JP2013221800A - Generation outflow prediction simulation method and program - Google Patents
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Abstract
【課題】、雨による微細時間当たりの水及び土砂の流量を斜面、谷、河道において逐次、分かると共に、斜面、谷、河道においてもその増加量を精度良く算出できる発生流出予測シミュレーション方法を得る。
【解決手段】
発生流出予測シミュレーション装置100に発生水量解析部220、土砂流出解析部230を備えて、雨量を谷部の左右岸の斜面の表面に定義して、この表面と中間流上層と中間流下層に発生する水量の総計並びに斜面の表面に流れる土砂量とを谷部への流量とする。
【選択図】図1The present invention provides a generation and outflow prediction simulation method capable of sequentially determining the flow rate of water and sediment per minute time due to rain on slopes, valleys, and river channels, and calculating the increase in slopes, valleys, and river channels with high accuracy.
[Solution]
The generated runoff prediction simulation apparatus 100 includes a generated water amount analysis unit 220 and a sediment runoff analysis unit 230, and defines rainfall on the surfaces of the slopes on the left and right banks of the valley, and is generated on this surface, the intermediate upstream layer and the intermediate downstream layer. The total amount of water to be discharged and the amount of earth and sand flowing on the surface of the slope are used as the flow rate to the valley.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、発生流出量予測シミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a generated outflow prediction simulation method.
山岳地域においては台風による豪雨やゲリラ豪雨等によって谷、河道に洪水が突発的に発生し、同時に土砂が流出することにより災害が拡大する。このような洪水時の土砂流出による災害が下流に発生しないように、谷には土砂の流出調節・管理のために砂防用ダムが設けれる。 In mountainous areas, floods suddenly occur in valleys and river channels due to typhoon and guerrilla heavy rains, and at the same time, disasters spread due to sediment discharge. Sediment dams are installed in the valleys to control and manage sediment runoff so that disasters caused by sediment runoff during floods do not occur downstream.
このような、ある地域における雨量によって河(川)、沢に流入する量を計算するキネマティック ウエーブ法(Kinematic Wave法)というのがある。 There is a kinematic wave method (Kinematic Wave method) that calculates the amount of water flowing into rivers and rivers depending on the amount of rainfall in a certain area.
キネマティックウエーブ法(Kinematic Wave法)は、指定長さの川(沢)の両脇に仮想の斜面と河道とをモデル化して、降雨量に応じて斜面流量を計算して河道への流量を計算する方法である。 The kinematic wave method (Kinematic Wave method) models virtual slopes and river channels on both sides of a specified length of river (sawa), and calculates the slope flow rate according to the amount of rainfall to calculate the flow rate to the river channel. It is a calculation method.
一方、キネマティックウエーブ法(Kinematic Wave法)を用いた流出予測システム(特許文献1)がある。 On the other hand, there is an outflow prediction system using a kinematic wave method (Kinematic Wave method) (Patent Document 1).
特許文献1の流出予測システムには、所定の地域の斜面の表層、中間層、地下層の浸透性の大小を判定して流出量を求めることが記載されている。特許文献1は現在から数時間先までの河道の任意地点における洪水流量を算出するものである。
The outflow prediction system of
しかしながら、雨量によって増加するのは水量だけではない、斜面の表面に存在する土、砂、石が雨量の増加に伴って土砂となって谷に流れこんで、結果として谷、河道においても土砂を含んで水量が増加する。 However, it is not only the amount of water that increases due to the amount of rain, but the soil, sand, and stones that exist on the surface of the slope flow into the valley as the amount of rain increases, and as a result, the soil and sand also flows into the valleys and river channels. Including water volume increases.
このため、河道の下流地域においては土砂が堆積して行くことになる。土砂流出は災害をもたらす反面、下流の河床を安定させ、海岸を保全することにはなるものの、台風による豪雨や近年のゲリラ豪雨等の発生時には、下流に予想以上の土砂を堆積している。 For this reason, sediment will accumulate in the downstream area of the river channel. Sediment runoff causes disasters, but stabilizes the downstream riverbed and protects the coast, but in the event of heavy rains due to typhoons or recent guerrilla rainstorms, more sediment than expected is deposited downstream.
従って、上流部には水量の他に土砂流の量を考慮して適切な位置・基数の砂防ダムを設けるべきであるが、水量だけを考慮しているのが現状だから適切な個数の砂防ダムを提案できない。 Therefore, in the upstream area, a sabo dam with an appropriate position and number should be provided in consideration of the amount of sediment flow in addition to the amount of water, but since only the amount of water is currently considered, an appropriate number of sabo dams are considered. Cannot be proposed.
また、上流に発生する雨量に応じて、斜面、谷部、河道部においても水量、土砂量の発生量が逐次分かることが望ましい。 In addition, it is desirable that the amount of water and sediment generated in the slopes, valleys, and river channels be determined sequentially according to the amount of rainfall that occurs upstream.
しかしながら、雨量によって増加するのは水量だけではなく、斜面の表面や谷に存在する土、砂、石が流水の増加に伴って下流へ流下し、河道の下流地域において土砂が堆積して洪水被害を拡大させたり、土砂が河道から溢れて人家・公共施設・道路等に被害を及ぼすこととなる。 However, it is not only the amount of water that increases due to rainfall, but also the soil, sand, and stones that exist on the slopes and valleys flow down with increasing flow of water, and sediment accumulates in the downstream area of the river channel, causing flood damage. Or earth and sand overflow from the river channel, causing damage to houses, public facilities and roads.
従って、上流域においては砂防ダムを適切な位置に適切な基数で設置し、豪雨時の土砂流出を制御する必要があり、降雨時の水の流出量を予測するのと同様に、土砂の流出を予測する解析プログラムが必要とされる。 Therefore, it is necessary to install a sabo dam at an appropriate location in the upstream area and control the sediment runoff during heavy rains. An analysis program that predicts
さらに、土砂流出は災害をもたらす反面、下流の河床を安定させ、海岸を保全することにはなるため、豪雨時以外は適切な量の土砂を下流へ流すような維持管理も必要とされ、このような管理のためにも降雨に伴う土砂の流出量を予測する解析プログラムが必要となる。 In addition, sediment discharge will cause disasters, but it will stabilize the downstream riverbed and protect the coast. Therefore, it is also necessary to maintain the river so that an appropriate amount of sediment flows downstream except during heavy rains. For such management, an analysis program that predicts the amount of sediment runoff associated with rainfall is required.
しかし、現状では水の流出量を予測する方法があるのみで、土砂の流出量を予測するのに十分な解析方法が確立されていないため、降雨に伴う土砂の流出量の時間変化までを考慮して適切な位置・基数の砂防ダムを設置するには至っておらず、豪雨時以外に下流へ流す土砂の量を踏まえた維持管理にも至っていない。 However, there is currently only a method for predicting the amount of runoff of water, and no sufficient analysis method has been established to predict the amount of sediment runoff. Therefore, the sabo dam with the appropriate location and number has not been installed, and the maintenance management based on the amount of earth and sand that flows downstream during heavy rain has not been achieved.
また、豪雨時の土砂流出に備えた砂防ダムの適切な設置、豪雨時以外の維持管理を行う上では、上流に発生する雨量に応じて、斜面、谷部、河道部においても水量、土砂量の発生量が逐次分かることが望ましい。 In addition, in the appropriate installation of sabo dams in preparation for landslides during heavy rains and for maintenance management other than during heavy rains, the amount of water and sediment in the slopes, valleys, and river channels also depends on the amount of rainfall that occurs upstream. It is desirable to know the amount of occurrence of each.
本発明は以上の課題を鑑みてなされたもので、降雨による微細時間当たりの水及び土砂の流量を斜面、谷、河道において逐次、分かると共に、斜面、谷、河道においてもその増加量を精度良く算出できる発生流出予測シミュレーション方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to sequentially understand the flow rate of water and earth and sand per minute time due to rainfall in slopes, valleys, and river channels, and to accurately increase the amount of increase in slopes, valleys, and river channels. The purpose is to obtain a simulation method for predicting generation and outflow.
本発明は、河道に接続された谷を含む所定地域に雨が降って前記谷の左右の斜面の地中を浸透して流れる中間流の層を斜面中間流上層と斜面中間流下層とに分けて、得られた計算結果を谷部解析部に出力して谷に発生する流量を予測させる発生流出量予測シミュレーション方法であって、
前記所定地域の単位時間当たりの雨量データがさらに微細な解析単位時間で分割された分割雨量が記憶された雨量データ記憶手段と、
左右の前記斜面の斜面長、前記谷の谷長、左右の前記斜面中間流上層の厚み及び左右の前記斜面中間流下層の厚み並びに左右の斜面勾配を含む発生流量解析用基本情報に基づいた前記谷を挟む左右の斜面多層モデルが谷番号(iv)に関連付けられて記憶された斜面モデル記憶手段と、
前記斜面を流れる水量及び土砂流を解析するための左右の斜面の斜面用各種パラメータが前記谷番号(iv)に関連付けられて記憶された斜面用パラメータ記憶手段と、
左右の斜面分割ブロック毎計算結果データが前記谷番号(iv)に関連付けられて記憶される斜面流計算結果用記憶手段と、
を備え、
コンピュータが、
(A1).前記左右の斜面多層モデルを、一定の分割幅で前記表面から前記中間流下層の底面まで分割した斜面分割ブロックを有する斜面分割多層モデルにする工程と、
(A2).前記解析単位時間毎に、この該分割雨量を前記斜面分割多層モデルの各斜面分割ブロックに定義する工程と、
(A3).前記斜面分割多層モデルの左又は右の斜面を設定し、該設定毎に、前記斜面分割ブロックを上側から前記谷の縁端に向かって順次設定する手段と、
(A4).前記斜面分割ブロックが設定される毎に、隣接する両脇の斜面分割ブロックを指定する工程と、
(A5)、前記指定された斜面分割ブロック毎に、該斜面分割ブロックの前記分割雨量を読み込んで前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求められた前記両脇の前記斜面分割ブロックの各々の水深、各々の水の総流量並びに前記斜面勾配、前記斜面用各種パラメータを用いて前記設定された前記斜面分割ブロックにおける前記斜面中間流下層の底面から溜まる水深(hs)を求める工程と、
(A6).前記指定された前記斜面分割ブロックにおける水深(hs)が求められる毎に、この水深(hs)及び前記斜面各種パラメータ並びに前記斜面勾配に基づいて前記斜面分割ブロックにおける前記斜面の表面を流れる水の流量(qws0)、斜面中間流上層を流れる水の流量(qws1)並びに斜面中間下流層を流れる水の流量(qws2)の合計を前記斜面分割ブロックの前記水の総流量(qws)として求める工程と、
(A7).前記指定された斜面分割ブロックに、前記水深(hs)と前記水の総流量(qws)ならびに前記解析単位時間とを関連付けて前記斜面ブロック毎斜面計算結果データとして前記斜面流計算結果用記憶手段に記憶する工程と、
(A8).前記斜面流計算結果記憶手段から前記解析単位時間での最下端の前記斜面ブロック毎斜面計算結果データの前記水の総流量(qws)を前記計算結果として前記谷部解析部に出する工程と
を行うことを要旨とする。
The present invention divides an intermediate flow layer that flows through a predetermined area including a valley connected to a river channel and permeates through the slopes on the left and right sides of the valley into a slope intermediate upstream layer and a slope intermediate downstream layer. The generated outflow prediction simulation method for predicting the flow rate generated in the valley by outputting the obtained calculation result to the valley analysis unit,
A rainfall data storage means for storing a divided rainfall obtained by dividing the rainfall data per unit time in the predetermined area by a finer analysis unit time;
Based on the generated flow analysis basic information including the slope length of the left and right slopes, the valley length of the valley, the thickness of the right and left slope middle upstream layer, the thickness of the right and left slope middle downstream layer, and the slope slope of the left and right A slope model storage means in which left and right slope multilayer models sandwiching a valley are stored in association with the valley number (iv);
Slope parameter storage means in which various parameters for slopes on the left and right slopes for analyzing the amount of water flowing on the slope and the sediment flow are stored in association with the valley number (iv),
Slope flow calculation result storage means for storing calculation result data for each of the left and right slope division blocks in association with the valley number (iv);
With
Computer
(A1). Converting the left and right slope multilayer model into a slope split multilayer model having a slope split block that is split from the surface to the bottom surface of the intermediate flow layer with a constant split width;
(A2). Defining the divided rainfall for each analysis unit time in each slope division block of the slope division multilayer model;
(A3). Means for setting the left or right slope of the slope division multilayer model, and for each setting, sequentially setting the slope division block from the upper side toward the edge of the valley;
(A4). Each time the slope division block is set, the step of designating adjacent slope division blocks on both sides;
(A5) For each of the designated slope division blocks, the divided rainfall of the slope division block is read, and the both sides of the both sides obtained by the division rainfall of the analysis unit time immediately before the analysis unit time are obtained. The water depth (hs) accumulated from the bottom surface of the slope intermediate flow layer in the slope division block set using the water depth of each slope division block, the total flow rate of each water, the slope gradient, and various parameters for the slope. The desired process;
(A6). Each time the water depth (hs) in the designated slope dividing block is obtained, the flow rate of water flowing on the surface of the slope in the slope dividing block based on the water depth (hs), the various parameters of the slope, and the slope gradient. (Qws0), a step of obtaining a total flow rate (qws2) of the slope divided block as a total flow rate (qws2) of water flowing through the slope intermediate upstream layer (qws1) and a flow rate of water flowing through the slope intermediate downstream layer (qws2);
(A7). The slope flow calculation result storage unit stores the slope (hs), the total water flow rate (qws), and the analysis unit time in association with the designated slope division block as slope calculation result data for each slope block. Memorizing process;
(A8). Outputting the total water flow rate (qws) of the slope calculation result data for each slope block at the lowest end in the analysis unit time from the slope flow calculation result storage means to the valley analysis unit as the calculation result; The gist is to do.
また、本発明は、
コンピュータが、
(A9).前記斜面分割ブロック毎に、前記斜面用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを定義する工程と、
(A10).この斜面分割ブロックにおける前記水深(hs)、水の総流量(qws)及び前記土石流を解析するためのパラメータ並びに前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求めた前記両脇の斜面移動可能土砂量(VLs)に基づいて斜面流砂量(qLs)を求め、これを該斜面分割ブロックの前記斜面ブロック毎斜面計算結果データに関連付けて記憶する工程と、
(A11).前記斜面流計算結果記憶手段から最下端の前記斜面ブロック毎斜面計算結果データの前記斜面流砂量(qLs)を前記計算結果として前記谷部解析部に出する工程と
を行うことを要旨とする。
The present invention also provides:
Computer
(A9). Defining a parameter for analyzing debris flow included in the various parameters for the slope for each of the slope division blocks;
(A10). Parameters for analyzing the water depth (hs), total water flow rate (qws), and debris flow in the slope divided block, and the both sides obtained by the divided rainfall of the analysis unit time one time before the analysis unit time Calculating the amount of slope sediment (qLs) on the basis of the amount of slope-movable earth and sand (VLs), and storing this in association with the slope calculation result data for each slope block of the slope division block;
(A11). The gist of the present invention is to perform the step of outputting the slope sand flow amount (qLs) of the slope calculation result data for each slope block at the lowest end from the slope flow calculation result storage means to the valley analysis unit as the calculation result.
さらに、本発明は、コンピュータが、
(B1).前記(A5)工程で求めた前記水深(hs)の水面が前記表面の層、前記中間流上層又は前記中間流下層のいずれかに存在しているかを解析する工程と、
(B2).この解析結果を前記斜面毎計算結果データに関連付ける工程と
を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の発生流出予測シミュレーション方法。
Furthermore, the present invention provides a computer comprising:
(B1). Analyzing whether the water surface at the depth (hs) obtained in the step (A5) is present in any one of the surface layer, the intermediate upper layer, or the intermediate lower layer;
(B2). The generated outflow prediction simulation method according to
さらに、本発明は、前記谷の谷長、谷の幅、谷底を浸透して流れる中間流の層を谷部中間流上層の厚みと谷部中間流下層の厚み並びに谷勾配を含む発生流量解析用基本情報に基づいた谷部多層モデルが前記左右の斜面多層モデルを挟む谷として前記谷番号に関連付けられて記憶された谷部モデル記憶手段と、
前記谷部を流れる水量及び土砂流を解析するための谷部用各種パラメータが谷番号に関連付けられて記憶された谷部用パラメータ記憶手段と、
谷部毎計算結果データが記憶される谷部計算結果用記憶手段と、
を備え、
コンピュータが、
(C1).前記斜面分割幅で前記谷部中間流下層の底面まで分割した谷部多層分割メッシュを有する谷部分割多層モデルにする工程と、
(C2).前記谷部分割多層モデルの最上流側から谷部多層分割メッシュを順に設定する工程と、
(C3).前記設定された谷部多層分割メッシュ毎に、前記谷部用各種パラメータを割り付ける工程と、
(C4).前記出力された前記解析単位時間での最下端の前記斜面分割ブロックの前記水の総流量(qws)を前記分割雨量に代えて各々の前記谷部多層分割メッシュに割り付ける工程と、
(C5).前記谷部分割メッシュ毎に、前記水の総流量(qws)と前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の最下端の前記水の総流量(qws)で求められた前記両脇の谷部分割メッシュの水の総流量並びに前記谷勾配、前記谷部用各種パラメータを用いて前記設定された前記谷部多層分割メッシュにおける前記谷部中間流下層の底面から溜まる水深(hv)を求める工程と、
(C6).前記水深(hv)が求められる毎に、前記谷部各種パラメータ及び前記谷勾配を読み込んで前記設定された前記谷部多層分割メッシュにおける前記谷部の表面を流れる水の流量(qwv0)、前記谷部中間流上層を流れる水の流量(qwv1)並びに谷部中間下流層を流れる水の流量(qwv2)の合計を前記設定された谷部多層分割メッシュを流れる前記水の総流量(qwv)として求める工程と、
(C7).前記谷部多層分割メッシュ当たりの水深(hv)と前記水の総流量(qwv)並びに前記解析単位時間とを関連付けて前記谷部毎計算結果データとして前記谷部計算結果用記憶手段に記憶する工程と、
(C8).前記前記谷部計算結果用記憶手段の前記解析単位時間での最下端の谷部多層分割メッシュの前記水の総流量(qwv)を前記河道解析部に出力する工程と
を行うことを要旨とする。
Furthermore, the present invention provides an analysis of the generated flow rate including the valley length of the valley, the width of the valley, the thickness of the intermediate flow flowing through the valley bottom, the thickness of the valley intermediate flow upper layer, the thickness of the valley intermediate flow lower layer, and the valley gradient. A trough model storage means in which a trough multilayer model based on the basic information is stored in association with the trough number as a trough sandwiching the left and right slope multilayer models;
Various parameters for valleys for analyzing the amount of water flowing through the valleys and the sediment flow, parameter storage means for valleys stored in association with valley numbers,
Storage means for trough calculation results in which trough calculation result data is stored;
With
Computer
(C1). A valley division multilayer model having a valley multilayer division mesh divided to the bottom surface of the valley intermediate flow layer at the slope division width; and
(C2). Setting the valley multi-layer divided mesh in order from the most upstream side of the valley division multi-layer model,
(C3). For each of the set valley multi-layer divided mesh, assigning the various parameters for the valley,
(C4). Assigning the total water flow rate (qws) of the slope division block at the lowest end in the output analysis unit time to each of the valley multilayer division meshes instead of the division rain amount;
(C5). For each of the valley division meshes, the both sides of the both sides determined by the total water flow rate (qws) of the water and the total water flow rate (qws) of the lowest end of the analysis unit time one time before the analysis unit time. The total water flow rate of the valley divided mesh, the valley gradient, and the various parameters for the valley are used to determine the water depth (hv) accumulated from the bottom surface of the valley intermediate flow layer in the valley multi-layer divided mesh that has been set. Process,
(C6). Each time the water depth (hv) is obtained, the flow rate (qwv0) of water flowing on the surface of the valley portion in the valley multi-layer divided mesh is read by reading the various parameters of the valley portion and the valley gradient, The total flow rate (qwv) of the water flowing through the set valley multi-layer divided mesh is obtained as the total of the flow rate (qwv1) of the water flowing through the upper part of the middle intermediate flow and the flow rate (qwv2) of the water flowing through the middle intermediate downstream layer. Process,
(C7). The step of storing the water depth (hv) per the valley multi-layer divided mesh, the total flow rate (qwv) of the water, and the analysis unit time in the valley calculation result storage unit as the calculation result data for each valley When,
(C8). And a step of outputting the total flow rate (qwv) of the water in the bottommost multi-layer divided mesh at the analysis unit time of the valley calculation result storage means to the river channel analysis unit. .
以上のように本発明によれば、解析単位時間当たりの分割雨量を谷部の左右岸の斜面の表面に定義して、表面と中間流上層と中間流下層に発生する水量の総計並びに斜面の表面に流れる土砂量とを谷部への流量としている。 As described above, according to the present invention, the divided rainfall per analysis unit time is defined on the surfaces of the slopes on the left and right banks of the valley, and the total amount of water generated on the surface, the intermediate upstream layer and the intermediate downstream layer, and the slope The amount of earth and sand flowing on the surface is the flow rate to the valley.
このため、谷部では解析単位時間毎に分割雨量によって流れる水量、土砂量を正確に単位時間毎に知らせることができるので、河道の下流地域においては雨量によって、土砂がどの程度堆積するかを正確に予測できる。 For this reason, in the valley, it is possible to accurately notify the amount of water and sediment that flows by divided rainfall every analysis unit time every unit time, so in the downstream area of the river channel it is possible to accurately determine how much sediment is deposited by the rainfall. Can be predicted.
従って、豪雨が発生した場合には、水量と土砂量との発生量を精度よく予測できることになる。 Therefore, when heavy rain occurs, it is possible to accurately predict the generation amount of water and sediment.
また、精度よく水量と土砂量とを予測できるので、砂防ダムが何個設ければ下流に土砂が堆積しないかを予測できる。 In addition, since the amount of water and the amount of earth and sand can be predicted with high accuracy, it is possible to predict how many sediment control dams will be provided to prevent sediment from being deposited downstream.
図1は本実施の形態の発生流量予測シミュレーション装置100の概略構成図である。図1に示すように、発生流量予測シミュレーション装置100は、表示部101と、解析用データ生成部210と、発生水量解析部220と、土砂流出解析部230と、河道変動解析部240等から構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a generated flow rate
これらは、ソフトウエアであり、図示しないROMに記憶され、CPUが実行用RAMにプログラムを記憶して実行する。また、図示しないワーキング用メモリを有していると共に各種記憶手段(メモリ)を備えている。 These are software, stored in a ROM (not shown), and the CPU stores the program in the execution RAM and executes it. In addition, it has a working memory (not shown) and various storage means (memory).
前述の各種記憶手段としては、以下の記憶手段を備えている。 The various storage units described above include the following storage units.
雨量データが記憶された雨量データ用データベース310と、発生流量解析用基本情報が記憶された基本情報用データベース320と、斜面毎多層分割モデル(斜面多層分割モデルともいう)が記憶される斜面モデル記憶手段330と、谷部毎多層分割モデル(谷部多層分割モデルともいう)が生成される谷部モデル記憶手段340と、斜面毎斜面流計算結果データが記憶される斜面水量計算結果用記憶手段350と、谷部毎発生流水量計算結果データが記憶される谷部流水量計算結果用記憶手段360と、斜面毎土砂流量計算データが記憶される斜面土砂計算結果用記憶手段370と、谷部毎土砂流量算出結果データが記憶される谷部土砂流計算結果用記憶手段380と、河道断面データが記憶された河道断面データ記憶手段390等を有している。
Rainfall data database 310 in which rainfall data is stored,
なお、斜面毎斜面流計算結果データと斜面毎土砂流量計算データを総称して斜面毎計算結果データと称する。谷部毎発生流水量計算結果データと谷部毎土砂流量算出結果データとを総称して谷部毎計算結果データと称する。 The slope-by-slope flow calculation result data and the slope-by-slope sediment flow calculation data are collectively referred to as slope-by-slope calculation result data. The generated flow rate calculation result data for each valley and the sediment flow rate calculation result data for each valley are collectively referred to as the calculation result data for each valley.
前述の斜面水量計算結果用記憶手段350と、斜面土砂計算結果用記憶手段370とを総称して斜面流計算結果用記憶手段ともいう。 The slope water amount calculation result storage means 350 and the slope sediment calculation result storage means 370 are collectively referred to as slope flow calculation result storage means.
雨量データ用データベース310に記憶されている雨量データは、図2に示すように年月日と時刻と継続時間triと雨量とが関連付けられている。また、雨量データriにはレコード番号Ri(R1、R2・・・)が付加されている。これらは、気象庁又は河川管理事務所等からオペレータが入手した情報である。 As shown in FIG. 2, the rainfall data stored in the rainfall data database 310 is associated with the date, time, duration tri, and rainfall. In addition, record numbers Ri (R1, R2,...) Are added to the rainfall data ri. These are information obtained by the operator from the Japan Meteorological Agency or river management offices.
基本情報用データベース320に記憶される発生流量解析用基本情報について以下に説明する。
The basic information for analyzing the generated flow rate stored in the
発生流量解析用基本情報は図3に示す谷斜面データと、図4に示す斜面に関するパラメータ(斜面用各種パラメータ)及び谷部に関するパラメータ(谷部用各種パラメータ)(総称して谷斜面解析用パラメータという)と、図5に示す土砂移動に使用するパラメータと、図6に示す土砂の粒径パラメータと、図7に示す斜面部土砂流出計算パラメータと、図8に示す谷部土砂流出計算パラメータ等が記憶されている。これらは、谷番号ivに関連付けられて記憶されている。 The basic information for the generated flow rate analysis is the valley slope data shown in FIG. 3, the parameters related to the slope shown in FIG. 4 (various parameters for the slope) and the parameters related to the valley (various parameters for the valley) (collectively, parameters for valley slope analysis). 5), parameters used for sediment movement shown in FIG. 5, sediment particle size parameter shown in FIG. 6, slope sediment discharge parameter shown in FIG. 7, valley sediment discharge calculation parameter shown in FIG. Is remembered. These are stored in association with the valley number iv.
また、河道断面データは、図9に示すように河道断面番号(名)に関連づけられて記憶されている。 Further, the river channel cross-section data is stored in association with the river channel cross-section number (name) as shown in FIG.
図3に示す谷斜面データは、図10(a)に示すように、例えば図示しないGISシステムで解析地域の地図を表示部101の画面に表示し、この地図において河に河道断面番号(NO1、NO2・・・)を記し、この河道断面番号の上流に存在する谷に河道断面番号に関連する谷番号を記して生成している。
As shown in FIG. 10 (a), the valley slope data shown in FIG. 3 displays a map of the analysis area on the screen of the
つまり、図3に示すように河道断面番号、谷番号ivに谷長さ、谷勾配、谷幅、斜面長(左右の岸)、斜面勾配(左右の岸)を関連づけている。すなわち、図10(b)に示す谷斜面モデルを定義していることになる。また、図10(c)は、図9に示す河道断面データを図示化したものである。 That is, as shown in FIG. 3, the river channel section number and valley number iv are associated with the valley length, valley gradient, valley width, slope length (left and right banks), and slope gradient (left and right banks). That is, the valley slope model shown in FIG. 10B is defined. FIG. 10C illustrates the river cross section data shown in FIG.
また、前述の谷番号ivは、河道断面番号と谷の番号とで示している。 Moreover, the above-mentioned valley number iv is indicated by a river channel section number and a valley number.
(各部の説明)
解析用データ生成部210は、図11に示すように、谷の右側斜面、左側斜面、谷幅を入力させる画面を表示部101に表示させる。
(Description of each part)
As shown in FIG. 11, the analysis
図11に示す入力画面は、流入先河道断面番号と、谷番号と、斜面番号Nsと、谷長Lyと、谷幅Bvと、谷勾配Ivと、谷部中間流層透水係数(上層Ks1、下層ks1と、谷部祖度係数nvと、谷部中間流層厚(上層dps1、下層dps2)等の入力項目からなっている。これらの入力画面は、右斜面、左斜面毎にある。 The input screen shown in FIG. 11 includes an inflow destination river channel section number, a valley number, a slope number Ns, a valley length Ly, a valley width Bv, a valley gradient Iv, a valley intermediate flow layer hydraulic conductivity (upper layer Ks1, It consists of input items such as a lower layer ks1, a valley portion probability coefficient nv, and a valley intermediate flow layer thickness (upper layer dps1, lower layer dps2), etc. These input screens are provided for each of the right slope and the left slope.
また、谷の各斜面部に設定するデータ用のサブ画面を表示させている。このサブ画面は、右岸側、左岸側毎にある。サブ画面は、斜面長Lsと、斜面勾配Isと、斜面部中間流層送水係数(上層kv1、下層kv2)と、斜面部租度係数nvと、斜面部中間流層厚(上層dpv1、下層dpv2)等の入力項目からなる。また、河道断面データを入力する画面を表示して入力させる。 In addition, a sub-screen for data set on each slope portion of the valley is displayed. This sub screen is provided for each right bank and left bank. The sub-screen includes a slope length Ls, a slope gradient Is, a slope intermediate flow layer water supply coefficient (upper layer kv1, lower layer kv2), a slope section charge coefficient nv, and a slope section intermediate flow layer thickness (upper layer dpv1, lower layer dpv2). ) And other input items. In addition, a screen for inputting river channel cross section data is displayed and input.
解析用データ生成部210は、これらの入力データを読み込んで、図3、図4、図5、図6、図7、図8、図9ように各データを該当の記憶手段に記憶する。
The analysis
発生水量解析部220は、図1に示すように、斜面流水量解析部220aと、谷部流水量解析部220bを備えている。
As shown in FIG. 1, the generated water
土砂流出解析部230は、斜面土砂流量解析部230aと、谷部土砂流量解析部230bと図示しない谷部計算結果出力部230cとを備えている。
The sediment
<発生水量解析部>
斜面流水量解析部220aは、基本情報用データベース320に記憶されている発生流量解析用基本情報読み込み、斜面部の斜面長さ(右、左)、斜面長さ(右、左)、斜面勾配(右、左)(これらは斜面多層モデルのデータ)並びに斜面に関するパラメータに含まれている斜面分割幅(例えば10m、20m)に基づいて後述する図16に示す斜面多層分割モデルを斜面モデル記憶手段330に生成する。
<Amount of generated water analysis section>
The slope flow water
図16の(b)に示すように、斜面上側から谷の端までを一定幅(例えば10m)で分割している(各々を斜面分割ブロックと称する)。 As shown in FIG. 16B, the upper side of the slope to the end of the valley is divided at a constant width (for example, 10 m) (each is referred to as a slope division block).
そして、斜面流水量解析部220aは、入力された時間範囲Tiにおいて雨量データriを(図2の継続時間:例えば600秒)を読み込んで、この読み込んだ時間範囲Tiの雨量データriの各々の継続時間triを解析単位時間tti(例えば1秒、2秒・・5秒・・10秒)で分割した、解析単位時間tti当たりの分割雨量rttiを求めて(図13参照)、これらを解析単位時間tti毎に前述の左右の斜面多層分割モデルの表面の各メッシュ(斜面多層分割メッシュ)に割り付ける。
Then, the slope water
そして、分割雨量rtti毎に、各斜面分割ブロックに発生する斜面の水の総流量(qwsx:斜面分割ブロック単位の表面、中間流上層、中間流下層の合計)を各々求めて斜面水量流計算結果用記憶手段350に記憶(斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBi)すると共に、谷部流水量解析部220bに最終の斜面分割ブロックの斜面の水の総流量(qwsx)を知らせる。この斜面の水の総流量(qwsx)の算出については詳細に後述する。これらの算出は左右の斜面毎に行う。
Then, for each divided rainfall rtti, the total flow rate of water on the slope generated in each slope division block (qwsx: the total of the surface of each slope division block, the intermediate upper layer, the intermediate lower layer) is obtained, and the slope water flow calculation result Is stored in the storage means 350 (slope block-by-slope block flow calculation result data rtSBi), and the total water flow rate (qwsx) on the slope of the final slope split block is notified to the valley stream water
谷部流水量解析部220bは、基本情報用データベース320に記憶されている発生流量解析用基本情報の谷番号(iv)を読み込み、谷斜面データに含まれている谷の谷長、谷幅並びに谷部用各種パラメータ(谷部中間流上層の厚み、谷部中間流下層の厚み、谷勾配等)で定義された谷部多層モデルを、後述する図21に示す谷部分割多層モデルとして谷部モデル記憶手段340に記憶する。図21においては10mで分割されたメッシュを谷部多層分割メッシュと称する。
The valley water
そして、斜面流水量解析部220aからの分割雨量rtti毎の最終の斜面分割ブロックの斜面の水の総流量(qwsx)が出力される毎に、この斜面流水量の計算結果の谷番号ivを有する谷部分割多層モデルを読み込み、斜面流水量解析部220aからの分割雨量rtti毎の最終の斜面分割ブロックの斜面の水の総流量(qwsx)に含まれている斜面の水の総流量(qwsx:斜面分割ブロックの最下端の斜面多層メッシュの水の総流量(qwsx))を、雨量データに代えて該当の谷分割番号の谷部多層分割メッシュに順次、割り付ける。
And every time the total flow (qwsx) of the water of the slope of the last slope division block for every division | segmentation rainfall rtti from the slope flow
そして、谷部の最下端の谷部多層分割メッシュを流れる谷部毎水総流量qwvx(qwvx:各谷部多層分割メッシュの水の総流量(qwv)の合計)を求めて、谷部毎発生流水量計算結果データrtVBiとして谷部計算結果用記憶手段360に記憶すると共に、土砂流出解析部230に出力する。
Then, the total water flow qwvx per valley flowing through the valley multi-layer divided mesh at the lowest end of the valley is obtained for each valley by obtaining the total water flow qwvx (qwvx: total water flow (qwv) of each multi-layer divided mesh). The stored flow amount calculation result data rtVBi is stored in the valley calculation result storage means 360 and output to the sediment
<土砂流出解析部>
土砂流出解析部230の斜面土砂流量解析部230aは、斜面モデル記憶手段330の谷番号ivに対応する斜面多層分割モデルを斜読み込み、この斜面分割多層モデルに、発生流量解析用基本情報の斜面用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを各々の斜面分割ブロックの表面に割り付ける。
<Sediment runoff analysis department>
The slope sediment flow analysis unit 230a of the sediment
そして、発生水量解析部220からの雨量分割データrtti当たりの斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiが入力する毎に、各斜面分割ブロックにおける発生する土砂の総斜面流砂量(qLs)を各々求め、斜面土砂計算結果用記憶手段370に斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiとして記憶すると共に、谷部土砂流量解析部230に出力する。これらの算出は左右の斜面毎に行う。
Each time the slope block slope flow calculation result data rtSBi per rainfall division data rtti from the generated water
谷部土砂流量解析部230bは、谷部モデル記憶手段340の谷番号ivに対応する谷部分割多層モデルの各メッシュに基本情報用データベース320のこの谷番号の発生流量解析用基本情報の谷部用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを各々の谷部分割メッシュの表面に割り付ける。
The trough sediment
そして、分割雨量データrtti当たりの谷部多層分割メッシュに発生する土砂の谷部総流砂量(qLv)を求め、谷部計算結果用記憶手段380に谷部毎流砂量計算結果データrtVDiとして記憶すると共に河道部に出力する。この谷部総流砂量(qLv)の算出については詳細に後述する。 Then, the total sediment volume (qLv) of the sediment generated in the valley multi-layer divided mesh per divided rainfall data rtti is obtained and stored in the valley calculation result storage means 380 as the per-valley sediment calculation result data rtVDi. And output to the river channel. The calculation of the valley total liquid sand amount (qLv) will be described later in detail.
河道解析部240は、谷部毎水総流量qwvxと、谷部毎流砂量(qLvx)とが入力する毎に、これらの合計を求めて、河道に発生する流量として画面又はメモリに順次記憶する。
The river
従って、画面に地図を表示してこの合計を逐次表示した場合は、単位時間当たりの雨量に基づく増加分が画像として逐次表示されることになる(GISを用いる)。 Therefore, when the map is displayed on the screen and the total is sequentially displayed, the increase based on the rainfall per unit time is sequentially displayed as an image (using GIS).
(動作説明)
上記のように構成された発生流量シミュレーション装置100について以下に動作を説明する。
(Description of operation)
The operation of the generated flow
初めに、分割雨量データrttiについて説明する。図12は分割雨量データの算出を説明するフローチャートである。 First, the divided rainfall data rtti will be described. FIG. 12 is a flowchart for explaining the calculation of the divided rainfall data.
図12に示すように、斜面流水量解析部220aは雨量データ用データベース310に記憶されている雨量データriを読み込む(S1:図2参照)。
As shown in FIG. 12, the slope water
そして、この雨量データriのレコードの番号Riを設定(ポインタ)する(S2)。次に、予め設定されている継続時間triを読み込み(S3)、この継続時間triを予め設定されている解析単位時間ttiで分割する(S4)。 Then, the record number Ri of the rainfall data ri is set (pointer) (S2). Next, the preset continuation time tri is read (S3), and the continuation time tri is divided by the preset analysis unit time tti (S4).
そして、この解析単位時間ttiを設定し(S5)、レコードの番号Riの雨量データriの雨量ruiを解析単位時間ttiで分割(分割雨量データrtti)する(S6)。 Then, the analysis unit time tti is set (S5), and the rainfall amount rui of the rainfall data ri of the record number Ri is divided by the analysis unit time tti (divided rainfall data rtti) (S6).
そして、これらをレコードの番号Riに関連付けて図13に示すようにして記憶する(S7;310)。図13に示すように1つの雨量データriの番号Riに継続時間trと雨量ruiとが対応づけられて、かつ分割雨量データ番号rpiに分割解析単位時間ttiとその分割雨量rttiが対応付けれている。 These are stored in association with the record number Ri as shown in FIG. 13 (S7; 310). As shown in FIG. 13, the duration time tr and the rainfall amount rui are associated with the number Ri of one rainfall data ri, and the divided analysis unit time tti and the divided rainfall amount rtti are associated with the divided rainfall data number rpi. .
次に、解析単位時間ttiは他にあるかどうかを判断(S8)、他にある場合は解析単位時間ttiを更新して処理をステップS2に戻す(S9)。 Next, it is determined whether there is another analysis unit time tti (S8). If there is another analysis unit time tti, the analysis unit time tti is updated and the process returns to step S2 (S9).
次に、レコード番号Riが他にあるかどうかを判断し他にある場合はレコード番号Riを更新して処理をステップS2に戻す(S10)。 Next, it is determined whether there is another record number Ri. If there is another record number Ri, the record number Ri is updated, and the process returns to step S2 (S10).
図14及び図15は発生水量解析部220の斜面流水量解析部220aの斜面部総流量(qws)の算出を説明するフローチャートである。
14 and 15 are flowcharts for explaining the calculation of the total slope flow rate (qws) of the slope flow
図14に示すように、発生水量解析部220の斜面土砂流量解析部230aは、設定された谷番号(iv)(複数又は1個)を読み込む(S11)。
As shown in FIG. 14, the slope sediment flow analysis unit 230a of the generated water
次に、基本情報用データベース320の発生流量解析用基本情報に含まれている谷斜面データの斜面部の斜面長さ(右、左)、斜面長さ(右、左)、斜面勾配(右、左)並びに基本情報用データベース320の斜面に関するパラメータに含まれている斜面分割幅(例えば10m)等を読み込む(S12)。
Next, the slope length (right, left), slope length (right, left), slope slope (right, right, slope) of valley slope data included in the basic information for generated flow rate analysis in the
次に、発生水量解析部220の斜面土砂流量解析部230aは、斜面分割幅に基づいて図16に示すように斜面部の縦断面を分割(例えば10m)した斜面多層分割モデルを斜面モデル記憶手段330に生成する(S13)。
Next, the slope sediment flow analysis unit 230a of the generated water
図16(b)においては、左斜面部を示し、図16(b)にA矢視図を示している。つまり、ms1、ms2、・・・msx(x:最終の斜面分割ブロックの番号を示す)で分割された斜面多層分割モデルとなっている。次に斜面番号Mi(右又は左)を設定する(S14a)。 In FIG.16 (b), the left slope part is shown, and A arrow directional view is shown in FIG.16 (b). That is, it is a slope multilayer division model divided by ms1, ms2,... Msx (x: indicates the number of the final slope division block). Next, the slope number Mi (right or left) is set (S14a).
次に、雨量データriのレコード番号Riを設定する(S14b)。そして、斜面番号Miの斜面分割番号msiを設定する(S15)。初めはms1と設定する。 Next, the record number Ri of the rainfall data ri is set (S14b). Then, the slope division number msi of the slope number Mi is set (S15). Initially set to ms1.
次に、レコード番号Riの分割雨量データの番号rpi(tti)を設定する(S16)。そして、この分割雨量データの番号rpi(tti)の分割雨量データrtti(S17)と、斜面中間流層厚(上層dps1、下層dps2:S19)、斜面粗度係数ns(S27)、斜面中間流層透水係数(上層ks1、下層ks2:S28)、斜面勾配Is(S29)等と、1ステップ前(tti―1)の、設定された斜面分割ブロック番号msiの斜面分割ブロックに隣接する両脇の斜面分割ブロックの水深hs、流量(qws)とを読み込んで、設定された設定された斜面分割ブロック番号msiにおける全層(表面、上層、下層)の斜面水深hsを求めて(図16参照)、これを斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiとして斜面水量計算結果用記憶手段350に記憶する(S20:図17参照)。 Next, the number rpi (tti) of the divided rainfall data with the record number Ri is set (S16). The divided rainfall data rtti (S17) of the divided rainfall data number rpi (tti), the slope intermediate flow layer thickness (upper layer dps1, lower layer dps2: S19), the slope roughness coefficient ns (S27), the slope intermediate fluid layer. Slopes on both sides adjacent to the slope division block of the set slope division block number msi one step before (tti-1), such as hydraulic conductivity (upper layer ks1, lower layer ks2: S28), slope gradient Is (S29), etc. By reading the water depth hs and flow rate (qws) of the divided block, the slope water depth hs of all layers (surface, upper layer, lower layer) in the set slope division block number msi is obtained (see FIG. 16). Is stored in the slope water amount calculation result storage means 350 as slope block-by-slope flow calculation result data rtSBi (S20: see FIG. 17).
前述の1ステップ前というのは、ステップS16で設定した分割雨量データの番号rpiより一つ前(tti−1)の分割雨量データに基づいた算出した設定された斜面分割ブロック番号msiの斜面分割ブロックに隣接する両脇の斜面分割ブロックの水深hs、流量(qws)である。設定された斜面分割ブロックに対して上側の斜面分割ブロックの水深hsは、hs(msi―1)、流量(qws)はqws(msi―1)と示し、下側の斜面分割ブロックの水深hsは、hs(msi+1)、流量(qws)はqws(msi+1)と示す。 The above-mentioned one step before means that the slope division block having the set slope division block number msi calculated based on the division rainfall data one previous (tti-1) from the division rain data number rpi set in step S16. Are the water depth hs and the flow rate (qws) of the slope divided blocks on both sides adjacent to. The water depth hs of the upper slope division block with respect to the set slope division block is indicated as hs (msi-1), the flow rate (qws) is indicated as qws (msi-1), and the water depth hs of the lower slope division block is , Hs (msi + 1) and flow rate (qws) are indicated as qws (msi + 1).
図17に示すように、全層の水深hsは、谷番号(iv)に岸番号is(左岸:is=1、右岸:is=2)と斜面分割ブロック番号msiなどに関連付けられて記憶される。また、これらは、解析単位時間tti(又はrpi)に関連付けられている。つまり、解析単位時間毎に斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiとして斜面水量計算結果用記憶手段350に記憶されている。 As shown in FIG. 17, the water depth hs of all layers is stored in the valley number (iv) in association with the bank number is (left bank: is = 1, right bank: is = 2) and the slope division block number msi. . These are associated with the analysis unit time tti (or rpi). That is, it is stored in the slope water quantity calculation result storage means 350 as slope block slope calculation result data rtSBi for each analysis unit time.
なお、図16(a)においてはと中間流下層(下層底面)からの水面までの高さを全層の深さhsとして記載している。 In FIG. 16A, the height from the middle lower layer (bottom surface of the lower layer) to the water surface is described as the depth hs of all layers.
この水深hsは、以下に示すようにして求める。 The water depth hs is obtained as follows.
(斜面水深の算出)
斜面水深を算出する基礎式は次式である。
The basic formula for calculating the slope water depth is as follows.
斜面水深の算出には、未知数を展開して2次までの各項に基礎方程式を代入し,時間ステップごとに陽に次ステップの未知数を求めていく前進型の解法であるLax-Wendroff法を用いて以下の式から計算する。
ここに,hs:斜面水深,qws:斜面流量,r:雨量である。 Where hs: slope water depth, qws: slope flow rate, r: rainfall.
なお、mは斜面の分割番号でありm-1は1つ上流側の値、m+1は1つ下流側の値を用いることを示す。 Note that m is the slope division number, m-1 is one upstream value, and m + 1 is one downstream value.
また、nは時間ステップであり現在時間ステップnの値を求めるのに1ステップ前n-1で求められた値を用いている。 Further, n is a time step, and the value obtained at n−1 one step before is used to obtain the value of the current time step n.
Fの項については以下の通り計算する。
fについては以下の通り計算する。
ここに、Is:斜面勾配、ns:斜面におけるマニングの粗度係数、dps1:斜面中間流上層の厚さ(m)、dps2:斜面中間流下層の厚さ(m)、kps1:斜面中間流上層の透水係数、kps2:斜面中間流下層の透水係数、γ:土層の有効空隙率(0.4)である。 Where Is: slope gradient, ns: manning roughness coefficient on slope, dps1: slope middle upstream layer thickness (m), dps2: slope middle upstream layer thickness (m), kps1: slope middle upstream layer , Kps2: permeability coefficient of middle slope of slope, γ: effective porosity of soil layer (0.4).
hs(m±1/2, n)については以下の通り計算する。
そして、発生水量解析部220の斜面流水量解析部220aは、斜面の全層の水深hsが求められると、斜面中間流層厚(上層dps1、下層dps1:S19)を読み込んで(S21)、どの層に流水が発生するかどうかを判定する(S22)。
Then, the slope flow water
この判定処理は、図18に示している。 This determination process is shown in FIG.
図18(a)は中間流下層に流水が発生する場合を示し、図18(b)は中間流上層及び下層に流水が発生することを示し、図18(c)は地表面、中間流上層および下層に流水が発生すること判定することを示している。 18 (a) shows a case where running water is generated in the middle downstream layer, FIG. 18 (b) shows that running water is generated in the upper middle layer and the lower layer, and FIG. In addition, it is determined that running water is generated in the lower layer.
そして、ステップS22において、中間流下層のみ流水が発生すると判定した場合は、その中間流下層のみの深さhs2を求める(S23)。 If it is determined in step S22 that flowing water is generated only in the intermediate downstream layer, the depth hs2 of only the intermediate downstream layer is obtained (S23).
また、ステップS17において、中間流上層と下層のみ流水が発生すると判定した場合は、その中間流上層の深さhs1(hs1=h−dps2)と下層のみの深さhs2(hs2=dps2)を求める(S24)。 In step S17, when it is determined that flowing water is generated only in the upper intermediate layer and the lower layer, the depth hs1 (hs1 = h-dps2) of the intermediate upper layer and the depth hs2 (hs2 = dps2) of the lower layer are obtained. (S24).
さらに、ステップS22において、地表流及び中間流上層と下層のみ流水が発生すると判定した場合は、その地表流の深さhso(h−dps1−dps2)と、中間流上層の深さhs1(hs1=dps1)と下層のみの深さhs2(hs2=dps2)を求める(S25)。 Furthermore, in step S22, when it is determined that water flows only in the surface flow and the intermediate flow upper layer and the lower layer, the surface flow depth hso (h-dps1-dps2) and the intermediate flow upper layer depth hs1 (hs1 = dps1) and the depth hs2 (hs2 = dps2) of only the lower layer are obtained (S25).
そして、この判定結果の水深(地表流の深さhsoと、中間流上層の深さhs1と下層のみの深さhs2)のいずれかを、谷番号iv等に関連付けて斜面水量計算結果用記憶手段350に斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiとして記憶する(図17参照:S26)。 Then, any one of the determination result water depths (surface flow depth hso, intermediate flow upper layer depth hs1 and lower layer depth hs2) is associated with valley number iv and the like, and the slope water amount calculation result storage means 350 is stored as slope flow calculation result data rtSBi for each slope block (see FIG. 17: S26).
次に、発生水量解析部220の斜面流水量解析部220aは、図15に示すように、斜面部粗度係数ns(S30)、斜面部中間流層透水係数(S31)、斜面勾配(S32)等を読み込んで斜面流量qws(地表流の流量qws0、上層流量qws1、下層流量qws2)を求める(S33)。
Next, as shown in FIG. 15, the slope flow
この斜面流量qwsは、以下のようにして求めるのが好ましい。 The slope flow rate qws is preferably obtained as follows.
( 斜面部流量の算出)
斜面部流量は、各層に発生する水深をもとに次式で算出する。
The slope flow rate is calculated by the following formula based on the water depth generated in each layer.
ここに、ns:斜面部におけるマニングの粗度係数、Is:斜面部勾配、kps1:斜面中間流上層の透水係数、kps2:斜面中間流下層の透水係数、γ:土層の有効空隙率(0.4)
次に、図15に示すように、これらのいずれかの流量を谷番号iv、斜面分割ブロック番号msiに関連付けて斜面水量計算結果用記憶手段350に斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiとして記憶する(S34:図17参照)。
Where, ns: Manning roughness coefficient on the slope, Is: slope gradient, kps1: hydraulic permeability of the slope intermediate upstream, kps2: hydraulic permeability of the slope intermediate downstream, γ: effective porosity of the soil layer (0.4 )
Next, as shown in FIG. 15, any one of these flow rates is associated with the valley number iv and the slope division block number msi and stored in the slope water amount calculation result storage means 350 as slope block slope calculation result data rtSBi. (S34: See FIG. 17).
そして、斜面分割ブロック番号msiは最後(msx)かどうかを判断して(S35)、最後でない場合は、斜面分割ブロック番号msiを次の番号(msi=msi+1)に更新して処理を図14のステップS14bに戻す(S36)。 Then, it is determined whether or not the slope division block number msi is the last (msx) (S35). If it is not the last, the slope division block number msi is updated to the next number (msi = msi + 1) and the process is performed as shown in FIG. It returns to step S14b (S36).
また、ステップS35において、斜面分割ブロック番号msiが最後(msx)と判定した場合は、最下端の斜面分割ブロックの水の総竜量qwsを谷部流量解析部に送出する(S37)。これを、斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBxiとも称する。 If it is determined in step S35 that the slope division block number msi is the last (msx), the total dragon amount qws of the water in the lowermost slope division block is sent to the valley flow analysis unit (S37). This is also referred to as slope flow calculation result data rtSBxi for each slope block.
次に、分割雨量データの番号rpi(tti)が他にあるかどうかを判断する(S38)。 Next, it is determined whether there is another number rpi (tti) of the divided rainfall data (S38).
ステップS38において、分割雨量データの番号rpi(tti)が他にあると判定したときは、次の分割雨量データの番号に更新して処理を図14のステップS16に戻す(S40)。ステップS38において他に分割雨量データrpiがないと判定した場合は、他にRiがあるかどうかを判断する(S41)。 If it is determined in step S38 that there is another divided rainfall data number rpi (tti), the number is updated to the next divided rainfall data number, and the process returns to step S16 in FIG. 14 (S40). If it is determined in step S38 that there is no other divided rainfall data rpi, it is determined whether there is another Ri (S41).
ステップS41においてRiが他にあると判定したときは、Riを更新して処理を図14のステップS14bに戻す(S42)。 When it is determined in step S41 that there is another Ri, Ri is updated, and the process returns to step S14b in FIG. 14 (S42).
ステップS41においてRiが他にないと判定したときは、対向する斜面番号Miがあるかどうかを判定する(S43)。 When it is determined in step S41 that there is no other Ri, it is determined whether there is an opposing slope number Mi (S43).
ステップS43において、対向する斜面があると判定したときは、斜面番号を更新して処理を図14のステップS14aに戻す(S44)。 If it is determined in step S43 that there is an opposing slope, the slope number is updated and the process returns to step S14a in FIG. 14 (S44).
次に、ステップS43において対抗する斜面番号がないと判定したときは、谷番号が他にあるかどうかを判断し(S45)、他にある場合は谷番号を更新して処理を図24のステップS11に戻す(S46)。 Next, when it is determined in step S43 that there is no opposing slope number, it is determined whether or not there is another valley number (S45). Return to S11 (S46).
(谷部流水量解析部220b)
次に、谷部流水量解析部220bの処理を図19、図20を用いて以下に説明する。
(Tanibe flowing
Next, processing of the valley water flow
谷部流水量解析部220bは、図19に示すように、基本情報用データベース320に記憶されている発生流量解析用基本情報の谷番号(iv)を読み込み(S51)、谷斜面データに含まれている谷の谷長、谷幅並びに谷部用各種パラメータ(谷部中間流上層の厚み、谷部中間流下層の厚み、谷勾配、谷分割幅(例えば10m)等)を読み込み(S52)、谷部多層モデルを生成する(S53;図21参照)。図21(a)においては、図21(b)のB矢視図を示している。図21に示すように、谷底を地表面とし、地表面から上層、下層に分けて、10m間隔で分割(mv1、mv2・・・mvx)している。これを谷部分割番号mviと称する。また、この谷部分割番号mviの格子を谷部多層分割メッシュと称する。
As shown in FIG. 19, the valley water flow
次に、発生水量解析部220の斜面部220aから解析単位時間tti(rpi)における斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiの入力かどうかを判断する(S54)。
Next, it is determined whether or not the slope block per-slope flow calculation result data rtSBi in the analysis unit time tti (rpi) is input from the
ステップS54において、斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBi(最下端)の入力と判定した場合は、斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiの谷部の分割番号mviを設定する(S55)。初めはmv1と設定する。 If it is determined in step S54 that the slope block calculation result data rtSBi (bottom end) has been input, the valley division number mvi of the slope block slope flow calculation result data rtSBi is set (S55). Initially set to mv1.
そして、設定された斜面ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiの水深hsと、1ステップ前(tti−1)におけるこの谷分割番号mviの谷部多層分割メッシュに隣接する谷部多層分割メッシュの水深hvと水の総流量qwvとを読み込む(S56)と共に、谷部中間流層厚(上層dpv1、下層dpv2:S57)、谷部粗度係数nv(S65)、谷部中間流層透水係数(上層kv1、下層kv2:S66)、谷部勾配Iv(S67)等を読み込んで図21(a)に示すように谷部の全層(表面、上層、下層)の水深hv(谷部水面)を求め、これを谷部流水量計算結果用記憶手段360に谷部毎発生流水量計算結果データrtViとして記憶する(S58:図22参照)。 Then, the water depth hs of the set slope block per-slope flow calculation result data rtSBi and the water depth hv of the valley multi-layer divided mesh adjacent to the valley multi-layer divided mesh of this valley division number mvi in the previous step (tti-1). And the total flow rate qwv of water (S56), valley intermediate flow layer thickness (upper layer dpv1, lower layer dpv2: S57), valley roughness coefficient nv (S65), valley intermediate flow layer hydraulic conductivity (upper layer kv1) , Lower layer kv2: S66), valley gradient Iv (S67), etc. are read and the water depth hv (valley water surface) of all layers (surface, upper layer, lower layer) of the valley is obtained as shown in FIG. This is stored in the valley flow amount calculation result storage means 360 as the generated flow amount calculation result data rtVi for each valley (S58: see FIG. 22).
図22に示すように、谷部毎発生水量計算結果データrtViは、谷番号と、谷部分割番号とにこの番号の谷部多層分割メッシュの谷部の水深hv、谷部の水の総流量qwv等が関連付けられている。また、これらは雨量データの解析単位時間tti当たりに対応させられている。 As shown in FIG. 22, the generated water amount calculation result data rtVi for each valley includes the valley number, the valley division number, the water depth hv of the valley of the valley multi-layer divided mesh of this number, and the total flow of water in the valley. qwv and the like are associated. These are made to correspond to the analysis unit time tti of the rainfall data.
なお、図21(a)においては谷部分割番号mviにおいて時間範囲内で斜面部からの谷部へ流出する水の流量(斜面のmsx)によって生じる谷部での水面を定義し、この水面と谷部中間流下層(谷部下層底面)からの水面までの高さを全層の深さhvとして求めている。 In FIG. 21 (a), the water surface at the valley is defined by the flow rate of water flowing out from the slope to the valley within the time range at the valley division number mvi (msx of the slope). The height from the valley intermediate flow lower layer (the valley lower layer bottom surface) to the water surface is determined as the depth hv of all layers.
谷部水深hvは以下のようにして求める。 The valley water depth hv is obtained as follows.
(谷部水深の算出)
谷部水深を算出する基礎式は次式である。
The basic equation for calculating the valley water depth is the following equation.
谷部水深はLax-Wendroff法を用いて以下の式から計算する。
ここに,hv:谷部の水深,qvs:谷部の流量,である。Fの項については以下の通り計算する。
ここに、Iv:谷勾配、nv:谷におけるマニングの粗度係数、dpv1:谷部中間流上層の厚さ(m)、dpv2:谷部中間流下層の厚さ(m)、kpv1:谷部中間流上層の透水係数、kpv2:谷部中間流下層の透水係数、γ:土層の有効空隙率(0.4)である。 Where, Iv: valley gradient, nv: Manning roughness coefficient in the valley, dpv1: thickness of the valley intermediate flow upper layer (m), dpv2: thickness of the valley intermediate flow lower layer (m), kpv1: valley The hydraulic conductivity of the intermediate upper layer, kpv2: the hydraulic conductivity of the valley intermediate lower layer, and γ: the effective porosity of the soil layer (0.4).
hv (m±1/2,n-1)については以下の通り計算する。
そして、谷の全層の水深hv(水面)が求められると、谷部中間流層厚(上層dpv1、下層dpv2:S57)を読み込んで(S59)、どの層に流水が発生するかどうかを判定する(S60)。 Then, when the water depth hv (water surface) of all the layers of the valley is obtained, the valley intermediate flow layer thickness (upper layer dpv1, lower layer dpv2: S57) is read (S59), and it is determined in which layer the flowing water is generated. (S60).
この判定処理は、図23に示している。 This determination process is shown in FIG.
図23(a)は谷部中間流下層に流水が発生する場合を示し、図23(b)は谷部中間流上層及び下層に流水が発生することを示し、図23(c)は地表面(谷底)、谷部中間流上層および下層に流水が発生すること判定することを示している。 FIG. 23 (a) shows a case where running water is generated in the valley middle intermediate flow layer, FIG. 23 (b) shows that flowing water is generated in the upper and lower valley portion intermediate flow, and FIG. 23 (c) is the ground surface. (Valley bottom), it is determined that running water is generated in the valley intermediate flow upper layer and the lower layer.
そして、ステップS60において、谷部中間流下層のみ流水が発生すると判定した場合は、その中間流下層のみの深さhv2を求める(S61)。 And in step S60, when it determines with a flowing water only generating in a valley | lower part middle downstream, the depth hv2 of only the intermediate downstream is calculated | required (S61).
また、ステップS60において、谷部中間流上層と下層のみ流水が発生すると判定した場合は、その谷部中間流上層の深さhv1(hv1=h−dpv2)と下層のみの深さhv2(hv2=dpv2)を求める(S62)。 In Step S60, when it is determined that flowing water is generated only in the valley intermediate flow upper layer and the lower layer, the depth hv1 (hv1 = h-dpv2) of the valley intermediate flow upper layer and the depth hv2 (hv2 = only in the lower layer). dpv2) is obtained (S62).
さらに、ステップS60において、地表流(谷部底面)及び谷部中間流上層と下層のみ流水が発生すると判定した場合は、その地表流(谷部底部)の深さhvo0(hv0=hv−dpv1−dpv2)と、谷部中間流上層の深さhv1(hv1=dpv1)と下層のみの深さhv2(hv2=dpv2)を求める(S63)。 Furthermore, in step S60, when it is determined that flowing water is generated only in the surface flow (valley bottom) and the valley intermediate flow upper and lower layers, the depth hvo0 (hv0 = hv-dpv1-) of the surface flow (valley bottom). dpv2), the depth hv1 (hv1 = dpv1) of the valley intermediate flow upper layer, and the depth hv2 (hv2 = dpv2) of only the lower layer are obtained (S63).
そして、この判定結果の水深(地表流の深さhv0と、中間流上層の深さhv1と下層のみの深さhv2)を、谷番号iv、解析単位時間tti等に関連付けて谷部毎発生流水量計算結果データrtViとして谷部流水量計算結果用記憶手段360に記憶する記憶する(図22参照:S64)。 Then, the water depth generated in each valley is related to the valley depth iv, the analysis unit time tti, etc., with the water depth (surface flow depth hv0, intermediate flow upper layer depth hv1 and lower layer depth hv2). It memorize | stores and memorize | stores in the memory | storage means 360 for trough part water quantity calculation results as quantity calculation result data rtVi (refer FIG. 22: S64).
次に、谷部流水量解析部220bは、図20に示すように、谷部粗度係数nv(S77)、谷部中間流層透水係数(S78)、谷部勾配Iv(S79)等を読み込んで谷部流出流量qwvを求める(S70)。
Next, as shown in FIG. 20, the valley water flow
この谷部流出流量qwvは、以下のようにして求めるのが好ましい。 The valley outflow rate qwv is preferably obtained as follows.
(谷部流量の算出)
谷部流量は、各層に発生する水深をもとに次式で算出する。
The trough flow rate is calculated by the following equation based on the water depth generated in each layer.
ここに、nv:斜面部におけるマニングの粗度係数、Iv:斜面部勾配、kpv1:斜面上層の透水係数、kpv2:斜面下層の透水係数、γ:土層の有効空隙率(0.4)
次に、谷部流水量解析部220bは、図20)に示すように、これらの谷部の流量(qwv)を谷番号、谷部分割番号mvi、解析単位時間tti等に関連付けて谷部毎発生流水量計算結果データrtVBiとして河道部に出力して(S71)、河道流量の算出をさせる(S80)。そして、終了かどうかを判断し、終了でない場合は処理を図19のステップ54に戻す(S81)。
Where nv: roughness coefficient of manning on the slope, Iv: slope slope, kpv1: permeability coefficient of the upper slope layer, kpv2: permeability coefficient of the lower slope layer, γ: effective porosity of the soil layer (0.4)
Next, as shown in FIG. 20), the valley water
河道解析部における各河道断面の流量は、上流に存在する各谷部流出量
The flow rate of each river channel cross section in the river channel analysis section is the outflow amount of each valley that exists upstream.
の合計値として算出する。 Calculated as the total value of
(土砂流出解析部)
次に、土砂流出解析部(土砂流出計算モデル)の処理を図24のフローチャートを用いて説明する。
(Sediment runoff analysis department)
Next, the processing of the sediment runoff analysis unit (sediment runoff calculation model) will be described with reference to the flowchart of FIG.
土砂流出解析部230の斜面土砂流量解析部230aは、設定された谷番号ivを読み込む(S92)。
The slope sediment flow analysis unit 230a of the sediment
次に、この谷番号ivの斜面分割多層モデルを読み込む(S95)。 Next, the slope division multilayer model of this valley number iv is read (S95).
次に、基本情報用データベース320の発生流量解析用基本情報に含まれている移動可能土砂量初期値VLsoと(S96)、粒度分布初期値fsi(j)と(S94)とを読み込んで、斜面土砂条件の設定を行う(S97)。
Next, the initial value VLso of movable earth and sand VLso (S96) and the initial value of particle size distribution fsi (j) and (S94) included in the basic information for generated flow rate analysis in the
この設定は図26に示す。 This setting is shown in FIG.
図26(b)には斜面の土砂の粒度分布の初期値の設定を示し、図26(c)には、移動可能土砂量初期値を示している。また、図26(a)には、これらの初期値を斜面分割多層モデルの表層部分の分割幅毎に設定したことを示している。 FIG. 26 (b) shows the setting of the initial value of the particle size distribution of the earth and sand on the slope, and FIG. 26 (c) shows the initial value of the movable earth and sand amount. FIG. 26A shows that these initial values are set for each division width of the surface layer portion of the slope division multilayer model.
つまり、斜面土砂条件を斜面分割多層モデルの表層部に設定したことを示している(以下 斜面土砂移動モデルでという)。 In other words, it indicates that the slope sediment conditions were set in the surface layer of the slope division multilayer model (hereinafter referred to as the slope sediment movement model).
この設定は、発生水量解析部と同じ各分割において、粒径別に移動可能な土砂量の変化と土砂の移動量(流砂量)を計算する。 This setting calculates the change in the amount of earth and sand that can be moved according to particle size and the amount of earth and sand movement (the amount of sand flow) in each of the same divisions as the generated water amount analysis unit.
初期値としては図26に示すように、全粒径合計の移動可能土砂の初期値VLS0(m)を与えるとともに、斜面の土砂の粒度分布の初期値fsi(j)を与え、VLS0(m)にfsi(j)を乗じることで粒径別の移動可能土砂VLS(m,j)の初期値を設定する。 As shown in FIG. 26, the initial value VLS0 (m) of the movable sediment having the total particle size is given as the initial value, and the initial value fsi (j) of the particle size distribution of the slope is given. Is multiplied by fsi (j) to set the initial value of movable sediment VLS (m, j) for each particle size.
次に、斜面下ブロック毎斜面流解析計算結果データrtSBiがメモリ350に記憶されているかどうかを判断する(S98)。 Next, it is determined whether or not the slope flow analysis calculation result data rtSBi for each block under the slope is stored in the memory 350 (S98).
記憶されている場合は、先頭から斜面下ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiを設定する(S99)。 If it is stored, the slope flow calculation result data rtSBi for each block under the slope is set from the top (S99).
そして、設定された斜面下ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiの斜面部表面流流量qws0と(S101)、斜面部表面推進hs0と(S100)、斜面部粗度係数nsと(S103)、斜面勾配Isと(S102)とを読み込んで、かつ1ステップ前(tti―1)の隣接する両脇の斜面分割ブロックの斜面移動可能土砂量(残留分VLs)を読み込んで(S105)、この斜面分割ブロックの斜面流砂量qLSを算出する(S94)。 Then, the slope surface flow rate qws0 and (S101), the slope surface propulsion hs0 and (S100), the slope roughness coefficient ns and (S103), the slope gradient of the set slope flow calculation result data rtSBi under the slope block. Reading Is and (S102), and reading the amount of slope-movable earth and sand (residual VLs) of the adjacent slope division blocks one step before (tti-1) (S105), this slope division block The amount of sloped sand qLS is calculated (S94).
この算出は以下のようにして算出する。 This calculation is performed as follows.
( 斜面流砂量の算出)
斜面流砂量は、図26(a)に示した各分割について算出する。また、斜面流砂量は粒径別に算出する。
(Calculation of sloping sand flow)
The amount of sloping sand flow is calculated for each division shown in FIG. In addition, the amount of sloping sand flow is calculated for each particle size.
斜面流砂量については、芦田・高橋・水山の掃流砂量式、芦田・道上の浮遊砂量式に基づいて算出する。 The amount of sloping sand flow is calculated based on the swept sand volume formula of Kamata / Takahashi / Mizuyama and the suspended sand quantity formula of Kamata / Michi.
まず、流砂量算出にあたって必要な、以下に挙げるパラメータの算出を行う。
斜面流砂量は、掃流砂量を算出する関数ATMと浮遊砂量を算出する関数AMSを用いて以下のように算出する。
ここに、w0:沈降速度、ns:斜面におけるマニングの粗度係数である。 Here, w0: settling velocity, ns: manning roughness coefficient on the slope.
流砂量を算出する関数ATMおよび浮遊砂量を算出する関数AMSの内容については、後述する。 The contents of the function ATM for calculating the amount of sediment and the function AMS for calculating the amount of suspended sand will be described later.
そして、この斜面流砂量を谷番号iv、斜面分割番号msi、解析単位時間ttiに関連づけて図27に示すように、斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiとして斜面土砂計算結果用記憶手段370に記憶する(S106)。
Then, as shown in FIG. 27, the slope sand flow amount is stored in the slope sediment calculation
そして、設定した斜面分割ブロック番号msiに存在する斜面流量が移動するかどうかを判定する(S107)。 Then, it is determined whether or not the slope flow rate existing in the set slope division block number msi moves (S107).
算出した斜面分割ブロック番号msiの斜面流砂量(qLs:斜面移動可能量)が1ステップ前の斜面移動可能土砂量(残留分)vLsよりも大きいと判定した場合は、1ステップ前の斜面移動可能土砂量(残留分)vLsに斜面分割番号miの斜面分割メッシュの斜面流砂量(qLs:斜面移動可能量)を修正(更新)する(S108)。 If it is determined that the amount of slope sediment (qLs: slope movement possible amount) of the calculated slope division block number msi is larger than the amount of slope moveable sediment (residual amount) vLs one step before, the slope can be moved one step before. The amount of sand flow (qLs: the amount of slope movement) of the slope division mesh with the slope division number mi is corrected (updated) to the amount of earth and sand (residual amount) vLs (S108).
また、斜面分割ブロック番号msiの斜面流砂量(qLs:斜面移動可能量)が1ステップ前の斜面移動可能土砂量(残留分)vLsと同じ又はそれ以下の場合は、後述する図24のステップS110に処理を移す。つまり、修正は行わない。 In addition, when the amount of slope sediment (qLs: slope movement possible amount) of the slope division block number msi is the same as or less than the amount of slope movable earth and sand (residual amount) vLs one step before, step S110 in FIG. Move processing to. In other words, no correction is made.
次に、ステップS110では、ステップS107の判定結果に基づいて、基本情報用データベース320に記憶されている風化などによる土砂の増加量パラメータを読み込んで(S109)、斜面分割ブロック番号msiの斜面移動可能土砂量(vLs)の残留分を算出する(S110)。
Next, in step S110, based on the determination result in step S107, the increase parameter of sediment due to weathering or the like stored in the
前述の判定は、以下のように判定する。 The above determination is performed as follows.
各分割に存在する移動可能土砂量以上の土砂が流出しないことを条件として、流砂量を修正する。
設定した斜面の各分割について、流出する土砂量と上側の分割から流出する土砂量をもとに残留する移動可能土砂量を算出する。
ここに、
here,
:風化等により斜面の移動可能土砂が増加する量、fsi(j):斜面の土砂の粒度分布の初期値である。 : The amount of sediment that can move on the slope due to weathering, etc. fsi (j): The initial value of the particle size distribution of the sediment on the slope.
次に、図25に示すように、斜面下ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiが他にあるかどうかを判断する(S111)。他にある場合は斜面下ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiを更新して処理を図24のステップS99に戻す(S112)。 Next, as shown in FIG. 25, it is determined whether there is another slope flow calculation result data rtSBi for each block under the slope (S111). Otherwise, the slope flow calculation result data rtSBi for each block under the slope is updated, and the process returns to step S99 in FIG. 24 (S112).
ステップS111において、斜面下ブロック毎斜面流計算結果データrtSBiが他にないと判断した場合は、谷部解析部へ斜面下端のqLsを渡す(S113)。そして、対向する斜面があるかどうかを判定し(S114)、対向する斜面がある場合は斜面番号Miを更新して処理を図24のステップS94に戻す(S115)。 If it is determined in step S111 that there is no other slope flow calculation result data rtSBi for each block under the slope, qLs at the lower end of the slope is passed to the valley analysis unit (S113). Then, it is determined whether there is an opposing slope (S114). If there is an opposing slope, the slope number Mi is updated, and the process returns to step S94 in FIG. 24 (S115).
対向する斜面がないと判定したときは、谷番号は最後かどうかを判断して(S116)、最後でないときは谷番号を更新して処理を図24のステップS92に移す(S117)。 If it is determined that there is no opposing slope, it is determined whether the valley number is the last (S116), and if it is not the last, the valley number is updated and the process proceeds to step S92 of FIG. 24 (S117).
なお、谷部への土砂流出量は、斜面下端(m=msxの地点)における流砂量
The amount of sediment flowing into the valley is the amount of sediment at the lower end of the slope (point at m = msx).
が流出するものとする。 Shall flow out.
次に、谷部土砂移動について図28のフローチャートを用いて以下に説明する。 Next, valley part earth and sand movement is demonstrated below using the flowchart of FIG.
土砂流出解析部230の谷部土砂流量解析部230bは、谷部モデル記憶手段340の谷番号ivを読み込み(S120)、この谷部分割多層モデルを読み込む(S121)。
The valley sediment
そして、この谷番号の発生流量解析用基本情報の谷部用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータである移動可能土砂量初期値vLv0と粒度分布初期値fvi(i)と(S122)を読み込んで、谷部土砂条件を分割幅毎に設定する(S123)。 And the movable sediment amount initial value vLv0 and the particle size distribution initial value fvi (i), which are parameters for analyzing the debris flow included in the various valley parameters of the basic information for analyzing the generated flow rate of the valley number (S122) Is read and the valley sediment conditions are set for each division width (S123).
この谷部土砂移動モデルの生成を図30に示す。 The generation of the valley sediment transport model is shown in FIG.
図30(b)は、谷部の土砂の粗度分布初期値の設定表を示し、図30(c)は、粒度分布初期値を示している。そして、これらの初期値を谷部分割多層モデルに設定したのが図30(a)である。 FIG. 30 (b) shows a setting table of the roughness distribution initial value of the sediment in the valley, and FIG. 30 (c) shows the initial value of the particle size distribution. FIG. 30A shows the initial values set in the valley division multilayer model.
谷部の土砂移動モデルでは、谷部と同じ各分割において、粒径別に移動可能な土砂量の変化と土砂の移動量(流砂量)を計算する。 In the sediment movement model of the valley, the change in the amount of earth and sand that can be moved according to the particle size and the amount of sediment movement (the amount of sediment flow) are calculated in each of the same divisions as the valley.
初期値としては、図30(a)に示すように、全粒径合計の移動可能土砂の初期値VLS0(m)を与えるとともに、斜面の土砂の粒度分布の初期値fsi(j)を与え、VLS0(m)にfsi(j)を乗じることで粒径別の移動可能土砂VLS(m,j)の初期値を設定する。 As the initial value, as shown in FIG. 30 (a), the initial value VLS0 (m) of the movable earth and sand with the total particle size is given, and the initial value fsi (j) of the grain size distribution of the slope is given. Multiply VLS0 (m) by fsi (j) to set the initial value of movable sediment VLS (m, j) for each particle size.
次に、図28に示すように、解析単位時間tti(rpi)における斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiの入力かどうかを判断する(S124)。 Next, as shown in FIG. 28, it is determined whether or not the slope block-by-slope block sediment flow rate calculation result data rtSDi is input at the analysis unit time tti (rpi) (S124).
ステップS124において、斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiの入力と判断した場合は、その斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiのレコード番号を設定する(S125)。 When it is determined in step S124 that the slope block-by-slope block sediment flow rate calculation result data rtSDi is input, the record number of the slope block-by-slope block sediment flow rate calculation result data rtSDi is set (S125).
そして、斜面の粘着力を読み込んで(S126)、かつ設定された斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiに基づく谷部表面流の水深hs0と(S129)、谷勾配と(S131)を読み込んで、土石流の発生の判定を行う(S128)。 Then, the adhesive force of the slope is read (S126), and the water depth hs0 of the valley surface flow based on the set slope block sediment flow rate calculation result data rtSDi (S129), the valley slope and (S131) are read. The occurrence of debris flow is determined (S128).
この判定は、以下のような条件で判定する。 This determination is made under the following conditions.
(土石流発生の判定)
土石流発生は谷部の表面流水深hv0をもとに次式により判定する。
Debris flow generation is determined by the following equation based on the surface water depth hv0 of the valley.
ここに、Iv:谷勾配, C*:堆積土砂濃度, σ:砂礫の密度, ρ:水の密度, hv0:谷部における表面流の水深, dm:谷部の平均粒径, φ:内部摩擦角
そして、ステップS128の判定結果が、土石流が発生しないと判定した場合は、斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiに基づく谷部表面流の水深hv0(S129)と、谷部表面流の流量qwv0と(S130)と、谷勾配Ivと(S131)、谷部祖度係数nvと(S132)とを読み込むと共に、1ステップ前(tti―1)の谷部移動可能土砂量(残留分)とを読み込み(S136)、土石流が発生しない場合の谷部流砂量の算出を行う(S133)。
Where, Iv: valley slope, C *: sediment density, σ: gravel density, ρ: water density, hv0: surface flow depth in the valley, dm: average grain size in the valley, φ: internal friction Corner
And when the determination result of step S128 determines that no debris flow occurs, the water depth hv0 (S129) of the valley surface flow based on the slope block sediment flow rate calculation result data rtSDi, and the flow rate qwv0 of the valley surface flow (S130), valley gradient Iv and (S131), valley portion probability coefficient nv and (S132) are read, and the amount of sediment movable sediment (residual amount) one step before (tti-1) is read (S136), the amount of valley sediment flow when debris flow does not occur is calculated (S133).
この土石流が発生しない場合の谷部流砂量の算出は、
谷部流砂量は、各分割について算出する。また、谷部流砂量は粒径別に算出する。
When the debris flow does not occur,
The amount of trough sediment is calculated for each division. In addition, the amount of sediment flowing in the valley is calculated for each particle size.
土石流が発生しない場合の谷部流砂量は芦田・高橋・水山の掃流砂量式、芦田・道上の浮遊砂量式に基づいて算出する。 If no debris flow occurs, the amount of sediment flowing in the valley is calculated based on the sand flow equation of Kamata / Takahashi / Mizuyama and the floating sand equation of Kamata / Michi.
まず、流砂量算出にあたって必要な、以下に挙げるパラメータの算出を行う。
土石流が発生しない場合の谷部流砂量は、掃流砂量を算出する関数ATMと浮遊砂量を算出する関数AMSを用いて以下のように算出する。
ここに、qLv:谷部流砂量、w0:沈降速度、nv:谷部におけるマニングの粗度係数である。 Here, qLv: valley sediment flow rate, w0: sedimentation velocity, nv: roughness coefficient of Manning in the valley.
流砂量を算出する関数AMBおよび浮遊砂量を算出する関数AMSの内容については、後述する。 The contents of the function AMB for calculating the amount of sediment and the function AMS for calculating the amount of suspended sand will be described later.
また、ステップS128の判定結果が土石流発生と判断した場合は、谷部勾配と(S131)、谷部表面流の流量qwv0と(S130)を読み込み、かつ、1ステップ前(tti―1)の谷分割番号mviに隣接する上下の谷部移動可能土砂量(残留分)とを読み込み(S136)、土石流発生の場合の谷部流量の算出を行い(S134)、この結果を谷部毎土砂流量算出結果データrtVDiとして谷部土砂流計算結果用記憶手段380に記憶する(S135:図31参照)。 If the determination result in step S128 indicates that debris flow has occurred, the valley slope (S131), the valley surface flow qwv0 and (S130) are read, and the valley one step before (tti-1) The upper and lower valley moveable sediment volume (residual amount) adjacent to the division number mvi is read (S136), the valley flow rate in the case of debris flow generation is calculated (S134), and this result is calculated for each valley sediment flow rate. The result data rtVDi is stored in the valley section sediment flow calculation result storage means 380 (S135: see FIG. 31).
この土石流発生の場合の谷部流量の算出は、以下のようにして行う。 Calculation of the trough flow rate in the case of this debris flow generation is performed as follows.
谷部流砂量は、各分割について算出する。また、谷部流砂量は粒径別に算出する。 The amount of trough sediment is calculated for each division. In addition, the amount of sediment flowing in the valley is calculated for each particle size.
土石流が発生する場合の谷部流砂量は、高橋の土石流土砂濃度式を用いて算出する。 The amount of sediment flowing in the valley when debris flow occurs is calculated using the debris flow sediment concentration formula of Takahashi.
まず、流砂量算出にあたって必要な、以下に挙げるパラメータの算出を行う。
ここに、σ:土粒子の密度、ρ:水の密度、φ:内部摩擦角である。 Here, σ: density of soil particles, ρ: density of water, φ: internal friction angle.
そして、図29に示すように流出土砂量の判定を行う(S141;谷部分割番号に存在する斜面流量が移動するかどうかを判定する)。 Then, as shown in FIG. 29, the amount of discharged sediment is determined (S141; it is determined whether or not the slope flow rate existing in the valley division number moves).
ステップS141で算出した谷番分割番号mviの谷部分割多層メッシュの谷部流砂量(qLv:谷部移動可能量)が1ステップ前の谷部移動可能土砂量(残留分)vLvよりも大きいと判定した場合は、1ステップ前の谷部移動可能土砂量(残留分)vLvに谷部分割番号mviの谷部分割メッシュの谷部流砂量(qLv:谷部移動可能量)を修正(更新)する(S142)。また、算出した谷部分割番号mviの谷部分割メッシュの谷部流砂量(qLv:谷部移動可能量)が1ステップ前の谷部移動可能土砂量(残留分)vLvと同じ又はそれ以下の場合は、修正は行わない。 If the trough flowing sand amount (qLv: trough movable amount) of the trough divided multilayer mesh of the trough division number mvi calculated in step S141 is larger than the trough movable soil amount (residual amount) vLv one step before If determined, the trough moving sand amount (qLv: trough movable amount) of the trough division number mvi is corrected (updated) to the trough movable soil amount (residual amount) vLv one step before. (S142). In addition, the trough flowing sand amount (qLv: trough moveable amount) of the trough division mesh of the calculated trough division number mvi is equal to or less than the trough movable soil amount (residual portion) vLv one step before. If not, do not make corrections.
次に、ステップS141の判定結果に基づいて、斜面分割番号miの斜面移動可能土砂量(vLs)の残留分を算出する(S143)。 Next, based on the determination result of step S141, a residual amount of the slope movable soil amount (vLs) of the slope division number mi is calculated (S143).
前述の流出土砂量の判定は、以下のようにして行う。
The above-described determination of the amount of discharged sediment is performed as follows.
各分割に存在する移動可能土砂量以上の土砂が流出しないことを条件として、流砂量を修正する。
残留分の算出は、以下のようにして算出する。 The residual amount is calculated as follows.
(谷部残留土砂量の算出)
設定した谷部の各分割について、流出する土砂量と上側の分割から流出する土砂量をもとに残留する移動可能土砂量を算出する。
For each division of the set valley, the amount of movable sediment that remains is calculated based on the amount of sediment that flows out and the amount of sediment that flows out from the upper division.
この算出は谷部から河道部への土砂流出量
河道への流出量は、谷下端(m=mvxの地点)における流砂量
This calculation is based on the sediment runoff from the valley to the river channel. The runoff to the river is the sediment flow at the bottom of the valley (m = mvx).
が流出するものとする(図32参照)。 Shall flow out (see FIG. 32).
次に、これを解析単位時間ttiにおける谷部からの河道部への土砂流出量qsvとして出力する(S145)。 Next, this is output as the sediment discharge amount qsv from the valley to the river channel in the analysis unit time tti (S145).
次に、斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiは他にあるかどうかを判断し(S146)、ある場合は斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDiを更新して処理を図28のステップS125に戻す(S147)。また、ない場合は谷番号が最後かどうかを判断して(S149)、最後でない場合は谷番号を更新して処理を図28のステップS121に戻す(S150)。なお、斜面ブロック毎土砂流量計算結果データrtSDi(最下端)は谷番号に対応させて割り付けている。 Next, it is determined whether or not there is another sediment flow rate calculation result data rtSDi for each slope block (S146). If there is, the slope block sediment flow rate calculation result data rtSDi is updated, and the process returns to step S125 of FIG. (S147). If not, it is determined whether the valley number is the last (S149). If not, the valley number is updated and the process returns to step S121 in FIG. 28 (S150). The slope block-by-slope sediment flow rate calculation result data rtSDi (bottom end) is assigned in correspondence with the valley number.
すなわち、上記実施の形態の構成によって、所定の地域に雨が降った場合は、指定された時間範囲(例えば24年6月1日午後1時から24年6月1日午後5時)において、その単位時間(例えば5分)毎に、さらに微細時間ttiに分割してこのttiの分割雨量毎に、各斜面分割ブロック毎の水の総流量(表層、上層、下層)と斜面の土砂の発生総量とを谷部に送出し、谷部ではこれらを合計した流量(水、土砂)とを河道に流していることになる。 That is, according to the configuration of the above embodiment, when it rains in a predetermined area, in a designated time range (for example, from 1 pm on June 1, 24 to 5 pm on June 1, 24), Each unit time (for example, 5 minutes) is further divided into fine time tti, and the total water flow (surface layer, upper layer, lower layer) and generation of soil on the slope for each divided rainfall of this tti. The total amount is sent to the valley, and the flow (water, earth and sand) summed up in the valley is flowing into the river channel.
従って、河道に発生する土砂量、水量を精度よく算出させることができる。 Therefore, it is possible to accurately calculate the amount of sediment and water generated in the river channel.
従って、以下に説明することが予測できる。 Therefore, it can be predicted to be described below.
砂防ダムが1個あった場合は(図33(a))、A年後に土砂で満杯になるが)、1個の砂防ダムがない場合は下流ではA年後には図34のAの厚みなる。 When there is one sabo dam (FIG. 33 (a)), it becomes full of earth and sand after A year), but when there is no sabo dam, the thickness of A in FIG. .
また、B年後に3個の砂防ダムが満杯になるが(図33(b))、3個の砂防ダムがない場合は下流ではB年後には図34のBの厚みとなる。 Further, although three sabo dams are full after B years (FIG. 33B), when there are no three sabo dams, the thickness becomes B in FIG. 34 after B years downstream.
また、砂防ダムが5個あった場合はC年後に5個の砂防ダムが満杯になるが(図33(c))、C年後には下流域では図34のCの厚みとなる。このため、下流域では上流にダムがない場合は図34に示すように、下流域で土砂がどの程度溜まるかが分かる。 If there are five sabo dams, five sabo dams will be full after C years (FIG. 33 (c)), but after C years, the downstream area will have the thickness C in FIG. For this reason, when there is no dam upstream in the downstream area, as shown in FIG. 34, it can be seen how much sediment is accumulated in the downstream area.
なお、ここで各関数について説明する。 Here, each function will be described.
<<掃流砂量を算出する関数>>
掃流砂量を算出する関数は、摩擦速度u*、対象とする粒径d、対象とする粒径の含有率f、平均粒径dmを引数とし、以下のように表される。
The function for calculating the amount of scavenging sand is expressed as follows, with the friction velocity u *, the target particle size d, the target particle size content f, and the average particle size dm as arguments.
まず、掃流砂量を算出するのに必要な以下のパラメータを算出する。 First, the following parameters necessary for calculating the amount of sand flow are calculated.
平均粒径に対する限界掃流力:τ*cm
平均粒径に対する限界掃流力は、岩垣式をもとに以下のように算出される。
Limiting tractive force against average particle size: τ * cm
The critical scavenging force with respect to the average particle diameter is calculated as follows based on the Iwagaki equation.
(流砂量関数)
ここに、s:土粒子の水中比重、g:重力加速度である。 Here, s: specific gravity of soil particles in water, g: gravitational acceleration.
対象粒径に対する限界掃流力:τ*cm
対象粒径に対する限界掃流力は、以下の修正エギアザロフ式により算出する。
The critical scavenging force for the target particle size is calculated by the following modified Egiazaroff equation.
(浮遊砂量を算出する関数)
浮遊砂量を算出する関数は、摩擦速度u*、流量q、水深h、対象とする粒径の含有率f、対象とする粒径の沈降速度w0、マニングの粗度係数nを引数とし、以下のように表される。
The function to calculate the amount of suspended sand has friction velocity u *, flow rate q, water depth h, target particle size content f, target particle size settling velocity w0, and Manning roughness coefficient n as arguments. It is expressed as follows.
ここに、κ:カルマン定数、g:重力加速度である。 Here, κ: Kalman constant, g: gravitational acceleration.
CBは底面濃度であり以下の式で計算される。
210 解析用データ生成部
220 発生水量解析部
230 土砂流出解析部
240 河道変動解析部
220a 斜面流水量解析部
220b 谷部流水量解析部
230a 斜面土砂流量解析部
230b 谷部土砂流量解析部
210 Analysis
Claims (14)
前記所定地域の単位時間当たりの雨量データがさらに微細な解析単位時間で分割された分割雨量が記憶された雨量データ記憶手段と、
左右の前記斜面の斜面長、前記谷の谷長、左右の前記斜面中間流上層の厚み及び左右の前記斜面中間流下層の厚み並びに左右の斜面勾配を含む発生流量解析用基本情報に基づいた前記谷を挟む左右の斜面多層モデルが谷番号(iv)に関連付けられて記憶された斜面モデル記憶手段と、
前記斜面を流れる水量及び土砂流を解析するための左右の斜面の斜面用各種パラメータが前記谷番号(iv)に関連付けられて記憶された斜面用パラメータ記憶手段と、
左右の斜面分割ブロック毎計算結果データが前記谷番号(iv)に関連付けられて記憶される斜面流計算結果用記憶手段と、
を備え、
コンピュータが、
(A1).前記左右の斜面多層モデルを、一定の分割幅で前記表面から前記中間流下層の底面まで分割した斜面分割ブロックを有する斜面分割多層モデルにする工程と、
(A2).前記解析単位時間毎に、この該分割雨量を前記斜面分割多層モデルの各斜面分割ブロックに定義する工程と、
(A3).前記斜面分割多層モデルの左又は右の斜面を設定し、該設定毎に、前記斜面分割ブロックを上側から前記谷の縁端に向かって順次設定する手段と、
(A4).前記斜面分割ブロックが設定される毎に、隣接する両脇の斜面分割ブロックを指定する工程と、
(A5)、前記指定された斜面分割ブロック毎に、該斜面分割ブロックの前記分割雨量を読み込んで前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求められた前記両脇の前記斜面分割ブロックの各々の水深、各々の水の総流量並びに前記斜面勾配、前記斜面用各種パラメータを用いて前記設定された前記斜面分割ブロックにおける前記斜面中間流下層の底面から溜まる水深(hs)を求める工程と、
(A6).前記指定された前記斜面分割ブロックにおける水深(hs)が求められる毎に、この水深(hs)及び前記斜面各種パラメータ並びに前記斜面勾配に基づいて前記斜面分割ブロックにおける前記斜面の表面を流れる水の流量(qws0)、斜面中間流上層を流れる水の流量(qws1)並びに斜面中間下流層を流れる水の流量(qws2)の合計を前記斜面分割ブロックの前記水の総流量(qws)として求める工程と、
(A7).前記指定された斜面分割ブロックに、前記水深(hs)と前記水の総流量(qws)ならびに前記解析単位時間とを関連付けて前記斜面ブロック毎斜面計算結果データとして前記斜面流計算結果用記憶手段に記憶する工程と、
(A8).前記斜面流計算結果記憶手段から前記解析単位時間での最下端の前記斜面ブロック毎斜面計算結果データの前記水の総流量(qws)を前記計算結果として前記谷部解析部に出する工程と
を行うことを特徴とする発生流出量予測シミュレーション方法。 It is obtained by dividing the intermediate flow layer that flows through the ground on the slopes on the left and right of the valley when rain falls in a predetermined area including the valley connected to the river channel into a slope intermediate upstream layer and a slope intermediate downstream layer. The generated outflow prediction simulation method for predicting the flow rate generated in the valley by outputting the calculated result to the valley analysis unit,
A rainfall data storage means for storing a divided rainfall obtained by dividing the rainfall data per unit time in the predetermined area by a finer analysis unit time;
Based on the generated flow analysis basic information including the slope length of the left and right slopes, the valley length of the valley, the thickness of the right and left slope middle upstream layer, the thickness of the right and left slope middle downstream layer, and the slope slope of the left and right A slope model storage means in which left and right slope multilayer models sandwiching a valley are stored in association with the valley number (iv);
Slope parameter storage means in which various parameters for slopes on the left and right slopes for analyzing the amount of water flowing on the slope and the sediment flow are stored in association with the valley number (iv),
Slope flow calculation result storage means for storing calculation result data for each of the left and right slope division blocks in association with the valley number (iv);
With
Computer
(A1). Converting the left and right slope multilayer model into a slope split multilayer model having a slope split block that is split from the surface to the bottom surface of the intermediate flow layer with a constant split width;
(A2). Defining the divided rainfall for each analysis unit time in each slope division block of the slope division multilayer model;
(A3). Means for setting the left or right slope of the slope division multilayer model, and for each setting, sequentially setting the slope division block from the upper side toward the edge of the valley;
(A4). Each time the slope division block is set, the step of designating adjacent slope division blocks on both sides;
(A5) For each of the designated slope division blocks, the divided rainfall of the slope division block is read, and the both sides of the both sides obtained by the division rainfall of the analysis unit time immediately before the analysis unit time are obtained. The water depth (hs) accumulated from the bottom surface of the slope intermediate flow layer in the slope division block set using the water depth of each slope division block, the total flow rate of each water, the slope gradient, and various parameters for the slope. The desired process;
(A6). Each time the water depth (hs) in the designated slope dividing block is obtained, the flow rate of water flowing on the surface of the slope in the slope dividing block based on the water depth (hs), the various parameters of the slope, and the slope gradient. (Qws0), a step of obtaining a total flow rate (qws2) of the slope divided block as a total flow rate (qws2) of water flowing through the slope intermediate upstream layer (qws1) and a flow rate of water flowing through the slope intermediate downstream layer (qws2);
(A7). The slope flow calculation result storage unit stores the slope (hs), the total water flow rate (qws), and the analysis unit time in association with the designated slope division block as slope calculation result data for each slope block. Memorizing process;
(A8). Outputting the total water flow rate (qws) of the slope calculation result data for each slope block at the lowest end in the analysis unit time from the slope flow calculation result storage means to the valley analysis unit as the calculation result; A simulation method for predicting a generated outflow amount, which is performed.
(A9).前記斜面分割ブロック毎に、前記斜面用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを定義する工程と、
(A10).この斜面分割ブロックにおける前記水深(hs)、水の総流量(qws)及び前記土石流を解析するためのパラメータ並びに前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求めた前記両脇の斜面移動可能土砂量(VLs)に基づいて斜面流砂量(qLs)を求め、これを該斜面分割ブロックの前記斜面ブロック毎斜面計算結果データに関連付けて記憶する工程と、
(A11).前記斜面流計算結果記憶手段から最下端の前記斜面ブロック毎斜面計算結果データの前記斜面流砂量(qLs)を前記計算結果として前記谷部解析部に出する工程と
を行うことを特徴とする請求項1記載の発生流出量予測シミュレーション方法。 Computer
(A9). Defining a parameter for analyzing debris flow included in the various parameters for the slope for each of the slope division blocks;
(A10). Parameters for analyzing the water depth (hs), total water flow rate (qws), and debris flow in the slope divided block, and the both sides obtained by the divided rainfall of the analysis unit time one time before the analysis unit time Calculating the amount of slope sediment (qLs) on the basis of the amount of slope-movable earth and sand (VLs), and storing this in association with the slope calculation result data for each slope block of the slope division block;
(A11). The step of outputting the slope sand flow amount (qLs) of the slope calculation result data for each slope block at the lowest end from the slope flow calculation result storage means to the valley analysis unit as the calculation result is performed. Item 3. The generated outflow prediction simulation method according to Item 1.
(B1).前記(A5)工程で求めた前記水深(hs)の水面が前記表面の層、前記中間流上層又は前記中間流下層のいずれかに存在しているかを解析する工程と、
(B2).この解析結果を前記斜面毎計算結果データに関連付ける工程と
を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の発生流出量予測シミュレーション方法。 Computer
(B1). Analyzing whether the water surface at the depth (hs) obtained in the step (A5) is present in any one of the surface layer, the intermediate upper layer, or the intermediate lower layer;
(B2). The method according to claim 1 or 2, wherein the step of associating the analysis result with the calculation result data for each slope is performed.
前記谷部を流れる水量及び土砂流を解析するための谷部用各種パラメータが谷番号に関連付けられて記憶された谷部用パラメータ記憶手段と、
谷部毎計算結果データが記憶される谷部計算結果用記憶手段と、
を備え、
コンピュータが、
(C1).前記斜面分割幅で前記谷部中間流下層の底面まで分割した谷部多層分割メッシュを有する谷部分割多層モデルにする工程と、
(C2).前記谷部分割多層モデルの最上流側から谷部多層分割メッシュを順に設定する工程と、
(C3).前記設定された谷部多層分割メッシュ毎に、前記谷部用各種パラメータを割り付ける工程と、
(C4).前記出力された前記解析単位時間での最下端の前記斜面分割ブロックの前記水の総流量(qws)を前記分割雨量に代えて各々の前記谷部多層分割メッシュに割り付ける工程と、
(C5).前記谷部分割メッシュ毎に、前記水の総流量(qws)と前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の最下端の前記水の総流量(qws)で求められた前記両脇の谷部分割メッシュの水の総流量並びに前記谷勾配、前記谷部用各種パラメータを用いて前記設定された前記谷部多層分割メッシュにおける前記谷部中間流下層の底面から溜まる水深(hv)を求める工程と、
(C6).前記水深(hv)が求められる毎に、前記谷部各種パラメータ及び前記谷勾配を読み込んで前記設定された前記谷部多層分割メッシュにおける前記谷部の表面を流れる水の流量(qwv0)、前記谷部中間流上層を流れる水の流量(qwv1)並びに谷部中間下流層を流れる水の流量(qwv2)の合計を前記設定された谷部多層分割メッシュを流れる前記水の総流量(qwv)として求める工程と、
(C7).前記谷部多層分割メッシュ当たりの水深(hv)と前記水の総流量(qwv)並びに前記解析単位時間とを関連付けて前記谷部毎計算結果データとして前記谷部計算結果用記憶手段に記憶する工程と、
(C8).前記前記谷部計算結果用記憶手段の前記解析単位時間での最下端の谷部多層分割メッシュの前記水の総流量(qwv)を前記河道解析部に出力する工程と
を行うことを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーション方法。 Based on the basic information for flow rate analysis including the valley length of the valley, the width of the valley, the thickness of the intermediate flow flowing through the valley bottom, the thickness of the valley intermediate flow upper layer, the thickness of the valley intermediate flow lower layer, and the valley gradient A trough model storage unit that stores a trough multilayer model associated with the trough number as a trough sandwiching the left and right slope multilayer models;
Various parameters for valleys for analyzing the amount of water flowing through the valleys and the sediment flow, parameter storage means for valleys stored in association with valley numbers,
Storage means for trough calculation results in which trough calculation result data is stored;
With
Computer
(C1). A valley division multilayer model having a valley multilayer division mesh divided to the bottom surface of the valley intermediate flow layer at the slope division width; and
(C2). Setting the valley multi-layer divided mesh in order from the most upstream side of the valley division multi-layer model,
(C3). For each of the set valley multi-layer divided mesh, assigning the various parameters for the valley,
(C4). Assigning the total water flow rate (qws) of the slope division block at the lowest end in the output analysis unit time to each of the valley multilayer division meshes instead of the division rain amount;
(C5). For each of the valley division meshes, the both sides of the both sides determined by the total water flow rate (qws) of the water and the total water flow rate (qws) of the lowest end of the analysis unit time one time before the analysis unit time. The total water flow rate of the valley divided mesh, the valley gradient, and the various parameters for the valley are used to determine the water depth (hv) accumulated from the bottom surface of the valley intermediate flow layer in the valley multi-layer divided mesh that has been set. Process,
(C6). Each time the water depth (hv) is obtained, the flow rate (qwv0) of water flowing on the surface of the valley portion in the valley multi-layer divided mesh is read by reading the various parameters of the valley portion and the valley gradient, The total flow rate (qwv) of the water flowing through the set valley multi-layer divided mesh is obtained as the total of the flow rate (qwv1) of the water flowing through the upper part of the middle intermediate flow and the flow rate (qwv2) of the water flowing through the middle intermediate downstream layer. Process,
(C7). The step of storing the water depth (hv) per the valley multi-layer divided mesh, the total flow rate (qwv) of the water, and the analysis unit time in the valley calculation result storage unit as the calculation result data for each valley When,
(C8). And a step of outputting the total flow rate (qwv) of the water of the lowest-valley multi-layer divided mesh in the analysis unit time of the valley calculation result storage means to the river channel analysis unit. The generated outflow amount prediction simulation method according to claim 1, 2 or 3.
(C9).前記谷部多層分割メッシュ毎に、前記谷部用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを定義する工程と、
(C10).この谷部多層分割メッシュにおける前記水深(hv)、水の総流量(qwv)及び前記土石流を解析するためのパラメータ並びに前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求めた前記両脇の谷部移動可能土砂量(VLv)に基づいて谷部流砂量(qLv)を求め、これを該谷部多層分割メッシュの前記谷部毎計算結果データに関連付けて記憶する工程と、
(C11).前記谷部計算結果記憶手段から最下端の前記谷部毎計算結果データの前記谷部流砂量(qLv)を前記河道解析部に出する工程と
を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーション方法。 Computer
(C9). Defining a parameter for analyzing the debris flow included in the various parameters for the valley for each of the valley multi-layer divided mesh;
(C10). The water depth (hv), the total flow rate (qwv) of water and the parameters for analyzing the debris flow in the valley multi-layer divided mesh, and the divided rainfall of the analysis unit time one time before the analysis unit time A step of obtaining a valley portion sand flow amount (qLv) based on the amount of sediment movable sediment (VLv) on both sides, and storing this in association with the calculation result data for each valley portion of the valley multi-layer divided mesh;
(C11). 5. The step of outputting the valley sediment flow rate (qLv) of the calculation result data for each valley at the lowest end from the valley calculation result storage means to the river channel analysis unit is performed. The generated outflow prediction simulation method according to any one of the above.
(D1).前記(C5)工程で求めた前記水深(hv)の水面が谷の表面の層、谷の中間流上層又は谷の中間流下層のいずれかに存在しているかを解析する工程と、
(D2).この解析結果を前記谷部毎計算結果データに関連付ける工程と
を行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーション方法。 Computer
(D1). A step of analyzing whether the water surface of the water depth (hv) obtained in the step (C5) is present in any one of a surface layer of a valley, an intermediate upstream layer of a valley, or an intermediate downstream layer of a valley;
(D2). The generated outflow prediction simulation method according to any one of claims 1 to 5, wherein a step of associating the analysis result with the calculation result data for each valley is performed.
を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーション方法。 Each time the calculation result data is input from the valley analysis unit, the river channel analysis unit accumulates the valley flow rate (qLv) and the total water flow (qwv) of the valley. And a means for displaying on the screen as a flow rate accumulated in a river channel.
前記所定地域の単位時間当たりの雨量データがさらに微細な解析単位時間で分割された分割雨量が記憶された雨量データ記憶手段と、
左右の前記斜面の斜面長、前記谷の谷長、左右の前記斜面中間流上層の厚み及び左右の前記斜面中間流下層の厚み並びに左右の斜面勾配を含む発生流量解析用基本情報に基づいた前記谷を挟む左右の斜面多層モデルが谷番号(iv)に関連付けられて記憶された斜面モデル記憶手段と、
前記斜面を流れる水量及び土砂流を解析するための左右の斜面の斜面用各種パラメータが前記谷番号(iv)に関連付けられて記憶された斜面用パラメータ記憶手段と、
左右の斜面分割ブロック毎計算結果データが前記谷番号(iv)に関連付けられて記憶される斜面流計算結果用記憶手段と、
を備え、
コンピュータに、
(A1).前記左右の斜面多層モデルを、一定の分割幅で前記表面から前記中間流下層の底面まで分割した斜面分割ブロックを有する斜面分割多層モデルにする手段、
(A2).前記解析単位時間毎に、この該分割雨量を前記斜面分割多層モデルの各斜面分割ブロックに定義する手段、
(A3).前記斜面分割多層モデルの左又は右の斜面を設定し、該設定毎に、前記斜面分割ブロックを上側から前記谷の縁端に向かって順次設定する手段、
(A4).前記斜面分割ブロックが設定される毎に、隣接する両脇の斜面分割ブロックを指定する手段、
(A5)、前記指定された斜面分割ブロック毎に、該斜面分割ブロックの前記分割雨量を読み込んで前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求められた前記両脇の前記斜面分割ブロックの各々の水深、各々の水の総流量並びに前記斜面勾配、前記斜面用各種パラメータを用いて前記設定された前記斜面分割ブロックにおける前記斜面中間流下層の底面から溜まる水深(hs)を求める手段、
(A6).前記指定された前記斜面分割ブロックにおける水深(hs)が求められる毎に、この水深(hs)及び前記斜面各種パラメータ並びに前記斜面勾配に基づいて前記斜面分割ブロックにおける前記斜面の表面を流れる水の流量(qws0)、斜面中間流上層を流れる水の流量(qws1)並びに斜面中間下流層を流れる水の流量(qws2)の合計を前記斜面分割ブロックの前記水の総流量(qws)として求める手段、
(A7).前記指定された斜面分割ブロックに、前記水深(hs)と前記水の総流量(qws)ならびに前記解析単位時間とを関連付けて前記斜面ブロック毎斜面計算結果データとして前記斜面流計算結果用記憶手段に記憶する手段、
(A8).前記斜面流計算結果記憶手段から前記解析単位時間での最下端の前記斜面ブロック毎斜面計算結果データの前記水の総流量(qws)を前記計算結果として前記谷部解析部に出する手段
としての機能を実行させるための発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 It is obtained by dividing the intermediate flow layer that flows through the ground on the slopes on the left and right of the valley when rain falls in a predetermined area including the valley connected to the river channel into a slope intermediate upstream layer and a slope intermediate downstream layer. Output calculation result to the trough analysis unit to predict the flow rate generated in the trough, the generated outflow prediction simulation program,
A rainfall data storage means for storing a divided rainfall obtained by dividing the rainfall data per unit time in the predetermined area by a finer analysis unit time;
Based on the generated flow analysis basic information including the slope length of the left and right slopes, the valley length of the valley, the thickness of the right and left slope middle upstream layer, the thickness of the right and left slope middle downstream layer, and the slope slope of the left and right A slope model storage means in which left and right slope multilayer models sandwiching a valley are stored in association with the valley number (iv);
Slope parameter storage means in which various parameters for slopes on the left and right slopes for analyzing the amount of water flowing on the slope and the sediment flow are stored in association with the valley number (iv),
Slope flow calculation result storage means for storing calculation result data for each of the left and right slope division blocks in association with the valley number (iv);
With
On the computer,
(A1). Means for converting the left and right slope multilayer model into a slope division multilayer model having slope division blocks divided from the surface to the bottom surface of the intermediate flow layer with a constant division width;
(A2). Means for defining the divided rainfall in each slope division block of the slope division multilayer model for each analysis unit time;
(A3). Means for setting the left or right slope of the slope division multilayer model, and for each setting, sequentially setting the slope division block from the upper side toward the edge of the valley;
(A4). Each time the slope division block is set, means for designating adjacent slope division blocks on both sides,
(A5) For each of the designated slope division blocks, the divided rainfall of the slope division block is read, and the both sides of the both sides obtained by the division rainfall of the analysis unit time immediately before the analysis unit time are obtained. The water depth (hs) accumulated from the bottom surface of the slope intermediate flow layer in the slope division block set using the water depth of each slope division block, the total flow rate of each water, the slope gradient, and various parameters for the slope. Means to seek,
(A6). Each time the water depth (hs) in the designated slope dividing block is obtained, the flow rate of water flowing on the surface of the slope in the slope dividing block based on the water depth (hs), the various parameters of the slope, and the slope gradient. (Qws0), means for determining the total flow rate (qws) of the water in the slope dividing block, the sum of the flow rate (qws1) of the water flowing through the slope intermediate upstream layer and the flow rate of the water flowing through the slope intermediate downstream layer (qws2),
(A7). The slope flow calculation result storage unit stores the slope (hs), the total water flow rate (qws), and the analysis unit time in association with the designated slope division block as slope calculation result data for each slope block. Means for storing,
(A8). As means for outputting the total flow rate (qws) of the slope calculation result data for each slope block at the lowest end in the analysis unit time from the slope flow calculation result storage means to the valley analysis unit as the calculation result A simulation program for predicting the amount of generated runoff to execute the function.
(A9).前記斜面分割ブロック毎に、前記斜面用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを定義する手段、
(A10).この斜面分割ブロックにおける前記水深(hs)、水の総流量(qws)及び前記土石流を解析するためのパラメータ並びに前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求めた前記両脇の斜面移動可能土砂量(VLs)に基づいて斜面流砂量(qLs)を求め、これを該斜面分割ブロックの前記斜面ブロック毎斜面計算結果データに関連付けて記憶する手段、
(A11).前記斜面流計算結果記憶手段から最下端の前記斜面ブロック毎斜面計算結果データの前記斜面流砂量(qLs)を前記計算結果として前記谷部解析部に出力する手段
としての機能を実行させるための請求項8記載の発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 On the computer,
(A9). Means for defining parameters for analyzing debris flow included in the various parameters for the slope for each slope division block,
(A10). Parameters for analyzing the water depth (hs), total water flow rate (qws), and debris flow in the slope divided block, and the both sides obtained by the divided rainfall of the analysis unit time one time before the analysis unit time Means for determining the amount of sludge flowing sand (qLs) based on the amount of landslide movable sediment (VLs), and storing this in association with the slope calculation result data for each slope block of the slope division block;
(A11). Claim for executing a function as means for outputting the slope sand flow amount (qLs) of the slope calculation result data for each slope block at the lowest end from the slope flow calculation result storage means as the calculation result to the valley analysis unit. Item 9. The generated outflow prediction simulation program according to Item 8.
(B1).前記(A5)手段で求めた前記水深(hs)の水面が前記表面の層、前記中間流上層又は前記中間流下層のいずれかに存在しているかを解析する手段、
(B2).この解析結果を前記斜面毎計算結果データに関連付ける手段
としての機能を実行させるための請求項8又は9に記載の発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 On the computer,
(B1). Means for analyzing whether the water surface at the water depth (hs) obtained by the means (A5) is present in any one of the surface layer, the intermediate upstream layer or the intermediate downstream layer;
(B2). 10. The generated outflow prediction simulation program according to claim 8 or 9 for executing a function as means for associating the analysis result with the calculation result data for each slope.
前記谷部を流れる水量及び土砂流を解析するための谷部用各種パラメータが谷番号に関連付けられて記憶された谷部用パラメータ記憶手段と、
谷部毎計算結果データが記憶される谷部計算結果用記憶手段と、
を備え、
コンピュータに、
(C1).前記斜面分割幅で前記谷部中間流下層の底面まで分割した谷部多層分割メッシュを有する谷部分割多層モデルにする手段、
(C2).前記谷部分割多層モデルの最上流側から谷部多層分割メッシュを順に設定する手段、
(C3).前記設定された谷部多層分割メッシュ毎に、前記谷部用各種パラメータを割り付ける手段、
(C4).前記出力された前記解析単位時間での最下端の前記斜面分割ブロックの前記水の総流量(qws)を前記分割雨量に代えて各々の前記谷部多層分割メッシュに割り付ける手段、
(C5).前記谷部分割メッシュ毎に、前記水の総流量(qws)と前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の最下端の前記水の総流量(qws)で求められた前記両脇の谷部分割メッシュの水の総流量並びに前記谷勾配、前記谷部用各種パラメータを用いて前記設定された前記谷部多層分割メッシュにおける前記谷部中間流下層の底面から溜まる水深(hv)を求める手段、
(C6).前記水深(hv)が求められる毎に、前記谷部各種パラメータ及び前記谷勾配を読み込んで前記設定された前記谷部多層分割メッシュにおける前記谷部の表面を流れる水の流量(qwv0)、前記谷部中間流上層を流れる水の流量(qwv1)並びに谷部中間下流層を流れる水の流量(qwv2)の合計を前記設定された谷部多層分割メッシュを流れる前記水の総流量(qwv)として求める手段、
(C7).前記谷部多層分割メッシュ当たりの水深(hv)と前記水の総流量(qwv)並びに前記解析単位時間とを関連付けて前記谷部毎計算結果データとして前記谷部計算結果用記憶手段に記憶する手段、
(C8).前記前記谷部計算結果用記憶手段の前記解析単位時間での最下端の谷部多層分割メッシュの前記水の総流量(qwv)を前記河道解析部に出力する手段
としての機能を実行するための請求項8、9又は10のいずれかに発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 Based on the basic information for flow rate analysis including the valley length of the valley, the width of the valley, the thickness of the intermediate flow flowing through the valley bottom, the thickness of the valley intermediate flow upper layer, the thickness of the valley intermediate flow lower layer, and the valley gradient A trough model storage unit that stores a trough multilayer model associated with the trough number as a trough sandwiching the left and right slope multilayer models;
Various parameters for valleys for analyzing the amount of water flowing through the valleys and the sediment flow, parameter storage means for valleys stored in association with valley numbers,
Storage means for trough calculation results in which trough calculation result data is stored;
With
On the computer,
(C1). Means for forming a valley divided multilayer model having a valley multilayer divided mesh divided to the bottom surface of the valley intermediate flow layer at the slope division width;
(C2). Means for sequentially setting the valley multi-layer divided mesh from the most upstream side of the valley division multi-layer model,
(C3). Means for assigning the various parameters for the valleys for each of the set valley multi-layer divided mesh,
(C4). Means for allocating the total water flow rate (qws) of the slope division block at the lowest end in the outputted analysis unit time to each of the valley multi-layer division meshes instead of the division rainfall amount,
(C5). For each of the valley division meshes, the both sides of the both sides determined by the total water flow rate (qws) of the water and the total water flow rate (qws) of the lowest end of the analysis unit time one time before the analysis unit time. The total water flow rate of the valley divided mesh, the valley gradient, and the various parameters for the valley are used to determine the water depth (hv) accumulated from the bottom surface of the valley intermediate flow layer in the valley multi-layer divided mesh that has been set. means,
(C6). Each time the water depth (hv) is obtained, the flow rate (qwv0) of water flowing on the surface of the valley portion in the valley multi-layer divided mesh is read by reading the various parameters of the valley portion and the valley gradient, The total flow rate (qwv) of the water flowing through the set valley multi-layer divided mesh is obtained as the total of the flow rate (qwv1) of the water flowing through the upper part of the middle intermediate flow and the flow rate (qwv2) of the water flowing through the middle intermediate downstream layer. means,
(C7). Means for associating the water depth (hv) per the valley multi-layer divided mesh with the total water flow rate (qwv) and the analysis unit time and storing them in the valley calculation result storage means as the calculation results data for each valley. ,
(C8). For executing the function as means for outputting the total flow rate (qwv) of the water of the bottommost multi-layer divided mesh at the analysis unit time of the valley calculation result storage means to the river channel analysis unit. A program for predicting a generated outflow amount according to any one of claims 8, 9 and 10.
(C9).前記谷部多層分割メッシュ毎に、前記谷部用各種パラメータに含まれる土石流を解析するためのパラメータを定義する手段、
(C10).この谷部多層分割メッシュにおける前記水深(hv)、水の総流量(qwv)及び前記土石流を解析するためのパラメータ並びに前記解析単位時間よりも1つ前の解析単位時間の分割雨量で求めた前記両脇の谷部移動可能土砂量(VLv)に基づいて谷部流砂量(qLv)を求め、これを該谷部多層分割メッシュの前記谷部毎計算結果データに関連付けて記憶する手段、
(C11).前記谷部計算結果記憶手段から最下端の前記谷部毎計算結果データの前記谷部流砂量(qLv)を前記河道解析部に出力する手段
としての機能を実行するための請求項8乃至11のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 On the computer,
(C9). Means for defining parameters for analyzing debris flow included in the various parameters for the valley for each of the valley multi-layer divided mesh,
(C10). The water depth (hv), the total flow rate (qwv) of water and the parameters for analyzing the debris flow in the valley multi-layer divided mesh, and the divided rainfall of the analysis unit time one time before the analysis unit time Means for determining a valley sediment load (qLv) based on the amount of sediment movable sediment (VLv) on both sides, and storing this in association with the calculation result data for each valley of the valley multi-layer divided mesh,
(C11). The function according to claim 8 to 11 for executing a function as means for outputting the valley sediment flow rate (qLv) of the calculation result data for each valley at the lowest end from the valley calculation result storage means to the river channel analysis unit. One of the generated outflow prediction simulation programs.
(D1).前記(C5)手段で求めた前記水深(hv)の水面が谷の表面の層、谷の中間流上層又は谷の中間流下層のいずれかに存在しているかを解析する手段、
(D2).この解析結果を前記谷部毎計算結果データに関連付ける手段
とを行うことを特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 On the computer,
(D1). Means for analyzing whether the water surface of the water depth (hv) obtained by the means (C5) is present in any one of a surface layer of a valley, an intermediate upstream layer of a valley, or an intermediate downstream layer of a valley;
(D2). 13. The generated outflow prediction simulation program according to claim 8, wherein means for associating the analysis result with the calculation result data for each valley is performed.
前記谷部解析部から前記算出結果データが入力する毎に、これを蓄積しての谷部流砂量(qLv)と前記谷部の水の総流量(qwv)との合計を河道に溜まる流量として画面に表示する手段
としての機能を実行させるための請求項8乃至13のいずれかに記載の発生流出量予測シミュレーションのプログラム。 On the computer,
Each time the calculation result data is input from the valley analysis unit, the sum of the accumulated valley flow rate (qLv) and the total water flow rate (qwv) of the valley is defined as the flow rate accumulated in the river channel. The generated outflow prediction simulation program according to any one of claims 8 to 13, for executing a function as means for displaying on a screen.
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