| 研究課題/領域番号 |
18K04360
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田中 岳 北海道大学, 工学研究院, 助教 (90333632)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 流出モデル / 確率応答 / 集中化 |
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| 研究実績の概要 |
流出現象を概念的に記述した集中型の流出モデルの一つ，貯留型流出モデルは実務的な利便性が高い一方で，適用可能な流域面積やモデルパラメータの物理的な意味付けといった基礎的な問題を抱えている．本研究課題では，このモデルを洪水予測システムに組み込むことを前提に，この基礎的な問題の解決を図ることに加えて，降雨流出系の不確実性が流出予測に与える影響をも定量化ができるシステム開発のための研究基盤を確立する．これは，降雨量，地形・地質特性，初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化したうえで，二斜面一河道で構成された単位流域が高密度に分布したシステムと，これと別途推定された貯留型流出モデル，両者の確率応答特性の比較からなされるものである．
2020年度は，この洪水予測システムへの導入を前提とした貯留型流出モデルについて，その強制項，モデルパラメータ，初期条件の不確実性を，それぞれ確率分布で表現したうえで，その各々が流出量の確率特性に与える影響を推定可能な微分方程式の導出を試みた．これは流出量の平均値周りの高次モーメント（1~4次モーメント）を与えるもので，これらを解くことで，時間変化する流出量の確率分布形と確率密度関数の推定が可能となった．この流出モデルの強制項，モデルパラメータ，初期条件は，実際の流出現象における降雨量，地形・地質特性，初期の湿潤状態に対応する．昨年に報告した流出量の平均値周りの2次モーメント（分散）と同様に，高次モーメントに対しても地形・地質特性に関連するモデルパラメータの確率特性（2～4次の高次のモーメント）からの依存性が確認された．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
観測資料と先行研究に基づき，降雨量，地形・地質特性と初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化すること（確率分布形を決定するパラメータの推定）は，本研究の取りまとめに向けて最終年度も継続的に取り組む状況にある．ただし，貯留流出モデルの確率特性（流出量の平均値周りの高次モーメント）については推定式が導出された．この検討は応募者が確立してきた技法が基盤であり，順調に研究を進展させたと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
先に述べたように，洪水予測などの実務面における利便性が高い貯留型流出モデルには，基礎的な問題として，モデルパラメータの同定とその物理的な意味付けや，これを実流域に適用するときの流域面積の制限などがある．この問題に対しての本研究の手法には，貯留流出モデルの確率特性を求める必要があるが，これについては，これまでに推定が可能となっている．最終年度はこの応募者が確立してきた技法を用いて，二斜面一河道からなる単位流域からの流出量の確率特性の推定と，この単位流域を自己相似性のある模擬河道網に配置することで流域スケールを山地域の中小河川流域規模にまでに拡大させたうえで，流出量の確率特性を推定する．これに加えて，降雨量，地形・地質特性と初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化することには継続して取り組み，これまでの成果を統合することで本研究課題を取りまとめ，研究目的を達成させる予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型肺炎の感染拡大の防止から，情報収集を伴った学会出席や研究活動の制限が課されたため．次年度に，これを有効活用しながら研究を取りまとめる予定である．
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