土木学会研究討論会 平成26年9月12日 討論会の趣旨について 山田 正 中央大学・教授 CommoMP デモ・概要・経緯 菊森 佳幹 国土技術政策総合研究所・主任研究官 中央大学 国際水環境理工学人材育成プロ グラムにおけるCommonMPの活用 大平一典 中央大学・特任教授 国土交通省における人材育成について 藤巻 浩之 水管理・国土保全局・河川情報企画室長 下水道分野におけるCommonMPの活用 白﨑 亮 国土交通省水管理・国土保全局・流域下水道 計画調整官 CommonMP要素モデルの 作成・公開について 立川 康人 京都大学・教授 iRICから見たCommonMPとの連携について 清水 康行 北海道大学・教授 CommonMP 今後の展開 福濱 方哉 国土技術政策総合研究所・水環境研究官 データの構造をソフトごとに処 理している 各事業主体の解析のソフト専用の互換性のな データの一部は 標準化 いデータがその都度ばらばらの構造で作られ、 汎用化されていない。 Ａ社 水文水質DB I/F I/F I/F ダム諸量DB Ｂ社 河川環境DB ○○○DB I/F I/F ○☓DB I/F △△△ Ｃ社 ☓☓☓ 河川基盤地図 各社・各河川事務所・地整等 事業主体が独自に整備 I/F I/F I/F 各社解析ソフトも独自に開発し、データ構造も 独自に決めているため、同じ流域の計算をする ときでもソフトの違いによって複数のデータ構造 のデータを準備しなければならない 4 • 他の人の開発したソフトウェアを試す機会がない。 • 他のモデルと組み合わせることができない。 • データフォーマットが統一されていないので、データ の再利用ができない。 水理・水文モデルの研 究開発成果の分散 共通に利用できるデー タ整備の遅れ • 河川・流域データが利用しにくい。 • ユーザービリティのよい水理・水文ソフトウェアが 存在しない → 自ら水理・水文解析を行う機会の減少 • 計画検討に用いた解析ソフトの計算手法が明ら かになっていない。 自ら水理・水文解析 を行う機会の減少 治水計画等に対す る信用の確保 5 欧州：Open MI(Open Modeling Interface and Environment) 米国：OMS(Object Modeling System) OpenMI OMS OpenMI メインプログラム OpenMI対応入出力 Engine Engine Engine MIKE11 OpenMI対応入出力 Engine プロジェクト一覧 Engine 新規ソフト InfoWorks 計算結果の表示、分析 OpenMI対応入出力 Engine Engine コンポーネントの編集 コンポーネントライブラリー Engine インプット データ アウトプット データ インプット データ アウトプット データ インプット データ アウトプット データ モデルの結合状況 パラメータの編集 欧州では、OpenMI協会がオープンソースの、米国では農政省が中心 となり、学術ベースの共通プラットフォームを開発。 6 • モデル開発の効率化・省力化 • 操作性のよいソフトウェア • 多様なユーザを対象 • 透明性の確保 • 海外展開 • 自立発展的なプロジェクト運営 7 河道モデルA 河道モデルB 斜面モデルA 斜面モデルA を利用しよう 斜面モデルA 河道モデルB Download Upload 斜面モデルA 河道モデルB を開発したぞ 河道モデルB Internet 利用者A こんなモデル ないですか？ 開発者B 利用者B モデルの ニーズは？ 開発者A 8 共通プラットフォームの中で，一連の水物質循環解 析が出来るようにすること 国内外の様々な利用者が快適に使えること 使いやすいGUI、CUIを備えること 簡単な操作で目的の動作を達成できること 様々なデータベースのハンドリングが可能であること モデルの組み替えが容易で，様々な解析・評価に使 えること インターネット上で公開され ているDBへアクセスでき、公 開されているデータを簡単 に扱うことができる DB 外部DB DB ○○DB 扱いやすい GUIを備える CUIを備える 9 ソースコードの開示※ ドキュメントの整備 ※ソースコードの公開・非公開はモデル開発者が決めることができる。 10 • 水のモデリングとインターフェース2003（H15） • 流域水物質循環モデルソフトウェア博覧会2004（H16） • 流域水物質循環モデルソフトウェア博覧会2005（H17） • 海外調査（OpenMI, OMS, Colab）（H17） • OHyMoS • 開発プラットフォームの選択（.NET framework（C#）） • 河川GIS共通インターフェース 11 • 開発プロジェクト開始（H19.4） • 水・物質循環解析ソフトウェア共通基盤ウェブサイトの開設 （H19.9.12） • 土木学会研究討論会（広島大学・H19.9.13） • 土木学会水工学委員会CommonMP小委員会設置（H19.9.13） • 土木学会シンポジウム（四谷・H20.3.24） • 機能要求仕様書を公表（H20.3） 12 13 • 水理・水文モデルの開発状況に関する調査（H20.8.4調査結 果の公表） • 土木学会研究討論会（東北大学・H20.9.10） • GISサービス要求仕様の決定（H21.1） • 「水・物質循環解析ソフトウェア共通基盤の開発に関するシン ポジウム」開催（大阪・H21.3.12） • CommonMPプロトタイプ、CommonMP基本設計書のリリー ス（H21.3.30） 14 15 • ６者コンソーシアム設立（H21.7.16） • CommonMP Ver0.2リリース（H21.7） • 直轄職員向け講習会（各地整・H21.8） • 土木学会研究討論会（福岡大・H21.9.3） • CommonMP β版リリース（H21.11） • コンソーシアム第１回推進委員会・幹事会合同会議（H22.3.1） • 土木学会シンポジウム（H21.3.25） • CommonMP Ver1.0リリース（H22.3.31） 16 17 委員長：虫明 功臣（河川環境管理財団・総括研究顧問） 幹事長：山田 正 （中央大学理工学部・教授） 委員長・幹事長の選任、規約の決定 18 CommonMP CommonMP-GIS 19 • 土木学会シンポジウム（H22.4.23） • コンソーシアム第２回幹事会（H22.6.9） • CommonMP Ver1.0.2リリース（H22.7.12） • 土木学会・建設コンサルタンツ協会講習会（H22.7.27大阪） • 土木学会・建設コンサルタンツ協会講習会（H22.7.30東京） • 土木学会研究討論会（H22.9.3北海道大学） • コンソーシアム第３回幹事会（H22.12.20） • 技術部会演算アルゴリズム分科会（H23.1.25） • CommonMP Ver1.0.3リリース（H23.2.2） • 技術部会ユーザーインターフェース分科会（H23.2.17） • 技術部会（H23.2.23） 20 運営評価部会 （山田正：中央大学理工学部・教授） 技術部会 （椎葉充晴：京都大学工学研究科・教授） 普及・参画部会（大平一典：国土交通大学・副校長） 部会長の選任、各部会のミッションを決定 21 • 『CommonMP入門』出版（H23.5） • コンソーシアム第２回推進委員会・第４回幹事会（H23.6.29） • CommonMP Ver1.1.0リリース（H23.8.4） • 土木学会研究討論会（H23.9.7愛媛大学） • 要素モデル・ライブラリー公開（H24.3.21） • 水文水質データ取得ツールの提供開始（H24.6.8） • CommonMP Ver1.2.0リリース（H24.8.2） • CommonMP意見交換会＠名古屋大学（H24.9.7） 22 要素モデルの登録と公開の方法について議論 23 要素モデルの登録・閲覧・ダウンロードができる 現在登録されている要素モデル 24 従来手法 全国版 水文水質データベース 水文水質データ ベースの公開 ミラーサーバ インターネット上 で一般公開 水文水質データ 取得ツール 観測所検索 観測所を選択しデー タの閲覧が可能（デー タダウンロードは制限 がある） CommonMP上からツ ールを起動して条件 に応じたデータを取得 できる CommonMPがインストールされたPC データ取得ツール WEBでの情報提供（従来手法） 検索方法・ファイル形式 １観測所毎・テキストファイル 複数観測所まとめて検索可能・CSVファイル ダウンロード 期間 １０分データ ７日間 リアルタイムデータ取得可能 過去データ：７日間 時間データ １ヶ月 １年間 日データ １年間 １０年間 取得したデータは 入力要素モデルで 直接読込可能 25 マルチスレッド方式により複数プロジェクトの同時並行演算およびプロジェクト間フィードバックが可能となった 26 27 ■ セッション名：水・物質循環シミュレーションモデルおよびデータに関する 共通基盤の共有と高度化 ■ 主題： 水・物質循環シミュレーションモデルが科学的な客観性を確保するため には、シミュレーションモデルの構成方法が共通で、誰もがその構成方法 を確認して実行できる共通基盤が重要となる．本セッションでは、 CommonMPをはじめとする様々な共通基盤を用いた水・物質循環シミュレ ーションの実例や新たな利用方法、実務における問題点、新しい機能、国 際展開、技術者教育等に対する要求などを共有し、モデリングおよびデー タ共通基盤の更なる高度化を図る。 ■ 日時：2013年9月4日（水）10:25-11:55 ■ 場所：日本大学 生産工学部津田沼キャンパス39号館504教室 ■ 座長：菊森 佳幹（国土技術政策総合研究所） ■ 発表者・論文タイトル： 佐藤 宏明（河川情報センター）・CommonMP本体及び水文水質データ取得ツールの利活用状況について 渡邊 明英（東京建設コンサルタント）・CommonMP利用におけるC#による実行上の課題とDLL の活用 菊森 佳幹（国土技術政策総合研究所）・CommonMPからのFortranプログラムの活用の実装的検討 市川 温（山梨大学）・降雨流出氾濫モデルの水理水文モデル構成システムへの移植 橋本 翼（国土技術政策総合研究所）・CommonMP に対応した水質汚濁解析モデルの構築 立川 康人（京都大学）・CommonMP計算実行環境の改良 大月 友貴（京都大学）・貯留関数法の大規模洪水に対する適用性 湯浅 大樹（京都大学）・CommonMPを用いた実時間流出予測システムの試作 28 ■ 題目：水理・水文解析のための汎用プラットフォームの活用と国際展開 ■ 日時：2013年9月4日（水）16:15～18:15 ■ 場所：日本大学 生産工学部津田沼キャンパス37号館303、304教室 ■ 討論会メンバー： 座 長：山田 正（中央大学・教授、CommonMP推進委員会・幹事長） パネリスト：立川康人（京都大学・准教授 CommonMPプロジェクト推進委員会・技術部会長） 藤原直樹（建設技術研究所・河川部長） 青木純一（日立製作所ディフェンスシステム社・主管） 内藤正彦（国土交通省水管理・国土保全局・河川情報企画室長） 白﨑 亮（国土交通省 水管理・国土保全局下水道部・流域下水道計画調整官） 福濱方哉（国土交通省 国土技術政策総合研究所・水環境研究官） ■ 討論会の内容： ・ 開会あいさつ（座長） ・ 事務局からの情報提供 CommonMPデモ プロジェクトの経緯 水理水文情報の国際標準化動向 ・パネリストからの話題提供 OGCへの対応の経緯（Water-MLを含む）、OpenMI国際標準化の影響（青木） CommonMP普及・活用の障壁（藤原） 河川行政での取り組み（内藤） 共通プラットフォームCommonMP流総計画モデルについて（白﨑） CommonMPを計算エンジンとして使い込む応用アプリケーションプログラムの例（立川） 水・物質循環解析ソフトウェア共通プラットフォーム 今後の開発方針（福濱） ・ 会場との自由討論 ・ 閉会あいさつ（座長） 29 ■機能拡張ツールのパッケージ化 （インストール等の容易化） ■専用合流・分派モデルの作成 （収束演算機能） 河道モ デル 河道結 合制御 モデル 河道A 河道C 上流 下流 河道B 「ツール起動」を選択 するとランチャー画面 が表示される 30 CommonMP担当者研修（国土交通省） 国土交通大学研修 平成26年度に実施した研修※１ 期間 研修・講習会名称（実施主体・実施場所） 実施内容 時間※2 受講・聴講者 H25.4.22～26 水災害危機管理研修（国交大） 基本操作、ピーク流量算定 5.5 国・地方職員19名 H25.7.1～12 河道計画・環境研修（国交大） ピーク流量の算定、流下能力評価（演習） 3.0 国・地方職員30名 H25.11.18～22 社会資本GIS〔河川〕研修（国交大） ピーク流量の算定、河道管理（演習・発表） 15.5 国・地方職員17名 H25.5.6～6.1 アジア地域水災害軽減に向けた対策（JICA・土研） 基本操作、ピーク流量の算定 5.0 アジア地域から12名 H26.2.4 CommonMP講習会(国総研・四国地整) 基本操作、重要水防箇所の表示（GIS） 3.5 地整職員22名 H26.2.14 CommonMP講習会(国総研・近畿地整) 基本操作、重要水防箇所の表示（GIS） 3.5 地整職員22名 H26.2.25 CommonMP講習会(国総研・北海道開発局) 基本操作、重要水防箇所の表示（GIS） 3.5 開発局職員22名 H26.2.28 CommonMP講習会(国総研・沖縄総合事務局) 基本操作、ダムの治水効果の算定 3.5 国・地方職員19名 H26.3.5 CommonMP講習会 (国総研・九州地整) 基本操作、重要水防箇所の表示（GIS） 3.5 地整職員19名 H25.7.19 CommonMP活用研修（本省・中部地整） 基本操作、河道管理（GIS） 3.5 地整職員24名 H26.3.3 要素モデル開発講習会（国総研・中央大） 要素モデル開発プログラミング 3.5 学生他31名 ※1： 国総研が講師等を派遣したもの。この他に地方整備局や建設コンサルタンツ協会が実施した講習会等がある。 ※2： CommonMPに関する講習等の時間（hr） 31 CommonMPのダウンロード件数 ダウンロード申込件数（累加） ダウンロード申込者（属性）の割合 財団系, 307 件, 4.3% その他, 172 件, 2.4% 大学関係, 539件, 7.6% 7月： 7069件 400 8000 7069 6924 6845 6798 6717 6614 6540 6399 6285 6181 311 6050 5876 5802 5716 5592 5541 5432 5328 5248 5086 252 4975 4818 4736 4564 4362 211 4151 4028 202 3934 3820 184 3568 174 172 3384 3299 3190 162 256 250 230 200 200 171 180 157 140 150 124 115 100 85 50 131 2879 2779 2700 2346 2276 2145 2071 2025 1956 1874 1618 82 1438 69 74 70 1298 1127 1012 888 46 100 79 109 85 114 124 123 94 131 111 82 86 80 74 51 5000 4000 145 3000 141 114 104 104109 6000 103 74 81 79 47 2000 1000 535 250335 0 20 0 都道府県・ 市区町村, 159件, 2.2% 民間, 2873 件, 40.6% 国, 3018件 42.7% Ver1.0 Ver1.0.2 Ver1.0.3 Ver1.1 Ver1.2 Ver1.3 2010年3月31日公開 2010年7月12日公開 2011年2月2日公開 2011年8月4日公開 2012年8月2日公開 2013年11月27日公開 0 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 ダウンロード件数（毎月） 300 7000 ダウンロード件数（累加） 354 353 350 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 ※ダウンロード申込件数 ：CommonMPウェブサイトからCommonMPもしくはCommonMP-GISのダウンロードを申込した総件数 のことで、1人で複数PC分の申込やGISライセンス更新に伴う再申込の回数を含む累計である。 32 中央大学 国際水環境理工学人材育成プログラム におけるCommonMPの活用 国際水環境理工学人材育成プログラムの概要 ★ 2009年10月に開催された第2回日中韓サミットを 受け、2010年度に文部科学省が創設した、「日中韓 等の大学間交流を通じた高度専門職業人育成事業 （現「キャンパス・アジア」中核拠点支援事業）」 として採択されたプログラム ★ 留学生を含む大学院生を対象に、日本の産業界と 行政の風土並びにその利点に習熟し、かつ、国ごと の歴史、文化・風土を尊重する国際的視野をもった 高度専門職業人（産業界で活躍できる人材）として の水環境・水処理技術者を育成するためのユニーク なカリキュラムを「国際水環境学コース」として実 施（講義は日本語） 国際水環境理工学(CommonMP)特別演習Ａ ★ 通年３０コマ・４５時間＋α（４単位） 留学生実績 ★ 平成24年度入学 ３名 （ベトナム１名、中国２名） ★ 平成25年度入学 ７名 （ベトナム１名、中国３名） ★ 平成26年度入学 １６名 （ベトナム３名、韓国２名、中国１１名） ★ 平成27年度入学予定 ６名＋α （ベトナム１名、タイ２名、中国３名） 平成26年１月 山田研究室集合写真 CommonMPの活用事例 ★ 事例－１ 外堀再生プロジェクト （ＪＡＰＩＣ、中央大学、東京理科大学、 法政大学、東京都市大学） ★ 事例－２ CAU川流域プロジェクト （ベトナム水資源大学との共同研究） 事例－１ 外堀再生プロジェクト 牛 C: 込濠 地上雨量計（東京）雨量強度[mm/h] XバンドMPレーダ雨量強度[mm/h] 降雨強度[mm/h] 汚濁の原因：合流式下水道からの汚水流入 吐口からの流入量[m3/s] 水位上昇部分 A:市ヶ谷濠 200m 水位[cm] B:新見附濠 水位が変化しない部分 下水道台帳に記載されている吐口 下水道台帳に記載されていないが 目視により確認した吐口 時刻[分] 吐口からの流入[m3/s] 市ヶ谷濠水位[cm] 汚水流入量の削減対策の検討 ★ 合流式下水道の集水域 1.4 km2 約2 km 世界で一般的に用いられているモデル式 COD KP GP PP RC T 20 C 内部生産 再曝気 AB Q V 底泥からの溶出 外部流入 COD RWC 有機物の分解 DO K1 ( DO DO ) K 2 T 20 WC T 20 DO AB PP K 3 COD r V 光合成による 酸素生産 COD物質による 酸素消費 底泥による 酸素消費 事例－２ CAU川流域プロジェクト 共同研究 １．現地観測（流速、水位、降雨、深浅測量等） ２．CAU川流域の洪水流出量計算プロジェクト 水資源大学から中央大学に留学している学生 が中心となってCommonMPを用いてCAU川流域 の洪水流出量を計算するプロジェクトを作成 ３．気候変動を考慮した洪水リスクの評価 ４．気候変動を考慮した洪水氾濫リスクの評価 ５．気候変動を考慮した洪水被害の軽減対策の提案 国土交通省における人材育成について 国土交通省 水管理・国土保全局 河川計画課 河川情報企画室長 藤巻 浩之 1 人材育成の取り組み方針 地方整備局等の指導者となる人材の育成 研修・講習会の実施 （レベルに応じた研修メニューの整備） 受講者の資格認証制度 ユーザ・ネットワークの構築 国総研 － 受講者 － 一般利用者 CommonMPを利用できる環境の整備 各河川におけるCommonMPプロジェクトの構築 実務への積極的な活用 2 今年度の研修・講習会（予定） 研修内容 受講者 場所 講義時 間 河道計画・環 境研修 ・準二次元不等流に よる水位計算 地方整備局、自治 体等（32名） 国土交通 大学校 4時間 7/24 ～25 CommonMP 操作講習会 ・準二次元不等流に よる水位計算 ・ダムの水位低減効 果 地方整備局等 CommonMP担当 者（21名） 関東技術 事務所 6時間 10月 ～ 12月 CommonMP 操作講習・活 用研修※ ・準二次元不等流に よる水位計算 ・ダムの水位低減効 果 各地方整備局 本局・事務所職員 （各30名程度） 各地方整 備局 8時間 社会資本GIS 〔河川〕研修 ・準二次元不等流に よる水位計算 ・ダムの水位低減効 果 地方整備局、自治 体等（30名程度） 国土交通 大学校 20時間 日時 7/8 11月 研修名 ※大学からの参加も可 3 CommonMP操作講習会の実施状況 実施概要 日時：平成26 年7月24～25日 場所：関東技術事務所 参加人数：21人 講習内容 時間 内容 CommonMPの概要 CommonMPの基本操作 CommonMP （貯留関数） 7/24 14:00 ～ 17:00 操作演習① CommonMP-GISの操作 （準二次元不等流計算） 7/25 9:00 ～ 12:00 CommonMP 操作演習② 河川管理業務における CommonMPの活用 ダムの洪水調節効果の検証 （沖縄 羽地ダムの事例） 4 各地方整備局の操作講習会（予定） 開催予定日 開催場所 時間 10/17(金) 北陸地方整備局 大川ダム（阿賀川） 10/24(金) 中国地方整備局 土師ダム（江の川） 10/31(火) 中部技術事務所 検討中 11/ 5(水) 関東地方整備局 11/18(火) 東北地方整備局 11/21(金) 九州地方整備局 検討中 11/26(水) 四国地方整備局 検討中 12/19(金) 近畿地方整備局 大滝ダム(紀の川) 9:30～ 16:30 検証予定ダム 検討中 御所ダム（北上川） 5 国管理河川におけるCommonMPプロジェクト作成状況 プロジェクト 河川数 流出解析(貯留関数法) １８河川 準二次元不等流計算 ４５河川 洪水予測 １１河川 ※平成２７年度中にすべての河川においてプロジェクトを構築予定 6 実務への活用例① 樹木掘削による効果量算定 伐採前 河川の適正な維持管理を行う上で、樹木伐採の位置や 規模を計算・比較することで効果と費用の分析を行う。 樹木伐採の効果 水位低下 伐採後 樹木伐採 断面図 水位低下 7 実務への活用例② ダム等による効果量算定 洪水調整施設（ダム）のあり・なしによる、水位低下 効果の比較を行う。 ダムなし ダムあり 流域モデル 流域モデル ダムモデル ダムモデル 河道モデル 河道モデル 3,000 3,000 2,500 2,500 2,000 2,000 1,500 1,500 ダムによる調節効果 1,000 1,000 500 500 0 0 6 12 18 24ｈｒ 6 12 18 24ｈｒ 8 下水道分野におけるCommonMPの活用 国土交通省水管理・国土保全局下水道部 流域下水道計画調整官 白﨑 亮 1 １．流総計画モデルの活用スケジュール H23 流総計画 モデル H24 流総計画モデル検討 流総計画策定での活用 ・流総計画の再現 ・CommonMPでのデータ編 集等 ・見直し予定の流総計画で実際 に適用 H25 H26～ モデルの改良 データの蓄積 流総計画モデルへのフィードバック 見直し時に適用を拡大 ★改良版公開予定 ★モデル公開 水文水質DB 等の活用 水文水質DBの 活用検討 水質・環境、水循環 分野等での活用 ・流量や水質等の活用方 法の検討 ・河川と湖沼等を接 続した連続解析 本体の開発状況に応じて 機能拡張 2 ２．流総計画モデルとは •流域別の下水道整備計画の検討に使用する河川水質解析モデル •流域から河川へ排出される発生源別の汚濁負荷量を積算し、河川 の浄化作用を考慮して低水流量時の河川水質を推定する •環境基準達成のために必要な下水道整備等の検討に活用 山林からの排出汚濁負荷量 家庭等からの排出汚濁負荷量 （浄化槽などからの排出） 畑地からの排出汚濁負荷量 事業所からの排出汚濁負荷量 水田からの排出汚濁負荷量 家庭等からの排出汚濁負荷量 （下水処理場などからの排出） 河川の流下に伴う浄化作用 を考慮し、観測点(水質基点) での水質を推定 3 ２．流総計画モデルとは 流総計画モデルの活用により、流総計画の見直し時の検討の容易化に加え、 放流先水域の水環境保全に関する検討など、各種検討が可能となる。 自治体の担当者が 自ら操作・概略検討も可能 １．流総計画への活用 ①人口減少に対する検討 ②処理場の統・廃合の検討 ・ ・ ２．放流先水域 ・ の水環境保全への活用 ①栄養塩類の削減検討 ②河川直接浄化施設の導入検討 ・ ・ ・ ３．その他の活用方法 流総計画に関する各種データの蓄積・一元管理が可能 ①化学物質等の流域管理 （水濁法の指定物質） ②震災被災地の水質管理検討 ③利水計画への活用 効率的に流総計画の見直し検討が可能となる。 ・流総計画策定時の想定と現況との比較が容易 ・既往モデルデータを活用可能（作業コスト削減） 4 ２．流総計画モデルとは 入力画面例 解析結果の一覧表示例 汚濁解析 解析結果のグラフ表示例 グラフ表示 5 ３．流総計画モデルの公開と改良 CommonMP要素モデルライ ブラリにて、流総計画モデル 公開（平成25年11月） 同年12月、国総研下水道研 究室のホームページに関連 ページを作成 http://www.nilim.go.jp/lab/eb g/commonmp.html 機能改良版を公開予定（平 成26年9月） 6 ３．流総計画モデルの公開と改良 自治体：青森県（岩木川流総計画）、栃木県（中川流総計画）、愛 知県（名古屋港海域等流総計画）、京都府（若狭湾西部流総計画） において流総計画データの入力と試算の実施（平成24年度） 各自治体より回答のあった不具合点についてモデルを改良し、平 成26年9月に公開予定 不具合点 モデル改良点 ・ブランクデータを0に自動置換→置換データ を-9999等に修正予定 データ入力用のファイル作成にあた ・対応方法が分かりやすいようにエラーメッ ① り、書式やブランクデータ等のミスが多 セージを修正 く、気づきにくい ・ブランクデータによるエラーについてマニュア ルへ注記 ・既計画における解析結果の再現も必要と考 産業中分類がH19以前の旧分類方 えられるため、新旧の産業中分類をどちらも ② 法になっている 使用できるよう修正 同距離に複数のブロックや点源から ・同距離にある複数ブロックや点源負荷の排 ③ の排出負荷がある場合に、グラフツー 出負荷量を合算して河川解析に入力するよう ルで表示できないエラーが生じる プログラムを修正 7 ４．流総計画モデルの普及・展開 （１）流総指針改訂案への掲載 流総計画を策定する際に参考とする「流域別下水道整備総合計 画調査 指針と解説」の改訂版が平成26年度中に公表予定。 汚濁解析の章において、CommonMP活用に関する記載を追加。 【掲載内容（予定）】 CommonMPを活用して汚濁解析を行うことも有効である。 ※CommonMP：水理・水文・生態などの複合現象を解析するために，異 なった機能を持つ要素モデルを一体的に協調・稼働させるためのプラット フォームで，国土交通省国土技術政策総合研究所によって設置され，運営 されている。非感潮河川の汚濁解析モデルも含まれており，自由に活用す ることができる。 8 ４．流総計画モデルの普及・展開 （２）日本下水道事業団研修 日時：平成26年8月4日 場所：日本下水道事業団 研修センター 参加人数：27人（自治体等） 内容： 日本下水道事業団研修 （計画設計 コース）にお いて、流総計画モデルに ついて紹介 9 ４．流総計画モデルの普及・展開 （３）その他 H25土木学会 年次学術講演会の共通セッションで成果発表 橋本・重村・横田：CommonMPに対応した水質汚濁解析モデルの構築, 第68回年次学術講 演会講演概要集, （公社）土木学会, 2013.9 H25年12月5日流域管理官付課長補佐事務連絡にて都道府県 に活用依頼 H26全国下水道主管課長会議資料にて周知 など （４）今後の予定 流総計画策定に係る担当者会議にて、流総計画モデル活用の 研修を実施予定 10 CommonMPを計算エンジンとする実時間 流出予測システム 京都大学 立川康人 水文水質データ取得ツールとCommonMPコマ ンドライン版を用いた実時間流出予測計算 大学院講義でのCommonMP演習 実時間流出予測システム１の概要 水文水質データ取得ツール 観測流量 予測雨量 カルマンフィルタ 最適推定値 予測値 （次回計算の初期値） 貯留⾼の最適推定値・予測誤差分散 CommonMPで構築した流出モデルをコマンドライン版で動かす。 実時間流出予測システム２の概要 水文水質データ取得ツール 観測流量 予測雨量 粒子フィルタ 尤度の算定 ・・・ 予測流量 とその不 確かさ CommonMPで構築した流出モデルをコマンドライン版で動かす。 大学院講義でのCommonMP演習 水工計画学 水文量の頻度解析（３回） 水文量の時系列解析と時系列シミュレーション（３回） 流出システムのモデル化（２回） 水理・水文モデリングシステムと演習（２回） 実時間降雨流出予測（４回） 外力設定 ・頻度解析 ・時系列解析 流出システムのモデル化 ・様々な要素過程 ・それらのモデル化 ・モデリングシステム 出力の分析 ・水位、流量などの 水理量の予測結果 の分析 室生ダム上流域（木津川流域）での2013年台風18号 の流入量の再現計算（Ａ君） 5 綾部上流域（由良川）での2004年台風24号の流量 の再現計算（Ｂさん） 6 CommonMP要素モデルの 作成・公開について 7 (一社)建設コンサルタンツ協会 技術部会技術委員会 河川計画専門委員会 要素モデル作成・公開の背景及び目的 8 一般に公開されている要素モデルが少なく、これが CommonMP普及を阻害する一因となっている。 これを踏まえ、土木学会及び建コン協が国総研の支援を 得て、協働で主要な要素モデルを作成し、これを公開するこ とで、CommonMPの普及に貢献していくこととした。 要素モデル作成・公開の概要(1) 9 作成・公開者 土木学会水工学委員会 水理・水文ソフトの共通基盤に関する小委員会 建設コンサルタンツ協会技術部会技術委員会河川計画専門委員会 作成・公開予定要素モデル 貯留関数法(流域) 貯留関数法(河道) キネマティックウェーブ法(河道) キネマティックウェーブ法(流域) ダムモデル(一定量、定率定量方式） ダムモデル（自然調節） 準二次元不等流計算モデル ほか 要素モデル作成・公開の概要(2) 10 公開内容及び公開先 公開内容：Dllファイル、ドキュメント及びソースコード 公開先：京都大学工学研究科 水文・水資源学研究室HP （CommonMP要素モデルライブラリにも登録申請) 公開スケジュール 9月中：貯留関数法(流域)、貯留関数法(河道)、 ダムモデル(一定量、定率定量方式） 作業完了後随時：キネマティックウェーブ法(河道)、 キネマティックウェーブ法(流域)、 ダムモデル（自然調節） 準二次元不等流計算モデル CommonMP ver.1.3の要素モデルをコンパイルすると 11 iRICから見たCommonMP との連携について 清水康行 北海道大学工学研究院 環境フィールド工学専攻 iRICプロジェクトについて International River Interface Corporative iRIC International River Interface Cooperative 国際的な 河川の 情報をやりとりするための Copyright iRIC Project. 共同体 2 iRICとは何か? International River Interface Cooperative iRIC とは無料で提供される河川の流れ、流 砂、河床変動、さらには生態系の挙動をも 計算するためのユーザーインターフェース およびこれ関連するフリーのソルバ群であ る。 iRICの目指す所はiRICを通しての国際的な 研究者や技術者の交流である。 International River Interface Corporative 米国内務省地質調査所(USGS)研 究部門 北海道大学、京都大学 北海道河川財団・・・・・・ MD_SWMS RIC-NAYS iRIC 1.0 (2010年4月リリース) FASTMECH, NAYS2D, MORPHO2D, STORM iRIC 2.0 (2012年4月リリース) NaysCube, Nays_Flood, Delft3D, River2D….. 合流点、氾濫流(複数の流入源)、河岸侵食、混合粒径・・・・・ iRIC 2.3 (2014年6月リリース) + Nays2DH, Mflow_02, CERI1D, NaysEddy, ELIMO, SRM・・・・・ iRIC International River Interface Cooperative International River Interface Corporative iRIC iRIC Project iRIC Japan ・大学関係 ・土木研究所 ・財団法人 ・コンサルタント ・IT会社 ・USGS(米国)、イリノイ大学 ・Dltaras(オランダ） ・アルバータ大学(カナダ) ・トレント大学(イタリア) ・EDF(フランス・イギリス) ・ソウル国立大学(韓国) ・国立台湾大学 iRICの概要 International River Interface Corporative iRIC 入力データ データ出力 ユーザの ソルバ 事前処理 GUI Tools 地形データの編集 計算格子の作成 おまけ 0D, 1D, 2D, 3D 構造格子, 非構造格子 流れ, 流砂, 河床・河岸浸食 Public Domain, Open Source 事後処理 GUI Tools (プログラム) iRIC iRIC ライブラリ Xml ライブラリ Xml ベクトル図、コンター図、 流線、パーティクル. 各ユーザーが作るソルバ、 フォートラン、C …. 1D, 2D, 3D, 構造格子, 非構造格 子, 格子無しソルバ 6 International River Interface Corporative iRIC から無料で提供されるソルバー群 iRIC Nays2D・Morpho2D・Delft3D 【非定常平面２次元 流れ・河床変動計算(構造格子）】 FASTMECH【非定常平面２次元流れ・河床変動計算】 STORM・River2D【平面2次元流れ(非構造格子)】 Nays2DFlood【氾濫解析】 NaysCUBE【３次元流れと河床変動解析】 CERI1D【1次元流れ解析】 ERIMO【津波モデル】 2014.7.1現在 NaysEddy【3次元LESモデル】 Mflow_02【有限要素法2次元流れと河床変動解析】 リリース済(Ver. 2.3) Nays1D【1次元流れと河床変動解析モデル】 Morpho1D【混合粒径1次元一般断面河床変動モデル】 Nays アイヌ語のナイ＝川 Nays2DV【鉛直２次元計算モデル】 TELMAC【フランスeDFモデル(非構造格子)】 北海道発のソルバ NaysHibrid【1次元+2次元融型モデル】 SRM【タンク型流出計算モデル(故・星清氏のモデル)】 Naysファミリー Copyright iRIC Project. 全てが同じプラットフォームで動きます 7 International River Interface Corporative iRIC 8 iRIC version2.0 www.i-ric.org iRIC Seminars Nepal, MAR 2012 International River Interface Corporative iRIC Cairo, Egypt, DEC 2011 Pittsburgh, USA, APR 2012 2014.7.26 インド工科大学＠ニューデリー Seoul, Korea , JAN 2013 Jakarta 16-20 SEP 2013, Organized by JICA 9 International River Interface Corporative iRICに入力可能な前処理用のデータ iRIC 地形データおよび地表面データ フリーのDEM データ 日本： 国土地理院の基盤地図情報 世界： NASAが提供するSRTMデータ 河道内データ 河川横断測量 データ （*.riv） 氾濫原データ 粗度情報 DEMデータ(x,y,z) 写真・地図など （*.tpo,*anc,*txt） （*.jpg,*.png,*tif） 10 植生情報 障害物情報 など・・・ ポリゴンデータ GISデータ * Detail format is opened in http://i-ric.org International River Interface Corporative iRICの出力 iRIC • 多様な出力のサポート 計算結果 Csv format （*.csv） Excel Text editor : Cgn(s) format Vtk format （*.cgn） （*.vtk） Visit Tecplot MATLAB Mathmatica : Paraview : 11 Image data （*.jpg,*.png,*.bmp,*ppm, *.xbm） Image Viewing and Editing Tools : Kml data （*.kml） Google Earth International River Interface Corporative iRIC 12 2011.9.6 十勝川水系音更川(帯広開発建設部) International River Interface Corporative iRIC 13 International River Interface Corporative iRIC 札幌市豊平川 樹木の繁茂度の違いによる洪水時の流況比較 iRICの開発思想(原点) International River Interface Corporative • 常に主語を「ユーザ」において開発してきた iRIC – iRICを使っている「ユーザ」は、どんな機能を求めているか？ – iRICを使っていない「ユーザ」は、どんな機能を求めているか？ – それはなぜか？どんな背景があるのか？ • 「みえる・わかる・できる」をキーワードにあるべ き姿を考えてきた – GUI機能は見やすいが、ブラックボックス化しすぎると「みえる」だ けになる – マニュアルがあるとわかるようになるが、実は「わかった」気になっ ているだけかもしれない – 「みえて、わかって、できる」。そのために必要なものは何か？ 今後も皆さんと議論し、 ユーザの問題解決により良い形で寄与できる ソフトウェアを共創していきたい 我々が今後目指すべきこと International River Interface Corporative iRIC １ソフトウェアでなく、データ連携を促進する場の構築 • 既存データ及び今後ストックされるデータの規格化、格納し続けることができ る仕組みを構築（データ自動取得、自動格納システム） • 格納された大容量データ（ビックデータ）から必要な時に素早くデータを抽出 できる仕組みの構築・公開（Web APIの活用） 【背景】 • １つのソフトウェア（プログラム）でできることには限界がある • 既にユーザが使い慣れたソフトウェアやそれらソフトウェアで作られ たデータがストックされている • 観測機器や計算機に高性能化により、今後データ量が飛躍的に増大す る 防災やより良い河川環境に対する理解を図るには 研究領域・職業分野をまたいで技術・情報の共活が重要だが・・・ 気象 大学 研究機関 行政 流出 河川 氷河 地形・地質 生物 植生 住民 海岸・海洋 地下水 建設 上下水 コンサルタント 建設会社 現状、相互に技術・情報を十分に共活できていない ＜今後のMission＞ １ソフトウェアではなく、データに着目し、データ活用シーンに 応じて多様なソフトウェアが創出される環境を創造すること Web ①DB群の構築 横断 降水量 水位 流量 ②データアップ ツールの提供 観測・測量・実験 データ 氾濫予測 ・・・ 解析結果 ③データ取得 ツールの提供 多様なソフトウェア ③データ出力 ツールの提供 ②データアップ ツールの提供 ＜今後のMission＞ １ソフトウェアではなく、データに着目し、データ活用シーンに 応じて多様なソフトウェアが創出される環境を創造すること 観測・測量 データ ③検索・取得ツール の提供 ②入出力インターフェイスを 共通化 ③出力ツールの 開発・提供 解析結果 DB ①多様かつ膨大 なDBの構築 多様なソフトウェア 平成２６年９月１２日 国土技術政策総合研究所 水環境研究官 福濱 方哉 ① iRICとの連携 ② 既存の要素モデルの公開 ③ 人材育成スキームの再構築 ④ プラットフォームの使用許諾条件の見直し ⑤ プラットフォーム等の改良 2 CommonMPから生成 水文（流出系）のモデルや水文・河道データ等の データ取得を得意とするCommonMPと水理系 のモデルが強いiRICが連携することで、互いに補 完できる。 シミュレーション条件 地形条件 CGNSファイル ソルバー （演算処理） 国総研・USGS（米国地質調査所）連携のもと、 CommonMPとiRICとの間で要素モデル・ソル バーを相互利用できる機能を構築する 今年度については、CommonMPからiRICのソ ルバーを利用できる機能を試作する。 具体的には、CommonMPにCGNSファイル※を 生成する仕組みのプロタイプを構築する。 ※ iRICのソルバーが読み込むためのシミュレーション 条件を設定するファイル CGNS: CFD General Notation System プリ・ポスト処理 iRICの構造 3 要素モデル本体 要素モデル解説書 近日中に公開 準二次元不等流計算モデル 貯留関数モデル（流域） 公開 貯留関数モデル（河道） その他要素モデル（タンクモデル等） 要素モデルライブラリや 土木学会等のHPで公開 貯留関数、準二次元モデ ルの後、順次公開 今年度から、建設コンサルタント協会・土木学会と協働し、準二次元不等流計算モデルと貯留関数モデル（流域、 河道）といった要素モデルを公開していく。その他の要素モデルについても同様に公開していく。 4 既存の研修の再編成 既存の教材の見直し 産官学コンソーシアムで連携し、既存の研修に対して、対象とする受講生のレベルを明確し、受講生の研修履 歴や受講生のレベルをチェックする仕組みを導入することで、当該研修に適した受講生が集まるようにする。 これに合わせて、研修内容及び教材の内容を再構築し、人材育成を加速させる。 5 書籍に添付して配布 再配布の許諾 ライセンス規約（使用許諾条件） 大学等のHPから配布 昨年度のCommonMP推進委員会からの普及促進を図るための使用許諾条件の見直しに関する提案を受け て、今年度CommonMPの再配布を許諾するよう使用許諾条件を改定する。これにより、書籍の添付して配布 したり、大学等のホームページからの配布が可能となり、CommonMPの普及の促進に寄与する。 6 堤防越流 はん濫 浸水深コンター 流速ベクトル 氾濫解析等の高負荷演算に耐えられるように演算性能の向上をニーズに応じで行う。今年度はプラットフォーム 本体を64bit化することにより、演算の高速化を図る。 氾濫要素モデルの改良を継続する。堤内地構造物による水理現象（堤内盛土やボックスカルバート、堤内水路等 の堤内構造物の影響）を取り入れる機能を追加する。また、動的メッシュを利用することにより、演算の高速化と 省メモリ化を図る。 CommonMP-GISについては、氾濫解析に必要な入力支援（破堤箇所、堤内盛土の設定等）や浸水深表示の機 能等を取り入り、強化を図る。 その他、必要なユーザビリティに関する改良を実施する。 7 項 目 iRICとの連携 既存の要素モデルの公開 H26 CommonMPからのiRICソルバーの利用機能の実装 その他要素モデルの 順次公開 準二次元、 貯留関数モデルの公開 再構築の実施 人材育成スキームの再構築 プラットフォームの使用許諾 条件の見直し H27 使用許諾条件の見直し （再配布の許諾） 平面二次元はん濫解析要素モデルの開発 プラットフォーム等の改良 GIS改良（氾濫濫解析対応） ユーザビリティ向上等 8
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