貯水池水面変動の水理特性と降雨流出過程を考慮したダム流入量推定技術の構築

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平成15年度には降雨流出過程と水面変動の水理特性を考慮できるダム流入量推定法として,流出モデルをシステムとしたカルマンフィルタに観測方程式を介して貯水位平滑化フィルタで水位から推定した流量を与える手法(カルマンフィルタ法)を構築した.この手法を用いて実際の貯水池における降雨出水時の流入量を推定したところ,水面振動の影響が見られない良好な推定が可能であった.しかし,ダム流入量の真値を計ることは不可能であり,実データを用いた得られた推定結果から本手法の精度を定量的に示すことは不可能である.また,本手法の適用にはカルマンフィルタのパラメータである観測誤差分散,状態推定誤差分散の初期値について検証することが必要であるものの,解析的にこれらパラメータの影響を調べることは難しい.本年度の研究ではシミュレーションによってこの精度評価とパラメータの推定精度への影響を調べることを行った.本研究ではシステムに用いた流出モデルのモデルパラメータに対して真値パラメータを仮定(仮想真値パラメータ)して,矩形降雨と三角形降雨の入力(仮想降雨)に対する出力を求めてこれを真値流量とした.実際の解析対象貯水池を参考にして定めた直方体貯水池に真値流量が流入したと想定して水位変動を求めて真値水位とした,この真値水位に白色ノイズを付加した水位を仮想計測貯水位とした,この仮想計測著水位と仮想降雨を用いてカルマンンフィルタ法による推定を行い,推定された流量と真値流量を比較することで本手法の精度評価を行った.本検証によってカルマンフィルタ法が高精度に流量を推定できること,および,昨年度の解析に用いた観測誤差分散や状態推定誤差分散の初期値が適当な値であることが確認された.また,カルマンフィルタ法は大きなダム貯水池を単流域とみなす為,モデルパラメータが降雨毎に変動することが考えられる.しかし,モデルパラメータの初期値が真値に対して3割程度の誤差を持つ場合でもカルマンフィルタのオンライン推定処理によってパラメータが適切に推定されることが確認された.