構造物カルバート (Structure Culvert)¶

概要¶

Structure Culvert BCは、Structure BC で設定した構造物の壁面に暗渠（カルバート）の開口部を定義する境界条件です。

格子のi方向に貫通する Structure Culvert (i-direction) と、j方向に貫通する Structure Culvert (j-direction) の2種類があります。

flowchart LR
    U["上流 upstream"] -->|"　流れの方向　"| STR
    subgraph STR["Structure body"]
        C["culvert opening"]
    end
    STR -->|"　流れの方向　"| D["下流 downstream"]

前提条件¶

Structure BC が必須です

Structure Culvert BC を設定するには、同じ場所に Structure BC が先に設定されていることが必要です。

カルバートのエッジ（格子線）は、Structure BC が適用されたセルの境界面上に配置してください。 Structure BC が設定されていない壁面にカルバートを設定しようとすると、計算実行時にエラーが発生します。

i方向カルバート (Structure Culvert i-direction)¶

格子のi方向（主流方向に相当することが多い）に構造物を貫通するカルバートです。

設定手順¶

ステップ 1：境界条件の追加¶

左パネルの Boundary Condition Setting を右クリックし、Structure Culvert (i-direction) を選択して新規グループを追加します。追加後は左パネルに New Structure Culvert (i-direction) として表示されます（前ページの画像参照）。

ステップ 2：カルバートエッジの選択¶

追加したグループを選択し、エッジ選択ツールで構造物の壁面となるi方向の格子エッジを1本選択します。選択されたエッジはピンク色でハイライト表示されます。

カルバートエッジ選択状態。ピンク色のエッジが Structure 境界面上に配置されている

上図では、左側の Structure 本体（濃色）の左端境界面にカルバートエッジ（ピンク色）が選択されています。

エッジの選択に関する注意

選択するエッジは、Structure BC が設定されたセルの境界面（エッジ）でなければなりません。 Structure セルの外側のエッジを選択するとエラーになります。

ステップ 3：カルバートパラメータの設定¶

パラメータ	単位	説明
Vertical size of Culvert	m	カルバートの鉛直サイズ（高さ）
Horizontal size of Culvert	m	カルバートの水平サイズ（幅）
Invert elevation of Culvert	m	カルバート底板の絶対標高

カルバートパラメータ入力ダイアログ。3パラメータと左パネルのBC一覧

上図の設定例：Vertical size = 0.05 m、Horizontal size = 0.2 m、Invert elevation = 0.11 m

パラメータと標高の関係（高い順）:

高さ（高い → 低い）	意味
水面	計算水位
Structure Top Elevation	構造物天端（ここまで Structure が固体）
Invert elevation + Vertical size	カルバート上端
↕ Vertical size	カルバート開口部の高さ
Invert elevation	カルバート底板（底部標高）
eta	河床高さ

ステップ 4：重要な制約の確認¶

カルバートの上部に固体部分（Structure本体）を残すには：

必須条件

Structure Top Elevation  >  Invert elevation + Vertical size

設定例（正しい）:

Invert elevation = 0.100 m
Vertical size = 0.300 m → カルバート上端 = 0.400 m
Structure Top Elevation = 0.500 m ✓（上部に 0.100 m の固体あり）

設定例（誤り）:

Invert elevation = 0.100 m
Vertical size = 0.300 m → カルバート上端 = 0.400 m
Structure Top Elevation = 0.350 m ✗（カルバートが天端を突き抜ける）

j方向カルバート (Structure Culvert j-direction)¶

格子のj方向に構造物を貫通するカルバートです。設定方法はi方向と同様です。

Boundary Conditions から Structure Culvert (j-direction) を選択し、j方向の格子エッジを指定してください。

よくあるエラーと対処法¶

エラー 1：カルバートが Structure 面上にない¶

ERROR: Structure Culvert (i-direction) face at( i  j ) group N
       is not on a Structure face. Calculation stopped.

原因: 選択したカルバートエッジが、Structure BC が設定されているセルの境界面上にありません。

対処法:

iRICで Structure BC が設定されているセルを確認する
Structure Culvert BC の設定を開き、エッジを Structure セルの境界面に再配置する

確認のポイント

iRIC前処理でグリッドを拡大表示し、カルバートのエッジが Structure BC（青色ハイライト）の 境界面上（内側の辺）に乗っているかどうかを確認してください。

エラー 2：カルバートが天端を超えている（構造上の問題）¶

エラーは出ないが、カルバート上部の構造物が存在しない・薄すぎるケース。

確認方法: 3D表示でカルバート上部の固体部分の厚さを確認してください。

対処法: Structure Top Elevation を Invert elevation + Vertical size より大きい値に修正してください。

3D可視化での確認¶

計算後、ポスト処理の3D表示で次の点を確認してください。

カルバート開口部に流速ベクトルが表示されているか
カルバート上部に固体部分（Structure本体）が存在するか
カルバートを通過した流れが下流で正しく再現されているか

3Dポスト処理結果。2つのStructure本体と各σ層の流速ベクトル（Time: 299 sec）

上図はijStructureテストケースの定常計算結果（299 sec）です。上流側の Structure にカルバートが設定されており、底層付近でカルバートを通過する流れ（赤矢印）と、天端を越流する流れ（シアン矢印）が3次元的に表現されています。下流側の Structure は越流のみ（カルバートなし）の配置です。