フォーラムでは、iRICに関する質問や議論を投稿できます。
現在、iRIC v4のNays2DHを使用し、本川と支川の合流部を含む平面2次元流況・河床変動解析モデルの構築を進めています。
最終的には移動床解析を実施したいと考えていますが、現在の固定床による試計算において、下流の湾曲部付近で不自然と思われる逆流および局所的な高速流が発生しており、ご相談させていただきます。
1. モデルの概要
使用ソフト：iRIC v4、Nays2DH
対象：本川・支川の合流部および合流後の湾曲河道
合流形式：Type-B（右岸合流）
河床変動計算：無効（固定床流況計算）
マニング粗度係数：0.03
下流端境界条件：水位固定（EL.429.4m）
計算時間間隔：0.01秒
計画流量：本川728m³/s、支川2,072m³/s、合計2,800m³/s
初期の診断流量：合計280m³/s
Type-Bの計算格子では、支川との合流を表現するため、本川の河道外側に設けたダミー領域を障害物セルとして設定しています。
2. 発生している問題
Type-Bモデルにおいて、合流部下流の湾曲区間で、障害物セルに接する河岸沿いに局所的な高速流と逆流が発生しています。
格子形状の改良や下流端の約25m延長も実施しましたが、現象は十分には改善していません。
そこで、障害物セルの影響を確認するため、支川を除いた本川のみのモデルを2種類作成し、比較計算を行いました。
3. 本川のみの比較計算結果
ケースA：河岸を計算格子の外周境界として表現したモデル
ケースB：河岸の外側に障害物セルを配置したモデル
両ケースでは、実際に水が流れる河道領域について、格子座標と河床高が一致しており、流量・粗度・下流端水位・時間刻みも同一としています。
しかし、計算開始100秒時点（流量280m³/s）の結果では、大きな差が生じました。
特に同一地点（X=-4009.56m、Y=34973.24m付近）では、
ケースA：約0.24m/s（下流方向）
ケースB：約9.80m/s（上流方向）
となっています。
また、ケースBでは河道内の広い範囲で流下方向と逆向きの流速成分が認められました。
なお、上記は計算初期の保存結果であり、十分に定常化した流況の比較ではありません。
4. Type-Bモデルでの状況
本川・支川のType-B合流モデルでも、上記のケースBとほぼ同じ位置で異常な逆流が発生しています。
Type-Bモデルの50秒時点（合計280m³/s）では、該当箇所付近で約20.35m/sの逆向き流速が確認されました。
このため、単に河道が湾曲していることだけでなく、障害物セルと通常の河道セルとの内部境界処理が結果に影響している可能性を疑っています。
5. ご教示いただきたい事項
① 障害物セル境界の水理処理について
Nays2DHでは、障害物セルに隣接する通常セルの境界条件は、計算格子の外周境界と同等の不透過・壁面条件として扱われるのでしょうか。
また、湾曲した河道に沿って障害物セルを多数配置する場合、計算上の注意点や制約があればご教示ください。
② Type-B支川合流モデルの適用について
Type-Bで右岸から支川が合流し、その下流に大きな湾曲区間がある場合、格子構成や障害物セル配置について推奨される方法はありますでしょうか。
今回のような逆流・高速流が発生する場合、確認すべき設定項目や既知の事例があればご教示いただきたいです。
③ Type-Aへの変更について
Type-Bでの解決が難しい場合、Type-Aによるモデル構築も検討しています。
Type-Aは左岸合流を想定した形式と理解していますが、今回検討している河川は右岸合流であるため、
Type-Aを適用するには格子の左右を反転させるなどして、右岸合流を表現することは可能でしょうか。
また、最終的には移動床解析を実施するため、Type-Aにおいて支川からの掃流砂・浮遊砂の供給がどのように扱われるかについても、ご教示いただければ幸いです。
コメント
ご相談ありがとうございます。固定床の試計算で、下流湾曲部に逆流や局所的な高速流が出る場合、以下の点を切り分けて確認されることをお勧めします。
1. 格子形状の確認
湾曲部では格子を完全に直交させるのが難しく、歪みが大きいと計算が不安定になりやすいです。特に「ポアソン方程式を解いて格子を生成」で作った格子が平行四辺形気味になっている場合、湾曲部付近で不自然な流れが出やすくなります。
隣り合う格子のサイズ（間隔）が急に変化している箇所がないかも確認してください。左右の格子幅の比が大きい箇所や、合流点下流だけ急に細かくなっている箇所は発散や不自然な流速の原因になりやすいとされています。
改善策として、「折れ線と格子幅から生成」「横断測量データから作成」「汎用格子生成ツール」など他の格子生成アルゴリズムを試す方法があります。
2. 合流点設定の確認（Type-B 右岸合流）
計算条件「＋合流点の情報」の格子インデックス（j_m1, j_m2, j_t1, j_t2, i_t1, i_t2）が格子の分割数の範囲内にあり、本川側の合流区間幅と支川側の幅が対応しているか確認してください。
マニュアル上の図は格子点インデックスが (0,0) から始まっていますが、iRIC 上のインデックスは (1,1) から始まります。属性ブラウザーで確認できる iRIC 上のインデックスをそのまま入力する必要があります（0始まりで入力するとエラーになった報告があります）。
i が流下方向、j が右岸から左岸方向に増えることも、マニュアルの図と対応させて確認してください。
切り分けとして、まず合流点の設定を外した状態（支川合流「無効」）で湾曲部の流況が安定するかを確認すると、問題が合流部設定にあるのか湾曲部の格子・計算条件にあるのかを絞り込めます。
3. 計算安定性（CFL条件、タイムステップ）の確認
局所的な高速流や発散気味の挙動が見られる場合、一般的な対処として次が挙げられています。
計算タイムステップ（dt）を小さくする
格子間隔を見直す（細かすぎる箇所を粗くする、または逆に隣接格子のサイズ差を小さくする）
流速が極端に速くなる箇所の河床高に急な段差や不自然な凹凸がないか確認する
タイムステップは CFL 条件（流速×Δt／格子間隔が1を下回ること）を満たす必要があり、格子を細かくするほど小さなタイムステップが必要になります。頂いた情報では計算時間間隔が「0.0」で途切れていますので、実際に設定している値をご確認ください。
4. 境界条件・初期水面形の確認
下流端水位固定（EL.429.4m）自体は妥当な設定ですが、初期水面形の計算方法（等流／不等流）によっては、常流・射流が混在する場合に不等流計算がうまく収束せず、初期条件に乱れが残ったまま非定常計算に入ってしまうことがあります。収束しない場合は初期水面形を「等流計算」に切り替え、その影響が消えるまで慣らし計算を行う方法があります。
移流項の差分方式は「風上差分」「CIP法」が選べますが、常射流が混在する可能性がある流れでは CIP法の方が比較的安定するとされています。
これらを確認しても解消しない場合や、エラーメッセージ（例: “Calculation is failure!”等）が出る場合は、そのメッセージ内容と格子・合流点設定のスクリーンショットを添えて iRIC のお問い合わせフォーム（https://i-ric.org/contact/）やフォーラムでご相談いただくと、より具体的な切り分けがしやすくなります。
なお、なぜそのような計算式・安定化条件になるのかといった理論的背景については iRIC Academy（https://academy.i-ric.org/）をご参照ください。また、上記はあくまで参考情報であり、実際の解析条件の妥当性はご利用者様にてご判断ください。
出典:
Nays2DH ソルバーマニュアル（Nays2DH v4 / iRIC 4.x）III.7 合流点の情報の設定 https://i-ric.org/solvers/nays2dh
Nays2DH ソルバーマニュアル（Nays2DH v4 / iRIC 4.x）III.1 ソルバー・タイプの設定 https://i-ric.org/solvers/nays2dh
FAQ: 合流点を設定した Nays2DH の計算で「forrtl: severe (157)」が出る https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0062
FAQ: 支川を「タイプB」に設定すると “access violation” エラーで計算が止まる https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0163
FAQ: Nays2DHの支川合流モデル「タイプB」の設定方法 https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0145
FAQ: 合流（支川あり）の計算がまったく始まらない https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0164
FAQ: 合流部の格子モデルで “Calculation is failure!” https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0151
FAQ: 計算を実行すると「Calculation failure」と表示される https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0068
FAQ: 河道の水位計算で「Calculation is failure!」 https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0184
FAQ: 「ポアソン方程式を解いて格子を生成」で平行四辺形になる https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0156
FAQ: 横断測量データから作成した格子で計算が止まる（格子サイズ急変） https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0182
FAQ: “Non-uniform Flow Calculation didn’t converge(main)” https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0154
FAQ: 格子を細かくするほどタイムステップを小さくすれば精度が上がるか https://i-ric.org/faq/#nays2dh-ja-0076
出典
ソルバー紹介: Nays2DH
初期水面形の設定で「等流計算」と「不等流計算」が選べますが、実河川で等流計算を使う場面はありますか？
横断測量データから格子を作成して計算すると、上流と下流が入れ替わったように水が逆流します。原因は何ですか？
無次元掃流力を求めたいのですが、計算結果のどの値を使えばよいですか？
ある断面（下流端など）を通過する流量を Nays2DH の計算結果として直接出力できますか？
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