RRIモデルによる流域一体解析

近年、全国各地で深刻な浸水被害が頻発し、今後も気候変動を背景に被害は激甚化・頻発化していくと考えられています。工場やプラントを持つ民間企業においても、浸水にともなう復旧費用や操業停止期間の機会損失、場合によっては従業員に危険が及ぶ可能性もあり、水害に備えた事業継続計画（BCP）の策定は急務です。

構造計画研究所では、長年独自に培ってきた流体解析に関する知見を基に、RRIモデルを利用した降雨流出氾濫解析を通じて、お客様の課題に合わせて対応しております。

RRIモデルとは

RRIモデル（降雨流出氾濫モデル）^※は、大規模な氾濫を迅速に予測するための手法として土木研究所によって開発されたモデルです。

図：RRIの概念図　(ICHARM HPより引用)

※降雨流出氾濫モデル：Rainfall-Runoff-Inundation: RRI Model

通常の氾濫モデルでは洪水氾濫（河川を水が流れる過程・河川から水が溢れて氾濫する過程）の解析を実施することができます。RRIは洪水氾濫に加えて、水文過程（雨が降って川に流れ込む過程）の解析を実施することができます。そのため、内水氾濫・外水氾濫の両方の解析を実施することが可能です。

複雑な地形条件に対しても、非常に高速に計算することができるため、リアルタイムの氾濫予測モデルとして広く使われています。

解析を実施するために必要最低限なデータが非常に少なく、また人工衛星情報や公開データを活用してモデルを作成することができるため、観測情報の少ない中小河川や、発展途上国の河川などにも適用事例が多く存在します。

令和2年7月の豪雨時に発生した球磨川（熊本県）の氾濫を再現した解析事例です。標高や土地利用区分、河道断面データからRRIモデルを構築し、そのモデルに降雨や地点流量などを入力値として与えることで解析を実施します。

図の例ではRRI on iRICをもちいて解析の実施～結果の可視化を実施しています。

図：RRIの解析の流れ（RRI on iRICを使用）

※RRI on iRICの原著作物（以降、RRI）の著作権は、土木研究所（ICHARM）にあります。

※RRI on iRICは、RRIの二次著作物にあたります。

※計算結果は、RRIを改変したプログラム（ RRI on iRIC ）によるものです。

「中小河川洪水予測モデル構築マニュアル」に準拠したパラメータ最適化を実施した例です。過去の出水記録をもとに、SCE-UA法を用いたRRIのパラメータを調整することでRRIモデルの精度を向上することができます。

図：RRIモデルの地点観測流量データと最適パラメータを利用したRRIモデルの地点流量結果の比較
（薄い線で表示したものは最適ではないパラメータを利用した場合の結果）

加えて、「中小河川洪水予測モデル構築マニュアル」では、水位のデータ同化方法について紹介されており、今後水位の予測精度の向上を図るためには、データ同化技術が不可欠となります。

構造計画研究所では、粒子フィルタやアンサンブルカルマンフィルタなどのデータ同化手法を用いて、更に高精度な水位予測を行うための技術開発にも取り組んでいます。

多摩川水系を対象に公開雨量データを用いてリアルタイムに氾濫予測を実施できるシステムの構築例です。公開されている雨量データを自動で取得し、逐次RRIによる解析を実施しています。

図：リアルタイム予測システムのデモ画面