SEEPAGE3D飽和・不飽和三次元浸透流解析プログラム

SEEPAGE3D

飽和・不飽和三次元浸透流解析プログラム

RCCMキャラクター
Seepage Analysis
降雨浸透 地下水流動

特徴

ダルシーの法則に基づくS・P・Neumanタイプのアルゴリズムによる有限要素法の飽和・不飽和三次元流解析プログラムです。

ダルシーの法則と浸透流の基本原理 多孔質土壌断面 間隙 浸透流 h₁ 高水頭 h₂ 低水頭 動水勾配 i = Δh/L ダルシーの法則 Q = -K · A · (dh/dl) Q: 流量 [m³/s] K: 透水係数 [m/s] A: 断面積 [m²] dh/dl: 動水勾配 ※ ダルシー流速 v = Q/A = -K · (dh/dl)
多孔質媒体中の浸透流はダルシーの法則に従う

解析例動画

濃度分布の時間変化アニメーション

最新機能

基本機能・解析機能 定常及び非定常計算（一般化クランクニコルソン法）
リスタート機能 定常→定常
定常→非定常
非定常→定常
のリスタート計算可能
境界条件設定機能 第1種・2種・3種境界、浸出点境界の考慮
(境界値の時刻歴変化可能)
境界種別の時刻歴変化は、リスタート計算により可能
データ生成機能 簡易メッシュジェネレーター内蔵
要素ライブラリー 三次元(体積)要素
亀裂・節理のモデル化 面上亀裂Smeared Model
異方性モデル
飽和・不飽和浸透流解析 地表面（大気圧） 不飽和領域 水分飽和度 S < 1.0 (部分的に空気含む) 圧力水頭 h < 0 (負圧・毛管圧) 地下水面（自由水面） h = 0 飽和領域 水分飽和度 S = 1.0 (間隙が水で満たされる) 圧力水頭 h > 0 (正圧) 不透水層（基盤岩） 不飽和領域の特徴 透水係数K・含水率θが圧力水頭hの関数 S・P・Neuman法 飽和・不飽和統一的に解析可能
飽和領域と不飽和領域の統一的な解析が可能
ASTEA-SEEPAGE3D 解析例
浸透流解析の可視化例

非線形性の考慮

  • 物理非線形性: 飽和-不飽和計算に伴う物理非線形性
  • 境界条件非線形性: 浸出点境界に伴う境界条件非線形性(自動設定)

不飽和特性グラフの解説

不飽和浸透流解析では、水分特性曲線（圧力水頭と体積含水率の関係）と比透水係数曲線（圧力水頭と透水係数比の関係）が不可欠です。以下の動画で概略を解説しています。

水分特性曲線と比透水係数曲線の概要

境界条件の種類と設定 第1種境界（Dirichlet） h = h₀（既知） 水頭を直接指定 指定水位 h₀ 例：貯水池水位、河川水位、地下水位 第2種境界（Neumann） q = q₀（既知） 流量（流速）を指定 流束 q₀ 例：降雨強度、蒸発散量、揚水・注水 第3種境界（Robin） q = α(h - h₀) 流量と水頭の関係を指定 h₀ 例：浸透面、半透水性境界 浸出点境界（特殊） h = z（位置水頭） 自由水面が境界に達する場合 浸出点 例：ダム下流面、斜面浸出 境界条件の時刻歴変化にも対応（リスタート計算で境界種別も変更可能）
多様な境界条件に対応し、浸出点境界は自動設定

出力項目

  • 要素・節点ダルシー流速
  • 節点圧力水頭、全水頭
  • 指定断面流量
  • 指定節点圧力水頭時刻歴
3D浸透流解析のワークフロー ① メッシュ生成 簡易メッシュジェネレーター内蔵 三次元体積要素（4角形・6面体） ② 材料特性・境界条件設定 透水係数K、間隙率、飽和特性 第1/2/3種境界、浸出点境界 亀裂・節理モデル（Smeared/異方性） ③ 定常/非定常計算 S・P・Neumanアルゴリズム 一般化クランクニコルソン法（非定常） 物理非線形性・境界非線形性考慮 収束判定 非線形反復 時間ステップ ④ 結果出力・可視化 流速ベクトル、圧力水頭分布 浸透流線図、等水頭線 指定断面流量、時刻歴データ リスタート機能 定常⇔非定常 境界条件変更可 簡易メッシュ生成で入力作業を削減 GUIによる直感的操作 飽和・不飽和統一解析 S・P・Neuman法採用 多彩な境界条件と非線形性 浸出点境界は自動設定
定常・非定常計算とリスタート機能で多様な解析シナリオに対応

解析事例

解析事例1
流速ベクトル分布
解析事例2
圧力水頭分布
解析事例3
浸透流線図
解析事例4
等水頭線分布

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