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実測水位と降水短時間予報に基づくリアルタイム低平地氾濫予測モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21H02310
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

吉永 育生  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, グループ長 (50414420)

研究分担者 中田 達  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 主任研究員 (10584336)
島崎 昌彦  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 推進室長・技術支援センター長等 (30355135)
木村 延明  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (40706842)
皆川 裕樹  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (70527019)
福重 雄大  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 研究員 (80845850)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード流出予測モデル / ANNモデル / 画像認識 / リアルタイム
研究開始時の研究の概要

低平地の水移動をリアルタイムで予測するシステムの開発である。対象とするスケールは数百から数千haの中・大規模な排水機場が担う面積とし、直近の実測水位と降雨及び降水短時間予報のデータを使って未来の流出現象を計算し、排水路の水位と氾濫を予測する。これにより、管理者が水利施設を操作することで、地区内の氾濫被害を最小化する、氾濫域を農地に限定し宅地を守る等のシナリオ分析が可能となるため、管理者が水利施設を行う上での操作を支援することが可能である。

研究成果の概要

農地等の低平地を対象とし、リアルタイムで氾濫を予測するモデルを開発した。本モデルは、現地データの取得方法や計算方法別に複数のモデルで構成されている。計算対象とする地区の水の流れと氾濫は、集水域からの流出等の処理を工夫することで、物理的な再現性を維持しつつ、計算の高速化を実現した。境界条件の水位は、実測データが十分ある場合には過去データをもとにANNモデルによって推測する方法と、画像認識によって水位と流量を補完する方法を適用することができる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

気候変動等によって豪雨の頻度や規模が増大している。また、農村地域では宅地化によって出水のパターンが変化しただけでなく、浸水から守るべき生命や財産が増えたことにより、排水ポンプなどの水利施設の適切な操作が求められている。そこで、豪雨時の水路の水位上昇や周辺への氾濫をリアルタイムで遠隔監視や予測する技術開発により、排水ポンプや水門などの水利施設の適切な操作を支援し、浸水被害の軽減や被害後の早期の復旧に貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] 河川洪水予測用の事前学習モデルの構築と検証2024

    • 著者名/発表者名
      木村延明,皆川裕樹,福重雄大,馬場大地
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 80 号: 16 ページ: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-16147

    • ISSN
      2436-6021
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ベイズ推定の代替手法を用いた不確実性を可視化する排水機場遊水池のLSTM水位予測モデル2024

    • 著者名/発表者名
      木村延明,皆川裕樹,福重雄大,吉永育生,馬場大地
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 80 号: 22 ページ: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-22011

    • ISSN
      2436-6021
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 転移学習を用いた洪水イベントAI事前学習モデルの構築2023

    • 著者名/発表者名
      木村 延明、皆川 裕樹、福重 雄大、馬場 大地
    • 雑誌名

      河川技術論文集

      巻: 29 号: 0 ページ: 79-84

    • DOI

      10.11532/river.29.0_79

    • ISSN
      2436-6714
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convolutional LSTM と転移学習を用いた洪水予測モデルの高度化2023

    • 著者名/発表者名
      木村 延明、皆川 裕樹、福重 雄大、吉永 育生、馬場 大地
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 4 号: 3 ページ: 361-368

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_361

    • ISSN
      2435-9262
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 周期性のあるデータに対するLSTM水位予測手法の精度向上に資する前処理方法の提案2022

    • 著者名/発表者名
      木村 延明、吉永 育生、皆川 裕樹、福重 雄大、馬場 大地
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 3 号: J2 ページ: 85-91

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_85

    • ISSN
      2435-9262
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ゲート撮影画像の解析による水位および流量計測の実用性の検討2022

    • 著者名/発表者名
      中田達、吉瀬弘人、島崎昌彦
    • 学会等名
      農業農村工学会応用水理部会講演会要旨集
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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