物理法則融合型機械学習（PIML）による非定常地下水リスクの動的可視化に関する研究開発―河北潟周辺農地防災事業内灘排水機場建設工事における実証試験と数理最適化制御の実装―

抄録

大規模開削工事の地下水低下対策（ディープウェル工法）において，従来のフロートスイッチによるON/OFF制御は水位のハンチングを招き，周辺地盤への動的ダメージや土砂流出のリスクを有していた．本研究では石川県河北郡内灘町にて施工された「河北潟周辺農地防災事業内灘排水機場建設工事」を対象にインバータを用いたPID水位制御システムを導入した．さらに，急激な揚水開始に伴い地盤の圧密収縮に起因して発生する非定常な地下水挙動に対し，従来の定常理論に基づく監視システムが計測エラーと誤判定する論理破綻が課題であった．この課題を克服するため，地下水理学の支配方程式と現場の実測データを融合した物理法則融合型機械学習（PIML）を構築し，不均質な地盤内における複雑な水圧変化を正確に識別・可視化する動的デジタルツインを開発した．