(57)【要約】【課題】  降雨に伴う流入水の水質を容易かつ的確に予測できる下水流入水の水質予測方法を提供すると共に、流入水の貯留及び排水を適切に制御し、環境に対する影響を軽減することができる雨水排水支援システムを提供すること。【解決手段】  流入水質の計測値や、過去の降雨量などをデータ収集手段３２で収集し、データ記憶手段３３に記憶させておき、これらのデータを用いて予測手段３４により、システム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）によって流入水質を予測する。また、同様の手法で、流入水量を予測することができ、これらの予測結果により、流入水の貯留及び排水を適切に制御して、環境に対する影響を軽減した運用が可能となる。【選択図】図１
2006187682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水道管から流入渠への流入水の水質を予測する方法であって、
前記下水道管の設置流域における降雨量を所定周期で計測すると共に、前記流入渠へ流入する流入水の水質を所定周期で計測し、
この計測された値のうち、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いて、システム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により将来の流入水質を予測する
ことを特徴とする下水流入水の水質予測方法。
【請求項２】
下水道管から流入する流入水を流入渠から汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池のいずれかまたはそれぞれに流入させ、これら流入水を所定の排水先に排水する下水道設備における雨水排水支援システムであって、
前記下水道管の設置流域における降雨量を計測する計測手段と、
前記流入渠へ流入した流入水の水質を計測する計測手段と、
前記核計測手段で計測された降雨量、流入水質をそれぞれ周期的に収集し記憶しておくデータ収集及び記憶手段と、
この記憶手段に記憶されたデータのうち、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水質を予測する予測手段と、
この予測手段により予測された流入水質を用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる運転支援手段と
を備えたことを特徴とする雨水排水支援システム。
【請求項３】
下水道管から流入する流入水を流入渠から汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池のいずれかまたはそれぞれに流入させ、これら流入水を所定の排水先に排水する下水道設備における雨水排水支援システムであって、
前記下水道管の設置流域における降雨量を計測する計測手段と、
前記流入渠への流入水量及び流入水質を計測する計測手段と、
前記核計測手段で計測された降雨量、流入水量及び流入水質をそれぞれ周期的に収集し記憶しておくデータ収集及び記憶手段と、
この記憶手段に記憶されたデータのうち、現時点の流入水量及び過去のいくつかの流入水量、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水量を予測すると共に、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水質を予測する予測手段と、
この予測手段により予測された流入水量及び流入水質を用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる運転支援手段と
を備えたことを特徴とする雨水排水支援システム。
【請求項４】
下水道管内にも水質計測手段を設け、データ収集及び記憶手段は下水道管内で計測された水質も周期的に収集し記憶しておき、
予測手段は、現時点の下水道管内の水質及び過去のいくつかの下水道管内の水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入渠に流入する前の下水道管内の水質を予測し、
運転支援手段は、予測された流入渠に流入する前の下水道管内の水質も用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の雨水排水支援システム。
【請求項５】
下水道管内に流量計測手段を設け、データ収集及び記憶手段は下水道管内で計測された流量も周期的に収集し記憶しておき、
予測手段は、現時点の下水道管内の流量及び過去のいくつかの下水道管内の流量、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入渠に流入する前の下水道管内の流量を予測し、
運転支援手段は、予測された流入渠に流入する前の下水管内の流量も用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の雨水排水支援システム。
【請求項６】
下水道管内に管内の水位計測手段を設け、データ収集及び記憶手段は下水道管内で計測された水位も周期的に収集し記憶しておき、さらに、気象情報システムからの気象情報を入手し記憶しておくことができ、
予測手段は、記憶手段から晴天日おける下水道管内の水位を入手して下水道管内の土砂或いは夾雑物高さを求めておき、降雨日における下水道管内流量及び水質から流入渠に流入する流量及び水質を予測する
ことを特徴とする請求項５に記載の雨水排水支援システム。
【請求項７】
運転支援手段は、予測された流入水の水質が所定の閾値より悪化している場合は、降雨量の上限閾値を超えない範囲内で雨水ポンプ井に設けた雨水ポンプの運転を行なわずに汚水ポンプ井に設けた汚水ポンプの運転を行なうように運転指令することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の雨水排水支援システム。
【請求項８】
運転支援手段は、予測された流入水量からファーストフラッシュを判別し、このファーストフラッシュ水を雨水滞留池に貯留させ、降雨量が所定値以下になると雨水滞留池のポンプにより滞留水を汚水ポンプ井に返送させるように運転指令することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の雨水排水支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降雨時にポンプ場などに流入する下水流入水の水質を予測すると共に、予測された水質などを用いて排水運転を制御する下水流入水の水質予測方法及び雨水排水支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、合流式の下水道設備では、下水道管の設置領域に降雨があった場合、雨水が下水道管内に流入する。下水道管の終端部には流入渠を介して雨水ポンプ井や汚水ポンプ井を有するポンプ所や下水処理場が設けられ、雨水を含む流入水を、これら雨水ポンプ井や汚水ポンプ井に滞留させた後、所定の排水先に排水している。
【０００３】
下水道管から流入渠への流入水は、沈砂池を介して前述のように雨水ポンプ井や汚水ポンプ井に貯留される。通常、雨水ポンプ井は汚水ポンプ井より高い流入堰を有するので、通常時の流入水は汚水ポンプ井に流入し、汚水ポンプにより下水処理設備に排水され、下水処理設備によって水処理された後、河川などに排水される。これに対し、降雨により、雨水を含んだ多量の流入水が流入すると、流入渠の水位が上昇し、雨水ポンプ井にも流入水が流れ込む。雨水ポンプ井に貯留された流入水は、雨水ポンプにより河川などに放流される。
【０００４】
このような下水道設備では、雨水ポンプ井から直接河川に放流した場合、河川の汚染が極力少なくなるように対処しなければならない。すなわち、流入水量や流入水質に応じて、管渠内等への貯留と河川等への放流とを適切に制御する必要がある。また、降雨時には、その初期において下水管渠内等に堆積した汚泥が流出して流入渠に流れ込む、所謂ファーストフラッシュが生じる。このファーストフラッシュに対しても、その発生を捕え適切に対処する必要がある。
【０００５】
従来、この種の下水道設備に関し、降雨量から流入水質を予測して汚濁物質成分除去手段の操作量を制御する発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、降雨量から非線形モデルを用いて流入水量を予測する発明も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２４９２００号公報
【特許文献２】特開２０００−５６８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発明では、流入水質の予測方法は水質モデル式から策定しているので、式が煩雑になるという問題があった。また、特許文献２の発明では降雨量から流入水量のみを予測する方法であり、流入水質は予測されておらず、流入水質と組み合わせた適切な制御を行うことができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、降雨に伴う流入水の水質を容易かつ的確に予測できる下水流入水の水質予測方法を提供すると共に、この予測された水質またはこの水質と降雨時の流入水量とを用いて流入水の貯留及び排水を適切に制御し、環境に対する影響を軽減することができる雨水排水支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による下水流入水の水質予測方法は、下水道管から流入渠への流入水の水質を予測する方法であって、前記下水道管の設置流域における降雨量を所定の周期で計測すると共に、前記流入渠へ流入する流入水の水質を所定の周期で計測し、これら計測された値のうち、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により将来の流入水質を予測することを特徴とする。
【０００９】
本発明による雨水排水支援システムは、下水道管から流入する流入水を流入渠から汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池のいずれかまたはそれぞれに流入させ、これら流入水を所定の排水先に排水する下水道設備における雨水排水支援システムであって、前記下水道管の設置流域における降雨量を計測する計測手段と、前記流入渠へ流入した流入水の水質を計測する計測手段と、前記各計測手段で計測された降雨量、流入水質をそれぞれ周期的に収集し記憶しておくデータ収集及び記憶手段と、記憶手段に記憶されたデータのうち、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水質を予測する予測手段と、この予測手段により予測された流入水質を用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる運転支援手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の雨水排水支援システムは、下水道管の設置流域における降雨量を計測する計測手段と、流入渠への流入水量及び流入水質を計測する計測手段と、前記各計測手段で計測された降雨量、流入水量及び流入水質をそれぞれ周期的に収集し記憶しておくデータ収集及び記憶手段と、この記憶手段に記憶されたデータのうち、現時点の流入水量及び過去のいくつかの流入水量、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水量を予測すると共に、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水質を予測する予測手段と、この予測手段により予測された流入水量及び流入水質を用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる運転支援手段とを備えた構成でもよい。
【００１１】
また、本発明の雨水排水支援システムでは、下水道管内にも水質計測手段を設け、データ収集及び記憶手段は下水道管内で計測された水質も周期的に収集し記憶しておき、予測手段は、現時点の下水道管内の水質及び過去のいくつかの下水道管内の水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入渠に流入する前の下水道管内の水質を予測し、運転支援手段は、予測された流入渠に流入する前の下水道管内の水質も用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる構成でもよい。
【００１２】
また、本発明の雨水排水支援システムでは、下水道管内に流量計測手段を設け、データ収集及び記憶手段は下水道管内で計測された流量も周期的に収集し記憶しておき、予測手段は、現時点の下水道管内の流量及び過去のいくつかの下水道管内の流量、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いてシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入渠に流入する前の下水道管内の流量を予測し、運転支援手段は、予測された流入渠に流入する前の下水道管内の流量も用いて前記汚水ポンプ井、雨水ポンプ井、雨水滞水池への流入水の貯留および排水に関する運転指令を生じる構成でもよい。
【００１３】
また、本発明の雨水排水支援システムでは、下水道管内に水位計測手段を設け、データ収集及び記憶手段は下水道管内で計測された水位も周期的に収集し記憶しておき、さらに、気象情報システムからの気象情報を入手し記憶しておくことができ、予測手段は、データ記憶手段から晴天日おける下水道管内の水位を入手して下水道管内の土砂或いは夾雑物高さを求めておき、降雨日における下水道管内流量及び水質から流入渠に流入する流量及び水質を予測する構成でもよい。
【００１４】
また、本発明の雨水排水支援システムでは、運転支援手段は、予測された流入水の水質が所定の閾値より悪化している場合は、降雨量の上限閾値を超えない範囲内で雨水ポンプ井に設けた雨水ポンプの運転を行なわずに汚水ポンプ井に設けた汚水ポンプの運転を行なうように運定指令する。
【００１５】
さらに、本発明の雨水排水支援システムでは、運転支援手段は、予測された流入水量からファーストフラッシュを判別し、このファーストフラッシュ水を雨水滞留池に貯留させ、降雨量が所定値以下になると雨水滞留池のポンプにより滞留水を汚水ポンプ井に返送させるように運転指令する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流入水質の計測値や、過去の降雨量などに基きシステム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）により流入水質を予測するので、流入水量の予測と同じ手法により容易に予測することができる。また、これらの予測結果により、流入水の貯留及び排水を適切に制御できるので、環境に対する影響を軽減した運用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による下水流入水の水質予測方法及び雨水排水支援システムの一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この実施の形態の全体構成を表している。まず、本発明が適用される下水道設備を説明する。図１において、１１は合流式の下水道管で、その設置領域内の生活廃水や産業廃水と共に、その流域に降った雨水が流下する。１２は流入渠で、ポンプ所や下水処理場に設けられ、下水道管１１からの流入水を一時的に貯留する。
【００１９】
１３は雨水ポンプ井、１４は汚水ポンプ井、１５は雨水帯水池で、下水道管11からの流入水が、前記流入渠１２から図示しない沈砂池を経て流入する。通常、雨水ポンプ井１３は、流入渠１２との間に汚水ポンプ井１４より高い流入堰を有しており、通常時の流入水は流入堰の低い汚水ポンプ井１４に流入する。これに対し、降雨時、雨水を含んだ多量の流入水が流入すると流入渠１２の水位が上昇し、高い流入堰を越流して雨水ポンプ井１３にも流入水が流れ込む。雨水帯水池１５は、汚水ポンプ井１４からあふれる流入水を滞留させるもので、汚水ポンプ井１４との間に設けた図示しない越流堰や、或いは、流入渠１２との間に設けた図示しないゲートを介して流入水を受入れる。
【００２０】
雨水ポンプ井１３には雨水ポンプ１６が設けられており、雨水ポンプ井１３に流入し貯留された流入水（雨水）は、雨水ポンプ１６により河川１８などに放流される。また、汚水ポンプ井１４には汚水ポンプ１７が設けられており、汚水ポンプ井１４に流入し貯留された流入水（汚水）は、汚水ポンプ１７により図示しない下水処理設備に送られ、下水処理設備によって水処理された後、河川などに排水される。このとき、下水処理場の処理量を越えた汚水は、そのままでは汚水ポンプ井１４からあふれてしまうので、汚水ポンプ井１４との間に設けた越流堰や、流入渠１２との間に設けたゲートから雨水滞留池１５に送られ、滞留される。雨水滞留池１５には雨水滞留池ポンプ１９が設けられており、滞留水は、流入渠１２への流入水が充分に低減したタイミングで雨水帯流池ポンプ１９により汚水ポンプ井１４に返送される。
【００２１】
すなわち、下水道管１１からの流入水は、その終端部に設けられた流入渠１２や図示しない沈砂池を介して雨水ポンプ井１３や汚水ポンプ井１４、さらには雨水滞留池１５のいずれか或いはそれぞれに滞留させた後、所定の排水先に排水される。
【００２２】
２１は地上雨量計、２２はレーダ雨量計で、前記下水道管１１の設置流域における降雨量を計測する計測手段として用いられる。２３は水位計、２４は水質計で、それぞれ流入渠１２に設けられ、この流入渠１２への流入水量及び流入水質を計測する計測手段として用いられる。
【００２３】
次に、これら計測手段からの計測値などに基き、雨水排水支援を行なう演算制御装置３１を説明する。この演算制御装置３１は、コンピュータシステムにより構成されるもので、データ収集手段３２、データ記憶手段３３、予測手段３４、演算手段３５、運転支援手段３６、コントローラ部３７を有する。この他、天候モード予測手段３８を設けてもよい。
【００２４】
データ収集手段３２は、前記計測手段により計測された降雨量（地上雨量２１ａ及びレーダ雨量２２ａ）、流入水量を得るための流入渠水位２３ａ及び流入水質２４ａと、前述した各ポンプ１６，１７，１９の運転状態に関するポンプ情報４１及びこれら各ポンプ１６，１７，１９の吐出量４２を、それぞれ周期的に収集する。データ記憶手段３３は、データ収集手段３２により周期的に収集された各種データをそれぞれ記憶しておく。
【００２５】
予測手段３４は、上記データ記憶手段３３に記憶された各種データを用い、非線形ハマーシュタイン（Hemmerstein）モデルにより流入水質及び流入水量を予測する。システム同定手法（非線形ハマーシュタインモデル）は、簡略化して表すと、以下のモデル式により構成される。すなわち、以下の（１）式により流入水質が、（２）式により流入水量が求められる。
【００２６】
予測流入水質＝現状(t)の流入水質×α１＋過去(t-1)の流入水質×α２＋過去(t-2)の
流入水質×α３＋・・・
＋過去(t-1)の降雨量×β１＋過去(t-2)の降雨量×β２＋・・・
＋(過去(t-1)の降雨量)２×γ１＋(過去(t-2)の降雨量)２×γ２＋・・・
＋(過去(t-1)の降雨量)３×δ１＋(過去(t-2)の降雨量)３×δ２＋・・・
・
・
・・（１）
予測流入水量＝現状(t)の流入水量×α11＋過去(t-1)の流入水量×α12＋過去(t-2)の
流入水量×α13＋・・・
＋過去(t-1)の降雨量×β11＋過去(t-2)の降雨量×β12・・・
＋(過去(t-1)の降雨量)２×γ11＋(過去(t-2)の降雨量)２×γ12＋・・・
＋(過去(t-1)の降雨量)３×δ11＋(過去(t-2)の降雨量)３×δ12＋・・・
・
・
・       ・（２）
上記（１）（２）式において、ｔは現時点を表し、t-1は１回目の過去、t-2は２回目の過去、・・・を表し、α１，α２，α３，・・、α11、α12，α13，・・、β１，β２，・・、β11，β12，・・、γ１，γ２，・・、γ11，γ12，・・、δ１，δ２，・・、δ11，δ12，・・はそれぞれ係数で、下水道管１１や流入渠１２などの大きさや特性などに応じて、各設備毎に設定する。
【００２７】
すなわち、流入水質及び流入水量は、過去の降雨量と所定の非線形な関係で追随するので、現時点の流入水質及び過去のいくつかの流入水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いて、上記モデル式（１）により将来の流入水質を予測する。同様に、現時点の流入水量及び過去のいくつかの流入水量、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いて、上記モデル式（２）により将来の流入水量を求める。
【００２８】
演算手段３５は、予測手段３４により予測された流入水質及び流入水量に応じて前記各ポンプ１６，１７，１９の運転量（運転台数や回転速度）などを算出する。運転支援手段３６は、予測手段３４により予測された流入水量及び流入水質に基いて汚水ポンプ井１４、雨水ポンプ井１３、雨水滞水池１５への流入水の貯留および排水に関する運転／停止指令を生じる。コントローラ部３７は、上記運転指令に基き、対応する機器への制御出力を生じる。なお、天候モード予測手段３８は、降雨量から、通常降雨モードや豪雨モードなどの天候モードを予測するもので、予測された天候モードにより演算手段３５により求められた値を補正することができる。
【００２９】
次に、作用を説明する。一般に下水道設備では、降雨初期におけるファーストフラッシュが問題となっている。ファーストフラッシュは、初期降雨時に発生するが、どのタイミングで下水道管渠に堆積した汚泥が流出し、ポンプ場に到達するかわからなかった。そこで、本発明では、降雨時などに堆積した汚泥を含む流入水の流入水質や流入水量を予測することにより、ファーストフラッシュに対しても、適切に対処できるように構成した。例えば、ファーストフラッシュに対しては、できるだけ下水道管渠内あるいは、雨水滞水池に貯留させ、河川への放流をできるだけ抑え、下水処理設備へ送水することで放流規制を遵守し、環境負荷の少ない処理を行うようにしている。
【００３０】
ここで、本発明の下水流入水の水質予測方法は、降雨量から流入水質を求めるもので、入力を降雨量または降雨強度、出力を流入水質（大腸菌、COD、BOD、りん、窒素など）として、システム同定手法により流入水質予測値を提供する。すなわち、前述したモデル式（１）により、現状の流入水質計測値と過去のいくつかの流入水質計測値とを用いて回帰演算を行うと共に、過去のいくつかの降雨実測値を用いて重回帰演算を行い、さらに、過去のいくつかのべき乗（例えば２乗、３乗）値を加味することにより、降雨に対して非線形な関係を成す流入水質を予測するものである。
【００３１】
このように、流入渠１２への流入水の水質を予測できるので、予測された流入水質に応じて流入水の貯留や排水に対し、運転支援手段３６により適切な制御を行うことができる。また、予測手段３４において、流入渠１２への流入水量を、前記モデル式（２）により予測できるので、この予測流入水量と予測流入水質を用いることにより、より適切な運転制御を行うことができる。以下、詳細に説明する。
【００３２】
下水道設備では、下水道管１１の設置領域に降雨があった場合、雨水が下水道管１１内に流入し、前述のように、その終端部に設けられた流入渠１２から、図示しない沈砂池を介して雨水ポンプ井１３や汚水ポンプ井１４、雨水滞水池１５に貯留される。雨水ポンプ井１３は汚水ポンプ井１４より高い流入堰を有するので、通常時の流入水は汚水ポンプ井１４に流入し、汚水ポンプ１７により下水処理設備に排水され、下水処理設備によって処理された後、河川などに排水される。また、下水処理場の処理量を越える汚水は、汚水ポンプ井１４から雨水滞留池１５に送られて滞留する。
【００３３】
降雨時、雨水を含んだ多量の流入水が流入すると、流入渠１２の水位が上昇し、雨水ポンプ井１３にも流入水が流れ込む。雨水ポンプ井１３に貯留された雨水は、雨水ポンプ１６により河川１８などに放流される。しかし、降雨時のファーストフラッシュなどによる流入水は、下水道管１１内に堆積した堆積汚泥が流出しているので、これが雨水ポンプ井１３に流入し、雨水ポンプ１６により河川１８に放流されると、堆積汚泥を含んだ水質の悪い雨水が吐き出されることになり、環境上好ましくない。そこで、降雨の状況からファーストフラッシュを含む流入水質を予測し、また、下水流入量を予測することで、貯留か排水かを判断し、安全でかつ環境に配慮した制御を行う。
【００３４】
図１において、降雨時、地上雨量２１またはレーダ雨量２２にて降雨量を計測し、それらのデータ２１ａ，２２ａをデータ収集手段３２で収集し、データ記憶手段３３で記録する。また、同様に流入渠１２に設けた水位計２４から流入渠水位を得るべく水位データ２３ａを収集し、水質計２３から流入水質データ２４ａを収集し、データ記憶手段３３に記憶する。これらデータ収集手段３２によるデータ収集は所定周期で行なわれ、データ記憶手段３３は、各周期に収集されたデータをそれぞれ記憶する。
【００３５】
予測手段３４は、データ記憶手段３３に記録された降雨量と流入水質のデータから、前述した非線形Hemmersteinモデル式（１）（２）により流入水質及び流入水量を予測演算する。非線形Hemmersteinモデルは、降雨量と流入水質または流入水量との非線形な関係に着目したモデルで、降雨量が増加すると流入水質及び流入水量も降雨量のべき乗（例えば２乗、３乗）に比例する仕組みを流入水質及び流入水量に適用した。
【００３６】
このようにして予測された流入水質の予測値に基き、運転支援手段３６により、雨水滞水池１５への貯留、流入渠１２を含む管渠への貯留、雨水ポンプ１６の運転停止および運転台数、汚水ポンプ１７の運転停止および運転台数などの決定を行う。例えば、予測された流入水の水質が所定の閾値より悪化している場合は、降雨量の上限閾値を超えない範囲内で雨水ポンプ井１３に設けた雨水ポンプ１６の運転を行なわずに汚水ポンプ井１４に設けた汚水ポンプ１７の運転を行なうように運定指令する。また、流入水質が悪化していると予測されている場合は、下水処理場設備（高度処理、標準活性汚泥法、オキシデーションディッチ法など）の稼動を早めるなどのフィードフォーワードとして動作させることもできる。
【００３７】
このように、地上雨量計２１またはレーダ雨量計２２のいずれかまたは両方による降雨量から流入水質及び流入水量を予測することができるので、ファーストフラッシュの発生を予測することができる。すなわち、運転支援手段３６は、予測された流入水量からファーストフラッシュを判別し、このファーストフラッシュ水を雨水滞留池１５に貯留させ、降雨量が所定値以下になると雨水滞留池１５のポンプ１９により滞留水を汚水ポンプ井１４に返送させるように運転指令できる。例えば、ファーストフラッシュの場合は、流入渠１２から雨水滞水池１５への図示しないゲートを開き、ファーストフラッシュ水を雨水滞水池１５に始から貯留させる。滞留させたファーストフラッシュ水は、流入水量が充分低下した時点、例えば、地上雨量計２１またはレーダ雨量計２２による雨量の計測ができなくなった時点で、雨水滞水池ポンプ１９を使って雨水滞水池１５から汚水ポンプ井１４へ返送する。汚水ポンプ井１４からは、汚水ポンプ１７で図示しない下水処理施設に送り、下水処理（高度処理、標準活性汚泥法、オキシデーションディッチ法など）を行ってから河川１８へ放流することができ、環境に対する悪影響の少ない運手を行うことができる。
【００３８】
次に、図２で示す実施の形態を説明する。この実施の形態は、図１で示した実施の形態に対し、下水道管１１内に、水質、流量、水位の計測手段として、水質計４５、流量計４６、水位計４７を新たに設け、それらの計測データ４５ａ，４６ａ，４７ａをデータ収集手段３３によって所定の周期で収集させ、この収集データをデータ記憶手段３３に記憶させている。また、データ収集手段３３及びデータ記憶手段３３は、図示しない気象情報システムから気象情報を入手し記憶しておくことができる。
【００３９】
また、予測手段３４は、前述した流入渠１２への流入水質及び流入量の予測に加え、下水道管１１内の水質、下水道管１１内の流量、下水道管１１内から流入渠１２に流入する土砂或いは夾雑物量をそれぞれ予測する
すなわち、予測手段３４は、現時点の下水道管１１内の水質及び過去のいくつかの下水道管１１内の水質、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いて、前記モデル式（１）により、流入渠１２に流入する前の、下水道管１１内における水質計４５の設置点での水質を予測する。
【００４０】
また、予測手段３４は、現時点の下水道管１１内の流量及び過去のいくつかの下水道管１１内の流量、過去のいくつかの降雨量、過去のいくつかの降雨量のべき乗値を用いて、前記モデル式（２）により、流入渠１２に流入する前の、下水道管１１内における流量計４６の設置点での流量を予測する。
【００４１】
さらに、予測手段３４は、データ記憶手段３３から晴天日おける下水道管１１内の水位を入手して、下水道管１１内の土砂或いは夾雑物高さを求めておき、降雨日における下水道管１１内流量及び水質から、流入渠１２に流入するファーストフラッシュ水の流量及び水質を予測する。
【００４２】
この実施の形態では、下水道管１１内に水質計４５、流量計４６、水位計４７を新たに設け、それらの計測データ４５ａ，４６ａ，４７ａを所定の周期で収集し、記憶させているので、地上雨量計２１またはレーダ雨量２２のいずれかまたは両方から降雨量を入手することにより、下水道管１１内の前記計測手段の設置位置における流量と水質を予測できる。すなわち、流入渠１２に流入する前の流量および水質を予測することができる。このため、雨水滞水池１５への貯留、雨水ポンプ１６の運転停止、汚水ポンプ１７の運転／停止の支援、制御を、より確実かつ正確に行うことができる。
【００４３】
また、地上雨量計データ２１ａやレーダ雨量計データ２２ａ、または天気予報などの気象情報システムから晴天日の連続日数を演算し、晴天日の続いている日の下水道管１１内の水位４７ａを計測し、下水道管１１内に貯えられている土砂あるいは夾雑物の高さを計測しておく。そして、降雨日における下水道管１１内の流量４５ａおよび管内水質４６ａから流入渠１２に流入する流入水量と流入水質を予測する。通常、晴天日が続くと下水道管１１内に夾雑物が付着し、堆積する傾向があり、降雨日にはその夾雑物が流入渠１２内へ流入するので、前述のように予め堆積量を求めておけば、ファーストフラッシュ水の流入水量と流入水質とを正確に予測することができる。
【００４４】
なお、流入水質からBOD-SS負荷（処理場生物重量当たりの有機汚濁物質BODの流入負荷量）を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による雨水排水支援システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１    下水道管
１２    流入渠
１３    雨水ポンプ井
１４    汚水ポンプ井
１５    雨水滞留池
２３，２４    流入渠への流入水質及び流入量計測手段
３２，３３    データ収集及び記憶手段
３４    予測手段
３６    運転支援手段
４５，４６，４７    下水道管内水質、流量、水位計側手段
【図１】
2006187682.tif 000003
【図２】
2006187682.tif 000004