【手続補正書】
【提出日】平成22年2月15日(2010.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支川や派川或いは遊水地を含み、これらの間の接続点である１又は複数の結節点を含む複合河川を監視領域とする河川の所定地点の所定時間後の水位及び流量を、コンピュータ上で運動方程式と連続方程式を用いて陰形式差分法により演算するシミュレーションシステムにおいて、
（ａ）監視領域を構成する河川の体系、監視時間、監視領域の河道各地点の河道断面特性、河道各地点の粗度係数特性、本・支川の複数の所定地点の複数の所定時間にわたる実測水位及び流量である実測時間水位及び実測時間流量、全監視領域の初期時点ｊ＝１（ただし、監視時点を時点ｊ＝１，２，３，・・・とする）の水位と流量、並びに、全監視時間の本川上流端、下流端、支川上流端の境界条件を設定するための入力欄を表示する入力欄表示手段と、
（ｂ）時点ｊ＋１における、本川及び支川の上流端以外の各地点の流量の第１次近似値を、時点ｊの値に仮定する手段と、
（ｃ）上流端与件水位の上昇量や前時点までの流量変化量或は与件水位と計算水位との差に基づいて、2つの上流端仮定流量による2つの上流端計算水位を求め、それらを用いて逐次上流端流量仮定の近似度を上げていく上流端流量計算手段と、
（ｄ）本川下流端与件水位及び派川下流端与件水位を出発条件として、結節点以外の各地点の時点ｊ+1の水位を不定流的不等流計算により算定する不定流的不等流計算手段と、
（ｅ）本川及び支川の結節点に関し、結節点の種類に適合した結節点条件式を用いて結節点上流側水位を計算する結節点水位計算手段と、
（ｆ）本川最下流端から上流に向かって順次それぞれの地点の時点ｊ＋１における全領域の水位を計算する手段であって、本川最下流端とその上流の結節点の間、結節点とその上流の結節点との間、及び最上流の結節点と最上流端との間、及び各支川の本川への合流点から上流端の間、派川の下流端から上流端の間の時点ｊ＋１の水位を不定流的不等流計算手段により算定させ、かつ、各結節点上流側水位を、結節点水位計算手段により算定させることにより、全領域の水位を算定させる全領域水位計算手段と、
（ｇ）本川上流端及び支川上流端の流量を出発条件として、結節点以外の次時点ｊ+1の流量を下流に向けて再仮定する流量再計算手段と、
（ｈ）本川及び支川の結節点に関し、結節点の種類に応じて、支川、派川、或は遊水地等の流量と関係付けて、結節点の種類に適合した結節点条件式により、結節点から流れ出る流量である結節点下流流量を算定する結節点下流流量計算手段と、
（ｉ）本川最上流端から下流に向かって順次それぞれの地点の時点ｊ＋１における全領域の流量を計算する手段であって、本川最上流端とその下流の結節点の間、結節点とその下流の結節点との間、及び最下流の結節点と最下流端との間、及び各支川の上流端から本川への合流点の間、派川の上流端から下流端の間の時点ｊ＋１の流量を流量再計算手段により算定させ、かつ、各結節点下流流量を、結節点下流流量計算手段により算定させることにより、全領域の流量を算定させる全領域流量計算手段と
からなることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシミュレーションシステムにおいて、該システムはさらに、不定流的不等流計算手段、結節点水位計算手段、全領域水位計算手段、流量再計算手段、結節点下流流量計算手段、及び全領域流量計算手段による計算を所定の回数であるMM回（MM回は、上流端流量計算手段により、上流端流量を設定して計算を行い、結果として求められる上流端水位が安定するに要する回数）行った後に、
得られた本川及び支川の最上流端の計算水位と境界条件水位とを比較・監視する上流端水位合致度監視手段と、
計算された２地点間の水位及び流量に基づき、その誤差が許容誤差を超えている地点ｉの数を検出する連続方程式合致度監視手段と、
所定のＫＭ回（KM回は、上流端流量の設定を繰り返す回数）の繰り返し計算が終了していない場合で、上流端水位合致度監視手段及び連続方程式合致度監視手段による監視結果がその時点における再計算を示している場合に、上流端流量計算手段、全領域水位計算手段、及び全領域流量計算手段を再度駆動して、全領域の水位及び流量を再度計算させる再計算指令手段と、
上流端水位監視手段及び連続方程式合致度監視手段による監視結果が時点の増分を示している場合、又は所定のＫＭ回（KM回は、上流端流量の設定を繰り返す回数）の繰り返し計算が終了した場合に、上流端流量計算手段、全領域水位計算手段、及び全領域流量計算手段を再度駆動して、次時点における全領域の水位及び流量を計算させる次時点移行指令手段と
を備えていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項３】
支川や派川或いは遊水地を含み、これらの間の接続点である１又は複数の結節点を含む複合河川を監視領域とする河川の所定地点の所定時間後の水位及び流量を、コンピュータ上で運動方程式と連続方程式を用いて陰形式差分法により演算するシミュレーションシステムにおいて、
（ａ）監視領域を構成する河川の体系、監視時間、監視領域の河道各地点の河道断面特性、河道各地点の粗度係数特性、本・支川の複数の所定地点の複数の所定時間にわたる実測水位及び流量である実測時間水位及び実測時間流量、全監視領域の初期時点ｊ＝１（ただし、監視時点を時点ｊ＝１，２，３,・・・とする）の水位と流量、並びに、全監視時間の本川上流端、下流端、支川上流端の境界条件を設定するための入力欄を表示する入力欄表示手段と、
（ｂ）結節点の上流側の水位を全て仮定して、その仮定した結節点上流側水位と計算によって求められた結節点下流側水位との差が許容誤差範囲となるまで、
本川結節点上流側水位再仮定値
＝α＊仮定値(＝本川結節点上流側水位)＋(１−α)＊計算結果(＝本川結節点下流側水位)
ただし、αは定数
の式を用いて結節点の上流側水位の再仮定を行う手段であって、最初の本川結節点上流側水位の仮定値を前時点ｊの結節点上流側水位とする、結節点上流水位計算手段と、
（ｃ）仮定した結節点上流側水位を用い、本川上流端及び支川上流端境界条件を出発条件として、単一河川の陰形式計算により、結節点以外の次時点ｊ＋１の水位と流量を算定する単一河川簡略法陰形式計算手段と、
（ｄ）結節点の種類に応じて、支川、派川、或は遊水地等の流量と関係付けて、結節点の種類に適合した結節点条件式により、各結節点から流れ出る流量である結節点下流流量を算定する結節点下流流量計算手段と、
（ｅ）本川の最上流端から下流に向かって順次それぞれの地点の時点ｊ＋１における全領域の水位と流量を計算する手段であって、最上流端とその下流の結節点の間、結節点とその下流の結節点との間、及び最下流の結節点と最下流端との間、及び各支川の上流端から本川への合流点の間、派川の上流端から下流端の間の時点ｊ＋１の水位と流量を単一河川簡略法陰形式計算手段により算定させ、かつ、各結節点下流流量を、結節点下流流量計算手段により算定させることにより、全領域の水位と流量を算定させる全領域水位流量計算手段と
を備えていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシミュレーションシステムにおいて、該システムはさらに、
得られた本川結節点下流側水位と本川結節点上流側水位とを比較・監視する結節点水位合致度監視手段と、
所定のＫＭ回(KM回は、結節点上流側水位の仮定を繰り返す回数)の繰り返し計算が終了しない場合で、結節点水位合致度監視手段による監視結果がその時点における再計算を示している場合に、全領域水位流量計算手段を再度駆動して、全領域の水位及び流量を計算させる再計算指令手段と、
結節点水位合致度監視手段による監視結果が時点の増分を示している場合、又は所定のＫＭ回(KM回は、結節点上流側水位の仮定を繰り返す回数)の繰り返し計算が終了した場合に、全領域水位流量計算手段を再度駆動して、次時点における全領域の水位及び流量を計算させる次時点移行指令手段と
を備えていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項５】
支川や派川或いは遊水地を含み、これらの間の接続点である１又は複数の結節点を含む複合河川を監視領域とする河川の所定地点の所定時間後の水位及び流量を、コンピュータ上で運動方程式と連続方程式を用いて陰形式差分法により演算するためのシミュレーションプログラムであって、請求項１−４いずれかに記載のシミュレーションシステムにおけるそれぞれの手段を実行することを特徴とするシミュレーションプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記した第１の本発明に係るシミュレーションシステムにおいて、結節点水位計算手段は、
・合流点における結節点条件式として
本川合流点上流側水位 ＝ 本川合流点下流側水位
支川下流端水位＝本川合流点下流側水位
・派川への分流点における結節点条件式として
本川分流点上流側水位 ＝ 本川分流点下流側水位
・遊水地における結節点条件式として
本川遊水地直上流側水位 ＝ 本川遊水地直下流側水位
・堰・落差工における結節点条件式として
上流側水位＝下流側水位＋funcＶ（上流側流量、下流側水位）
（ここに、funcＶ（上流側流量、下流側水位）は、結節点における諸条件を検討して求められている与件式である）
を用いて結節点上流の水位を計算するよう構成されていることが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記した目的を達成するために、第２の本発明は、支川や派川或いは遊水地を含み、これらの間の接続点である１又は複数の結節点を含む複合河川を監視領域とする河川の所定地点の所定時間後の水位及び流量を、コンピュータにより運動方程式と連続方程式を用いて陰形式差分法により演算するシミュレーションシステムにおいて、
（ａ）監視領域を構成する河川の体系、監視時間、監視領域の河道各地点の河道断面特性、河道各地点の粗度係数特性、本支川の複数の所定地点の複数の所定時間にわたる実測水位及び流量である実測時間水位及び実測時間流量、全監視領域の初期時点ｊ＝１（ただし、監視時点を時点ｊ＝１，２，３．・・・とする）の水位と流量、並びに、全監視時間の本川上流端、下流端、支川上流端の境界条件を設定するための入力欄を表示する入力欄表示手段と、
（ｂ）結節点の上流側の水位を全て仮定して、その仮定した結節点上流側水位と計算によって求められた結節点下流側水位との差が許容誤差範囲となるまで、
本川結節点上流側水位再仮定値
＝α＊仮定値(＝本川結節点上流側水位)＋(１−α)＊計算結果(＝本川結節点下流側水位)
（ここに、αは定数（αは１／４〜３／４の範囲の値であることが好ましく、特に、α≒１／２であることが好ましい）
の式を用いて、結節点の上流側水位の再仮定を行う結節点上流水位仮定手段であって、最初の本川結節点上流側水位の仮定値を前時点ｊの結節点上流側水位とする、結節点上流水位仮定手段と、
（ｃ）仮定した結節点上流側水位を用い、本川上流端及び支川上流端境界条件を出発条件として、単一河川の陰形式計算により、結節点以外の次時点ｊ＋１の水位と流量を算定する単一河川簡略法陰形式計算手段と、
（ｄ）本川及び支川の結節点に関し、結節点の種類に応じて、支川、派川、或は遊水地等の流量と関係付けて、結節点の種類に適合した結節点条件式により、各結節点から流れ出る流量である結節点下流流量を算定する結節点下流流量計算手段と、
（ｅ）本川の最上流端から下流に向かって順次それぞれの地点の時点ｊ＋１における全領域の水位と流量を計算する手段であって、最上流端とその下流の結節点の間、結節点とその下流の結節点との間、及び最下流の結節点と最下流端との間、及び各支川の上流端から本川への合流点の間、派川の上流端から下流端の間の時点ｊ＋１の水位と流量を単一河川簡略法陰形式計算手段により算定させ、かつ、各結節点下流流量を、結節点下流流量計算手段により算定させることにより、全領域の水位と流量を算定させる全領域水位流量計算手段と
を備えていることを特徴とするシミュレーションシステムを提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
なお、本発明のシミュレーションシステムにおいては、複合河川状態量を弟１の本発明に係る精密法陰形式差分法及び第２の本発明に係る簡略法陰形式差分法のいずれかの計算モードをオペレータが選択することにより、選択された計算モードでの計算を実行することができるようにするため、演算部２は、それぞれの計算を行うための精密法陰形式計算部２１及び簡略法陰形式計算部２２を備えている。当然ながら、一方の計算モードのみを実行するように、シミュレーションシステムを構成しても良い。また、これら計算部２１及び２２に共に含まれる機能（すなわち、プログラムモジュール）は、共通に使用するようにしても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
このような複合河川体系の例として、２つの支川、１つの派川、１つの遊水地が存する４結節点の例を図２−１に示す。図２−１の河川体系においては、支川、派川、遊水地と結節する所で河川は分断されて、本川は５つの単一河川H1〜H5を含み、そして、２つの支川S1及びS2、１つの遊水地Y3、及び１つの派川B4を含み、計９つの単一河川からなるものである。結節点番号を上流から、第1，………,第k,………，第KN結節点（この例においては、ＫＮ＝４）と呼称することにする。各単一河川の断面数は、単一河川名にＮをつけ、H1N，H2N，S1N等の断面数を有するものとする。（ただし、下流端をそれぞれ１とする。）河川体系設定においては、構成する本川、合流する支川、分派する派川、遊水地等の結節点の数と結節位置、形成される単一河川の断面の数を設定する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
単一河川精密法陰形式計算部２１−２
単一河川精密法陰形式計算部２１−２は、本川下流端与件水位及び派川下流端与件を出発条件として、結節点以外の各地点の時点ｊ+1の水位を不定流的不等流計算により算定する手段である。そして、不定流的不等流計算を、
Ｈ(ｉ，ｊ＋1)
＝Ｈ(ｉ−1，ｊ＋1)＋1／2ｇ＊(ｖ２(ｉ−1，ｊ+1)−ｖ２(ｉ，ｊ+1))
＋1／２＊(ｎｉ２ｖ２(ｉ，ｊ+1)／Ｒ４／３(ｉ，ｊ+1)
＋ｎｉ−１２ｖ２(ｉ−1，ｊ+1)／Ｒ４／３(ｉ−1，ｊ+1))＊△xｉ−１
＋△xｉ−１／２ｇ△ｔ＊(ｖ(ｉ，ｊ+1)
＋ｖ(ｉ−1，ｊ+1)−ｖ(ｉ，ｊ)−ｖ(ｉ−1，ｊ))    ………………………………(4)
ただし、ｉ：単一河川の下流端からの位置（ｉ＝２，３，…………………，IN）
△ｔ：時点間隔（＝（時点ｊ＋１）−（時点ｊ））
△ｘ：距離間隔（＝（位置ｉ＋１）−（位置ｉ））
Ｈ：水位
ｖ：流速（ｖ＝流量Ｑ／通水断面積Ａ）
ｇ：重力の加速度
ｎ：マニングの粗度係数
Ｒ：径深
により行う。全地点の次時点の流量が仮定されていると、下流端の水位Ｈ(1，j+1)が既知であれば、次々と上流にむけてＨ(i，j+1)を算定していくことができる。なお、不定流的ということで加えられている右辺第４項は、他の項に比して小さい値であり、省略してもよい場合が多い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
精密法陰形式計算部２１のグラフ表示の詳細については、以降で説明する。
グラフ表示部３は、図１−４に示すように、実測／計算状態量比較表示部３１、水位／流量関係表示部３２、２時点縦断変化表示部３３、遊水池水位・越流表示部３４を備え、それぞれ、以下の機能を実行する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
実測／計算状態量比較表示部３１は、実測により得られた状態量（水位及び流量）すなわちExcelシート上で入力された実測状態量と、シミュレーション演算により得られた状態量とを対比的にグラフ表示する。なお、水位と流量の二つの状態量を同時に比較表示することは、困難であり、水位と流量を別々に、時間水位実測／計算の比較状態及び時間流量実測／計算の比較状態をグラフ表示する。
水位／流量関係表示部３２は、計算対象複合河川の主要地点の、不定流計算結果及び不等流計算結果を水位と流量との関係としてグラフ表示する。
２時点縦断変化表示部３３は、モデル複合河川における、２時点のシミュレーション結果の状態量の縦断変化をグラフ表示する。
遊水池水位・越流表示部３４は、モデル複合河川における、シミュレーション結果の遊水池の前面水位（結節点での遊水池の水位）、逆流を含む越流量、遊水池内の水位をグラフ表示する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
遊水池結節点に至ると、ステップS803において、結節点下流流量計算部２２−３の遊水地結節点の条件式により、遊水地流入量を算定し、本川遊水地直下流側流量を算定し、ステップS804において、本川区間のｊ＋１時点の水位と流量を単一河川簡略法陰形式計算部２２−２により算定し、結節点に至る。この計算に併行して連続方程式合致度監視部２２−５により連続方程式チェックのための計算を行う。KK＝KK＋１として、ステップS805により、KK＜KNのチェックを行い、YESのときはS803に戻る。
派川分流点に至ると、ステップS803において、結節点下流流量計算部２２−３の派川結節点の条件式により、損失水頭を算定し、派川分流点上流側水位を算定し、派川について単一河川簡略法陰形式計算部２２−２により、次時点の全ての水位と流量を算定し、本川分流点下流流量を算定する。そこで、ステップS804において、本川区間のｊ＋１時点の水位と流量を単一河川簡略法陰形式計算部２２−２により算定し、結節点に至る。この計算に併行して、連続方程式合致度監視部２２−５により、連続方程式チェックのための計算を行う。KK＝KK＋１として、ステップS805により、KK＜＝KNのチェックを行い、YESのときはS803に戻る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
図７−１及び７−２は、実測／計算状態量比較表示部３１によって表示されるグラフの一例である。凡例については、図５−２及び５−３の例において述べたと同様であるが、これらの図においては、実測状態量としては、精密法陰形式計算法による計算値を比較する実測値として併記している。なお、簡略法陰形式差分法の不定流計算における分流点の計算においては、結節点下流流量計算部２２−３に示すように、本川の分派点上流の水位と流量から派川側上流端水位を求める方式(式(13−1)と（１３−２）を使用)を用いており、精密法の場合の分流比を与える方式と異なる計算方式と異なるものとなっている。簡略法陰形式差分法においても、精密法陰形式差分法と同じ方式を採用して計算を行うことは容易であり、その場合における実測時間流量図の事例を示すと図７−３の通りである。図７−２、図７−３共に、比較する数値として、精密法の場合を併記している。分派点の流量を比較すると、水位法の場合は差が認められるが、分流比計算の場合は両者の値は酷似していることが認められる。