EPANET

EPANET(エパネット) はアメリカ合衆国環境保護庁の水道水資源課(英:Water Supply and Water Resources Division)により開発された管網解析用のパブリックドメインソフトウェアである。EPANETは配水管内における水理学的要素と水質学的要素の現象について長期のシミュレーションが可能となっており、『配水システムにおける水道水の構成要素の動きと増減についての理解を手助けする研究ツール』として設計された。EPANETが初めて発表されたのは1993年である。
EPANET 2はスタンドアローンプログラムとして及びオープンソースツールキット(C言語のアプリケーションプログラミングインタフェース)として利用されている。このコンピューターエンジンは、多くの強力なプロプライエタリソフトウェア、及びGIS-Centric()などを開発している多くのソフトウェア会社により使われている。
EPANET2.2は、2020年7月に公開された、2のバージョンアップ版である。同時にオンラインマニュアルと、Toolkitも公開されている。
EPANET 3が最後のバージョンとして2012年にリリースされる予定である。http://www.water-simulation.com/wsp/2010/09/21/epanet-3/
特徴.
EPANETは任意のサイズの配水システムを扱うことができる、十分に開発された長期の水理学的な解析が可能となっている。
水質モデリングの特徴.
EPANETのビジュアルネットワークエディター() は配管ネットワークモデルの構築プロセスやそれらの属性の編集を単純化している。それらの様々なタイプのデータは可視化ツールによりネットワークの解析に役立ち、グラフィックの閲覧、表形式でのデータ閲覧、特別なレポートの閲覧に用いられる。
データの入出力.
EPANETはバイナリーファイルフォーマットを使用しており、DXF、Windows Metafile、 ASCIIファイルフォーマットでのインポート及びエキスポート機能がある。EPANETのASCIIファイルフォーマットはEPANET内ではインプットファイルと呼ばれており、ファイルの拡張子として".inp"が使われている。このインプットファイルフォーマットの".inp"は水使用量、ネットワートポロジー、及びコントロールルールを表しており、多くのフリー及び商業用のモデリングパッケージによりサポートされている。そのため、恐らくはこの".inp"は業界基準としてみなされている。
入力.
配水システムをモデル化する場合の長さ単位として、1.Feet,2.Meters,3.Degrees,4.None(任意単位)が選択可能である。メーター(Meters)の場合、X軸Y軸ともに(-3.4E38m~3.4E38m)(つまりは-3.4x1038m～3.4x1038m)の広さで配水システムのモデル化が可能。
DXFファイル(.dxf)は『DXF2EPA』という外部機能にてインポート可能。http://www.water-simulation.com/wsp/2005/06/03/dxf2epa-autocad-dxf-file-conversion-utility-for-epanet/
シミュレーション.
水理シミュレーション.
配管および開水路流れにおける損失水頭式.
EPANETでは流れにおける損失水頭を以下の3式から1つを用いて計算できる。
上記の損失水頭式が管網解析に使用されるので、1つのモデルに対し1つの損失水頭式を選択できる。
ポンプの揚程流量曲線.
EPANET内では、揚程流量曲線を採用するために渦巻きポンプをモデルとしている。揚程流量曲線とは、ポンプにより配水システムに加えられる水頭とポンプによる送水量との関係を定義したものである。このモデルではこの曲線に基づいて与えられた配水システムの水頭条件に対しポンプごとによる送水量を計算している。EPANETでは、ポンプごとの下流側に任意で一定のエネルギー量を効果的に加えることができる。
揚程流量曲線は入力データの数により、次の3つの曲線に分かれる。
解析方法.
EPANETに採用されている管網解析の手法は、ニュートン法を変形したものでTodiniとPilatiにより初めて提案された勾配法を使用している。
水質シミュレーション.
EPANETは水の滞留時間(water age)をモデル化する機能や、反応性物質の流れや、単純な条件下では非反応性物質の流れも予測する機能を有している。これらの機能は、特に配水システム内の残留塩素の予測に用いられる。EPANETのデフォルト機能では単体の物質のみの生成消失のみしか評価できないが、外部機能(EPANET-MSX)では物質間の反応をモデル化することが可能である。
EPANETツールキット.
EPANETのコンピューターエンジンは他のアプリケーションとの共同利用のために個別のダイナミックリンクライブラリとしてダウンロードが可能となっている。EPANET 2のソースコードはアメリカ合衆国環境保護庁 のEPANETウェブサイトで利用可能である。
互換性.
EPANETはほとんどの配水システムモデルの開発やメンテナンスのためにコンピューターエンジンとして使われている。主要な水理モデルパッケージとして以下が挙げられる。
これらのアプリケーションのほとんどが水使用量・配管シナリオ・他のデータソース(GISや追加支援型の解析など)との様々な方法でのデータ統合についての機能があるがEPANETではサポートされていない。