等価周波数応答法に基づく2次元分布定数系流出モデルの集中化

Lumping Process of 2 Dimensional Distributed Parameter Model Based on the Equivalent Frequency Response Method
藤田 睦博
Mutsuhiro FUJITA
北海道大学工学研究科教授
要旨

非線形分布定数系流出モデルを用いた降雨量と流域末端からの流出量間の等価周波数伝達関数は,非線形分布定数系流出モデルを周波数領域で集中化したものと考えることができる.ルアイ,藤田は,斜面域を対象にSt. Venant式とこれから派生するDiffusion wave式,Kinematic waveを用いて降雨量と斜面末端からの流出量間の等価伝達関数を求めている.しかし,等価伝達関数を実流域の流出解析に応用しようとすると幾つかの解決すべき問題があり,これらを以下に列挙する.
(1) 斜面域のみならず河道域も考慮した等価周波数伝達関数を求める必要がある.
(2) これまでは,時間軸と河道に沿う距離軸の二つが基礎方程式の独立変数になっていたが,任意の数の独立変数を有する基礎方程式まで理論を拡張する必要がある.
(3) 実際の流出解析を考えると,周波数領域ではなく時間領域の解析が必要になる.
 本報告は,上述の三つの問題点を解決することを目的にしている.(1)の問題に関しては,リンク~マグニチュード方式に基づく河道網理論を導入した.(2)の問題は,特に斜面域における不飽和浸透流式の取り扱い時に必要になる.(3)の問題は,非線形分布定数系の等価伝達関数が2,3次の定係数常微分方程式の周波数伝達関数によって極めて良好に近似できることに着目して解析した.基礎方程式が非線形である効果は,定係数常微分方程式の係数が平均降雨量の関数になっていることによって表われることがわかった.さらに,実測資料を用いて新しくモーメント法と呼ばれる係数の同定法を提案し,係数が平均降雨量の関数であることを確かめた.集中定数系の流出モデルである貯留関数法やタンクモデルなどのモデルパラメータを実測資料を用いて同定したとき,個々の出水は良好に再現しているが出水ごとにパラメータ値が変動していることと関係しているものと思われる.

<<Key Words:集中化,等価周波数伝達関数,キネマティックウエイブ法,デフージョンウエイブ法,河道網,モーメント法>>