第 4 章 発電用ダムの流入量予測手法の導出
4.4 流量逓減時定数予測の前処理
図 4-8 ピーク降雨後の降雨時間とRTC
ただし、x,
y
は、それぞれデータx
i(i 1 , N )
およびy
i(i 1 , N )
の相加平均である。相関係数はその値の絶対値が1に近いほど強い相関を示している。
図７および図８の相関係数は0.6，0.5であり、ピーク降雨までの降雨強度とピーク降雨 後の降雨時間は共に、RTCと比較的良好な相関関係にあると考えられる。その他の諸量に ついても同様に調べたので、表 4.3 に示す。同表から、降雨強度とピーク降雨後の降雨時 間は他の諸量に較べて RTC との相関性が強いことが認められる。このことから、降雨強 度とピーク降雨後の降雨時間をRTC予測の入力情報として利用可能と言える。
表 4.3 各諸量の相関係数 0
2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5 6
Rainfall duration after peak rainfall [h]
RTC [h]
0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5 6
Rainfall duration after peak rainfall [h]
RTC [h]
N y y N
x x
N
y y x
x
i i
i i
2 2
相関係数
Total amount of rainfall until peak rainfall
Rainfall intensity until peak
rainfall
Base flow rate
Rainfall intensity after peak
rainfall
Rainfall duration after peak
rainfall
-0.2 -0.6 -0.4 -0.3 0.5
(3)
4.4 流量逓減時定数予測の前処理
4.4.3 クラスタ分析
対象降雨 12 例の予測精度向上を目的として、予測システムに用いる学習データの選択 に際し、クラスタ分析を用いる[4.14]。そして、RTC予測結果を比較して、クラスタ分析 によるデータマイニグの良否を評価する。
クラスタ分析とは、あるデータの似通ったもの同士をグループにまとめる手法であり、
データごとの最短距離法，最長距離法，重心法，郡平均法などがあり、一般的な解析手法 として容易に利用可能となっている。本研究では、比較的取扱が容易な最短距離法による クラスタ分析を用いた。
クラスタ分析の入力として、基底流量，ピーク降雨までの累積雨量および降雨強度，
ピーク降雨後の降雨強度および降雨時間の計5種類とした。土地の湿潤具合を表す指標と して基底流量を用いることが良いとされていることから、基底流量もクラスタ分析の入力 情報として追加した。
降雨 12 例に対して、基底流量，降雨諸量により、類似した降雨のグループに分けた。
クラスタ分析によりA，Bの2個のグループに分類された結果を表 4.4 に示す。分類する 前後の各諸量について、図 4-9 と図 4-10 および図 4-11 に五次元のグラフを示す。これら の図は各諸量の最大値を1としたものである。
表 4.4 クラスタ分析による分類結果
Aグループは、比較的累積雨量が少なく、ピーク降雨後の降雨強度が弱い集まりである。
B グループは、5 個すべての諸量が最大値に対して均等な集まりであると考えられる。形 を比較すると、Aグループは突出した諸量をもつグループであるのに対し、Bグループは
Rainfall No.
Total amount of rainfall until peak rainfall
[mm]
Rainfall intensity until peak
rainfall [mm/h]
Base flow rate [m
3/s]
Rainfall intensity after peak
rainfall [mm/h]
Rainfall duration after peak
rainfall [h]
Clus-ter
R1 371.0 74.2 20.0 0.0 0.0 A
R2 267.0 22.3 14.0 26.0 2.0 B
R3 524.0 32.8 22.0 21.3 4.0 B
R4 311.0 18.3 23.0 20.0 3.0 B
R5 258.0 36.9 56.0 38.0 2.0 A
R6 211.0 19.2 54.0 31.8 5.0 A
R7 816.0 51.0 46.0 102.5 2.0 B
R8 582.0 17.6 41.0 49.3 4.0 B
R9 255.0 36.4 64.0 39.3 4.0 A
R10 493.0 23.5 29.8 0.0 0.0 A
R11 953.0 79.4 70.0 98.5 2.0 B
R12 508.0 42.3 32.0 75.7 3.0 B
比較的整った五角形のグループに分類されている。
クラスタ分析ではグループ数を任意に与える。グループ数を3個以上にすると、各グル ープの大局的特徴を明確に知ることが難しくなるため、予測システムに用いる諸量のグル ープ分けは、グループ数を2個とした。
以上から、クラスタ分析を行うことで、比較的まとまったグループに分類することがで きたと考えられる。
図 4-9 分類前の各諸量
図 4-10 グループAの各諸量 Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9 No.10 No.11 No.12 Base flow rate
Rainfall duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9 No.10 No.11 No.12 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9 No.10 No.11 No.12
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
No.1 No.5 No.6 No.9 No.10
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
ＧｒｏｕｐＡ
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
No.1 No.5 No.6 No.9 No.10 No.1 No.5 No.6 No.9 No.10
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
ＧｒｏｕｐＡ
4.4 流量逓減時定数予測の前処理
図 4-11 グループBの各諸量 Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
No.2 No.3 No.4 No.7 No.8 No.11 No.12
ＧｒｏｕｐＢ
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
Base flow rate Rainfall
duration after peak rainfall
Rainfall intensity after peak rainfall
Rainfall intensity until peak rainfall Total amount of rainfall until peak rainfall
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0