| １．計算 |
Ｑ１－１． |
フルード数、限界水深が手計算と一致しない
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| Ａ１－１． |
断面の入力画面「基本条件」の「フルード数算出時の水深」をご確認下さい。
フルード数Frは、Fr = U/√(g・[代表水深]/α)により算出しますが、[代表水深]は「フルード数算出時の水深」の指定に応じて「井田による合成径深Rc」か、「[流れの面積]÷[水面幅]」が使用されます。
この指定は、限界水深にも影響します。（フルード数Frが1.0となる時の水深が限界水深となります。）
建設省河川砂防技術基準(案)同解説 調査編P.119では、[代表水深]として「井田による合成径深Rc」が使用されています。
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26年3月P.202では、「[流れの面積]÷[水面幅]」が使用されています。 |
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| Ｑ１－２． |
任意開断面では、計算可能な水位の上限値はどのように決定されるか
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| Ａ１－２． |
断面の「計算範囲」で指定した水平範囲の左端座標、右端座標のうち、低い方のY座標が水位の上限値となります。
「計算範囲」で「追加高ΔH」を指定した場合は、この上限値にΔHを追加した高さとなります。
詳細は、ヘルプ「計算理論および照査の方法｜任意形状の水位の範囲」をご参照下さい。
水位がこれ以上となる場合は、計算エラーとして処理されます。
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| Ｑ１－３． |
粗度状況の変化を考慮することは可能か
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| Ａ１－３． |
可能です。
本製品は「建設省河川砂防技術基準(案)同解説
調査編」に準拠した平均流速公式レベル1、レベル1a、レベル2、レベル2a、レベル3に対応しています。
このうち、レベル1a、レベル2、レベル2a、レベル3では、複数の粗度係数を指定することができます。
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| Ｑ１－４． |
樹木群、干渉効果を考慮することが可能か。
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| Ａ１－４． |
平均流速公式レベル3で、樹木群の定義が可能で、流速差による干渉効果を考慮した計算を行います。
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| Ｑ１－５． |
基本条件にある「河床高標高」は何を入力すればよいか。
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| Ａ１－５． |
水深を計算する場合、「水深＝水位標高－河床高標高」として計算します。
通常、「断面最下端」となります。
任意形状などで、断面底面の標高が一定でなく水深の基点となる標高を別途指定したい場合は、直接指定としてください。
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| Ｑ１－６． |
基本条件で指定する「フルード数算出時の水深」の選択は、どの結果に影響するか |
| Ａ１－６． |
フルード数の値が変化します。
フルード数が変化しますので、限界水位、限界勾配、限界流速も変化します。
建設省河川砂防技術基準(案)同解説 調査編P.119では、水深として「井田による合成径深Rc」が使用されています。
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26年3月P.202では、水深として「[流れの面積]÷[水面幅]」が使用されています。
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| Ｑ１－７． |
矩形の側面（鉛直面）の粗度係数だけを変更したい |
| Ａ１－７． |
断面形状が、「台形」または「任意形状」の場合に可能です。
平均流速公式を、レベル1a、レベル2、またはレベル3としてください。
台形の場合は、側面、底面ごとの粗度係数を指定することができます。
任意形状の場合は、座標ごとの粗度係数を指定することができます。
※面ごと、または座標ごとの粗度係数を指定しなかった場合（0.000の場合）は、区間で指定した粗度係数で計算します。
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| Ｑ１－８． |
平均流速公式の「マニング式」と「レベル1」の違いは何か |
| Ａ１－８． |
計算式は同じです。
計算書に出力される平均流速公式名を選択できるように用意したものです。
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| Ｑ１－９． |
断面形状「台形」、「河川A」で同じ形状を登録したが、結果が異なる |
| Ａ１－９． |
「河川A」形式では、鉛直面のみに異なる粗度係数を設定することができません。
これに対して「台形」形式では鉛直面に直接粗度係数を指定することが可能です。
鉛直面のみ粗度係数が異なる場合は、「台形」として定義してください。
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| Ｑ１－１０． |
不等流計算で、「測点断面における限界水深の算出に失敗しました」のメッセージが表示され計算が中断される。 |
| Ａ１－１０． |
理由としては、以下の2点の場合が考えられます。
- 断面幅に対して流量が小さすぎる場合
メイン画面のタブ「断面・等流｜断面」の該当断面の入力画面「基本条件」の「収束条件｜水位算出｜水位分割数」を大きくすることで収束できる可能性があります。
- 限界水位が断面高以上になっている場合
開断面の場合、メイン画面のタブ「断面・等流」の「一括入力」ボタンをクリックし、タブ「計算範囲」で鉛直方向の計算範囲の増分「鉛直ΔH」を大きくすることで対策できる可能性があります。
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| Ｑ１－１１． |
フルード数算出時の水深「[流れの面積]÷[水面幅]」と「井田による合成径深Rc」はどのように使い分けるのか |
| Ａ１－１１． |
「[流れの面積]÷[水面幅]」は、水理計算で使用されています。
「井田による合成径深Rc」は、「建設省河川砂防技術基準（案）同解説 調査編」で紹介されています。
基準類による明確な規定はありませんが、矩形断面であれば「[流れの面積]÷[水面幅]」がよいと考えます。
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| Ｑ１－１２． |
限界水深が正しいかをチェックする方法は |
| Ａ１－１２． |
限界水深は、フルード数が1.0になる水深です。
フルード数は、ヘルプ「計算理論および照査の方法｜フルード数」に示した式で算出されます。
この式に、限界水深時の値を代入してフルード数が1.0となることでチェックすることができます。
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| Ｑ１－１３． |
余裕高を算出するが、計算結果の水位で照査しない |
| Ａ１－１３． |
各断面の水路工基準の設定画面で、「照査」内の「余裕高」にチェックを入れてください。
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| Ｑ１－１４． |
土砂混入率にチェックを入れた場合、計算のどの項目に影響するか |
| Ａ１－１４． |
等流計算の流速が補正されます。これにより流量（流速×流れの面積）も変化します。
補正はワングの式を使います。
詳細はヘルプ「計算理論および照査の方法｜等流｜土砂混入率」をご覧ください。
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| Ｑ１－１５． |
同じ等流計算を、複数の断面で行いたい |
| Ａ１－１５． |
Ver.5で等流計算条件の一括入力機能を追加しました。
操作方法は、ヘルプ「操作方法｜入力｜等流｜計算条件一括入力」をご覧ください。
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| Ｑ１－１６． |
計算が収束しない主な原因は? |
| Ａ１－１６． |
以下が考えられます。
①水位が計算範囲（断面高等）より上側になった。
②断面形状に棚（水平に近い面）がある場合、この高さで水面幅が急激に変化するため収束位置を見つけられない。
①の場合は、ヘルプ「操作方法｜入力｜計算範囲」に記載した入力項目「追加高ΔH」に大きな値を指定することで解が求められますが、断面から水が溢れる状態の水位が求まります。
②の場合は、平均流速公式を「レベル2」、または「レベル3」とすることで解が求められる可能性があります。
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| Ｑ１－１７． |
同じ条件の等流計算で、水位から流量を算出した結果と、流量から水位を計算した結果に若干の差が生じる |
| Ａ１－１７． |
流量から水位を算出する計算は、平均流速公式が成立する状態を収束計算により求めています。
入力画面「基本条件」の「収束条件｜水位算出」で指定された誤差以内に達すれば、それを解とします。
このため、収束結果が表示桁数の境界値付近であれば、同じ条件でも結果に差が生じる可能性があります。
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| Ｑ１－１８． |
計算式に従って手計算すると、結果値に若干の差が生じる。 |
| Ａ１－１８． |
結果表示や計算書等の各値は有効桁で丸めて表示しておりますが、計算は丸める前の値にて行っています。
そのため手計算の場合誤差が発生する場合がございます。
回避策として、メニュー「オプション｜表示項目の設定」のタブ「小数点桁数」で表示桁数を変更することが考えられます。
しかし、表示桁数を大きくした場合、計算書の出力で表の列幅に収まらない、ページ幅に収まらないなどの問題が生じる可能性がございますのであらかじめご了承ください。
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| Ｑ１－１９． |
平均流速公式のレベル2とレベル2aの違いは何か。 |
| Ａ１－１９． |
レベル2aは１つの粗度係数しか考慮することができません。
複数の粗度係数を考慮する場合は、レベル1a、レベル2、レベル3の平均流速公式を使用する必要があります。
平均流速公式は、「建設省河川砂防技術基準(案)同解説 調査編 山海堂 平成19年7月改訂版」を参考としています。
この資料のP110～111に、平均流速公式レベル2aの説明があり、以下のように記載されています。
「複断面的な断面形状を持つものの，潤辺内の粗度係数が一定という値をとる場合に成立するものである．井田による合成径深Rcを用いることにより，複断面的な河道でありながら単断面と同じ形の抵抗則を適用できることに本手法の特徴がある．」
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| Ｑ１－２０． |
断面高だけを変更したので計算結果に影響はないはずだが誤差が生じる。 |
| Ａ１－２０． |
誤差を小さくするために、入力画面「基本条件」の「収束条件｜水位算出｜誤差」の値を十分小さい値に設定してください。
水位計算は収束計算を行います。
収束計算は、入力画面「基本条件」で指定した水位分割数を使って、指定した誤差値以下となるまで繰り返します。
断面高の変化により水位分割位置が変化して、計算結果に誤差が生じる場合があります。
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| Ｑ１－２１． |
計算を実行すると、「計算形状のブロックに考慮できない***があります。」のエラーメッセージが表示され、計算できない。 |
| Ａ１－２１． |
任意開断面、および任意閉断面で定義した線分が重なっていたり、交差している可能性があります。
計算できない例を、ヘルプ「操作方法｜入力｜形状寸法」の「閉断面｜任意閉断面」、「開断面｜任意開断面」のページに記載しています。
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| Ｑ１－２２． |
閉断面で異なる粗度係数を考慮した計算を行いたい。 |
| Ａ１－２２． |
Ver.7で、任意閉断面の平均流速公式レベル1aの計算に対応しました。
任意閉断面でモデルを定義して、平均流速公式に「レベル1a」を選択すると、座標ごとに粗度係数を指定することができます。
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| Ｑ１－２３． |
開断面で、断面高を超える水位で計算を行いたい。 |
| Ａ１－２３． |
Ver.9で、開断面の計算範囲に「追加高」を指定できるようにしました。
断面形状の入力画面にあるタブ「計算範囲」で「追加高ΔH」を入力することにより、断面高を超えた水位の等流、不等流計算を行うことができます。
計算方法の詳細は、ヘルプ「計算理論および照査の方法｜開断面の断面範囲を超えた水位の計算方法」をご覧ください。
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| Ｑ１－２４． |
同じ断面形状なのに余裕高が異なるのはなぜか。 |
| Ａ１－２４． |
余裕高の計算方法が「α・d＋β・hv＋hw」の場合、水深dや速度水頭hvにより余裕高が変化します。
計算方法を急流水路の計算式とした使用した場合も、流速や水深により変化します。
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| Ｑ１－２５． |
任意開断面で河川の範囲より外側の地形も定義されているので、水の流れる範囲を限定したい。
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| Ａ１－２５． |
断面形状の入力画面の「計算範囲」タブで、「指定方法」を「水平」として、水の流れる範囲の左側X座標、右側X座標を入力してください。
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| Ｑ１－２６． |
断面の計算範囲の条件を変更して検討したい。
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| Ａ１－２６． |
メニュー「計算範囲｜計算範囲の編集」で計算範囲ケースを複数作成すると、各断面の計算範囲を複数設定することができます。
計算範囲ケースを複数作成した場合、任意形状断面の計算条件ごとに計算範囲ケースを選択します。
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| Ｑ１－２７． |
「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26年3月」の図－6.6.2、6.6.3(P.234、P.235)の流れ図に沿って、壁高を算定したい。
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| Ａ１－２７． |
Ver.10で対応しました。
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| Ｑ１－２８． |
合成粗度係数を使った計算を行いたい。
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| Ａ１－２８． |
合成粗度係数による計算は、平均流速公式「レベル1a」が該当すると考えます。
「レベル1a」では区間ごとに粗度係数を入力します。
以下、マニング公式(レベル1の公式)の粗度係数を合成粗度係数に置き換えてレベル1aの公式になることを説明したものです。
マニング公式は、
U＝1/n・R(2/3)・I(1/2)
です。
この式の粗度係数nを合成粗度係数に置き換えると、
U＝1/N・R(2/3)・I(1/2)
となります。
径深はR=A/Sより、
U＝1/N・(A/S)(2/3)・I(1/2)…①
となります。
合成粗度係数Nは、
N＝[ 1/S・Σ{ni(3/2)・Si}](2/3)…②
です。
上記の式①式のNを②式に置き換えると、
U＝S(2/3)／{Σ(ni(3/2)・Si)(2/3)}・A(2/3)/{S(2/3)}・I(1/2)
S(2/3)が約分できるので、
U＝A(2/3)／{Σ(ni(3/2)・Si)(2/3)}・I(1/2)
となり、この式は「建設省河川砂防技術基準(案)同解説 調査編 山海堂 平成16年8月改訂版」のP110のレベル1aの式(6-3)と同じになります。
ここに、
U：断面平均流速(m/s)
A：流れの断面積(m2)
Si：i番目の区間の潤辺
ni：i番目の区間のマニングの粗度係数
※任意開断面で線分ごとに粗度係数を指定した場合など、区間内に複数の粗度係数が存在する場合、niは区間で算出した合成粗度係数となります。
I：水路縦断勾配
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| Ｑ１－２９． |
余裕高が「急流水路」の余裕高として計算されない。
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| Ａ１－２９． |
水路工基準設定画面のタブ「急流水路」の「適用条件｜等流計算」にチェックを入れてください。
このとき、「縦断勾配が＊＊＊以上」を入力する必要があります。
縦断勾配が＊＊＊（入力値）以上の時、「射流・急流水路」の余裕高を計算します。
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| Ｑ１－３０． |
流量から水位を求める等流計算はどのように行われているか。
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| Ａ１－３０． |
水位の計算は平均流速公式から求めています。
流速Uは、流量Q÷流れの面積Aで求まります。
そのため、以下の式に置き換えることができます。
流量Q＝流速U×流れの面積A
基本条件で指定した平均流速公式によって、Uの式は異なります。
流れの面積Aは、水位によって一意に決定する値ですので、上記の式が成立する水位を収束計算で求めています。
平均流速公式に関する詳細は、ヘルプ「計算理論および照査の方法｜等流計算の平均流速公式」をご覧ください。
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| Ｑ１－３１． |
等流－基本条件の中の「収束条件」の誤差とは何のことか。
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| Ａ１－３１． |
流量から水位を算出する際の流量誤差または、限界水位算出時のフルード数1.0との誤差の絶対値がこの値以下となったときに収束したと判断するものです。
収束できなかった場合に、計算回数を増やしたり、分割数を細かくして解を求めたりする手段として用意しています。
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| Ｑ１－３２． |
入力画面「基本条件」で「平均流速公式」－「レベル1」、「レベル1a」、「レベル2」、「レベル2a」、「レベル3」、「マニング式」、「クッター式」と複数選択できるが、具体的にはどう使い分けるのか。
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| Ａ１－３２． |
平均流速公式の選択に関する基準等は確認できておりません。
「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」では、P.155の通り、マニング式が使われています。
「建設省河川砂防技術基準(案)同解説 調査編 山海堂 平成16年8月改訂版」では、P.107～P.113にかけて、レベル1、1a、2、2a、3の平均流速公式が紹介されています。
クッター式に関しましては、自治体等が公開している計算例等で使用されているものを見かけます。
マニング式とレベル1は同じ式です。
レベル1a、レベル2、レベル2a、レベル3は、複断面への対策や、粗度係数の変化、干渉効果を考慮するために改良された式です。
レベル1a、レベル2、レベル3は、１つの断面内で場所に応じた粗度係数を設定することができます。
レベル2、レベル2a、レベル3は、複断面に対する改善を行っています。低水路と高水敷のある断面の場合、マニング式では高水敷境界付近で結果が実際の現象と大きく異なってしまう現象があるため、これについて対策を行った式です。
レベル3では、干渉効果を考慮します。干渉効果は、粗度係数の変化を考慮して１つの断面で場所ごとに流速が異なった場合に、流速差による干渉効果を考慮するものです。
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更新内容
