(57)【要約】【課題】  所定エリア内の任意地点における平常時から洪水時までのあらゆる時点の流出予測が可能なシステムであって、演算処理の負荷が小さく、且つ、精度よく流出予測を実行することができる分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムを提供する。【解決手段】  地下層の構造をモデル化したデータを含んだ流域モデルデータに付与してあるエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアとこの単位エリアを構成するメッシュを識別し、識別したメッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該メッシュに対応付けられている範囲の流出予測演算を実行し、この範囲が１つのメッシュの大きさに満たないときや複数の単位エリアで分割されているときは、当該範囲を１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、置換したメッシュに基づいて流出予測演算を実行する。【選択図】  図１１
2006184206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ観測手段により測定されたレーダ降雨データ、テレメータ観測手段により測定された地上降雨データ、気象や水路などの実測データ、前記レーダ降雨データ及び地上降雨データや前記実測データに基づいて予測された予測データを通信ネットワークを介して取得するためのデータ取得手段と、
流出予測するエリアをモデル化した流域モデルデータを格納し、前記データ取得手段で取得した前記レーダ降雨データ及び地上降雨データ、実測データ、予測データ及び各部で演算処理された演算データをデータベース化して蓄積することができるデータベース蓄積手段と、
前記データベース蓄積手段から読み出した前記流域モデルデータ、前記レーダ降雨データ及び地上降雨データ、前記予測データに基づいてメッシュ降雨データを生成するメッシュ降雨データ作成手段と、
前記データベース蓄積手段から読み出した前記流域モデルデータ及び所定の実測データに基づいてメッシュ蒸発散データを生成するメッシュ蒸発散データ作成手段と、
前記データベース蓄積手段から読み出した前記流域モデルデータと前記メッシュ降雨データ作成手段で作成されたメッシュ降雨データ並びに前記メッシュ蒸発散データ作成手段で作成された前記メッシュ蒸発散データに基づいて流出予測演算を実行し、前記流出予測するエリアの流出予測結果データを生成する流出予測データ演算処理手段と、
前記流出予測データ演算処理手段で生成された流出予測結果データを通信ネットワークを介して配信することができるデータ配信手段と、を具備し、
前記データベース蓄積手段には、前記流出予測するエリア全体を任意の範囲或いは該エリア内に存在する水路の分岐点や合流点を基にした範囲によって定めた単位エリアで区分し、又、同エリア全体を個々の形と大きさが同じ所定のメッシュで区分すると共に、前記単位エリアと区分された個々のメッシュとを照合して対応付けし、前記単位エリアに対しては通し番号であるエリア番号を付与し、又、各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対しては前記エリア番号と別の番号となるメッシュ番号を付与するとともに、前記対応付けられた単位エリア内で完結する通し番号である演算番号を付与し、更に、前記個々のメッシュに該当する範囲の地下層の構造を、前記メッシュと同じ形状で所定の厚みを持つ複数の地下層が地表下に積重している構造にモデル化したデータを含んだ流域モデルデータを格納し、
前記流出予測データ演算処理手段は、前記流域モデルデータを前記データベース蓄積手段から読み出し、該流域モデルデータに付与されたエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアと該単位エリアを構成するメッシュを識別し、該識別したメッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該メッシュに対応付けられている範囲の流出予測演算を実行し、前記メッシュに対応付けられている範囲が１つのメッシュの大きさに満たないときや前記複数の単位エリアで分割されているときは、当該範囲を前記１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、該置換したメッシュに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする分布型流出予測システム。
【請求項２】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記メッシュに該当する範囲における降雨分布を均一とし、前記地表と該地表直下の地下層を一体化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の分布型流出予測システム。
【請求項３】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記地表直下の地下層を、飽和層、不飽和層、土粒層の順に区分し、前記飽和層に流れる水流を飽和流、前記不飽和層に流れる水流を不飽和流、前記地表面を流れる水流を地表面流とし、前記メッシュに該当する範囲における前記メッシュ降雨データと前記メッシュ蒸発散データに応じて前記不飽和流が発生し、前記メッシュ降雨データや前記メッシュ蒸発散データの増加量に応じて前記飽和流や前記地表面流が発生する構造にモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の分布型流出予測システム。
【請求項４】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記メッシュに該当する範囲の土地の利用形態が混在している場合、該当する流域モデルデータを前記土地の利用形態別に土地の利用面積に比例した大きさで区分してモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１、２又は３に記載の分布型流出予測システム。
【請求項５】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記地表と該地表直下の地下層を一体化する部分と一体化しない部分を区別して前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の分布型流出予測システム。
【請求項６】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアごとに前記流出予測結果データを生成し、該生成した単位エリアごとの流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の分布型流出予測システム。
【請求項７】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュごとに前記流出予測結果データを生成し、該生成した個々のメッシュの流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたこと
を特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載の分布型流出予測システム。
【請求項８】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の土地の利用形態別に前記流出予測結果データを生成し、該生成した土地の利用形態別の流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたこと
を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の分布型流出予測システム。
【請求項９】
前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の地表下に積重している地下層別に前記流出予測結果データを生成し、該生成した地下層別の流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたこと
を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に記載の分布型流出予測システム。
【請求項１０】
所定のエリアにおける流出予測演算をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
流出予測するエリア全体を任意の範囲或いは該エリア内に存在する水路の分岐点や合流点を基にした範囲によって定めた単位エリアで区分し、又、同エリア全体を個々の形と大きさが同じ所定のメッシュで区分すると共に、前記単位エリアと区分された個々のメッシュとを照合して対応付けし、前記単位エリアに対しては通し番号であるエリア番号を付与し、又、各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対しては前記エリア番号と別の番号となるメッシュ番号を付与するとともに、前記対応付けられた単位エリア内で完結する通し番号である演算番号を付与し、更に、前記個々のメッシュに該当する範囲の地下層の構造を、前記メッシュと同じ形状で所定の厚みを持つ複数の地下層が地表下に積重している構造にモデル化したデータを含んだ流域モデルデータを取り込むための流域モデルデータ取得手段と、
前記流域モデルデータに基づいて生成されたメッシュ降雨データを取り込むためのメッシュ降雨データ取得手段と、
前記流域モデルデータに基づいて生成されたメッシュ蒸発散データを取り込むためのメッシュ蒸発散データ取得手段と、
前記流域モデルデータ取得手段で取り込んだ流域モデルデータ及び前記メッシュ降雨データ取得手段で取り込んだメッシュ降雨データ並びに前記メッシュ蒸発散データ取得手段で取り込んだメッシュ蒸発散データに基づき、前記流域モデルデータに付与されたエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアと該単位エリアを構成するメッシュを識別し、該識別したメッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該メッシュに対応付けられている範囲の流出予測演算を実行し、前記メッシュに対応付けられている範囲が１つのメッシュの大きさに満たないときや前記複数の単位エリアで分割されているときは、当該範囲を前記１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、該置換したメッシュに基づいて前記流出予測演算を実行して、前記流出予測するエリアの流出予測結果データを生成する流出予測演算手段として機能させるための分布型流出予測プログラム。
【請求項１１】
前記流出予測演算手段は、前記メッシュに該当する範囲における降雨分布を均一とし、前記地表と該地表直下の地下層を一体化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１０に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１２】
前記流出予測演算手段は、前記地表直下の地下層を、飽和層、不飽和層、土粒層の順に区分し、前記飽和層に流れる水流を飽和流、前記不飽和層に流れる水流を不飽和流、前記地表面を流れる水流を地表面流とし、前記メッシュに該当する範囲における前記メッシュ降雨データと前記メッシュ蒸発散データに応じて前記不飽和流が発生し、前記メッシュ降雨データや前記メッシュ蒸発散データの増加量に応じて前記飽和流や前記地表面流が発生する構造にモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１３】
前記流出予測演算手段は、前記メッシュに該当する範囲の土地の利用形態が混在している場合、該当する流域モデルデータを前記土地の利用形態別に土地の利用面積に比例した大きさで区分してモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１０、１１又は１２に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１４】
前記流出予測演算手段は、前記地表と該地表直下の地下層を一体化する部分と一体化しない部分を区別して前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする請求項１０、１１、１２又は１３に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１５】
前記流出予測演算手段は、前記単位エリアごとに前記流出予測結果データを生成すること
を特徴とする請求項１０、１１、１２、１３又は１４に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１６】
前記流出予測演算手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュごとに前記流出予測結果データを生成すること
を特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１４又は１５に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１７】
前記流出予測演算手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の土地の利用形態別に前記流出予測結果データを生成すること
を特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６に記載の分布型流出予測プログラム。
【請求項１８】
前記流出予測演算手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の地表下に積重している地下層別に前記流出予測結果データを生成すること
を特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又は１７に記載の分布型流出予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムに関するものである。詳細は、河川や下水道など水路、ダム施設や内水排除施設、流出域や氾濫域などの任意地点における平常時から洪水時までのあらゆる時点の流出予測が可能な分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や都市化などの影響から短期間での集中豪雨あるいは長期間での少量降雨発生など気象現象に変化が見られ、また、河川や下水道などの流出域についても、地球温暖化や都市化などによる土地利用形態や植生など流域状況の変化が影響を与えている。
【０００３】
この気象現象や流域状況の変化により、洪水や渇水の発生する危険性が高まり、平常時あるいは洪水時を含んだあらゆる時点において、河川や下水道などの水路からの流出予測が可能なシステムが必要とされている。
【０００４】
このような河川や下水道などの水路の流出予測手法として、平常時の流出予測にはタンクモデル法、洪水時の流出予測には貯留関数法など、いわゆる、集中型モデルと呼ばれる流出予測手法が使用されている。
【０００５】
この集中型モデルによる流出予測システムでは、地形・土地利用・植生などの多様な形態の流域を１つの単位流域として定め、集中化して流出予測する手法であり、本来特定地域に集中している降雨量や多様な土地利用・地形・土壌を１つの単位流域として平均化して流出予測していることから、１単位流域内の最下流地点での流出予測しか出来ないことや、１単位流域内を平均化するために予測精度が悪くなるというような問題を有している。
【０００６】
そこで、近年、予測するエリアを均等な大きさのメッシュによって区分した分布型モデルと呼ばれる流出予測モデルを使用して洪水時の流出予測を行うシステムが登場し、この分布型流出予測システムによって、洪水時における任意地点での流出予測が可能になり、その予測精度も向上している。
【０００７】
例えば、テレメータ雨量データを用いて補正した雨量データと合わせて、雨域の移動ベクトルを算出して短時間雨域移動解析を行って得られた結果を、予め設定されている任意の洪水予測地点における流域定数及び河川断面データを流域の特徴ならびにユーザの分析を踏まえ、集中型モデル、或いは分布型モデルに当て嵌め、数時間先までの河川の流量及び又は河川断面データがある場合にはその水位を算出して表示できるようした洪水予測情報提供システムなどが考案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１４８６８号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の分布型モデルでは、河川の平常時流量を求めるための地下層がモデルデータに組み込まれておらず、洪水時のみに限定された流出予測であるため、平常時から洪水時までのあらゆる時点での流出予測を精度よく算出することができないという問題がある。
【０００９】
また、上述したように、均等な大きさのメッシュで区分する分布型モデルの流出予測では、予測する最小の単位（範囲）となるメッシュ１つのサイズを細分化することにより、予測精度を高くすることができるが、メッシュの総数と演算ステップが増大し、演算時間が大幅に増加してしまうという問題があり、一方、メッシュ１つのサイズを大きくして演算処理速度を上げようとすると予測精度が低下してしまうという問題が発生してしまう。
【００１０】
また、河川などの自然に存在する水路の流域境界や合流点や分岐点などには水位観測施設が配置されることが多いが、均等な大きさのメッシュで区分したときの境界部は、自然に存在する水路の境界部と一致することの方がまれであり、河川などの自然に存在する水路の境界部における流出予測を精度よく行うことが困難である。
【００１１】
更に、均等な大きさのメッシュで区分して流出予測演算をする場合、最上流のメッシュから最下流のメッシュまで、個々のメッシュ全てに対して通し番号を付与し、この番号に基づいた計算順序で演算処理するため、メッシュ数が多い場合、例えば、ダム施設や内水排除施設などの計画施設における流出予測演算に利用するときなど、データ入力の作業ミスを誘発しやすく、また、計画変更などにより番号を再度付与し直さなければならないようなことがあると、多大な労力が必要となるという問題もある。
【００１２】
従って、河川や下水道など水路又は流出域や氾濫域の任意地点における平常時から洪水時までのあらゆる時点の流出予測が可能なシステムであって、演算処理の負荷が小さく、且つ、精度よく流出予測できるシステムを提供することに解決しなければならない課題を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明に係る分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムは次のような構成にすることである。
【００１４】
（１）レーダ観測手段により測定されたレーダ降雨データ、テレメータ観測手段により測定された地上降雨データ、気象や水路などの実測データ、前記レーダ降雨データ及び地上降雨データや前記実測データに基づいて予測された予測データを通信ネットワークを介して取得するためのデータ取得手段と、流出予測するエリアをモデル化した流域モデルデータを格納し、前記データ取得手段で取得した前記レーダ降雨データ及び地上降雨データ、実測データ、予測データ及び各部で演算処理された演算データをデータベース化して蓄積することができるデータベース蓄積手段と、前記データベース蓄積手段から読み出した前記流域モデルデータ、前記レーダ降雨データ及び地上降雨データ、前記予測データに基づいてメッシュ降雨データを生成するメッシュ降雨データ作成手段と、前記データベース蓄積手段から読み出した前記流域モデルデータ及び所定の実測データに基づいてメッシュ蒸発散データを生成するメッシュ蒸発散データ作成手段と、前記データベース蓄積手段から読み出した前記流域モデルデータと前記メッシュ降雨データ作成手段で作成されたメッシュ降雨データ並びに前記メッシュ蒸発散データ作成手段で作成された前記メッシュ蒸発散データに基づいて流出予測演算を実行し、前記流出予測するエリアの流出予測結果データを生成する流出予測データ演算処理手段と、前記流出予測データ演算処理手段で生成された流出予測結果データを通信ネットワークを介して配信することができるデータ配信手段と、を具備し、前記データベース蓄積手段には、前記流出予測するエリア全体を任意の範囲或いは該エリア内に存在する水路の分岐点や合流点を基にした範囲によって定めた単位エリアで区分し、又、同エリア全体を個々の形と大きさが同じ所定のメッシュで区分すると共に、前記単位エリアと区分された個々のメッシュとを照合して対応付けし、前記単位エリアに対しては通し番号であるエリア番号を付与し、又、各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対しては前記エリア番号と別の番号となるメッシュ番号を付与するとともに、前記対応付けられた単位エリア内で完結する通し番号である演算番号を付与し、更に、前記個々のメッシュに該当する範囲の地下層の構造を、前記メッシュと同じ形状で所定の厚みを持つ複数の地下層が地表下に積重している構造にモデル化したデータを含んだ流域モデルデータを格納し、前記流出予測データ演算処理手段は、前記流域モデルデータを前記データベース蓄積手段から読み出し、該流域モデルデータに付与されたエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアと該単位エリアを構成するメッシュを識別し、該識別したメッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該メッシュに対応付けられている範囲の流出予測演算を実行し、前記メッシュに対応付けられている範囲が１つのメッシュの大きさに満たないときや前記複数の単位エリアで分割されているときは、当該範囲を前記１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、該置換したメッシュに基づいて前記流出予測演算を実行すること
を特徴とする分布型流出予測システム。
（２）前記流出予測データ演算処理手段は、前記メッシュに該当する範囲における降雨分布を均一とし、前記地表と該地表直下の地下層を一体化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１）に記載の分布型流出予測システム。
（３）前記流出予測データ演算処理手段は、前記地表直下の地下層を、飽和層、不飽和層、土粒層の順に区分し、前記飽和層に流れる水流を飽和流、前記不飽和層に流れる水流を不飽和流、前記地表面を流れる水流を地表面流とし、前記メッシュに該当する範囲における前記メッシュ降雨データと前記メッシュ蒸発散データに応じて前記不飽和流が発生し、前記メッシュ降雨データや前記メッシュ蒸発散データの増加量に応じて前記飽和流や前記地表面流が発生する構造にモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１）又は（２）に記載の分布型流出予測システム。
（４）前記流出予測データ演算処理手段は、前記メッシュに該当する範囲の土地の利用形態が混在している場合、該当する流域モデルデータを前記土地の利用形態別に土地の利用面積に比例した大きさで区分してモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１）、（２）又は（３）に記載の分布型流出予測システム。
（５）前記流出予測データ演算処理手段は、前記地表と該地表直下の地下層を一体化する部分と一体化しない部分を区別して前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１）、（２）、（３）又は（４）に記載の分布型流出予測システム。
（６）前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアごとに前記流出予測結果データを生成し、該生成した単位エリアごとの流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたことを特徴とする（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）に記載の分布型流出予測システム。
（７）前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュごとに前記流出予測結果データを生成し、該生成した個々のメッシュの流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたことを特徴とする（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）に記載の分布型流出予測システム。
（８）前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の土地の利用形態別に前記流出予測結果データを生成し、該生成した土地の利用形態別の流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたことを特徴とする（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）又は（７）に記載の分布型流出予測システム。
（９）前記流出予測データ演算処理手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の地表下に積重している地下層別に前記流出予測結果データを生成し、該生成した地下層別の流出予測結果データを前記データベース蓄積手段に蓄積するようにしたことを特徴とする（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）又は（８）に記載の分布型流出予測システム。
【００１５】
（１０）所定のエリアにおける流出予測演算をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、流出予測するエリア全体を任意の範囲或いは該エリア内に存在する水路の分岐点や合流点を基にした範囲によって定めた単位エリアで区分し、又、同エリア全体を個々の形と大きさが同じ所定のメッシュで区分すると共に、前記単位エリアと区分された個々のメッシュとを照合して対応付けし、前記単位エリアに対しては通し番号であるエリア番号を付与し、又、各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対しては前記エリア番号と別の番号となるメッシュ番号を付与するとともに、前記対応付けられた単位エリア内で完結する通し番号である演算番号を付与し、更に、前記個々のメッシュに該当する範囲の地下層の構造を、前記メッシュと同じ形状で所定の厚みを持つ複数の地下層が地表下に積重している構造にモデル化したデータを含んだ流域モデルデータを取り込むための流域モデルデータ取得手段と、前記流域モデルデータに基づいて生成されたメッシュ降雨データを取り込むためのメッシュ降雨データ取得手段と、前記流域モデルデータに基づいて生成されたメッシュ蒸発散データを取り込むためのメッシュ蒸発散データ取得手段と、前記流域モデルデータ取得手段で取り込んだ流域モデルデータ及び前記メッシュ降雨データ取得手段で取り込んだメッシュ降雨データ並びに前記メッシュ蒸発散データ取得手段で取り込んだメッシュ蒸発散データに基づき、前記流域モデルデータに付与されたエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアと該単位エリアを構成するメッシュを識別し、該識別したメッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該メッシュに対応付けられている範囲の流出予測演算を実行し、前記メッシュに対応付けられている範囲が１つのメッシュの大きさに満たないときや前記複数の単位エリアで分割されているときは、当該範囲を前記１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、該置換したメッシュに基づいて前記流出予測演算を実行して、前記流出予測するエリアの流出予測結果データを生成する流出予測演算手段として機能させるための分布型流出予測プログラム。
（１１）前記流出予測演算手段は、前記メッシュに該当する範囲における降雨分布を均一とし、前記地表と該地表直下の地下層を一体化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１０）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１２）前記流出予測演算手段は、前記地表直下の地下層を、飽和層、不飽和層、土粒層の順に区分し、前記飽和層に流れる水流を飽和流、前記不飽和層に流れる水流を不飽和流、前記地表面を流れる水流を地表面流とし、前記メッシュに該当する範囲における前記メッシュ降雨データと前記メッシュ蒸発散データに応じて前記不飽和流が発生し、前記メッシュ降雨データや前記メッシュ蒸発散データの増加量に応じて前記飽和流や前記地表面流が発生する構造にモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１０）又は（１１）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１３）前記流出予測演算手段は、前記メッシュに該当する範囲の土地の利用形態が混在している場合、該当する流域モデルデータを前記土地の利用形態別に土地の利用面積に比例した大きさで区分してモデル化した前記流域モデルデータに基づいて前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１０）、（１１）又は（１２）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１４）前記流出予測演算手段は、前記地表と該地表直下の地下層を一体化する部分と一体化しない部分を区別して前記流出予測演算を実行することを特徴とする（１０）、（１１）、（１２）又は（１３）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１５）前記流出予測演算手段は、前記単位エリアごとに前記流出予測結果データを生成することを特徴とする（１０）、（１１）、（１２）、（１３）又は（１４）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１６）前記流出予測演算手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュごとに前記流出予測結果データを生成することを特徴とする（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）又は（１５）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１７）前記流出予測演算手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の土地の利用形態別に前記流出予測結果データを生成することを特徴とする（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）又は（１６）に記載の分布型流出予測プログラム。
（１８）前記流出予測演算手段は、前記単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに該当する範囲の地表下に積重している地下層別に前記流出予測結果データを生成することを特徴とする（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）又は（１７）に記載の分布型流出予測プログラム。
【００１６】
上記分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムでは、流域モデルデータに付与されたエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアとこの単位エリアを構成するメッシュを識別し、識別したメッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該メッシュに対応付けられている範囲の流出予測演算を実行し、メッシュに対応付けられている範囲が１つのメッシュの大きさに満たないときや複数の単位エリアで分割されているときは、当該範囲を１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、この置換したメッシュに基づいて流出予測演算を実行することによって、単位エリアを任意に設定できるようになり、また、メッシュの大きさを細分化しなくても予測精度を保つことができる。
【００１７】
また、流域モデルデータには、個々のメッシュに該当する範囲の地下層の構造をメッシュと同じ形状で所定の厚みを持つ層が地表下に積重している構造にモデル化したデータが含まれているので平常時及び洪水時双方の流出予測が可能となる。
【００１８】
更に、単位エリアごと、単位エリアに対応付けられた個々のメッシュごと、個々のメッシュに該当する範囲の土地の利用形態別、又は、地下層別に流出予測結果データを生成することにより、単位エリアにおける詳細な流出予測が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、河川などの平常時の流量を求めるための地下層をモデル化して流域モデルデータに組み込むことで、平常時から洪水時までのあらゆる時点における流出予測が可能となり、又、流出予測の精度も向上するという優れた効果を奏するものである。
【００２０】
また、１つのメッシュの大きさに満たない範囲に対応付けられているメッシュや複数の単位エリアで分割されている範囲に対応付けられているメッシュを、１つのメッシュの大きさとの比率に応じて縮小した同形のメッシュに置換し、該当単位エリアの流出予測演算に含めることによって、予測精度を向上させるために全てのメッシュを細分化する必要がなくなるので、メッシュ数が増大することなく、流出予測するためのエリアを流域境界や河川の合流点など自然に存在する境界に基づいて任意に設定することが可能となり、演算処理の負荷も抑えられ、且つ、予測精度も向上させることができるという優れた効果を奏するものである。
【００２１】
また、流出予測するエリアを任意に区分した単位エリアに対して付与してあるエリア番号と各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対して付与してあるメッシュ番号によって該当するメッシュを識別し、識別したメッシュに付与してある演算番号の順序に従って流出予測演算が実行されるので、例えば、ダム施設や内水排除施設などの流出予測を行うとき、施設計画の変更になった場合でも、エリア全体のデータを変更せず、該当する一部のデータのみを変更すればよいので、データ変更作業が容易になり、データ入力作業の手間も大幅に軽減できるというメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムによる実施の形態について図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００２３】
［１］分布型モデルの流域構成
まず、本発明の分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムで用いる分布型モデルの流域構成について説明する。
【００２４】
本発明では、流出予測するエリアをモデル化したデータによって流出予測演算をするため、流出予測する全エリアを任意の範囲の単位エリアで区分すると共に、全エリアを個々の形、大きさ（面積）が同じメッシュで区分し、各単位エリアと区分された個々のメッシュを照合し、単位エリアと個々のメッシュとの対応付けを行う。
【００２５】
例えば、ある河川流域を流出予測する場合、河川流域（全エリア）を流出域や氾濫域、支川などに基づいて定めた任意の大きさの単位流域（単位エリア）で区分すると共に、この河川流域（全エリア）を個々の形、大きさ（面積）が同じ矩形のメッシュ（以下、均等メッシュ）で区分し、各単位流域と個々のメッシュとを照合して、各単位流域と個々のメッシュとの対応付けを行う。
【００２６】
このとき、単位流域（単位エリア）を構成するメッシュのうち、例えば、メッシュ１つの大きさ（面積）に満たない範囲に対応付けられているメッシュや、複数の単位流域によって分割される範囲に対応付けられているメッシュ（以下、不均等メッシュ）が存在することがある。
【００２７】
このような不均等メッシュが存在する場合、エリア全てを均等メッシュで区分できるように、１メッシュの大きさを更に細かく設定すればよいが、メッシュの総数が増加して演算量が増大してしまうという問題が発生する。しかし、この不均等メッシュは、メッシュ１つの大きさ（面積）に満たないだけであり、地形勾配などその他の構造は均等メッシュと同じである。
【００２８】
そこで、本発明では、１つのメッシュの大きさに満たない範囲に対応付けられているメッシュや複数の単位流域によって分割された範囲に対応付けられているメッシュのみを、１つのメッシュの大きさ（面積）との比率に応じて縮小した同形（矩形）のメッシュ（以下、細分メッシュ）に置き換え、置き換えた細分メッシュに該当する範囲を該当する単位流域の流出予測演算処理に含めることにする。
【００２９】
例えば、図１（ａ）に示すようなエリアの流出予測を行う場合、流出予測エリアを支川Ｘ，Ｙ，Ｚの合流点（又は分岐点）などの河川流域界（単位エリア）で区分して単位流域ｘ、ｙ、ｚとし、また、同流出予測エリアを１つの大きさ（面積）が同じ矩形（四角の点線）で示した均等メッシュ（メッシュ番号１１〜１５，２１〜２５，３１〜３３，４１〜４２）で区分し、単位流域ｘ、ｙ、ｚと個々のメッシュとを照合して対応付けする。
【００３０】
このとき、例えば、メッシュ番号２３に該当する範囲は、単位流域ｘ、ｙ、ｚに３分割されており、均等メッシュと比べると、矩形ではなく、１メッシュの大きさ（面積）に満たない不均等メッシュとなっている。
【００３１】
そこで、図１（ｂ）に示すように、このメッシュ番号２３のメッシュを均等メッシュと同じ矩形で、且つ、それぞれを分割された比率に応じた大きさ（面積）の細分メッシュ（メッシュ番号２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ）に置き換え、それぞれの単位流域の構成メッシュに含める。
【００３２】
また、単位流域ｘを構成するメッシュ番号１１,１２,１３,２１,２２、単位流域ｙを構成するメッシュ番号１３,１４,１５,２４,２５,３２,３３、単位流域ｚを構成するメッシュ番号２２,３１,３２,３３,４１,４２に該当する各範囲についても１メッシュの大きさ（面積）に満たない範囲に対応しているので、これらの不均等メッシュについても上記と同様に細分メッシュに置き換える。
【００３３】
従って、単位流域ｘを構成するメッシュは、メッシュ番号１１ｘ,１２ｘ,１３ｘ,２１ｘ,２２ｘ，２３ｘ、同様に、単位流域ｙを構成するメッシュは、メッシュ番号１３ｙ,１４ｙ,１５ｙ,２３ｙ,２４ｙ,２５ｙ,３２ｙ,３３ｙ、単位流域ｚを構成するメッシュは、メッシュ２２ｚ,２３ｚ,３１ｚ,３２ｚ,３３ｚ,４１ｚ,４２ｚとなる。
【００３４】
なお、これ以降の説明において特に記載がない限りは、均等メッシュと細分メッシュとの区別をせずに、すべてのメッシュを細分メッシュとして説明する。
【００３５】
また、各単位エリアに付与されるエリア番号は、流出予測するエリア全体からみて上流方向から順に通し番号が付与されおり、このエリア番号の順序に従って、流出予測演算する単位エリアが識別される。
【００３６】
例えば、図２に示すように、各単位流域Ｔ〜Ｚには、流出予測するエリア全体からみて上流方向から順に単位エリア番号[１]〜[７]を付与して完結させる。流出予測演算は、この単位エリア番号[１]〜[７]の順序に基づいて単位流域Ｔ→Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｘ→Ｙ→Ｚの順で実行される。
【００３７】
一方、各単位エリアに対応付けされている細分メッシュには、エリア番号とは別の番号で、流出予測するエリアにおいて重複することのないメッシュ番号（図１（ａ）参照）が付与してあり、更に、対応付けされている単位エリア内で完結する演算番号が上流方向から順に付与されている。
【００３８】
例えば、図３に示すように、流出予測エリアの個々のメッシュには、メッシュ番号１１〜１５，２１〜２５，３１〜３３，４１〜４２が付与されている。
【００３９】
更に、各単位流域Ｘ，Ｙ，Ｚ（単位エリア）内で完結し、同単位エリアを構成するメッシュの演算処理の順序を示す演算番号が上流方向から順に付与されている。
【００４０】
単位流域Ｘの場合、この単位エリアを構成するメッシュ番号１１,１２,１３,２１,２２,２３のメッシュに対して、単位流域Ｘ（単位エリア）内で完結し、同単位エリアを構成するメッシュの演算処理の順序を示す演算番号「1」〜「6」が上流方向から順に付与してあり、単位流域Ｙ、単位流域Ｚについても、上述と同様、各単位エリア内で完結し、当該単位エリア内における演算処理の順序を示す演算番号「1」〜「7」、「1」〜「6」がそれぞれ上流方向から順に付与されている。
【００４１】
このように、流域モデルデータに付与されたエリア番号とメッシュ番号によって演算処理する単位エリアと当該単位エリアを構成するメッシュが識別され、続いて、識別したメッシュに付与されている演算番号に従った順序で各メッシュに該当する範囲の流出予測演算が実行されるので、単位エリア内における各メッシュ→単位エリア→全エリアの順で流出予測結果データが算出されることになる。
【００４２】
次に、上述した細分メッシュの構造について説明する。
【００４３】
図４に示すように、細分メッシュの形状は矩形とし、地表以下の地下層の構造は、上層から順にＡ層、Ｂ層、Ｃ層、Ｄ層・・・というように均等な厚さの層が積重した構造とする。なお、各地下層の厚さは、それぞれ異なる厚さにすることも可能である。
【００４４】
また、細分メッシュに該当する範囲における土地の利用形態が都市のみ、水田のみ、山地のみというように単一な利用形態ではなく、図５（ａ）に示すように、例えば、都市と山地と水田というような複数の利用形態が混在している範囲である場合は、図５（ｂ）で示す土地利用モデルのように、土地の利用形態別に同一の斜面長を持つ短冊状の平面形状に置き換え、斜面幅は土地の利用面積に比例した大きさで区分してモデル化する。
【００４５】
この土地利用モデルでは、地表と地表直下のＡ層（図３参照）までを影響範囲として扱い、地表とＡ層は一体化させて、細分メッシュ内を短冊状の土地利用形態で区分し、Ｂ層以下の地下層を細分メッシュ内で均一な構造とする。
【００４６】
なお、細分メッシュに該当する範囲は、山地が無い場合や針葉樹と広葉樹に区分する場合など土地の利用形態に応じて自由な組み合わせで構成し、実際の土地利用形態を反映することが可能であるので、メッシュごとに異なった土地利用モデルとなる。
【００４７】
次に、細分メッシュにおける降雨流出の構造について説明する。
【００４８】
細分メッシュ内では、降雨分布が均一であるものとし、例えば、細分メッシュ内の土地利用形態が山地、畑地、水田、水域、都市という構成である場合、図６に示すように、水田・水域・都市におけるＡ層の厚さをゼロと仮定して地表のみを流下し、山地・畑地については地表とＡ層までを流下するというように、土地利用形態に応じてＡ層を地表と一体化するか否かを区別し、下流側の細分メッシュあるいは河川や下水道などの水路に合流する構造にモデル化する。
【００４９】
また、細分メッシュ内において、Ｂ層以下の地下層については均一であるものとして一体化し、降雨はこの一体化したＢ層以下の地下層を流下して中間成分流や基底流を形成し、下流側の細分メッシュあるいは河川や下水道などの水路に合流するものとする。
【００５０】
また、降雨がＡ層以下あるいはＢ層以下の全ての地下層に鉛直方向へ浸透する構造にすることも可能とし、各層の許容水分量を越えた場合には、許容水分量を超える水量については上層への復帰流が生じ、蒸発散量については、地表、Ａ層、Ｂ層の順に上層面から順次差し引くものとする。
【００５１】
続いて、細分メッシュにおける流下モデルの構造について説明する。
【００５２】
細分メッシュの流下モデルの構造は、図７に示す構造のように、地表直下のＡ層を下層に向かって「飽和層」、「不飽和層」、「土粒層（固相）」の順に区分し、Ａ層内の空隙部分の水流を「飽和流」と「不飽和流」、地表面の水流を「地表面流」に分離し、細分メッシュ内の降雨量に応じて「不飽和層」の最下面から「不飽和流」が発生し、降雨量や上流からの流入水が増加すると、水流面が順次上昇して「飽和流」や「地表面流」が発生する構造となっている。
【００５３】
まず、図７の流下モデルにおける「不飽和層」について説明する。
【００５４】
図８に示すように、不飽和層内における不飽和流は、水深hが0＜h≦dc(不飽和層厚)の場合であり、その平均流速vcは次に示す(1)〜(3)式から求められる。
【００５５】
(1)式
2006184206.tif 000003
(2)式
2006184206.tif 000004
(3)式
2006184206.tif 000005
【００５６】
また、単位幅流量qが0＜q≦qcmaxの場合、水深hは(4)、(5)式から算出する。
【００５７】
(4)式
2006184206.tif 000006
(5)式
2006184206.tif 000007
【００５８】
ただし、
vc(mm/hr)：不飽和流平均流速、qc(mm2/hr)：不飽和流単位幅流量、h(mm)：水深
d(mm)：Ａ層厚、dc(mm)：不飽和層厚(dc=γc・d)、γc：不飽和間隙率
κc(mm/hr)：不飽和透水係数、κa(mm/hr)：飽和透水係数
β：透水係数比(β=κa/κc)、i：動水勾配(i=sinθ=sin(arctan(I)))、I：斜面勾配
とする。
【００５９】
次に、図７の流下モデルにおける「飽和層」について説明する。
【００６０】
図９に示すように、飽和層内における飽和流は、水深hがdc＜h≦dsの場合であり、その平均流速vaは(6)[ダルシー則]、(7)、(8)式から求められる。
【００６１】
(6)式
2006184206.tif 000008
(7)式
2006184206.tif 000009
(8)式
2006184206.tif 000010
【００６２】
単位幅流量qがqcmax＜q≦qamaxの場合、水深hは(9)〜(11)式から算出する。
【００６３】
(9)式
2006184206.tif 000011
(10)式
2006184206.tif 000012
(11)式
2006184206.tif 000013
【００６４】
ただし、
va(mm/hr)：飽和流平均流速、qa(mm2/hr)：Ａ層内単位幅流量
qc(mm2/hr)：不飽和流単位幅流量、h(mm)：水深、d(mm)：Ａ層厚
dc(mm)：不飽和層厚(dc=γc・d)、γc：不飽和間隙率、κc(mm/hr)：不飽和透水係数
ds(mm)：間隙層厚(ds=γa・d)、γa：有効間隙率、κa(mm/hr)：飽和透水係数
β：透水係数比(β=κa/κc)、i：動水勾配(i=sinθ=sin(arctan(I)))、I：斜面勾配
とする。
【００６５】
次に、図７の流下モデルにおける「地表面」について説明する。
【００６６】
図１０に示すように、流下モデルにおける地表の「地表面流」の平均流速を求めるときは、次に示す(12)、(13)式によるkinematic waveモデルを適用する。
【００６７】
kinematic waveモデル
(12)式  連続式：
2006184206.tif 000014
(13)式  運動式：
2006184206.tif 000015
h：水深(mm)、t：時間(s)、q：単位幅流量(mm2/hr)、x：斜面長(mm)、
re：有効降雨強度(mm/h)、α(mm1/3hr-1)及びm：流れの形態で決まる定数
【００６８】
ただし、マニング則でのαとmは、次に示す(14-1)〜(14-7)式から求められる。
【００６９】
マニング平均流速：
(14-1)式
2006184206.tif 000016
(14-2)式
2006184206.tif 000017
(14-3)式
2006184206.tif 000018
【００７０】
横断形状を矩形とすれば、
(14-4)式
2006184206.tif 000019
【００７１】
横断形状が幅広な矩形とすれば
(14-5)式
2006184206.tif 000020
(14-6)式
2006184206.tif 000021
(14-7)式
2006184206.tif 000022
【００７２】
従って、αとmは下記のようになる。
2006184206.tif 000023
2006184206.tif 000024
n(mm-1/3hr)：マニングの粗度係数(等価粗度)、I：斜面勾配
【００７３】
このため、地表の表面流は水深hがh＞dsの場合、地表の流速vsは、次に示す(15)〜(17)式から求められる。
【００７４】
(15)式
2006184206.tif 000025
(16)式
2006184206.tif 000026
(17)式
2006184206.tif 000027
【００７５】
単位幅流量qがq＞qamaxの場合、水深hは(18)、(19)式から求める。
【００７６】
(18)式
2006184206.tif 000028
(19)式
2006184206.tif 000029
【００７７】
ただし、
vs(mm/hr)：表面流流速、qs(mm2/hr)：地表面単位幅流量
va(mm/hr)：飽和流平均流速、qa(mm2/hr)：Ａ層内単位幅流量
qc(mm2/hr)：不飽和流単位幅流量、h(mm)：水深、d(mm)：Ａ層厚
dc(mm)：不飽和層厚(dc=γc・d)、γc：不飽和間隙率、κc(mm/hr)：不飽和透水係数
ds(mm)：間隙層厚(ds=γa・d)、γa：有効間隙率、κa(mm/hr)：飽和透水係数
β：透水係数比(β=κa/κc)、i：動水勾配(i=sinθ=sin(arctan(I)))
I：斜面勾配、n(mm-1/3hr)：マニングの粗度係数等価粗度
m：定数(マニング則よりm=5/3)  
とする。
【００７８】
また、細分メッシュのＢ層以下の地下層における水深hの平均流速vaは、ダルシー則にもとづき、次に示す(20)式(ダルシー則)から算出される。なお、計算式の詳細は、上述した不飽和流あるいは飽和流の平均流速のものと同様であるため省略する。
【００７９】
(20)式
2006184206.tif 000030
【００８０】
［２］分布型流出予測システム
続いて、上記［１］で説明した「分布型モデルの流域構成」に基づいた具体的な分布型流出予測システムについて説明する。
【００８１】
図１１は、本発明の分布型流出予測システムを中心とした概略構成を示した図であり、流出予測するための基礎となるデータを収集・蓄積しているデータ蓄積施設１００と、分布型流出予測システム２００と、流出予測の結果を表示する流出予測表示端末機３００などから構成される。
【００８２】
データ蓄積施設１００には、レーダやテレメータなどによって観測された降雨データや実測データ、また、これらのデータに基づく予測データなど各種データが収集・蓄積されている。
【００８３】
例えば、レーダ観測手段により測定された降雨位置・降雨強度などのレーダ実測降雨データ(d1)、レーダ予測降雨算出システムにより予測されたレーダ予測降雨データ(d2)、テレメータ観測手段により測定された地上降雨データ(d3)、過去の地上降雨データを使用するなど様々な手段で予測された地上予測降雨データ(d4)、テレメータ観測手段により測定された気温・風速データ(d5)／河川・下水道などの水路の水位・流量データ(d6)／ダムあるいは内水排除施設の水位・流入量・放流量データ(d7)／地下水位データ(d8)などが収集・蓄積されており、これら各種データ(d1)〜(d8)は、分布型流出予測システム２００からの要求に応じて適宜送出される。
【００８４】
流出予測表示端末機３００は、受信処理システム３１０、流出予測地点特定システム３２０、特定地点表示システム３３０などから構成され、分布型流出予測システム２００により算出された流出予測結果データを受信処理システム３１０で受信処理し、流出予測地点特定システム３２０及び特定地点表示システム３３０によって流出予測地点の予測結果を表示する。
【００８５】
分布型流出予測システム２００は、データ蓄積施設１００から通信ネットワークなどを介してデータを取得するためのデータ取得部２１０、取得したデータをデータベース化して蓄積するデータベース部２２０、流出予測演算に必要なデータを作成するデータ加工部２３０、蓄積されているデータに基づいて分布型モデルによる流出予測演算を実行し、流出予測結果データを生成する分布型演算システム部２４０、生成された流出予測結果データを流出予測表示端末機３００に配信する配信システム部２５０などから構成される。
【００８６】
以下、分布型流出予測システム２００を構成する各部について説明する。
【００８７】
データ取得部２１０は、レーダ降雨データ取得システム２１１、地上降雨データ取得システム２１２、気温・風速データ取得システム２１３、フィードバック用データ取得システム２１４などから構成されており、通信ネットワークなどを介し、データ蓄積施設１００から適宜必要なデータを取得する。
【００８８】
レーダ降雨データ取得システム２１１では、レーダ実測降雨データ(d1)とレーダ予測降雨データ(d2)を取得し、地上降雨データ取得システム２１２では、地上降雨データ(d3)と地上予測降雨データ(d4)を取得し、気温・風速データ取得システム２１３では、気温・風速データ(d5)を取得し、フィードバック用データ取得システム２１４では、河川・水路・下水道の水位・流量データ(d6)／ダムあるいは内水排除施設の水位・流入量・放流量データ(d7)／地下水位データ(d8)を取得し、各システム２１１〜２１４によって取得されたそれぞれのデータ(d1)〜(d8)はデータベース部２２０に送られ、蓄積される。
【００８９】
データベース部２２０は、モデルデータエリア(a1)、レーダ降雨データエリア(a2)、地上降雨データエリア(a3)、気温・風速データエリア(a4)、フィードバックデータエリア(a5)、メッシュ降雨データエリア(a6)、メッシュ蒸発散量データエリア(a7)、流出予測結果データエリア(a8)など、種々のデータを蓄積するため、データ別にエリアが設けられており、データ取得部２１０によって取得された各種データ(d1)〜(d8)、データ加工部２３０によって作成されたメッシュ降雨データやメッシュ蒸発散量データ、分布型演算システム部２４０によって演算処理された流出予測結果データなどが蓄積され、また、データ加工部２３０や分布型演算システム部２４０に対して蓄積しているデータを送出したり、配信システム部２５０に流出予測結果データを送出したりする。
【００９０】
なお、データベース部２２０のモデルデータエリア(a1)には格納される流域モデルデータは、流出予測するエリア全体を、任意の範囲或いはエリア内に存在する水路の分岐点や合流点を基にした範囲によって定めた単位エリアで区分し、又、同エリア全体を個々の形と大きさが同じ所定のメッシュで区分すると共に、単位エリアと区分された個々のメッシュとを照合して対応付けしてある。
【００９１】
そして、上記単位エリアにはエリア番号を付与し、又、各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対してはエリア番号とは別の番号となるメッシュ番号が付与してあり、当該単位エリアを構成するメッシュを識別できるようになっている。
【００９２】
更に、上記メッシュには、メッシュ番号とともに対応付けられている単位エリア内で完結する演算番号が上流方向から順に付与してあり、この演算番号に従って各メッシュの流出予測演算が実行される。
【００９３】
また、流域モデルデータには、個々のメッシュに該当する範囲の地下層の構造を、メッシュと同じ形状で所定の厚みを持つ複数の地下層が地表下に積重した構造にモデル化したデータが含まれている。
【００９４】
データ加工部２３０は、メッシュ降雨データ作成システム２３１とメッシュ蒸発散データ作成システム２３２を備えており、メッシュ蒸発散データ作成システム２３２によって、データベース部２２０のレーダ降雨データエリア(a2)及び地上降雨データエリア(a3)に蓄積されているレーダ実測降雨データ(d1)とレーダ予測降雨データ(d2)、あるいは地上降雨データ(d3)と地上予測降雨データ(d4)を取り込み、分布型モデルで利用するため、個々のメッシュに該当する範囲ごとの降雨位置・降雨強度からなるメッシュ降雨データを作成し、データベース部２２０のメッシュ降雨データエリア(a6)に蓄積する。
【００９５】
また、メッシュ蒸発散データ作成システム２３２によって、データベース部２２０のモデルデータエリア(a1)、気温・風速データエリア(a4)に蓄積されている流域モデルデータと気温・風速データを取り込み、分布型モデルで利用するため、個々のメッシュに該当する範囲ごとの蒸発散量からなるメッシュ蒸発散データを作成し、データベース部２２０のメッシュ蒸発散データエリア(a7)に蓄積する。
【００９６】
分布型演算システム部２４０は、分布型モデルによって、流出予測するエリア内の任意地点のメッシュ降雨データ、メッシュ蒸発散データに基づき、現時点（リアルタイム）又は予測する時間（時間帯）における流出予測演算処理を実行し、また、フィードバックデータに基づいてフィードバック演算処理を実行するためのモデルデータ読込モジュール２４１、メッシュ降雨データ読込モジュール２４２、メッシュ蒸発散量データ読込モジュール２４３、分布型モデル演算モジュール２４４、フィードバックデータ読込モジュール２４５、フィードバック演算モジュール２４６などを具備している。
【００９７】
このようなモジュールから構成される分布型演算システム部２４０では、まず、モデルデータ読込モジュール２４１、メッシュ降雨データ読込モジュール２４２、メッシュ蒸発散量データ読込モジュール２４３によって、データベース部２２０のモデルデータエリア(a1)、メッシュ降雨データエリア(a6)、メッシュ蒸発散量データエリア(a7)に蓄積された流域モデルデータ、メッシュ降雨データ、メッシュ蒸発散量データをそれぞれ取り込む。
【００９８】
続いて、分布型モデル演算モジュール２４４により、流域モデルデータ、メッシュ降雨データ、メッシュ蒸発散量データに基づいて、所定エリア内の河川や下水道・などの水路・ダム施設・内水排除施設の流量・水位・水深・流速の演算処理を実行したり、所定エリア内の流出域や氾濫域の任意地点における地表の流量・水深・流速や地下水位・地下浸透量・蒸発散量などの演算処理を実行することにより、個々のメッシュに該当する範囲の流出予測結果データを算出して行く。
【００９９】
そして、更にフィードバックデータ読込モジュール２４５により、データベース部２２０のフィードバックデータエリア(a5)に蓄積されているフィードバックデータを取り込み、フィードバック演算モジュール２４６によってフィードバック数学モデルを適用した流出予測演算を実行し、その演算結果である流出予測結果データをデータベース部２２０の流出予測結果データエリア(a8)に蓄積する。
【０１００】
配信システム部２５０は、データベース部２２０の流出予測結果データエリア(a8)に蓄積されている流出予測結果データを通信ネットワーク（例えば、インターネットやイントラネットなど）によって接続されている流出予測表示端末機３００に流出予測結果を配信する。
【０１０１】
続いて、図１１で示した分布型流出予測システムによる流出予測結果データの算出過程を図１２のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０２】
なお、分布型流出予測システム２００は、データ取得部２１０の各システム２１１〜２１４によって、データ蓄積施設１００から各種データ（d1)〜(d8)を取得し、データベース部２２０の所定のエリアに蓄積した状態にあるものとする。
【０１０３】
また、データ加工部２３０のメッシュ降雨データ作成システム２３１によってメッシュ降雨データを作成し、また、メッシュ蒸発散データ作成システム２３２によってメッシュ蒸発散データを作成し、作成されたメッシュ降雨データ及びメッシュ蒸発散データがそれぞれデータベース部２２０のメッシュ降雨データエリア(a6)及びメッシュ蒸発散データエリア(a7)に蓄積された状態にあるものとする。
【０１０４】
分布型流出予測システム２００が演算処理を開始すると、まず、分布型演算システム部２４０は、モデルデータ読込モジュール２４１によって、データベース部２００のモデルデータエリア(a1)から流域モデルデータを取り込む（ＳＴ１００）。
【０１０５】
次に、分布型演算システム部２４０は、メッシュ降雨データ読込モジュール２４２によって、データベース部２００のメッシュ降雨データエリア(a6)からメッシュ降雨データを取り込む（ＳＴ１０１）。
【０１０６】
続いて、分布型演算システム部２４０は、メッシュ蒸発散量データ読込モジュール２４３によって、データベース部２００のメッシュ蒸発散データエリア(a7)からメッシュ蒸発散データを取り込む（ＳＴ１０２）。
【０１０７】
そして、流域モデルデータ、メッシュ降雨データ、メッシュ蒸発散データの取り込みが完了すると、分布型演算システム部２４０は、分布型モデル演算モジュール２４４によって、流域モデルデータの単位エリアに付与されたエリア番号と当該単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに付与されているメッシュ番号に基づいて演算対象となる細分メッシュを識別し、識別した細分メッシュに付与されている演算番号の順序に従って当該細分メッシュに該当する範囲の流出予測演算を開始する。
【０１０８】
まず、細分メッシュ内の土地利用形態別に表層（地表＋Ａ層）における表層演算（流出予測演算）を実行し、全ての利用形態について終了するまでこの演算処理を繰り返す（ＳＴ１０３→ＳＴ１０４→ＳＴ１０３→・・・）。
【０１０９】
次に、細分メッシュ内に水路（河川・下水道など）がある場合は、分布型演算システム部２４０は、分布型モデル演算モジュール２４４により水路（河川・下水道など）について分布型数学モデルを適用し、細分メッシュ内の河道演算（流出予測演算）を実行する（ＳＴ１０５）。
【０１１０】
続いて、分布型演算システム部２４０は、分布型モデル演算モジュール２４４により、細分メッシュ内のＢ層以下の地下層についての地層演算（流出予測演算）を実行する（ＳＴ１０６）。
【０１１１】
そして、メッシュ番号に基づき当該単位流域内における全ての細分メッシュの演算処理が終了するまで、上述したステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０６の処理を実行する（ＳＴ１０７→ＳＴ１０１→・・・）。
【０１１２】
分布型演算システム部２４０は、当該単位流域内の全ての細分メッシュについての演算処理が完了すると、フィードバックデータ読込モジュール２４５によって、データベース部２００のフィードバックデータエリア(a5)に蓄積されているフィードバックデータを取り込む（ＳＴ１０８）。
【０１１３】
そして、フィードバック演算モジュール２４６により、取り込んだフィードバックデータとステップＳＴ１０８までに演算処理したデータをもとに、フィードバック数学モデルを適用した流出予測演算を実行し、その演算結果である流出予測結果データをデータベース部２２０の流出予測結果データエリア(a8)に蓄積する（ＳＴ１０９）。
【０１１４】
分布型演算システム部２４０は、フィードバック演算モジュール２４６によって、当該単位流域内の全ての細分メッシュについての演算処理が完了すると、エリア番号に基づき、次の単位流域について、上述したステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０９の処理を実行して流出予測結果データを算出し、全ての単位流域についての流出予測結果データを算出するまでステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０９の処理を繰り返す（ＳＴ１１０→ＳＴ１０１→・・・）。
【０１１５】
分布型演算システム部２４０は、全ての単位流域についての流出予測結果データを算出すると、再び上述したステップＳＴ１０１の処理に戻り、所定の予測時間になるまでの間、上述したステップＳＴ１０１〜ＳＴ１１０の処理を繰り返し実行し、所定エリアの予測時間における流出予測結果データの算出を行う（ＳＴ１１１→ＳＴ１０１→・・・）。
【０１１６】
このようにして分布型演算システム部２４０によって算出された流出予測結果データは、データベース部２２０の流出予測結果データエリア(a8)に蓄積される。
【０１１７】
また、上述したステップＳＴ１０１〜ＳＴ１１０の処理の過程において、個々のメッシュごとの流出予測結果データや土地の利用形態別の流出予測結果データを生成するようにして、生成したこれらの流出予測結果データをデータベース部２２０の流出予測結果データエリア(a8)に蓄積しておくことも可能である。
【０１１８】
そして、データベース部２２０の流出予測結果データエリア(a8)に蓄積された流出予測結果データは、配信システム部２５０によって通信ネットワーク（例えば、インターネットやイントラネットなど）を介して流出予測表示端末機３００に配信される。
【０１１９】
流出予測表示端末機３００では、通信ネットワーク（例えば、インターネットやイントラネットなど）を介して配信されてくる流出予測結果データを受信処理システム３１０で受信すると、流出予測地点特定システム３２０で所定の処理を施し、特定地点表示システム３３０によって予め定めた流出予測地点における流出予測結果データ（例えば、水位、水深、流量など）を表示する。
【０１２０】
なお、分布型演算システム部２４０では、上述したステップＳＴ１０１〜ＳＴ１１０の処理を実行するとき、すなわち、個々のメッシュの演算処理を実行するときは、図４に示す構造の流域モデルデータを基本とし、図６に示す降雨流出の構造を適用して、土地の利用形態が単一でない場合は、図５に示すような土地利用モデルに変換し、更に、地表直下の地下層であるＡ層には、図７に示す流下モデルの構造を適用して演算処理が行われる。
【０１２１】
このとき、１つのメッシュの大きさに満たない範囲に対応付けられているメッシュや複数の単位流域によって分割された範囲に対応付けられているメッシュがあるときは、１つのメッシュの大きさ（面積）に対する比率に応じて縮小した同形の細分メッシュに置き換え、この細分メッシュの大きさ（面積）に応じて上述と同様の流出予測演算が実行される。
【０１２２】
なお、流出予測演算をリアルタイムで実行しない場合は、フィードバックデータ読込モジュール２４５とフィードバック演算モジュール２４６による処理が不要となるので、図１２のステップＳＴ１０８、ＳＴ１０９の処理が省略される。
【０１２３】
例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などによって流出予測するような場合、図１２のステップＳＴ１０８、ＳＴ１０９の処理が省略されているフローチャートに基づいた分布型流出予測プログラムを用いることによって流出予測演算処理を実行することが可能となる。
【０１２４】
このような場合、流出予測するエリアの流域モデルデータと、この流域モデルデータをもとに作成したメッシュ降雨データ、メッシュ蒸散データを別途用意しておき、まず、ＰＣによって、図１２のステップＳＴ１００の処理である流域モデルデータを取り込み、続いて、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０２の処理であるメッシュ降雨データ、メッシュ蒸散データが取り込まれ、以降、図１２のステップＳＴ１０８、ＳＴ１０９の処理が省略された流出予測演算処理が実行されることになる。
【０１２５】
なお、上述と同様に、ステップＳＴ１０１〜ＳＴ１１０（ＳＴ１０８、ＳＴ１０９除く）の処理過程において、個々のメッシュごとの流出予測結果データや土地の利用形態別の流出予測結果データあるいは地下層別の流出予測結果データを生成させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本願発明に係る分布型流出予測システム及び分布型流出予測プログラムにおいて用いられる流域モデルデータの単位エリア及び細分メッシュについて説明するための説明図である。
【図２】図１に示す流域モデルデータにおいて、エリア全体（河川流域全体）を単位エリア（単位流域）で区分したときに付与する通し番号（エリア番号）について説明するための説明図である。
【図３】図１に示す流域モデルデータにおいて、各単位エリアに対応付けられた個々のメッシュに対して付与されている演算番号について説明するための説明図である。
【図４】細分メッシュの構造を説明するための説明図である。
【図５】細分メッシュを土地の利用形態別にモデル化したときの構成例を説明するための説明図である。
【図６】細分メッシュの土地利用形態別の降雨流出構造を説明するための説明図である。
【図７】細分メッシュの流下モデルの構造を説明するため説明図である。
【図８】図７における不飽和流について説明するための説明図である。
【図９】図７における飽和流について説明するための説明図である。
【図１０】図７における地表面流について説明するための説明図である。
【図１１】本願発明に係る分布型流出予測システムの概略構成を示したブロック図である。
【図１２】図１１に示した分布型流出予測システムによる流出予測演算の過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２７】
１００；データ蓄積施設
２００；分布型流出予測システム
２１０；データ取得部
２１１；レーダ降雨データ取得システム
２１２；地上降雨データ取得システム
２１３；気温・風速データ取得システム
２１４；フィードバック用データ取得システム
２２０；データベース部
２３０；データ加工部
２３１；メッシュ降雨データ作成システム
２３２；メッシュ蒸発散データ作成システム
２４０；分布型演算システム部
２４１；モデルデータ読込モジュール
２４２；メッシュ降雨データ読込モジュール
２４３；メッシュ蒸発散量データ読込モジュール
２４４；分布型モデル演算モジュール
２４５；フィードバックデータ読込モジュール
２４６；フィードバック演算モジュール
２５０；配信システム部
３００；流出予測表示端末機
３１０；受信処理システム
３２０；流出予測地点特定システム
３３０；特定地点表示システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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