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UC-1系列 地盘分析
　
UC-1
三维渗透流分析(VGFlow)
三维渗透流分析(VGFlow)导入模块版
三维渗透流分析(VGFlow)前后版
 
前后部＋分析部　日圆730,000
仅分析部　日圆480,000
仅前后部　日圆250,000

饱和／非饱和渗透流分析程序

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　　Q&A　（产品评价、导入时起重作用的Q&A）
Line
　1．系统构成

Q1-1． 「3维渗透流分析(VGFlow)」和「VisualFEA Pre&Postprocessor」分别请教其功能。
A1-1． 本系统由下述2个程序构成。
　　(A) FEM分析Solver → VGFlow
　　(B) PrePost系统 → Visual FEA

上述(A)VGFlow是指，渗透流FEM分析的Solver（分析部），通过上述(B)Visual FEA可对Solver进行输入输出。另外，本分析部是(B)的没有PrePost的LoadModule版（输入输出是通过数值直接输入的文档基础）的使用可能。
另一方，上述(B)的Visual FEA是指FEM分析用的通用PrePost，渗透流分析以外的任意FEM分析中作为网格生成器也可以利用。

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　2．输入及适用范围

Q2-1． 对于可处理的要素数有限制吗？
A2-1． 制作有限要素模型时，对要素数(分割数)虽然没有限制，可作成的要素数依存于机器的性能。
网格分割时，因为大量使用内存，要素数较多时会显示内存不足的错误信息。
这根据机器的不同，CPU为3GHz·内存为4GB的机器，节点数·要素数应该参考10万作为限制。
　
Q2-2． 渗透流分析时关于土质定数（比存储系数，残留体积含水率，饱和体积含水率），应该输入大约多少数值？
A2-2． 关于物性值，国内代表性的地盘中通过透水试验结果及保水性试验、非饱和试验数据的vanGenuchten模型，同定值（不仅是α，m，也包含θr，θs）、比存储系数等在程序也有内蔵。
［Poroerty］对话框中，通过从下述材料列表中选择，地盘的饱和渗透特性（包含咨询中的比存储系数，残留体积含水率，饱和体积含水率）及非饱和渗透特性在对话框内因为被自动设定，请参考这些值。
　砂
　丰浦砂
　细粒砂
　砂质土
　关东垆坶质土壤
　冲击土
　粘性土
　白砂
　细沙土1
　细沙土2
　
Q2-3． 初期空吸的指定中根据「河川堤防的构造讨论的辅导」进行计算的情况，应该指定哪个情况？
A2-3． 「河川堤防的构造讨论的辅导」中，初期地下水位的设定上的注意点的记载程度被留下，以此为基础具体在初期空吸没有记载根据怎样的手段规定。
初期空吸的输入时，考虑饱和域及非饱和域的透水特性等，需要设计者自身进行设定。
体积含水率等没有实测值，厚的不透水层等的分布等不出特殊间隙水压分布被想定时，作为最容易的手法，作为直线间隙水压分布推荐采用假定的手法。
  • Pore　pressure　with　liner　variation　：
    饱和域·非饱和域共同，假定间隙水压按直线段布
  • Pore　pressure　defined　by　table　：
    根据深度输入间隙水压值，关于非饱和域可设定非直线的空吸。
  • Volume　water　content　withe　linear　variation　：
    饱和域·非饱和域共同，假定体积含水率按直线段布
  • Volume　water　content　defined　by　table　：
    根据深度输入体积含水率值，关于非饱和域可设定非直线的空吸。
　
　
Q2-4． 进行降雨分析时，实测的降雨波形不是手动输入，可以从数据文件导入吗？
A2-4． 是的，只要是文档的形式便可以导入。

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　3．分析模型作成

Q3-1． 网格中可以定义高度（标高）吗？
A3-1． 本程序前后处理的VisualFEA是设计计算以外的任意FEM分析作为对象，因为作为通用软件被设计，关于网格不能设定标高等的属性。
本程序中，[Edit]-[Stick　to　Grid]处于选中的状态（默认），描绘的Line在该网格点上吻合的位置进行描绘。
另外，通过[View]-[Grid　Setting]因为可以变更网格的比例、间距，描绘的线不放在1.0m间隔的网格时，对其调整或者通过摘除[Edit]-[Stick　to　Grid]的选项，可描绘网格上没有的线。
新建中输入或DXF导入后追加输入时，请利用上述功能。
　 　
　
Q3-2． 想进行三维分析，地盘的标高值应该在哪个轴设定？
A3-2． VGFlow中，二维分析和三维分析的情况，坐标轴的垂直方向不同。
  • 二维分析 → 重力项是Y轴下向
  • 三维分析 → 重力项是Z轴下向
为此，三维网格的作成时，请注意Z轴设定为垂直方向。
　
Q3-3． 请教分析模型作成地表面数据的作成方法。
A3-3．
  1. 准备以下格式的标高数据文件。
    　
  2. 制作基准的平面网格。
  3. 选择[Edit]-[Project]菜单。
  4. [Project]对话框中选择[Surface Mesh]、[Data points]，[Read]按钮导入标高数据文件。
  5. 基准的平面网格选择后，点击[Project]按钮制作地表面数据。

    ----*----+----*----+----*----+----*----+----*----+----*----+
    标高数据文件的格式：
    [地点数N]
    [X坐标1]　[Y坐标1]　[Z坐标(标高)1]
    [X坐标2]　[Y坐标2]　[Z坐标(标高)2]
    ····　····　····
    [X坐标N]　[Y坐标N]　[Z坐标(标高)N]
    ----*----+----*----+----*----+----*----+----*----+----*----+"

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　4．网格分割

Q4-1． 网格作成时，请教关于网格形状的对应种类。
A4-1． 本产品中PrePostProcessor的VisualFEA是，FEM分析用的通用PrePost系统（不仅渗透流，也想定流体分析和构造分析）在网格分割时，任意任意形状（例如，飞机、咖啡杯，有内空断面的管道等）均为可能，另外，所有断面的网格分割均可能。
　
Q4-2． 河川堤防的设计事例中像格子状网格分割可能吗？
A4-2． 本程序中，对于像土堤防一样的台形形状，通过自动网格适合FEM分析的网格分割、或天端和基础的分割数通过令其相等，放射状规则的网格分割可能。
但是，各要素从所有直角形成的格子状网格分割中基本上不做对应。
想按格子状的网格分割时，请按以下要领输入。

《顺序》
模型由复数个四边形形成，各线段如以下所示按要领输入及分割。

　·坡面～坡面基础 ： 按想要切割的网格宽度分开输入复数个线段。
　·天顶及基础地盘 ： 按1条线段输入，按想要切割的网格宽度设定分割数。
　

　·坡面内　： 按1条线段输入，对面相对的便按网格高度相同值设定分割数。
　
　
Q4-3． 渗透流FEM中，所谓按网格分割堤高的10分割的考虑是，根据作为对象的堤防的规模在分析精度上没有问题吗？
A4-3． 关于相对堤体的网格分割，有水位变动的部分，网格切割越细的一方分析精度被提高。
不是按『按10分割程度分割』，而是『最低按10分割以上』。
再者，此『最低按10分割以上』是指相对普通堤防的规定，规模充其量堤高10m程度的规模，这里一个网格最低也要按1.0m以下。
相对堤高为15m以上的止水构造物、高填土，应该按分割数尽可能小的进行设定。
　
Q4-4． 利用国土地理院的50m网格标高数据，可进行地表面数据作成吗？
A4-4． 本系统的PrePostProcessor通过运用VisualFEA的投影(Project)功能，可以制作地表面数据，即「基准的平面网格投影到标高数据的面网格」。
　
Q4-5． 网格分割后领域可以划分吗？
A4-5． 自动网格时，对于必须要划分领域Line并不是对网格进行分割，一旦该当位置的网格解除后，在想切割的领域追加线段的基础上，请再度分割网格。

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　5．分析功能

Q5-1． 渗透流FEM中固定分析和非固定分析具体指什么？
A5-1． 地下水面是平面，在动水坡度没有时有静水压状态，土中水的举动有不随时间变化的状态。
此外，地下水面中有动水坡度时，来自山侧的供给量和谷侧的扩散处于平衡状态中，土中水的举动不呈现随时间的变化。
此状态为固定状态，该模拟称为固定分析。
另外，像河川水位一样通过天气、上流水库的运用，伴随水位变化土中水为平衡状态中没有的状态便是非固定状态，该模拟称为非固定分析。
　
Q5-2． 灾害对策等向山岳部设置填土(填土像堤防一样的功能)，其中有像格里拉大雨一样集中降雨的时候，可以计算填土背面的积水程度吗？
A5-2． 根据分析对象，VGFlow的有需要其他雨水流出分析程序 xpswmm的可能。关于各产品中分析对象的现象说明如下。
  • VGFlow
    相对有効降雨地下水流出现象的模拟作为对象，相对降雨的表面流出现象不做处理。
    　支配方程式　：　Richards式（二维分析、三维分析）
    　分析对象 　　：　“土中水”的饱和/非饱和渗透现象
    　数值解法 　　：　FEM（有限要素法）
  • xpswmm
    相对实际降雨的表面流出现象的模拟为对象，关于地下水流出通过Horton式、GreenAmpt式作为一维初期损失，进行计算及渗透施设等为对象的一维饱和/非饱和渗透的处理，二维或三维的渗透流分析不进行处理。
    　支配方程式　：　SantVenant式（一维分析、二维分析、1D-2D连动分析）
    　分析对象 　　：　“表面水”的表面流出现象，
    　数值解法 　　：　FDM（差分法）
  • 讨论的模拟现象
    相对降雨的填土背面会有多少湛水为目的时，因为现象为“表面水”，需要xpswmm。
    另一方面，VGFlow中作为条件xpswmm导致的“表面水”的分析结果，赋予外水位时可模拟填土内及基础的“土中水”的地下水流出现象。为此，相对大雨填土及基础的渗透破坏、管道破坏等地下水流况的分析为目的时，需要VGFlow。
　
Q5-3． 通过建筑物的施工，可以确认变化的地下水位吗？
A5-3． 本程序是由Richards式通过饱和-非饱和渗透流支配方程式的有限要素法，通过数值解法赋予适当的渗透特性和边界条件，因为可以模拟土中水的举动，其用途可进行伴随建筑物施工的地下水影响分析。
虽然没有阶段分析功能，在施工前后制作分析模型，施工前的现状中基于地下水位的实测，设定适当的渗透特性等，通过应用施工后的模型，伴随其施工可进行地下水影响的分析。相对施工后的模型，例如施工中的基坑壁等，[Assing]-[Seepage Property]中通过Cutoff，作为渗透变得不连续的二重节点可进行模型化。
　
Q5-4． 可以处理自由水面（河川、海岸等水部）吗？
A5-4． 作为程序分析对象根据渗透流的支配方程式（Richards式）仅限土中水，如咨询中提到的一样不对应高于地盘面的表面水（并非土中水、河川海岸、蓄水等）的乱流现象的支配方程式（例如Navier-Stokes式等）。
为此，作为模型设定的有限要素，仅限地盘部分，如咨询中提到的对于高于地盘面的表面水，根据自由水面将压力赋予堤防等边界进行计算。
再者，非固定分析时的初期条件设定时，咨询中有的从表面水～土中的自由水面作为一系列水面形所赋予的形式。
　
Q5-5． 依据「中小河川的堤防点检·对策的辅导（案）(http://www.jice.or.jp/siryo/t1/200411040.html)的校核可以吗？
A5-5． 本产品「VGFlow」是进行非固定饱和·非饱和渗透流分析的程序，同辅导中列举的代码（GW-USAF、PC-UNISSF、2D-FLOW、SAUSE、SOIL2F等）一样，原始上可依据同辅导进行分析。
关于本产品「VGFlow」中同辅导的对应可否，其概要记述如下。在考虑这些对应状况的基础上讨论如下。
  1. 网格分割　→　△
    本程序前部中自动网格分割作为原则，同辅导「要素分割事例」中格子状的网格分割原则上不做对应。（这里，原则上不做对应是指，操作上有一定困难,根据产品帮助的Q&A1-3中的操作顺序，也可进行格子状的网格分割）
    个人建议，同辅导「要素分割事例」中关于格子状的网格分割，根据分析类別具有一定意义，关于渗透流分析手动进行网格分割是当时的习惯，从FEM的计算精度而言一般认为不是根据，因为继承设计事例也是一种设计思想，请设计者自行判断。

  2. 非饱和渗透特性　→　○
    关于非饱和渗透特性（ψ-θ曲线、Kr-θ曲线），同辅导中有的『实务的切分』图4.3.6及图4.3.7所示，添加了数据，这些可以没有费事的输入直接使用。
    另外，关于非饱和渗透特性，相对van　Genuchten式通过输入同定的参数，可进行van　Genuchten式的分析。

  3. 用于降雨波形作成的流出分析　→　△
    本程序是非固定饱和·非饱和渗透流分析的程序，不对应流量水文图表的计算。降雨波形需要直接输入。

  4. 河川水位（外水位）波形的设定　→　△
    本程序是非固定饱和·非饱和渗透流分析的程序，没有辅导中有的河川水位（外水位）波形的自动设定功能。设计者需要自行制作波形，作成后直接输入河川水位（外水位）波形。

  5. 滑动破坏（渗透破坏）的讨论　→　△
    本产品「VGFlow」仅将渗透流作为对象，对于反应了渗透流分析的滑动破坏，需要其他产品「斜面的安定计算」支持。

  6. 管道破坏（渗透破坏）的讨论　→　△
    没有辅导中规定的局所动水坡度的算定功能。
    关于局部动水坡度的算定，运用全水头及压力水头的节点出力值等，设计者可自行手动计算。

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