経路の策定といった防災などに役立てることができる。 Since the multiple reservoir flood analysis device and the multiple reservoir flood analysis method of the present invention can perform flood analysis of a plurality of reservoirs, the flood analysis can be performed in real time during actual rainfall, or the flood pattern can be calculated and estimated in advance. It can also be used for disaster prevention such as analysis of past flooding mechanisms, prediction of future inundation areas, damage prediction and evacuation route formulation.
100…複数貯水池氾濫解析装置
10…入力部
11…池情報入力部
12…地形情報入力部
20…操作部
21…破堤位置指定部
22…下池湖面設定部
23…レイヤー関連付け部
24…降雨量設定部
30…演算部
31…上池流出量演算部
32…下池流入量演算部
33…下池演算部
34…下池貯水量演算部
35…下池水位演算部
36…下池流出量演算部
37…潮位演算部
38…水位変換部
40…表示部
50…データ記憶部
RS1…上池
RS2…下池
100 ... Multiple
Claims (12)
上池の情報、及び下池の情報を取得するための池情報入力部と、
氾濫解析の対象となる地域の地形データを取得するための地形情報入力部と、
前記池情報入力部から入力された上池情報に基づき、該上池から流出される水の流出量を演算する上池流出量演算部と、
前記上池流出量演算部で演算された流出量の内、前記地形情報入力部で取得された地形データに基づいて、下池に流入される水量を演算するための下池流入量演算部と、
前記下池流入量演算部で演算された下池流入量から、前記池情報入力部から入力された下池情報に基づき、該下池の貯水量を演算する下池貯水量演算部と、
該下池から下流に流出する下池流出量を演算する下池流出量演算部と、
を備えており、
前記下池流出量演算部は、下池流出量を演算するアルゴリズムとして、下池決壊前の演算アルゴリズムと下池決壊後の演算アルゴリズムを有しており、前記下池貯水量演算部で演算された下池の貯水量が、予め与えられたアルゴリズム切り替え条件に至ったとき、下池決壊後の演算アルゴリズムに変更して下池流出量を演算してなる複数貯水池氾濫解析装置。 It is a multiple reservoir inundation analysis device for performing inundation analysis in which a plurality of reservoirs including an upper pond located on the upstream side and a lower reservoir located on the downstream side of the upper pond collapse in a chain reaction.
Pond information input section for acquiring information on the upper pond and information on the lower pond,
A topographical information input unit for acquiring topographical data of the area subject to flood analysis,
Based on the upper pond information input from the pond information input unit, the upper pond outflow amount calculation unit that calculates the outflow amount of water flowing out from the upper pond, and the upper pond outflow amount calculation unit.
Of the outflow amount calculated by the upper pond outflow calculation unit, the lower pond inflow calculation unit for calculating the amount of water flowing into the lower pond based on the topographical data acquired by the topographic information input unit,
A lower pond water storage amount calculation unit that calculates the water storage amount of the lower pond based on the lower pond information input from the pond information input unit from the lower pond inflow amount calculated by the lower pond inflow amount calculation unit.
A lower pond outflow calculation unit that calculates the amount of lower pond outflow from the lower pond,
Is equipped with
The Shimoike runoff calculation unit has a calculation algorithm before the Shimoike collapse and a calculation algorithm after the Shimoike collapse as an algorithm for calculating the Shimoike runoff amount, and the Shimoike water storage amount calculated by the Shimoike water storage amount calculation unit. However, when the algorithm switching condition given in advance is reached, a multiple reservoir inundation analyzer that calculates the amount of runoff of the lower pond by changing to the calculation algorithm after the collapse of the lower pond.
前記下池貯水量演算部が、下池の水位を演算する下池水位演算部を含む複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to claim 1.
A plurality of reservoir inundation analysis devices including a lower pond water level calculation unit in which the lower pond water storage amount calculation unit calculates the water level of the lower pond.
前記池情報入力部が、下池が有する放流部深さの情報を取得可能に構成されており、
アルゴリズム切り替え条件を、下池の水位が、前記池情報入力部で取得した放流部深さに至ったタイミングとしてなる複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to claim 2.
The pond information input unit is configured to be able to acquire information on the depth of the discharge part of the lower pond.
A multi-reservoir flood analysis device in which the algorithm switching condition is the timing when the water level of the lower pond reaches the depth of the discharge section acquired by the pond information input section.
上池の破堤時からの流出量の時間変化を示すハイドログラフを表示させるための表示部を備えてなる複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis device according to claim 3, further
A multi-reservoir inundation analysis device equipped with a display unit for displaying a hydrograph showing the time change of the outflow amount from the time of the breach of the upper pond.
前記上池流出量演算部が、
前記池情報入力部から入力された上池情報に基づき、該上池が前記複数貯水池氾濫解析装置による解析を開始した解析開始時刻に、決壊すると想定し、
上池流出量を演算するアルゴリズムを、以下の計算式で規定される水量が流出するモデルとしてなる複数貯水池氾濫解析装置。
(上式において、q u (t)は時刻tにおける上池流出量[m 3 /s];V u は上池貯水量[×10 6 m 3 ];H u は上池堤高[m];tは時間[sec]である。) The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to claim 4.
The Ueike outflow calculation unit
Based on the upper pond information input from the pond information input unit, it is assumed that the upper pond will collapse at the analysis start time when the analysis by the multiple reservoir inundation analyzer starts.
A multi-reservoir inundation analysis device that uses the algorithm for calculating the upper pond runoff as a model for the outflow of water specified by the following formula.
(In the above equation, q u (t) is the upper pond runoff at time t [m 3 / s]; V u is the upper pond reservoir [× 10 6 m 3 ]; Hu is the upper pond bank height [m]. ; T is the time [sec].)
前記下池流出量演算部が、下池流出量を演算するアルゴリズムとして、越流総水頭が放流部の深さより低い水位である場合、下池の放流部から下流に流出すると想定し、下流に放流される流量を
で演算し、
貯水池の初期貯水量を、放流部の下端まで水位があると仮定して
で演算してなる複数貯水池氾濫解析装置。
(Qは流量[m3/s]、Cは流量係数、Bは水路幅[m]、hkは越流総水頭[m]、Vmaxは総貯水量[m3]) The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to claim 4 or 5.
As an algorithm for calculating the outflow amount of the lower pond, the lower pond runoff amount calculation unit assumes that when the total overflow head is lower than the depth of the discharge part, it flows downstream from the discharge part of the lower pond and is discharged downstream. Flow rate
Calculate with
The initial reservoir capacity of the reservoir is assumed to be at the bottom of the discharge section.
Multiple reservoir inundation analysis device calculated by.
(Q is the flow rate [m 3 / s], C is the flow coefficient, B is the channel width [m], h k is the total overflow head [m], and V max is the total water storage amount [m 3 ])
前記下池貯水量演算部が、越流総水頭が放流部の深さを超えると、貯水池が決壊すると想定して、下池の貯水量を
として演算し、
かつ前記下池流出量演算部が、決壊以降に下池流出量を演算するアルゴリズムとして、下池流出箇所から下流への流出量の時間変化を次式で演算するよう切り替えてなる複数貯水池氾濫解析装置。
(Aは満水面積[m 2 ]、ql(t)は時刻tにおける下池流出量[m3/s]、Vlは下池貯水量[×106m3]、Hlは下池堤高(m)、tは下池決壊した時刻からの時間[sec]、tlは下池決壊時刻[sec]、ql_inは下池決壊後に下池に流入した水量[m3/s]) The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to claim 6.
The Shimoike Reservoir Calculation Unit assumes that the reservoir will collapse when the total overflow head exceeds the depth of the discharge section, and determines the amount of water stored in the Shimoike.
Calculate as
In addition, the multiple reservoir inundation analysis device is switched so that the lower pond runoff calculation unit calculates the time change of the runoff from the lower pond runoff point to the downstream by the following equation as an algorithm for calculating the lower pond runoff after the collapse.
( A is the full area [m 2 ], q l (t) is the outflow amount of the lower pond at time t [m 3 / s], V l is the amount of water stored in the lower pond [× 10 6 m 3 ], and H l is the height of the lower pond bank ( m), t is the time from the time when the lower pond broke [sec], t l is the time when the lower pond broke [sec], q l_in is the amount of water flowing into the lower pond after the broke of the lower pond [m 3 / s])
地表の高低差の情報を有し、上池から流出する不定流を演算する地表面レイヤーに、降雨量を付加するための降雨量設定部を備える複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising.
A multi-reservoir inundation analysis device equipped with a rainfall setting unit for adding rainfall to the ground surface layer that has information on the height difference of the ground surface and calculates the indefinite flow flowing out from the upper pond .
時間によって変動する潮位を演算するための潮位演算部を備える複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising.
A multi-reservoir flood analysis device equipped with a tide level calculation unit for calculating tide levels that fluctuate with time.
上池の氾濫解析によって計算される下池に流入する流量を、下池の水位に変換する水位変換部を備える複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising.
A multi-reservoir inundation analysis device equipped with a water level conversion unit that converts the flow rate that flows into the lower pond calculated by the inundation analysis of the upper pond into the water level of the lower pond.
前記池情報入力部が、ため池データベースを入力するよう構成してなる複数貯水池氾濫解析装置。 The plurality of reservoir inundation analysis apparatus according to any one of claims 1 to 10.
A plurality of reservoir inundation analysis devices configured such that the pond information input unit inputs a reservoir database.
上池及び下池の情報、並びに氾濫解析の対象となる地域の地形データを取得する工程と、
前記取得された上池情報に基づき、該上池から流出される水の流出量を演算する工程と、
演算された流出量の内、前記取得された地形データに基づいて、下池に流入される水量を演算する工程と、
前記演算された下池流入量から、前記取得された下池情報に基づき、該下池の水位と、該下池から下流に流出する下池流出量を演算する工程と
を含み、
前記下池流出量を演算する工程において、下池流出量を演算するアルゴリズムとして、下池決壊前の演算アルゴリズムと下池決壊後の演算アルゴリズムを有しており、
下池の水位が、
初期水位から、越流総水頭までの間は、下池決壊前の演算アルゴリズムを用い、
下池の情報として取得した放流部深さに至った以降は、下池決壊後の演算アルゴリズムを用いるように下池流出量の演算アルゴリズムを切り替えてなる複数貯水池氾濫解析方法。 This is a multiple reservoir flood analysis method for performing a flood analysis in which multiple reservoirs including the upper pond located on the upstream side and the lower reservoir located on the downstream side of the upper pond collapse in a chain reaction.
The process of acquiring information on the upper and lower ponds and topographical data of the area subject to flood analysis,
Based on the acquired upper pond information, the process of calculating the outflow amount of water flowing out from the upper pond, and
Of the calculated outflow amount, the process of calculating the amount of water flowing into the lower pond based on the acquired topographical data, and
A step of calculating the water level of the lower pond and the amount of the lower pond flowing out downstream from the lower pond based on the acquired lower pond information from the calculated lower pond inflow.
In the process of calculating the Shimoike outflow amount, as an algorithm for calculating the Shimoike outflow amount, there is a calculation algorithm before the Shimoike collapse and a calculation algorithm after the Shimoike collapse.
The water level of the lower pond is
From the initial water level to the total head of overflow, the calculation algorithm before the collapse of Shimoike is used.
After reaching the discharge depth obtained as information on the lower pond, a multiple reservoir inundation analysis method that switches the calculation algorithm for the amount of runoff of the lower pond so as to use the calculation algorithm after the collapse of the lower pond.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017080078A JP6793924B2 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Multiple reservoir inundation analysis device, multiple reservoir inundation analysis method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017080078A JP6793924B2 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Multiple reservoir inundation analysis device, multiple reservoir inundation analysis method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018178544A JP2018178544A (en) | 2018-11-15 |
| JP6793924B2 true JP6793924B2 (en) | 2020-12-02 |
Family
ID=64281375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017080078A Active JP6793924B2 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Multiple reservoir inundation analysis device, multiple reservoir inundation analysis method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6793924B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7603974B2 (en) * | 2021-02-03 | 2024-12-23 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | Disaster prediction support method and disaster prediction support device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4082686B2 (en) * | 2002-12-03 | 2008-04-30 | 財団法人河川情報センター | Real-time dynamic flood simulation system |
| JP2005128838A (en) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Foundation Of River & Basin Integrated Communications Japan | Simplified system for analyzing flood |
| WO2006002687A2 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Swiss Reinsurance Company | Method and system for automated location-dependent recognition of flood risks |
| JP5600507B2 (en) * | 2010-07-09 | 2014-10-01 | アジア航測株式会社 | Flood flow estimation system and method |
-
2017
- 2017-04-13 JP JP2017080078A patent/JP6793924B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018178544A (en) | 2018-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6774101B2 (en) | Multiple reservoir flood analysis program and computer-readable recording medium and stored equipment, multiple reservoir flood analysis method, multiple reservoir flood analysis device | |
| Ghimire et al. | Formulation of a fast 2D urban pluvial flood model using a cellular automata approach | |
| CN100573455C (en) | Inundation simulator and method | |
| Lee et al. | Urban inundation simulation considering road network and building configurations | |
| KR20210123974A (en) | Apparatus and method for estimating flooding | |
| KR101967621B1 (en) | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | |
| US8914266B2 (en) | Systems and methods for modeling floods | |
| JP2008050903A (en) | Flood prediction method and flood prediction system | |
| JP2017201243A (en) | Water immersion realtime predictor, water immersion realtime prediction method and water immersion realtime prediction program, and recording medium readable by computer | |
| Khosravi et al. | Dam break analysis and flood inundation mapping: The case study of Sefid-Roud Dam, Iran | |
| JP4083625B2 (en) | Water damage analysis system | |
| CN115795942A (en) | Landslide risk assessment method for power transmission line tower | |
| JP6793924B2 (en) | Multiple reservoir inundation analysis device, multiple reservoir inundation analysis method | |
| Dahm et al. | Next generation flood modelling using 3Di: A case study in Taiwan | |
| Hsu et al. | Using remote sensing techniques to identify the landslide hazard prone sections along the south link railway in Taiwan | |
| JP7490914B2 (en) | analysis method | |
| MONTOYA-MONTES et al. | Mapping of landslide susceptibility of coastal cliffs: the Mont-Roig del Camp case study | |
| JP4190788B2 (en) | Inundation depth prediction system, inundation depth prediction method, inundation depth prediction program and recording medium recording inundation depth prediction program | |
| JP7117022B2 (en) | Inland water flood analysis device, inland water flood analysis method, inland water flood analysis program, computer-readable recording medium, and stored equipment | |
| Lee et al. | Urban inundation simulation incorporating sewerage system without structure effect | |
| Vénere et al. | A computational environment for water flow along floodplains | |
| Azmera et al. | Sediment production in Ravines in the lower Le Sueur river watershed, Minnesota | |
| Bukari et al. | Flood Prone Areas Detection Through Geographical Information System (GIS) and Water Balance Model in Batu Pahat | |
| Ali | Floodplain Determination and Management Case study: Wadi Watir-Sinai | |
| Liu et al. | Modeling of urban flood in Xiamen Island, China |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170428 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20170517 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170517 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190417 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200316 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200324 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200518 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201006 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6793924 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |