土石流模擬和分析結果視覺化的UC-win/Road外掛程式
程式概要
由於日本的地形險峻且地質脆弱，土砂災害頻繁發生。雖然土石流災害中土砂災害所佔的比例較少，但犧牲者所佔的比例較多，且受害規模非常大。
作為土石流災害的防止、減輕策略的有效手段和硬體上的對策，攔砂壩的整治逐漸受到人們的重視。另外，作為軟體上的對策，對於危險度較高區域，進行資訊傳遞、警戒避難體制
的整備、地域住民的危險告知等方面的研討。同時，對住宅等的新建立地的控制、既存住宅的轉移等方面進行評估。
本產品將京都大學研究所農學研究科所開發的『土石流模擬器（Kanako）』作為解算器，而本公司另外為這套軟體準備了前處理部和後處理部，是一個將「可進行一系列土石流分析處理的『UC-1
土石流模擬』」與「把分析用匯入數據的製作及分析結果進行視覺化的『UC-win/Road
土石流外掛程式』」做整合的系統。系統構成及流程如下圖所示。
▲土石流模擬系統的流程
Ver.3.0.0 修訂內容＜2020年 10月20日 發佈＞
- 1.對應降雨強度和Road的地形資訊結合，自動計算水文圖。
- 2.對應讀取LandXML
- 3.設計攔砂壩並支援3DCAD數據匯入
- 4.支援河寬批量設定
- 5.對應固定地層以及活動地層的座標值設定
- 6.外掛程式的2D區域中的網格點數從200 x 200增加到300 x 300
UC-win/Road 土石流模擬外掛程式
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概要
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本外掛程式可從UC-win/Road模型輸出土石流模擬用的一維及二維分析領域（地形）。土石流模擬方面，匯入此分析領域，透過設計幾項必要條件即可執行模擬。
此外，透過本外掛程式匯入分析結果後，可在3DVR空間上確認土石流的時間變化之狀況。視覺化有助於土石流受害的的防止並有效地為減少災害提供對策，同時也是幫助地域住民迅速理解受災狀況的工具。
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特點
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本產品作為UC-win/Road的外掛程式所執行。土石流模擬器「Kanako」的引擎參考下述2項功能。
自動計算河流
製作土石流模擬模型時，需要事先設定土石流將流入的河流，而UC-win/Road具備從內建的地形數據中，自動選擇最適合的河流形狀並進行計算的功能。基本上到此步驟的模型建立皆可自動進行計算。
▲從UC-win/Road的地形數據庫中獲取河流形狀
對應高速描寫
根據高速描寫功能，可以同時執行下雨與駕駛模擬等功能。
▲運用高速描寫提升模擬時的效率
支援鍵盤設定河流形狀
可以使用鍵盤進行河流形狀設定並支援貼上功能，能根據資料的資訊直接貼上數據，同時也支援以分、秒為單位進行設定。
▲用鍵盤可以編輯河流形狀
追加聲音表現功能
根據土石流的模狀況進行聲音表現。對應wav檔案，利用聲音效效果，實現更加真實的模擬效果。
▲在設定頁面選擇效果音
導出功能
使用UC-win/Road的地形數據，簡單的操作就可以獲取分析數據。原本手動操作的地形數據的輸入，因為自動化而大幅縮短時間。
視覺化功能
土石流模擬器分析的數據用UC-win/Road可以進行視覺化。可以更加直觀的理解土石流的行進路線及影響範圍，可以作為強而有力的展示工具。
▲土石流設定到視覺化的流程
▲輸出數據
▲數據視覺化
▲從UC-win/Road取得分析範圍
▲新增觀測點、堤防
▲描繪選項
▲土石流分析結果的視覺化（左：顯示輪廓、右：土石流的近接表現）
UC-1 土石流模擬
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概要
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本產品將京都大學研究所農學研究科所開發的『土石流模擬器（Kanako）』作為解算器，而本公司另外為這套軟體準備了前處理部和後處理部，因此是一款可進行一系列土石流分析處理的程式。
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特點
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- 水面、河床形狀
- 流動深度
- 堆積厚度
- 觀測點的水域圖
考慮土石流的受害預測與攔砂壩的設定效果時，不僅是對土石流的發生地、流動域的陡坡地（一維領域）等區域，還有必須對容易發生土石掩埋及大量人口所居住的沖積扇地區 進行計算。本模擬的解算器『土石流模擬器（Kanako）』採用了結合模型。此模型中急陡坡領域按照一維模型；緩坡領 域按照二維模型進行計算。而在領域的邊界的峽谷出口，透過各自領域的計算結果的相互影響，從一維領域到二維領域可進行綜合計算。
下圖是『土石流模擬器（Kanako）』的分析結果畫面，在本模擬中準備了可視覺確認分析結果的後處理部。
▲Kanako的二維地形畫面（水深表示）
關於分析結果，以下的專案可以進行可視確認。
▲主畫面
▲一維領域
▲二維領域
▲流入水域圖
▲流動深度分析結果
根據降雨強度和UC-win/Road的地形資訊，自動進行流量計算
支援高速描寫功能、可以同時執行雨天和駕駛模擬。流量計算時，流量分析的方式一般使用「Kinematic Wave法」。將流域劃分並替換為單純模型，藉此計算各區間的單位流量數。上流有流量的情況下，也一併計算。需要計算流域的邊緣部的時間流量，這部分作為流量圖進行輸入。
▲自動產生流量圖的示例
▲Kinematic Wave的概念圖
輸入LandXML數據
支援匯入LandXML檔案，在BIM / CIM中使用。在各種設計中廣泛使用的LandXML格式的地形中進行土石流模擬。
▲匯入LandXML數據進行或用的示例圖
防沙壩的設計・與3DCAD數據的連線
在本產品中所輸入有關堤防的相關條件，可以匯出「攔砂壩的設計・3DCAD」用的數據。藉此簡化「攔砂壩的設計・3DCAD」的數據輸入，將可實現更加效率的設計。此外，在匯出前想對「防沙壩的設計・3DCAD」的各種條件進行變更時，在本產品的「構造物（防砂壩）的詳細畫面」裡，可以對於堤防的高度等條件進行新設定。
▲UC-1土石流模擬器/攔砂壩的設計、與3DCAD連動時的示例
使用標準和參考文獻
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- 和田孝志，里深好文，水山高久：土石流的一維、二維模擬模型的結合，砂防學會志，Vol.61，No.2， p.36-40，2008.
- 中谷加奈，里深好文，水山高久：搭載GUI的土石流一維模擬開發，砂防學會志，Vol.61，No.2， p.41-46，2008.
- 中谷加奈，和田孝志，里深好文，水山高久：搭載GUI的通用土石流模擬器開發，第4回土砂災害相關論文集，p.149-154，2008.
- 里深好文，水山高久：設定砂防堤壩領域的土石流流動、堆積相關數值計算，砂防學會志，Vol.58，No.1，p.14-19，2005.
產品價格
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本體價格
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UC-win/Road
產品價格
■本體價格
產品名稱稱
價格
UC-win/Road 土石流模擬外掛程式 Ver.3 OPEN 訂閱價格
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訂閱價格
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■服務內容
・免費提供版本升級 ・電話技術諮詢服務
・諮詢服務（電子郵件、FAX） ・下載服務 ・維護資訊傳送服務
對象產品 第1年訂閱費用 往後每年
(UC-win/Road 土石流模擬外掛程式 Ver.3)免費 OPEN
(UC-win/Road 土石流模擬外掛程式 Ver.3 浮動授權)OPEN
租賃授權/浮動租賃授權價格
■租賃授權：以低廉的價格，短時間使用產品。
■浮動租賃授權：透過網路認證，可以在任意地點、任意電腦使用。
■臨時租賃授權：可以在現有產品授權的基礎上臨時增加授權數量。以租賃許可期限（1到3個月）為單位進行授權，並根據使用記錄進行收費。提前預約，可享受租賃授權15%的價格優惠。可以透過使用者資訊頁面申請
※租賃授權/浮動租賃授權使用開始後不可期間変更。如果期間延長可再申請。
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租賃授權/浮動租賃授權
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■租賃授權
對象產品 1個月 2個月 3個月 6個月 UC-win/Road 土石流模擬外掛程式 Ver.3 OPEN OPEN OPEN OPEN ■浮動租賃授權
對象產品 1個月 2個月 3個月 6個月 UC-win/Road 土石流模擬外掛程式 Ver.3 OPEN OPEN OPEN OPEN 版本開發履歷
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版本開發履歷
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UC-win/Road 土石流模擬外掛程式 Ver.3 版本 發佈日 版本升級內容 3.0.0 20/10/20 - 支援流域設定，在土石流模擬中自動計算水域圖
- 外掛程式的2D區域中的網格點數從200 x 200增加到300 x 300
UC-1 土石流模擬外掛程式 Ver.2 版本 發佈日 版本升級內容 2.0.0 20/10/20 - 根據降雨強度和Road的地形資訊自動計算水位
- 對應讀取LandXML檔案
- 大壩設計數據支援與3D CAD的連線
- 支援批量設定河流寬度
- 支援固定地層和移動地層的座標值設定
- 外掛程式的2D區域中的網格點數從200 x 200增加到300 x 300
執行環境
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執行環境
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OS Windows 8 / 10 （推薦 64bitOS） CPU 英特爾® i5-3470，i7-3770以上
或者同等處理器（推薦 CPU主頻 3.2GHz、四核以上）記憶體要求(含OS） 4GB以上 （推薦 64bitOS＋8GB以上） 必要的儲存空間 1GB以上 （推薦 4GB以上）
※UC-win/Road本體和其他外掛程式的下載的必要空間。顯示卡 NVIDIA® GeForce GTX560以上、顯示記憶體 1GB以上、OpenGL3.1以上
（推薦 GeForce GTX670、Quadro 4000以上、顯示記憶體 2GB以上、OpenGL4以上）解析度 1024x768以上 （推薦1920×1080以上） 支援輸入數據格式 DFP、DAT 參考 ＜外掛程式＞UC-win/Road 圖片示例
▲LandXML地形數據的匯入
▲隧道交叉部
▲杭基礎問題
▲隧道問題
▲堤體內的滲透探討
▲集水井的探討
▲應力箭頭圖
▲變形圖
▲變點陣圖
▲境界條件
▲最大應力
▲截面等高線圖
▲勢圖
▲間隙水圧
▲流速向量圖
▲向量圖
▲材料特性的輸入對話方塊 (滲透流分析)
▲等值面
▲等值面
▲飽和度
▲z方向動水勾配
▲結果導出（GeoFEAS）
▲結果導出（VGFlow）
Q＆A(製品評価や導入の際に役立つQ＆Aです)
- 何ができるのか？
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3次元汎用分析ツールとして、2次元モデルから3次元立體フレームモデルまで作成可能です。
また、板要素を使用したFEMモデルも作成可能で、部材は線形要素から非線形要素まで、荷重も靜的荷重から動的荷重まで対応可能となります。
- どのような計算に活用できる？
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橋梁の靜的分析や動的分析、河川構造物の耐震計算や水道施設の耐震診斷、建築構造物の計算に活用できます。
また、他社にない機能としまして弊社のUC-1設計シリーズの橋台・橋腳・基礎・震度と連攜して、保耐法の計算データから動的分析が可能なデータを自動產生可能です。
- 報告書として成果に活用可能？
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もちろん可能です。ただし対象を桁橋や直線橋などに限定していませんので、出せるものは計算書レベルの出力となります。
Excelへのカット＆ペーストが可能ですので報告書のひな形へ貼り付けながら結果をとりまとめることが可能です。
- どのような基準に対応している？
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橋梁設計で使用される道路橋示方書のH14年版、H24年版、H29年版に対応しています。
また、斷面照査ではコンクリート標準示方書の限界狀態設計法にも対応しており、構造物の照査まで可能です。
- どのグレードを購入すればよい？
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線形分析、靜的分析メインの方はLite版、フレーム分析で非線形分析、動的分析まで必要な方はadvanced版、非線形のFEM分析が必要な方はultimate版をご購入下さい。
- 入力について不明な場合は？
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製品ヘルプもしくはHPに電子マニュアルに製品詳細と操作法を準備しております。その他、定期的に開催される有償セミナーでは靜的分析モデル、動的分析モデル、FEMモデルの３つのモデル化の講習が受講でき講師と質疑応答も可能です。また有償となりますが、計算モデルを作成する分析支援サービスもあり年間100件を超える実績がございます。
分析支援サービス：https://www.forum8.co.jp/product/ucwin/ES/ESkaiseki.htm
>> サポートページ Engineer's Studio® Ｑ＆Ａ集 -->
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