はじめに：地下水と地表水を別々に解析していませんか？
洪水、干ばつ、水不足、地下水位の低下など、 水資源を取り巻く課題は複雑化しています。
しかし、河川や地表流と地下水を別々のモデルで解析すると、 河川水の地下への浸透や、 地下水から河川への流出、 地下水位上昇による浸水などの相互作用を 十分に捉えられない場合があります。
Aquanty HydroGeoSphere（HGS）は、 地表水、土壌水、地下水を一つのモデルで扱う 物理ベースの統合水文学シミュレーションソフトウェアです。
HydroGeoSphereで水循環を統合解析
HydroGeoSphereでは、降雨、浸透、蒸発散、融雪、 地表流、河川流出、不飽和帯・飽和帯の地下水流を 同一モデル内で解析できます。
地表水と地下水の交換をモデル内で計算するため、 実際の水循環に近い形で、 水がどこから入り、どこへ移動するのかを評価できます。
主に次のような相互作用を解析できます。
- 降雨や融雪による地表流と地下水涵養
- 河川から地下への浸透
- 地下水から河川への流出
- 地下水位上昇による湧出や浸水
- 地下水揚水が河川や湿地へ与える影響
- 土壌水分と蒸発散の変化
施設や農地などの局所的な解析から、 流域・地域規模の水資源評価まで幅広く利用できます。
水の起源と移動経路を追跡
HydroGeoSphereでは、 流量や地下水位を計算するだけでなく、 水の起源、移動経路、滞留時間を分析できます。
水力混合セル （Hydraulic Mixing Cell：HMC）を利用すると、 河川や洪水を構成する水が 地表水と地下水のどちらから供給されたのかを追跡できます。
例えば、次のような分析に活用できます。
- 洪水時における地表水と地下水の寄与割合
- 河川流量に含まれる地下水成分の評価
- 流域内における水の滞留時間や水齢の解析
- 融雪水、降雨、地下水の移動経路
- 湿地や泥炭地の再湿潤による地下水位変化
- 帯水層における溶質や環境トレーサーの輸送
洪水の原因を河川氾濫だけでなく、 地下水位の上昇や地下からの湧出も含めて分析することで、 より実態に即した水害対策につなげられます。
洪水・水資源管理への活用
HydroGeoSphereは、 水資源や環境に関するさまざまな解析に利用できます。
- 流域・洪水リスク管理
- 地下水・水資源管理
- 地下水位上昇による浸水評価
- ダム・堤防周辺の浸透解析
- 鉱山排水や尾鉱施設の水管理
- 汚染物質・溶質輸送解析
- 農業、灌漑、土壌水分管理
- 湿地・泥炭地の再生評価
- 気候条件の変化による水資源影響評価
カナダ全土の水循環をモデル化する Canada1Waterでも、 HydroGeoSphereを基盤とした 統合的な水資源モデリングが行われています。
解析業務を効率化する機能
HydroGeoSphereには、 モデル構築、計算、結果確認を効率化する機能も 用意されています。
節点フラックスのCSV出力
解析した節点フラックスデータを CSV形式で出力できます。
表計算ソフトでの確認や追加分析に加え、 ParaViewなどを利用した可視化にも活用できます。
選択した面の可視化
選択した面セットをTecplot形式で出力できます。
境界条件や解析対象領域が 意図した場所に設定されているかを視覚的に確認でき、 モデルの確認やデバッグを効率化します。
入力値のチェック強化
多孔質媒体、二重連続体、離散亀裂などで使用する 不飽和特性テーブルについて、 入力値や範囲のチェック機能が強化されています。
設定ミスを早い段階で発見しやすくなり、 計算のやり直しや原因調査にかかる負担を抑えられます。
並列処理とメモリ使用の最適化
並列計算、モデル前処理、出力変換、 プリコンディショナー構築などの処理が最適化されています。
大規模な流域モデルや、 複雑な地質・輸送条件を含む解析における 計算時間とメモリ使用量の削減を支援します。
まとめ
水は、地表、土壌、河川、地下を相互に移動しています。
HydroGeoSphereは、 これらを別々に解析するのではなく、 一つの物理ベースモデルで統合的に扱います。
地表水と地下水の相互作用に加え、 水の起源、寄与割合、滞留時間、 溶質や汚染物質の移動まで解析できます。
また、CSV出力、ParaView・Tecplotとの連携、 入力チェック、並列処理など、 解析業務を効率化する機能も利用できます。
洪水、水資源管理、環境評価、 鉱山・ダム・産業施設の水管理などで、 地表水と地下水を一体的に評価したい場合、 Aquanty HydroGeoSphereは有力な選択肢となります。
今後も、セキュリティと実務運用の両面から役立つ情報を発信してまいります。
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