JPH10204966A - 潮位予測方法及び河川水位シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過去の天文潮位と実測潮位との偏差値を基に
港湾の潮位を予測する潮位予測方法、及び過去の雨量デ
ータを基に長時間先までの河川水位をシミュレーション
する河川水位シミュレーション方法を提供すること。 【解決手段】 港湾の潮位を予測する潮位予測方法及び
河川水位シミュレーション方法であって、港湾の現在か
ら所定時間先までの潮位がその天文潮位に過去の所定時
間の天文潮位と実測潮位の偏差を加えた値になると仮定
し、潮位を予測する方法。河川水源流域に降った過去の
所定時間の雨量データを基に現在から該所定時間と同じ
時間先までに当該河川水源流域に同量の雨量があるもの
と仮定すると共に、当該河川へ排水機場から排水された
過去の前記所定時間の排水量を基に現在から該所定時間
先までに当該河川に排水機場から同量の排水量が流入す
るものと仮定し、更に前記方法で潮位を予測し、河口樋
門及びポンプの運転状況から河口樋門の流出流量及び河
口ポンプ吐出流量を演算し、河川水位のシミュレーショ
ンを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は河川の河口が連通す
る港湾の現在から所定時間先までの潮位を予測する潮位
予測方法、及び当該河口に河口樋門及びポンプを配置し
流域に当該河川へ排水する排水機場や当該河川から他の
河川に排水する排水機場を配置した河川の水位をシミュ
レーションする河川水位シミュレーション方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図４はこの種の河川水位シミュレーショ
ン例を示す図である。この種の河川水位シミュレーショ
ン例においては、河川のある地点より上流を一つの池と
みなし、これを上流貯水池と呼び、また河口からある地
点までを一つの池とみなし、これを河口貯水池と呼ぶ。
図４において、河川１００のある地点より上流の上流貯
水池１０２に水源流域１０１から、流出量Ｖ１の水が流
入し、該上流貯水池１０２から、河川１００に上流側流
量Ｖ２が流入する。また、河川１００にはその流域に沿
って多数の排水機場１０４が配置され、該多数の排水機
場１０４から当該河川１００にそれぞれ相当量の流量の
水が排水されるようになっている。また、上流貯水池１
０２から他の河川に流出量Ｖ３の水を排水するように排
水機場（図示せず）が配置されている。

【０００３】河川１００から下流側水量Ｖ４が河口貯水
池１０５に流入、該河口貯水池１０５からポンプＰ１〜
Ｐ５の運転によりポンプ流量Ｖ７〜Ｖ１１が港湾１１０
内に排水されると共に、ゲート（河口樋門）Ｇの運転に
よりゲート流量Ｖ１２が港湾１１０内に排水される。

【０００４】河口堰の管理制御センター１０９には、図
示を省略するが河川１００の各地点の水位、河口貯水池
１０５の水位、各排水機場１０４から河川１００に排水
される排水量等のデータがテレメータ等の通信手段で転
送されており、該データを基に管理制御センター１０９
ではポンプＰ１乃至Ｐ５の運転制御及びゲートＧの運転
制御を行なっている。

【０００５】上記構成の河川水位シミュレーション例に
おいては、河川１００の流域の水位や流量の予測をして
いる。この予測演算は下記の乃至をパラメータとし
て、公知の不定流解析を行ない、河川１００の流域の水
位や流量の予測値を計算するものである。 上流側流量Ｖ２ 各排水機場１０４からの排水量 港湾１１０の潮位Ｈ ゲート流量Ｖ１２ ポンプ流量Ｖ７〜Ｖ１１

【０００６】上記の上流側流量Ｖ２は気象協会から提
供される所定時間先までの予測降雨量等の別の降雨予測
システムからの予測降雨量を基に水源流域１０１からの
流出量Ｖ１を解析している。また、上記の各排水機場
１０４からの河川１００へ排水する排水量は通信により
監視しており、これを予測演算のパラメータとしてい
る。但し、これらの排水量は予測することができないの
で、現在の排水量が所定時間先まで継続するものと見做
している。

【０００７】また、上記の港湾１１０の潮位Ｈは天文
潮位（潮位表の値）にその地点毎の偏差を加えたものと
し、所定時間先までの予測潮位を公知の偏差外挿法（現
在の実測潮位と天文潮位の偏差値が将来も続くものとし
て将来の天文潮位に該偏差値を加算して潮位を予測する
方法）によって求めている。また、上記のゲート流量
Ｖ１２はゲート越流公式を用いてゲートＧからの流量を
所定時間先まで演算して求める。また、上記のポンプ
流量Ｖ７〜Ｖ１１はそれぞれのポンプ流量カーブから所
定時間先までのポンプ流量を求める。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような河川水位
シミュレーションでは、気象協会から提供される所定時
間先までの予測雨量等の別の降雨予測システムからの予
測降雨量を基に流出量Ｖ１を解析しているので、無降雨
時には多雨に対するポンプ排水シミュレーションを行な
うことができず、操作員のポンプや河口樋門の運転操作
技術の向上に役立たせることができない。また、ポンプ
運転の反省・見直しの検討に活用できないという問題も
あった。

【０００９】また、上記のような河川水位シミュレーシ
ョンでは、所定の短時間先までしか河川の水位をシミュ
レーションできない。しかしながら河口堰の排水機場で
は例えば水源流域１０１に大量の降水雨量があり、水位
上昇が予想される場合、水位が上がって来る前に予めポ
ンプＰ１〜Ｐ５を運転して、水位を下げて（予備排水）
おくとよいが、そのためには所定の長時間先の河川水位
シミュレーションが必要となる場合がある。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、河川の河口が連通する港湾の潮位を予測する潮位予
測方法、及び過去の雨量データを基に長時間先の河川水
位をシミュレーションする河川水位シミュレーション方
法、特に予備排水等の排水ポンプ運転操作支援のために
好適な潮位予測方法及び河川水位シミュレーション方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、所定時間先の港湾の潮位を予
測する潮位予測方法であって、現在から所定時間先まで
の港湾の潮位がその天文潮位に過去の所定時間の天文潮
位と実測潮位置の偏差を加えた値になると仮定し、当該
港湾の潮位を予測することことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、河口に河
口樋門及びポンプを配置し、流域に当該河川へ排水する
排水機場を配置した河川の水位をシミュレーションする
河川水位シミュレーション方法であって、当該河川水源
流域に降った過去の所定時間の雨量データを基に現在か
ら該所定時間と同じ時間先までに当該河川水源流域に同
量の雨量があるものと仮定すると共に、当該河川へ前記
排水機場から排水された過去の所定時間の排水量を基に
現在から該所定時間先までに当該河川に排水機場から同
量の排水量が流入するものと仮定し、河口樋門及びポン
プの運転状況から河口樋門の流出流量及び河口ポンプ吐
出流量を演算し、河川水位のシミュレーションを行なう
ことを特徴とする。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の河川水位シミュレーション方法において、前記
河口が連通する港湾の現在から所定時間先までの潮位が
その天文潮位に過去の所定時間の天文潮位置と実測潮位
の偏差を加えた値になると仮定し、河口樋門及びポンプ
の運転状況から河口樋門の流出流量及び河口ポンプ吐出
流量を演算し、河川水位のシミュレーションを行なうこ
とを特徴とする。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載の河川水位シミュレーション方法において、前記
河川には当該河川から他の河川に排水する排水機場を有
し、当該河川から前記排水機場を通して他の河川に排水
された過去の前記所定時間の排水量を基に現在から前記
所定時間と同じ時間先まで排水機場から他の河川に同量
の排水量が流出するものと仮定し、河川水位のシミュレ
ーションを行なうことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。本発明における河川水位予測の
シミュレーションの基本構成は図４と略同一であるので
その説明は省略する。図１は本発明の河川水位予測の処
理フローを示す図である。

【００１６】水源流域１０１に降る４８時間先の雨量
を、保存してある過去の４８時間の雨量データ（例えば
昨年の現在と同時期の４８時間の雨量データ）から検索
し（ステップＳＴ１）、該雨量データを基に該雨量と同
じ雨量が水源流域１０１に降るものと仮定して後に詳述
するように上流側流量Ｖ２の演算を行なう（ステップＳ
Ｔ２）。これにより現在流量から４８時間先までの上流
側流量Ｖ２（０ｈ上流側流量Ｖ２〜４８ｈ上流側流量Ｖ
２）を予測する（ステップＳＴ３）。続いて上流貯水池
１０２の上流側水位Ｗ１（０ｈ上流側水位Ｗ１〜４８ｈ
上流側水位Ｗ１）を計算する（ステップＳＴ４）。

【００１７】一方、港湾１１０の潮位は図３に示すよう
に、現在（０ｈ）から４８（４８ｈ）時間先までの天文
潮位（潮位表の値）Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，・・・・・・・
に、保存してある過去の天文潮位置と実測潮位との偏差
ΔＬ０，ΔＬ１，ΔＬ２，・・・・・・・を加え（ステ
ップＳＴ６）、これを現在（０ｈ）から４８時間（４８
ｈ）先までの予測潮位Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・・・・
・とする（ステップＳＴ７）。該予測潮位Ｈと予測内水
位Ｗ２（河口貯水池１０５の水位）を比較する（ステッ
プＳＴ８）。

【００１８】予測内水位Ｗ２が予測潮位Ｈより小さい場
合（Ｗ２＜Ｈ）、予め入力している手動ポンプ運転スケ
ジュールを参照し、河口ポンプのＯＦＦ又はＯＮを判断
し（ステップＳＴ９）、ＯＮの場合の河口ポンプの運転
台数及びポンプ特性等から吐出量を演算する（ステップ
ＳＴ１０）。また、ステップＳＴ９で河口ポンプがＯＦ
Ｆの場合は吐出量を０とする（ステップＳＴ１１）。ま
た、前記ステップＳＴ８において、予測内水位Ｗ２が予
測潮位Ｈより大きい場合（Ｗ２＞Ｈ）、河口ゲート（河
口樋門）Ｇの流出量を演算する（ステップＳＴ１２）。
続いて不定流解析計算を行ない（ステップＳＴ１３）、
現在から４８時間先の河川予測水位を得る（ステップＳ
Ｔ１４）。

【００１９】上記手動ポンプ運転スケジュールは、操作
員が過去の雨量データ及び潮位データとから現在（０
ｈ）から４８（４８ｈ）時間先の内水位と潮位を予測
し、該内水位が潮位より大きいか小さいかにより、大き
い場合河口ゲート（河口樋門）を制御し、小さい場合は
河口ポンプを運転するす否か、運転する場合は何台運転
するかを予め１時間毎に設定し、入力したものである。

【００２０】上記ステップＳＴ１３における不定流解析
計算はステップＳＴ４で計算した上流側水位Ｗ１、前記
ステップＳＴ１０乃至１２の演算結果、排水機場１０４
から河川１００へ排水された排水量及び河川１００の河
床勾配，粗度係数，通水断面等の固有係数を入力として
計算する。この不定流解析計算は公知のものである。

【００２１】図２は現在から４８時間先までの上流側流
量Ｖ２の算出フローを示す図である。ここでは過去のあ
る時期の４８時間の１時間毎の雨量データと同じ雨量が
現在から４８時間先までの間にあるものと仮定して、上
流側流量Ｖ２を算出するものである。先ず保存してある
過去の雨量データの中から所定の４８時間の１時間毎の
雨量データを検索し（ステップＳＴ２１）、該検索した
雨量データを基に１時間毎の該雨量と同じ雨量が４８時
間先までの間に水源流域１０１に降るものと仮定して、
水源流域１０１の単位面積当りの１時間毎の平均雨量を
算出する（ステップＳＴ２２）。

【００２２】また、該単位面積当りの平均雨量と水源流
域１０１で決まっている流入係数、流域定数、流域面
積、遅滞時間及び基底流量の係数等から水源流域１０１
から流出される１時間当りの水源流域１０１からの流出
量Ｖ１を計算する（ステップＳＴ２３）。続いて他の河
川への流出量Ｖ３を減算（Ｖ１−Ｖ３）して（ステップ
ＳＴ２４）、４８時間先までの河川１００に流入する１
時間当りの上流側流量Ｖ２を得る（ステップＳＴ２
５）。

【００２３】河川水位予測のシミュレーションを上記の
ように構成することにより、予め操作員が過去の降雨実
績データからこれからシミュレートとする降雨量に類似
する降雨実績データを検索し、該過去の雨量データ及び
潮位データとから現在から４８時間先までの内水位と潮
位を予測し、４８時間先までの河川水位を所定の値に保
とうとして設定したポンプ運転スケジュールが適正か否
かを検証することができ、操作員はこのシミュレーショ
ン結果を見て、更に河口ポンプＰ１〜Ｐ５の運転スケジ
ュール及びゲートＧ制御のスケジュールを補正すること
ができる。その結果、過去のデータを用い種々の雨量、
潮位を予測し適正な河口ポンプＰ１〜Ｐ５の運転スケジ
ュール及びゲートＧ制御のスケジュールを会得できる。

【００２４】また、上記過去の降雨実績データを保存す
る際、該データの特性項目として下記の項目を付加して
入力し、過去のデータを検索する際、この特性項目を基
にして、現在と類似データを選択することにより、例え
ば台風が接近している場合等に港湾の高潮等を考慮した
より現実的なシミュレーションが可能となる。 データの特性項目 ・台風番号 ・台風名称 ・台風進路 ・ポンプ場にお
ける風向 ・総雨量 ・降雨の型 ・当該河川に与えた影響度

【００２５】なお、上記実施例では現在から４８時間先
までの河川水位シミュレーション例を示したが、本発明
の河川水位シミュレーションはこれに限定されるもので
はなく、それより長い時間先まで又は短い時間先までの
水位シミュレーションも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本願各請求項に記
載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。 （１）請求項１に記載の発明によれば、現在から所定時
間先までの港湾の潮位がその天文潮位に過去の所定時間
の天文潮位と実測潮位置の偏差を加えた値になると仮定
し、当該港湾の潮位を予測するので、従来の偏差外挿法
に比べて当該港湾の実情にあった精度のよい潮位が予測
できる。

【００２７】（２）請求項２に記載の発明によれば、河
川の水源流域に降った過去の所定時間の雨量データを基
に現在から該所定時間と同じ時間先まで当該河川の水源
流域に同量の雨量があるものと仮定すると共に、当該河
川へ前記排水機場から排水された過去の所定時間の排水
量を基に現在から該所定時間先まで排水機場から当該河
川に同量の排水量が流入するものと仮定し、河口樋門及
びポンプの運転状況から河口樋門の流出流量及び河口ポ
ンプ吐出流量を演算し、河川水位のシミュレーションを
行なうので、従来の河川水位シミュレーションでは気象
協会から提供される数時間先までの予測雨量等の別の降
雨予測システムによる予測雨量を基に行なうので、無降
雨時には多雨に対するポンプ排水シミュレーションを行
なうことができないが、本発明では上記のように過去の
降雨実績データを用いて行なうから、無降雨時でも多雨
に対するポンプ排水シミュレーションを行なうことがで
き、操作員の操作技術の向上に役立たせることができ
る。また、ポンプ運転の反省・見直しの検討にも活用で
きる。また、河口堰の排水機場で、例えば水源流域に大
量の降水雨量があることが予測され、水位上昇が予想さ
れる場合、保存している過去のデータから類似の雨量及
び潮位データを抜き出し河川水位シミュレーションを行
ない、水位が上がって来る前に予めポンプを運転して、
水位を下げて（予備排水）おくことが容易にできる。

【００２８】（３）請求項３に記載の発明によれば、河
口が連通する港湾の現在から所定時間先までの潮位がそ
の天文潮位に過去の所定時間の天文潮位置と実測潮位の
偏差を加えた値になると仮定し、河口樋門及びポンプの
運転状況から河口樋門の流出流量及び河口ポンプ吐出流
量を演算し、河川水位のシミュレーションを行なうの
で、より精度の良い河川水位のシミュレーションを行な
うことができる。

【００２９】（４）請求項４に記載の発明によれば、河
川から排水機場を通して他の河川に排水された過去の所
定時間の排水量を基に現在から所定時間と同じ時間先ま
で排水機場から他の河川に同量の排水量が流出するもの
と仮定し、河川水位のシミュレーションを行なうので、
より精度の良い河川水位のシミュレーションを行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の河川水位予測の処理フローを示す図で
ある。

【図２】現在から４８時間先までの上流側流量の算出フ
ローを示す図である。

【図３】現在から４８時間先までの潮位の予測例を説明
する図である。

【図４】河川水位シミュレーションの構成例を示す図で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定時間先の港湾の潮位を予測する潮位
   予測方法であって、 現在から前記所定時間先までの港湾の潮位がその天文潮
   位に過去の前記所定時間の天文潮位と実測潮位置の偏差
   を加えた値になると仮定し、当該港湾の潮位を予測する
   ことことを特徴とする潮位予測方法。
2. 【請求項２】 河口に河口樋門及びポンプを配置し、流
   域に当該河川へ排水する排水機場を配置した河川の水位
   をシミュレーションする河川水位シミュレーション方法
   であって、 当該河川水源流域に降った過去の所定時間の雨量データ
   を基に現在から該所定時間と同じ時間先までに当該河川
   水源流域に同量の雨量があるものと仮定すると共に、当
   該河川へ前記排水機場から排水された過去の前記所定時
   間の排水量を基に現在から該所定時間先までに当該河川
   に前記排水機場から同量の排水量が流入するものと仮定
   し、 前記河口樋門及びポンプの運転状況から河口樋門の流出
   流量及び河口ポンプ吐出流量を演算し、河川水位のシミ
   ュレーションを行なうことを特徴とする河川の水位シミ
   ュレーション方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の河川水位シミュレーシ
   ョン方法において、 前記河口が連通する港湾の現在から前記所定時間先まで
   の潮位がその天文潮位に過去の前記所定時間の天文潮位
   置と実測潮位の偏差を加えた値になると仮定し、 前記
   河口樋門及びポンプの運転状況から河口樋門の流出流量
   及び河口ポンプ吐出流量を演算し、河川水位のシミュレ
   ーションを行なうことを特徴とする河川の水位シミュレ
   ーション方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の河川水位シミュレーシ
   ョン方法において、 前記河川には当該河川から他の河川に排水する排水機場
   を有し、当該河川から前記排水機場を通して他の河川に
   排水された過去の前記所定時間の排水量を基に現在から
   前記所定時間と同じ時間先まで前記排水機場から他の河
   川に同量の排水量が流出するものと仮定し、前記河川水
   位のシミュレーションを行なうことを特徴とする河川の
   水位シミュレーション方法。