節点水頭

 

概要

  • モデルの水頭を入力します。定常状態の解析時の一定の水頭値はもちろん、非定常状態の解析時考慮する水頭値の変化も浸透境界条件関数を適用して入力できます。節点水頭は浸透流/圧密解析(Fully-Coupled)で使用される境界条件です。

 

手法

 

特定支点の水位が分かるとき、その値を直接入力します。選択対象は[節点]、[エッジ]、[フェイス]、[フリーフェイス節点]があります。

[節点]の場合、水頭条件を定義する節点を直接選択する方式であり、[エッジ]、[フェイス]を選択した場合、選択したエッジ/フェイスが含まれている全ての節点に水頭条件を定義します。

[フリーフェイス節点]の場合、選択した要素の中、自由面内の1つの節点を選択して、その節点が含まれた要素と接する角度が一定の角度以内にある全ての点が選択されます。 ( )をクリックすると、フリーフェイス/エッジエンティティウィンドウを開いて対象の選択が可能になります。.

 

 

圧力方式は[合計]、[圧力]の二つの方式があります。

[合計] : モデルの位置と関係なく原点で計算された水頭値を入力します。

[圧力] : 地下水面に該当する節点に‘0’を入力して地下水位の条件を設定します。

時間によって変わる非定常解析を実行する場合には[関数]で定義することができます。

関数使用時、入力された値と関数値がかけられて解析に反映されます。

定義された関数は関数>浸透境界関数の下位に登録され、マウス右クリック>編集ボタンを使ってテーブル形式で編集が可能です。

 

 

全水頭<位置水頭の場合、Q = 0

水位変化解析のための水頭-流量変換境界条件です。

水位急降下のように水位が時間によって変化する場合、毛管圧力(suction)が発生して浸透流が逆行する場合が生ずるが、特に堤防、ダムで水位が急降下する場合、下降速度は一般的に堤体内の浸透速度よりも早いです。これを実際のように模写する為には水頭境界条件が水位高さによって自動変更されなければなりません。つまり、水位下降によって水位下部にあった節点境界が水位上部へ露出された場合、該当節点で全水頭は加工された水位の総水頭の値を持つのではなく、水位下降前野全水頭値を一定時間維持して時間流れによって水頭が徐々に減少します。

このオプションは水位が周期的に変化するところに便利に適用でき、時間の変化による関数と同時適用が可能です。ただし、総水頭形態で入力される水位の高さが選択した節点の位置より上部にある場合、このオプションにチェックが入っていると、境界条件が自動脱落されるので、この際には必ずオプションを[チェック解除]する必要があります。

 

境界条件セット

設定した拘束条件を望む境界条件セットに登録します。この際、ユーザーが望む境界条件セットの名称が指定できます。

 

IMG_C_ICON_NOTE_01.png

節点水頭は水位の位置を予め知っている場合に適用します。地下水面(phreatic surface)が発生しない拘束流(confined flow)を模写したり、浸潤面が京成される非拘束流(unconfined flow)を模写することができます。

水頭境界条件は全水頭(Total Head)と圧力水頭(Pressure Head)方式を解析条件によって選択的に入力出来ます。以下の図のように全体座標系Z 軸の高さが0 の支点から境界条件を定義する節点の位置を分かりやすい場合には全水頭を直接入力するのが便利であるが、高さを正確に分かることが難しく、高さが変化する場合には圧力水頭を0 で入力することが便利です。

 

<節点水頭適用(例)>