不等流の計算Ver.5

不等流の計算
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製品概要

システム概要

本システムは、不等流の計算、圧力流れの計算並びに余裕高の計算、流下能力の計算を行います。

計算方法
  1. 不等流計算
    河川断面、定型断面において、各測点の断面形状に流量を与えてベルヌーイの定理により各測点の水深、損失水頭を求めます。
  2. 圧力流れの計算
    自由水面を持つ常流の流れに対しては不等流計算を行い、満管以上の流れに対しては、動水勾配より水位を計算します。
  3. 余裕高の計算
    「土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計『水路工』」に準拠し、計算で算出した水深及び流れの型に基づき余裕高を算出します。
  4. 流下能力計算
    「等流計算により行う」場合は、マニング流量公式により各区間の流下能力を計算します。
    「不等流計算により行う」場合は、5ケース以上の流量を対象として不等流計算を行い、このときの水位と流量をもとに、最小二乗法により係数を算定し、各測点の計画高水位相当の水位をもとに流下能力を計算します。
    また、左右岸の流下能力計算を同時に計算することができます。

適用基準・参考文献

適用基準・参考文献

  • 水理公式集
    平成11年11月 ((社)土木学会)
  • 建設省河川砂防技術基準(案)同解説・調査編
    平成 9年10月 ((社)日本河川協会)
  • 河川における樹木管理の手引き
    平成11年 9月 ((財)リバーフロント整備センター)
  • 土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計 『水路工』
    平成26年 3月 (農林水産省農村振興局)
  • 土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計『パイプライン』
    平成21年3月(農林水産省農村振興局)
  • 河道計画検討の手引き
    平成14年 2月 ((財)国土技術研究センター)

機能および制限

計算機能および制限

計算方法

  1. 常流として下流から上流へ計算
    (仮想堤防高が設定されていない場合に、水位が堤防高を超えたり、水位が収束しない場合は一旦、限界水水深に置換え計算を行ないます。)
  2. 射流として上流から下流へ計算
    (水位が収束しない場合は一旦、限界水深に置換え計算を行います。)
  3. 常流・射流混在計算
    (1回目の常流計算で決定された流れの型を優先し、遷移流(支配断面)になる所を抽出し限界水深に置換え射流計算します。ここで2回目の射流計算結果が流れの型とします。
    混在計算の場合、常流水位と射流水位を求め各測点における共役水位を求め、その共役水位と常流水位との交点として跳水位置を算出します。)

限界水深・フルード数の計算方法

  1. 「水理水深(土地改良)による方法」、「井田の合成径深による方法」、「最深水深による方法」の3つから選択します。

始点水位

  1. 「限界水深」、「等流水深」、「水深指定」の3つから選択します。

エネルギーの補正係数

  1. エネルギー補正係数αを「1.0」、「1.1」 の2つから選択します。
  2. 「α=1.1」を使うケースは次のような場合が考えられます。
    ・複断面形で低水部と高水部での流速差が大きい場合
    ・川幅の急激な変化、水路の急縮、急拡などの流れの剥離が起こる場合
    ・湾曲部など断面内で流速に大きな変化がある場合

圧力流れの計算

  1. 「しない」とした場合、あくまでも自由水面を持った不等流計算を行うもので、圧力流れになった場合は、限界水深に置換え計算を行います。
  2. 「する」とした場合は、自由水面を持つ常流の流れに対しては不等流計算を行い、満管以上の流れに対しては、動水勾配より水位を計算します。

計算可能な断面

  1. 河川断面(任意、単断面、複断面)
  2. 定型断面(矩形断面、円形断面、標準馬蹄形断面、任意馬蹄形断面、ホロ型(Ⅰ)断面、ホロ型(Ⅱ)断面、U型断面、卵形管断面)

断面データのレベル選択

レベル選択は「河川断面」選択時のみ有効となり、その他の定形断面は「レベル1」となります。

  • レベル1
    単断面で潤辺内の粗度係数が一様な場合
  • レベル1a
    単断面で潤辺内の粗度状況が変化している場合
  • レベル2
    複断面で潤辺内の粗度状況が変化している場合
  • レベル2a
    複断面で潤辺内の粗度係数が一様な場合
  • レベル3
    複断面で潤辺内の粗度状況が変化している場合
    各分割断面内の流速計算を行います。
    また、断面内の平均流速を算出します。
    不等流の計算
    不等流の計算

計算可能な局所損失形状

  1. 漸角、急拡、急縮、湾曲、流入、流出、漸縮、段上げ(せき上げ背水計算)、段落ち(低下背水計算)、曲がり(管)、屈曲、合流、スクリーン、橋脚等
  2. 急拡・急縮による損失係数、段落ちによる損失水頭などの自動計算を行うことができます。

出力機能

  1. 帳票出力(設計条件、断面図データ、計算結果一覧(概略)、計算結果(流下能力結果))
  2. 計算結果縦断図(対象ケースのみ、常流、射流結果同時、全ケース)
  3. 計算結果流下能力縦断図(左右岸高低い方、左右岸指定、左右岸同時)
  4. 詳細計算計算結果一覧(混在計算結果、常流計算結果、射流計算結果)
  5. 断面図、計算結果縦断図DXF出力
    不等流の計算
    不等流の計算

前バージョンからの機能強化

入力画面

  1. 河川断面の入力方法に従来の座標入力に加え、単断面または複断面の場合は河床高など各部の寸法値で断面作成ができるように改良しました。
  2. 各測点に設定する断面を直接表から入力できるように操作の改善を行ないました。
  3. 複数測点に断面を一括設定できる機能を追加しました。
  4. 寸法の異なる2つの定型断面間の補間断面を自動作成する機能を追加しました。

計算機能

  1. 限界水深、フルード数の計算方法に水理水深、井田の合成径深に加え、入力及び算出による最深水深からも限界水深、フルード数を算出する機能を追加しました。
  2. 河川断面において、計算水位が堤防高をオーバーした場合、仮想堤防高を設けた計算が行えるようになりました。
  3. 圧力流れの計算の見直しを行ないました。

その他

  1. 区間距離、水路標高のデータをcsvデータとしての取込、出力を可能としました。

動作環境

  • OS
    Windows 7・8・10
  • プロテクト
    USB

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