データ駆動型ロバスト最適化による次世代の復興土地利用計画に関する研究

基于数据驱动的稳健优化的下一代重建土地利用规划研究

• 批准号: 22K04361
• 负责人: 大窪 和明
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04361/
• 关键词: 復興土地利用計画; 水害; ロバスト最適化

気候変動の進行に伴う水害リスクの変化を背景として，複数の水害シナリオを考慮した上で最適な土地利用計画を求めるロバスト最適化モデルを開発した．沿岸部の都市や複数の河川に囲まれた地域においては，想定すべき水害シナリオを一つに絞ることが難しく，不確実性が存在する．想定される全ての水害シナリオを避けた土地利用計画の策定も難しい中，計画段階において各水害シナリオを重視する度合いを重みとして設定し，最適な土地利用計画を求めるモデルを考えた．そのために，データ駆動型ロバスト最適化モデルの一つであるDistributionally Robust Optimizationを応用し，各水害シナリオの影響の大きさに応じた重みを設定しながら，水害リスクの小さい最適な土地利用計画を求めるモデルを提案した．その結果，各水害シナリオに全て同一の重みを設定し，重視するシナリオを定めずに求められた土地利用計画は，最も大きな被害が想定される水害シナリオに対しては頑健であったものの，それ以外の水害シナリオに対しては脆弱になっている可能性が示唆された．その一方で，本研究で提案したモデルを用いて適切な重みを設定することによって，各水害シナリオによる影響を分散させた土地利用計画が得られることが確認された．さらに，住居地域や商業地域など複数の土地利用が考えられる中で，同種の土地利用を隣り合わせて配置することによって将来的な維持管理費用が低減できることを考慮したモデルとして拡張した．拡張したモデルを，洪水や高潮による水害リスクが想定されている地域を対象に実証分析を行った．拡張モデルを用いて，河川堤防の破堤箇所や維持管理費用の低減効果に関する感度分析を行った結果，水害リスクを避ける土地利用と維持管理費用を低減させる土地利用とが両立できる可能性が示唆された．

In the process of climate change, water hazards are considered to be the most appropriate land use planning, and the optimization of land use planning is developed. The city along the coast has a number of rivers and rivers, and it is difficult to determine the existence of water disasters. To determine the overall water hazards and avoid the difficulties of land use planning, planning stages, the importance of each water hazard, the importance of setting up, the optimal land use planning, and so on. For example, in order to optimize the land use plan, we need to set the weight of each water hazard. As a result, each water hazard has the same weight setting, attention is paid to the determination of land use planning, and the greatest harm is thought to be caused by water hazards. This study proposes that the land use plan should be decentralized. In the future, the maintenance and management costs of residential and commercial areas will be reduced. The water level of the river is very high. The sensitivity analysis results show that the possibility of reducing the cost of land use and maintenance management for water damage prevention is very high.

项目成果

複数の破堤シナリオと用途地域の隣接を考慮した最適土地利用計画モデルによる土地利用の比較

使用最佳土地利用规划模型进行土地利用比较，该模型考虑了多种堤坝决口情况和使用区域的邻近情况

• 发表时间: 2023
• 期刊: 土木計画学研究・講演集
• 作者: Shohei Nunohiro;Takumi Asada;Shuichi Kameyama;Takumi Asada;八重樫咲子，佐々木勇人，野村虹之介，金子栄廣;八重樫咲子，佐々木勇人，濱本碧海，金子栄廣;鬼頭征也，中居楓子，大窪和明，秀島栄三
• 通讯作者: 鬼頭征也，中居楓子，大窪和明，秀島栄三

複数の水害シナリオに対するロバスト最適化による土地利用計画の検討

通过对多种洪水灾害场景的稳健优化来考虑土地利用规划

• 发表时间: 2022
• 期刊: 土木計画学研究・講演集
• 作者: Shohei Nunohiro;Takumi Asada;Shuichi Kameyama;Takumi Asada;八重樫咲子，佐々木勇人，野村虹之介，金子栄廣;八重樫咲子，佐々木勇人，濱本碧海，金子栄廣;鬼頭征也，中居楓子，大窪和明，秀島栄三;大窪和明・中居楓子
• 通讯作者: 大窪和明・中居楓子