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まれあにかどり
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1 ため池整備 (H18/2) 貯留効果計算例との比較検討書本報告書は土地改良事業設計指針ため池整備 ( 平成 18 年 2 月 ) の参考資料 P133 の貯留効果の計算例と ( 有 ) エスアイピー洪水吐水理計算システムの計算結果との比較検討を行ったものです 1) 土地改良事業設計指針ため池整備の参考資料 P133 _1. 貯留効果の計算例 2) 洪水吐水理計算システム Ver にて設計洪水量 ( 貯留効果 ) を算出計算のポイントと添付資料 1 ため池整備の計算例では強度式を時間雨量 (77mm/h) と日雨量 (325mm/24h) で算出している所謂長期式 (I I ) であるよって弊社システムでは短期式 (I I ) をベースとしているため長期式で求まる強度式の定数ではそのまま弊社システムでは適用できないことになる 2 上記対応策として日雨量データを分雨量データへ換算し (24h 雨量を 1440 分の雨量データとする ) 特性係数法により短期式の強度式を導けば弊社システムで適用が可能となります 3 長期式の雨量データから短期式の強度式の算出は降雨強度式算出プログラム ( 弊社プログラム ) を使用すれば変換が可能となります計算は特性係数法 ( 雨量 ) の項目から任意時間 :1440( 分 ) として t 分 :325(mm) 60 分雨量 :77(mm) と入力タルボット式を指定すれば特性係数法により短期式の定数 (a,b) が算出されその定数を弊社システムに適用します 4 上記ステップを踏まえ弊社システムに変換した強度式の定数を適用その他の設計条件を計算例にあわせ入力し計算書を作成するとその結果はため池整備の計算例の値とほぼ一致してくる ( 添付資料参照 )

2 確率強度式の算出 ( 特性係数法 ) タルボット型 N 年確率における特性係数式は以下のように表すことが出来る降雨強度算出プログラムで計算 ( 長期式短期式 ) IN = βn RN ={a' / (t + b)} RN 各係数 a' b は t=60min にて βn=1.0 という条件によって次式から算出される a' = b + 60 b = (60 - βn t t)/(βn t - 1) ここで βn t は特性係数値とよび同一確率年の60 分強度に対するt 分強度の比である N 年確率の1440 分強度比の場合は βn 1440 と表す事が出来るまた t はβN t のt 分と同じ数値をとる βn t は確率 N 年における60 分とt 分との降雨強度比であるから 60 分間雨量強度と10 分間雨量強度の同一確率年値でβN t を求めればよいすなわち βn t = IN t / IN 60 ここで βn t は N 年確率 t 分間特性係数値 IN t は N 年確率 t 分間降雨強度 (mm/hr) IN 60 は N 年確率 60 分間降雨強度 (mm/hr) である降雨強度 I(mm/hr) は次の式により降雨量 R(mm) から求めることが出来る I = R 60 / t 上記特性係数法に以下の値を用いて 200 年確率降雨強度式を算定する 60 分間降雨量 R = (mm) 1440 分間降雨量 R = (mm) 60 分間降雨強度 I = R / 60 = / 60 = (mm/hr) 1440 分間降雨強度 I = R / t = / 1440 = (mm/hr) β = I / I = / = b = (60 - β )/(β ) = ( ) / ( ) 235 a' = b + 60 = = 295 短期式の場合のタルボット式の定数 b&a 上記結果より 200 年確率強度式は以下のようになる β200 = 295 / (t + 235) I200 = / (t + 235) = / (t + 235)

3 入力データ一覧表ファイル名 C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\ ユーザデータ \SIP 検証データ \ ため池計算例データ H1802 版照合.bkt ため池整備 (H18/2) の貯留効果の計算例との比較検討計算書 ( 長期式短期式へ変換 ) 基本データ接近水路調整部流域係数 C の詳細データ流域係数 C 282 洪水吐のタイプ越流堰式名称流域係数面積 (km2) 流出係数 fp 堰の形状標準堰自然丘陵山地流域面積 A (km2) 堰の上流敷高 (m) 放牧地満水面積 Aw (m2) 堰の下流敷高 (m) ゴルフ場流量割増し率堰の高さ P (m) 開発直後粗造成地重力加速度 g (m/s2) 舗装道路移行部水路の密な農地降雨強度式移行部のタイプ移行部出入口で限界流市街地降雨量参照地区計算例粗度係数 n ため池確率年数 200 ( 年 ) 移行部延長 L (m) 林地時間降雨量 R (mm/hr) 放水路水路幅 b (m) 山地既往最大雨量 Rc (mm/hr) 漸縮係数 K 耕地 C 項流量算出法合理式池面上記観測日 2003 年 04 月 09 日放水路部畑強度式形式タルボット式粗度係数 n 樹園地降雨強度式算出プログラムより短期式へ変換定数 a 放水路延長 L (m) 定数 b 放水路末端敷高 (m) 市街地ため池定数 n 水面追跡間隔 (m) 農地 ( 水田 ) B 項流量 Qb (m3/s) 端数処理末端宅地余裕高算出係数 C 造成畑貯留効果丘陵山地調整部水路幅 B (m) 減勢工部放牧地水田越流係数 Cf 静水池のタイプ副ダム式開発直後粗造成宅地任意のデータ単位計算時間 Δt ( 分 ) 放牧地畑降雨波形後方集中放牧地畑市街地ため池市街地及びため池水面

4 基本データ流域面積流域面積 A = (km 2 ) ため池整備 (H18/2) の貯留効果の計算例との比較検討計算書 ( 長期式短期式へ変換 ) 洪水到達時間の算定方法洪水到達時間は角屋福島公式とタルボット式を満足する時間とする tp=c A 0.22 Re 記号項目名単位備考 tp 洪水到達時間 (min) C 流域係数 A 流域面積 (km 2 ) Re 洪水到達時間内の平均降雨強度 (mm/hr) fp Rt fp 流出係数 C( 流域係数 ) の算定流域の地形 C( 流域係数 ) A( 流域面積 ) C A 自然丘陵山地放牧地ゴルフ場開発直後粗造成地舗装道路水路の密な農地市街地ため池林地山地耕地池面畑樹園地市街地ため池農地 ( 水田 ) 宅地造成畑丘陵山地放牧地水田開発直後粗造成宅地放牧地畑放牧地畑市街地ため池市街地及びため池水面計流域係数 C= / = = 単位で四捨五入とする fp( 流出係数 ) の算定流出係数 fp= 0.823( 入力値 )

5 設計洪水流量の算定基準設計洪水流量は次の (A)~(C) 項のうちいずれか大きい流量の1.2 倍とする (A) 確率的に200 年に1 回起こると推定される200 年確率流量 (A 項流量 ) (B) 観測あるいは洪水痕跡等から推定される既往最大洪水流量 (B 項流量 ) (C) 気象水象条件の類似する近傍流域における水象もしくは気象の観測結果から推定される最大洪水流量 (C 項流量 ) またため池は洪水流入から流出までの時間的経過の中で水位上昇 ( 越流水深相当 ) の貯留があるその効果として洪水調節機能が働いていることから洪水吐にゲートがなく満水面積が流域面積の1/30より大きいため池についてはこの貯留効果を考慮して設計洪水流量を算定してもよい貯留効果本池の満水面積は流域面積の1/30より小さいため貯留効果を期待できないしかしこの計算書においては貯留効果を考慮し計算をする流域面積 (ha) 1/30 = (ha) > 満水面積 (ha) 気象データ降雨データ観測所計算例 200 年確率 1 時間降雨量 R (mm/hr) 既往最大 1 時間降雨量 Rc (mm/hr) 2003 年 04 月 09 日確率降雨強度式 ( タルボット式 ) Rt = β R = {a/(t+b)} R = { /(t )} R 記号項目名値単位備考 Rt 洪水到達時間内の平均降雨強度 (mm/hr) R 時間雨量 (mm/hr) β 特性係数 β = a/(t+b) t 洪水到達時間 (min) 角屋福島公式のtp a 地域特性による係数 b 地域特性による係数降雨波形降雨波形は後方集中型降雨継続時間は24 時間とする

6 設計洪水流量洪水到達時間算定降雨強度式( タルボット式 ) Rt = /(t ) R 記号項目名値単位備考 Rt 洪水到達時間内の平均降雨強度 (mm/hr) R 時間雨量 1/200 年確率 (mm/hr) t 経過時間 (min) 洪水到達時間 tp = C A 0.22 Re 記号項目名値単位備考 tp 洪水到達時間 (min) 降雨強度式のt C 流域係数 282 A 流域面積 (km 2 ) Re 洪水到達時間内の平均有効降雨強度 (mm/hr) 洪水到達時間内の平均有効降雨強度 Re = fp Rt 記号項目名値単位備考 fp 流出係数 Rt 洪水到達時間内の平均降雨強度 (mm/hr) 洪水到達時間 tp は別紙の洪水到達時間算出一覧表の結果を小数点第 2 位迄とし 3 位を切り捨てした値とする tp= 分よって計算例 57min Rt = /( ) = mm/hr Re = = mm/hr A 項流量 (Qpa) の算出 Qpa = 1/3.6 Re A = 1/ = (m 3 /sec) C 項流量 (Qpc) を合理式にて算出 Qpc = 1/3.6 Rc fp A = 1/ = (m 3 /sec) A 項流量がC 項流量より大きいため洪水ピーク流量 Qpは Qp = A 項流量 = (m 3 /sec) 設計洪水流量 (Q) の算出貯留効果を考慮しない場合の設計洪水流量は下記式により算定する Q = Qp = = (m 3 /sec) 計算例 10.53m3

7 洪水到達時間算出一覧表 (1/200 年確率 ) 記号項目名単位備考 n 計算ステップ t 仮定の洪水到達時間 (min) β 特性係数 Re 有効降雨強度 (mm/hr) Tp 角屋福島公式による洪水到達時間 (min) 仮定の洪水到達時間を t=60 とし t-tp < となるまで繰り返す n t β Re Tp 誤差時間 Tp,t (min) 有効降雨強度 Re (mm/hr) 降雨継続時間曲線 t-re 洪水到達時間曲線 Re-Tp

8 貯留効果の検討洪水調整に用いる降雨強度式の算出降雨強度式 ( タルボット式 ) β200 = /(t ) (mm/hr) R200 = ( )/(t ) = /(t ) (mm/hr) 洪水調整に用いる単位計算時間洪水調整に用いる降雨強度式を基に区間時間内降雨強度及び区間時間内流出量を算出する記号項目名値単位備考 A 流域面積 (km 2 ) fp 平均流出係数 C 流域係数 282 単位計算時間指定単位計算時間 ( 分 ) を採用する流入公式 Q=Rn fp A/3.6 記号項目名単位備考 Q 単位流入量年確率降雨強度 (m 3 /sec) Rn 降雨強度 (mm/hr) fp 平均流出係数 A 流域面積 (km 2 )

9 ハイエトハイドログラフの算出 (1/200 年確率 ) 諸条件計算一覧表記号項目名式値単位 n 計算ステップ n=24 60/Δt Δt 指定単位計算時間 Δt= 分 (min) R 降雨強度 ( タルボット式 ) R= /(t ) (mm/hr) Rn Rn=n R In 降雨強度 In=Rn-1-Rn (mm/hr) I 単位時間内降雨強度 I=In (Δt/60) (mm/60 分 ) Q 単位流入量 Q=In fp A/3.6 (m 3 /sec) fp 流出係数 A 流域面積 (km 2 ) n t=n Δt R Rn In Q Q I

10 洪水調節計算 (1/200 年確率 ) 諸条件記号項目名式値単位 n 計算ステップ n=24 60/Δt Δt 指定単位計算時間 Δt= ( 分 ) In 降雨強度前項 ( ハイエトハイトロ算出 ) の降雨強度値 (mm/hr) Q 流量前項 ( ハイエトハイトロ算出 ) の単位流入量値 (m 3 /sec) Qin 流入量前項 ( ハイエトハイトロ算出 ) の単位流入量値 (m 3 /sec) Qout 放流量 Qout=Cf B WL 3/2 (m 3 /sec) Cf 越流係数 B 堰の有効幅 (m) WL 水深 ( 越流総水頭 ) WL = V/A2 (m) A2 満水面積 ( m2 ) V 貯留量 V(n-1)+{Qin(n)+Qin(n-1)-Qout(n)-Qout(n-1)} Δt 60/2 (m 3 ) 計算一覧表 n t=n Δt In Q Qin Qout V WL 水深計算例 0.996m 最高水深の決定最高水深 = (m) を0.001(m) 単位に四捨五入すると = (m) となる貯留効果の判定において設計洪水量設計洪水位決定の手順 ( 基準書 P16 図 ) によると貯留計算 Q2の算出と洪水吐規模および最大水位 ( 設計洪水位 ) の決定は Q2<1.200 Q1の式が YES の場合 Q2 値を採用し NO の場合は貯留効果のQ2 値は採用しないとしている前計算一覧表より貯留効果検討時の最大洪水流量 Q2 は (m 3 /s) となりピーク流量 Q1 の (m 3 /s) より小さいため貯留効果を期待できるしたがって以降の計算では設計洪水流量 Q に (m 3 /s) を採用する計算例 9.183m3/s

11 時間 ( 時 ) 雨 70 量 I (mm/hr) 流入ハイエトグラフ I=77.0(mm/60min) 流量流入出ハイドログラフ Q (m 3 /s) Qin=10.752(m 3 /s) Qout=9.388(m 3 /s) 時間 ( 時 )

確立雨量計算を行うようにしています所謂時間雨量から求める強度式で1 短期式 ( 降雨時間が 2 時間以内とされる ) といわれる計算方法であるしかしながら一部地域や河川洪水流量のような流入領域が広範囲の場合には長時間 ( 降雨継続時間が 2 時間を越える場合とされる ) つまり日雨量を単位とした降雨強度式(2 長期式 ) を用いられる場合がありますさらには

12 SIP 洪水吐水理計算システムの降雨強度式について ( 有 ) エスアイピー (SIP) < 質問事項 > 確立降雨強度式について短期長期短期長期併用型を使用する場合システム内で対応は可能か? < 回答 > 確立雨量の計算において必要となる降雨強度式は一般的に時間雨量 (10min&60min 雨量データ ) をもとに作成されます ( 各県地区毎に雨量データは異なるので強度式の定数は異なってきます ) この点は応用水門統計学のp172 にも時間雨量による強度式の算出が一般的と記載されていますよって弊社システムでも時間雨量 (60min) より求まった強度式により確立雨量計算を行うようにしています所謂時間雨量から求める強度式で1 短期式 ( 降雨時間が 2 時間以内とされる ) といわれる計算方法であるしかしながら一部地域や河川洪水流量のような流入領域が広範囲の場合には長時間 ( 降雨継続時間が 2 時間を越える場合とされる ) つまり日雨量を単位とした降雨強度式(2 長期式 ) を用いられる場合がありますさらには確立雨量計算において洪水到達時間等による区分けを行い 2 時間以内は短期式で 2 時間を越える場合は長期式を併用するという3 短期長期併用型で確立雨量計算を行う場合も見られます ( 短期長期併用型はさらに選択型と混合型に区分できる ) 以上の 3 ケース (1 短期式 /2 長期式 /3 短期長期選択混合型 ) について本システムでは以下の対応を提案しております <1 短期式の場合 > 現システムで採用している手法で時間雨量による 200 年および 100 年の確立降雨強度式の定数をシステム内のデータベースに登録 ( 地区別 ) しておけば A 項流量の計算が可能となりますまた時間雨量と 10 分雨量データがあれば特性係数法の計算により降雨強度式の定数を求めることも可能です <2 長期式の場合 > 長期式の場合日雨量データ (24 時間 ) をベースとした降雨強度式が使用されますこの場合は日雨量による強度式は直接本システムでは利用できませんが日雨量データによる強度式 ( 長期強度式 ) を時間雨量データに変換する事で利用が可能となります但し長期強度式を時間雨量データに変換する機能は本システムに付加されておりませんが別途開発した降雨強度式算出プログラムを用いて変換が可能となります ( ユーザ様へは無償提供させて頂いております ( 添付資料参照 )

<3-1 短期長期式選択型 > 確立雨量計算を雨量継続時間により短期式または長期式を判断選択 ( 通常 2 時間を区分位置 ) して計算する場合は以下のような方法で対応が可能となります 1) 短期と長期の強度式をそれぞれデータベースに登録しますこのとき一つの地区名に確率年度の同じデータを複数登録できませんので XXXX 短期 XXXX 長期と地区を分けて作成登録します 2)

長期式混合型 > 確立雨量計算を雨量継続時間により短期長期式を 2 時間以内は短期式で計算超えた場合は長期式で計算書を作成する必要がある場合は現状本システムでは対応しておりませんこの様な場合はユーザ様にて短期長期式混合型による確立雨量 ( 設計洪水量 ) の計算が可能であれば求まった設計洪水量のデータを直接入力できる指定流量 (QL) の入力項目を設けております指定流量(QL)

13 <3-1 短期長期式選択型 > 確立雨量計算を雨量継続時間により短期式または長期式を判断選択 ( 通常 2 時間を区分位置 ) して計算する場合は以下のような方法で対応が可能となります 1) 短期と長期の強度式をそれぞれデータベースに登録しますこのとき一つの地区名に確率年度の同じデータを複数登録できませんので XXXX 短期 XXXX 長期と地区を分けて作成登録します 2) 入力画面の降雨量参照地区で XXXX 短期を選択して計算しますその時の降雨継続時間が2 時間を超えていない場合にはそのままで計算を行い 2 時間を超えていた場合は降雨量参照地区の項目で XXXX 長期に切り替えて長期で計算を行います但しこの長期式でも2 時間を下回る場合もありますのでその場合はどちらの式を使うかはユーザ様で判断して決定してください ) <3-2 短期長期式混合型 > 確立雨量計算を雨量継続時間により短期長期式を 2 時間以内は短期式で計算超えた場合は長期式で計算書を作成する必要がある場合は現状本システムでは対応しておりませんこの様な場合はユーザ様にて短期長期式混合型による確立雨量 ( 設計洪水量 ) の計算が可能であれば求まった設計洪水量のデータを直接入力できる指定流量 (QL) の入力項目を設けております指定流量(QL) の項目へ直接入力することにより以後の洪水吐 ( 越流部移行部放水路部減勢工 ) の計算が可能となります < 補足資料 / 降雨強度式に対する見解 > 短期長期降雨強度式についてタルボット式 (r=a/(t+b)) シャーマン式(r=a/t n ) 久野石黒式 (r=a/(t 0.5 ±b)) は 2つの雨量データ ( 時間雨量と日雨量 /t 分雨量と時間雨量 ) から特性係数法により容易に公式を導き出すことはできますがその範囲を超える時間雨量については誤差が大きいといった長所と短所を持っていますそれに対し君島式は (r=a/(t n ±b)) 他の公式とは異なり3つの定数値で構成されているためその定数を導き出すためには 3 つ以上の雨量データが必要ですがそれらの値を通過する最も理想的な確立降雨強度曲線のカーブを描きますしたがって統計が進めば進むほど現状混在しております短期および長期式が一つの公式 ( 君島式 ) に集約できるようになると思われますつまり長期式しかない地区が短期の公式を作るために統計を行えば君島式で長期も短期も求まるような計算式として集約できるようになると思われ今後君島式の降雨強度式が一般化するのではないかと予測しております ( 添付資料参照 ) 以上平成 15 年 9 月作成資料

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< D5E F6F97CD97E1955C8E862E786477> 洪水吐水理計算システム Ver4.0 適用基準土地改良事業設計指針ため池整備 ( 平成 27 年 5 月 / 農林水産省構造改善局 ) 出力例標準越流式タイプ貯留効果を考慮した出力例 (200 年確立雨量 ) 減勢工の出力例 (100 年確立雨量 ) 開発販売元 ( 株 )SIP システムお問合せ先 : 大阪事務所 ( 技術サービス ) 542-0081 大阪府大阪市中央区南船場 1-18-24-501