TOPMODELによる山地小流域における降雨流出のモデリング  [in Japanese] Rainfall Runoff Modeling in a Small Mountainous Basin Using TOPMODEL  [in Japanese]

Access this Article

Search this Article

Author(s)

Abstract

流出解析には様々な手法が提案されているが、本研究では近年注目されているOPMODELを用いて、山地小流域における降雨流出のモデリングを行なった。OPMODELは集中定数型と分布定数型の特長を併せ持つた準分布型モデルで、地表流出および地下水酒養までを含めた土壌部分は面的に分割されたグリッドごとに分布定数型で計算し、表層および地下水貯留部の水収支は集中定数型で計算する。このモデルの特長は、流域を二次元グリッドで分割し、各グリッドの標高から得られるDEMをもとに計算される各グリッドの地形指標から、流域表層土壌の時空間的な乾湿状態を計算し、地表流の発生を空間的に算定できる点にある。また、GISを用いた流出解析が行なえる点でも注目されているモデルである。本研究では、OPMODELに修正を加えて修正モデル1および2を作成し、各モデルの計算結果を比較した。修正モデル1では速い地中流を導入し、流量の低減曲線が地下水流出だけでは表現されないといわれている洪水時の流量再現精度の改善を試みた。一方、修正モデル2では、各グリッドの表層土壌厚の違いを考慮するため、表層部を分布型で計算した。このとき、表層土壌厚を考慮するためのパラメータは地形指標を用いて定義した。未知パラメータは単純GAによる最適値探索を行なった。本研究の計算結果から、修正モデル1では、ピーク流量発生とほぼ同時に速い地中流が発生しており、速い地中流の導入によって、洪水時の流量再現精度の向上が見られた。しかし、低水部では改善は見られず、速い地中流の導入は洪水時の解析には有効であるといえる、修正モデル2では表層の分布定数化によって、低水部でわずかではあるが流量再現精度が改善した。この修正による大きな改善は得られなかったが、表層土壌厚の違いを考慮するための指標として、地形指標を用いることは有効であると考えられる。修正モデル1および2では、それぞれ洪水時と低水部で流量再現精度の改善が見られたため、今後は2つの修正を組み込むことによって、モデルの改善が期待される。

TOPMODEL is a storage-type semi-distributed-parameter model with advantages existing in each of the dostributed-parameter and lumped-parameter models. It can consider the physical characteristics nin the rainfall-runoff process in mountainous basins to some existent and has lately attracted considerable attention in the research field of rainfall-runoff analysis. In the TOPMODEL, water balances in groundwater storage and root zone are calculated by a sinmple lumped-parameter model. A basin area is horizontally divided into small square grids and phenomena in surfacesoil layers, such as surfacee runoff and groundwater recharge, are expressed by distributed-parameter models on each square grid. The time-varying runoff-contributing area during flood events can also be calculated in the distributed-parameter models by judging the generation of surface runoff from the soil moisture deficit in each square grid. In this paper, we made some modifications in the TOPMODEL and tried to improve the prediction accuracy of river discharge. First, in the modified-model 1, we introduced fast runoff component in the runoff-contributing area. Using this model, we tried to improve the prediction accuracy during flood events that can not be expressed only by groundwater storage. Next, in the modified-model2, water bakance in root zone was calculated by a distributed-parameter model to consider the special variation of thickness of surface soil layers on each square grod. Unknown parameters in each model were optimally searched by a simple generation algorithm with the fitness function defined by a 2 error between observed and caluclated river discharges. For the results, in the modified-model 1, fast runoff occured at the same time as peak discharge and it improved the prediction accuracy during flood events. In the modified-model 2, the predintion accuracy during low-discharge term was fairly improved.

Journal

  • Science bulletin of the Faculty of Agriculture, Kyushu University

    Science bulletin of the Faculty of Agriculture, Kyushu University 60(2), 151-163, 2005-10

    Kyushu University

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    110001845238
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AA11577672
  • Text Lang
    JPN
  • Article Type
    journal article
  • Journal Type
    大学紀要
  • ISSN
    13470159
  • NDL Article ID
    7846734
  • NDL Source Classification
    ZR6(科学技術--農林水産)
  • NDL Call No.
    Z18-300
  • Data Source
    NDL  NII-ELS  IR  JASI 
Page Top