河川流量算出ソフトウエア「DIEX-Flow」技術資料（2016.03版）

力学的内外挿法（DIEX法）の特徴と次世代の河川流量観測における役割※ 本資料は、東京理科大学による研究成果、および、東京理科大学・パシフィックコンサルタンツらによる共同研究成果を基に、パシフィックコンサルタンツが作成したものです。
承認番号：65-04-0024※ DIEX-Flowは、特願2006－222683号「流量算出システム、流量算出プログラム及び流量算出方法」（特許権者：東京理科大学）のライセンスを受けて製作したソフトウエアです。
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「水」に関わるモニタリング

資源

脅威
http://www.ktr.mlit.go.jp/ktr_content/content/000639863.pdf

水が・どのような場所に・どのような状態で・どのような量でより抜粋

存在するのか？

健全な国土の管理、人命・財産の保護に必要不可欠な情報
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水文モニタリング技術の進展

降雨量

水位

河川流量

[mm/hr][m][m3/s]

レーダー観測技術の進展⇒高精度化・高解像化

小型・低廉化⇒局舎が不要にリアルタイムで情報公開

浮子測法を踏襲↓確定・公開まで時間を要する

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河川流量とは様々な構造物・施設設計（堤防・ダムなど）、計算モデル（流況・氾濫・洪水予測・水質など）、の最上位の入力値

高水流量

洪水時の流量時間的に大きく変化（観測チャンスが少ない）
治水計画に直結

低水流量

平常時の流量時間的変化が少ない（でも、36回／年の観測）利水計画に直結
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浮子測法（現地計測）
棒状の浮きを使って目視で流速を計測②浮子投下①班長（指揮統括）

国管理1300箇所
県管理800箇所

③記録
浮子準備
④安全管理

⑤第一見通

⑥第二見通
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浮子測法（流速内外挿）z「点」流速データ① 更正係数を乗じて、水深平均流速化
yz② 区分断面内に一様に流速を与える

区分求積法

yCopyright © Pacific Consultants Co., LTD. & Tokyo University of Science5

浮子測法の課題
計測

浮子がまっすぐ流下しない
更正係数が実現象と不一致

内外挿 （戦後まもなく、観測機器のない中で設定。実は暫定値！）
区分断面内の流速一様の仮定が不成立

さらに 特に重要な計画規模・計画超過規模での欠測（超過洪水の多発化・観測橋梁や見通し地点の冠水）
近年 流量観測業者の減少・入札不調の頻発
新技術要件

・省力、自動連続（あるいはリアルタイム）
・高精度・低コスト
・確実、安定Copyright © Pacific Consultants Co., LTD. & Tokyo University of Science6課題解決のアプローチ
流量観測の課題解決には、流速計測と流速内外挿それぞれの技術開発が必要

流量観測技術

流速計測技術

流速内外挿技術

Copyright © Pacific Consultants Co., LTD. & Tokyo University of Science7新たな流速計測技術
精力的な研究開発により、多くの新技術が実用段階へ。
しかし、新技術であっても、「流速内外挿」が必須である。

点
浮子

電磁流速計

線

電波流速計

面
H-ADCP

画像解析

ADCP
Copyright © Pacific Consultants Co., LTD. & Tokyo University of Science8新たな流速内外挿技術（DIEX法）
Dynamic Interpolation and EXtrapolation method

離散的な「点」または「線」流速データから，運動方程式を満足した形で，「面」流速データや流量を算出


現地観測データを合理的に取り込めるデータ同化手法を導入
浮子

H-ADCP

流速計測
電波流速計

東京理科大学・二瓶教授が開発

流量算出（DIEX法）

画像解析

データ
同化 運動方程式を満足する
離散的な「点」・「線」流速データ「面」流速・流量データ
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DIEX法の特徴

すべての流速計に適用可能

流速 [m/s]

土木学会水工学委員会流量観測高度化研究小委員会による共同研究成果

30

参考文献

60

画像解析

標高 [T.P.m]

8180
7978
77

003060横断距離 [m]90 120 160 180

柏田仁ら：統一された流速内外挿法に基づく様々な流速計測技術の流量推定精度，
土木学会論文集B1（水工学），Vol.69，No.4，I_739-I-744，2013．

標高 [T.P.m]

横断距離 [m]90 120 160 180

81807978778180
7978773

電波流速計

03060

横断距離 [m]90 120 160 180

電磁流速計

標高 [T.P.m]

標高 [T.P.m]

8180797877

ADCP003060

横断距離 [m]90 120 160 180

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DIEX法の特徴

すべての流速計に適用可能

流速 [m/s]

土木学会水工学委員会流量観測高度化研究小委員会による共同研究成果

30

参考文献

60

画像解析 + 標高 [T.P.m]

8180797877003060横断距離 [m]90 120 160 180

柏田仁ら：統一された流速内外挿法に基づく様々な流速計測技術の流量推定精度，
土木学会論文集B1（水工学），Vol.69，No.4，I_739-I-744，2013．

標高 [T.P.m]

横断距離 [m]90 120 160 180

818079787781807978773

電波流速計 + 03060

横断距離 [m]90 120 160 180電磁流速計 + 標高 [T.P.m]

標高 [T.P.m]

8180
797877ADCP003060横断距離 [m]90 120 160 180

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DIEX法の特徴

少ない観測データでも高精度
パシフィックコンサルタンツ・東京理科大学の共同研究成果

流量算出誤差 [%]運動方程式に基づいた流速内外挿を行うため、少ない観測データであっても、高精度の流量算出が可能

多少データ数2015

従来法10参考文献5DIEX法

多少データ数
従来法
DIEX法

010
2030
4050
観測データの空間解像度[m/本]10203040 50
観測データの空間解像度[m/本]（a）江戸川の場合（b）隅田川の場合

柏田仁・二瓶泰雄：幅広い条件下における力学的内外挿法の流速・流量推定精度の検証，
土木学会論文集B1（水工学），Vol.71，No.4，I_835-I_840，2015．

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DIEX法の特徴

自動連続／リアルタイム観測が可能
東京理科大学による研究成果※本頁のデータは東京理科大学・二瓶教授から提供頂いた

東京理科大学が開発・導入したH-ADCP流量モニタリングシステムでは、8年間にわたって自動連続観測に成功

リアルタイム流量観測データ（H-ADCP+DIEX）
流量[m3/s]
検証用流量観測データ（ADCP）
1600
検証用流量観測データ（プライス）
1400
1200
1000
800
600
4002000
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

参考文献

中村友洋・二瓶泰雄・根岸大介：8年間にわたるH-ADCP流量モニタリングシステムの運用と精度検証，
河川技術論文集，Vol.21，pp.89-94，2015．

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DIEX法の特徴

自動連続／リアルタイム観測が可能
東京理科大学による研究成果※本頁のデータは東京理科大学・二瓶教授から提供頂いた

リアルタイム流量観測データ[m3/s]

ADCP・プライス流速計と同等の精度での観測に成功+10% ±0%

1600

参考文献

n=902-10%1200

流量推定精度は

800

極めて良好（誤差中央値：4.8%）400

検証用流量観測データ（ADCP）
検証用流量観測データ（プライス）00

400
800 1200 1600
検証用流量観測データ[m3/s]

中村友洋・二瓶泰雄・根岸大介：8年間にわたるH-ADCP流量モニタリングシステムの運用と精度検証，
河川技術論文集，Vol.21，pp.89-94，2015．

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DIEX法に対する評価※主要なものを抜粋

学術における評価
 2008年 土木学会論文賞

二瓶泰雄（東京理科大学）・木水啓（日本工営㈱）「H-ADCP観測と河川流計算を融合した新しい河川流量モニタリングシステムの構築」

 2011年 河川技術シンポジウム優秀発表者賞
柏田仁（パシフィックコンサルタンツ㈱）「力学的内外挿法（DIEX法）に基づく「点」から「面」流速データ推定法の構築」

実務における評価 2012年～ 河川砂防技術基準調査編に参考手法として掲載「各点の流速計測値に代表させる区分断面ごとの区分流量を単純にそのまま足し合わせるのではなく、それらの計測値群が満足すべき水理学的条件を同時に考慮して流量を算出する方法」

 2015年 国土技術開発賞入賞

二瓶泰雄（東京理科大学）・パシフィックコンサルタンツ㈱「高効率化・低コスト化・高精度化を実現する流量算出法」
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次世代の河川流量観測
 現地環境に応じた最適な流速計を選定
 DIEX法を適用することで、高精度化するとともに、流速計測点数を最小化し、観測作業・コスト・時間を最小化
 一部の流速データ欠測時も流量算出が可能となり、確実性が向上
現地環境に適した流速計による流速計測「点」・「線」流速データDIEX法による流速内外挿データ
同化
運動方程式を満足する「面」流速・流量データ
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DIEX-Flowシリーズ

https://www.diex-flow.pckk-service.jp/

DIEX-Flowは、特願2006－222683号「流量算出システム、流量算出プログラム及び流量算出方法」（特許権者：東京理科大学）のライセンスを受けて製作したソフトウエアです。

DIEX法による流速内外挿・流量算出が可能なソフトウエア（東京理科大学・二瓶教授と共同開発）

DIEX-Flow 一般向け製品
 ポストプロセス処理による流量算出／コンター図等の描画
水深平均流速の横断分布をチェック

水深平均流速（m/s）

水表面流速（m/s）

864
20-104090

140190DIEX法による
水深平均流速推定結果

流速観測値

主な機能

1210864

Inputファイル作成支援
DIEX法による計算

2

計算結果の出力・表示0-10横断距離（m）

4090140190

横断距離（m）

各種観測値・計算設定の空間分布を可視化
植生域・植生密度

109876543210

標高（E.L.m）

流速観測値の横断分布をチェック

10

死水域

流速横断面分布コンター図を可視化（観測値・計算設定の表示／非表示を選択可能）

流速観測値

さらに…
リアルタイム流量観測システム

DIEX-Flow RT水位
河床高粗度係数

リアルタイム流量算出・結果表示・データ配信

入力データの可視化

計算結果の可視化を鋭意開発中

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DIEX法に関わる主な参考文献
1)

二瓶泰雄・木水啓：H-ADCP観測と河川流計算を融合した新しい河川流量モニタリングシステムの構築，土木学
会論文集B，Vol.64，No.4，pp. 295-310，2007．

2)

Y. Nihei and A. Kimizu: A new monitoring system for riverdischarge with H-ADCP measurements and river-flow
simulation, Water Resources Research, 44, W00D20,
doi:10.1029/2008WR006970, 2008.

3)

原田靖生・二瓶泰雄・北山秀飛・高崎忠勝：H-ADCP計
測と数値計算に基づく感潮域の河川流量モニタリング～隅田川を例として～，水工学論文集，Vol.52，pp.943948，2008．

4)岩本演崇・二瓶泰雄：H-ADCP計測と河川流シミュレーションに基づく複断面河道の洪水流量モニタリング，水工学論文集，Vol.53，pp.1009-1014，2009．

5)柏田仁・二瓶泰雄・髙島英二郎・山﨑裕介・市山誠：力学的内外挿法（DIEX法）に基づく「点」から「面」流速データ推定法の構築，河川技術論文集，Vol.17，
pp.23-28，2011．

6)御厨純・二瓶泰雄・鈴木大樹・中山朝陽：2台のH-ADCP
計測とDIEX法に基づく複断面河道の洪水流量計測 ～台風1112号出水を例に～，土木学会論文集B1（水工学），
Vol.68，No.4，pp.I_1345-I_1350，2012．

7)柏田仁・二瓶泰雄・山下武宣・山﨑裕介・市山誠：電波流速計による表層流速計測とDIEX法に基づく流量推定手法の提案，河川技術論文集，Vol.18，pp.393-398，
2012．

8)

柏田仁・藤田一郎・本永良樹・萬矢敦啓・二瓶泰雄・中島洋一・山﨑裕介：統一された流速内外挿法に基づく様々な流速計測技術の流量推定精度，土木学会論文集B1（水工学），Vol.69，No.4，pp.I_739-I_744，2013．

9)柏田仁・二瓶泰雄，幅広い条件下における力学的内外挿法の流速・流量推定精度の検証，土木学会論文集B1（水工学），Vol.71，No.4，pp.I_835-I_840，2015.

10) 中村友洋・二瓶泰雄・根岸大介：8年間にわたるH-ADCP
流量モニタリングシステムの運用と精度検証，河川技術
論文集，Vol.21，pp.89-94，2015．

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