Development of rainfall-runoff and flood inundation integrated analysis model and parameter optimization method for basinwide comprehensive flood disaster prevention

本研究は，流域での地中・地表面流，河道・氾濫原での洪水氾濫流を一体的に取り扱うことで，流域全体の雨水の挙動を把握し，流域治水に供する「降雨流出・洪水氾濫一体解析モデル」の開発を目的としている．当該年度では，以下の(1)~(5)を実施した．（1）降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルの計算効率の改善：昨年度構築した同モデルについて，ドライ・ウェット状態が混在する箇所で計算が不安定になる状況が確認された．そのため，昨年度改良したドライ・ウェット状態の数値流束の取り扱いについて，プログラムの見直しを行った．その結果，以前のプログラムに比べ安定した解析が実行可能となり，計算効率が向上した．(2)ベイズ最適化による地中流の解析パラメータの推定法の構築：ベイズ最適化に基づく，地中流の透水係数や空隙率のパラメータ推定法を構築した．(3)モデル土壌での地中・地表面流の実験および(2)の最適化法の検証：モデル土壌での地中・地表面流の実験を実施し，地中・地表面流の水深や流量の経時変化の実験データを収集した．これに基づき，(1)の解析モデルが実験結果を再現できること，(2)の推定法が地中流と地表面流が発生する場合には妥当なパラメータを推定できることを示した．(4)水位情報に基づく分流河道の予測精度の検証：昨年度取得した水位を与条件とした分流河道の実験結果に基づき，降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルが，水位や流量ハイドログラフを再現できることを示した． (5)河道・氾濫原データの作成方法の検討と実流域への適用：河道線形や堤防線形・氾濫原の平面形状をより詳細に再現できる計算格子の作成法を検討した．同方法と降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルを球磨川流域に適用し，実現象の再現精度の検証と支川流域での地中流や地表面流の雨水の収支の把握を行った．

本研究は，流域での地中・地表面流，河道・氾濫原での洪水氾濫流を一体的に取り扱うことで，流域全体の雨水の挙動を把握し，流域治水に供する「降雨流出・洪水氾濫一体解析モデル」の開発を目的としている．当該年度では，以下の(1)~(5)を実施した．（1）降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルの計算効率の改善：昨年度構築した同モデルについて，ドライ・ウェット状態が混在する箇所で計算が不安定になる状況が確認された．そのため，昨年度改良したドライ・ウェット状態の数値流束の取り扱いについて，プログラムの見直しを行った．その結果，以前のプログラムに比べ安定した解析が実行可能となり，計算効率が向上した．(2)ベイズ最適化による地中流の解析パラメータの推定法の構築：ベイズ最適化に基づく，地中流の透水係数や空隙率のパラメータ推定法を構築した．(3)モデル土壌での地中・地表面流の実験および(2)の最適化法の検証：モデル土壌での地中・地表面流の実験を実施し，地中・地表面流の水深や流量の経時変化の実験データを収集した．これに基づき，(1)の解析モデルが実験結果を再現できること，(2)の推定法が地中流と地表面流が発生する場合には妥当なパラメータを推定できることを示した．(4)水位情報に基づく分流河道の予測精度の検証：昨年度取得した水位を与条件とした分流河道の実験結果に基づき，降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルが，水位や流量ハイドログラフを再現できることを示した． (5)河道・氾濫原データの作成方法の検討と実流域への適用：河道線形や堤防線形・氾濫原の平面形状をより詳細に再現できる計算格子の作成法を検討した．同方法と降雨流出・洪水氾濫一体解析モデルを球磨川流域に適用し，実現象の再現精度の検証と支川流域での地中流や地表面流の雨水の収支の把握を行った．