JPH0726595A - Assistant device of system analysis for exhaust water drainer site - Google Patents

Assistant device of system analysis for exhaust water drainer site

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JPH0726595A
JPH0726595A JP5175591A JP17559193A JPH0726595A JP H0726595 A JPH0726595 A JP H0726595A JP 5175591 A JP5175591 A JP 5175591A JP 17559193 A JP17559193 A JP 17559193A JP H0726595 A JPH0726595 A JP H0726595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pump
water
drainage
station system
pumping station
Prior art date
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Pending
Application number
JP5175591A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Manabe
明 真鍋
Kunio Takada
国雄 高田
Saburo Maru
三郎 丸
Kenji Otani
健二 大谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH0726595A publication Critical patent/JPH0726595A/en
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/108Rainwater harvesting

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Abstract

PURPOSE:To facilitate designs, by analyzing the transient change of the physical quantity of water corresponding to a water channel condition and indicating it, in accordance with the input necessary condition. CONSTITUTION:The conditions of constiting elements of a water channel are input in an analyzer composed of a large capacity arithmetic unit 14 through input and output devices constituted of small or middle capacity arithmetic units 12, 19. The unit 14 calculates an initial water level distribution in the water channel on the basis of the water level of a pumping well and the initial inflow volume and discriminates the opened or closed state of the water channel on the basis of the water level. Next, continuous formulas suitable for the water channel conditions and equations of motion are solved in sequence by the characteristic curve method of numerical solution with given conditions of the inflow and outflow. And the boundary of open and closed channels is judged on the basis of the discrimination of water level and the equations are changed before and after that to decide the water level and flowing velocity so that the continuous fomulas and the equations of momentum conservation law are satisfied at the boundary. Moreover, the analyzed results are output on the arithmetic units 12, 19 by an animation or the like. In this way, an exhaust water drainer site system can be easily designed and operated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプを用いて雨水あ
るいは川の越流水を排水する排水機場システムの解析支
援装置に係り、特に排水機場システムの設計及びその運
用方法策定に用いられる排水機場システム解析支援装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drainage station system analysis support device for draining rainwater or river overflow water using a pump, and more particularly to a drainage station used for designing a drainage station system and formulating its operating method. The present invention relates to a system analysis support device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の広域雨水排水システムにおいて、
降雨時に流入幹線を経由してポンプ機場(排水機場)へ
流入する水量は時刻と共に変化する。従来の雨水排水シ
ステムは、流入幹線を開水路として運用することが多
く、例えば日立論評、Vol.65No.4(1983-4)、p41〜46に記
載のように、開水路の非定常流解析によって得られた結
果に基づきポンプ機場の計画を行ってきた。しかし、近
年では、都市化の進展に伴い、雨水の急激かつ多量な流
出に加えポンプ場を設ける土地の確保が困難な状況にな
りつつある。このため水路自身の貯留効果を最大限に活
用し、かつポンプ容量も適正規模におさめた閉水路(圧
力管)運用が求められるようになってきた。この場合、
流入幹線では開水路・閉水路双方の運用となり、開水路
と閉水路が共存する水路の解析技術が必要となる。この
開水路と閉水路の共存状態の解析については、開水路と
閉水路の境界に開水路の跳水の考え方を入れた方法があ
り、例えばシ゛ャーナル オフ゛ ハイト゛ロウリック テ゛ィヒ゛シ゛ョン オフ゛ サ゛ エイ
・エス・シー・イー(Journal of Hydrauric Division of tha ASC
A)Vol.98.No.HY1.Jan.1972,p11〜27に記載のように、ウイ
カ゛ート(wiggert)による閉水路を剛体として考えフラック゛フロー
(plug-flow)に置き換えた“開水路と閉水路の非定常
流”解析があった。またシ゛ャーナル オフ゛ ハイト゛ロウリック エンシ゛
ニアリンク゛(Journal of Hydrauric Engineering)Vol.109,N
O.11,Nov.1983.ASCE,p1487〜1504に記載のように、ソンク゛
(Song)らによる閉水路も開水路と同じ流体として扱う
“雨水排水設備の非定常混合流れのモデル”解析などが
あった。
2. Description of the Related Art In a conventional wide area rainwater drainage system,
The amount of water that flows into the pump station (drainage station) via the inflow trunk line during rainfall changes with time. Conventional rainwater drainage systems often operate the inflow trunk line as an open channel.For example, as described in Hitachi Commentary, Vol.65 No.4 (1983-4), p41-46, unsteady flow analysis of an open channel is performed. The pump station has been planned based on the results obtained by However, in recent years, with the progress of urbanization, it is becoming difficult to secure land for pumping stations in addition to rapid and large outflow of rainwater. For this reason, it has become necessary to use the closed channel (pressure pipe) operation that maximizes the storage effect of the channel itself and keeps the pump capacity at an appropriate scale. in this case,
Both the open channel and the closed channel will be operated in the inflow trunk line, and the analysis technology of the channel where the open channel and the closed channel coexist is required. Regarding the analysis of the coexistence state of this open channel and closed channel, there is a method that incorporates the idea of jumping the open channel at the boundary between the open channel and the closed channel. (Journal of Hydrauric Division of tha ASC
A) As described in Vol.98.No.HY1.Jan.1972, p11-27, consider the closed channel by a wiggert as a rigid body and make it a flank flow.
There was an analysis of "unsteady flow in open channel and closed channel" which was replaced with (plug-flow). In addition, Journal of Hydrauric Engineering Vol.109, N
As described in O.11, Nov.1983.ASCE, p1487-1504,
(Song) et al. Have analyzed "a model of unsteady mixed flow of rainwater drainage system" in which a closed channel is treated as the same fluid as an open channel.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、最
初の2つの公知例については、単一水路について閉水路
を剛体と考えて開水路と閉水路の共存状態を解析してい
るが、しかし、閉水路内の圧力分布は評価していないと
いう問題があった。また最後ソング(Song)による公知例
については、開水路と閉水路の共存状態を連続の式と運
動方程式を特性曲線法により解き、また分岐合流につい
ても扱っているが、しかしこの例では流入及び排水の条
件の与え方については明確になっていないという問題が
あった。
The above-mentioned prior art analyzes the coexistence state of an open channel and a closed channel by considering the closed channel as a rigid body for a single channel in the first two known examples. However, there was a problem that the pressure distribution inside the closed channel was not evaluated. In the known example by the last song (Song), the coexistence state of the open channel and the closed channel is solved by the characteristic curve method for the continuous equation and the equation of motion, and the branch confluence is also dealt with. There was a problem that it was not clear how to give drainage conditions.

【0004】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、流入及び排水条件などの必要条件を考慮して排
水機場システムの設計及び運用方法策定に寄与できる排
水機場システム解析支援装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a drainage pumping station system analysis support device which can solve the above-mentioned problems of the prior art and can contribute to designing and operating method of a drainage pumping station system in consideration of necessary conditions such as inflow and drainage conditions. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の排水機場システム解析支援装置は、雨水あ
るいは川のせきからの越流水の流入設備と、該流入設備
から流入する水を集める支線水路と、該支線水路をまと
める幹線水路と、該幹線水路により集められた水を排水
するポンプを有する排水機場とから構成される排水機場
システムにおいて、前記排水機場システム水路内におい
て開水路の状態あるいは閉水路の状態あるいは開水路部
と閉水路が同時に存在する開閉水路共存状態の水の物理
量の過渡変化を連続の式と運動方程式を特性曲線法によ
り解くことにより解析する解析装置と、前記排水機場シ
ステム内の水の物理量の過渡変化を前記解析装置が解析
するための流入条件及び排水条件などを含む必要条件を
入力する入力装置と、前記排水機場システム内の物理量
の過渡変化の前記解析装置の解析結果を出力する出力装
置とから構成するようにしたものである。更に、前記排
水機場システム解析支援装置において、前記解析装置は
複数本の水路が合流する水路系あるいは複数に分岐する
水路系更には複数の合流及び分岐のある水路系内の物理
量の過渡変化を連続の式と運動方程式を特性曲線法によ
り解くことにより解析するものである。
In order to achieve the above object, the drainage pump station system analysis support device of the present invention provides a facility for inflowing rainwater or overflow water from a river weir and water flowing in from the inflow facility. In a drainage pump station system comprising a branch waterway for collecting, a main waterway for collecting the branch waterways, and a drainage pump station having a pump for draining the water collected by the trunk waterway, in the drainage pumping system waterway An analysis device for analyzing transient changes in physical quantities of water in a state or in a closed channel state or in an open / closed channel coexisting state in which an open channel part and a closed channel exist simultaneously by solving a continuous equation and a motion equation by a characteristic curve method, and Input device for inputting necessary conditions including inflow condition and drainage condition for the analysis device to analyze the transient change of the physical quantity of water in the drainage pumping station system. , In which so as to an output device and for outputting the analysis result of the analyzing device of transients physical quantities within the drainage station system. Further, in the drainage pumping station system analysis support device, the analysis device continuously performs a transient change of a physical quantity in a water channel system in which a plurality of water channels merge or a water channel system branching into a plurality of channels, and further in a water channel system having a plurality of confluences and branches. The equation and the equation of motion are solved by the characteristic curve method for analysis.

【0006】[0006]

【作用】上記排水機場システム解析支援装置において
は、入力装置により、必要条件(計算条件)として、水
路構成要素の形状条件、流入条件、排水条件を解析装置
に与える。これにより解析装置は、初期条件としてポン
プ井水位と初期流入量を元に水路内の初期水位分布を計
算する。つぎにその時の水位から水路内が開水路である
のか、閉水路であるのかを判定する。ここで連続の式と
運動方程式は水路の状態によりその内容が変わる。そこ
で水路状態の判定に従い、水路の状態に合う連続の式と
運動方程式を、境界条件として流入条件及び排水条件を
与え、数値解法の特性曲線法により逐次解いていく。そ
の際に水位を常に判定し、もし水路内の任意の位置で開
水路と閉水路が両方存在することになれば、その地点を
開水路と閉水路の境界面とし、その前後で前記の連続の
式と運動方程式を変える。そして境界面においては連続
の式と運動量保存の式が成立するように水位と流速を決
定する。その解析結果は出力装置に渡される。出力装置
は、解析結果をグラフあるいはアニメーションとして出
力する。このように排水機場システム水路内状態を解析
することにより排水機場システム設計と運用方法の策定
を容易に行うことができる。
In the above drainage pumping station system analysis support device, the input device provides the analysis device with the shape condition, the inflow condition, and the drainage condition of the waterway components as necessary conditions (calculation conditions). As a result, the analysis device calculates the initial water level distribution in the canal based on the pump well water level and the initial inflow as initial conditions. Next, it is determined from the water level at that time whether the inside of the water channel is an open water channel or a closed water channel. Here, the contents of the continuity equation and the equation of motion change depending on the state of the water channel. Therefore, according to the judgment of the channel condition, the continuous equation and the motion equation that match the condition of the channel are given as inflow conditions and drainage conditions as boundary conditions, and are successively solved by the characteristic curve method of the numerical method. At that time, the water level is always judged, and if there are both open and closed water channels at any position in the water channel, that point is taken as the boundary surface between the open water channel and the closed water channel. And the equation of motion are changed. At the boundary surface, the water level and flow velocity are determined so that the continuity equation and the momentum conservation equation hold. The analysis result is passed to the output device. The output device outputs the analysis result as a graph or animation. In this way, by analyzing the condition inside the drainage pump station system waterway, it is possible to easily design the drainage pump station system and formulate the operation method.

【0007】[0007]

【実施例】以下に本発明の実施例を図1から図19に説
明する。図1は、本発明による排水機場システム解析支
援装置の一実施例を示す構成図である。図1において、
本排水機場システム解析支援装置は小型演算装置12、
ページプリンタ13、大型演算装置14、入力装置デー
タベース15a,15b、出力装置データベース16
a,16b、連続紙プリンタ17、プロッタ18、中型
演算装置19、ネットワーク20、及びCRT21a,
21bから構成され、小型演算装置12は、CPU,入
力装置,出力装置を含み、大型演算装置14はCPU、
解析装置を含み、中型演算装置19はCPU,入力装
置,解析装置,出力装置を含む構成である。この構成は
大型演算装置14、中型演算装置19、小型演算装置1
2を解析対象の規模に応じて次のように使い分けること
を考慮したものである。すなわち、入力データが多く、
演算に多くの時間が必要な場合には、小型演算装置1
2、CRT21a、入力装置データベース15aから構
成される入力装置(プリプロセッサ部)により入力条件
(必要条件)を作成し、これを大型演算装置14、連続
紙プリンタ17により構成される解析装置にネットワー
ク20によりデータ転送を行い解析を実行する。その場
合の解析結果は、大型演算装置14とプロッタ18によ
り出力されるか、ネットワーク20により小型演算装置
12、CRT21a、出力装置データベース16aから
構成される出力装置(ポストプロセッサ部)に送られ出
力される。又解析が比較的小さい規模の場合は、中型演
算装置19、CRT21b、入力装置データベース15
b、出力装置データベース16bにより、入力装置、解
析装置、出力装置を構成し、入力、解析、出力を行う。
いずれの場合も入力装置は、解析に必要な数値データ、
すなわち流入ハイドロ(流入量の時間変化)、水路形状
データ、ポンプ排水量を入力するためのもので、何を入
力すれば良いのかを対話型で指示するものである。又、
出力装置は解析結果、すなわち水路の各地点における水
位、流量の変化、排水機場におけるポンプの排水量の変
化などをグラフ化して出力するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 19. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a drainage pumping station system analysis support device according to the present invention. In FIG.
This drainage pumping station system analysis support device is a small arithmetic unit 12,
Page printer 13, large-scale processing device 14, input device databases 15a and 15b, output device database 16
a, 16b, continuous paper printer 17, plotter 18, medium-sized arithmetic unit 19, network 20, and CRT 21a,
21b, the small arithmetic device 12 includes a CPU, an input device, and an output device, and the large arithmetic device 14 includes a CPU,
The medium-sized arithmetic unit 19 includes an analysis device and includes a CPU, an input device, an analysis device, and an output device. This configuration has a large-sized arithmetic unit 14, a medium-sized arithmetic unit 19, and a small-sized arithmetic unit 1.
It is considered that 2 is used as follows according to the scale of the analysis target. That is, a lot of input data,
When a large amount of time is required for calculation, the small calculation device 1
2. Input conditions (required conditions) are created by the input device (preprocessor section) composed of the CRT 21a and the input device database 15a, and the input conditions (required conditions) are created by the network 20 to the analysis device composed of the large-scale processing device 14 and the continuous paper printer 17. Transfer data and perform analysis. The analysis result in that case is output by the large-sized arithmetic unit 14 and the plotter 18, or is sent by the network 20 to an output unit (post-processor section) composed of the small-sized arithmetic unit 12, the CRT 21a, and the output unit database 16a and is output. It If the analysis is of a relatively small scale, the medium-sized arithmetic unit 19, the CRT 21b, the input unit database 15
b, the output device database 16b configures an input device, an analysis device, and an output device, and performs input, analysis, and output.
In either case, the input device is
That is, it is for inputting inflow hydro (time change of inflow amount), water channel shape data, pump discharge amount, and interactively instructing what should be input. or,
The output device graphically outputs the analysis result, that is, the water level at each point of the water channel, the change in the flow rate, the change in the drainage amount of the pump at the drainage station, and the like.

【0008】図2(a)〜(b)は、図1の本実施例の
対象となる排水機場システムの一例を示す構成図及び開
水路状態,閉水路状態,開閉水路共存状態の説明図であ
る。図2(a)において、本実施例の排水機場システム
について簡単に説明する。ここでは、排水機場システム
は、水路1、立抗7、流入渠2とゲート3とポンプ井4
とポンプ5からなる排水機場10、及び河川6から構成
されているものとする。河川からの越流水8あるいは雨
水9が立抗7から水路1に流入する。流入した水は、水
路1内を自然流下により下流にある流入渠2に流入し、
ゲート3とポンプ井4の水位11との関係からポンプ井
4に流入する。流入した水はポンプ5により河川6に排
水される。図2(b)〜(d)において、排水機場シス
テムの水路1内の水の状態を説明する。図2(b)で
は、水路1の水は自由表面(水位)を持っており開水路
と呼ばれる。図3(c)では、水路1内は水で満たされ
た状態であり閉水路と呼ばれる。図3(d)では、水路
1の一部は自由表面(水位)を持つ開水路、一部は水で
満たされた閉水路になっており開水路と閉水路が共存し
ていることから開閉共存水路と呼ぶことにする。水路1
が前記3種類の水路状態の何れになるかは、水の流入条
件と、ポンプ5による排水条件の関係から決まり、条件
によっては何れの状態にも成りえる。また水路1は一本
とは限らず複数の水路の分岐あるいは合流がある場合も
あり、その場合には更に複雑な水路状態になる。一方、
開水路と閉水路では水路の設計施工法が異なり、水の流
動状態も異なるため、水路内が何れの状態になるかを知
ることが重要な技術課題になる。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a structural view showing an example of the drainage pumping station system of the present embodiment shown in FIG. 1 and an explanatory view of the open water channel state, the closed water channel state, and the open / close water channel coexisting state. is there. In FIG. 2A, the drainage pumping station system of the present embodiment will be briefly described. Here, the drainage pumping station system consists of a canal 1, a stand 7, an inlet 2, a gate 3 and a pump well 4.
It is assumed that it is composed of a drainage pumping station 10 consisting of a pump 5 and a river 6. Overflowing water 8 or rainwater 9 from the river flows into the waterway 1 from the stand 7. The inflowing water flows in the waterway 1 into the inflow port 2 located downstream by natural flow,
It flows into the pump well 4 due to the relationship between the gate 3 and the water level 11 of the pump well 4. The inflowing water is drained to the river 6 by the pump 5. 2 (b) to 2 (d), the state of water in the water channel 1 of the drainage pumping station system will be described. In FIG. 2B, the water in the water channel 1 has a free surface (water level) and is called an open water channel. In FIG. 3C, the inside of the water channel 1 is filled with water and is called a closed water channel. In Fig. 3 (d), a part of the water channel 1 is an open water channel with a free surface (water level), and a part is a closed water channel filled with water. We will call it the coexistence channel. Waterway 1
Which of the above-mentioned three types of water channel states is determined from the relationship between the water inflow condition and the drainage condition of the pump 5, and can be in any state depending on the conditions. Further, the water channel 1 is not limited to one, and there may be a case where a plurality of water channels are branched or merged. In that case, a more complicated water channel state occurs. on the other hand,
Since the design and construction method of the water channel is different between the open water channel and the closed water channel and the flow state of water is also different, it is an important technical issue to know which state the water channel is in.

【0009】図3は図1の実施例の処理の流れを示す処
理の流れ図である。図3において、処理S1で、図1の
入力装置により、計算条件として、図2の排水機場10
の水路1、ポンプ井4、立抗7などの水路構成要素の形
状データS11の形状条件、水路1の流入ハイドロS1
2の流入条件、ポンプ5の容量、台数、ポンプ運転モー
ドS13によるポンプ排水量S14の排水条件を解析装
置に与える。処理S2で解析装置は初期定常計算を行
い、初期条件として図2の排水機場10のポンプ井4の
内水位11と水路1の初期流入量を元に水路1内の初期
水位分布を計算する。次に処理S3で、非定常流解析を
行い、まず処理S31で、水路状態判別を行い、その時
の水位から水路1内が開水路であるのか、閉水路である
のかを判定する。尚連続の式と運動方程式は水路の状態
によりその内容が変わる。ついで水路状態の判定に従
い、開水路のみであれば処理S32で開水路解析を行
い、閉水路のみであれば処理S33で閉水路解析を行
い、それぞれ開水路、閉水路の状態に合う連続の式と運
動方程式を、境界条件として流入条件及び排水条件を与
え、特性曲線法により逐次解いていく。その際に処理S
31の水路状態判別で、水位を常に判定し、もし水路内
の任意の位置で開水路と閉水路が両方存在する開水路共
存と判別されれば、処理S34で、開水路と閉水路との
境界面処理を行い、その地点を開水路と閉水路の境界面
とし、処理S35で、開閉水路共存解析を行い、その前
後で前記の連続の式と運動方程式を変え、境界面におい
ては連続の式と運動量保存の式が成立するように水位と
流速を決定する。つぎに解析結果S4は、出力装置に渡
される。この出力装置は処理S5で、解析結果を処理S
51ではグラフ出力するか、あるいは処理S52ではア
ニメーション表示として出力する。
FIG. 3 is a process flow chart showing the process flow of the embodiment of FIG. 3, in process S1, the drainage station 10 of FIG. 2 is set as a calculation condition by the input device of FIG.
Condition of the shape data S11 of the waterway constituent elements such as the waterway 1, the pump well 4 and the standing hole 7, the inflow hydro S1 of the waterway 1
The inflow condition of 2, the capacity of the pump 5, the number of pumps, and the drainage condition of the pump drainage amount S14 according to the pump operation mode S13 are given to the analysis device. In process S2, the analyzer performs initial steady state calculation, and calculates the initial water level distribution in the water channel 1 based on the inner water level 11 of the pump well 4 and the initial inflow amount of the water channel 1 of the drainage pumping station 10 of FIG. 2 as an initial condition. Next, in step S3, unsteady flow analysis is performed. First, in step S31, the waterway state is determined, and it is determined from the water level at that time whether the inside of the waterway 1 is an open waterway or a closed waterway. The contents of the continuous equation and the equation of motion change depending on the condition of the water channel. Then, according to the determination of the waterway state, if there is only an open waterway, an open waterway analysis is performed in step S32, and if there is only a closed waterway, a closed waterway analysis is performed in step S33, and a continuous equation that matches the state of the open waterway and closed waterway, respectively. And the equation of motion are given as inflow conditions and drainage conditions, and they are successively solved by the characteristic curve method. At that time, process S
In the waterway state determination of 31, the water level is always determined, and if it is determined that the open waterway and the closed waterway both exist at an arbitrary position in the waterway, it is determined in step S34 that the open waterway and the closed waterway are Boundary surface treatment is performed, and that point is set as the boundary surface between the open water channel and the closed water channel. In step S35, the open / close water channel coexistence analysis is performed. The water level and flow velocity are determined so that the formula and the formula for conservation of momentum hold. Next, the analysis result S4 is passed to the output device. This output device performs processing S5 on the analysis result in processing S5.
At 51, a graph is output, or at step S52, an animation is displayed.

【0010】次に図1の解析装置の図3での開水路、閉
水路、開閉水路共存解析の解析方法についてその概要を
説明する。まず記号として、xは水路長さ、yは水深、
tは時間、vは平均速度、hはヘッド、Aは流水断面
積、Tは開水路水面の幅、aは閉水路の圧力波伝播速
度、cは開水路の波の伝播速度、Cは特性曲線、Sf
摩擦勾配、SOは水路床勾配、gは動力加速度とする。
Next, the outline of the analysis method for the open channel, closed channel, and open / close channel coexistence analysis in FIG. 3 of the analyzer of FIG. 1 will be described. First, as symbols, x is the channel length, y is the water depth,
t is time, v is average velocity, h is head, A is cross section of running water, T is width of water surface of open channel, a is pressure wave velocity of closed channel, c is wave velocity of open channel, and C is characteristic. A curve, S f is a friction gradient, S O is a waterway floor gradient, and g is a power acceleration.

【0011】解析方法として、開水路と閉水路とでは、
波の伝播速度が異なり、現象の伝播速度も異なる。従っ
て、開水路と閉水路についてそれぞれ運動方程式、連続
の式を立て、両者共存の場合には両者が出合う界面を考
える。まず基礎式として、開水路の運動方程式と連続の
式は(数1)と(数2)によって表される。ただし(数
3)とする。
As an analysis method, in the open channel and the closed channel,
The propagation speed of waves is different, and so is the propagation speed of phenomena. Therefore, the equation of motion and the equation of continuity are established for the open channel and the closed channel, respectively, and in the case where both coexist, the interface where the two meet will be considered. First, as a basic equation, the equation of motion of the open channel and the equation of continuity are expressed by (Equation 1) and (Equation 2). However, it is set to (Equation 3).

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】[0014]

【数3】 [Equation 3]

【0015】また開水路の基礎式は次の(数4)と(数
5)であり、これは開水路における水深yをヘッドh
に、また波の伝播速度cを圧力波伝播速度aに置き換え
た形になっている。
Further, the basic equations of the open channel are the following (Equation 4) and (Equation 5).
In addition, the wave propagation velocity c is replaced with the pressure wave propagation velocity a.

【0016】[0016]

【数4】 [Equation 4]

【0017】[0017]

【数5】 [Equation 5]

【0018】(数1)、(数2)及び(数4)、(数
5)の特性曲線を求めることにより、偏数分方程式を常
微分方程式に変換し、それを差分式に変形し、数値計算
を行う。開水路における特性曲線式を次に示す。(数
6)、(数7)及び(数8)、(数9)はそれぞれ特性
曲線C+,C-の特性曲線式である。
By obtaining the characteristic curves of (Equation 1), (Equation 2) and (Equation 4), (Equation 5), the fractional equation is converted into an ordinary differential equation, which is transformed into a difference equation, Perform numerical calculations. The characteristic curve formula for the open channel is shown below. (Equation 6), (Equation 7) and (Equation 8), (Equation 9) are characteristic curve expressions of the characteristic curves C + and C , respectively.

【0019】[0019]

【数6】 [Equation 6]

【0020】[0020]

【数7】 [Equation 7]

【0021】[0021]

【数8】 [Equation 8]

【0022】[0022]

【数9】 [Equation 9]

【0023】特性曲線C+,C-は図4(a)のように示
される。図4(a)に示すように水路をΔxの長さに分
割し時刻t−Δtにおける各計算格子点の水深と流速か
ら時刻tにおける格子点(図4(a)中のP点)の値を
(数6)から(数9)を用いて求める。
The characteristic curves C + and C are shown in FIG. 4 (a). As shown in FIG. 4A, the water channel is divided into lengths of Δx, and the value of the grid point (point P in FIG. 4A) at time t from the water depth and flow velocity of each calculation grid point at time t−Δt Is calculated using (Equation 6) to (Equation 9).

【0024】また閉水路の特性曲線式は(数6)と式
(数8)の波速cを圧力波速度aに、水深yをヘッドh
に、(数7)の右辺のv+cと(数9)の右辺v−cを
それぞれaと−aに置き換えたものとして得られ、計算
は開水路の場合と同様に行う。
The characteristic curve formula of the closed water channel is expressed by (Equation 6) and Eq.
In addition, v + c on the right side of (Equation 7) and v−c on the right side of (Equation 9) are obtained by replacing them with a and -a, respectively, and the calculation is performed in the same manner as in the case of the open channel.

【0025】次に開水路と閉水路の共存状態の解析につ
いて説明する。開水路と閉水路が隣合わせとなる界面が
計算格子間に存在する場合には、界面において開水路と
開水路の切り換えを行う。界面の位置を定める計算を、
図4(b)に示す上流から下流に向かって閉水路から開
水路となる場合を例に説明する。図4(b)に示すよう
に界面での流れは6つの未知数h1,v1,y2,v2
w,lが存在する。h1,v1は閉水路側のヘッド,速
度、y2,v2は開水路側の水位,速度、wは界面速度、
lは隣接格子点からの距離である。連続の式、運動量の
式から(数10)(数11)が得られ、(数11)のF
1及びF2は閉水路側断面及び開水路側断面の静水圧であ
る。界面速度は(数12)で表される。界面付近の特性
曲線式は図4(c)に示すように閉水路側でC1 +の1
本、開水路側でC2 +とC2 -の2本を用いる。特性曲線C
1 +,C2 +,C2 -の特性曲線式は(数13),(数1
4),(数15)で与えられ、(数10)から(数1
5)により界面の位置が定まる。
Next, the analysis of the coexistence state of the open water channel and the closed water channel will be described. When there is an interface where the open channel and the closed channel are adjacent to each other between the calculation grids, the open channel and the open channel are switched at the interface. The calculation that determines the position of the interface
An example will be described in which the closed channel is changed to the open channel from the upstream side to the downstream side shown in FIG. 4B. As shown in FIG. 4 (b), the flow at the interface has six unknowns h 1 , v 1 , y 2 , v 2 ,
There are w and l. h 1 and v 1 are the head and velocity on the closed channel side, y 2 and v 2 are the water level and velocity on the open channel side, w is the interface velocity,
l is the distance from the adjacent grid point. From the continuity equation and the momentum equation, (Equation 10) and (Equation 11) are obtained, and F of (Equation 11) is obtained.
1 and F 2 are hydrostatic pressures of the cross section of the closed channel and the cross section of the open channel. The interface velocity is expressed by (Equation 12). The characteristic curve formula near the interface is C 1 +1 on the closed channel side as shown in Fig. 4 (c).
Two , C 2 + and C 2 are used on the open channel side. Characteristic curve C
1 +, C 2 +, C 2 - characteristic curve equation (Equation 13), (Equation 1
4) and (Equation 15), and from (Equation 10) to (Equation 1)
The position of the interface is determined by 5).

【0026】[0026]

【数10】 [Equation 10]

【0027】[0027]

【数11】 [Equation 11]

【0028】[0028]

【数12】 [Equation 12]

【0029】[0029]

【数13】 [Equation 13]

【0030】[0030]

【数14】 [Equation 14]

【0031】[0031]

【数15】 [Equation 15]

【0032】次に、分岐・合流のある水路の解析は、前
記の界面計算により分岐点あるいは合流点で連結する水
路が開水路であるか閉水路であるかを判別し、それぞれ
の水路の状態に応じた特性曲線と、連続の式、及び分岐
点あるいは合流点の水位が各水路とも等しいという関係
から計算する。また水路要素のモデルについて、立抗に
おいては、立抗に接続する水路における特性方程式と立
抗からの流入量を考慮した流量の連続と立抗の水位との
間の関係式を満足させて計算する。ポンプ場(排水機
場)は、ポンプ井形状、ゲート、ポンプ容量、ポンプ運
転モード等を考慮してモデル化できる。ポンプ場(排水
機場)への流入量と、ポンプ井からの排水量とポンプ井
水位との関係式と、ポンプ井に接続する水路の特性方程
式を連立させて計算する。ポンプ運転モードには、台
数、回転数、翼角の制御を組み込み実際のポンプ場の制
御を模擬できる。水路は断面形状が円管以外にも台形、
トンネル型等も扱える。また各種のせき及び貯留池もモ
デル化できる。
Next, in the analysis of a waterway with a branch / confluence, it is determined by the above-mentioned interface calculation whether the waterway connected at the branching point or the confluent point is an open water channel or a closed water channel, and the state of each water channel is determined. It is calculated from the characteristic curve according to, the continuity formula, and the relationship that the water level at the junction or the junction is the same in each waterway. In addition, regarding the model of the canal element, in the case of the shaft, the calculation is performed by satisfying the characteristic equation in the canal connected to the shaft and the relational expression between the continuous flow rate considering the inflow from the shaft and the water level of the shaft. To do. The pump station (drainage station) can be modeled in consideration of the shape of the pump well, the gate, the pump capacity, the pump operation mode, etc. The relational expression between the inflow amount to the pump station (drainage station), the drainage amount from the pump well and the pump well water level, and the characteristic equation of the water channel connected to the pump well are calculated simultaneously. In the pump operation mode, the control of the number of pumps, the number of rotations, and the blade angle can be incorporated to simulate the actual control of the pump station. The water channel has a trapezoidal cross section other than a circular pipe.
It can handle tunnel type etc. Various coughs and reservoirs can also be modeled.

【0033】図5(a),(b)は図1の本実施例の入
力装置で表示される入力画面の一例を示す表示画面例図
である。図5(a)の画面1において、図1の入力装置
でCRTに表示される入力画面の表示画面例では、まず
水路要素入力画面で、要素入力として、入力する要素が
図示のように一覧表示される。次にカーソルを入力した
いものに合わせて選択する。いま例えば「水路」を選択
したとする。すると表示画面は図4(b)の画面2にな
る。図5(b)の画面2において、水路要素入力とし
て、表示された水路(吸込側)の水路個別NO.から粗
度係数までの項目の○○のところには順次に解析対象の
数値を入力する。次に水路断面形状の入力に関しては、
その断面種別NO.を選ぶと右上図(形状のうちの一
部)のガイダンスが表示され、解析対象となる水路の形
状を入力するためにはどの寸法を入力すれば良いかがガ
イダンスとして表示される。そこでその適当な形状を選
び、例えば矩形の水路の場合にはその断面種別NO.2
を選ぶと、それの水路幅XR,水路高Hが必要であるこ
とがわかるので、そのデータを該当位置のところに入力
する。
FIGS. 5A and 5B are display screen examples showing an example of the input screen displayed by the input device of this embodiment shown in FIG. In the screen 1 of FIG. 5 (a), in the display screen example of the input screen displayed on the CRT by the input device of FIG. 1, first, in the channel element input screen, as the element input, a list of elements to be input is displayed as shown in the figure. To be done. Then select the cursor according to what you want to input. For example, it is assumed that “waterway” is selected. Then, the display screen becomes screen 2 in FIG. 4 (b). In screen 2 of Fig. 5 (b), the channel individual NO. Of the channel (suction side) displayed is displayed as the channel element input. Enter the numerical value of the analysis target in order from ○ to Roughness coefficient. Next, regarding the input of the channel cross-sectional shape,
The sectional type NO. When you select, the guidance shown in the upper right figure (a part of the shape) is displayed, and which dimension should be input to input the shape of the waterway to be analyzed is displayed as guidance. Therefore, an appropriate shape is selected and, for example, in the case of a rectangular water channel, the cross-sectional type NO. Two
If you select, you can see that the waterway width XR and waterway height H are required, so input that data to the relevant position.

【0034】図6、図7、図8は図1の本実施例の出力
装置で表示される出力画面の一例を示すグラフ表示画面
例の水路系統図、水路各地点の時刻変化図、排水機場の
各種物理量の時刻変化図である。図6において、図1の
出力装置のCRTに排水機場幹線の水路系統を示す線図
と各部分の名前を表示する。尚ここで解析装置の解析対
象となる水路1は、図6に示すような系統になると考え
られ、解析は全部の水路の条件を考慮して行うため全水
路の解析結果が得られるが、しかしその結果を一度に表
示しても判りにくいので、幹線をいくつかに分け、見た
い幹線を選びその結果を表示することにし、この時どの
幹線を選ぶかを決めるのに図6を使うようにする。なお
図6の例では支線は省略しているが、幹線がより単純な
場合には支線をいれる場合もあり、図6にも支線の一部
の表示例を示したように支線は幹線に数個所から流れ込
む形になる。
FIGS. 6, 7, and 8 are graphs showing the example of an output screen displayed by the output device of this embodiment shown in FIG. 6 is a time change diagram of various physical quantities of FIG. In FIG. 6, a diagram showing the waterway system of the drainage pump trunk main line and the names of each part are displayed on the CRT of the output device of FIG. It should be noted that the water channel 1 to be analyzed by the analysis device is considered to have a system as shown in FIG. 6, and the analysis results are obtained because the analysis is performed in consideration of the conditions of all the water channels. It's hard to see the results all at once, so divide the trunk into several, select the trunks you want to see, and display the results. At this time, use Figure 6 to decide which trunk to select. To do. Although the branch line is omitted in the example of FIG. 6, the branch line may be added when the trunk line is simpler. As shown in FIG. 6, a part of the branch line is displayed. It will flow from the point.

【0035】図7において、図6で選択した幹線たとえ
ばA幹線の水路各地点の水位の時刻変化をしており、こ
こで6個所の水位変化を同時に表示することができ、各
グラフの右上のかっこ付き数字が水路内の位置を示して
いる。この水路のどの地点のグラフを表示するかは該数
字を指定することで決まり、この例では上流から番号
(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(1
2)の順になっている。このグラフの縦軸・横軸の水位
・時間スケールは任意に設定可能である。なお本例の水
路各地点の水位の他に、水路各地点の流量の時刻変化も
同じ方法で表示できる。
In FIG. 7, the water level at each point in the waterway of the trunk line selected in FIG. 6, for example, the trunk line A, changes with time, and the water level changes at six points can be displayed at the same time. The numbers in parentheses indicate the position within the waterway. Which point in the waterway to display the graph is determined by specifying the number, and in this example, numbers (7), (8), (9), (10), (11), (1
The order is 2). The water level and time scale on the vertical and horizontal axes of this graph can be set arbitrarily. In addition to the water level at each point in the water channel of this example, the time change of the flow rate at each point in the water channel can be displayed by the same method.

【0036】図8において、図6で排水機場を選んだと
きにでる画面の一例を示しており、画面の下半分は排水
機場の構成要素である水路、ポンプ井、ポンプ、河川を
模式図にしたものである。この画面でポンプの部分をカ
ーソルにより選択するとポンプの吐出し量(全排水量)
が画面の上半分に表示され、その時の状態が図8であ
る。同様にこの画面で水路、ポンプ井、河川を選ぶとそ
れぞれに対応する物理量がでる。すなわち、選択位置が
水路であれば表示される物理量は流量、同様にポンプ井
であればポンプ井水位、ポンプであれば全吐出し量の他
にも、ポンプ1台毎の吐出し量、ポンプ回転数、ポンプ
翼角など、また河川であれば河川水位である。また図8
の中央にあるのは左上の時刻time0.00におけるポンプ運
転状態の表示で、○は停止、●は運転を示し、図8の左
下にあるtimeの水位と運転状態の時刻表示メニューを選
び、時刻を指定すると、その時刻におけるポンプ井水位
と河川水位を下半分の排水機場の模式図に表示すると共
に、ポンプの運転状態を中央の丸○に表示する。
FIG. 8 shows an example of the screen displayed when the drainage pump station is selected in FIG. 6, and the lower half of the screen is a schematic diagram of the water channels, pump wells, pumps and rivers which are the components of the drainage pump station. It was done. When you select the part of the pump with the cursor on this screen, the discharge amount of the pump (total discharge amount)
Is displayed in the upper half of the screen, and the state at that time is shown in FIG. Similarly, if you select a waterway, pump well or river on this screen, the corresponding physical quantity will be displayed. That is, if the selected position is a waterway, the displayed physical quantity is the flow rate, similarly, if it is a pump well, the pump well water level, if it is a pump, the total discharge quantity, as well as the discharge quantity per pump, the pump quantity The number of rotations, pump blade angle, etc., and the river water level for rivers. See also FIG.
In the center of the is the pump operation status display at time time 0.00 on the upper left, ○ indicates stop, ● indicates operation, and select the water level and operation time display menu at the bottom left of Fig. 8 When is specified, the pump well water level and the river water level at that time are displayed in the schematic diagram of the drainage pump station in the lower half, and the operating status of the pump is displayed in the center circle.

【0037】図9から図15は本実施例の出力装置で表
示される出力画面の他の例を示すアニメーション表示画
面例図である。図9は出力装置の表示メニューの表示画
面例図である。図9において、この図の左上は最初のメ
ニューで、つぎの8つの選択枝があり、そのうちの4番
目、5番目についてはさらに細かい選択枝がある。図1
0は図9の表示メニューの全機能を表示したときの表示
画面例図である。図9において、左上のメニューの1番
目のinput fileは入力装置データベースの解析入力デー
タファイルを指示する。2番目のshape fileは水路の形
状データファイルを指定する。3番目のpost fileは出
力データベースの解析データファイルを指定する。4番
目のtime conndisionはアニメーションの表示時間間隔
に関する指定をする。5番目のDisplay optionはアニメ
ーションの表示内容を指定する。6番目のDisplay opti
onはアニメーションの表示を開始する。7番目のDispla
ystopはアニメーションの表示を停止する。8番目のExi
tはこのメニュー画面を終了する機能である。
9 to 15 are examples of animation display screens showing other examples of output screens displayed by the output device of this embodiment. FIG. 9 is a diagram showing an example of a display screen of the display menu of the output device. In FIG. 9, the upper left of the figure is the first menu, and there are the following eight selection branches, of which the fourth and fifth selection branches have smaller selection branches. Figure 1
Reference numeral 0 is an example of a display screen when all the functions of the display menu in FIG. 9 are displayed. In FIG. 9, the first input file in the upper left menu indicates the analysis input data file of the input device database. The second shape file specifies the waterway shape data file. The third post file specifies the analysis data file of the output database. The fourth time conndision specifies the animation display time interval. The fifth Display option specifies the display content of the animation. 6th Display opti
on starts displaying the animation. 7th Displa
ystop stops the animation display. 8th Exi
t is a function for ending this menu screen.

【0038】上記5番目のDisplay optionを選択すると
さらに図9の中央メニューがでる。ここでDisplay type
はその右のH,Pで水位の変化を水路内を塗つぶして表
示する場合Hか、水位変化を線と矢印で表示する場合P
を選ぶ。図11から図13は図9の表示メニューの上記
Display type選択時の機能を表示した時の表示画面例図
である。図11は水位が高く水路がすべて水で満たされ
ている閉水路の時に上記Display typeがHの時の表示画
面で、水位を塗りつぶして表示し、この場合に立抗・ポ
ンプ水位のみがわかる。図12は水位が高く水路がすべ
て水で満たされている閉水路の時に上記Display tipeが
Pの時の表示画面で、水位を線と矢印で表示し、この場
合に立抗間の水路の状態もわかる。図13は水位が低く
水路が水で満たされない開水路の時に上記Display tipe
がHの時の表示画面で、この場合にDisplay tipeをPに
すると水位を線と矢印で示すが、PとHの表示内容は同
じになる。
When the fifth Display option is selected, the central menu shown in FIG. 9 is further displayed. Where Display type
Is H to display the change in water level with H and P on the right, and P to display the change in water level with lines and arrows.
Choose. 11 to 13 show the above-mentioned display menu of FIG.
It is a display screen example figure at the time of displaying the function at the time of selecting Display type. FIG. 11 is a display screen when the display type is H when the water channel is closed and the water channel is filled with water, and the water level is filled in and displayed. In this case, only the standing and pump water levels can be seen. Fig. 12 shows the display screen when the above display tipe is P when the waterway is closed and the waterway is filled with water, and the water level is indicated by a line and an arrow. I also understand. Figure 13 shows the above display tipe when the water level is low and the water channel is not filled with water.
In the display screen when H is H, in this case, when the display tipe is set to P, the water level is indicated by a line and an arrow, but the display contents of P and H are the same.

【0039】続いてScale optionはその右のpit scale,
pump scale,pipe height scale,pitheight scaleの欄で
水路の表示の縮尺を部分ごとに、立抗の幅、ポンプ井の
幅、立抗の高さ、水路の高さスケールとして指定する。
Input Display Optionは流入条件の表示内容の選択で、
その1istはその右のon,offで立抗の名前を表示する(o
n)か、表示しないか(off)の選択であり、そのGraph
はその右のon,offで立抗への流入グラフを表示する(o
n)か、表示しないか(off)の選択である。Output Dis
play Optionは水路の絵の表示内容の選択で、そのnode
はその右のon,offで水路計算結果のある位置(ノード)
を表示する(on)か、表示しないか(off)の選択であ
り、そのGraphはその右のon,offで(ノード)のあると
ころの水位グラフ表示をする(on)か、表示しないか
(off)の選択である。Pump sideはその右のR,Lでポ
ンプの位置を画面の右(R)にするか。左(L)にする
かの選択の機能である。
Next, Scale option is the pit scale on the right,
In the columns of pump scale, pipe height scale and pitheight scale, specify the scale of the display of the waterway for each part as the width of the pit, the width of the pump well, the height of the pit, and the height scale of the waterway.
Input Display Option is a selection of display contents of inflow condition,
The 1ist displays the name of the standing on and off on the right (o
n) or not to display (off), the Graph
Displays a graph of inflow to the standing on and off to the right (o
n) or not display (off). Output Dis
play Option is the selection of the display contents of the picture of the waterway, and the node
Is the position (node) where there is a channel calculation result at on and off on the right
Is displayed (on) or not displayed (off), and that Graph displays (on) or does not display the water level graph where (node) is at (on) or (off) on the right. off) is the choice. For the pump side, use the R and L on the right to set the pump position to the right (R) on the screen. This is a function of selecting whether to make it left (L).

【0040】また上記4番目のtime conditionを選択す
るとさらに図9の左下のメニューがでる。ここでtime u
nitは水位変化の経過時間の単位を秒(sec)か分(mi
n)で選ぶ。Start timeは水位変化の表示開始時間を指
定する。End timeは水位変化の表示終了時間を指定す
る。Time inclimentは水位変化の表示の時間間隔を指定
する。Anime speedはアニメーションの表示スピードを
指定する機能である。以上のメニューによる指定により
図14から図19のアニメーションを表示する。
When the fourth time condition is selected, the menu at the lower left of FIG. 9 is further displayed. Where time u
nit is the unit of elapsed time of water level change, seconds (sec) or minutes (mi
Select with n). Start time specifies the display start time of the water level change. End time specifies the display end time of the water level change. Time increment specifies the time interval for displaying the water level change. Anime speed is a function to specify the animation display speed. The animations shown in FIGS. 14 to 19 are displayed according to the designation by the above menu.

【0041】図14は上記により出力装置のCRTに表
示される通常画面(標準画面)である。図15は水位グ
ラフ・ノード表示画面である。本図の水位グラフは図9
の表示メニューを選択することにより任意の点の水位グ
ラフを表示でき、ポンプ井の水位も同様である。入力機
器としてのマウスによるマウス操作により本グラフの拡
大・縮小、移動が可能である。またノード表示選択メニ
ューによりノード点’●’を表示する。図16は流入グ
ラフ表示画面である。本図の各立抗、ポンプの流入量グ
ラフの縦軸、横軸は自動設定され、またマウス操作によ
り拡大・縮小、移動が可能である。図17はポンプ吐出
量グラフ表示画面である。図11から図19に示したグ
ラフにおいて、グラフ線上の黒マル印で示した●点’
●’は時刻の経過とともに水位のアニメーションと同調
して動くことにより現時点の水位が今までどのように変
化したかを残し、かつ今後どのように変化するかを理解
させるための補助を行う。本ポンプ吐出量グラフは既定
のスケールで表示される。図18は立抗リスト表示グラ
フである。本図は画面の左端の3本の横線と縦の波線を
四角で囲った範囲に、日本語で各立抗の名前を表示する
ことを示しており、これにより画面の立抗が実物のどれ
に相当するかを理解させるためのものである。各立抗に
は上流側から順に番号がとられており、その番号で名前
を対応させている。図19は水あふれ・ポンプ停止時の
表示画面である。本図は水位が上がり過ぎて立抗からあ
ふれたときに、あふれを意味する図形を表示する機能を
示している。またポンプについては動いているときは灰
色で、このポンプ停止時には、拡大図の斜線部分が赤で
表示される。
FIG. 14 is a normal screen (standard screen) displayed on the CRT of the output device as described above. FIG. 15 is a water level graph node display screen. The water level graph in this figure is shown in Figure 9.
The water level graph at any point can be displayed by selecting the display menu of, and the water level of the pump well is the same. This graph can be enlarged / reduced and moved by operating the mouse as an input device. Also, the node point '●' is displayed by the node display selection menu. FIG. 16 is an inflow graph display screen. The vertical axis and the horizontal axis of the inflow amount graph of each pit and pump in this figure are automatically set, and they can be enlarged / reduced and moved by operating the mouse. FIG. 17 is a pump discharge amount graph display screen. In the graphs shown in FIGS. 11 to 19, the black dot on the graph line indicates the dot
● 'Leaves how the current water level has changed so far by moving in synchronization with the animation of the water level over time, and assists in understanding how it will change in the future. This pump discharge rate graph is displayed on a preset scale. FIG. 18 is a standing list display graph. This figure shows that the name of each stand is displayed in Japanese in the area surrounded by three horizontal lines and vertical wavy lines on the left side of the screen in a square. It is for understanding what is equivalent to. A number is assigned to each protest in order from the upstream side, and the name is associated with the number. FIG. 19 shows a display screen when water overflows and the pump is stopped. This figure shows the function of displaying a figure that means overflow when the water level rises too much and overflows from the standing. In addition, the pump is displayed in gray when it is operating, and when the pump is stopped, the shaded area in the enlarged view is displayed in red.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の排水機場システム解析支援装置
によれば、雨水あるいは川の越流水を排水する排水機場
システムの設計およびその運用方法策定に効果がある。
According to the drainage pumping station system analysis support device of the present invention, it is effective in designing a drainage pumping station system for draining rainwater or overflowing water of a river and formulating an operating method thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の排水機場システム解析支援装置の一実
施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a drainage pumping station system analysis support device of the present invention.

【図2】図1の対象となる排水機場システムの一例を示
す構成図及び開水路、閉水路、開閉水路共存状態の説明
図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a drainage pump station system to be the target of FIG.

【図3】図1の処理の流れ図である。FIG. 3 is a flowchart of the process of FIG.

【図4】図3の開水路の特性曲線、界面の流れ、開閉水
路共存状態の特性曲線の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the characteristic curve of the open water channel, the flow of the interface, and the characteristic curve of the open / close water channel coexisting state in FIG. 3;

【図5】図1の入力装置の水路要素入力の画面例図であ
る。
5 is a diagram showing an example of a screen for inputting a waterway element of the input device of FIG.

【図6】図1の出力装置の水路系統の画面例図である。FIG. 6 is a screen example view of a water channel system of the output device of FIG. 1.

【図7】図1の出力装置の水路各地点の時刻変化の画面
例図である。
FIG. 7 is a diagram showing a screen example of a time change at each point of the water channel of the output device of FIG.

【図8】図1の出力装置の排水機場の各種物理量の時間
変化の画面例図である。
FIG. 8 is a diagram showing a screen example of temporal changes of various physical quantities of the drainage station of the output device of FIG.

【図9】図1の出力装置のアニメーション表示メニュー
の画面例図である。
9 is a screen example diagram of an animation display menu of the output device in FIG.

【図10】図9の出力装置の表示メニューの全機能の表
示画面例図である。
10 is a diagram showing a display screen example of all functions of the display menu of the output device of FIG.

【図11】図9の出力装置の表示メニューの閉水路、Di
splay tipeHの画面例図である。
FIG. 11: Closed water channel, Di in the display menu of the output device of FIG.
It is a screen example figure of splay tipe H.

【図12】図9の出力装置の表示メニューの開水路、Di
splay tipePの画面例図である。
FIG. 12: Open channel, Di in the display menu of the output device of FIG.
It is a screen example figure of splay tipeP.

【図13】図9の出力装置の表示メニューの開水路、Di
splay tipeHの画面例図である。
13 is an open channel, Di in the display menu of the output device of FIG.
It is a screen example figure of splay tipe H.

【図14】図9の出力装置の表示メニューの通常画面例
図である。
14 is a diagram showing an example of a normal screen of a display menu of the output device of FIG.

【図15】図9の出力装置の表示メニューの水位グラフ
・ノード表示画面例図である。
15 is a diagram showing an example of a water level graph node display screen of the display menu of the output device of FIG.

【図16】図9の出力装置の表示メニューの流入グラフ
表示画面例図である。
16 is a diagram showing an example of an inflow graph display screen of the display menu of the output device of FIG.

【図17】図9の出力装置の表示メニューのポンプ吐出
量グラフ表示画面例図である。
17 is a diagram showing a screen example of a pump discharge amount graph display screen of the display menu of the output device of FIG. 9. FIG.

【図18】図9が出力装置の表示メニューの立抗リスト
表示画面例図である。
FIG. 18 is a diagram showing an example of a standing list display screen of the display menu of the output device.

【図19】図9の出力装置装置の表示メニューの水あふ
れ・ポンプ停止時の表示画面例図である。
19 is a diagram showing an example of a display screen when water overflows and the pump is stopped in the display menu of the output device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水路 2 流入渠 3 ゲート 4 ポンプ井 5 ポンプ 6 河川 7 立抗 8 河川からの越流水 9 雨水 10 排水機場 11 ポンプ井水位 12 小型演算装置 13 ページプリンタ 14 大型演算装置 15a、15b 入力装置データベース 16a、16b 出力装置データベース 17 連続紙プリンタ 18 プロッタ 19 中型演算装置 20 ネットワーク 21a、21b CRT 1 Waterway 2 Inlet Drain 3 Gate 4 Pump Well 5 Pump 6 River 7 Standing 8 Overflow Water from River 9 Rainwater 10 Drainage Pump Station 11 Pump Well Water Level 12 Small-scale Computing Device 13 Page Printer 14 Large-scale Computing Device 15a, 15b Input Device Database 16a , 16b Output device database 17 Continuous paper printer 18 Plotter 19 Medium size computing device 20 Network 21a, 21b CRT

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 健二 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Otani 603 Jinritsu-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref., Inside the Hitachi Co., Ltd. Tsuchiura factory

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 雨水あるいは川のせきからの越流水の流
入設備と、該流入設備から流入する水を集める支線水路
と、該支線水路をまとめる幹線水路と、該幹線水路によ
り集められた水を排水するポンプを有する排水機場とか
ら構成される排水機場システムにおいて、前記排水機場
システム水路内において開水路の状態あるいは閉水路の
状態あるいは開水路と閉水路が同時に存在する開閉水路
共存状態の水の物理量の過渡変化を連続の式と運動方程
式を特性曲線法により解くことにより解析する解析装置
と、前記排水機場システム内の水の物理量の過渡変化を
前記解析装置が解析するための必要条件を入力する入力
装置と、前記排水機場システム内の物理量の過渡変化の
前記解析装置の解析結果を出力する出力装置とから構成
されることを特徴とする排水機場システム解析支援装
置。
1. A facility for inflowing rainwater or overflow water from a weir of a river, a branch line for collecting water flowing in from the inflow facility, a main line for consolidating the branch lines, and water collected by the main line. In a drainage pumping station system comprising a drainage pumping station having a pump for draining water, in the drainage pumping station system waterway, the water in an open channel state or a closed channel state, or an open / close channel coexisting state in which an open channel and a closed channel coexist. An analyzer for analyzing transient changes in physical quantities by solving a continuous equation and a motion equation using the characteristic curve method, and the necessary conditions for the analyzer to analyze transient changes in physical quantities of water in the drainage pumping station system are input. And an output device for outputting the analysis result of the analysis device of the transient change of the physical quantity in the drainage pumping station system. Drainage pump station system analysis support device.
【請求項2】 前記解析装置は複数本の水路が合流する
水路系あるいは複数に分岐する水路系さらに複数の合流
及び分岐のある水路系内の水の物理量の過渡変化を連続
の式と運動方程式を特性曲線法により解くことにより解
析することを特徴とする請求項1記載の排水機場システ
ム解析支援装置。
2. The analysis device uses a continuous equation and a motion equation for a transient change in a physical quantity of water in a water channel system in which a plurality of water channels join or a water channel system in which a plurality of water channels branch, and a water channel system in which a plurality of water channels merge and branch. 2. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1, wherein the analysis is performed by solving the characteristic curve method.
【請求項3】 前記入力装置は前記必要条件として水路
の流入条件を時刻に対する水位変化として与えることを
特徴とする請求項1又は請求項2記載の排水機場システ
ム解析支援装置。
3. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1, wherein the input device gives the inflow condition of the water channel as the necessary condition as a water level change with respect to time.
【請求項4】 前記入力装置は前記必要条件として水路
の流入条件を時刻に対する流量変化として与えることを
特徴とする請求項1又は請求項2記載の排水機場システ
ム解析支援装置。
4. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1, wherein the input device gives the inflow condition of the water channel as the necessary condition as a flow rate change with respect to time.
【請求項5】 前記入力装置は前記必要条件として水路
の流入条件をせきと該せきの上流側の水位とせきの下流
側の水位の関係とから求まる時刻に対する流量変化とし
て与えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
排水機場システム解析支援装置。
5. The input device applies the inflow condition of the water channel as the necessary condition as a flow rate change with respect to time obtained from the relationship between the weir and the water level on the upstream side of the weir and the water level on the downstream side of the weir. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1.
【請求項6】 前記入力装置は前記必要条件として水路
構成要素の形状データを与えることを特徴とする請求項
1又は請求項2記載の排水機場システム解析支援装置。
6. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1, wherein the input device gives shape data of a waterway component as the necessary condition.
【請求項7】 前記入力装置は前記必要条件として排水
条件のポンプ排水量を与えることを特徴とする請求項1
又は請求項2記載の排水機場システム解析支援装置。
7. The input device provides a pump discharge amount of drainage condition as the necessary condition.
Alternatively, the drainage pump station system analysis support device according to claim 2.
【請求項8】 前記排水機場システム内の物理量の過渡
変化を前記解析装置が解析するための必要条件を入力す
る入力装置が対話形式ではあることを特徴とする請求項
1又は請求項2記載の排水機場システム解析支援装置。
8. The input device according to claim 1, wherein the input device for inputting a necessary condition for the analysis device to analyze the transient change of the physical quantity in the drainage pumping station system is an interactive type. Drainage pump station system analysis support device.
【請求項9】 前記解析装置は排水条件として、ポンプ
井水位とポンプ排水先である河川の水位とポンプ前後の
配管損失と排水合流管損失及びポンプ特性を基にして、
ポンプ排水量を決定することを特徴とする請求項1又は
請求項2記載の排水機場システム解析支援装置。
9. The drainage condition of the analysis device is based on the pump well water level, the water level of the river to which the pump is drained, the pipe loss before and after the pump, the drainage confluence pipe loss, and the pump characteristics.
The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1 or 2, wherein the pump drainage amount is determined.
【請求項10】 前記解析装置は排水条件として、複数
台のポンプがある場合には、個々のポンプの起動・停止
水位を与え、ポンプ井の水位により、ポンプの軌道・停
止を行い、運転しているポンプの特性を合成して、ポン
プ排水量を決定することを特徴とする請求項9記載の排
水機場システム解析支援装置。
10. The analysis device, when there are a plurality of pumps as drainage conditions, gives the starting / stopping water level of each pump, and performs orbiting / stopping the pumps according to the water level of the pump well to operate. 10. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 9, wherein the pump drainage amount is determined by synthesizing the characteristics of the existing pump.
【請求項11】 前記解析装置はポンプの運転回数をポ
ンプ井の水位変化の関数として算出し、算出された回転
数におけるポンプ特性を用いて、ポンプ井水位をあらか
じめ設定したポンプ井水位になるようにポンプを制御す
るロジックを組み込んであることを特徴とする請求項1
0記載の排水機場システム解析支援装置。
11. The analysis device calculates the number of times of pump operation as a function of the change in the water level of the pump well, and uses the pump characteristics at the calculated number of revolutions so that the pump well water level becomes a preset pump well water level. 2. The logic for controlling the pump is incorporated in the device.
Drainage pump station system analysis support device described in 0.
【請求項12】 前記解析装置はポンプの翼角をポンプ
井の水位変化の関数として算出し、算出された翼角にお
けるポンプ特性を用いて、ポンプ井水位をあらかじめ設
定したポンプ井水位になるようにポンプを制御するロジ
ックを組み込んであることを特徴とする請求項10記載
の排水機場システム解析支援装置。
12. The analyzer calculates the blade angle of the pump as a function of the change in water level of the pump well, and uses the pump characteristics at the calculated blade angle to set the pump well water level to a preset pump well water level. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 10, wherein the pump control logic is incorporated in the pump.
【請求項13】 前記出力装置は排水機場システム内の
任意の地点における解析結果の時刻変化を出力する機能
を有することを特徴とする請求項1記載の排水機場シス
テム解析支援装置。
13. The drainage pumping station system analysis support apparatus according to claim 1, wherein the output device has a function of outputting a time change of an analysis result at an arbitrary point in the drainage pumping station system.
【請求項14】 前記出力装置は任意の時刻における前
記排水機場システム内の解析結果を前記排水機場システ
ム内の各地点の変化として出力する機能を有することを
特徴とする請求項1記載の排水機場システム解析支援装
置。
14. The drainage pumping station according to claim 1, wherein the output device has a function of outputting an analysis result in the drainage pumping station system at an arbitrary time as a change at each point in the drainage pumping station system. System analysis support device.
【請求項15】 前記出力装置は、任意の時刻における
前記排水機場システム内の解析結果を前記の排水機場シ
ステム内の各地点の変化を連続的に表示することにより
アニメーション表示する機能を有することを特徴とする
請求項1記載の排水機場システム解析支援装置。
15. The output device has a function of displaying an analysis result in the drainage pumping station system at any time as an animation by continuously displaying changes at respective points in the drainage pumping station system. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 1.
【請求項16】 前記解析結果として水位の変化を出力
することを特徴とする請求項13ないし請求項15のい
ずれかに記載の排水機場システム解析支援装置。
16. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 13, wherein a change in water level is output as the analysis result.
【請求項17】 前記解析結果として水の流量の変化を
出力することを特徴とする請求項13ないし請求項15
のいずれかに記載の排水機場システム解析支援装置。
17. The method according to claim 13, wherein a change in the flow rate of water is output as the analysis result.
The drainage station system analysis support device according to any one of 1.
【請求項18】 前記解析結果としてポンプの排水量の
変化を出力することを特徴とする請求項13ないし請求
項15のいずれかに記載の排水機場システム解析支援装
置。
18. The drainage pumping station system analysis support device according to claim 13, wherein a change in the drainage amount of the pump is output as the analysis result.
JP5175591A 1993-07-15 1993-07-15 Assistant device of system analysis for exhaust water drainer site Pending JPH0726595A (en)

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