| 研究概要 |
本課題では都市型水害に対処するために,気象庁が提供している降雨予測データやポンプ場での測定が容易なデータにもとづいて雨水ポンプの効率的な運転計画を提案することを目的として研究を行った.昨年までにポンプ場への雨水流入量の予測にもとづいた雨水ポンプの最適運転計画問題を定式化した.これに対して,流入量よりも計測が容易であるポンプ場の水位に注目した予測モデルを作成した.本手法では降雨,排水量の時間変化およびポンプ場の水位の関係を表わす線形ARXモデルのモデルパラメータを過去の測定データから逐次同定する.降水ナウキャストから得られる将来の降雨予測値を代入して水位予測を行う.雨天時と晴天時ではモデルパラメータの違いがあるが,逐次モデルパラメータを同定して更新することで,状況に関わらず統一的に予測を行うことができる.実際にいくつかのポンプ場で測定されたデータを用いて,ポンプ場や降雨の状況が異なる場合の水位予測計算を行った.ナウキャストの降雨予測の誤差が大きい場合は水位予測に大きな誤差が生じたが,理想的な降雨予測値が得られる場合には良好な水位予測値が得られた.利用するナウキャストデータの数,モデル次数や忘却係数などを変更して比較を行った.また,ポンプ井の断面形状と水位変化の関係にもとづき,予測モデルに水理学の理論にもとづいた非線形項を付加した.非線形項の導入にあたっては,非線形制御の対象としてよく用いられるシステムを用いて非線形制御の効果やパラメータ調整法について検討した.シミュレーションを行って比較したところ,水位予測誤差は今回導入した非線形項よりもモデル次数や忘却係数の変更によって改善される傾向があった.提案したアルゴリズムを用いて水位予測を行った結果,ポンプ場において簡単に測定,入手できるデータのみを用いて水位を予測できる可能性を示した.
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