低平地における洪水時排水の実時間予測モデルについて On the Models of Real-Time Forecasting for Flood Drainage in a Low-Lying Area

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Abstract

豪雨時において今後発生すると予測される流出量や水位を数値的に推定することが望まれる。特に低平地では, 湛水や氾濫による被害を極力回避するための情報として必要性が高い。この論文では, 低平地における的確かつ迅速な洪水予測システムを確立するために, 実時間予測法に用いる流出モデルについて比較検討する。典型的な集中型モデルとして, 並列型貯留モデル, 直列型貯留モデルおよび抑制型貯留モデルの3種のタンクモデルを取り上げ, カルマン・フィルタリング・予測システムを構成する。そして, 新潟県新川流域における複数の機械排水区を対象に2回の豪雨記録時の実時間予測を試みた。すなわち排水機場内水位を3時間以内のリードタイム別に予測し, 洪水終了までの全時間帯, および洪水ピーク付近の時間帯での予測精度を分析した。その結果, 比較対象モデルのうちでは, 抑制型貯留モデルが全時間帯の予測精度, 特に長いリードタイムの精度がよいこと, また洪水ピーク付近でも予測精度がよいことが確認された。抑制型貯留モデルは, 大雨が降ると排水抑制が働く機構を有するので, 湛水が発生する低平地の機械排水区においては実時間予測精度が向上すると判断できる。なお, この抑制型貯留モデルは自然排水区にも適用できた。しかし, 使用した洪水時データの範囲では抑制効果を必要とせず, 結局は直列型タンクモデルと同じ結果となった。

For establishing a quick and accurate forecasting system for flood drainage in low-lying areas, it is necessary to progressively improve runoff forecasting precision. The choice of runoff model will influence runoff forecasting precision directly. This paper discussed three types of flood models: the Parallel Tank Model (PTM); the Series Tank Model (STM); and the Back-Water Tank Model (BWTM). Filtering forecast-systems were constructed and were operated on the Kalman Filter technique. Comparisons for forecasting the water level in a pump-station up to 3 hours ahead were performed using the floods of August, 1995 and June, 1978 in the Kyukiyamakawa, the Imai, and the Odoorikawa basin in Niigata Prefecture, Japan. The forecasting precision of each model was discussed for the complete flood hydrogragh and for the flood peak. The results show that the BWTM flood forecast accuracy was higher than that for the PTM and the STM, particularly for 3 hours ahead. Furthermore, in analyzing the structure of the models, the following result was obtained. The BWTM method can reflect the characteristics of drainage holdback correctly for flood drainage in a low-lying area. Using the BWTM method results in a high degree of forecasting accuracy. Also, the BWTM method has the function of change-over holdback, in the gravitational drainage application, which aids high accuracy.

Journal

  • Transactions of The Japanese Society of Irrigation, Drainage and Reclamation Engineering

    Transactions of The Japanese Society of Irrigation, Drainage and Reclamation Engineering 2000(206), 253-264,a3, 2000

    The Japanese Society of Irrigation, Drainage and Rural Engineering

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