水理水文学へのファジイ理論の応用

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660257
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 四ケ所 四男美 九州大学, 農学部, 助教授 (80038265)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平松 和昭 九州大学, 農学部, 助手 (10199094) ; 森 健 九州大学, 農学部, 助手 (50117272) ; 戸原 義男 九州大学, 農学部, 教授 (80038182)
• Keywords: ファジイ推論 / 排水施設管理 / 数値計算 / パラメータ同定 / 水質解析 / ニューロ

Research Abstract

水文学の中心的課題である流出解析と水理学における計算力学へのファジイ理論の応用について検討した。研究成果および今後の研究方向・課題をまとめると次のようである。
1.利水の立場からは長期間の流出を精度よく推定することが重要であり,流出モデルとしてタンクモデル法が著名である。このタンクモデルのパラメータの同定に,ファジイ線形回帰モデルを適用するには,どのように線形化するかが課題であり,この問題に対する一つの解答を示すことができたと考えている。
2.排水施設の管理手法を確立するために,実流域における排水施設管理の現状を調査し,これらの制御規則を「IF〜AND〜THEN〜」形式で排水計算モデルに組み込み,数値実験による検討から,ファジイ推論による排水施設管理の有効性を示した。さらに,排水解析においては,排水計算に長い時間を必要とする問題を解消するため,計算の効率化にファジイ推論を適用する方法についても言及した。
3.干拓地の排水門周辺の流れを対象に,平面および鉛直2次元流れを十分な精度で測定するとともに,これらの流れの数値解析コード作成のため,既往の数値解析プログラムの改良に加えて,新しく,定性推論とファジィ推論を導入し,計算の簡素化と効率化を目的に,現在,実測値との検証を検討中である。
4.ファジィ制御を現実問題に適用していくためには,制御規則とその規則をどのようなメンバーシップ関数で表現するかが重要であり,熟練管理者のノウハウを蓄積することが大切である。本研究を通じて有明海沿岸地域(とくに,福岡・佐賀県地区)の排水施設管理実態を把握できたことは収穫であった。
5.ファジイ理論やニューロ技術を水理・水文学の分野へ適用していくには,教師データによる学習法の確立,非線形関数の極値探索法の研究の進展を痛感した。この問題への対応として遺伝的アルゴリズムが有効な手法として期待でき,今後この方面の研究を進めていきたい。

Research Products

• [Publications] 平松,和昭: "多層パーセプトロンモデルによる河川流量および水質予測" 応用水文. 第6号. 59-68 (1994)
• [Publications] 四ケ所,四男美: "ファジイ回帰モデルによる流出モデルパラメータの同定" 農業土木学会論文集. (発表予定).
• [Publications] 平松,和昭: "ニューラルネットワークモデルによる水質解析" 農業土木学会論文集. (発表予定).