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都市インフラ

都市型水害予測解析システム

豪雨時の雨水流出・排水現象を総合的に評価し、
都市型水害への対策計画立案を支援

都市化による人口・資産の集中、地下空間の利用拡大に伴って、豪雨時の都市部における水害が懸念されています。近年は、ヒートアイランド現象、地球温暖化等の影響も加わり、時間降雨量100mm以上の豪雨が発生し、都市部が水害に見舞われるケースが増加しています。

このような状況から、「特定都市河川浸水被害対策法」が2003年6月に施行され、都市型水害対策への取組みが強化されました。この法律は、河川と下水道が連携するとともに、ハード対策だけでなく、水防法、都市計画法に係るソフト対策も含めて水害対策に取り組もうとしている点が大きな特徴です。

鹿島は豪雨時の都市型水害の状況を高精度に評価することで、水害対策の計画立案を支援するシステムを中部大学と共同で開発しました。

特許出願中

図版:解析結果の可視化例

解析結果の可視化例

キーワード

都市型水害、地表面氾濫解析、河川流解析、下水管路網解析
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特長・メリットココがポイント

総合的で高精度な一体解析が可能

従来のシステムでは考慮することができなかった、地表面氾濫、河川流、下水管路網流を連成させた総合的な一体解析が可能です。河川、下水管から水路に至るまで詳細にモデル化することで、雨水流出過程を高精度で追跡することができます。

さらにポンプ場、貯留施設等の各種水理施設を適切にモデル化できるので、浸水が予測される地域にそれらを設置する効果・最適な規模等を定量的に評価することができます。

図版:都市型水害予測解析システムの解析対象概念図

都市型水害予測解析システムの解析対象概念図

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効率的なプレ・ポスト処理により、解析実務を大幅に軽減

GIS技術を駆使することでシステムの操作性が高められています。プレ処理における入力データ作成、ポスト処理における計算結果出力の処理効率が格段に向上しており、大規模かつ複雑な解析実務を大幅に軽減し、解析作業を行うことができます。

図版:都市型水害予測解析システム 解析フロー

都市型水害予測解析システム 解析フロー

解析結果のビジュアル表示を実現

GIS技術を駆使した効率的な入出力処理に加え、解析結果をビジュアルに表示することができます。動画化することも可能なため、業務の関係者だけでなく、住民説明等の場でも有力なツールとして活用することができます。

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ある都市域を対象とした浸水シミュレーションの動画製作例
ある都市域の一部を対象とし、地表面標高、下水道・マンホール(約1,400本)、想定降雨等のデータを基に、本システムを適用することによって、10m四方メッシュの浸水シミュレーションを実施しました。想定降雨は、平成12年9月に東海地方で発生した東海豪雨(総雨量589mm、時間最大雨量114mm)相当の集中豪雨とし、時間雨量が最大となる時間帯の浸水状況のシミュレーション結果を動画化したものです。

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学会論文発表実績

  • 「総合的な氾濫解析システムの構築に関する研究」,水工学論文集,2005年
  • 「The development of inundation analysis in urban area」,MPMD2005,2005年1月
  • 「The inundation system on urban area and its application」,XXXI IAHR Conference,2005年9月
  • 「都市型水害予測解析システムの開発」,電力土木,2006年11月
  • 「下水道システムを考慮した氾濫解析の治水対策への適用」,水工学論文集,2007年

交通シミュレーションシステム「REST®

車両の挙動・交通状況を動的に再現・シミュレート
再開発等に伴う道路交通計画、工事中の交通影響等を定量的に評価

「REST(レスト):Realistic Evaluation System of Transportation」は、車両の挙動を交通工学に基づき解析し、交通状況を動的に再現することにより、道路・交通計画や工事による道路占用などの影響を評価する交通シミュレーションシステムです。

交差点単体での渋滞状況のみならず、複数の交差点を含む道路ネットワークとして評価することで、ボトルネックの正確な抽出と改善効果の把握ができます。

さらに、解析結果をCGでビジュアルに表現することにより、関係者の合意形成を促進するツールとしても活用できます。

第8回 国土技術開発賞 入賞

特許登録済

図版:「REST」による交通状況の再現

「REST」による交通状況の再現

キーワード

自動車、道路、交通、シミュレーション、評価、環境
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「REST」を用いた解析・評価フロー

「REST」を用いた道路・交通計画の解析・評価のための基本的なフロー及び入力・出力データを右に示します。

交通シミュレーションシステムには、個々の車両の挙動を再現する「ミクロモデル」と、車群を水の流れの様に扱って広域の検討を行う「マクロモデル」があります。

「REST」は、「ミクロモデル」を採用しており、車両ごとに車種、車長などの車両特性、速度、車頭時間などの走行特性及びドライバー特性を設定し、実際の車の動きをリアルに再現することで交通状況を評価します。

図版:「REST」を用いた評価フローと入力・出力データ

「REST」を用いた評価フローと入力・出力データ

「REST」の信頼性

「REST」は(一社)交通工学研究会において、システムの妥当性が検証されています。

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特長・メリットココがポイント

中小規模の道路ネットワークの詳細な解析・評価

  • 交差点、料金所、駐車場の入出庫処理などでの渋滞予測
  • 駅前広場や敷地内道路などの車両の交錯が複雑な交通条件での検討
  • 工事に伴う交通規制の影響予測
  • 自動車交通に起因する大気汚染、騒音などの環境影響評価

図版:「REST」の主な適用例

「REST」の主な適用例

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交通状況をビジュアルに表現

交通状況の図面上での再現の他に、航空写真をベース図として用いることもできます。

さらには、地形や周辺ビル等をモデル化した3次元アニメーションを作成し、任意の視点から車両の挙動を見ることができます。

  • 沿道状況との関係把握
  • 分かりやすい3次元アニメーションによる合意形成促進
  • ドライバー視点での危険個所確認

図版:簡易3次元アニメーション

簡易3次元アニメーション

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航空写真上での再現

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3次元アニメーション

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学会論文発表実績

  • 「ETC対応型IC計画に関する基礎研究 ─交通流解析シミュレータ「REST」の開発とその適応例─」,土木学会,第54回年次学術講演会,1999年9月
  • 「Development of Transportation Simulation System “REST” and its application of ETC Interchange Planning」,第7回 ITS世界会議,2000年11月
  • 「DID地区無信号交差点における周辺街路からの合流挙動のモデル化に関する研究」,土木学会,第56回年次学術講演会,2001年9月
  • 「駅前広場空間の高度化利用に関する研究 ─ITSを活用した効率的・弾力的な空間運用に関する考察─」,第27回土木計画学研究・論文集,2004年6月
  • 「スマートICの計画評価手法に関する研究」,土木学会,第60回年次学術講演会,2005年9月

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