プログラムの機能と特長
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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。 |
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■ 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。
- 解析マネージャによる解析の並列処理に対応。
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■ 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。
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■ 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。
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| ▲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 |
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■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。
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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。
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| ▲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。
▲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
●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。
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| ▲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。
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| ▲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。）
■ 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
 
▲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。
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
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| ▲xpswmmによる解析結果 |
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▲津波の設定画面 |
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