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UC-1シリーズ 水工
 
UC-1  等流の計算 Ver.5
¥70,000(税別)
レンタル ¥24,500〜(税別)
レベル1,1a,2,2a,3の等流計算
適用基準 : 建設省河川砂防技術基準(案)(建設省河川局監修)

初版リリース : '10.01.25 / 最新Ver.リリース : '16.04.18

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等流・不等流の計算
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  プログラム概要
ライン
建設省河川砂防技術基準(案)同解説−調査編で定義された、レベル1、1a、2、2a、3の平均流速公式、またはクッターによる
平均流速公式を用いて等流の計算を行います。また、限界水位、限界流速、限界勾配の算出も可能です。断面形状は、閉断
面(円形、幌型、馬蹄形など)、開断面(河川断面、任意形状など)ともにサポートしています。
  関連情報
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  Ver.5.00.00 改訂内容 <2016年 4月 18日リリース>
ライン
  1. 任意形状以外の断面の水平方向位置(X座標)の指定項目を追加
  2. 等流計算条件の一括入力機能を追加
  3. 射流・急流水路の余裕高の計算機能を追加
  4. 断面の挿入追加、挿入コピー機能を追加
  5. U字溝、矩形側面の内側方向の勾配およびハンチボックス側面の勾配の指定に対応
  6. 図面ファイルインポート、計算書結果一覧表、等流計算詳細出力の改善
  7. DXFインポートの属性を拡張(AcDbLine、AcDbPolyline)
  8. ライセンス認証をサブスクリプション方式に変更

  プログラムの機能と特長
ライン
  • 水位から流量、流量から水位、フルード数、限界水深、限界流速、限界勾配を算出します。
  • 水理特性曲線、流下能力関連のグラフを作成します。
  • 土砂混入率を考慮した等流計算を行います。
  • 余裕高の計算および照査機能(余裕高照査、流速照査、流れの安定性照査、流量比率の照査)が可能です。
  • 等流計算条件の一括入力機能が可能です。
▲等流計算条件一括入力画面 

■基本条件
平均流速公式
平均流速公式を選択します。断面形状に応じて、選択可能な平均流速公式が異なります。

▼断面と平均流速公式の対応
断面形状 レベル1
(マニング式)
クッター式 レベル1a レベル2 レベル2a レベル3
  円 × × × ×
  ボックス × × × ×
  幌形A × × × ×
  幌形B × × × ×
  馬蹄形 × × × ×
  台形
  矩形
  U字溝
  放物線 × × × ×
  L字溝
  河川A
  河川B
  任意形状

U字溝、矩形、ボックス側面の勾配
入力寸法値の追加や入力制限の緩和を行い、以下の断面形状の定義を可能にしました。

▲ 計算対応形状

エネルギー補正係数
フルード数の算出で使用するエネルギー補正係数を指定します。


フルード数算出時の水深
フルード数および限界勾配の算出式において、水深の算出方法を選択します。
  • [流れの面積]÷[水面幅] : 水深h = 流れの面積A/水面幅B として計算します。
  • 井田による合成径深Rc : 水深h = 井田による合成径深Rc として計算します。
建設省河川砂防技術基準(案)同解説 設計編P119の限界水深算出式を参考としたものです。


勾配の表記方法
縦断勾配の値を、分数表記とするか、小数表記とするか選択します。
流下能力の表示では、先頭の測点位置の指定が全測点の断面に有効となります。


水理特性曲線
  • 作成する : チェックを入れた場合、水理特性曲線を作成します。
  • 満流水位(標高)(m) : 満流時の水位を指定します。閉断面の場合は自動設定されるため入力は不要となります。
  • 分割数 : 水理特性曲線の分割数を入力します。
  • 縦断勾配 : 水理特性曲線の縦断勾配を入力します。
重力加速度
重力加速度を入力します。
フルード数算出、レベル3の平均流速公式で使用されます。


収束条件

水位算出 : 流量から水位を求める際の収束条件を指定します。
  • 流量誤差(m3/s):
    仮定した水位における流量と、指定した水位における流量の差が「流量誤差」以下となったとき、収束したと判断します。
  • 最大計算回数:
    収束計算回数が最大計算回数を超えたとき、収束しなかったと判断して計算を中断します。
  • 水位分割数:
    収束計算は水位を細かく分割して、低い側から順次計算します。このときの水位の分割数を指定します。

レベル3公式の平均流速(m/s) : レベル3の平均流速公式の連立方程式を解く収束条件を指定します。
  • 流速誤差(m/s):
    仮定した流速と、連立方程式に代入した結果の流速の誤差が「流速誤差」以下となったとき、収束したと判断します。
  • 最大計算回数:
    収束計算回数が最大計算回数を超えたとき、収束しなかったと判断して計算を中断します。
  • 流速分割数:
    収束計算時の流速の増分を決定します。
    レベル2の平均流速公式で求まる左端区間の流速に対する分割数です。
    解がみつからない場合などは、流速分割数を大きくしてください。
  • 解が複数の場合:
    1つの水位に対する解が複数存在した場合の選択条件を指定します。
    「最大Qを選択」とした場合は、正常終了した解の中から最も流量が大きな解を採用します。


■粗度係数、境界混合係数

粗度係数
粗度係数の入力は、基本条件で選択した平均流速公式により異なります。
平均流速公式が区間ごとの粗度係数を使用する場合は、区間ごとに粗度係数を入力します。
任意形状では、線分ごとに粗度係数を指定することも可能です。これにより区間内(または単断面内)で複数の粗度係数が定義された場合は、その区間(単断面)の粗度係数は合成粗度係数で計算されます。
任意形状の粗度係数を0.0とした線分は、区間の粗度係数が使用されます。

境界混合係数
平均流速公式レベル3で分割断面境界に作用するせん断力τ'jiを求めるために使用する境界混合係数fを指定します。
入力は、区間の右側の境界混合係数となります。例えば区間1の行で入力した境界混合係数は、区間1と区間2の境界の値となります。


■区間

平均流速公式レベル1a、レベル2、レベル2a、レベル3を指定した場合は区間を定義します。

区間は、「区間1の右側X座標」と、区間2〜区間n-1の「範囲幅」を指定することで定義します。(nは区間数)
区間1は、断面左端から「区間1の右側X座標」まで範囲になります。
区間nは区間n-1の右端から断面右端までの範囲になります。

レベル2aは区間幅のみ定義します。(粗度係数はタブ「粗度係数」で入力します。)
レベル1a、レベル2、レベル3は、区間ごとに粗度係数を指定します。


■樹木群
平均流速公式レベル3のとき指定します。
樹木群は区間の全範囲を占め、側面は鉛直面、上面は水平面で定義されます。
ここでは樹木群の高さと、樹木群側面の樹木群境界混合係数fの値を指定します。
この境界混合係数fは、樹木群境界に作用するせん断力τの算出に使用されます。

樹木群は以下の手順で定義します。
  1. 入力タブ「樹木群」の区間リストで、樹木群を持つ区間にチェックを入れます。
  2. 区間リストからチェックの付いた区間の行を選択すると、右側に樹木群に関する設定内容が表示されます。
  3. 「高さY(m)」で、樹木群上面の標高(Y座標)を指定します。
  4. 「境界混合係数」のタブ「左側面」、「右側面」で、境界混合係数fの値と範囲を指定します。

    水没時と非水没時:
    樹木群が水没したとき(樹木群上面が水位未満のとき)と、水没しないときで使用するfの値を変更することができます。

    範囲高:
    樹木群の高さ方向で境界混合係数を変化させることが可能です。範囲高は樹木群上端を原点として下側に向かう高さです。
    最後の行のf値は範囲を指定する必要はありません。(残りの下側全範囲となります。)
    樹木群側面のf値が1つの場合は指定する必要はありません。(側面の全範囲となります。)


■計算条件
断面の下表の計算計算条件を設定します。
条件設定後は「簡易結果表示」ボタンをクリックすることで、結果または計算に関するエラー情報などを参照することが可能です。

詳細結果はメイン画面の「計算確認」ボタンで表示される結果画面のタブ「各断面の結果」に表示されます。

計算の種類 設定内容 簡易結果で表示される値
限界水位/流速/勾配の算出 名称、流量 限界水位、限界流速、限界勾配
水位から流量の算出 名称、勾配、水位指定、水位 流量
流量から水位の算出 名称、勾配、流量 水位

※水位指定機能
「水位から流量の算出」時に「水位指定」により水位を指定することが可能です。
「水位指定」では、水位を「任意指定」、「8割水深」、「9割水深」、「満流」から選択します。
水位を「任意指定」としたときのみ、「水位」の入力が可能となります。
開断面の満流水位は、断面の高さ範囲で水位の定義が可能な最も高い位置となります。
8割水深、9割り水深は、断面下端を0割水深、満流水位を10割水深として算出した水深となります。


■流下能力
流下能力を計算します。指定した水位、勾配から、各測点の流量のを算出します。
各断面で定義した平均流速公式が使用されます。
詳細結果はメイン画面の「計算確認」ボタンで表示される結果画面のタブ「流下能力」に表示されます。


■断面ガイド図
入力中の断面形状や情報を図で表示します。
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  参考文献
ライン
  • 建設省河川砂防技術基準(案)同解説 設計編 山海堂 平成19年7月改訂版 建設省河川局監修
  • 農林水産省農村振興局、土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」基準書・技術書 平成13年2月
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