© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

下水道分野

技術一覧

一次元解析の構成•

流出解析モデルの構成

データ作成

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一次元モデル構築のためのデータ作成

下内水氾濫シミュレーション•管内水理モデル（一次元解析）と連動解析

水下水道事業へ流出解析の適用•

管内水理モデル（一次元解析）と連動解析

業務事例

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下水道施設等のモデル構築
汚濁負荷量の算定
地表面モデルの構築
管路モデル構築を行わない地表面流出解析（簡易モデル）
流出解析による多様な検討
内水ハザードマップの作成
被害額算定
下水道計画設計業務

道

更新：202２.７© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

流出解析モデルの構成（一次元解析）➢ 適用事例
降雨損失モデル――――――――――――

降雨データ

地表面貯留、浸透、蒸発散による降雨の損失をモデル化し、降雨量から地表面に流出する有効降雨を算定する

有効降雨の概念

表面流出モデル

土地利用データ

有効降雨が地表面を流れる経過を運動力学的に求め、ノードへの流入量を算定する

二重線形貯留法（ InfoWorks）⚫ 降雨～地表面～マンホールへの流出計算

等
非線形貯留法（ xpswmm, MIKE URBAN ）➢ 備考――――――――――――⚫ 取扱い解析ソフト

1

2

管内水理モデル

雨水施設データ
外水位データ 等

・InfoWorks ICM
・MIKE URBAN
・xpswmm

表面流出モデルより算出された各ノードでのハイドログラフを用いて、サンヴナン方程式により管渠や河川等の流れを計算する。

平常時(開水路モデル)

汚濁負荷量モデル

満管状態(管水路モデル)

晴天時汚水量データ
汚濁量原単位データ 等

地表面汚濁物の蓄積量および流出負荷量の算定と、管渠や河道等における水質の変動および汚濁負荷量を解析する。
※流出解析利活用マニュアル（雨水対策における流出解析モデルの運用の手引き）
2017年３月 公益財団法人 日本下水道新技術機構© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

一次元モデル構築のためのデータ作成
ノード（人孔）の登録
・人孔位置・地盤高・溢水計算対象の有無リンク（管渠）の登録・管渠位置・上下流管底高・断面形状 ※RECT：矩形暗渠・粗度係数➢ 適用事例――――――――――――⚫ 下水道ネットワークデータの作成⚫ 河川、水路、農業用水路などのデータ作成⚫ 流出解析ソフトにおける管路等の一次元モデルの構築➢ 特徴――――――――――――⚫ モデル構築のための管路等のデータ化⚫ 異なる流出解析ソフト間のモデルをコン
バート⚫ 複数の流出解析ソフトのモデル統合➢ 備考――――――――――――⚫ 基データは紙・電子媒体を問わない

区画割の登録・面積値・区画割形状© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

●ノード（青字：地盤高）→管渠 （青字：管渠諸元）▲区画割（茶字：登録面積値）

内水氾濫シミュレーション

管内水理モデル（一次元解析）と連動解析

地盤高データ
地形データ 等

氾濫解析モデル➢ 適用事例――――――――――――⚫ 下水道管路～地表面の氾濫解析⚫ 内水浸水想定区域図の作成

詳細な地盤高データや地形図等により地表面をモデル化し、ノードから溢れた雨水の地表面の流れを解析する。地表面にあふれた雨水がノードを通じて再び管内に侵入する、管内水理モデルとの連動解析が可能である。

➢ 特徴――――――――――――
豪雨が発生すると、浸水被害も拡大する

二次元不定流（地表面氾濫）⚫ 下水道一次元モデルと地表面二次元モデルの統合解析により、地表面氾濫計算を行う。
⚫ 計算結果を用い、浸水被害額の算定や、内水ハザードマップの作成も可能とする。
⚫ 地表面へ直接降雨を与え、流出量の算出する方法もある（簡易手法）。

➢ 備考――――――――――――
マンホールから溢水、氾濫

一次元不定流（下水道：管内水理）© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

⚫ 外水位影響の考慮⚫ 区域外流入、不明水、初期水深などを考慮⚫ 気候変動を考慮した降雨の解析

下水道事業における流出解析モデルの適用モデル構築のための資料収集
・下水道の管渠施設情報
・水理構造物の構造図および運用情報
・地形・地勢等状況の把握

解析モデルの構築
モデルの構築用データの作成
下水道管網の水理計算
地表面の流出計算

下水道ネットワークデータの作成
下水道計画設計業務――――――――――――⚫ 現有施設の能力評価⚫ 浸水対策施設の検討・評価⚫ 下水道雨水整備計画策定⚫ 内外水統合型浸水解析モデル➢ 特徴

内水氾濫シミュレーション

解析条件の入力➢ 適用事例――――――――――――
降雨、外水位、流入、汚濁負荷量
リアルタイムコントロール

キャリブレーションのための資料収集
・雨量調査
・管内水位、流量調査
・浸水実績
・住民からのヒアリング

キャリブレーション
実測値のデータ整理

パラメータ調整による実測値と計算値の整合化⚫ 解析モデルによるシミュレーションの実施
により、施設能力の評価や問題点の把握を行う⚫ バイパス管や貯留施設、ポンプ施設などの対策施設計画を反映したモデルの構築により、施設計画の検討・効果の検証を行う⚫ 段階的な雨水整備計画を基に、各段階の効果検証を行う➢ 備考――――――――――――
現況シミュレーション・雨水管理総合計画策定
・下水道浸水被害軽減総合計画策定
・水位周知下水道制度
・内水浸水想定区域図作成（内水ハザードマップ）
・水害ハザードマップ作成

対策シミュレーション対策案の立案検討© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

段階的整備計画⚫ 浸水継続時間の算定事例）下水道施設等のモデル構築～一次元解析モデル～➢ 適用事例――――――――――――⚫ 下水道台帳データ等からの管渠モデル構築⚫ 時点修正、管渠の閉塞など、現況の考慮⚫ 下水道施設に関する多様な水理構造物のモデル化➢ 特徴――――――――――――⚫ 土地利用に応じた、区画別、排水区別の流出係数の算定⚫ リアルタイムコントロールによる水理構造物の運用状況の考慮➢ 備考――――――――――――⚫ 既存モデルデータの更新および複数モデルの統合も可能© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

事例）汚濁負荷量の算定➢ 適用事例

流入汚濁負荷量の設定例――――――――――――⚫ 汚濁負荷量流出状況の把握⚫ 合流式下水道改善対策施設の事後評価⚫ 公共用水域における放流水質の影響把握
汚濁負荷量の解析結果例➢ 特徴――――――――――――⚫ シミュレーションの実施により、合流式下水道区域からの流出汚濁負荷量を「分流並み」に抑制する対策施設の効果検証を行う⚫ 親水公園や海水浴場などの衛生面に注意を要する水域への対策立案を行う➢ 備考――――――――――――
汚濁負荷量削減状況

350
300

116.2

BOD（ton/年）

250
200

高級処理
雨水滞水池
簡易処理
未処理放流

62.3
112.7

15036.2
64.2
10.5

38.5
10.5

120.7

120.7

100120.7

<76.2

144.3

500
対策前

現況

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将来

分流並み

【算定関連項目】
BODCOD
SSDON
P【設定関連項目】
人口密度
一人当たりの排出源原単位
日変動事例）地表面モデルの構築～高速道路のJCTの高架構造の考慮～➢ 適用事例

高架、盛土などの考慮
アンダーパス部の低い標高を再現し浸水の移動を可能に

高架部は、高架下の標高値を採用し地表面の浸水の移動を可能に――――――――――――⚫ 標高データから地表面モデルの構築⚫ 高架、アンダーパス→地表面の浸水移動を許容⚫ 盛土→地表面の浸水移動を阻害⚫ 局所的な地表面メッシュの設定（標高値、地表面粗度など）➢ 特徴――――――――――――⚫ 現地踏査結果の反映➢ 備考――――――――――――
局所的な地表面メッシュの考慮© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

（白地部）
盛土構造部を地表面モデルより除外し解析上の浸水の移動を阻害⚫ 基盤地図情報

事例）管路モデル構築を行わない地表面流出解析➢ 適用事例――――――――――――

標高データのみを用いた雨水の地表面流出解析
120

降雨強度(mm/h)⚫ 内水氾濫予想を簡易に行う手法⚫ 地表面モデルへの降雨適用

降雨既存排水施設能力未満の降雨低減降雨100
80604020

➢ 特徴

00:00

1:00

2:00

3:00

4:00

――――――――――――

6:00

120120

既存排水施設能力以上の降雨溢水を考慮した低減降雨

100

降雨強度(mm/h)

100

降雨強度(mm/h)

5:00

806040⚫ 外力（雨水）をあらかじめ管渠排水能力や下水道整備状況を考慮した量として与え、高低差のみで流出経路の解析を行う

80
60402020
000:00

0:00

0:00

0:00

0:00

0:00

降雨×低減率

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

降雨－既存施設の能力

6:00

➢ 備考

――――――――――――⚫ 内水浸水想定手法の主な種類のうち「簡易モデル」によるシミュレーション
出典）「内水浸水想定区域図作成マニュアル（案）」：国土交通省水管理・国土保全局下水道部（令和３年７月）© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

事例）流出解析による多様な検討
現況シミュレーション～シミュレーション結果の評価～➢ 適用事例――――――――――――

事例） 既存施設の能力評価⚫ 既存施設や小河川の能力評価⚫ 溢水解消のための試行検証⚫ 既存水理構造物（ポンプ、ゲートなど）の運用検討⚫ バイパス管の取水位置検討による浸水状況の検証➢ 特徴――――――――――――⚫ 浸水継続時間⚫ 河川統合解析⚫ 汚水を考慮した合流地区の解析計画（対策）シミュレーション
流量（m3/s）

事例）

ポンプの運用調整による水位変動検証
水位(mAD)

3.00

2.50

2.00

1.50

1.00
ポンプ1,2台目流量
0.500.00© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

ポンプ井Node水位

2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
2.0
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
-0.2-0.3➢ 備考――――――――――――

事例）内水ハザードマップの作成➢ 適用事例――――――――――――
A市⚫ 浸水想定図の作成と公表用ハザードマップの作成⚫ 大中小河川・内水氾濫を統合した解析結果の反映⚫ 浸水想定区域図に加え、地域住民向けの情報・啓発面の作成➢ 特徴――――――――――――⚫ 内水ハザードマップ⚫ 内水浸水想定区域図⚫ 雨水出水浸水想定区域図⚫ 水害ハザードマップ➢ 備考――――――――――――⚫ 内水浸水想定区域図作成マニュアル（案）⚫ 水害ハザードマップ作成の手引き© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

事例）被害額算定
資産データ

資産データをメッシュ単位に整理例）延床面積

浸水結果

浸水深別の被害率を設定する

資産データ（㎡/50mメッシュ）

浸水深（m）

1≦0.001≦

50≦

0.05≦

100≦

0.20≦

150≦

0.50≦

200≦

1.00≦

非構造格子メッシュに対応可能

資産額×浸水深別の被害率

被害額算定結果（メッシュ単位）

被害額を集計（確率降雨ごとに実施）
被害額（千円）
1≦
25≦
50≦
75≦
100≦

参考文献）下水道事業における費用効果分析マニュアル（令和3年4月）© Hydro Technology Institute Co., Ltd.

事例）下水道計画設計業務
計画処理区の設定➢ 適用事例――――――――――――⚫ 下水道基本構想の策定⚫ 下水道管渠計画の策定⚫ 特定範囲内の人口・世帯集計➢ 特徴――――――――――――⚫ 市町村における下水道基本構想策定にかかる各種フレーム値の設定、計画処理区域の設定等を行う。
⚫ 全体計画や事業計画時の管渠計画（雨水・汚水）の検討を行う。

➢ 備考――――――――――――⚫ 流量計算書⚫ 現況評価流量計算書の作成© Hydro Technology Institute Co., Ltd.