株式会社シビルソフト開発

受託解析 > 雨水流出解析

近年の世界的な気候の変化による浸水災害の多発や、急激な都市化による公共用水域の汚染や給水ネットワークの複雑化など、めまぐるしく変化する環境に素早くかつ的確に対応し分析、評価する能力が問われる時代となって参りました。

コンピュータシミュレーションは、数々の環境の変化を再現し社会資本整備における効率的な事前評価指標として広く用いられるようになってきています。

このような設計に携わっておられる技術者の方々をサポートするべく、この度弊社では、上下水道から河川まで水環境をトータルに解析できる能力を持ったシミュレーションソフト(InfoWorks:米国 Innovyze 社)の日本国内総代理店である江守商事株式会社と提携し、水に関する解析分野に広く展開して参ります。

 

雨水流出解析の概要

はじめに:

自然環境の変化による集中豪雨の頻発や急激な都市の発展により、都市型の浸水災害が数多く発生するようになっております。このようなことから、国や地方自治体でも浸水対策業務やハザードマップなどのリスク管理業務に力点をおくようになってきました。

上記のような業務を行うにあたり、近年では、浸水対策前後の状況を高い精度で把握できる特徴を持つ浸水シミュレーションを積極的に活用するようになってきております。

弊社では都市型下水道ネットワークの資産情報の管理と計画を統合した次世代シミュレーション・ソフトウェアであるInfoWorksによる、高度な雨水流出解析をお客様に提供して参ります。

雨水流出解析:

雨水流出解析は、降雨や管渠の流れといった様々な水理現象をモデル化した計算式を組み合わて一括に解くことによって、より現実に近い事象をコンピュータ上で再現する作業です。

雨水流出解析モデルは下記の表とイメージ図のように大きく4つの要素に分けられます。

 

 

地表面に溢れた水の流れを解析する

従来の雨水流出解析では、管渠や開水路から溢れた水はNodeと呼ばれる水路の節点から水が噴出し、また節点に入り込むといった動きをします。
この手法では、地表に溢れた水は移動せず、その場に溜まるボリュームとして表現していました。

しかしながら、実際には水路から溢れた水は、地形勾配を伝わってより低いところに移動して浸水域を形成します。
最近需要の多くなってきた豪雨による流出解析業務において、地表面を移動する水をいかにモデル化するかは、作成したシミュレーションの信頼性を高めるために欠かせない作業となってきています。

地表面の水の流れを表現するために、道路を開水路と見立てて地表面の水路網を設定することにより、1次元の水理解析ながら地形の広がりを解析する方法などが考えられています。

さらに、現在ではシミュレーションソフトの技術が向上し、デジタルの地盤高データなどをインポートすることによって地形の起伏をコンピュータ上に作り出し、この中に節点からの溢水を流し込むことによって地表面の水の移動を解析することが可能となっています。

※上の画像をクリックするとアニメーションが見られます。

1次元不定流解析

下水管渠や小規模都市河川などの開水路は、節点から節点への物体の移動における収支を計算する1次元の計算となります。

水路内で流量、流速、圧力を算出し、各スパンにおける動水位を算出し、その動水位が地盤線を超えることで地表面への溢水を表現します。

平坦な市街地のでの雨水流出解析や、合流式下水道が整備されている地域での解析など、施設能力を調査することが目的となる業務では1次元解析のみとすることが多いようです。

※上の画像をクリックするとアニメーションが見られます。

2次元不定流解析

解析する平面エリアを任意のメッシュで区切り、ある地点の水がどの方向へ移動していくかを算出するものです。

下水管渠から溢れた水が地表面を伝わって溢れた場所とは別の場所で浸水を引き起こす現象を解析したり、河川決壊などで溢れた水でどの地域が氾濫するのかなどを解析する場合に用います。

2次元の解析の場合、解析するエリアのメッシュをどれだけ細かく正確に作成できるかによって、結果の精度が大きく変わってきます。

 

 

 

雨水流出解析の業務フロー

業務フロー:

雨水流出解析は、まずシミュレーションソフト にて下水道管網モデルおよび河道などの施設モデルを作成します。

この施設モデルの整合性を各種実績データにて確認し、モデルの修正および確定を行います。

施設モデルが完成したら、規模の大きい実績降雨 や将来想定される計画降雨を条件として与え、施設モデルの浸水状況を解析します。

 

 

 

 

雨水流出解析の業務と浸水シミュレーションソフトの紹介

浸水シミュレーションは米国 Innovyze 社の「InfoWorks」を用いて行います。

「InfoWorks」は、1975年にイギリスの水理研究所とウォーリングフォード水理研究所で開発されたシミュレーションモデルを改良したソフトとなっています。

(財)下水道新技術推進機構が発行する「流出解析モデル利活用マニュアル」にも紹介されており、我が国でも多くの解析業務の実績を有するソフトウェアとなっております。

◆モデルの作成◆

現況排水系統をモデルとして構築し、地表面や管渠粗度などのパラメータを設定します。

構築したデータは、データベースに管理され更新や修正などの履歴が残るほか、数々のパターンの浸水対策を管理しやすくなっています。

   ※現況排水系統は下水道台帳や、区画割り施設平面図、

   流量表などより入力を行います。

◆キャリブレーション(モデルの整合照査)◆

現況排水系統の施設モデルを作成した後、実績降雨および実際の計測データを使用して、作成したモデルの整合を照査します。

キャリブレーションを図る対象は様々ですが、浸水域、湛水深、ポンプ場や処理場などの稼働実績等がシミュレーション結果と現実の計測値が整合するように各種パラメータの調整を行います。

◆現況把握◆

施設モデルが完成した後、現在の計画降雨および実績降雨を用いて、現況排水系統の安全度を確認します。

◆対策案検証◆

現況排水系統の安全レベルが評価できたら、対策施設を検討およびモデル化します。

できあがった対策施設モデルに各種の降雨条件を与え、浸水シミュレーションを行い対策案の安全度を検証します。

  ※対策案自体の立案は解析業務に含まれません。

  

◆シミュレーションの制御◆

降雨パターンの合成や、制御構造物(ポンプやゲート)などをリアルタイムにコントロールすることで、様々なパターンを想定した浸水解析がが可能となります。

また、下水管網を流れる汚濁物質をシミュレートすることにより、合流式下水道施設改善業務のサポートも可能となります。

◆シミュレーションの結果表示◆

浸水シミュレーションは、実績降雨や計画降雨などの時系列データを解析します。このため時間経過による浸水状況などをアニメーションで表示することが可能です。

このため、自治体の浸水対策部局や地域住民への説明会において、ビュジュアルを用いた分かりやすいプレゼンテーションが可能となります。

   

◆浸水シミュレーションソフトの 取扱いについて◆

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弊社では雨水流出解析の受託業務とあわせて、この浸水シミュレーションソフトである「InfoWorks」の取扱いも同時に展開しております。

雨水流出解析のソフト紹介は左のバナーをクリックすることでご覧頂くことができます。

 

                    

 

 

お問い合わせ

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