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UC-1シリーズ 水工
UC-1  xpswmm 雨水流出解析ソフトウェア
¥660,000〜 (税別)
レンタル ¥129,375〜(税別)
UC-win/Road xpswmm プラグイン Ver.2 (for Tsunami) ¥300,000 (税別)
雨水流出解析・氾濫解析ソフトウェア
初版リリース : '07.05.01 / 最新Ver.リリース : '16.02.02

xpswmm解析支援サービス
UC-win/Road for Tsunami
xpswmm解析支援サービス
xpswmm解析支援サービス
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xpswmm 製品紹介

  プログラム概要
ライン

都市化された流域では、上下水道、遊水池などの存在が水の循環をより複雑なものにしています。
近年、都市河川をとりまく環境が急激に進むなかで、従来の『河川砂防技術基準(案)』の記述だけでは必ずしも適切に対処できない点が多くみられるようになってきています。
都市河川では、その流出機構に下水道施設が大きく寄与するため、下水道その他の排水施設や雨水貯留浸透施設の評価が可能なモデルを用いることが原則とされています。
土木学会「水理公式集、平成11年版」や「流出解析モデル利活用マニュアル、2006年3月、(財)下水道新技術推進機構」では、この要件を満たす氾濫解析に使用可能な流出解析モデルとして『xpswmm』が挙げられています。
都市河川においては、洪水氾濫にともなう被害ポテンシャルが高く、降雨状況やの破堤についてシナリオを与えて流出解析から水位計算、氾濫解析によるシミュレーションの需要は高まっています。

  関連情報
TOPICS
 
  • 氾濫解析ソフトxpswmmについて、"XPS Award of Excellence in Partnership & Distribution 2007-2008"を受賞しました。
    2008年9月26日、弊社東京本社会議室にて、XPSoftware副社長 Mr.Kuchにより表彰式が行われました。
"XPS Award"盾

関連製品

道路土工(要綱、切土工・斜面安定工指針)の改訂とフォーラムエイトの対応 ('09.07.22掲載)

ユーザインフォメーションページ

新製品紹介
Excel 出力例

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  xpswmm 2016 <2016年 2月 2日リリース>NEWライン
  1. 汚水流出域(Sewersheds)レイヤー追加による汚水流出域の可視化に対応
  2. 副流域の排出先の自動設定機能に対応
  3. 背景画像の透過率調節機能に対応
  4. 円形および矩形のオリフィス面積計算機能に対応
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  プログラムの機能と特長ライン
xpswmm(Stormwater&Wastewater Managemement Model)は、1969〜1971年にアメリカ環境保護庁(U.S.Environment Protection Agency)の指導・援助により、コンサルタント会社Metcalf and Eddy社、フロリダ大学(University of Florida)、Water Resource Engineers社(現Camp,Dresser and McKee,Inc.)の3機関によって開発されたコードに起源を持つシステムであり、都市域の水量・水質解析モデルとして、アメリカ・カナダ等を中心に、世界各国で広く利用されている実績豊富なモデルです。
本システムは複数の計算モジュールから構成されますが、大きく、降雨損失モデル、地表面流出解析モデル、管内水理解析モデル、氾濫解析モデル、汚濁負荷解析モデルから構築されます。
xpswmm基本システムに加え、氾濫解析を行うXP-Flood:2Dモジュールや、リアルタイムコントロールを行うXP-RTCモジュール、数値地形データ用のXP-GISモジュール等の追加モジュールの製品ラインナップを揃えております。

■ 特長
  • 河川、下水道、河川と下水道の統合解析、汚濁負荷、氾濫解析等のあらゆる用途に適用できます。
  • 逆流や背水、ループをなすネットワーク流れ等の複雑な流れを、1次元(管路)と2次元(地表面)の不定流解析により厳密に解析します。
  • DTM等の数値地図データ等の活用により、容易に地形データを構築できます。
  • CAD、SHPファイルや航空写真などの背景レイヤーのインポートや管理が可能。
  • リアルタイムコントロール機能により、既存施設の活用方法や運用方法の立案、ポンプ施設等の最適運転ルールの提案等が可能です。
  • シナリオマネージャー機能により、対策施設(バイパス管、貯留施設等)を組み込み、効果の検証が操作性良くできます。
  • 1D/2D解析により地下の管内流と氾濫原の地表流との統合解析可能。
  • 1D/2D解析では、浸水深に応じて粗度が変わるとした高密度の解析可能。
  • 1D/2D解析では、降雨を二次元領域で時間的・空間的に与えた 解析可能。
  • 浸水シミュレーションでは、管路内の水理と地表面の氾濫現象とが連動した一体化解析が行えます。
  • 設定降雨に対する浸水エリア、浸水深、浸水時間、氾濫流速などの解析結果が3Dやアニメーションで表示され、解析結果の評価に際して利便的です。
  • xpswmmの氾濫解析結果をUC-win/Roadにデータ連携し、VRで表現可能

■ 機能(流出解析:水文モード)

水文モードでは、流域分割後の各部分流域に対し、浸透域・不浸透域、窪地貯留、蒸発散を考慮した有効降雨に対する表面流出解析を行います。

●降雨解析
一定時間間隔、任意時間間隔等の任意の時系列データの作成、実績降雨の計画降雨への引伸し等のあらゆる降雨波形の設定が可能です。

●降雨損失解析
土地利用毎の初期損失として、窪地貯留、Horton式またはGreen-Ampt式による浸透能での地下への浸透、蒸発散による降雨の損失を考慮し、降雨量から地表面に流出する有効降雨量を算出します。


▲有効降雨の扱い

●表面流出解析: 
有効降雨が地表面を流れる経過を算出します。
  • 非線形貯留法(RUNOFF法)
  • 等価粗度法(KinematicWave式)
  • SCS曲線法(降雨と浸透の経験則を使うモデル)
  • ラウレンサン非線形法(貯留関数法)
  • 単位図法(ユニットハイドログラフ)
  • 時間面積法(タイムエリア法)
  • 局地法(SBUH法、CUHP法、LA地域法、Snyder法)  等

非線形貯留法では、地表面流の水は広い範囲にわたった薄い層であると仮定し、連続方程式と表面流のManning方程式とから解法します。

▲流域の単純化 ▲非線形貯留法の概念図

■ 機能(水理解析:水理モード)

ループ管等の複雑な管渠解析が可能であり、任意地点における水量、水質を時系列的に解析することができます。水理モードでの単独計算も可能であり、水文モードと連結させて、表面流出解析から求まるハイドログラフを雨水ます、マンホール等から管きょ・排水路への流入量とした連動した解析も可能です。

●水理解析
水理解析では、完全サンブナン方程式に基づくDynamic wave法を標準としますが、KinematicWave法やEPA-SWMM法による解析も可能です。

  • Dynamic wave法(一次元不定流モデル)
  • Kinematic wave法(一次元等流解析モデル)
  • EPA-SWMM法
サンブナン方程式の全項を考慮しているため、Dynamic wave法による一次元不定流解析モデルでは、逆流や背水、ループをなすネットワーク流れ等のあらゆる一次元水理現象を解析可能です。
  • 開水路流れ、圧力流れ
  • ポンプ、堰等の水理構造物を組込んだ計算
  • 下水道網、貯留施設等の対策施設の効果
●開水路水理(河川流、水路解析)
開水路流れの解析に際しては、一次元不定流モデルにより解析します。

●管内水理(下水道管路網)
圧力管状態の解析に際しては、プライスマンスロットにより一次元不定流モデルにより解析します。


▲開水路水理モデル ▲管内水理:プライスマンスロット概念図

■汚濁解析:汚濁モード

下記のモデルにより汚濁負荷解析に対応です。
  • 地表面堆積流出モデル
  • 堆積物質輸送モデル
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■追加モジュール

氾濫解析では、「下水道から溢水」→「溢水した水による地表面氾濫」→「氾濫流の下水道への戻り」といった氾濫発生から終息までの一連の水理現象に関して、地下の管内水理解析と地表面の氾濫解析とで相互の解析情報をやりとりして逐次計算することにより、地下の下水道流れと地表面の氾濫流を連動させて連続的に解析します。

●氾濫解析モジュール;xp2D(旧名称 XP-Flood:2D)
雨水排除施設内水理(自由水面流れ・圧力流れ)の一次元不定流解析と連動した地表面をメッシュ分割して氾濫状態を二次元不定流モデルにより解析します。メッシュ内に分布するマンホール部で管きょと接続することにより、管きょの流下能力以上の雨水がマンホールから溢水し、地表面の勾配にしたがって流下・拡散するとした解析になります。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲一次元及び二次元不定流の一体化解析の概念図 ▲ネットワークの3D表示

●リアルタイムコントロールモジュール(RTC)
各種センサーからの水位や流量等の観測データに基づき水門、堰、ポンプ等の操作を動的に制御させたシミュレーションが可能であり、既存施設の活用方法や運用方法の立案、ポンプ施設等の最適運転ルールの提案等が可能です。

●マルチドメインモジュール
氾濫流域に複数の領域(マルチドメイン)を定義し、それぞれの領域に異なるメッシュサイズを定義することが可能です。また、メッシュ範囲を任意に回転することで実際の地形(道路や流線)に合うように調整が可能です。
  画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲マルチ2Dドメインによるモデリングでの解析結果
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■プレ機能

使いやすいグラフィカルユーザーインターフェースでマウス、メニューコマンドとツールアイコンを使用しながら、ネットワークを画面上で対話的に作成・変更できます。

●XPテーブル
入出力に関する全ての変数に対して、任意の表形式での入出力ができます。

●CADコネクター
CADファイルの背景図としてのインポートに加え、CADレイヤー毎にxpswmmのモデル属性に自動でコンバートします。

●LandXMLファイルインポート
土木関連、土地測量及び運輸関連等での技術データ交換標準フォーマットLandXMLに対応し、3次元VRソフト(UC-win/Road)や他社CADソフトで作成した下水道管網や地表面TINファイルをインポートできます。

●GISデータのインポート/エクスポート
GISデータ(ESRI Shape・Mapinfo)をモデル属性としてインポートできます。
また、本システムで作成した地形やネットワークをGISデータ(ESRI Shape・Mapinfo)としてエクスポートできます。
  • 結果のESRI ASCII Gridファイル形式エクスポート
  • ノード及びリンク入力値のGIS形式属性エクスポート
  • XPテーブルのGIS形式属性エクスポート
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。  画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲GISデータのインポート/エクスポート

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲1D氾濫マップの出力例 ▲横断面水面形出力


●12d Modelとのデータ連携
別売の測量システム12Dとデータ互換が可能であり、地形(TINファイル)やネットワークをデータ連携できます。

●シナリオマネージャー
1つのモデルに対して、複数の水文量の設定や異なる排水施設の設置等、複数シナリオに対する同時解析により施設効果を評価できます。

●二次元解析モデリング
1つのモデルに対して、複数の水文量の設定や異なる排水施設の設置等、複数シナリオに対する同時解析により施設効果を評価できます。
  • 橋梁、柱状構造物、ボックスカルバートの抵抗を考慮した流況解析
  • 2D土地利用における浸透損失の設定に対応 (任意パラメータ設定及びUSDA(米国農務省)パラメータ自動セット)
  • グリーンアンプト法及び一定初期損失一定継続損失での浸透能の計算対応
  • 浸水深に応じた粗度係数を任意曲線での設定に対応
  • 1D/2Dインターフェース流量変換オプション対応


■ポスト機能

様々なバリエーションのアニメーション表示により自身の解析結果の解釈、第三者への事業内容・事業効果のプレゼンテーション、ハザードマップの作成が行えます。
  • 一次元解析での2D浸水アニメーション機能に対応
  • 様々なリスクを表現した二次元マップ(ハザード、河床せん断応力、質量保存その他)対応
  • 二次元解析における収束性ログ(累積質量エラー、流入出、水量変化等)出力
  • 一次元解析結果の任意指定断面での横断図アニメーション出力
  • ノードからの累積溢水量のグラフ出力

●アニメーション出力
水理解析では、任意地点における水量を時系列的に縦横断アニメーションや平面アニメーション表示します。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲縦横断アニメーション ▲平面アニメーション

氾濫解析では、最大浸水域、浸水深、浸水時間の動的なアニメーション表示や3次元表示します。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲最大浸水域、浸水深のアニメーションの表示と3次元表示
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■ ブリッジリンク機能

ブリッジリンク機能により、ポリゴンや通常と異なる形状のカルバートを含む橋梁部を効率的にモデル化可能。橋梁パラメータおよび流路開口部データを設定し、流出解析に考慮可能。(ブリッジリンクは複数リンクを使用せずに、橋梁部をモデル化。)
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲通常リンクからブリッジリンクへ変更
(ブリッジリンクの新しい記号表示)
  ▲橋梁パラメータの入力





▲流路開口部データの入力


■ 避難経路の検討機能
任意の避難経路が浸水するまでの時間を解析できます。これを活用して効果的な救助隊の行動計画や避難設備の配置検討が可能となります。避難経路の設定は、2Dモデル上を折線状にクリックして経路設定を行います。


▲避難経路-レイヤーメニュー


▲避難経路-ポリライン設定


▲避難経路-データ編集画面


▲避難経路-結果表

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 
▲避難経路-結果表示(コンタ含)
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■ UC-win/Roadとの連携

xpswmmによる氾濫解析結果をUC-win/Roadにより、VRで表現できます。

 →  →

 →  →

UC-win/Road for Tsunami

リアルタイム・バーチャルリアリティUC-win/Roadによる津波表現機能。
xpswmm連携による津波生成、ビジュアルオプションによる津波位置、範囲、高さの設定が可能。

>> 自治体ソリューション 津波解析支援サービス

▲xpswmmによる解析結果 ▲津波の設定画面

xpswmm津波解析例
▲津波前海水位 ▲津波伝播過程 ▲津波最大浸水域
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■ 適用範囲/検討事例

雨水対策では整備水準の向上に伴い、事業規模が大きくなる傾向があり、既存施設の流下能力や貯留能力を適正に評価し、既存施設を有効活用した効率的な施設計画を立案の立案が求められてきています。また、事業の推進に際して、適切な説明責任を果たすことが重要であり、事業内容や事業効果を分かり易く説明する手段が必要となります。

xpswmmでの、時間的・空間的な分布をもつ降雨を与えての土地利用を考慮した分布型モデルによる流出解析機能、または不定流解析による精度の高い施設能力の定量化、更に豊富なアニメーション表示機能等の利便性から、主に、雨水対策事業、下水合流改善業務、浸水対策業務等の幅広い用途で国内外で活用されています。

【流出解析】
任意地点の水位及び雨水流出量を時系列に把握することができるため、流域全体の流出・浸水状況を評価し、現況河道、既設管きょの流下能力問題箇所や浸水原因の特定等の用途に利用頂けます。
河川と下水道を統合的に解析できるため、放流先河川の影響を考慮した浸水対策施設およびポンプ運転の調整方法や、河川と下水道の連携した水害対策の状態および一体的な改善効果の検討にご利用頂けます。

【氾濫解析(内水、外水)】
下水道等の既存排水施設を表現でき、管きょ内と地表面との双方向で一体的に水理解析することが可能であるため、氾濫流が拡散的に伝搬する区域、マンホールからの溢水が伝搬し他のマンホールから管きょに再流入する区域等のシミュレートでき、効果的・効率的な浸水対策の立案、事業効果を解析するツールとしてご利用頂けます。

【浸水予想図、ハザードマップの作成】
平成17年の水防法一部改正により、的確な判断・行動を実現するための防災情報の充実を図るため、浸水想定区域の指定・公表を行う河川が、洪水予報河川だけでなく、水位周知河川にまで拡大されました。それに伴い、浸水想定区域を含む市町村長は、洪水ハザードマップを用いて洪水予報等の伝達方法や非難場所、その他洪水時の円滑かつ迅速な避難確保を図るために、必要な事項について、住民に周知することが義務付けられ、事実上洪水ハザードマップの作成・公表が義務化されました。この改正をあわせ、浸水想定区域及びハザードマップ調査費用の予算補助制度が設けられており(平成21年まで)、それぞれ作成・公表が進められています。今後更に需要が増加するハザードマップの作成に際してご利用頂けます。

【合流式下水道改善】
合流式下水道は水質保全上及び公衆衛生上の問題から、平成16年度の下水道法施行令の改正において10年間で改善することが義務付けられました。合流式下水道の現状把握、改善対策案の立案、改善対策の評価・検証、または河川との連携対策の創案に際する検討に利用できます。
→
▲晴天時(汚水) ▲雨天時(汚水+雨水)

【施設設計】
従来の合理式を用いた設計手法から、効果的な設計手法への転換として、降雨の時間的・空間的分布を再現した浸水シミェレーションを用いることが推奨されつつあります。このようは背景から、排水施設設計、下水道基幹施設等の事業効果のシミュレートによる事前評価や対策前後の効果の定量化にご利用頂けます。また、下水施設のみならず、農業用水路、工業用水路等の排水施設に対しても流下能力の評価に適用できます。

【施設運用計画】
ポンプ場、分水堰、貯留施設等の水理構造物を設定できるため、雨水整備目標の向上に対応した各種浸水対策施設効果を確認できます。更に、複数のポンプや堰、ゲート施設等のリアルタイムコントロール(RTC)による操作設定することによって、施設運用計画の策定、効率的な下水道システム運転手法の効果を定量的に確認できます。

【汚濁負荷解析】
雨水水質の影響過程をシミュレートして、汚濁負荷物を生成点から収集点まで追跡することができ、汚染や沈殿問題に対して適用できます。汚濁負荷流出状況の現況把握や、改善対策後の汚濁負荷量削減効果等の汚濁負荷解析に適用できます。水質問題に関しては、最適管理手法(BMP)を適用できます。
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  適用基準及び参考文献
ライン
  • 「水理公式集 平成11年版」
  • 「流出解析モデル利活用マニュアル 2006年3月、(財)下水道新技術推進機構」
  • 「都市域氾濫解析モデル活用ガイドライン(案)−都市浸水−平成16年11月、国土技術政策総合研究所 水害研究室」
  • 津波シミュレーションモデル利活用マニュアル 2013年3月、(財)下水道新技術推進機構
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  xpswmm解析支援サービス
ライン
xpswmmパッケージソフトウェアの販売に加え、新サービスとして「xpswmm解析支援サービス」を開始しました。
本解析支援サービスでは、好評頂いている弊社の他の解析支援サービスと同様、ソフト導入時における初期モデルの作成までを基本とし、必要に応じてキャリブレーションまでの技術支援までのサポートも提供致します。

 xpswmm Web見積サービス  https://www2.forum8.co.jp/xpswmm/

▲xpswmm Web見積サービス
ログイン画面


  開発元:XP Solutions Pty Ltd    URL : http://www.xpsolutions.com/

   本社 : オーストラリア、キャンベラ市
   支社 : 米国、オレゴン、ポートランド市 (XP Solutions Inc)
   社長 : Geoff Thompson
   設立 : 1974年
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