PySWMM / EPA SWMM / Inland Flood

PySWMMによる
内水氾濫解析デモ

PySWMMは、EPA SWMMの雨水流出・雨水管・マンホール・ポンプ・貯留施設の解析を Pythonから実行、監視、制御するためのライブラリです。このデモでは、都市排水管網の水位・流量・越水量を計算し、越水量を2次元浸水解析へ渡すためのCSV出力までを整理します。

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Overview

内水氾濫では、PySWMMを管網解析の中核に使う

内水氾濫は、降雨が排水能力を超え、雨水管・水路・ポンプ・吐口で排水しきれなくなることで発生します。 PySWMMでは、SWMMの入力ファイルをPythonから実行し、マンホール水位、管渠流量、越水流量、ポンプ状態などを時系列で取得できます。地表面の2D浸水深分布が必要な場合は、PySWMMで得たマンホール越水量をANUGAなどの2Dモデルへ点源として渡します。

雨水管・マンホール解析

SWMMのノード、リンク、サブキャッチメントを使い、管渠流量、マンホール水位、越水量を時系列で計算します。

Pythonによる自動実行

PySWMMからSWMMモデルを実行し、複数降雨ケース、ポンプ制御、結果CSV出力をPythonで自動化します。

2D浸水解析への接続

マンホール越水量を座標付きCSVへ変換し、ANUGAなどの2次元氾濫解析へ点源として受け渡します。

1D + 2D Coupling

管網はSWMM、地表面浸水は2Dモデルへ分担

PySWMM単体でもマンホール越水量や排水能力不足の評価はできますが、道路上の浸水深分布や流速分布を詳細に描くには、地表面2D氾濫モデルと組み合わせるのが実務的です。まずPySWMMで越水地点・越水量を求め、次に越水量CSVを2D解析へ入力する構成にすると、都市排水施設と面的な浸水範囲を分けて検討できます。

実務では、管渠台帳、マンホール地盤高、管底高、吐口水位、ポンプ能力、浸水実績によるキャリブレーションが重要です。

2D氾濫解析へ渡すCSV例

time,node_id,x,y,overflow_m3s
2026-05-02 00:10,MH001,139000.0,35000.0,0.12
2026-05-02 00:15,MH001,139000.0,35000.0,0.35

Input

主な入力データ

SWMM入力ファイル .inp（サブキャッチメント、ノード、リンク、雨量、吐口条件）
マンホール座標、地盤高、管底高、管径、延長、粗度係数
設計降雨または実績降雨の時系列データ
ポンプ場、貯留施設、吐口水位、放流先河川水位
2D解析へ渡す場合のDEM、建物・道路、土地利用、粗度係数

Output

主な出力データ

マンホール水位・水深時系列
マンホール越水流量・総越水量
管渠流量・流速・満管区間の確認
越水開始時刻・ボトルネック地点の抽出
2D氾濫解析用の time,node_id,x,y,overflow_m3s CSV

Result Figures

内水氾濫解析のサンプル図

小規模な排水ネットワークを想定し、設計降雨、ノード水深、管渠流量、マンホール越水量、2D解析への接続フローを可視化しています。

1. 設計降雨ハイエトグラフ

短時間強雨を想定した降雨条件を与え、排水区から管網へ流入する雨水流出を計算します。

2. マンホール別越水流量時系列

排水能力を超えたノードで越水が発生する時刻とピーク流量を確認します。

3. ノード水深・越水判定

マンホール水深が最大深に近づく過程を確認し、越水発生の原因を把握します。

4. 管渠流量時系列

管路ごとの流量変化を比較し、満管・逆流・ボトルネックになりやすい区間を確認します。

5. 排水ネットワークと総越水量

マンホール位置と総越水量を平面図上に表示し、2D氾濫解析へ渡す点源候補を整理します。

6. PySWMM処理フロー

SWMM管網解析、越水量抽出、ANUGA等の2D浸水解析、QGIS・Web可視化までの流れです。

Files

デモ用ファイル

Astroサイト上で確認できる入力データ、出力CSV、Pythonサンプルを同梱しています。

SWMM入力ファイル demo_inland_flood.inp マンホール座標 manhole_coordinates.csv PySWMM時系列出力 pyswmm_timeseries.csv 2D解析用越水点源CSV Pythonソース run_pyswmm_inland_demo.py Pythonソース export_overflow_sources_for_2d.py

References

公式リンク・マニュアル

PySWMMはEPA SWMMをPythonから操作するライブラリです。入力ファイルの仕様や水理・水文計算の意味はEPA SWMMマニュアル、 Python APIの使い方はPySWMM公式ドキュメントとGitHubを参照してください。

PySWMM公式サイト PySWMM Documentation PySWMM GitHub EPA SWMM SWMM 5.1 User's Manual PDF

Python Source

PySWMM実行・時系列CSV出力サンプル

PySWMMがインストールされていない環境でも確認できるよう、--synthetic で疑似計算結果を出力できる形にしています。実務版ではSWMM入力ファイル、管渠台帳、降雨時系列を差し替えて利用します。

run_pyswmm_inland_demo.py をダウンロード

読み込み中...

2D Source Export

2D氾濫解析用越水点源CSV変換サンプル

PySWMMの時系列結果とマンホール座標を結合し、ANUGA等で読み込みやすい time,node_id,x,y,overflow_m3s 形式へ変換します。

export_overflow_sources_for_2d.py をダウンロード

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