ため池の設計計算 Ver.2 - フォーラムエイト

Operation guidance
ため池の設計計算
Ver.2
Operation guidance
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目次
第1章 製品概要 .......................................................................................................................................................................................................................5
1 プログラム概要................................................................................................................................................................................................................5
2 フローチャート ..................................................................................................................................................................................................................6
第2章 第2章 操作ガイダンス .............................................................................................................................................................................................6
1 入力操作 ...........................................................................................................................................................................................................................7
1-1 基本条件 ........................................................................................................................................................................................................... 9
1-2 水理計算/流域.............................................................................................................................................................................................. 10
1-3 水理計算/貯留施設 .................................................................................................................................................................................... 15
1-4 水理計算/洪水吐 ......................................................................................................................................................................................... 17
1-5 初期値設定..................................................................................................................................................................................................... 20
1-6 堤体寸法 ......................................................................................................................................................................................................... 22
1-7 物性値 .............................................................................................................................................................................................................. 26
1-8 水位ケース...................................................................................................................................................................................................... 27
1-9 任意荷重 ......................................................................................................................................................................................................... 29
1-10 円弧すべり .................................................................................................................................................................................................. 29
2 計算 ................................................................................................................................................................................................................................. 32
2-1 計算実行 ......................................................................................................................................................................................................... 32
3 結果確認 ........................................................................................................................................................................................................................ 33
3-1 水理計算 ......................................................................................................................................................................................................... 33
3-2 安定計算 ......................................................................................................................................................................................................... 40
4 計算書作成.................................................................................................................................................................................................................... 41
4-1 出力設定 ......................................................................................................................................................................................................... 41
第3章 Q&A.............................................................................................................................................................................................................................. 43
1 適用範囲、制約条件................................................................................................................................................................................................... 43
2 水理計算入力 ............................................................................................................................................................................................................... 43
3 安定計算入力 ............................................................................................................................................................................................................... 43
4 水理計算 ........................................................................................................................................................................................................................ 44
5 安定計算 ........................................................................................................................................................................................................................ 44
6 その他 ............................................................................................................................................................................................................................. 44
4
第1章 製品概要
1 プログラム概要
本プログラムは、「土地改良事業設計指針 ため池整備」を主たる適用基準としており、ため池の設計計算を支援する
プログラムです。
【適用基準】
①土地改良事業設計指針「ため池整備」
②土地改良事業計画設計基準 設計「ダム」 技術書「フィルダム」
③防災調節池等技術基準(案) 解説と設計実例
【参考文献】
・土地改良事業設計指針「ため池整備」 平成18年2月 農林水産省農村振興局整備部設計課監修
社団法人 農業土木学会発行
・土地改良事業計画設計基準 設計「ダム」 基準書・技術書「共通編」 農林水産省農村振興局 平成15年4月
・土地改良事業計画設計基準 設計「ダム」 技術書「フィルダム」 農林水産省農村振興局 平成15年4月
・防災調節池等技術基準(案) 解説と設計実例 社団法人 日本河川協会 平成19年9月 増補改訂
・土地改良施設 耐震設計の手引き 平成16年3月 農林水産省農村振興局整備部設計課監修 社団法人 農業土木
学会発行
5
2 フローチャート
第2章開始
モデル作成
基本条件
水理計算
・流域
・貯留施設
・洪水吐
初期値設定
堤体寸法
物性値
水位ケース
任意荷重
円弧すべり
計算実行
結果確認
計算書作成
終了
6
第2章 操作ガイダンス
1 入力操作
プログラムを起動します。
初期入力を選択、確定ボタンを押してください。
画面左に項目ボタンが縦に並びます。
上から順に入力してください。
7
~~ファイル保存~~
必要に応じてデータ保存が可能です。
ファイルメニューから、「名前を付けて保存」を選択し、
・保存する場所 (デスクトップ、指定フォルダ、SampleData フォルダ等 任意で選択可能)
・ファイル名 (任意のファイル名を入力可能)
を指定して保存ボタンをクリックします。 既存データを「上書き保存」にて書きかえることも可能です。
8
ここでは製品添付の sample3 を新規に作成することを目的とし、説明を進めます。
メニューより基本条件をクリックしてください。
1-1 基本条件
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
ため池の名称
適用基準
流域名称
[ブランク]
→
土地改良事業設計指針「ため池」 →
[ブランク]
→
ため池の名称を半角 64 文字以内で入力してください。
高原農地用ため池
防災調節池等技術基準(案) 解説と設計事例
半角 64 文字以内で入力してください。
皇子原地区
※水理計算種別
全計算を行った場合にのみ、堤体寸法、水位ケース入力画面にて水理計算で算出した情報を取得することができま
す。
ここで指定した入力情報を元に以後の入力、計算、計算結果表示、計算書出力を実行します。
また、水理計算が不要である場合には、「水理計算の有無」計算スイッチを「しない」に指定することで水理計算の入力
[P10~P19]は不要となります。
確定ボタンをクリックし、基本条件を決定します。
9
1-2 水理計算/流域
流域ボタンをクリックし、流域の計算における基本条件を流域ごとに設定します。
基本条件
降雨強度式
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
確立年
地域名称
50
→
200
[ブランク]
→
皇子原地区
10
流出係数、面積
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
地形名称
流域面積 A(ha)
[ブランク]
→
10.000
→
11
半角 64 文字以内で入力してください。
林地
189.895
洪水到達時間
等流流速法
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
計算式の選択
Kinematic Wave 理論 に追加チェックを入れてください
Kinematic Wave 理論のタブが追加表示され、
(結果確認)画面においても等流流速法と Kinematic Wave 理論がそれぞれ確認できます。
12
(結果確認)
・等流流速法
・Kinematic Wave 理論
13
降雨波形
このボタンを押下すると
グラフデータを表示します。
さらに印刷ボタンで表示データを印刷することも
可能です。
※以降のグラフ表示画面も同様です。
14
ハイドログラフ
流域の計算結果として
・降雨強度~降雨時間曲線
・計画降雨波形および流量計算表
・流出ハイドログラフ
が表示されます。
※各時間の流量割増値(降雨強度の計算スイッチが降雨強度式を指定時に入力可)(初期値:0.0)割増値(%)を入力してく
ださい。入力値が 0.0 の場合には流量の割増は行いません。
※「土地改良事業設計指針「ため池整備」」P-136 には、流入ハイドログラフを算出する場合に各時間の流量を 20(%)割
増した数値とすると記述しています。
流域の計算結果については、P33~P35 をご覧ください。
1-3 水理計算/貯留施設
スイッチ制御
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
水位とその時の湛水面積を与え容量を算定する
四角形堰
15
入力
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
流量係数 C
0
→
1.800
切欠き幅 B(m)
0
→
4.500
堰の底面までの高さ D(m)
0
→
5.000

面積(m 2)
容量(m  3)
0.000
79.000
0.000
2.000
79.000
158.000
2.010
18700.000
224.648
3.000
20920.000
19826.278
3.010
41920.000
20134.456
4.000
46666.000
63963.534
5.000
49020.000
111801.708
6.000
51650.000
162130.981
7.000
54640.000
215268.970
8.000
57450.000
271308.099
9.000
60100.000
330078.120
10.000
63110.000
391676.991
※水深、面積を設定することで容量は自動計算となります。
水深(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
計算結果
計算結果として
・総括表
・上流施設
・水位容量曲線
・洪水調節計算
・洪水吐き及び放流施設
・ハイドログラフ
が表示されます。
貯留施設の計算結果については、P36~P38 をご覧ください。
16
1-4 水理計算/洪水吐
入力
設計洪水流量
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
降雨強度式編集 確年率
50
→
200
流量 流域面積
100.000
→
10.000
17
洪水吐きおよび非越流部天端高
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
放流能力 造成高(m)
1.00
→
12.00
放流能力 越流高(m)
0.50
→
3.03
越流幅(m)
0.01
No.
1
2
3
4
5
6
7
洪水吐き越流幅・越流水深曲線
堤頂幅の算出方法
4.50
越流幅 L(m)
3.5
4.0
4.5
6.0
6.5
7.0
7.5
Merriman 防災調節池等技術基準(案)開設と設計事例
表入力終了後に、「曲線計算」ボタンをクリックすると、洪水吐き越流幅 L~越流水深 H 曲線図が表示されます。
18
余裕高
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
フィルダム形式を
低水部水位 (m)
0.01
計算結果
・設計洪水流量
・洪水吐きおよび非越部天端高
・余裕高のチェック
・堤高、堤頂幅
を表示します。
洪水吐の計算結果については、P38~P40 をご覧ください。
19
→
選択してください。
2.00
1-5 初期値設定
単位重量、湿潤線
土質定数
20
安全率
基準対応値
確定ボタンをクリックします。
入力にあたっては、物性値、円弧すべり(ケース別設定)の初期値を入力してください。
ここで指定したデータを用い各物性値の初期値データ、円弧すべりのケース別設定データとして設定します。
但し、この初期値データは、新規作成時のモデルでは各物性値の初期値データ、円弧すべりのケース別設定データと
して用いますが、一度入力後(物性値、円弧すべり)に、この初期値データを修正しても各物性値のデータ、円弧すべり
のケース別設定データには反映しません。
その為に、物性値入力画面、円弧すべり入力画面において個別に設定する場合には、入力修正を行わずに「確定」ボ
タンを選択してください。
21
1-6 堤体寸法
表示されたダイアログは「いいえ」を選択します。
計算範囲・地表面
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
計算範囲 終点 X 座標(m)
0.000
地表面 名称
→
20.500
粘層 半角24文字以内で入力
始点側標高 Y 座標(m)
5.000
終点側標高 Y 座標(m)
5.000
※中間点 X,Y 座標を入力していただくことで、傾斜および凹凸をモデル化することができます。
地表面 標高 Y 座標
地層
地層 No.1 には「地表面」入力の地表面(第 1 層)名称を表示しています。
22
形状寸法
堤体・透水性ゾーン
・貯水池側
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
堤体高(m)
0
→
6.000
堤体幅(m)
0
→
3.200
透水性ゾーン幅
天端幅(m)1.000 / 下端幅(m)2.500
No.
堤体外形
斜面幅
Ws(m)
2.500
4.500
1
2
23
斜面高
HS(m)
2.500
3.500
水平面幅
W(m)
2.500
0.000
・背後池側
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
透水性ゾーン幅
天端幅(m)1.000 / 下端幅(m)1.000
No.
斜面幅
Ws(m)
7.300
堤体外形
1
24
斜面高
HS(m)
6.000
水平面幅
W(m)
0.00
ドレーン
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
基本寸法
Y1(m)
1.000
RX1(m)
1.000
確定ボタンをクリックします。
25
RX2(m)
0.500
LX1(m)
2.000
1-7 物性値
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
名称
堤体
透水性ゾ
ーン
ドレーン
粘層
γt
16.00
18.00
γsat
17.00
18.50
γ’
7.00
10.20
CD
7.00
8.00
φ
35.00
35.00
K(E-05)
1.000
1.000
C
-1.000
-1.000
22.00
20.00
23.00
20.00
12.00
20.00
9.00
0.00
35.00
45.00
1.000
1.000
-1.000
-1.000
確定ボタンをクリックします。
※各ブロックに初期値設定と異なる値を指定する場合には表内の「任意ボタン」をマウスで選択してください。
26
1-8 水位ケース
表示されたダイアログは「いいえ」を選択します。
水位ケース
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
水位ケース名称
チェック で選択
水位高
水位高
水位高
水位高
水位高
水位ケース
水位ケース
水位ケース
水位ケース
水位ケース
27
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
・完成直後
・空虚時
・常時満水時
10.610
10.890
9.450
10.900
7.500
湿潤線-常時満水位
※計算値スイッチ
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
X(m)
10.000
11.000
12.000
13.000
14.000
15.000
16.000
17.000
17.880
19.000
表内のX座標を入力後に、表左側の計算Y(内部計算し
入力 Y(m)
10.014
9.726
9.420
9.092
8.734
8.338
7.889
7.356
6.757→6.658
5.000
確定ボタンをクリックします。
※右記のエラーが出た際は手修正にて堤体の内側と
なるよう数値変更します。
28
た値)を入力Yに計算値設定ボタンを選択することで自
動的に設定します。計算値設定ボタンは、選択してい
る行にのみ機能します。
1-9 任意荷重
任意荷重の入力が不要な場合には、未入力状態で「確定」ボタンを選択してください。
確定ボタンをクリックします。
1-10 円弧すべり
共通設定
基本条件
29
格子・すべり円-すべり円中心・格子設定
以下の項目について数値(選択肢)を変更します。
すべり円中心・格子設定 X 軸
(貯水池側) 4.500
(背後池側) 17.500
すべり円中心・格子設定 Y 軸
(貯水池側) 7.000
(背後池側) 7.000
格子・すべり円-すべり円設定
30
特定すべり面の照査
ケース別設定
安全率
31
基準対応値
確定ボタンをクリックします。
2 計算
2-1 計算実行
計算実行ボタンをクリックします。
結果確認と計算書作成が可能になります。
32
3 結果確認
水理計算および安定計算の結果画面を確認することができます。
3-1 水理計算
総括表
流域 (降雨強度~継続時間曲線)
33
流域 (計画降雨波形および流量計算表)
流域 (流出ハイドログラフ)
34
流域 (時間降雨分布曲線)
貯留施設 (貯留効果)
35
貯留施設 (上流施設)
貯留施設 (水位容量曲線)
36
貯留施設 (洪水調節計算)
貯留施設 (洪水吐きおよび放流施設)
37
貯留施設 (ハイドログラフ)
洪水吐き (設計洪水流量)
38
洪水吐き (洪水吐きおよび非越流部天端高)
洪水吐き (余裕高のチェック)
39
洪水吐き (堤高、堤頂幅)
3-2 安定計算
40
4 計算書作成
4-1 出力設定
出力設定画面が表示されます。
設計条件/水理計算/安定計算の出力したい項目をでマウスで選択(チェック)します。
(設計条件)
(水理計算)
41
(安定計算)
プレビューボタンをクリックすると印刷プレビュー画面が表示されます。
続けて、実際に印刷を行う場合は
印刷ボタンをクリックしてください。
出力を実行する前にその内容を確認するため、印刷プレビュー機能を使用すると便利です。
42
第3章 Q&A
1 適用範囲、制約条件
Q1-1.
ため池の堤体に液状化がある場合に土地改良施設の耐震設計の手引き(社団法人農業土木学会
発表)にあるような内容でため池の設計計算で行うことが可能か?
A1-1.
Ver.1 においては、ご希望されている「土地改良施設耐震設計の手引き」を確認したところ、P-371 に
「ため池、調整池の場合、土地改良事業設計指針「ため池設備」の安定計算に準じ」の記載があり、
本製品「ため池の設計計算」においては、P-372 図-6.6.1①については、設計可能だと判断していま
すが、P-323 の「堤体、基礎の液状化を考慮した地震時の検討」については対応していません。どう
ぞ、ご了承頂きたいと存じます。
Ver2(現行製品)より円弧すべり入力画面-ケース別指定タブ-安全率タブの「計算種別」にて液状
化、液状化(修正 Fellenius 法)を選択することで物性値データで入力した液状化層における過剰間隙
圧比(ru)を考慮した地震時(液状化)の検討についてモデル化することができます。
Q1-2.
水理計算のみの計算をする場合どうすれば良いでしょうか?
A1-2.
本製品は、ため池の設計計算(堤体の安定計算(円弧すべり))を行うことを基本仕様としており、設
計計算に必要な入力パラメータとして水理計算で算出可能な堤体の堤高、堤頂幅、水位高を算出
可能としておりますが、水理計算のみで計算書を確認することができません。
Q1-3.
透水性ゾーンがないモデルの入力方法を教えて頂けないでしょうか
A1-3.
斜面に変化点(折れや段差)のないモデルにつきましては、「堤体寸法」入力画面-「形状寸法」タブ
-「堤体・透水性ゾーン」タブ-「貯水池側」または「背後池側」タブ内の「透水性ゾーン幅」を天端
幅、下端幅共に 0(m)と入力していただくことでモデル化できます。
斜面に変化点のあるモデルにつきましては、「物性値」入力画面にて、透水性ゾーンの物性値を堤
体と同値としていただきたいと存じます。
ただし、「水位ケース」入力画面の湿潤線入力につきましては、透水性ゾーンを考慮して自動計算を
行いませんので、湿潤線入力にて透水性ゾーン部分の湿潤線を補完していただきたいと存じます。
2 水理計算入力
3
安定計算入力
Q3-1.
堤体寸法で一番最初の地層面が斜面になっているモデルを入力できないか?
A3-1.
誠に申し訳ございませんが、Ver1 においては地表面はフラット(水平)で指定して頂く仕様としており、
斜面及び凹凸及び中間点の指定には対応していません(地表面は水平として定義して頂きたいと存
じます)。
Ver2(現行製品)より地表面の始点・終点の Y 座標の入力と中間点 X,Y 座標を入力していただくこと
で傾斜および凹凸をモデル化することができます。
Q3-2.
浸潤線は入力した水位より自動設定可能だが、任意の浸潤線を入力して使用すること可能でしょう
か?
A3-2.
可能です。
入力された X 座標から Y 座標を自動計算して表示しますが、Y 座標は任意に入力することできます。
Q3-3.
地震時についての検討はどこで行うのか?
43
A3-3.
本製品の円弧すべり入力画面のケース別設定タブ-安全率タブの「計算種別」計算スイッチを「地
震時」に指定して頂きたいと存じます。
Q3-4.
C(浸出面勾配から算出する係数)の基準を教えて頂けないでしょうか?
A3-4.
C(浸出面勾配から算出する係数)は、土地改良事業計画書設計基準「フィルダム」PⅡ-61 に記載し
ている C=Δa/(a+Δa)の値を入力して下さい。
こちらにマイナスの値を入力すると内部計算を行い、プラスの値を入力すると入力した値を計算に用
います。
Q3-5.
水位ケースで湿潤線の入力を行うが、計算すると背後池側で湿潤線がはみ出してしまうことがある
と思う。その場合、どのように修正すればよいか。
A3-5.
本製品の湿潤線の入力は、水位ケースタブの各ケース毎に入力した「水位高」を用い内部計算した
値を湿潤線タブ内の湿潤線表入力に設定しており、この設定した値(X 座標、Y 座標)を直接修正して
頂きたいと存じます。
内部計算における湿潤線の構成は結線していない状態があり、これを防ぐ為に必ず湿潤線の入力
が必要となります。
Q3-6.
背後池側の堤体外形の入力の方法を教えて頂けないでしょうか
A3-6.
背後池側の堤体外形の入力は、堤体天端の左端位置の地表面を始点とし、貯水池側の堤体外形
の入力と同様に地表面側から 1 段目(No.1)、2 段目(No.2)…となるように入力していただきたいと存じ
ます。
Q3-7.
地層の入力で計算範囲の始点側と終点側で高さを変更したい場合の入力方法を教えて頂けないで
しょうか
A3-7.
地層の中間点座標入力にて X 座標を計算範囲の始点 X 座標、または終点 X 座標と同値で入力し、
Y 座標を入力していただくことで始点側、終点側の高さを変更することができます。
ただし、中間点座標がオーバーハングとならないように、始点側の高さを変更する場合には中間点
座標の最初の点(No.1)にて、終点側の高さを変更する場合には中間点座標の最終点にて入力して
いただきたいと存じます。
4
水理計算
Q4-1.
水理計算において流量(流域)だけ計算することは可能か?
A4-1.
可能です。
基本条件入力画面の水理計算種別スイッチを「流域の計算」に指定して頂きたいと存じます。但し、他
の水理計算(貯留施設、洪水吐)を行なっていない為に堤体寸法入力画面、水位ケース入力画面にお
いて水理計算の結果を取得することはできません。
5
安定計算
6
その他
Q&Aはホームページ(http://www.forum8.co.jp/faq/win/tameike-qa.htm)にも掲載しております
44
ため池の設計計算 Ver.2 操作ガイダンス
2014年 10月 第6版
発行元 株式会社フォーラムエイト
〒108-6021 東京都港区港南2-15-1 品川インターシティA棟21F
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禁複製
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ため池の設計計算 Ver.2
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