(57)【要約】【課題】  水量が変化しても簡便に正確に水質を予測することができる水質予測装置を得ることを目的とする。【解決手段】  河川において、おのおの近傍に配設された汚濁物質濃度計測手段と水量計測手段とを備え、汚濁物質計測手段および水量計測手段によって、定期的に計測された汚濁物質濃度と水量情報とを記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶された汚濁物質濃度と水量情報の相関関係を求め、求めた相関関係を用いて、汚濁物質濃度計測手段と水量計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度を演算する演算手段とを有する。【選択図】          図４
2006009522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川において、おのおの近傍に配設された汚濁物質濃度計測手段と水量計測手段とを備え、
前記汚濁物質計測手段および前記水量計測手段によって、定期的に計測された汚濁物質濃度と水量情報とを記憶する記憶回路と
前記記憶回路に記憶された前記汚濁物質濃度と前記水量情報の相関関係を求め、前記相関関係を用いて、前記汚濁物質濃度計測手段と前記水量計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度を演算する演算手段と
を有することを特徴とする水質予測装置。
【請求項２】
河川において、取水口と前記取水口の上流におのおの近傍に配設された汚濁物質濃度計測手段と水量計測手段とを備え、
前記汚濁物質計測手段および前記水量計測手段によって、定期的に計測された汚濁物質濃度と水量情報とを記憶する記憶回路と
前記記憶回路に記憶された前記汚濁物質濃度と前記水量情報の相関関係を求め、前記相関関係を用いて前記汚濁物質濃度計測手段と前記水量計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度を演算する演算手段と
前記汚濁物質濃度計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度から取水口の所定時間後の汚濁物質濃度を予測する到達予想濁度演算手段と
を有することを特徴とする水質予測装置。
【請求項３】
汚濁物質濃度と水量情報の相関関係を、前記汚濁物質濃度の前記水量情報に対する一次微分値を用いて求めることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の水質予測装置。
【請求項４】
汚濁物質濃度と水量情報の相関関係を、前記汚濁物質濃度の前記水量情報に対する二次微分値を用いて求めることを特徴とする請求項３記載の水質予測装置。
【請求項５】
汚濁物質濃度と水量情報の相関関係を、前記水量情報の前記汚濁物質濃度に対する一次微分値を用いて求めることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の水質予測装置。
【請求項６】
汚濁物質濃度と水量情報の相関関係を、前記水量情報の前記汚濁物質濃度に対する二次微分値を用いて求めることを特徴とする請求項５記載の水質予測装置。
【請求項７】
演算手段は汚濁物質濃度と水量情報を、予め記憶された汚濁物質濃度と水量情報とのパターンプロファイルと比較することにより、所定時間後の汚濁物質濃度を演算することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の水質予測装置。
【請求項８】
到達予想濁度演算手段は過去の降雨量データを用いて到達予想濁度を予測することを特徴とする請求項２に記載の水質予測装置。
【請求項９】
河川において、取水口と前記取水口の上流に複数の河川と前記複数の河川の合流点とを有し、前記複数の河川それぞれに汚濁物質濃度計測手段および水量計測手段を備え、
前記汚濁物質計測手段および前記水量計測手段によって、定期的に計測された汚濁物質濃度と水量情報とを記憶する記憶回路と
前記記憶回路に記憶された前記汚濁物質濃度と前記水量情報の相関関係を求め、前記相関関係を用いて前記汚濁物質濃度計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度を演算する演算手段と
前記汚濁物質濃度計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度から取水口の所定時間後の汚濁物質濃度を予測する到達予想濁度演算手段と
を有することを特徴とする水質予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川における所定時間後の水質を予測する水質予測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川において、現時点を基準として所定時間後における河川の水質分布を計算させて、状態表示装置に表示させる河川管理システムとして、計測装置で得られた川幅、水量、水位などに基づき、構造モデル構築装置に河川の構造モデルを構築して、流断面形状数値、流管形状数値を作成させ、これらの流断面形状数値、流管形状数値と、計測装置で得られた水量、水質とに基づき、模擬装置にシミュレーションを行わせる方法がある。
【特許文献１】特開２００１−１０１２８２号公報（ｐ．１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記先行例におけるシミュレーションでは河川の水量については一定として計算しているが、実際には一定ではなく急変しているのが一般的であり、そのため実際の水質との誤差が大きくなる。
また、上記先行例におけるシミュレーションは現時点での水質をもとに下流における将来の水質を求めるものであるが、水質が急変した場合、数時間先の水質を予測する機能はないので、現実の水質とは大きな誤差を生じるという問題がある。つまり、数時間先の河川の水量や測定点よりも上流の水質を予測する機能を持っていないため、正確に水質を予測することができなかった。
また、一般に水質を予測するためには初期条件と境界条件が必要であるが、境界条件が時間に依存しないという簡便な予測方法では精度よく推定することができないという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、測定点における水量や測定点より上流の水質が変化しても簡便に正確に所定時間後の測定点における水質を予測することができる水質予測装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、河川において、おのおの近傍に配設された汚濁物質濃度計測手段と水量計測手段とを備え、汚濁物質計測手段および水量計測手段によって、定期的に計測された汚濁物質濃度と水量情報とを記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶された汚濁物質濃度と水量情報の相関関係を求め、求めた相関関係を用いて、汚濁物質濃度計測手段と水量計測手段近傍の所定時間後の汚濁物質濃度を演算する演算手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水質予測装置では、水量と汚濁物質濃度との相関関係から将来の汚濁物質濃度を演算することとしたので、測定点における水量や測定点より上流の水質が変化した場合でも、リアルタイムに正確に所定時間後の測定点における水質を予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態の説明の前に本発明の原理について説明する。
図１は、本発明の原理を説明する、流量および濁度の時間変化を示す図であり、図２は本発明の原理を説明する、流量と濁度との関係の一例を示す図である。
本発明の流量計および濁度計を用いて、降雨時の河川の水質の経時変化は、降雨時において流量Ｑと濁度Ｃに特異的なパターンが存在する。すなわち図１のように降雨時においては、まず降雨開始後しばらくして濁度Ｃが上昇する（領域Ａ、Ｂ）。その後、濁度Ｃの上昇につれて流量Ｑも上昇していく（領域Ｃ）。その後濁度Ｃはピーク値となった後に下降していき（領域Ｄ）、それを追うように流量Ｑが減少していく（領域Ｅ）。
【０００８】
この図１から時間軸を除いて濁度Ｃと流量Ｑの関係を直接示すものとして、濁度Ｃと流量Ｑをプロットした図２に示す。図２においてＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅと状況が時系列的に移り変わる。図２に示すように降雨時においては、濁度Ｃと流量Ｑの関係は特徴的なものとなっていることがわかる。すなわちＡおよびＢの時間領域は初期の段階であり、流量Ｑはあまり大きく変化しないが濁度Ｃが急上昇している。Ｃの時間領域では、濁度Ｃはピークのところでほとんど変化せずに、流量Ｑが上昇している。Ｄの領域では流量Ｑはピークまでほとんど変わらないが、濁度Ｃが急激に低下している。最後にＥの時間領域では濁度Ｃと流量Ｑがともに減少している。このように、濁度Ｃと流量Ｑには特異な関連があり、このパターンを解析することで、数時間先といった将来の濁度Ｃや流量Ｑを高精度で予測可能であると考えられる。
【０００９】
この濁度Ｃと流量Ｑの関係のパターンのプロファイルは、上流側における地理的性質（砂礫の質等）や降雨量や季節的な降雨パターンや合流点の状況などに依存する。例えば、図３は長期間その地域で降雨がなかった後に降雨があった場合であるが、河川の底に大量に堆積した堆積物が急激に流し出されるため、濁度Ｃが全体的に高くなるプロファイルとなる。この例で示すように、降雨の基本的パターンは図２、図３共に同じであるが、パラメータによりそのパターンが変形することに留意して濁度Ｃや流量Ｑを予測する必要がある。
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における、浄水場の取水源である河川の水質予測装置の概略構成を示すブロック図である。河川９において、水量情報を得るための水量計測手段である流量計１ａ、汚濁物質濃度測定のための汚濁物質計測手段である濁度計２ａは、水を取水する取水口８の近傍に設置されている。流量計１ａおよび濁度計２ａは定期的に流量Ｑおよび濁度Ｃを測定する。ここではそれぞれの時刻ｔｎにおける流量Ｑおよび濁度Ｃを流量Ｑｎおよび濁度Ｃｎと表示する。
【００１１】
記憶回路３０は流量計１ａ、濁度計２ａで測定された時刻ｔｎにおける流量Ｑｎおよび濁度Ｃｎを保存する。ここで、記憶回路３０は少なくとも時刻ｔｎ−１の場合の流量Ｑｎ−１および濁度Ｃｎ−１と時刻ｔｎの場合の流量Ｑｎおよび濁度Ｃｎを記憶している。
演算手段である一次微分演算器３、予測演算器５ではまず、一次微分演算器３において記憶回路３０に記憶されたＱｎ−１、Ｃｎ−１、Ｑｎ、Ｃｎを用いて、時刻ｔｎにおける｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを求める。その結果に基づいて、予測演算器５において時刻ｔｎより所定時間経過後の時刻ｔｎ＋１における流量Ｑｎ＋１と濁度Ｃｎ＋１を演算し、予測する。
表示回路７は予測演算器５で予測した結果等を表示する機能を果たす。
【００１２】
次に、上記のように構成される実施の形態１における水質予想装置の動作を説明する。まず、河川９の流量計１ａと濁度計２ａの上流側において、例えば降雨等により高濁度の原水が発生すると、河川を流下して濁度と流量が上昇する。流量計１ａにより流量が計測され、同時に濁度計２ａによってこの原水の濁度が計測される。これらの計測された濁度と流量は記憶回路３０に記憶される。次に、一次微分演算器３において記憶回路３０に記憶されている、時刻ｔｎ−１の場合のＱｎ−１、Ｃｎ−１と時刻ｔｎの場合のＱｎ、Ｃｎを用いて、時刻ｔｎにおける｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを以下の式を用いて求める。
【００１３】
【数１】
2006009522.tif 000003
【００１４】
さらに、予測演算器５においては時刻ｔｎ＋１の場合の新しい流量Ｑｎ＋１と濁度Ｃｎ＋１を予測する演算を行う。具体的には、時刻ｔｎの時の｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎから、時刻ｔｎ＋１の時の流量Ｑｎ＋１と濁度Ｃｎ＋１を求めたい場合は下記の式を用いて演算を行えばよい。
【００１５】
【数２】
2006009522.tif 000004
【数３】
2006009522.tif 000005
【００１６】
（２）、（３）式により得られたＱｎ＋１、Ｃｎ＋１を表示回路７で結果を表示する。（２）、（３）式からわかるように、この計算は後方微分法によるものであり｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎは時刻ｔｎの時の微分値とは厳密には異なるが、時分割を適切に行えば、十分に将来を予測可能である。
【００１７】
また上記のように｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを、Ｑｎ−１、Ｑｎと濁度Ｃｎ−１、Ｃｎからではなく、流量Ｑと濁度Ｃのパターンプロファイルから｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを求めても良い。この場合はＱｎとＣｎからすでに計測し求めておいたパターンプロファイルを参照して、その時点の｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを求め、（２）、（３）式に当てはめて計算するという方法となる。この方法の場合は過去のパラメータデータを記憶回路３０に内蔵する必要がある。
具体的には得られたＱｎ、Ｃｎを、記憶回路３０から予測演算器５に呼び出し、時刻ｔｎ＋１の時を考えて、図５のパターンプロファイルから得た｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを演算し、予測演算器５においてＱｎ＋１、Ｃｎ＋１を求める。ただし、この方法は、図５のパターンプロファイルが明瞭に現れていない段階で上記の計算を行うと、｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎは誤差が大きくなり、Ｑｎ＋１、Ｃｎ＋１も大きい誤差を生じる可能性がある。
【００１８】
このように対象地点の水質を精度よく求められるので、その地点から取水する浄水場の運転管理を適切かつ迅速に行うことができるという効果がある。取水量の決定については、あらかじめ所定の値に設定された基準の濁度と比較する。計測された濁度が基準の濁度より低い場合は、「原水は高濁度水ではない」と判断する。その場合、取水量を多くすればよい。一方、濁度が基準の濁度より高い場合は、「原水は高濁度水である」と判断する。その場合は、取水量を減らすことにより、高濁度の水の影響をできるだけ少なくすることが可能となる。従って濁度の高い原水を避けつつ取水量を確保することができ、余分な例えば凝集剤等の投入を不要にするとともに、汚泥処分量を低減させることができるため、低コスト運転を図るという効果を奏する。
【００１９】
実施の形態２．
図６は実施の形態２における浄水場の水質予測装置の概略構成を示すブロック図である。実施の形態１の図４とは、流量計１ａと濁度計２ａと取水口８の位置関係が異なる、図４ではこの三者がほぼ近傍に設置されていたのに対し、この実施の形態２の図６では、流量計１ａと濁度計２ａは取水口８の上流側に設置していることが異なる。
【００２０】
図４においては流量計１ａと濁度計２ａと取水口８が近接しているため、濁度や流量の突発的な変動が起こった場合には、取水口８における取水量の制御が間に合わないという問題点を改善するものである。この流量計１ａと濁度計２ａと、取水口８との距離は取水量の制御が可能な時間だけ先行して水質が予測できれば良く、具体的には数ｋｍ離れていれば良い。
ただし、取水口８と流量計１ａと濁度計２ａとが離れているため、その間において流下する間の流量Ｑと濁度Ｃの変化を予測する必要がある。そのために演算手段をして、到達予想濁度演算器６を予測演算器５の後段に設け、取水口８付近の水質をシミュレーションする機能を持たせる。また到達予想濁度演算器６には記憶回路６０を接続するが、記憶回路６０は到達予想濁度演算器６で行うシミュレーション条件の設定値を記憶しておく。
【００２１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
本実施の形態の動作のうち、流量計１ａと濁度計２ａから得られた濁度Ｃｎ、流量Ｑｎから｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを求め、その結果から濁度Ｃｎ＋１、流量Ｑｎ＋１を求める部分は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２２】
本実施の形態の場合、求められた濁度Ｃｎ＋１は濁度計２ａとの近傍の値であり、取水口８における濁度とは異なる。
そこで、到達予想濁度演算器６において、一次微分演算器３により得られた流量Ｑと濁度Ｃのデータをもとに、流量計１ａ、濁度計２ａと取水口８の間の河川の流達時間を勘案した上で、取水口８における濁度Ｃを以下の式を用いてシミュレーションする。
【００２３】
【数４】
2006009522.tif 000006
ただしＣ：到達予想濁度
Ｑ：流量
Ｃ０：計測地点での濁度
【００２４】
（４）式の具体例として、例えばＬ．Ｇ．リッチ著、「環境システム工学入門（産業図書）」のＰ．１１５〜Ｐ．１１６において、濁度成分のような物質が河川などの流れ方向を流下するような場合の濃度変化は次式で示されている。
【００２５】
【数５】
2006009522.tif 000007
ここで
ｘ：移動距離
ｔ：時間
Ｃ：物質濃度（濁度）
Ａ：例えば河川の断面積
Ｅ：分散係数
Ｑ：流量
Ｓ：輸送される物質の発生および消滅速度
【００２６】
河川の場合では、流速が流れに垂直な断面を通過するフラックスの唯一の重要な成分であることから、流れ方向の拡散を無視しても大きな誤差を生じない流体とみなせることで可能である。よって（５）式において分散係数Ｅはゼロとすることができるため、（５）式は下記のとおりとなる。
【００２７】
【数６】
2006009522.tif 000008
しかし、流量Ｑ（ｘ，ｔ）、Ｓ（ｃ，ｘ，ｔ）には一般化した数式は提案されておらず、（６）式はＣについて解くことができない。従って、シミュレーションによる数値計算を実行することで取水口８の濁度Ｃを計算する。具体的には（３）式により得られた計測地点の濁度Ｃｎ＋１を（６）式の初期値Ｃ０として代入する。ここで流量Ｑおよび河川の断面積Ａ、輸送される物質の消滅速度Ｓは河川の実データからあらかじめ得てデータとして保管する。
【００２８】
これらのシミュレーションを行う際のシミュレーション条件は記憶回路６０に保管されている。以上の計算により取水口８の地点の濁度を推測することが可能となる。実施の形態１と比較すると、濁度が上昇してからでも流達する時間の余裕があるため、取水口８において実施の形態１よりも適正に濁度の高い原水を避けつつ取水量を確保することが可能となり、余分な例えば凝集剤等の投入を不要にするとともに、汚泥処分量を低減させることができるため、より低コスト運転を図るという効果を奏する。
【００２９】
実施の形態３．
図７は実施の形態３における河川の水質予測装置の概略構成を示すブロック図である。図７において、実施の形態２とは二次微分演算器４および記憶回路４０をさらに有する点で異なっている。その他の部分については実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
二次微分演算器４は、一次微分演算器３で計算されたｄＣ／ｄＱをＱで微分したｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱを演算する。また記憶回路４０では、二次微分演算器４で得たｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱを保存する。
【００３０】
次に、実施の形態３の水質予想装置の動作を説明する。
河川９の上流側の水源において、例えば降雨等により高濁度の原水が発生すると、流量計１ａにより流量Ｑが計測され、同時に濁度計２ａによってこの原水の汚濁物質濃度として濁度Ｃが計測される。図５に示すように、時刻ｔｎ−２の場合では流量Ｑｎ−２、濁度Ｃｎ−２、時刻ｔｎ−１の場合では流量Ｑｎ−１、濁度Ｃｎ−１、時刻ｔｎの場合は流量Ｑｎ、濁度Ｃｎと計測して記憶回路３０に保存しておく。一次微分演算器５において、記憶回路３０に保存されているＱｎ−２、Ｃｎ−２、Ｑｎ−１、Ｃｎ−１、Ｑｎ、Ｃｎを呼び出した上で、時刻ｔｎ−１における｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎ−１、時刻ｔｎにおける｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを下記の式に基づいて演算する。
【００３１】
【数７】
2006009522.tif 000009
【数８】
2006009522.tif 000010
【００３２】
二次微分演算器４においては時刻ｔｎ−１における｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎ−１、時刻ｔｎにおける｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを用いて、さらに｜ｄＣ／ｄＱ｜をＱで微分した二次微分値、すなわち｜ｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱ｜ｎを下記の（８）式を用いて演算する。
【００３３】
【数９】
2006009522.tif 000011
【００３４】
得られた｜ｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱ｜ｎは予測演算器５に送られる。予測演算器５においては記憶回路３０に保存されたＣｎ−１、Ｃｎ、Ｑｎ−１、Ｑｎ、および記憶回路４０に保管された｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを用いて、以下の式を用いて新しい｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎ＋１を求める。
【００３５】
【数１０】
2006009522.tif 000012
【００３６】
さらに予測演算器５において以下の式を用いて流量Ｑｎ＋１と濁度Ｃｎ＋１を演算し予測する。
【００３７】
【数１１】
2006009522.tif 000013
【数１２】
2006009522.tif 000014
【００３８】
予測した流量Ｑｎ＋１と濁度Ｃｎ＋１は到達予想濁度演算器６に送られ、実施の形態２と同じ手法によりシミュレーションを行う。すなわち到達予想濁度演算器６は記憶回路６０において保存されているシミュレーション設定条件を得て、シミュレーションを行う。シミュレーションにより得られた結果は表示回路７で表示する。
【００３９】
以上により得られた表示結果を利用して、取水口８において取水量を決定する。例えば図２においてＡおよびＢの領域ではｄＣ／ｄＱがほぼ一定値でありｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱがほぼ０であるが、Ｃの領域の最初の部分においてはｄＣ／ｄＱが徐々に変化しているため、将来の流量Ｑと濁度Ｃがどのように変化していくかをｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱを用いることにより、より正確に予測することができる。従って実施の形態２と比較すると、ｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱを利用しているので、より対象地点の数時間先の水質を精度よく求めることができ、その地点から取水する浄水場の運転管理を適切かつ迅速に行うことができるという効果がある。従って実施の形態２よりも、凝集剤等の投入を不要にするとともに、汚泥処分量を低減させることができるため、低コスト運転を図るという効果を奏する。
なおこの実施の形態においても実施の形態１と同様に、流量Ｑおよび濁度Ｃのパターンプロファイルから｜ｄ（ｄＣ／ｄＱ）／ｄＱ｜ｎ、｜ｄＣ／ｄＱ｜ｎを求めて、Ｑ，Ｃの経時変化を求める方法もあるが、実施の形態１において述べているため詳細な説明は省略する。
【００４０】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４における河川の水質予測装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態は実施の形態１を示す図１において、二次微分演算器４および記憶回路４０を有する点で異なるが、他は実施の形態１と同一であるので説明は省略する。
本実施の形態においては、予測演算器５までの動作は実施の形態３と同様であるので説明は省略する。
【００４１】
本実施の形態を実施の形態１と比較すると、二次微分の値が入っているためより正確に流量Ｑと濁度Ｃを予測することが可能となる。
【００４２】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５における河川の水質予測装置の概略構成を示すブロック図である。実施の形態３と同様の構成に、記憶回路６０に気象データベース６１を接続する点が異なる。実施の形態３と同じ部分については説明を省略する。例えば、長期間その地域付近において降雨がなかった場合には、河川の底に堆積した堆積物（汚れの素）が蓄積する。その後、降雨時（特に豪雨時）にその堆積物が急激に流れ出すために図３に示すように取水口における汚濁物質濃度（ここでは濁度）が通常よりも増加する。
【００４３】
この現象を精度良く予想するために、記憶回路６０の設定条件を変更するという作業を行う。具体的には気象データベース６１より降雨の時期などの降雨量のデータを記憶回路６０に入力し、以下の式を用いて演算を行う。
【００４４】
【数１３】
2006009522.tif 000015
ただしＣ：到達予想濁度
Ｑ：流量
Ｃ０：計測地点での濁度
Ｔ１：未降雨時間
【００４５】
この（１３）式は（４）式にＴ１をパラメータとして加えたものである。より、具体的には、例えば（５）式における関数ＳをＳ（ｃ，ｘ，ｔ，Ｔ１）とする。実際には（５）式は解くことはできないため、シミュレーションによる数値計算を実行することで取水口の濁度を計算する際に、未降雨時間もパラメータとしてシミュレーションを行う。
【００４６】
本実施の形態の動作は実施の形態３とほぼ同様であるので省略するが、気象データベースに接続することで降雨のパターンを考慮することができるため、実施の形態３よりも対象地点の数時間先の水質をより精度よく求められることができる。そのためその地点から取水する浄水場の運転管理を適切かつ迅速に行うことができるという効果を奏する。
【００４７】
実施の形態６．
実施の形態６は実施の形態１と構成は同じであるが、動作が異なるので説明する。異なる点として、一次微分演算器３において、濃度の流量に対する微分値ｄＣ／ｄＱではなく流量の濃度に対する微分値ｄＱ／ｄＣを演算する点が異なる。この場合、図１０に示すように図３と比較すると縦軸と横軸が入れ替わったのみであり、パターンが一定であることはまったく同様である。そのため、実施の形態１と同様に水理状態を予測することができる。具体的には（１）式においてＣとＱを入れ替えた式を演算して求めることが可能で、その他の構成と動作と効果については実施の形態１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４８】
実施の形態７．
実施の形態７は実施の形態３と構成は同じであるが、動作が異なるので説明する。異なる点として、一次微分演算器３において、濃度の流量に対する微分値ｄＣ／ｄＱではなく流量の濃度に対する微分値ｄＱ／ｄＣを演算する。また二次微分演算器４において、一次微分演算器３より得たｄＱ／ｄＣを濃度で微分したｄ（ｄＱ／ｄＣ）／ｄＣを演算する。また予測演算器５において新しいｄＱ／ｄＣを求め、流量Ｃと濁度Ｑが求められる。また記憶回路４０においては、二次微分演算器４で得たｄ（ｄＱ／ｄＣ）／ｄＣを保存する。予測演算器５においては記憶回路３０で記憶された濁度Ｃと流量Ｑおよび、記憶回路４０のｄ（ｄＱ／ｄＣ）／ｄＣから新しいｄＱ／ｄＣとＣとＱを演算する。このように（４）式においてＣとＱを入れ替えた式を演算することにより求めることが可能である。その他の構成と動作と効果については実施の形態３と同様であるので省略する。
【００４９】
実施の形態８．
図１１は実施の形態８における河川の水質予測装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態においては、取水口８の上流部に河川の合流点１１が存在し、合流する河川それぞれに流量計１ａ、１ｂ及び濁度計２ａ、２ｂを設置している。それぞれの流量計、濁度計は、一次微分演算器３に接続されている。それ以外の構成は実施の形態３と同様であり説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態の動作について説明する。このような河川が合流する場合に、それぞれの河川の流量Ｑと濁度Ｃを演算して求め、それぞれの演算値を単純に加算平均しても、実際の状況とは大きな誤差が生じることが知られている。これは特に取水口８と合流点１１が近接している場合には顕著である。こうした場合、取水口８の濁度を予測するためには、合流点における濁度を正確に求めることが必要である。
【００５１】
具体的には、それぞれの河川の流量および濁度を用いて、合流点におけるそれぞれの濁度を実施の形態２に記載の方法で予測する。具体的には例えば式（５）を用いて、計算すれば良い。ここでは、合流点における濁度はそれぞれの河川の流量を考慮して配分計算で求めた濁度Ｃ０から合流点における流れの乱れによりさらに濁度が増加する。この濁度の増加は配分計算で求めた濁度に係数Ｄを乗ずることにより計算できる。
【００５２】
このようにして求めた合流点の濁度をもとに取水口８の濁度Ｃを到達予想濁度演算器６を動作させ求める。求める際の式は以下のようになる。
【００５３】
【数１４】
2006009522.tif 000016
ただしＤは係数
【００５４】
係数Ｄについては、合流点１１の特性に依存する。具体的には合流点付近の河川幅、水深などに依存し、理論的に算出することが困難なため、実際の実データから算出するのが望ましい。
本実施の形態によれば合流点の特性を考慮しているので、対象地点の数時間先の水質をより精度よく求められることが可能で、その地点から取水する浄水場の運転管理を適切かつ迅速に行うことができるという効果を奏する。
【００５５】
本実施の形態においては、取水口８の上流側において２つの河川が合流する例を示したが、合流する河川の数は特に限定するものではなく、また、合流点が複数であっても、同様の方法で水質を予測することが可能となる。
【００５６】
なお、上記すべての実施の形態において、汚濁物質計測手段として、水質の汚濁物質濃度である指標を濁度とし、濁度計を用いているが、他の指標でもよく、例えば、臭気強度、波長２６０ｎｍの吸光度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、大腸菌群数、アンモニア性窒素濃度など一般的によく用いられる汚濁指標を測定する測定器でもよい。また水量計測手段として流量Ｑを測定する流量計を用いたが、他の水量情報である水位や川幅などを計測する計測器を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の原理を説明する、流量および濁度の時間変化を示す図である。
【図２】本発明の原理を説明する、流量と濁度との関係の一例を示す図である。
【図３】本発明の原理を説明する、流量と濁度との関係の別の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る、水質予測装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る、濁度をパターンプロファイルから求める方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る、水質予測装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る、水質予測装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る、水質予測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る、水質予測装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る、流量と濁度との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態８に係る、水質予測装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ａ、１ｂ  流量計、２ａ、２ｂ  濁度計、３  一次微分演算器、４  二次微分演算器、５  予測演算器、６  到達予測濁度演算器、７  表示器、８  取水口、９  河川、１１  合流点、３０、４０、６０  記憶回路、６１  気象データベース。
【図１】
2006009522.tif 000017
【図２】
2006009522.tif 000018
【図３】
2006009522.tif 000019
【図４】
2006009522.tif 000020
【図５】
2006009522.tif 000021
【図６】
2006009522.tif 000022
【図７】
2006009522.tif 000023
【図８】
2006009522.tif 000024
【図９】
2006009522.tif 000025
【図１０】
2006009522.tif 000026
【図１１】
2006009522.tif 000027