Development of rainfall-runoff and flood inundation integrated analysis model and parameter optimization method for basinwide comprehensive flood disaster prevention

全流域综合防洪雨径洪涝综合分析模型及参数优化方法开发

基本信息

批准号：
21K04277
负责人：
重枝未玲
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，流域での地中・地表面流，河道・氾濫原での洪水氾濫流を一体的に取り扱うことで，流域全体の雨水の挙動を把握し，流域治水に供する「降雨流出・洪水氾濫一体解析モデル」の開発を目的としている．当該年度では，以下の(1)~(5)を実施した．（1）降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルの計算効率の改善：昨年度構築した同モデルについて，ドライ・ウェット状態が混在する箇所で計算が不安定になる状況が確認された．そのため，昨年度改良したドライ・ウェット状態の数値流束の取り扱いについて，プログラムの見直しを行った．その結果，以前のプログラムに比べ安定した解析が実行可能となり，計算効率が向上した．(2)ベイズ最適化による地中流の解析パラメータの推定法の構築：ベイズ最適化に基づく，地中流の透水係数や空隙率のパラメータ推定法を構築した．(3)モデル土壌での地中・地表面流の実験および(2)の最適化法の検証：モデル土壌での地中・地表面流の実験を実施し，地中・地表面流の水深や流量の経時変化の実験データを収集した．これに基づき，(1)の解析モデルが実験結果を再現できること，(2)の推定法が地中流と地表面流が発生する場合には妥当なパラメータを推定できることを示した．(4)水位情報に基づく分流河道の予測精度の検証：昨年度取得した水位を与条件とした分流河道の実験結果に基づき，降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルが，水位や流量ハイドログラフを再現できることを示した． (5)河道・氾濫原データの作成方法の検討と実流域への適用：河道線形や堤防線形・氾濫原の平面形状をより詳細に再現できる計算格子の作成法を検討した．同方法と降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルを球磨川流域に適用し，実現象の再現精度の検証と支川流域での地中流や地表面流の雨水の収支の把握を行った．

本研究旨在通过综合处理流域内的地下和地表流以及河道和漫滩的洪水溢流，并利用“雨径流/洪水流”方法来了解整个流域的雨水行为。流域防洪的目的是开发综合洪水分析模型。本年度实施了以下(1)～(5)。（1）提高降雨径流洪水综合分析模型的计算效率：通过去年建立的模型，证实了在干湿混合条件下计算变得不稳定。因此，我们审查了有关干燥和潮湿条件下数值通量处理的程序，该程序去年得到了改进。结果，与以前的程序相比，可以进行更稳定的分析，并且计算效率也得到提高。 (2)建立了贝叶斯优化估算地下流分析参数的方法：构建了基于贝叶斯优化的地下流导水率和孔隙度参数估算方法。 (3)模型土地下和地表流实验以及(2)中优化方法的验证：进行模型土地下和地表流实验，收集流量随时间变化的实验数据。在此基础上，我们表明解析模型（1）可以重现实验结果，并且估计方法（2）可以在地下流和地表流发生时估计出合理的参数。 (4) 基于水位信息的引水河道预测精度验证：以去年获得的水位为给定条件的引水河道试验结果为基础，降雨径流/洪涝综合分析模型能够显示再现水位和流量过程线。 (5) 检查创建河道/洪泛区数据的方法以及在实际流域中的应用：我们研究了创建计算网格的方法，这些网格可以更详细地再现河道路线、堤坝路线和洪泛区的平面形状。将相同的方法和综合降雨/径流/洪水淹没分析模型应用于球磨河流域，以验证再现实际现象的准确性，并了解支流流域地下和地表流的雨水平衡。