洪水の予測



大雨でたくさんの方が命を失った。痛ましいことだ。
気象庁と国土交通省のサイトを見ているのだが、国土交通省のサイトの「災害・渇水情報」のページは、アクセスが多いのか繋がらなくなっている。
河川の氾濫の予想についていくつか気が付いたことがある。
土砂崩れとかの予想とは別に、河川の氾濫については、現在の観測技術で、ある程度の予測はできると思っている。
川があふれるということは、川には、容量があって、それには限界があると言うこと。
単純に言うと、川に流れ込んだ水量から、川から流れ出る水量を引いたものが、川の容量を超えた時、一番弱いところから川はあふれる。
ある川に流れ込む水量は、アメダス等の観測データから予測できる。
気象庁の「雨量」の単位は、一つの地点の時間当たりの雨の量を「長さ mm」で表したもの。ただ、雨は、一つの「点」に降るわけではなく、広がりを持って、「面」状に降る。今回のようなケースでは、巨大な「体積」の水の塊が、地上に落ちてくるというイメージの方がいいのかもしれない。
洪水予報で重要なのは、各地点の「雨量」ではなく、ある河川にどれだけの水が流れ込むのかと言うこと。ただ、ある地点に降った雨は、必ず一つのある河川に流れ込むはずだから、アメダス等の観測データから、ある河川に流れ込む水の総量は、予想できるはず。(時間当たりの「長さ」が単位の「雨量」ではなく、時間あたりの水の「体積」だ)
一方、川から流れ出る水量についても、予測可能である。大まかに言って、川の「水位」と「流速」で概算できるはずだ。
国土交通省のページ参照できなかったので、確認できていないのだが、確か「水位」しか測ってないような気がする。ただ、「水位」だけだと、ある河川から流れ出る水の時間当たりの総量は、計算できない。
今回のケースのような場合、気象庁が各地の雨量を観測し、国土交通省が各河川の水位を観測しているだけでは、不十分なのだ。気象庁が、各河川への総流入量を、国土交通省が各河川からの総流出量を観測するのが、洪水予想の基本だと思う。その先にも、色々あるのだが。
電気回路のように単純なモデルなので、あるいは、もうできているのかもしれない。僕の杞憂であることを願う。


矢野 哲治 気象庁は、恐らく、レーダー雨量から出しています。水位計がない、水位計では警告が間に合わない中小河川により有効だと思います。
洪水警報の危険分布
https://www.jma.go.jp/jp/suigaimesh/flood.html
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返信プレビューを削除18時間前
矢野 哲治 国交省や県などの水位計は、定期的、洪水の後などに水位計の深さ=断面積を計測、水位-流量対応表を作り、流量を算出しています。
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返信18時間前
矢野 哲治 雨→表流水+蒸発散+地下浸透(→土層→基盤層)→湧出と、複数構造ですので、水文学では、タンクモデルで数値計算して、実値と合うモデルを採用しているようです。
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返信18時間前
丸山 不二夫 あとは、河川のネットワーク構造のモデルもできてますでしょうか?
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返信18時間前
矢野 哲治 河川工学の専門ではないのでわかりませんが、いろいろ見る限り、(特に大きな)流量は足し算と引き算だけのようです。タンクモデルはどちらかというと、通常水量以下でしょうね。
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返信18時間前
矢野 哲治 治水ダムの操作を見ていると、もっと効率のよい操作ができるようにもいつも思うのですが、マニュアルがかちっと決まっていて、現状ではAIを導入するきもなさそうです。
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返信18時間前編集済み
矢野 哲治 気象・降水・水文は、複雑系ですが、河川管理は「超単純系」です。責任の所在をはっきりさせるためだと思います。
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返信18時間前編集済み
船橋 良太郎 雨量計、雨量強度計と言ったもののデータも使ってますよ。
また、河川に流れ込む流域雨量もちゃんと計算してるはずです。

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返信18時間前
小川 道夫 河川のモデルは一応出来ているようです。また、都市災害で下水のモデルもあるようです。出典は忘れてしまいましたが、帰ったら調べてみます。
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返信18時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
水は粘性でもあるため、実際の挙動は、かなり複雑な動きとなります。渦をまいたり、ある一定速度を越えると挙動がまったく異なる性質をもっています。

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返信17時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
河床(土) との摩擦や、流入量の時間差によるエネルギーの変化。人工水路のような単純断面なら簡単ですが、ネジ曲がった自然河川断面の複雑さから生じる流速の差から生じるエネルギーなど、極めて複雑です。

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返信17時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
加えて、護岸ごとに異なる断面強度、飽和して緩んだ土質状態により、申し訳ないのですが、どの箇所が被災するか完全な予測は、難しいと思われます

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返信17時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
ただ、経験的に過去に被災した箇所だったり、昔の地形(例えば、池だった箇所)から弱点と思われる箇所は、わかっています。公開すると周囲の土地の資産価値を落とすため、公開できないのが実情です。

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返信17時間前編集済み
丸山 不二夫 そんなこともあるんですね。
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返信17時間前
中野 正和 Lorawanで計測しているところがありますね。
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返信17時間前

FRAMEWORK.NILIM.GO.JP

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返信プレビューを削除16時間前
丸山 不二夫 おー。なるほど。
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返信16時間前
樽井 陸泰 お金が無い。
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返信16時間前
樽井 陸泰 冬に河川の竣工工事をして洪水を防止するのですが、お金が無いからしないと、洪水になります。
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返信1時間前
丸山 不二夫 モデルは、比較的、単純なものですね。河川の「容量」を、すなわち、どこが弱いかをどう見積もるかは、難しいところがあるかもしれませんが、地震の予知モデルよりは、説得力ありますね。こうしたモデルは、実際の洪水予報に生かされているんでしょうか?
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返信16時間前
川田 大輔 http://www.mlit.go.jp/.../kadai/pdf/shitei/shi2-02.pdf
ちょっと古いですが取り組みの方向性はこの辺にまとまってます

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返信16時間前
丸山 不二夫 なるほど。
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返信16時間前
丸山 不二夫 基本的には、各河川ごとの 流入量 - 流出量 を計算して、河川のネットワーク構造を考えて、合流点で合算すればいいとおもうのだけど(これ、電気回路のキルヒホッフの法則と同じ)、流出量の計算が弱い気がする。難しいんですかね。
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返信16時間前
丸山 不二夫 実践的には、水のボリュームの流れを、正確に把握するのが、きほんだと思います。
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返信16時間前
丸山 不二夫 sourceだけでなく、sinkでのボリュームの見積もりは、どうしてるんでしょう?
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返信16時間前
丸山 不二夫 流出量の見積もりと言ったけど、ある合流点での、ある河川からの流出量は、その合流点での、この河川からの流入量に等しいのだから、下流への流入量に寄与しますね。
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返信16時間前
川田 大輔 浸透率や蒸発率とかバカにならないようです。
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返信16時間前
川田 大輔https://www.jstage.jst.go.jp/.../prohe.../52/0/52_0_391/_pdf

2008年の紀ノ川を扱った論文でも弱いですね。正確に把握できてないみたいです。
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返信16時間前
丸山 不二夫 確かに、川を流れる水の量をはかるということなので、難しいかもしれませんが、基本的には、川の断面積 x 流速ですよね。
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返信16時間前
丸山 不二夫 断面積は、川によって違うでしょうが、ある地点にかぎれば、「水位」の関数です。だから、流速さえわかれば、時間当たりの水のボリュームは、計算出来ますね。
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返信15時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
流速が、表層部分、中間層、下部層など深さの関数として、すべて異なるのです。また時間ごとに変化します。
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返信14時間前編集済み
丸山 不二夫 まあ、それは、シミュレーションでくるのでは?
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返信14時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
洪水の映像をご覧になってください。離散量というかエネルギーロスが多く計算が複雑すぎるのです。
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返信14時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
竜巻を関数で表せない感じです。
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返信14時間前
法堂 一成 · 共通の友達: やまざき はるきさん
説明が未熟で申し訳ないです。
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返信14時間前
丸山 不二夫 いえいえ。
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返信14時間前
丸山 不二夫 浸透率や蒸発率の影響を評価する、いちばんいい方法は、ある地点での、川の実際の流量を、はかることだとおもうのですが。
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返信15時間前
川田 大輔 なので水門が重要なのでは?
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返信15時間前
丸山 不二夫 合流点に、すべて水門があるわけでは、ないような。
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返信15時間前
川田 大輔 なので精度が上がらないのでは?
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返信15時間前
丸山 不二夫 結局、川の流れの量を、正確にはかる方法があればいいということですかね。
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返信15時間前
川田 大輔 コストが受け入れ可能な範囲で、ですね。
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返信15時間前
川田 大輔 環境コスト含めつつ、利水上の制約条件もクリアして、となると現状できる範囲は意外と限られているというのが実態かと。
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返信15時間前
丸山 不二夫 なんか、流速計の設置のような、低コストの方法が、あるような気がするのですが。まあ、わかりません。
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返信15時間前
ぶっさき まさひろ こんな雨はxx年ここに住んでて初めて。なので今後の雨の予測ができると良いのかもしれませんね。
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返信13時間前
小川 道夫 思い出しました。既に商用サービスとして、地圏環境テクノロジーという会社がこの手の精密なシミュレーションを受託で行っています。
https://www.getc.co.jp/getflows/
getflowsと言うソフトで地下水系も含めたシミュレーションを行うソフトでライセンス料金も結構高く、スパコン並みの計算リソースが必要でした。
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返信プレビューを削除12時間前
山下 克司 内地洪水といって河川は決壊しないが、河川に排水できない街区の雨水が街に溢れるという現象がおこっているようです。氾濫するのは河川じゃないというのは怖いですね。
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返信11時間前
丸山 不二夫 やはり、流量の把握がポイントだと思うのですが。
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返信11時間前
丸山 不二夫 小川さんから教えてもらったGETFLOWSというシミュレーターは、おおがかりなものですね。ただ、どの程度スケールするのか、どの程度精度がでるのかよくわかりませんでした。

僕の感覚では、現実の物理現象を対象にしているのですから、シミュレーションで対応するだけでなく、実際の「計測」が重要だと思うのですが。
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返信1時間前
丸山 不二夫 河川についての流量の計測あるいはその推定にフォーカスした、技術開発があってもいいようなきがします。

それは、基本的なことで、そんなにハイテクでも、高価なものにつくとも思えないのですが。
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返信53分前編集済み
丸山 不二夫 それは、シミュレーションの問題じゃないですね。
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返信55分前
丸山 不二夫 もちろん、実際に計測可能な数値から、流量を推定するのに、いろいろなモデルやシミュレーションが必要なのでしょうが。

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