D-Claw / Debris Flow / Granular-fluid Model

D-Claw 概要・
土石流モデルサンプル

D-Clawは、土石流・地すべり・ラハールなどの粒状体と流体の混合流を扱うための、Clawpack系のオープンソースモデルです。 このページでは、基本概念とD-Clawアプリケーション雛形に加えて、どのようなサンプル図を作れるかをまとめて紹介します。

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D-Claw 概要・土石流モデルサンプルのワークフロー図

Overview

D-Clawとは

D-Clawは、変化する地形上を流れる土砂と水の混合流を解析するためのモデルです。通常の2次元浅水流モデルよりも土石流に近い表現ができ、 固相濃度や間隙圧を考慮した検討に向いています。一方で、環境構築やパラメータ設定はANUGAやLandlabより専門的です。

Granular-fluid flow

土砂粒子と水の混合流を、深さ平均の粒状体・流体混合流として扱う土石流・地すべり向けモデルです。

固相濃度・間隙圧

通常の浅水流モデルで扱う水深・運動量に加え、固相体積濃度や間隙圧を扱える点が特徴です。

Clawpack系の計算環境

Fortran計算コードとPython設定ファイルを組み合わせ、setrun.pyで領域・物性値・出力条件を設定します。

Model Variables

土石流向けモデルとしての特徴

D-Clawでは、水深・運動量に加えて、土砂の固相濃度や間隙圧を使って流動化・停止・堆積に関わる現象を表現します。 実務利用では、既往災害の再現計算、材料特性、現地調査結果に基づくキャリブレーションが重要です。

  • 土石流・地すべり・ラハールの流下解析に向く
  • 浅水流モデルより土砂混合流の表現に近い
  • Linux/Unix環境でのD-Claw実行環境が必要
  • setrun.py、Makefile、topo/qinitデータでアプリを構成
D-Clawの主な計算量の概念図
D-Clawでは水深・運動量だけでなく、固相濃度や間隙圧を含めて土石流を表現します。

Demo Result Figures

D-Clawのサンプル図

D-Clawのページでは、入力条件の考え方、代表的な結果変数、到達時刻・堆積厚・危険度区分図のような説明用図をまとめて掲載できます。 実計算結果に差し替えた場合も、同じレイアウトで紹介可能です。

D-Claw入力データの概念図
1. D-Claw入力データの概念図 初期土砂厚、初期固相濃度、地形条件など、D-Clawで土石流解析を行う際の基本入力を模式的に示した図です。
D-Clawの代表的な結果変数
2. D-Clawの代表的な結果変数 最大流動深、最大流速、固相濃度など、D-Clawでよく確認する代表的な結果変数を並べたサンプルです。
到達時刻、堆積厚、危険度区分のサンプル図
3. 到達時刻・堆積厚・危険度区分 到達時刻、堆積厚、危険度区分図のような、実務説明や比較検討で使いやすい出力例を示しています。

Use Cases

demo.godo-tys.jpでの位置づけ

D-Clawページは、ANUGAによる概略氾濫・土石流風デモより一段専門的な「本格土石流モデルの紹介ページ」として配置します。

土石流・ラハールの流下範囲検討
地すべり・崩壊土砂の流動解析
土砂濃度や間隙圧を考慮した研究用モデル
堰止湖決壊・天然ダム決壊の概略検討
ANUGA等の浅水流モデルとの比較検証

References

参考リンク

D-Clawの詳細、理論、インストール方法、setrun.pyテンプレートは公式ドキュメントを参照してください。

D-Claw DocumentationD-Claw GitHubD-Claw AppsClawpack D-ClawD-Claw土石流デモ

Python Source Sample

Pythonソースサンプル

以下は scripts/dclaw_basic_granular_flow_template.py の内容です。

scripts/dclaw_basic_granular_flow_template.pyPython / D-Claw template

dclaw_basic_granular_flow_template.py をダウンロード

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