JP3723553B2

JP3723553B2 - Piping network earthquake damage state simulation system and piping network earthquake damage state simulation method

Info

Publication number: JP3723553B2
Application number: JP2003063907A
Authority: JP
Inventors: 善久清水; 渉中山; 政晴本庄; 孝彦深井; 紀之武藤
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP2004271391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガス配管網などにおける配管網地震被害状態シミュレーションシステムおよび配管網地震被害状態シミュレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスや上下水道の配管網は一般に、一般家庭向けなどの燃料用ガスや水道水のような公共的資源を所定の地域内の需要家に対して確実に供給するために、その供給対象地域内に、あたかも人体における血管網のように複雑な形状のネットワーク状に設置されている。例えば都市ガスの配管網では、いわゆる導管はほぼ全体的に、ガス供給時業者が管轄している所定地域内の地下に埋設されており、一般に埋設管と呼ばれている。但し、少数ではあるが、部分的には導管が地上に露出している場所もある。
【０００３】
このような配管網（換言すれば埋設管のネットワーク）では、地震が発生した場合、その地震の規模如何によっては、配管に破損等の被害が発生し、その発生箇所を中心として、例えばガス漏洩や圧力異変等が生じる虞がある。このため、輸送対象として可燃性のガスを取り扱うガス供給事業者等としては、ガス配管網における安全を確保できるように、地震に起因して配管に生じる被害状況を正確に把握すること、そしてそのような配管網の被害に起因して発生する虞のあるガス漏洩や圧力異常などの発生状態などを予め解析しておき、実際の地震が発生した場合にも即座に的確に対応することができるようにしておくことが必要となる。
【０００４】
特に、実際に地震が発生して、ガス漏洩や圧力異変等が生じた場合、それらに対して適切な緊急処置を短時間のうちに施すことなく放置しておいたりなどすると、火災や爆発等のいわゆる二次災害を引き起こす要因となってしまう虞がある。このため、ガス供給事業者等としては、地震対策に関する防災活動の一環として、例えば過去に発生した地震の震度や震源の位置などに関する記録に基づいて仮想の地震発生を想定し、その地震が発生した際のガス配管網の被害状況やガス漏洩状況等のシミュレーションを行って、地震発生時の状況に対する緊急処置を行うための訓練を行うことが必要である。
【０００５】
そのような地震が発生した際のガス配管網の被害状況やガス漏洩状況等のシミュレーションを行うことができる装置またはシステムもしくは方法については、従来、有効なものは提案されておらず、従って実用化されていないことは言うまでもなかった。
【０００６】
但し、地震発生時の配管網における被害状況を推定するシステムとしてならば、例えば特開２０００−７５０４０号公報、特開２００２−１６８９６３号公報、特開平１１−８４０１７号公報、特開２００２−１６２８９３公報等にて提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−７５０４０号公報（発明の詳細な説明全体）
【特許文献２】
特開２００２−１６８９６３号公報（発明の詳細な説明全体）
【特許文献３】
特開平１１−８４０１７号公報（発明の詳細な説明全体）
【特許文献４】
特開２００２−１６２８９３公報（発明の詳細な説明全体）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来提案された技術は、いずれも地震に対する配管網の破損等の状況を推定または解析することを企図したものであり、輸送対象であるガスのような流体の漏洩状態や圧力状態などの解析やシミュレーションを行うことについては、全く考慮されておらず、示唆すらされていないものであった。
【０００９】
このため、ガス配管網のような可燃性の（従って緊急の対処が必要である場合の多い）流体等を取り扱う配管網における防災訓練等の用途上、最も重要である、ガス漏洩や圧力異変などの状態のシミュレーションを訓練時に行うことが全くできなかった。
【００１０】
ここで、特開２００２−１６２８９３公報にて提案された技術は、上記のような地震発生時を想定して訓練シナリオを予め設定してデータベース化しておき、そのうちから適宜のシナリオを選択して用いて地震発生時の防災訓練を行うというものである。この技術によれば、災害位置・規模に応じた災害を模擬し、訓練参加者の立場毎に、時々刻々とネットワーク経由で災害訓練シナリオを提供することができるようになる。また、防災組織の運営上の訓練を行うということを主な目的としており、その意味では、防災組織の全体的な訓練を行うことが可能なものである。
【００１１】
しかしながら、この技術についても、基本的に、ガス漏洩や圧力異変等の状態を地震に起因した配管網の被害状況と対応付けて解析するものではなく、ガスの状態等の解析とは無関係に予め多数の訓練シナリオを人為的に作製しておき、そのなかから適宜に選択した訓練シナリオを用いて訓練を行う、というものであるため、実際の地震発生時に配管網中に発生する被害箇所や、その箇所ごとでのガス漏洩や圧力異変等の具体的な状態についての、より現実的な（実際に起こり得るという、いわゆるリアルな）シミュレーションを行うことは、基本的に困難あるいは不可能であった。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、配管網における輸送・供給対象であるガスのような流体に関しての、地震発生時に想定される具体的な漏洩状態や圧力状態についての、より現実的な（リアルな）解析やシミュレーションを行うことができる配管網地震被害状態シミュレーションシステムおよび配管網地震被害状態シミュレーション方法を提供することにある。
【００１３】
また、より望ましくは、配管網におけるガスのような流体に関しての、地震発生時に想定される具体的な漏洩状態や圧力状態についての、時系列的な解析やシミュレーション（例えばガス漏洩状態の時間的変化のシミュレーションなど）を行うことができる配管網地震被害状態シミュレーションシステムおよび配管網地震被害状態シミュレーション方法を提供することにある。
【００１４】
さらに望ましくは、上記のような配管網における流体の具体的な漏洩状態や圧力状態についての解析やシミュレーションを行うと共に、それに対して例えば遠隔操作等によってガバナの弁装置を遮断するといった防災処理操作などの訓練を行うこともできる配管網地震被害状態シミュレーションシステムおよび配管網地震被害状態シミュレーション方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による配管網地震被害状態シミュレーションシステムは、基本的に、地震動値としてＳＩ値を入力する地震動情報入力手段と、所定種類の流体を輸送対象とした配管網を複数のセグメントに区分して把握し、地盤の固有振動周期Ｔまたは固有振動波長Ｌのうちすくなくともいずれかを用いて算定された、地震発生時における前記各セグメント内での配管に破損が発生する臨界のＳＩ値のデータであるＳＩ cr 値を、当該セグメントの地図上での位置座標の情報と共に対応付けて記憶しておき、前記地震動情報入力手段から入力されたＳＩ値を前記ＳＩ cr 値と比較して、ＳＩ値≧ＳＩ cr 値である場合には、当該セグメントにおける前記位置座標の地点に管路の破損が発生したと推定する配管網被害推定手段と、前記配管網における前記輸送対象の流体の圧力状態または漏洩状態のうち少なくともいずれかについての静的分布または時系列的推移の解析を行う配管網流体状態解析手段とを備えている。
【００１６】
また、本発明による配管網地震被害状態シミュレーション方法は、地震動値としてＳＩ値を入力する地震動情報入力ステップと、所定種類の流体を輸送対象とした配管網を複数のセグメントに区分して把握し、地盤の固有振動周期Ｔまたは固有振動波長Ｌのうちすくなくともいずれかを用いて算定された、地震発生時における前記各セグメント内での配管に破損が発生する臨界のＳＩ値のデータであるＳＩ cr 値を、当該セグメントの地図上での位置座標の情報と共に対応付けて記憶しておき、前記入力されたＳＩ値を前記ＳＩ cr 値と比較して、ＳＩ値≧ＳＩ cr 値である場合には、当該セグメントにおける当該位置座標の地点に管路の破損が発生したと推定する配管網被害推定ステップと、前記配管網における前記輸送対象の流体の圧力状態または漏洩状態のうち少なくともいずれかについての静的分布または時系列的推移の解析を行う配管網流体状態解析ステップとを備えている。
【００１８】
このように、まず地震動の情報に対応して、配管網中のどこに（どの箇所に）配管の破損や亀裂等の構造力学的な被害が発生するかを推定し、その推定された箇所が被害を受けたということを解析条件に含めて、配管網における流体の圧力状態や漏洩状態の解析を行う。これにより、地震が発生した場合に想定される具体的な漏洩状態や圧力状態についての、よりリアルな解析やシミュレーションが実行される。
【００１９】
なお、上記の配管網流体状態解析による解析結果の情報は、記憶装置等に一時記憶あるいは蓄積しないで直接的に表示出力あるいは印刷出力してもよいが、少なくとも前記地震動の情報と対応付けて、解析結果記憶手段などに格納する（記憶させる）ようにすることが望ましい。このようにすることにより、例えば震源位置および震度のような地震動の情報を情報読み出しの際の検索キーワードとして用いるなどして、その所望の震源位置および震度の地震動に対応した圧力状態や漏洩状態の解析結果の情報を読み出すことが可能となるからである。
【００２０】
すなわち、地震動の情報のうちから選択された地震動の情報が入力されると、解析結果記憶手段に記憶されている情報のうちから、前記入力された地震動の情報に対応した解析結果の情報を読み出すようにしてもよい。
【００２１】
また、前記配管網流体状態解析手段は、前記流体の圧力状態または漏洩状態のうち少なくともいずれかについての時系列的な解析を行うようにすることが、より望ましい。このようにすることにより、地震発生後の配管網における流体の圧力状態や漏洩状態の時間的な変化（圧力の推移や漏洩量の時間的増減など）についてを、より現実的にシミュレートすることが可能となる。
【００２２】
また、前記地震動の情報の入力を行う地震動情報入力手段と、前記配管網流体状態解析手段によって解析された解析結果の情報または前記解析結果記憶手段から読み出された解析結果の情報を出力する解析結果情報出力手段とを備えるなどして、配管網地震被害状態シミュレーションを行うにあたっての解析条件となる震源地や震度など地震動の情報を入力し、その解析条件に基づいて解析された結果である流体の圧力状態や漏洩状態の情報を出力可能とすることで、条件入力から解析結果出力までを一貫して行うことができる配管網地震被害状態シミュレーションシステムが構築される。
【００２３】
また、前記配管網被害推定手段による推定結果を出力する被害推定結果情報出力手段を備えるようにしてもよい。
【００２４】
さらには、前記地震動情報入力手段と、前記被害推定結果情報出力手段とを、同一の入出力端末装置によって具現化するようにしてもよい。
【００２５】
このようにすることにより、ユーザは入力した地震動の情報に対応して推定された配管網の被害発生箇所の情報を、圧力状態や漏洩状態などの地震被害状態の解析を行う以前に、確認することが可能となるので、ユーザは自らの最も所望する条件に近い前提条件を事前に容易に選定することができ、そのような前提条件に基づいたユーザの所望に則したシミュレーションを実行することが可能となる。
【００２６】
また、前記配管網流体状態解析手段が、配管網被害推定手段によって推定された被害発生箇所の情報以外の入力ルートから、前記配管網における被害発生箇所の仮想された情報の入力を受けて、当該仮想された被害発生箇所の情報に基づいて前記解析を行う機能を、さらに備えたものであるようにしてもよい。
【００２７】
このようにすることにより、ユーザは、被害推定の結果に基づくのではなしに、例えば配管網における所望の位置に破損等の被害が発生した場合を想定して、その場合での圧力状態や漏洩状態についての解析を実行することが可能となり、解析条件の選択の自由度が高くなる。
【００２８】
また、前記配管網が、所定の地震動に対応して自動的に弁閉動作を行う弁装置を備えたものであり、前記配管網流体状態解析手段が、前記弁閉動作が行われたことを解析条件に含めた前記配管網における前記流体の圧力状態または漏洩状態の解析を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、前記配管網が、遠隔操作によって弁開閉動作が可能な弁装置を備えたものであり、前記配管網流体状態解析手段が、前記遠隔操作の仮想的な入力を受けて、当該遠隔操作に対応した前記弁装置の弁開閉動作が行われたものと仮想し、当該弁開閉動作が行われたことを解析条件に含めた前記配管網における前記流体の圧力状態または漏洩状態の解析を行うようにしてもよい。
【００３２】
すなわち、例えばガス配管網の場合には、一般に、要所ごとにガバナが配設されていることは既述した通りであるが、そのガバナには遠隔操作によって弁開閉動作が可能な弁装置を備えたものがある。従って、ガスのような流体の圧力状態や漏洩状態の解析結果の情報を用いて地震対策のための訓練シミュレーションを行う場合などには、ガバナを遠隔操作して、いわゆる二次災害等を防ぐという処置に関する訓練シミュレーション等を行うことなども必要であるから、そのようなガバナを遠隔操作することを解析条件に含めての解析を行うことができるようにすることが望ましいのである。あるいはさらに、そのようなガバナを遠隔操作することを解析条件に含めての解析結果を利用して、ガバナの遠隔操作に関してのシミュレーションを実行することができるようにすることなども望ましい。
【００３３】
また、前記解析結果記憶手段は、前記配管網流体状態解析手段による解析結果を前記遠隔操作の情報と共に記憶するようにしてもよい。
【００３４】
このようにすることにより、ガバナのような遠隔操作が可能な弁装置を有する配管網における、その弁装置の遠隔操作による影響を受けた場合の流体の圧力状態や漏洩状態についての解析結果をも記憶することが可能となる。
【００３５】
ここで、前記流体が可燃性のガスであり、前記配管網が、前記ガスを輸送または供給対象としたガス配管網であることは、最も望ましい態様である。
【００３６】
すなわち、本発明による配管網地震被害状態シミュレーションシステムまたは配管網地震被害状態シミュレーション方法は、ガス配管網における地震に起因したガス漏洩状態や圧力異変などのような被害状態についての時系列的なシミュレーションなどに特に有効に適用可能なものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーションシステムの概要構成を表したものである。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーション方法は、この配管網地震被害状態シミュレーションシステムの動作あるいは作用によって具現化されるものであるから、以下、それらを併せて説明する。
【００４０】
この配管網地震被害状態シミュレーションシステムは、端末装置１０と、サーバ２０と、解析装置３０と、記憶装置４０とから、その主要部が構成されている。
【００４１】
端末装置１０は、サーバ２０によって行われる被害推定および解析装置３０における解析のための境界条件や解析条件等として用いられる地震動の情報の入力を行うという地震動情報入力手段としての機能と、サーバ２０による被害発生箇所の推定結果とは別にユーザ等によって仮想された被害発生箇所の情報を解析装置３０に直接に入力するための仮想被害発生箇所情報入力手段としての機能と、ユーザ等によって仮想されたガバナに対する仮想的な遠隔操作の入力を行うための仮想遠隔操作入力手段としての機能と、解析装置３０による解析結果の情報または記憶手段から読み出された解析結果の情報を出力する解析結果情報出力手段としての機能と、サーバ２０による推定結果の情報を出力する被害推定結果情報出力手段としての機能とを、兼ね備えたものである。
【００４２】
この端末装置１０では、上記の各種情報の入力は、例えばテン・キーやマウスのような入力装置４００によって行われ、上記の各種情報の出力は、例えばＣＲＴまたは液晶表示デバイスのような表示デバイス３０２とデータ処理回路３０１とを備えた表示装置３００などによって行われる。あるいは、各種情報の出力はプリンタ装置（図示省略）のような印刷出力装置によって行われるようにしてもよい。
【００４３】
ここで、入力装置４００によって入力された情報は、端末装置１０の本体であるパソコン本体のような情報処理装置によって適宜にデータ処理されるなどしてサーバ２０あるいは解析装置３０へと伝送されるように設定されていることは言うまでもない。
【００４４】
また、サーバ２０あるいは解析装置３０から出力された情報は、パソコン本体のような情報処理装置によって適宜にデータ処理されるなどした後に表示装置３００に送られて、その表示装置３００におけるＣＲＴのような表示デバイス３０２の画面に表示される。あるいは、印刷装置に送られて配管網中でのガス漏洩発生箇所や圧力分布を示す図表等として印刷出力される。
【００４５】
なお、この端末装置１０は、単数で使用するようにしてもよいが、複数台を用意しておき、そのうちの１つは解析条件を入力して訓練シミュレーションの進行を制御するためのものとして用いるものとし、他のものは被訓練者がシミュレーションによる訓練を受けるために用いるようにしてもよい。
【００４６】
サーバ２０は、端末装置１０からの地震動の情報の入力を受けると、配管網における地震動に起因した被害発生箇所の推定を行うという配管網被害推定手段としての機能を備えたものである。このサーバ２０による被害発生箇所の推定結果は、表示装置３００によって表示出力される。
【００４７】
また、このサーバ２０は、配管網中の要所ごとに配設されているガバナに対する仮想的な遠隔操作が端末装置１０の仮想遠隔操作入力手段としての機能によって行われた場合、その遠隔操作に対応したガバナの仮想的な弁開閉動作を、このガバナ内にソフトウエア的に構築されたガス配管網中で仮想的に行うことで、解析装置３０による解析を行う際の解析条件の一つとして、ガバナの仮想的な弁開閉状態を盛り込む。
【００４８】
例えばユーザが、震災訓練などにおいて、配管網中のあるガバナに対して弁装置を閉じる動作を実行させるための仮想的な遠隔操作を行った場合、そのガバナの弁装置があたかも実際に閉じられた状態になったものとサーバ２０は仮想する。そして解析装置３０は、サーバ２０からの情報（配管網における破損発生位置やガバナによるガス遮断状態のデータ等）を受けて、ガバナの弁装置が閉じられた状態になったことを解析条件として含めたうえで、その場合の配管網におけるガスの圧力状態や漏洩状態に関する解析（シミュレーション）を行う。
【００４９】
このサーバ２０における、入力された地震動の情報に対応してガス配管網の地震被害発生箇所を推定する機能について、さらに詳細に説明する。
【００５０】
このサーバ２０は、図２に示したように、臨界値記憶部１００と、破損発生推定部２００とを備えており、外部の解析装置３０および端末装置１０（の表示装置３００ならびに入力装置４００）に接続されている。
【００５１】
臨界値記憶部１００は、例えば関東地域ほぼ全域のような所定地域内に網目状に張り巡らされた都市ガスの配管網を、例えば所定の大きさのメッシュ状に区切って複数のセグメントごとで分割掌握するようにして、そのセグメント毎に、識別番号（Ｎ＝１，２，３…）を付して、地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）と配管の破損が生じる臨界変形量（Ｄcr）とに基づいて予め求められた、そのセグメント内の配管に破損が発生する臨界の地震動値である臨界地震動値（ＳＩcr）のデータと、地震が発生した場合の地盤の流動化に起因した流動方向で配管に破損が生じることが予め推定される流動臨界変形量（δcr）のデータと、そのセグメントが所定地域における地図上のどの位置に存在しているのかについてのデータ（（ｘ，ｙ）；例えば直交座標のデータ）とを、対応付けて記憶している。またこの臨界値記憶部１００は、配管網が配設されている地域の地図および配管網を表示装置３００の表示デバイス３０２の画面に表示するためのデータ等も記憶している。
【００５２】
例えば、第ｎセグメント（Ｎ＝ｎ）について、その第ｎセグメントの地図中での位置のデータが（ｘ，ｙ）、地盤の固有振動周期がＴ、固有振動波長がＬ、臨界変形量がＤcr、流動臨界変形量がδcrである場合、臨界値記憶部１００には、第ｎセグメントのデータとして、｛Ｎ＝ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｄcr，δcr，ＳＩcr｝という最大７種類のデータが一纏まりにして記憶されている。このデータは、臨界値記憶部１００から読み出される際にも、上記のように｛Ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｄcr，δcr，ＳＩcr｝という一纏まりの状態で取り扱われる。なお、入力された地震動の情報に対応して発生する配管の破損等の被害を推定する際に用いるデータが実質的にｎ，（ｘ，ｙ），ＳＩcr，δcrの４種類のデータである場合には、それ以外の用いられないデータであるＴ，Ｌ，Ｄcrについては、例えばバックデータとして別途に保持しておき、臨界値記憶部１００には｛ｎ，（ｘ，ｙ），δcr，ＳＩcr｝というデータを一纏まりの状態で記憶させておくようにしてもよい。このようにすることにより、記憶や読み出しの対象となるデータ量の低減化を図ることができるので望ましい。
【００５３】
配管網を複数のセグメント（Ｎ＝１，２，３…）に分ける際の分割法としては、例えば１辺が０．５［ｋｍ］の正方形のメッシュを想定し、そのメッシュによって配管網が張り巡らされている所定地域を区分けして、その個々のメッシュごとを各セグメントとして取り扱うことなどが可能である。そして各セグメントの例えば中心点あるいは図心の位置などを、地図中でのそのセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）とすることが可能である。なお、メッシュの寸法は、位置的な精度とセグメントの個数の多さとの兼ね合いを考慮して適切な大きさに設定することが望ましい。また、地図や破損発生位置を表示する表示デバイス３０２の画面の表示解像度に対して余りにも微細な表示寸法となってしまうような細かい寸法にメッシュを設定することは無意味であるから、そのような表示デバイス３０２の解像度なども考慮に入れることが望ましい。
【００５４】
あるいは、詳細は後述するが、配管の接続形態（構造力学的および幾何学的な配管形状）に着目して、配管網を、直線の部分と、屈曲の部分と、Ｔ字型に分岐した部分とに分類するといった分類法に基づいて細分化し、その個々の部分をそれぞれ離散化された各セグメントとして取り扱うようにしてもよい。この場合にも、各セグメントの例えば中心点あるいは図心の位置などを、地図中でのそのセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）として用いればよい。
【００５５】
地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）のデータは、配管網が配設されている所定地域内の地盤の要所ごとにボーリング調査を行って得ることができる。例えば、管理対象の地域として首都圏の東京都、神奈川県、千葉県、埼玉県における、ガス導管が設けられている要所ごとの地盤について、合計数万箇所を実地にボーリング調査して、それらの各地点の実測値を得ることなどが可能である。あるいは、その配管が配設されている地域の地盤に関する既存の（過去に調査済みの）データを利用してもよいことは言うまでもない。
【００５６】
地震の直接的な振動力（破壊力）による臨界変形量（Ｄcr）のデータ、および地震によって引き起こされる地盤の流動化に因る流動臨界変形量（δcr）のデータは、それぞれ、セグメントごとの具体的な配管に関する種類（例えば都市ガスの配管網の場合、溶接接合鋼管、ダクタイル鋳鉄管、ねずみ鋳鉄管等）、口径（内径）、材質、その他の仕様（例えば補強処置済み／未着手など）等の各種データに基づいて配管の強度解析を行って求めることができる。あるいはさらに、配管の強度解析結果等に基づいて、臨界変形量（Ｄcr）のデータや流動臨界変形量（δcr）のデータを算出し、そのデータを既往地震の事例調査によって得られた被害事例のデータ等の情報に基づいてキャリブレーションするなどして、データのさらなる高信頼化を図るようにしてもよい。
【００５７】
さらに具体的に５は、臨界変形量（Ｄcr）、流動臨界変形量（δcr）は、どちらも本質的に配管やバルブの構造力学的な強度に関する数値（許容応力あるいは許容変位などの物理量）である。従って、地震の振動による破壊力が外力として配管網に加えられた際の、配管やバルブの構造力学的な強度解析あるいは破壊実験を行うことで、理論的または実験的に、精確な臨界変形量（Ｄcr）および流動臨界変形量（δcr）の値を求めることができる。
【００５８】
その際の配管やバルブの構造力学的強度の解析手法それ自体については、例えば、ある一つのセグメント内の配管を、所定の金属材料からなる筒状構造と見做して、その筒状構造に対して有限要素法による強度解析を行うなどして、臨界変形量（Ｄcr）や流動臨界変形量（δcr）を求めることができる。
【００５９】
あるいは、配管の接続形状を考慮に入れて、一つのセグメント内の配管を、直線の部分と、屈曲（曲管）の部分と、Ｔ字型に分岐した部分とに分類するなどして、その個々の種類ごとでそれぞれ別個に臨界変形量を求めた上で、それらのうちの最小の値を、そのセグメントにおける臨界変形量（Ｄcr）のデータとして採用することなども可能である。また流動臨界変形量（δcr）についても同様に、一つのセグメント内の配管を、上記のように接続形状に基づいて細かく分類し、その個々の種類ごとで個別に流動臨界変形量を求めた上で、それらのうちの最小の値を、そのセグメントにおける流動臨界変形量（δcr）のデータとして採用することが可能である。
【００６０】
上記のようにして求められた臨界変形量（Ｄcr）の値と、そのセグメントにおける地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）の値とに基づいて、臨界地震動値（ＳＩcr）または臨界地震振幅値（Ｕcr）が求められる。
【００６１】
さらに詳細には、図３に一例を示したように、ある配管の臨界変形量（Ｄcr）に対して、その配管に破損が生じはじめる臨界の地震振幅値（あるいは許容地震振幅値）である臨界地震振幅値（Ｕcr）が一義的に定まるが、このとき配管が埋設されている地盤の固有振動周期（Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）の値によって、臨界変形量（Ｄcr）と臨界地震振幅値（Ｕcr）との対応関係を示すグラフ（曲線）は異なったものとなることが確認されている。これは換言すれば、一般に１つの配管に関して、その配管の臨界変形量（Ｄcr）と、その配管が埋設されている地盤の固有振動周期Ｔ）または固有振動波長（Ｌ）との、２つの変数に対して、１つの臨界地震振幅値（Ｕcr）が定まるという関数関係（すなわちＦ（Ｄcr，Ｔ or Ｌ）＝Ｕcr）が成り立っているということである（すなわちＦを関数とすると、Ｆ（Ｄcr，ＴまたはＬ）＝Ｕcr）。
【００６２】
従って、例えばあるセグメントにおける配管の臨界変形量がＤcr、その配管が埋設されている地盤の固有振動周期がＴ＝０．７［ｓ］（このときＬ＝２００［ｍ］）である場合には、そのセグメントにおける臨界地震振幅値の値Ｕcrは、図３に示したようなＴ＝０．７［ｓ］（Ｌ：２００［ｍ］）の場合の曲線に基づいて求めることができる。あるいは、例えば地盤の固有振動周期がＴ＝１［ｓ］（このときＬ＝４００［ｍ］）の場合には、Ｔ＝０．７［ｓ］の場合よりもさらに緩やかな単調増加を示す曲線に基づいてＵcrの値を求めることができる。
【００６３】
ここで、地震は地盤の振動現象であるから、臨界地震振幅値（Ｕcr）と臨界地震動値（ＳＩcr）との間には、ＳＩcr＝２π・Ｕcr／Ｔなる式で表される関係が成り立っている。従って、この関係式を用いて、上記のようにして得られた臨界地震振幅値（Ｕcr）から、臨界地震動値（ＳＩcr）を求めることができる。このようにして得られた臨界地震動値（ＳＩcr）は、最終的に、破損発生推定部２００によって、地震に起因した配管の破損（被害）の有無を推定する際に用いられる。あるいは、臨界地震振幅値（Ｕcr）を用いて配管の破損の有無を推定するように破損発生推定部２００が設定されており、従って解析条件を与えるための地震動の情報の一要素として臨界地震振幅値（Ｕcr）が入力装置４００を介して入力されるように設定されている場合には、上記のようにして求めた臨界地震振幅値（Ｕcr）を直接に用いればよく、従ってこの場合には、臨界地震振幅値（Ｕcr）に対応した臨界地震動値（ＳＩcr）の算出は省略してもよいことは言うまでもない。
【００６４】
近年では、地震で観測される地震動値（ＳＩ）のデータは、他の種類のデータと比べて、観測および入手することが容易で、かつ配管に掛かる外力を算出するのに極めて好適なものとなっている。従って、このようなデータの入手や取り扱いが簡便であり地震動の評価・判断等のための基準となる単位として一般化しているという点で、臨界地震動値（ＳＩcr）を予め求めておき、その臨界地震動値（ＳＩcr）と入力された地震動の情報のうちに含まれている地震動値（ＳＩ）とを、破損発生推定部２００で比較するように設定することが望ましい。
【００６５】
他方、流動臨界変形量（δcr）のデータについては、全てのセグメントあるいは全ての配管に対して流動臨界変形量を求めておくようにしてもよいが、地震に因る地盤の流動化が発生したときに実質的に配管の破損を引き起こすような流動量が生じるのは、実際には護岸の付近に限られており、しかもその護岸付近での流動化による地盤の変位は護岸線に対してほぼ直交方向であることが多いということを、本発明者らは確認している。従って、例えば護岸から１００［ｍ］以内の領域に位置している配管またはそのような配管を有しているセグメントのみを、破損発生推定の対象として取り扱うものとし、その他の配管またはセグメントについては、流動臨界変形量（δcr）のデータの記憶やそれに基づいた破損発生の推定動作などは省略してもよい。このようにすることにより、少なくともその省略した分のデータ量やデータ処理を簡略化することができるという利点が得られる。また、流動臨界変形量（δcr）の推定は、流動化に起因して地盤の変位が最も発生しやすい方向である護岸線に対してほぼ直交方向から配管に対して外力が加えられた場合を想定した配管の構造力学的な強度解析等を行うことによって求めることが望ましいことは言うまでもない。
【００６６】
この流動臨界変形量（δcr）のデータを求める際にも、臨界変形量（Ｄcr）の場合と同様に、直線型、曲管型、Ｔ字型等のような配管の接続形態に着目した分類法に則して配管網を複数のセグメントに離散化して考えて、その個々のセグメントごとに強度解析等を行うようにしてもよい。あるいはさらに、このようにして流動臨界変形量（δcr）のデータを求めておき、この流動臨界変形量（δcr）を生じさせる流動臨界地震動値（ＳＩcr´）または流動臨界地震振幅値（Ｕcr´）を、例えば成り立つことが既に確認されている地震動値と流動量との間の相関関係あるいは関係式に基づいて算出しておき、その流動臨界地震動値（ＳＩcr´）または地震振幅値（Ｕcr´）を、地震動の情報として入力された地震動値（ＳＩ）または地震振幅値（Ｕ）と比較するように設定してもよい。但しこれのみには限定されないことは言うまでもない。
【００６７】
破損発生推定部２００は、ＳＩ比較判定部２０１と、δ比較判定部２０２とを備えている。ＳＩ比較判定部２０１は、入力された地震動の情報に含まれている地震動値（ＳＩ）と、セグメント毎の臨界地震動値（ＳＩcr）とを比較して、地震動に対応してどの位置のセグメントに配管の破損が生じるかを推定する。また、δ比較判定部２０２も同様に、地震動に起因して発生することが推定される流動量（δ）と各セグメントまたは所定のセグメントごとの流動臨界変形量（δcr）とを比較して、そのときの地震に因る地盤の流動化に起因してどの位置のセグメントに配管の破損が生じるかについてを推定する。
【００６８】
さらに詳細には、地震動値（ＳＩ）の情報およびその震源位置の情報を含んだ地震動の情報が入力装置４００から破損発生推定部２００へと入力されると、破損発生推定部２００のＳＩ比較判定部２０１では、臨界値記憶部１００に記憶されている全てのセグメントに関するデータ｛Ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｄcr，δcr，ＳＩcr；Ｎ＝１，２，３…｝を読み出し、その個々のセグメントごとに、地震動値（ＳＩ）と臨界地震動値（ＳＩcr）とを比較して、地震動値（ＳＩ）が臨界地震動値（ＳＩcr）以上である（ＳＩcr≦ＳＩ）セグメントには破損が生じると推定して、そのセグメントの位置のデータを表示装置３００へと送出する。地震動値（ＳＩ）が臨界地震動値（ＳＩcr）未満である（ＳＩcr＞ＳＩ）場合には、そのセグメントには破損が生じないと推定し、そのセグメントの位置のデータは送出されない。
【００６９】
また、入力された地震動の情報に含まれている、地盤の流動化に起因して護岸から所定距離内の領域に生じることが観測される流動量（δ）の値が、破損発生推定部２００に入力されると、この破損発生推定部２００のδ比較判定部２０２では、臨界値記憶部１００に記憶されている全てのセグメントのうちから、前述の護岸から所定距離内の領域の配管を有するセグメントのデータを選択して読み出し、その読み出された個々のセグメントごとに、流動量の値δと流動臨界変形量の値δcrとを比較して、流動量（δ）が流動臨界変形量（δcr）以上の値である（δcr≦δ）セグメントには破損が生じると推定し、そのセグメントの位置のデータを表示装置３００へと送出する。しかし流動量（δ）が流動臨界変形量（δcr）未満（δcr＞δ）である場合には、そのセグメントには破損が生じないものと推定する。
【００７０】
ここで、例えば２００［ｋｉｎｅ］以上のような、所定地域内で発生する可能性のある最大規模の地震に対応した地震動値（ＳＩmax ）よりも大きな臨界地震動値（ＳＩcr＞ＳＩmax ）を有するセグメントについては、そのような最大級の地震に対しても耐震的であるということであるから、「恒常的に破損なし」と予め推定しておくようにしてもよい。あるいは臨界地震動値（ＳＩcr）の代りに臨界地震振幅値（Ｕcr）を用いる場合にも同様に、発生する可能性のある最大規模の地震に対応した地震振幅値（Ｕmax ）よりも大きな臨界地震振幅値（Ｕcr＞Ｕmax ）を有するセグメントについては、「恒常的に破損なし」と、予め推定しておくようにしてもよい。このように十分な強度（ＳＩcrまたはＵcr）を備えた配管については「恒常的に破損なし」と予め決定しておくことにより、少なくともその分は地震動値（ＳＩ）と臨界地震動値（ＳＩcr）との比較の手間（それに要する時間およびデータ処理）を省略することが可能となり、延いては地震被害推定方法のさらなる簡易化およびそれに要するデータ処理量のさらなる低減化を達成することができるので望ましい。
【００７１】
また、地盤の流動化に起因した破損についても同様に、例えば５［ｍ］以上のように、配管網が設けられている所定地域内の護岸付近で発生する可能性のある最大の流動量（δmax ）よりも大きな流動臨界変形量（δcr＞δmax ）を有するセグメントについては、そのような最大級の流動化が生じても破損しないということなのであるから、「恒常的に破損なし」と予め推定しておくようにしてもよい。なお、上記のＳＩmax ＝２００［ｋｉｎｅ］やδmax ＝５［ｍ］などの値については、一例として掲げたものであって、実際には、このような数値のみに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００７２】
なお、このように「恒常的に破損なし」と推定されたセグメントについては、地震動値や流動量に基づいた地震被害推定を行う必要が無い旨を示す情報（例えばフラグ）を、そのセグメントに関する一纏まりのデータ｛ｎ，（ｘ，ｙ），Ｔ，Ｌ，Ｄcr，δcr，ＳＩcr｝の中に付記して臨界値記憶部１００に記憶させておくようにすることが望ましい。
【００７３】
表示装置３００は、データ処理回路３０１と表示デバイス３０２とを、その主要部として備えている。この表示装置３００では、地震動または地盤の流動化に因って配管に破損が生じると推定されたセグメントの位置のデータが破損発生推定部２００から送られて来ると、データ処理回路３０１が、その送られて来たセグメントの位置のデータ（ｘ，ｙ）と配管網が設けられた地域全体の地図のデータとに基づいて、表示デバイス３０２によって表示される地図中に破損が発生していることが推定される位置を例えばピンポイントで表示するための表示データを作成する。そして表示デバイス３０２が、例えばカラー表示が可能な液晶表示デバイスまたはＣＲＴなどを用いて、その表示画面に、所定地域全体の地図の画像と、その中にピンポイントに示される破損発生位置の画像とを、合成して表示する。
【００７４】
例えば地図全体の地の色を緑色とし、配管網を例えば圧力等級別などに分類して、その分類ごとに黄色や青のような異なった色で示すようにしておく。そして、そのような地図中に、地震動に対応して配管の破損が発生すると推定される位置を、例えば赤色のような目立つ警戒色で表示する。さらには、その配管破損被害の発生が推定される位置の警戒色のピンポイントの表示を点滅させるようにしてもよい。地震動に因る破損発生位置と、地盤の流動化に因る破損発生位置とを、異なった色や点滅状態で表示するなどして、破損の発生位置と共に、その破損の発生要因の種類別を一目瞭然で判別できるようにしてもよい。また、この表示デバイス３０２では、自動的または遠隔操作によって開閉動作が行われる各ガバナの弁装置の開閉状態を、例えば弁装置が開状態であるガバナは青色で表示し、弁装置が閉状態であるガバナは赤色で表示する、というように、一目瞭然で判別できるようにすることが望ましい。
【００７５】
このようにして、サーバ２０では、入力された地震動の情報に対応して、配管網における被害発生箇所（地震に因る破損等の被害が発生する箇所）を推定する。そしてその推定結果の情報を、表示装置３００が表示出力する。
【００７６】
なお、配管網中に配設されるガバナが、所定の地震振幅値以上の大きさの地震動を受けると自動的に弁装置を遮断状態にするという、いわゆる自動感震遮断機能を備えたものである場合には、そのようなガバナの自動感震遮断機能についても境界条件や解析条件等の要素の一つとして含めて被害推定や圧力・漏洩解析を行うことなども可能である。その場合には、理想論的には所定値を超えた大きさの一つの地震動に対しては、同一管区の配管網中における全てのガバナで一斉に弁遮断が行われることになる筈である。
【００７７】
しかし、実際には、各ガバナが設置されている場所ごとで、共振振動数や揺れ易さといった地震動に対する地盤的な条件が異なっていることが多いので、同じ一つの地震動に対して、ある地点のガバナでは感震遮断が実行され、他の地点のガバナでは遮断が行われない、といった場合もあり得る。
【００７８】
そこで、このような自動感震遮断機能を備えたガバナを有する配管網の場合には、例えば予め各地点における地震動に対する揺れ易さを評価し、それを０〜１までの重み付け係数（これを例えばｗとする）として数値化しておき、地震動の大きさの情報が例えばＳＩ値で入力されるように設定されている場合には、そのＳＩ値に各ガバナの重み付け係数ｗを乗算するなどして、当該ガバナで遮断が行われる遮断臨界ＳＩ値（これを例えばＳＩshとする）と比較することで、一つの地震動に対して遮断が行われるガバナと遮断が行われないガバナとを推定することなどが可能である。
【００７９】
例えば、入力された地震動の情報の一要素として含まれている地震の大きさを示すＳＩ値がＳという値であり、遮断の有無の推定の対象となるガバナの揺れ易さを評価してなる重み付け係数がｗであり、そのガバナの遮断臨界ＳＩ値がＳＩshであるとすると、当該ガバナの遮断の有無は、Ｓとｗとを乗算してなる値が、ＳＩshの値未満である場合には（Ｓ・ｗ＜ＳＩsh）、当該ガバナは遮断を行わないものと推定され、ＳＩshの値以上である場合には（Ｓ・ｗ≧ＳＩsh）、当該ガバナは遮断を行うものと推定される。
【００８０】
あるいは、そのような自動的な推定には依らずに、ユーザが直接的に配管網中のガバナのうちから任意のガバナを選択して、そのガバナのみが地震動に対応した遮断を行わないような状態をサーバ２０および解析装置３０が仮想的に作り出すようにしてもよいことは言うまでもない。
【００８１】
解析装置３０は、サーバ２０によって推定された被害発生箇所の情報に基づいて、配管網におけるガスの圧力状態（位置的な圧力分布およびその各位置での圧力値の時間的推移）やガス漏洩状態（ガス漏洩の発生位置およびその各位置ごとのガス漏洩状態の時間的推移）の解析を行うものである。従って、この解析装置３０は、例えば一般的な直管内での流体の挙動についての数値風洞的な解析を行う解析装置等とは全く異なったものであることは言うまでもない。
【００８２】
この解析装置３０で行われる、配管網におけるガスの圧力状態・漏洩状態に関する解析について、さらに詳細に説明する。
【００８３】
この解析装置３０では、基本的に、配管網全体を一単位のブロックに分けて、そのブロック毎で配管損傷に起因したガス漏洩の時間的推移や圧力状態の推移等の解析を行う。そしてそのブロック毎の解析結果を纏めて、配管網全体の解析結果のデータを出力する。
【００８４】
図４は、配管網全体を各単位ブロックに分けた場合の、その一単位のブロック内における配管構成の一例をマップ化して模式的に表したものである。ここで、図４では、太い配管として描いてあるものが中圧配管４１を示しており、それよりも細い配管として描いてあるものが低圧配管４２を示している。また、図４で×印を付した部分が、入力された地震動の情報に対応してサーバ２０によって推定された破損発生箇所４４を示している。なお、図４では、ブロック４５内の需要家の住居４６や配管構成等は模式化して描いてあるので、実際よりもかなり簡略化されているが、実際の配管構成や住居などの密度や配置の複雑さは、図４に示したものよりもさらに高度なものとなっていることは言うまでもない。
【００８５】
一単位のブロック内の配管では、一般に、隣接する他のブロックとの境目ごとに設けられて常時閉状態にあるブロックバルブ４７によって、その隣接する他のブロックとの間でのガスの導通を隔絶されている。また、中圧配管４１と低圧配管４２との接続部ごとに、所定の大きさ以上の地震動に対応して自動的に弁装置の遮断を行う機能および遠隔操作によって弁装置の遮断を行う機能と中圧配管４１から低圧配管４２へと供給（輸送）するガスの圧力調節を行う機能とを併せ持ったガバナ４８が、それぞれ配設されている。
【００８６】
一般に、実際に地震が発生すると、理論的には、図４に示したような一つのブロック内の全てのガバナ４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄが感震動作して自動的に遮断状態になるので、図４に示したような一つのブロック内に配管破損が生じてその部分からガス漏洩が発生したがそのガス漏れに対する処置を施さなかった、といった場合でも、ブロック内の配管内のガスの圧力が外部のいわゆる大気圧（ゲージ圧）と均衡するまではガス漏洩が続くが、やがて圧力が均衡状態に達すると、ガス漏れは止まることとなる。
【００８７】
しかし実際には、図５（Ａ）に一例を模式的に示したように、地震に起因して、配管網中の破損発生箇所４４に配管破損が生じた状態となり、かつブロック内のほとんどのガバナ４８ａ，４８ｂ，４８ｃは遮断状態になっている一方で図５（Ａ）の右上の位置にあるガバナ４８ｄが未遮断状態になっている、といった状況になる場合もある。このような場合には、破損発生箇所４４からのガス漏洩に起因して低圧配管４２の内部における圧力低下が生じ、この圧力低下に対応して、ガバナ４８ｄは、その本来の機能により、低圧配管４２内の圧力を正常な状態に戻すために中圧配管４１から低圧配管４２へのガスの供給（導通）流量を増加させるように機能する。このため、図５（Ｂ）に示したように、配管網中の破損発生箇所４４からのガスの漏洩流量は、未遮断状態のガバナ４８ｄによる供給量の増加機能によって助長されてしまい、むしろ増加する。そこで、このような場合には、未遮断状態のガバナ４８ｄを、外部からの遠隔操作などによって強制的に遮断状態にすることが要請される。従って、本実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーションシステムは、上記のような未遮断状態のガバナ４８ｄに対して強制的に遮断状態にするという遠隔操作に関する訓練シミュレーション等を行うことができるものであることが、より望ましい。
【００８８】
図６は、低圧配管および中圧配管ならびにガバナの組み合わせおよび配管形状を最も簡略化した１ブロック内の配管構成の基本形を想定し、その配管構成に損傷が発生した場合における、ガスの圧力状態・漏洩状態の時間的推移等の解析方法の一例についてを説明するための図である。ここでは、低圧配管４２の断面積は一様にＡL、一連の低圧配管４２の総延長はＬ、通常時のガスの設定圧力はＰL-nol 、外気圧はＰG とし、地震動に起因して配管の破損箇所が低圧配管４２における一箇所に発生しており、その破損箇所からのガス漏洩の単位時間当たりの流量はＱであるものとする。また、一つのブロック内の一連の低圧配管４２は、中圧配管４１にガバナ４８を介して接続されているがその部分以外は両端がブロックバルブ４７（図６では図示省略）によって閉じられた管状の閉鎖空間と見做すことができる。
【００８９】
ガバナ４８が、地震動に対応して自動的に、あるいは遠隔操作によって手動的に、遮断状態になった場合には、この１ブロック内の配管構成は図７（Ａ）に示したような管状の閉鎖空間と考えることができる。従って、このような場合には、配管破損が生じると、それ以降、流量Ｑのガス漏洩が続き、低圧配管４２内のガスの圧力ＰLは通常時の設定圧力ＰL-nol から外気圧ＰG にまで低下して行く。そしてこのガス漏洩は、低圧配管４２内のガスの圧力ＰLが外気圧ＰG と均衡すると（ＰL＝ＰG になると）、停止する。従って、この場合の低圧配管４２内のガスの圧力Ｐの時系列的推移（時間的変化）は、図７（Ｂ）に一例を示したように、時間Δｔに亘って、圧力ＰLが設定圧力ＰL-nol から外気圧ＰG までΔＰに亘って徐々に低下して行くという様相となる。
【００９０】
あるいは、図８（Ａ）に一例を示したように、ガバナ４８が未遮断状態にある場合には、ガス漏洩に起因した圧力低下に対応して、ガバナ４８が、低圧配管４２内の圧力ＰLを正常な状態に戻すために中圧配管４１から低圧配管４２へのガスの供給流量を増加させるように機能する。このため、低圧配管４２内の圧力ＰLよりも高い圧力ＰMに設定されている中圧配管４１から低圧配管４２へとガスが供給されることによって、低圧配管４２内のガスの圧力ＰLは配管損傷のない通常時の設定圧力ＰL-nol よりも高い圧力値となる。また、この場合のガス漏洩の流量Ｑは、ガバナ４８が遮断状態になっている場合よりも大きな流量となる。しかも、この状態はガバナ４８が遮断されない限りは継続することとなる。従って、この場合の低圧配管４２内のガスの圧力ＰLの時系列的推移は、図８（Ｂ）に一例を示したように、配管破損が生じると、その直後にはガス漏洩に起因したガスの流失に因って低圧配管４２内の圧力ＰLは通常時の圧力ＰL-nolから若干低下するが、その圧力低下に対応してガバナ４８が圧力ＰMでガスを低圧配管４２へと大量に供給し続けるので、結局、低圧配管４２内の圧力ＰLは通常時の圧力ＰL-nolよりも高い状態となる。その状態はガバナ４８を遮断状態にするまで継続されることとなる。そして例えば遠隔操作によってガバナ４８が遮断状態に切り替えられると、圧力状態は図７（Ｂ）に示したような推移を辿って、低圧配管４２内のガスの圧力ＰLが外気圧ＰG と均衡するに至り、ガス漏洩が停止する。
【００９１】
一つのブロック内での圧力状態およびガス漏洩状態は、概ね上記のような２種類の時系列的推移のうちのいずれかまたはそれらを組み合わせた様相となる。
【００９２】
なお、流量Ｑや圧力Ｐの時間的変化の具体的なパターンについては、例えば図７（Ｂ）に示したような指数関数的なものとなることなどが想定されるが、さらに詳細には、実際の配管網における時間的変化パターンをガス漏洩実験等により予め確認して関数化しておき、その関数を用いて、設定圧力ＰL-nol 、外気圧ＰG 、流量Ｑ等の具体的な各数値を代入することなどによって解析することができる。また、ガス漏洩が継続する時間Δｔは、圧力Ｐが設定圧力ＰL-nol から外気圧ＰG に低下するまでの時間を境界条件として、上記の流量Ｑや圧力Ｐの時間的変化のパターンを表した関数に基づいて算出することができる。また、漏洩したガスの総量は、流量Ｑを時間Δｔに亘って積分することによって算出することができる。
【００９３】
なお、配管損傷箇所が複数である場合には、最も簡易化した解析手法としては、その複数箇所のガス漏洩の流量Ｑや圧力変化ΔＰの線形的な総和を演算することで、一つのブロック内での圧力状態およびガス漏洩状態の解析結果を得るようにすることなどが可能である。
【００９４】
解析装置３０は、このようにして個々に解析されたブロック毎での圧力状態およびガス漏洩状態の解析結果を纏めることによって、配管網全体の圧力状態およびガス漏洩状態の時系列的推移の解析結果を得ることができる。そしてその解析結果は、例えば端末装置１０の表示デバイス３０２の画面に、図４，図５等で示したようなマップ画像として配管損傷箇所を表示すると共に、そのマップ画像の中からユーザが選択した箇所についての圧力状態およびガス漏洩状態の時系列的推移の解析結果を図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示したようなグラフで表示して、地震発生時の配管網地震被害状態シミュレーションを実行することができる。また、その解析結果のデータは記憶装置４０に蓄積させておくようにすることができる。
【００９５】
記憶装置４０は、上記のようにして解析装置３０で行われた解析結果のデータを、解析条件として入力された地震動の情報と対応付けて記憶する。このようにすることで、ユーザは、この記憶装置４０に記憶され蓄積されているデータのうちから、例えば震源位置（ｘ，ｙ）および震度（ＳＩ）のような地震動の情報を訓練シミュレーション等を行う際の検索キーワードとして用いて、所望の震源位置および震度を想定した地震動に対応した圧力状態や漏洩状態の解析結果の情報を端末装置１０によって読み出すことができる。
【００９６】
またさらには、地震動に対応した圧力状態や漏洩状態の解析結果の情報をガバナ４８の遠隔操作の情報と共に関連付けて、地震防災訓練シミュレーションの履歴あるいは過去ログ的なデータとして記憶装置４０に蓄積してくようにすることで、後にそれを読み出して、地震防災訓練のケーススタディを行うための資料等となる情報として利用することができるようにしてもよい。
【００９７】
あるいは、本実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーションシステムを繰り返し利用して行くうちに、記憶装置４０に蓄積されたデータは、多様な解析条件に対応した多様な状況についての圧力状態や漏洩状態の解析結果を有するものとなって行くので、そのようなデータは、単に地震防災訓練用のシミュレーションに利用するだけでなく、例えば実際に震災が発生して、被災地域における配管網（における中圧配管４１や低圧配管４２）やガバナ４８等の被害状況やガス遮断状況についての情報収集が困難あるいは不可能となった場合などに、そのとき実際に発生した地震動のデータが入手できれば、被災地域における被害状況を高い確度で推定するためのシミュレーションを行うために利用することなども可能である。
【００９８】
次に、本実施の形態に係る地震防災訓練用のシミュレーションシステムの主要な動作について説明する。図９は、この地震防災訓練用のシミュレーションシステムの動作の主要な流れを表したものである。
【００９９】
まず、ユーザは、解析条件として震源地（ｘ，ｙ）および地震動値ＳＩなど地震動の情報を、端末装置１０の入力装置４００によって入力する（Ｓ１）。
【０１００】
サーバ２０は、入力された地震動の情報に対応して、配管網における破損発生箇所４４の推定と（Ｓ２）、各ガバナ４８の自動遮断の有無の推定とを行う（Ｓ３）。その推定結果の情報（データ）は、一旦、端末装置１０に送られて、配管網のマップ画像およびそのなかでの破損発生箇所４４のピンポイント表示が、端末装置１０の表示装置３００の画面に表示される（Ｓ４）。ユーザは、その画像をチェックして、自らの意図している訓練シミュレーション等に適合したものである場合には（Ｓ５のＹ）、そのときの推定結果の情報は解析装置３０に伝送される。しかしここでユーザが推定結果に満足しなかった場合には（Ｓ５のＮ）、そのときの推定結果の情報（データ）は破棄され、ユーザは今回とは異なった解析条件を入力する。すると、再度、上記のＳ１からＳ５までのステップが繰り返される（Ｓ５のＮ〜Ｓ１〜Ｓ５）。
【０１０１】
解析装置３０では、サーバ２０から伝送されて来た破損発生箇所４４の推定結果の情報および各ガバナ４８の自動遮断の有無の推定結果の情報に基づいて、ブロック毎での圧力状態およびガス漏洩状態の時系列的推移を解析し（Ｓ６）、それらの解析結果の情報（データ）を纏めて、配管網全体の解析結果を端末装置１０の画面などに表示させる（Ｓ７）。
【０１０２】
続いて、ガバナ４８の遠隔操作の訓練を行うシミュレーションの場合などには、被訓練者は端末装置１０の画面などに表示された解析結果を参照しながら、入力装置４００によってガバナ４８の仮想的な遠隔操作を行う（Ｓ８）。するとサーバ２０および解析装置３０は、被訓練者によって入力された遠隔操作に基づいて、このシステム内での仮想的なガバナ４８の遮断動作が行われた場合の再解析を行って（Ｓ９）、その再解析の結果を端末装置１０の画面などに表示させる（Ｓ１０）。そしてこのときの再解析結果を蓄積することをユーザが所望する場合には（Ｓ１１のＹ）、その再解析結果のデータを、記憶装置４０に記憶させる（Ｓ１２）。
【０１０３】
あるいは、解析結果のデータが記憶装置４０に多数蓄積されており、そのなかから適宜に所望の地震動に対応したデータを読み出して訓練シミュレーション等を開始することをユーザが所望する場合には、図１０に示したように、ユーザは、まず、解析条件として震源地（ｘ，ｙ）および地震動値ＳＩなど地震動の情報を、データ検索用のキーワードとして、端末装置１０の入力装置４００によって入力する（Ｓ２１）。
【０１０４】
すると端末装置１０またはサーバ２０は、入力された地震動の情報（（ｘ，ｙ），ＳＩ）をデータ検索用のキーワードとして用いて、そのキーワードに適合した解析結果のデータを、記憶装置４０に蓄積されている過去の解析結果のデータのなかから検索して読み出す（Ｓ２２）。そしてそのデータに基づいて破損発生箇所４４のピンポイント表示や圧力状態およびガス漏洩状態の時系列的推移の表示を、表示装置３００の画面に出力する（Ｓ２３）。
【０１０５】
それに続いて、もしもガバナ４８の遮断に関しての遠隔操作の訓練を行う場合には（Ｓ２４のＹ）、ユーザは例えばガバナ訓練開始の命令を入力することで、図９に基づいて説明したようなＳ８〜Ｓ１２の各ステップが実行されて、ガバナ４８に対する遠隔操作の訓練シミュレーションが実行される。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーションシステムまたはそれによって具現化される配管網地震被害状態シミュレーション方法では、入力された地震動の情報（ＳＩ，（ｘ，ｙ）など）に対応して、配管網中のどこに配管破損や亀裂等の構造力学的な被害が発生するか、その破損発生箇所４４をサーバ２０が推定し、その推定された箇所が被害を受けたということを解析条件に含めて、解析装置３０が配管網におけるガスの圧力状態や漏洩状態の解析を行うようにしたので、地震が発生した場合に想定される具体的な漏洩状態や圧力状態についての、よりリアルな解析やシミュレーションを実行することができる。
【０１０７】
また、解析装置３０によって、ガスの圧力状態または漏洩状態についての時系列的な解析を行うようにしたので、地震発生後の配管網におけるガスの圧力状態や漏洩状態の時間的変化（圧力の推移や漏洩量の時間的増減など）についての、時間的な変化も含めての、さらにリアルなシミュレーションを実現することができる。
【０１０８】
また、ユーザが入力した地震動の情報に対応してサーバ２０で推定された配管網の破損発生箇所４４の情報を、圧力状態や漏洩状態などの地震被害状態の解析を行う以前に確認することができるようにしているので、ユーザは、自らの最も所望する条件に近いシミュレーションや訓練を行うに当って解析装置３０に入力することが必要かつ有効な解析条件や破損発生状況などの前提条件を事前に容易に選定することが可能となり、またそのような前提条件に基づいたユーザの所望に則した有効なシミュレーションを確実に、かつ迅速に行うことが可能となっている。
【０１０９】
また、サーバ２０による破損発生箇所４４の推定結果に基づいた解析を行うこと以外に、配管網における所望の位置に破損等の被害が発生した場合をユーザが仮想して、その場合での圧力状態や漏洩状態についての解析を実行することも可能であるようにしたので、シミュレーションや訓練を行うに当っての解析条件や被害状況の選択の自由度をさらに高いものとすることができる。
【０１１０】
また、配管網におけるガスの圧力分布やガス漏洩状態に多大な影響を与えるガバナ４８の自動遮断や遠隔操作による遮断動作も解析条件のうちに含めた解析を行うことができるようにしたので、さらにリアルなシミュレーションを実現することが可能となっている。
【０１１１】
なお、解析結果の情報は、記憶装置４０に一時記憶あるいは蓄積しないで直接的に表示出力あるいは印刷出力してもよいことは言うまでもない。
【０１１２】
また、本実施の形態では、圧力・漏洩状態の解析対象の流体として可燃性のガスを想定した場合について説明したが、これのみには限定されない。この他にも、例えば石油や上・下水のような液体状の流体を輸送するための配管網や、所定の管区地域内にほぼ平面的に敷設された配管網のみならず所定の建築物内に立体的に配設された配管網などにも、本実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーションシステムまたは配管網地震被害状態シミュレーション方法を適用可能であることは言うまでもない。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし１３のいずれかに記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステムまたは請求項１４ないし２６のいずれかに記載の配管網地震被害状態シミュレーション方法によれば、まずユーザ等によって入力された地震動の情報に対応して、配管網中のどの箇所に配管の破損や亀裂等の構造力学的な被害が発生するかを推定し、その推定された箇所が被害を受けたということを解析条件に含めたうえで、配管網における流体の圧力状態や漏洩状態の解析を行うようにしたので、地震発生時に想定される具体的な漏洩状態や圧力状態についての、よりリアルな解析やシミュレーションを実行することができる。延いては、そのような配管網における流体の具体的な圧力異変や漏洩などについての地震発生時の状態の仮想的な実現（シミュレーション）を利用して、より現実的で効果的な地震対策訓練を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る配管網地震被害状態シミュレーションシステムの概要構成を表した図である。
【図２】サーバ２０の機能的な概要構成を表した図である。
【図３】臨界変形量（Ｄcr）と臨界地震振幅値（Ｕcr）との対応関係を示すグラフである。
【図４】一単位のブロック内における配管構成の一例をマップ化して模式的に表した図である。
【図５】一単位のブロック内における配管等の被害発生およびガバナの未遮断状態に起因したガス漏洩状態の一例を模式的に表した図である。
【図６】低圧配管および中圧配管ならびにガバナの組み合わせおよび配管形状を最も簡略化した１ブロック内の配管構成の基本形を想定し、その配管構成に損傷が発生した場合における、ガスの圧力状態・漏洩状態の時間的推移等の解析方法の一例についてを説明するための図である。
【図７】一単位のブロック内における配管等の被害が発生し、かつガバナが遮断状態になった場合のガス漏洩状態の一例を模式的に表した図（Ａ）およびその場合の圧力・漏洩状態の時系列的推移を表した図（Ｂ）である。
【図８】一単位のブロック内における配管等の被害発生およびガバナの未遮断状態に起因したガス漏洩状態の一例を模式的に表した図（Ａ）およびその場合の圧力・漏洩状態の時系列的推移を表した図（Ｂ）である。
【図９】本実施の形態に係る地震防災訓練用のシミュレーションシステムの動作の主要な流れを表した図である。
【図１０】解析結果のデータが記憶装置に多数蓄積されており、そのなかから適宜に所望の地震動に対応したデータを読み出して訓練シミュレーション等を開始する場合の動作の主要な流れを表した図である。
【符号の説明】
１０…端末装置、２０…サーバ、３０…解析装置、４０…記憶装置、４１…中圧配管、４２…低圧配管、４４…破損発生箇所、４８…ガバナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piping network earthquake damage state simulation system and a piping network earthquake damage state simulation method in, for example, a gas piping network.
[0002]
[Prior art]
In general, city gas and water and sewage piping networks are used to supply public resources such as fuel gas and tap water for general households to consumers in a given area. Inside, it is installed in the form of a complex network like a blood vessel network in the human body. For example, in a city gas piping network, so-called conduits are almost entirely buried underground in a predetermined area under the jurisdiction of a gas supply company, and are generally called buried pipes. However, there are some places where the conduits are exposed to the ground.
[0003]
In such a pipe network (in other words, a network of buried pipes), when an earthquake occurs, damage such as breakage occurs in the pipe depending on the magnitude of the earthquake. There is a risk of pressure changes and the like. For this reason, as a gas supplier handling flammable gas as a transportation target, it is necessary to accurately grasp the damage caused to the piping due to the earthquake so as to ensure safety in the gas piping network. It is possible to analyze in advance the occurrence of gas leaks and pressure abnormalities that may occur due to damage to the piping network, and to respond immediately and accurately even in the event of an actual earthquake. It is necessary to do so.
[0004]
In particular, if an earthquake occurs and a gas leak or pressure change occurs, leaving it without taking appropriate emergency measures in a short period of time will cause a fire, explosion, etc. This may cause a so-called secondary disaster. For this reason, as part of disaster prevention activities related to earthquake countermeasures, gas suppliers, etc., assume that a virtual earthquake will occur based on records of seismic intensity and location of earthquakes that occurred in the past. It is necessary to conduct training for emergency measures against the situation at the time of the earthquake by simulating the damage situation of the gas piping network and gas leakage situation at the time of the earthquake.
[0005]
No device, system, or method that can simulate a gas pipe network damage situation or gas leakage situation in the event of such an earthquake has been proposed so far, and thus has been put into practical use. Needless to say it wasn't.
[0006]
However, as a system for estimating the damage situation in the piping network at the time of the earthquake occurrence, for example, JP 2000-75040 A, JP 2002-168963 A, JP 11-84017 A, JP 2002-162893 A, for example. Etc. are proposed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2000-75040 A (Detailed description of the invention as a whole)
[Patent Document 2]
JP 2002-168963 A (Detailed description of the invention as a whole)
[Patent Document 3]
JP 11-84017 A (Detailed description of the invention as a whole)
[Patent Document 4]
JP 2002-162893 A (Detailed description of the invention as a whole)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, all of the previously proposed technologies are intended to estimate or analyze the situation such as damage to the piping network due to an earthquake, and the leakage state of fluids such as gas to be transported The analysis and simulation of the pressure state was not considered at all and was not even suggested.
[0009]
For this reason, gas leaks, pressure changes, etc., which are most important for disaster prevention drills and other applications in piping networks that handle flammable fluids (and therefore often require urgent action) such as gas piping networks, etc. The simulation of the situation could not be performed at the time of training.
[0010]
Here, the technique proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-162893 is based on the assumption that an earthquake occurs as described above, presets training scenarios and creates a database, and selects and uses an appropriate scenario. Disaster prevention drills in the event of an earthquake. According to this technology, it is possible to simulate a disaster according to the location and scale of the disaster and provide a disaster training scenario via the network every moment for each position of the training participant. In addition, the main purpose is to provide training for the operation of the disaster prevention organization, and in that sense, it is possible to provide overall training for the disaster prevention organization.
[0011]
However, this technique is not basically analyzed by associating the state of gas leakage, pressure change, etc. with the damage status of the piping network caused by the earthquake. Since many training scenarios are created artificially and training is performed using the training scenario appropriately selected from among them, the damage location that occurs in the piping network when an actual earthquake occurs, It was basically difficult or impossible to perform more realistic (so-called realistic) simulations of specific conditions such as gas leakage and pressure changes at each location. .
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and the purpose thereof is a specific leakage state and pressure state assumed at the time of an earthquake regarding a fluid such as a gas to be transported and supplied in a piping network. Another object of the present invention is to provide a piping network earthquake damage state simulation system and a piping network earthquake damage state simulation method capable of performing more realistic (real) analysis and simulation.
[0013]
More preferably, for a fluid such as a gas in a piping network, a time-series analysis or simulation of a specific leakage state or pressure state assumed when an earthquake occurs (for example, a temporal change in the gas leakage state) It is intended to provide a piping network earthquake damage state simulation system and a piping network earthquake damage state simulation method capable of performing a simulation of the above.
[0014]
More preferably, analysis and simulation of a specific leakage state and pressure state of the fluid in the piping network as described above is performed, and a disaster prevention processing operation such as shutting off the governor valve device by remote control or the like is performed. It is intended to provide a piping network earthquake damage state simulation system and a piping network earthquake damage state simulation method that can also perform training.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The piping network earthquake damage state simulation system according to the present invention isBasically, seismic motion information input means for inputting SI values as seismic motion values, and a piping network for transporting a predetermined type of fluid, divided into a plurality of segments and grasped, and the natural vibration period T or natural vibration wavelength of the ground SI, which is a critical SI value calculated by using at least one of L and causing damage to pipes in each segment when an earthquake occurs cr The value is stored in association with the position coordinate information of the segment on the map, and the SI value input from the earthquake motion information input means is stored in the SI cr SI value ≧ SI compared to the value cr If the value is a value, the pipe network damage estimation means for estimating that a pipeline breakage has occurred at the position coordinate point in the segment, and the pressure state or leakage state of the transport target fluid in the pipe network Piping network fluid state analyzing means for analyzing static distribution or time-series transition of at least one of them.
[0016]
Moreover, the piping network earthquake damage state simulation method according to the present invention includes:The seismic motion information input step for inputting the SI value as the seismic motion value and the piping network for transporting a predetermined type of fluid divided into a plurality of segments and grasping, and at least at least one of the natural vibration period T or the natural vibration wavelength L of the ground SI, which is calculated using any of the above, is data of critical SI values at which breakage occurs in the pipes in each segment when an earthquake occurs cr The value is stored in association with the position coordinate information on the map of the segment, and the input SI value is stored in the SI cr SI value ≧ SI compared to the value cr If the value is a value, the piping network damage estimation step for estimating that the pipeline has been damaged at the position coordinate position in the segment, and the pressure state or leakage state of the transport target fluid in the piping network A piping network fluid state analysis step for analyzing a static distribution or a time-series transition of at least one of them.
[0018]
In this way, first, in response to the information on earthquake motion, it is estimated where in the pipe network (where) structural damage such as pipe breakage or cracking occurs, and the estimated part is damaged. Analysis of the pressure state and leakage state of the fluid in the piping network. As a result, more realistic analysis or simulation is performed on a specific leakage state or pressure state assumed when an earthquake occurs.
[0019]
The information of the analysis result by the above-mentioned piping network fluid state analysis may be directly displayed or printed without temporarily storing or accumulating in a storage device or the like, but at least in association with the information on the earthquake motion, It is desirable to store (store) in the analysis result storage means or the like. In this way, for example, information on seismic motion such as seismic source position and seismic intensity is used as a search keyword when reading information, and the pressure state or leakage state corresponding to the seismic motion of the desired seismic source position and seismic intensity This is because the analysis result information can be read.
[0020]
That is, when the information on the seismic motion selected from the information on the seismic motion is input, the information on the analysis result corresponding to the input information on the seismic motion is read out from the information stored in the analysis result storage means. You may do it.
[0021]
More preferably, the pipe network fluid state analyzing means performs a time series analysis on at least one of the pressure state and the leakage state of the fluid. By doing this, more realistically simulate the temporal changes in the pressure state and leakage state of the fluid in the piping network after the earthquake (such as the transition of pressure and the increase or decrease in leakage amount over time). Is possible.
[0022]
And an analysis for outputting the information on the analysis result analyzed by the pipe network fluid state analysis means or the information on the analysis result read from the analysis result storage means. Fluid that is the result of analysis based on the analysis conditions, such as by providing seismic motion information such as the epicenter and seismic intensity, which are the analysis conditions for piping network earthquake damage state simulation By making it possible to output information on the pressure state and leakage state, a piping network earthquake damage state simulation system that can consistently perform from condition input to analysis result output is constructed.
[0023]
Moreover, you may make it provide the damage estimation result information output means which outputs the estimation result by the said piping network damage estimation means.
[0024]
Further, the seismic motion information input means and the damage estimation result information output means may be embodied by the same input / output terminal device.
[0025]
By doing so, the user confirms the information on the location of the damage in the piping network estimated according to the input earthquake motion information before analyzing the earthquake damage state such as pressure state and leakage state. Therefore, the user can easily select a precondition that is close to the most desired condition in advance, and can execute a simulation according to the user's desire based on such a precondition. It becomes possible.
[0026]
Further, the pipe network fluid state analyzing means receives input of virtual information of the damage occurrence location in the pipe network from an input route other than the information of the damage occurrence location estimated by the pipe network damage estimation means, and You may make it provide further the function to perform the said analysis based on the information of the virtual damage occurrence location.
[0027]
By doing so, the user is assumed not to be based on the result of damage estimation, but is assumed to be damaged, for example, at a desired position in the piping network, and the pressure state or leakage state in that case is assumed. It becomes possible to execute the analysis for the above, and the degree of freedom in selecting the analysis conditions is increased.
[0028]
In addition, the piping network is provided with a valve device that automatically performs a valve closing operation in response to a predetermined earthquake motion, and the piping network fluid state analyzing means performs the valve closing operation. You may make it analyze the pressure state or leakage state of the said fluid in the said piping network included in the analysis conditions.
[0031]
Further, the piping network is provided with a valve device capable of valve opening / closing operation by remote operation, and the piping network fluid state analyzing means receives virtual input of the remote operation and performs the remote operation. It is assumed that the valve opening / closing operation of the corresponding valve device has been performed, and the pressure state or leakage state of the fluid in the piping network is analyzed including the analysis condition that the valve opening / closing operation has been performed. It may be.
[0032]
That is, for example, in the case of a gas piping network, a governor is generally provided at each important point as described above, but the governor is provided with a valve device that can be opened and closed by remote control. There is something to prepare. Therefore, when conducting training simulations for earthquake countermeasures using information on the analysis results of pressure and leak conditions of fluids such as gas, the governor is remotely controlled to prevent so-called secondary disasters, etc. Since it is also necessary to perform a training simulation or the like related to treatment, it is desirable to enable analysis including the remote control of such a governor as an analysis condition. Alternatively, it is also desirable to be able to execute a simulation related to the remote operation of the governor by using the analysis result including the remote operation of such a governor as an analysis condition.
[0033]
Further, the analysis result storage means may store the analysis result obtained by the piping network fluid state analysis means together with the remote operation information.
[0034]
By doing so, in the piping network having a valve device that can be remotely operated such as a governor, the analysis result of the pressure state or leakage state of the fluid when affected by the remote operation of the valve device is also obtained. It becomes possible to memorize.
[0035]
Here, it is the most desirable aspect that the fluid is a flammable gas and the piping network is a gas piping network for transporting or supplying the gas.
[0036]
That is, the pipe network earthquake damage state simulation system or the pipe network earthquake damage state simulation method according to the present invention is a time-series simulation of a damage state such as a gas leakage state or a pressure change caused by an earthquake in a gas pipe network. In particular, it can be applied effectively.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0038]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a piping network earthquake damage state simulation system according to an embodiment of the present invention.
[0039]
Since the piping network earthquake damage state simulation method according to the embodiment of the present invention is embodied by the operation or action of this piping network earthquake damage state simulation system, they will be described below together.
[0040]
The piping network earthquake damage state simulation system includes a terminal device 10, a server 20, an analysis device 30, and a storage device 40.
[0041]
The terminal device 10 has a function as an earthquake motion information input means for inputting information on earthquake motion used as boundary conditions and analysis conditions for damage estimation performed by the server 20 and analysis in the analysis device 30. A function as a virtual damage occurrence location information input means for directly inputting information on the damage occurrence location virtualized by the user or the like separately from the estimation result of the damage occurrence location to the analysis device 30, and a governor virtualized by the user or the like A function as a virtual remote operation input means for performing virtual remote operation input to the data, and an analysis result information output means for outputting the analysis result information by the analysis device 30 or the analysis result information read from the storage means And a function as a damage estimation result information output means for outputting information of an estimation result by the server 20 The one in which combines.
[0042]
In the terminal device 10, the various information is input by an input device 400 such as a numeric keypad or a mouse, and the various information is output by a display device 302 such as a CRT or a liquid crystal display device. And a data processing circuit 301. Alternatively, various information may be output by a print output device such as a printer device (not shown).
[0043]
Here, the information input by the input device 400 is transmitted to the server 20 or the analysis device 30 by appropriately performing data processing by an information processing device such as a personal computer main body that is the main body of the terminal device 10. Needless to say, it is set to.
[0044]
Information output from the server 20 or the analysis device 30 is appropriately processed by an information processing device such as a personal computer body, and then sent to the display device 300, such as a CRT in the display device 300. It is displayed on the screen of the display device 302. Alternatively, it is sent to a printing apparatus and printed out as a chart or the like showing gas leak occurrence locations and pressure distribution in the piping network.
[0045]
In addition, although this terminal device 10 may be used singularly, a plurality of terminals are prepared, and one of them is used for controlling the progress of the training simulation by inputting analysis conditions. Others may be used for the trainee to receive training by simulation.
[0046]
The server 20 is provided with a function as a piping network damage estimation means that, when receiving the information on the earthquake motion from the terminal device 10, estimates the location of damage caused by the earthquake motion in the piping network. The estimation result of the damage occurrence location by the server 20 is displayed and output by the display device 300.
[0047]
In addition, when the server 20 is operated by a function as a virtual remote operation input means of the terminal device 10 for a virtual remote operation to a governor arranged at each important point in the piping network, the server 20 As one of the analysis conditions when the analysis by the analysis device 30 is performed by virtually performing the virtual valve opening / closing operation of the corresponding governor in the gas piping network built in software in the governor. Include the governor's virtual valve opening and closing state.
[0048]
For example, when a user performs a virtual remote operation to cause a certain governor in the piping network to close the valve device during an earthquake drill or the like, the governor's valve device is actually closed. The server 20 is assumed to be virtual. Then, the analysis device 30 receives information from the server 20 (such as data on the position of occurrence of breakage in the piping network and gas cutoff state data by the governor) and includes that the governor valve device is in a closed state as an analysis condition. In addition, an analysis (simulation) on the gas pressure state and leakage state in the piping network in that case is performed.
[0049]
The function of estimating the earthquake damage occurrence location of the gas piping network corresponding to the input information on the seismic motion in the server 20 will be described in more detail.
[0050]
As shown in FIG. 2, the server 20 includes a critical value storage unit 100 and a damage occurrence estimation unit 200, and includes an external analysis device 30 and a terminal device 10 (a display device 300 and an input device 400). It is connected to the.
[0051]
The critical value storage unit 100 divides a city gas piping network stretched in a predetermined area such as almost the entire Kanto area into a plurality of segments, for example, by dividing it into a mesh of a predetermined size. Each segment is given an identification number (N = 1, 2, 3,...) So that it can be grasped. The natural vibration period (T) or natural vibration wavelength (L) of the ground and the criticality at which the pipe breaks. Data of critical ground motion values (SIcr), which are critical ground motion values that cause damage to pipes in the segment, obtained in advance based on the amount of deformation (Dcr), and fluidization of the ground when an earthquake occurs Data on critical flow deformation (δcr), which is estimated in advance to cause damage to the pipe in the flow direction due to the flow, and data on where the segment is located on the map in the predetermined area (( x y); and for example, data of the orthogonal coordinates) are stored in association. The critical value storage unit 100 also stores a map of an area where the piping network is arranged, data for displaying the piping network on the screen of the display device 302 of the display device 300, and the like.
[0052]
For example, for the nth segment (N = n), the position data in the map of the nth segment is (x, y), the natural vibration period of the ground is T, the natural vibration wavelength is L, and the critical deformation amount is Dcr. When the critical flow deformation amount is δcr, the critical value storage unit 100 stores {N = n, (x, y), T, L, Dcr, δcr, SIcr} as a maximum of 7 as the nth segment data. Various types of data are stored together. Even when this data is read from the critical value storage unit 100, it is handled in a group of {N, (x, y), T, L, Dcr, δcr, SIcr} as described above. Note that the data used when estimating damage such as pipe breakage that occurs in response to input earthquake motion information is substantially four types of data, n, (x, y), SIcr, and δcr. For example, T, L, and Dcr, which are other unused data, are separately stored as back data, for example, and the critical value storage unit 100 stores {n, (x, y), δcr, SIcr. } May be stored in a group. This is desirable because the amount of data to be stored and read can be reduced.
[0053]
As a division method for dividing the piping network into a plurality of segments (N = 1, 2, 3,...), For example, a square mesh with a side of 0.5 [km] is assumed, and the piping network is stretched by the mesh. It is possible to divide a predetermined area that is visited and treat each mesh as a segment. For example, the center point or the position of the centroid of each segment can be used as the data (x, y) of the position of the segment in the map. The mesh size is preferably set to an appropriate size in consideration of the balance between positional accuracy and the number of segments. In addition, it is meaningless to set the mesh to such a fine size that the display size is too fine for the display resolution of the screen of the display device 302 that displays the map or the position where the damage has occurred. It is desirable to take the resolution of the display device 302 into consideration.
[0054]
Alternatively, although details will be described later, paying attention to the connection form (structural mechanical and geometrical piping shape) of the piping, the piping network is divided into a straight portion, a bent portion, and a T-shaped portion. It is also possible to subdivide them based on a classification method such as classifying them, and treat each part as a discrete segment. Also in this case, for example, the center point or the position of the centroid of each segment may be used as the data (x, y) of the position of the segment in the map.
[0055]
The data of the natural vibration period (T) or natural vibration wavelength (L) of the ground can be obtained by conducting a boring survey for each important point of the ground in a predetermined area where the piping network is disposed. For example, in the metropolitan area of Tokyo, Kanagawa, Chiba, and Saitama prefectures, a total of tens of thousands of drilling surveys were conducted on the ground at each key point where gas conduits were installed. It is possible to obtain measured values at each point. Alternatively, it goes without saying that existing (examined in the past) data regarding the ground in the area where the piping is disposed may be used.
[0056]
The data of critical deformation (Dcr) due to the direct vibration force (destructive force) of earthquake and the data of critical flow deformation (δcr) due to the fluidization of the ground caused by the earthquake are specific for each segment. Types related to general piping (for example, in the case of city gas piping networks, welded steel pipes, ductile cast iron pipes, gray cast iron pipes, etc.), caliber (inner diameter), material, and other specifications (eg, reinforced / not started) It can be obtained by analyzing the strength of the piping based on the various data. Or, further, based on the strength analysis results of the piping, etc., the critical deformation (Dcr) data and flow critical deformation (δcr) data are calculated, and the data are used to calculate the damage examples obtained from past earthquake case studies. You may make it aim at the further reliability improvement of data by calibrating based on information, such as data.
[0057]
More specifically, the critical deformation amount (Dcr) and the flow critical deformation amount (δcr) are both numerical values (physical quantities such as allowable stress or allowable displacement) relating to structural mechanical strength of pipes and valves. is there. Therefore, when the destructive force due to earthquake vibration is applied to the piping network as an external force, the critical deformation amount can be determined theoretically or experimentally by conducting a structural mechanical strength analysis or a destructive experiment. The values of (Dcr) and flow critical deformation (δcr) can be obtained.
[0058]
Regarding the analysis method of the structural mechanical strength of the pipe and valve at that time, for example, the pipe in a certain segment is regarded as a cylindrical structure made of a predetermined metal material, On the other hand, the critical deformation amount (Dcr) and the flow critical deformation amount (δcr) can be obtained by performing strength analysis by a finite element method.
[0059]
Or, taking into account the connection shape of the pipe, the pipe in one segment is classified into a straight part, a bent (curved pipe) part, and a T-branched part. It is also possible to obtain the critical deformation amount separately for each type and to employ the minimum value among them as the data of the critical deformation amount (Dcr) in the segment. Similarly, regarding the flow critical deformation (δcr), the pipes in one segment are finely classified based on the connection shape as described above, and the flow critical deformation is obtained for each individual type. Therefore, the minimum value among them can be adopted as the data of the flow critical deformation (δcr) in the segment.
[0060]
Based on the value of the critical deformation (Dcr) obtained as described above and the value of the natural vibration period (T) or natural vibration wavelength (L) of the ground in the segment, the critical ground motion value (SIcr) or A critical earthquake amplitude value (Ucr) is obtained.
[0061]
More specifically, as shown in an example in FIG. 3, a critical seismic amplitude value (or allowable seismic amplitude value) at which a pipe starts to break with respect to a critical deformation amount (Dcr) of a pipe. The seismic amplitude value (Ucr) is uniquely determined. At this time, the critical deformation (Dcr) and the critical seismic amplitude depend on the natural vibration period (T) or natural vibration wavelength (L) of the ground where the pipe is buried. It has been confirmed that the graph (curve) showing the correspondence with the value (Ucr) is different. In other words, in general, regarding one pipe, two variables, that is, a critical deformation amount (Dcr) of the pipe and a natural vibration period T) or a natural vibration wavelength (L) of the ground in which the pipe is embedded. On the other hand, a functional relationship (that is, F (Dcr, T or L) = Ucr) is established in which one critical earthquake amplitude value (Ucr) is determined (that is, if F is a function, F (Dcr , T or L) = Ucr).
[0062]
Therefore, for example, when the critical deformation amount of a pipe in a certain segment is Dcr and the natural vibration period of the ground in which the pipe is embedded is T = 0.7 [s] (in this case, L = 200 [m]). The critical earthquake amplitude value Ucr in the segment can be obtained based on a curve in the case of T = 0.7 [s] (L: 200 [m]) as shown in FIG. Alternatively, for example, when the natural vibration period of the ground is T = 1 [s] (in this case, L = 400 [m]), a curve showing a more gradual monotonic increase than in the case of T = 0.7 [s]. Based on this, the value of Ucr can be obtained.
[0063]
Here, since an earthquake is a ground vibration phenomenon, a relationship expressed by the equation SIcr = 2π · Ucr / T is established between the critical earthquake amplitude value (Ucr) and the critical earthquake motion value (SIcr). Yes. Therefore, using this relational expression, the critical ground motion value (SIcr) can be obtained from the critical earthquake amplitude value (Ucr) obtained as described above. The critical ground motion value (SIcr) obtained in this way is finally used by the breakage occurrence estimation unit 200 to estimate the presence or absence of pipe breakage (damage) caused by the earthquake. Alternatively, the failure occurrence estimation unit 200 is set so as to estimate the presence or absence of damage to the pipe using the critical earthquake amplitude value (Ucr), and therefore, the critical earthquake amplitude as one element of the information on the ground motion for providing the analysis condition. When the value (Ucr) is set to be input via the input device 400, the critical earthquake amplitude value (Ucr) obtained as described above may be used directly. Needless to say, the calculation of the critical ground motion value (SIcr) corresponding to the critical earthquake amplitude value (Ucr) may be omitted.
[0064]
In recent years, seismic motion value (SI) data observed in an earthquake is easier to observe and obtain than other types of data, and is extremely suitable for calculating the external force applied to piping. It has become. Therefore, critical seismic motion values (SIcr) are obtained in advance in terms of easy acquisition and handling of such data and generalization as a standard unit for evaluation and judgment of seismic motion. It is desirable to set the seismic motion value (SIcr) and the seismic motion value (SI) included in the input seismic motion information to be compared by the failure occurrence estimation unit 200.
[0065]
On the other hand, for the critical flow deformation (δcr) data, the flow critical deformation may be calculated for all segments or all pipes, but ground fluidization due to the earthquake occurred. Actually, the amount of flow that causes damage to the pipes is actually limited to the vicinity of the revetment, and the displacement of the ground due to fluidization near the revetment is almost the same as the revetment line. The inventors have confirmed that the direction is often orthogonal. Therefore, for example, only pipes located in an area within 100 [m] from the revetment or a segment having such a pipe shall be handled as a target for damage occurrence estimation, and other pipes or segments shall be The storage of flow critical deformation (δcr) data and the operation of estimating the occurrence of damage based on the data may be omitted. By doing in this way, the advantage that the data amount and data processing for at least the omitted part can be simplified can be obtained. The critical flow deformation (δcr) is estimated when external force is applied to the pipe from a direction almost perpendicular to the revetment line, which is the direction in which ground displacement is most likely to occur due to fluidization. Needless to say, it is desirable to obtain it by performing structural mechanical strength analysis of the assumed piping.
[0066]
Similar to the critical deformation amount (Dcr), when obtaining the flow critical deformation amount (δcr) data, classification focusing on the connection form of the pipe such as a straight type, a curved pipe type, and a T-shape. According to the law, the piping network may be discretized into a plurality of segments, and strength analysis or the like may be performed for each segment. Alternatively, the flow critical deformation amount (δcr) is obtained in this way, and the flow critical earthquake motion value (SIcr ′) or the flow critical earthquake amplitude value (Ucr ′) that causes the flow critical deformation amount (δcr). Is calculated based on the correlation or relational expression between the seismic motion value that has already been confirmed and the flow amount, and the flow critical seismic motion value (SIcr ′) or seismic amplitude value (Ucr ′). May be set to be compared with the seismic motion value (SI) or seismic amplitude value (U) input as seismic motion information. However, it goes without saying that it is not limited to this.
[0067]
The breakage occurrence estimation unit 200 includes an SI comparison determination unit 201 and a δ comparison determination unit 202. The SI comparison / determination unit 201 compares the seismic motion value (SI) included in the input seismic motion information with the critical seismic motion value (SIcr) for each segment, and assigns to which segment the position corresponding to the seismic motion. Estimate whether pipe breakage will occur. Similarly, the δ comparison / determination unit 202 compares the flow amount (δ) estimated to be generated due to the earthquake motion and the flow critical deformation amount (δcr) for each segment or each predetermined segment, It is estimated which segment of the pipe will be damaged due to the fluidization of the ground due to the earthquake at that time.
[0068]
More specifically, when information on seismic motion values (SI) and information on seismic motion including information on the location of the epicenter are input from the input device 400 to the damage occurrence estimation unit 200, the SI occurrence determination of the damage occurrence estimation unit 200 is performed. The unit 201 reads data {N, (x, y), T, L, Dcr, δcr, SIcr; N = 1, 2, 3...} Regarding all segments stored in the critical value storage unit 100. For each of the segments, the seismic motion value (SI) is compared with the critical seismic motion value (SIcr). Assuming that it occurs, the data of the position of the segment is sent to the display device 300. If the seismic motion value (SI) is less than the critical seismic motion value (SIcr) (SIcr> SI), it is estimated that the segment will not be damaged, and the data of the position of the segment is not transmitted.
[0069]
Further, the value of the amount of flow (δ) that is observed in the region within a predetermined distance from the revetment due to the fluidization of the ground included in the input information on the ground motion is the failure occurrence estimation unit 200. , The δ comparison / determination unit 202 of the breakage occurrence estimation unit 200 has piping in a region within a predetermined distance from the revetment among all the segments stored in the critical value storage unit 100. The segment data is selected and read, and for each of the read segments, the flow amount value δ is compared with the flow critical deformation amount value δcr. It is estimated that a segment having a value equal to or larger than (δcr) (δcr ≦ δ) is broken, and the data of the position of the segment is sent to the display device 300. However, when the flow amount (δ) is less than the flow critical deformation amount (δcr) (δcr> δ), it is estimated that the segment does not break.
[0070]
Here, for a segment having a critical ground motion value (SIcr> SImax) larger than the ground motion value (SImax) corresponding to the largest earthquake that may occur within a predetermined area, such as 200 [kine] or more. Since it means that it is earthquake resistant even for such a maximum-scale earthquake, it may be preliminarily estimated as “constantly no damage”. Similarly, when the critical earthquake amplitude value (Ucr) is used instead of the critical earthquake motion value (SIcr), the critical earthquake amplitude larger than the earthquake amplitude value (Umax) corresponding to the largest possible earthquake that may occur. A segment having a value (Ucr> Umax) may be estimated in advance as “constantly no damage”. For such a pipe having sufficient strength (SIcr or Ucr), by predetermining “constantly no breakage” in advance, at least the earthquake motion value (SI) and the critical earthquake motion value (SIcr) This is desirable because it is possible to omit the time and effort required for comparison (time and data processing required), and further simplify the earthquake damage estimation method and further reduce the amount of data processing required.
[0071]
Similarly, for the damage caused by fluidization of the ground, the maximum flow amount that may occur in the vicinity of the revetment in a predetermined area where the piping network is provided (for example, 5 [m] or more). For segments having a flow critical deformation amount (δcr> δmax) greater than δmax), it is assumed that they will not break even if such a maximum level of fluidization occurs. You may make it keep. Note that the values such as SImax = 200 [kine] and δmax = 5 [m] are given as examples, and are not limited to such numerical values in practice. Needless to say.
[0072]
In addition, for a segment that is presumed to be “no damage permanently” in this way, information (for example, a flag) indicating that there is no need to perform earthquake damage estimation based on the seismic motion value or the flow rate is given to the segment. It is desirable to add them to the group of data {n, (x, y), T, L, Dcr, δcr, SIcr} and store them in the critical value storage unit 100.
[0073]
The display device 300 includes a data processing circuit 301 and a display device 302 as main parts thereof. In this display device 300, when data on the position of a segment estimated to cause damage to piping due to earthquake motion or ground fluidization is sent from the damage occurrence estimation unit 200, the data processing circuit 301 Corruption has occurred in the map displayed by the display device 302 based on the segment position data (x, y) sent and the map data of the entire area where the piping network is provided. Display data for displaying, for example, a pinpoint position where the position is estimated is generated. The display device 302 uses, for example, a liquid crystal display device capable of color display, a CRT, or the like, and on the display screen, an image of a map of the entire predetermined area and an image of the occurrence position of damage indicated by pinpoints therein Are combined and displayed.
[0074]
For example, the ground color of the entire map is set to green, and the piping network is classified according to, for example, pressure grades, and each classification is indicated by a different color such as yellow or blue. Then, in such a map, the position estimated to cause the pipe breakage in response to the earthquake motion is displayed in a conspicuous warning color such as red. Furthermore, the warning pinpoint display at the position where the occurrence of damage to the pipe is estimated may be blinked. The location of the damage caused by the earthquake motion and the location of the damage caused by the fluidization of the ground are displayed in different colors and blinking, etc. It may be possible to distinguish at a glance. Further, in this display device 302, the open / close state of the valve device of each governor that is automatically or remotely operated is displayed in blue, for example, the governor in which the valve device is open is displayed in blue, and the valve device is in the closed state. It is desirable that some governors are displayed in red so that they can be distinguished at a glance.
[0075]
In this way, the server 20 estimates a damage occurrence location (location where damage such as breakage due to the earthquake occurs) in the piping network in accordance with the input information of the seismic motion. Then, the display device 300 displays and outputs information on the estimation result.
[0076]
The governor installed in the piping network is equipped with a so-called automatic seismic seismic cutoff function that automatically shuts off the valve device when it receives an earthquake motion with a magnitude greater than a predetermined seismic amplitude. In some cases, it is also possible to perform damage estimation and pressure / leakage analysis, including such governor's automatic seismic seismic cutoff function as one of the boundary conditions and analysis conditions. In that case, ideally, for one seismic motion with a magnitude exceeding the predetermined value, all the governors in the piping network of the same region should be shut off at the same time. .
[0077]
In practice, however, the ground conditions such as the resonant frequency and the ease of shaking often differ depending on the location where each governor is installed. In some cases, the seismic block is executed in the governor of the other, and the block is not performed in the governor at other points.
[0078]
Therefore, in the case of a piping network having a governor having such an automatic seismic seismic cutoff function, for example, the ease of shaking with respect to seismic motion at each point is evaluated in advance, and a weighting coefficient from 0 to 1 (for example, If the information on the magnitude of seismic motion is set to be input as an SI value, for example, the SI value is multiplied by the weighting coefficient w of each governor. Estimating the governor that is shut off for one seismic motion and the governor that is not shut off by comparing it with the cutoff critical SI value at which the cutoff is performed by the governor (for example, SIsh) Is possible.
[0079]
For example, an SI value indicating the magnitude of an earthquake included as an element of input earthquake motion information is a value of S, and the ease of shaking of a governor that is an object of estimation of the presence or absence of interruption is evaluated. Assuming that the weighting coefficient is w and the governor's cutoff critical SI value is SIsh, the governor's cutoff is determined when the value obtained by multiplying S and w is less than the SIsh value. (S · w <SIsh), the governor is presumed not to be shut off, and if it is equal to or greater than the value of SIsh (S · w ≧ SIsh), the governor is presumed to be shut off.
[0080]
Or, without relying on such automatic estimation, the user can directly select any governor from among the governors in the piping network, and only that governor does not perform the shutoff corresponding to the earthquake motion. It goes without saying that the server 20 and the analysis device 30 may create the state virtually.
[0081]
Based on the information on the damage occurrence location estimated by the server 20, the analysis device 30 determines the gas pressure state (positional pressure distribution and the temporal transition of the pressure value at each position) in the piping network and the gas leakage state. (A time transition of a gas leakage occurrence position and a gas leakage state at each position) is analyzed. Therefore, it goes without saying that the analysis device 30 is completely different from an analysis device that performs a numerical wind tunnel analysis on the behavior of a fluid in a general straight pipe.
[0082]
The analysis relating to the pressure state / leakage state of the gas in the piping network performed by the analysis device 30 will be described in more detail.
[0083]
In this analysis device 30, basically, the entire piping network is divided into one unit block, and the time transition of gas leakage caused by piping damage and the transition of pressure state are analyzed for each block. Then, the analysis results for each block are collected, and the analysis result data for the entire piping network is output.
[0084]
FIG. 4 schematically shows an example of a piping configuration in a unit block when the entire piping network is divided into unit blocks. Here, in FIG. 4, what is drawn as a thick pipe shows the medium pressure pipe 41, and what is drawn as a thinner pipe shows the low pressure pipe 42. Further, the portion marked with an X in FIG. 4 indicates a damage occurrence location 44 estimated by the server 20 corresponding to the input information of the seismic motion. In addition, in FIG. 4, since the dwelling 46 of a consumer in the block 45, piping structure, etc. are drawn typically, it is considerably simplified rather than actual, but the density and arrangement | positioning of actual piping structure, a residence, etc. Needless to say, the complexity of is higher than that shown in FIG.
[0085]
In the piping in one unit block, generally, the block valve 47 which is provided at each boundary with the adjacent other block and is normally closed isolates the gas conduction with the adjacent other block. Has been. In addition, a function of automatically shutting off the valve device in response to an earthquake motion of a predetermined magnitude or more and a function of shutting off the valve device by remote operation for each connection portion of the intermediate pressure pipe 41 and the low pressure pipe 42 A governor 48 having a function of adjusting the pressure of the gas supplied (transported) from the intermediate pressure pipe 41 to the low pressure pipe 42 is provided.
[0086]
In general, when an earthquake actually occurs, theoretically, all governors 48a, 48b, 48c, and 48d in one block as shown in FIG. Even if a pipe breakage occurs in one block as shown in FIG. 4 and a gas leak occurs from that part, but no measures are taken against the gas leak, the pressure of the gas in the pipe in the block The gas leakage continues until it balances with the so-called atmospheric pressure (gauge pressure), but when the pressure reaches an equilibrium state, the gas leakage stops.
[0087]
However, in actuality, as schematically shown in FIG. 5 (A), as a result of the earthquake, the pipe 44 is broken at the breakage location 44 in the pipe network, and most of the blocks in the block In some cases, the governors 48a, 48b, and 48c are in the cut-off state, while the governor 48d in the upper right position in FIG. 5A is in the non-cut-off state. In such a case, a pressure drop occurs in the low pressure pipe 42 due to gas leakage from the breakage occurrence point 44, and the governor 48d responds to this pressure drop by the low pressure pipe due to its original function. It functions to increase the flow rate of gas supply (conduction) from the medium-pressure pipe 41 to the low-pressure pipe 42 in order to return the pressure inside 42 to a normal state. For this reason, as shown in FIG. 5B, the gas leakage flow rate from the breakage occurrence point 44 in the piping network is promoted by the function of increasing the supply amount by the governor 48d in an unblocked state, and rather increases. To do. Therefore, in such a case, it is required that the governor 48d in the unblocked state is forcibly brought into the blocked state by remote operation from the outside. Therefore, the piping network earthquake damage state simulation system according to the present embodiment can perform a training simulation or the like related to a remote operation of forcibly putting the unoccupied governor 48d into a shut-off state as described above. It is more desirable.
[0088]
Figure 6 assumes the basic configuration of the piping configuration in one block with the simplest combination of low-pressure and medium-pressure piping and governor, and the piping configuration. When the piping configuration is damaged, It is a figure for demonstrating an example of the analysis methods, such as a time transition of a leakage state. Here, the cross-sectional area of the low-pressure pipe 42 is uniformly AL, the total extension of the series of low-pressure pipes 42 is L, the normal gas set pressure is PL-nol, and the external air pressure is PG. It is assumed that the damaged portion is generated at one place in the low-pressure pipe 42 and the flow rate per unit time of gas leakage from the damaged portion is Q. A series of low-pressure pipes 42 in one block are connected to the medium-pressure pipe 41 via a governor 48, but the other ends are closed by block valves 47 (not shown in FIG. 6). It can be regarded as a closed space.
[0089]
When the governor 48 is shut off automatically in response to earthquake motion or manually by remote operation, the piping configuration in this block is a tubular shape as shown in FIG. It can be thought of as a closed space. Therefore, in such a case, when the piping breaks down, the gas leakage at the flow rate Q continues thereafter, and the gas pressure PL in the low-pressure piping 42 changes from the normal set pressure PL-nol to the external pressure PG. Go down. The gas leakage stops when the pressure PL of the gas in the low-pressure pipe 42 is balanced with the external pressure PG (when PL = PG). Accordingly, the time-series transition (temporal change) of the pressure P of the gas in the low-pressure pipe 42 in this case is the pressure PL over the time Δt as shown in FIG. 7B as an example. It seems that it gradually decreases over ΔP from PL-nol to the external pressure PG.
[0090]
Alternatively, as shown in FIG. 8A, when the governor 48 is in an unblocked state, the governor 48 has a pressure PL in the low-pressure pipe 42 corresponding to the pressure drop caused by gas leakage. In order to restore the normal state, the gas supply flow rate from the intermediate pressure pipe 41 to the low pressure pipe 42 is increased. For this reason, when the gas is supplied from the intermediate pressure pipe 41 set to a pressure PM higher than the pressure PL in the low pressure pipe 42 to the low pressure pipe 42, the pressure PL of the gas in the low pressure pipe 42 is damaged by the pipe. The pressure value is higher than the normal set pressure PL-nol without any pressure. Further, the flow rate Q of gas leakage in this case is larger than that in the case where the governor 48 is in the cutoff state. Moreover, this state continues unless the governor 48 is shut off. Accordingly, the time-series transition of the gas pressure PL in the low-pressure pipe 42 in this case, as shown in an example in FIG. 8B, immediately after the pipe breakage, the gas caused by the gas leakage The pressure PL in the low-pressure pipe 42 slightly decreases from the normal pressure PL-nol due to the loss of gas, but the governor 48 supplies a large amount of gas to the low-pressure pipe 42 at the pressure PM in response to the pressure drop. As a result, the pressure PL in the low-pressure pipe 42 is eventually higher than the normal pressure PL-nol. This state is continued until the governor 48 is turned off. For example, when the governor 48 is switched to the shut-off state by remote operation, the pressure state changes as shown in FIG. 7B, and the gas pressure PL in the low-pressure pipe 42 is balanced with the external pressure PG. The gas leakage stops.
[0091]
The pressure state and gas leakage state in one block are generally in any of the above two types of time-series transitions or a combination of them.
[0092]
The specific pattern of the temporal change in the flow rate Q and the pressure P is assumed to be an exponential function as shown in FIG. 7B, for example. The time change pattern in the actual piping network is confirmed in advance by a gas leak experiment or the like and converted into a function. Using the function, specific numerical values such as the set pressure PL-nol, the external pressure PG, and the flow rate Q are calculated. It can be analyzed by substituting. Further, the time Δt during which the gas leakage continues represents the temporal change pattern of the flow rate Q and the pressure P, with the time until the pressure P decreases from the set pressure PL-nol to the external pressure PG as a boundary condition. It can be calculated based on the function. Further, the total amount of leaked gas can be calculated by integrating the flow rate Q over time Δt.
[0093]
When there are a plurality of pipe damage points, the simplest analysis method is to calculate the linear sum of the gas leakage flow rate Q and pressure change ΔP at the plurality of points, thereby calculating the inside of one block. It is possible to obtain an analysis result of the pressure state and the gas leakage state at the same time.
[0094]
The analysis device 30 collects the analysis results of the pressure state and the gas leakage state for each block individually analyzed in this manner, thereby analyzing the time series transition of the pressure state and the gas leakage state of the entire piping network. Can be obtained. The analysis result is displayed, for example, on the screen of the display device 302 of the terminal device 10 as a map image as shown in FIGS. 4, 5, etc., and the user selects from the map image Analysis results of time-series transition of pressure state and gas leakage state for the location are displayed in graphs as shown in Fig. 7 (B) and Fig. 8 (B), and piping network earthquake damage state simulation at the time of earthquake occurrence Can be executed. The data of the analysis result can be stored in the storage device 40.
[0095]
The storage device 40 stores the data of the analysis result performed by the analysis device 30 as described above in association with the earthquake motion information input as the analysis condition. By doing in this way, the user can perform training simulation etc. on the information on the earthquake motion such as the epicenter position (x, y) and seismic intensity (SI) from the data stored and accumulated in the storage device 40. The terminal device 10 can read out the information on the analysis result of the pressure state and the leakage state corresponding to the earthquake motion assuming the desired seismic source position and seismic intensity, as a search keyword when performing.
[0096]
Furthermore, the information on the analysis result of the pressure state and the leakage state corresponding to the earthquake motion is associated with the remote operation information of the governor 48 and accumulated in the storage device 40 as the history of the earthquake disaster prevention training or the past log data. By doing so, it may be possible to read it later and use it as information to be used as a material for conducting a case study of earthquake disaster prevention training.
[0097]
Alternatively, as the piping network earthquake damage state simulation system according to the present embodiment is repeatedly used, the data stored in the storage device 40 is the pressure state and leakage of various situations corresponding to various analysis conditions. Such data will not only be used for simulations for earthquake disaster prevention drills, but also, for example, when an earthquake disaster actually occurs, If it is difficult or impossible to collect information on the damage status or gas shutoff status of the medium pressure pipe 41 or the low pressure pipe 42), the governor 48, etc. It can also be used to perform simulations to estimate the damage situation in the region with high accuracy.
[0098]
Next, main operations of the simulation system for earthquake disaster prevention training according to the present embodiment will be described. FIG. 9 shows the main flow of operation of this simulation system for earthquake disaster prevention training.
[0099]
First, the user inputs seismic motion information such as the epicenter (x, y) and seismic motion value SI as analysis conditions using the input device 400 of the terminal device 10 (S1).
[0100]
The server 20 estimates the occurrence location 44 in the piping network and estimates the presence or absence of automatic shutoff of each governor 48 (S3) in response to the input information on the seismic motion. The information (data) of the estimation result is once sent to the terminal device 10, and the map image of the piping network and the pinpoint display of the breakage occurrence point 44 in the map image are displayed on the screen of the display device 300 of the terminal device 10. It is displayed (S4). When the user checks the image and is suitable for the training simulation intended by the user (Y in S5), information on the estimation result at that time is transmitted to the analysis device 30. However, if the user is not satisfied with the estimation result (N in S5), the information (data) of the estimation result at that time is discarded, and the user inputs analysis conditions different from this time. Then, the steps from S1 to S5 are repeated again (N to S1 to S5 in S5).
[0101]
In the analysis device 30, the pressure state and the gas leakage state for each block based on the information on the estimation result of the breakage occurrence point 44 transmitted from the server 20 and the information on the estimation result on whether each governor 48 is automatically shut off. Are analyzed (S6), information (data) of the analysis results is collected, and the analysis result of the entire piping network is displayed on the screen of the terminal device 10 (S7).
[0102]
Subsequently, in the case of a simulation for training the remote operation of the governor 48, the trainee refers to the analysis result displayed on the screen of the terminal device 10 and the like, while the input device 400 uses the virtual device of the governor 48. Remote operation is performed (S8). Then, the server 20 and the analysis device 30 perform reanalysis when the virtual governor 48 is cut off in the system based on the remote operation input by the trainee (S9). The result of the reanalysis is displayed on the screen of the terminal device 10 (S10). If the user desires to accumulate the reanalysis result at this time (Y in S11), the data of the reanalysis result is stored in the storage device 40 (S12).
[0103]
Alternatively, when the analysis result data is accumulated in the storage device 40 and the user desires to start training simulation or the like by appropriately reading data corresponding to the desired earthquake motion from among them, FIG. As shown in FIG. 5, first, the user inputs information on seismic motion such as the epicenter (x, y) and seismic motion value SI as analysis conditions using the input device 400 of the terminal device 10 as a data search keyword (S21). ).
[0104]
Then, the terminal device 10 or the server 20 uses the input seismic motion information ((x, y), SI) as a keyword for data search, and accumulates analysis result data that matches the keyword in the storage device 40. It retrieves and reads from the past analysis result data (S22). Based on the data, a pinpoint display of the breakage location 44 and a time-series display of the pressure state and the gas leakage state are output to the screen of the display device 300 (S23).
[0105]
Subsequently, if a remote operation training is performed regarding the disconnection of the governor 48 (Y of S24), the user inputs a command for starting the governor training, for example, as described with reference to FIG. Steps S12 to S12 are executed, and a remote operation training simulation for the governor 48 is executed.
[0106]
As described above, in the piping network earthquake damage state simulation system according to the present embodiment or the piping network earthquake damage state simulation method embodied by the system, input earthquake motion information (SI, (x, y), etc.) In response to the above, the server 20 estimates where the structural mechanical damage such as pipe breakage or cracks occurs in the pipe network, or the occurrence of the breakage 44, and the estimated place is damaged. Is included in the analysis conditions, and the analysis device 30 analyzes the pressure state and leakage state of the gas in the piping network, so the specific leakage state and pressure state assumed when an earthquake occurs, More realistic analysis and simulation can be executed.
[0107]
In addition, since the analysis device 30 performs time-series analysis on the gas pressure state or leakage state, the temporal change (pressure transition) of the gas pressure state or leakage state in the piping network after the earthquake occurs. And a more realistic simulation including a temporal change in the amount of leakage and the like).
[0108]
In addition, the information on the location 44 of the piping network that has been estimated by the server 20 corresponding to the information on the seismic motion input by the user may be confirmed before the analysis of the earthquake damage state such as the pressure state or the leakage state. Since the user can perform the simulation and training close to his / her most desired conditions, the user needs to input preconditions such as analysis conditions and damage occurrence conditions that are necessary and effective to be input to the analysis apparatus 30 in advance. It is possible to easily select an effective simulation, and it is possible to reliably and quickly perform an effective simulation based on the user's desire based on such preconditions.
[0109]
Further, in addition to performing analysis based on the estimation result of the breakage occurrence location 44 by the server 20, the user virtually assumes that damage such as breakage has occurred at a desired position in the piping network, and the pressure state in that case Since it is also possible to perform analysis on the leakage state, it is possible to further increase the degree of freedom in selecting analysis conditions and damage status in performing simulation and training.
[0110]
In addition, the analysis including the automatic shut-off operation of the governor 48 and the shut-off operation by remote control which has a great influence on the gas pressure distribution and the gas leakage state in the piping network can be performed. Realistic simulation can be realized.
[0111]
Needless to say, the analysis result information may be directly displayed or printed out without being temporarily stored or accumulated in the storage device 40.
[0112]
In the present embodiment, the case where combustible gas is assumed as the fluid to be analyzed in the pressure / leakage state has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition to this, for example, a piping network for transporting liquid fluids such as oil and clean water and sewage, and a piping network laid almost flat in a predetermined area, as well as in a predetermined building Needless to say, the piping network earthquake damage state simulation system or the piping network earthquake damage state simulation method according to the present embodiment can also be applied to a piping network arranged three-dimensionally.
[0113]
【The invention's effect】
As described above, according to the piping network earthquake damage state simulation system according to any one of claims 1 to 13 or the piping network earthquake damage state simulation method according to any one of claims 14 to 26, first, a user or the like Corresponding to the earthquake motion information input by, we estimated where in the piping network structural damage such as pipe breakage or cracks occurred, and that the estimated part was damaged The analysis of the pressure state and leakage state of the fluid in the piping network is included in the analysis conditions, so a more realistic analysis of the specific leakage state and pressure state expected at the time of the earthquake And simulation. As a result, more realistic and effective earthquake countermeasure training using the virtual realization (simulation) of the state at the time of the earthquake about the specific pressure change or leakage of fluid in such a piping network. It can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a piping network earthquake damage state simulation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a functional outline configuration of a server 20;
FIG. 3 is a graph showing a correspondence relationship between a critical deformation amount (Dcr) and a critical earthquake amplitude value (Ucr).
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a piping configuration in a unit block.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of a gas leakage state caused by occurrence of damage to piping or the like in a unit block and an uncut state of the governor.
[Fig. 6] Assume the basic configuration of the piping configuration in one block with the most simplified combination of low-pressure piping, medium-pressure piping and governor, and the piping configuration, and the gas pressure state when the piping configuration is damaged It is a figure for demonstrating an example of the analysis methods, such as a time transition of a leakage state.
FIG. 7A schematically shows an example of a gas leakage state when piping or the like is damaged in a unit block and the governor is cut off, and the pressure / leakage in that case It is a figure (B) showing the time-sequential transition of a state.
FIG. 8A schematically shows an example of a gas leakage state caused by occurrence of damage to pipes and the like in a unit block and an uncut state of the governor, and a time series of pressure / leakage state in that case It is a figure (B) showing a target transition.
FIG. 9 is a diagram showing a main flow of operation of the simulation system for earthquake disaster prevention training according to the present embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a main flow of operation when a lot of analysis result data is stored in a storage device, and data corresponding to a desired seismic motion is read out appropriately and training simulation or the like is started. It is.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Terminal device, 20 ... Server, 30 ... Analysis apparatus, 40 ... Memory | storage device, 41 ... Medium pressure piping, 42 ... Low pressure piping, 44 ... Damaged place, 48 ... Governor

Claims

地震動値としてＳＩ値を入力する地震動情報入力手段と、Seismic motion information input means for inputting SI values as seismic motion values;
所定種類の流体を輸送対象とした配管網を複数のセグメントに区分して掌握し、地盤の固有振動周期Ｔまたは固有振動波長Ｌのうち少なくともいずれかを用いて前記配管網の構造力学的解析によって算定された、地震発生時における前記各セグメント内での配管に破損が発生する臨界のＳＩ値のデータであるＳＩ  A piping network for transporting a predetermined type of fluid is divided into a plurality of segments and is grasped, and by structural mechanical analysis of the piping network using at least one of the natural vibration period T or the natural vibration wavelength L of the ground. SI that is the calculated critical SI value at which the pipe in each segment breaks at the time of the earthquake. crcr 値を、前記セグメントの地図上での位置座標の情報と共に対応付けて記憶しておき、前記地震動情報入力手段から入力されたＳＩ値を前記各セグメントごとでの前記ＳＩThe value is stored in association with the information of the position coordinates on the map of the segment, and the SI value input from the earthquake motion information input means is the SI value for each segment. crcr 値と比較して、ＳＩ値≧ＳＩSI value ≧ SI compared to the value crcr 値である場合には、当該セグメントにおける当該位置座標の地点に管路の破損が発生したと推定する配管網被害推定手段と、If it is a value, a pipe network damage estimation means that estimates that a pipeline break has occurred at the position of the position coordinate in the segment,
前記配管網における前記輸送対象の流体の圧力状態または漏洩状態のうち少なくともいずれかについての位置的分布の解析または時系列的推移の解析を行う配管網流体状態解析手段と  A piping network fluid state analysis means for analyzing a positional distribution or a time-series transition of at least one of a pressure state and a leakage state of the fluid to be transported in the piping network;
を備えたことを特徴とする配管網地震被害状態シミュレーションシステム。  Piping network earthquake damage state simulation system characterized by comprising

前記配管網流体状態解析手段による解析結果の情報を、少なくとも前記地震動値ＳＩと対応付けて記憶する解析結果記憶手段と、 Analysis result storage means for storing information of analysis results by the pipe network fluid state analysis means in association with at least the earthquake motion value SI;
地震動値ＳＩが入力されると、前記解析結果記憶手段に記憶されている情報のうちから、前記入力された地震動値ＳＩに対応した解析結果の情報を読み出す解析結果読出手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。 An analysis result reading unit that reads out information on an analysis result corresponding to the input seismic motion value SI from information stored in the analysis result storage unit when an earthquake motion value SI is input; The piping network earthquake damage state simulation system according to claim 1, wherein:

前記配管網被害推定手段によって為された推定結果の情報を、前記地図上での前記配管網の表示と対応付けて出力する被害推定結果情報出力手段を備えた Damage estimation result information output means for outputting the information of the estimation result made by the piping network damage estimation means in association with the display of the piping network on the map is provided.
ことを特徴とする請求項１または２項に記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。The piping network earthquake damage state simulation system according to claim 1 or 2, characterized in that

前記地震動情報入力手段と、前記被害推定結果情報出力手段とが、同一の入出力端末装置によって兼備されている The seismic motion information input means and the damage estimation result information output means are combined by the same input / output terminal device.
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。The piping network earthquake damage state simulation system according to any one of claims 1 to 3.

前記配管網流体状態解析手段が、配管網被害推定手段によって推定された被害発生箇所の情報以外に、前記配管網における被害発生箇所の仮想された情報の入力を受けて、当該仮想された被害発生箇所の情報に基づいて前記解析を行う機能を、さらに備えているThe piping network fluid state analyzing means receives virtual information of the damage occurrence location in the piping network in addition to the damage occurrence location information estimated by the piping network damage estimation means, and the virtual damage occurrence The function of performing the analysis based on the information of the location is further provided
ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。The piping network earthquake damage state simulation system according to any one of claims 1 to 4, wherein

前記配管網が、所定の地震動に対応して自動的に弁閉動作を行う弁装置を備えたものであり、The piping network includes a valve device that automatically performs a valve closing operation in response to a predetermined earthquake motion,
前記配管網流体状態解析手段は、前記弁閉動作が行われたことを解析条件に含めた前記配管網における前記流体の圧力状態または漏洩状態の解析を行う The piping network fluid state analyzing means analyzes the pressure state or leakage state of the fluid in the piping network including the analysis condition that the valve closing operation has been performed.
ことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１つの項に記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。The piping network earthquake damage state simulation system according to any one of claims 1 to 5, wherein:

前記配管網が、遠隔操作によって弁開閉動作が可能な弁装置を備えたものであり、The piping network is provided with a valve device that can be opened and closed by remote operation,
前記配管網流体状態解析手段は、前記遠隔操作の入力を受けて、当該遠隔操作に対応した前記弁装置の弁開閉動作が行われたものと仮想し、当該弁開閉動作が行われたことを解析条件に含めた前記配管網における前記流体の圧力状態または漏洩状態の解析を行う The pipe network fluid state analyzing means receives the input of the remote operation, virtually assumes that the valve opening / closing operation of the valve device corresponding to the remote operation has been performed, and that the valve opening / closing operation has been performed. Analyzes the pressure state or leakage state of the fluid in the piping network included in the analysis conditions
ことを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１つの項に記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。 The piping network earthquake damage state simulation system according to any one of claims 1 to 6.

前記解析結果記憶手段が、前記配管網流体状態解析手段による解析結果を前記遠隔操作の情報と共に記憶する The analysis result storage means stores an analysis result by the piping network fluid state analysis means together with information on the remote operation.
ことを特徴とする請求項２記載の配管網地震被害状態シミュレーションシステム。The piping network earthquake damage state simulation system according to claim 2, wherein:

地震動値としてＳＩ値を入力する地震動情報入力ステップと、An earthquake motion information input step for inputting an SI value as an earthquake motion value;
所定種類の流体を輸送対象とした配管網を複数のセグメントに区分して掌握し、地盤の固有振動周期Ｔまたは固有振動波長Ｌのうち少なくともいずれかを用いて算定された、地震発生時における前記各セグメント内での配管に破損が発生する臨界のＳＩ値のデータであるＳＩThe pipe network for transporting a predetermined type of fluid is divided into a plurality of segments, and is calculated using at least one of the natural vibration period T or the natural vibration wavelength L of the ground. SI that is data of critical SI value that causes damage to piping in each segment crcr 値を、前記セグメントの地図上での位置座標の情報と共に対応付けて記憶しておき、前記入力されたＳＩ値を前記各セグメントごとでのＳＩThe value is stored in association with the position coordinate information of the segment on the map, and the input SI value is set to the SI for each segment. crcr 値と比較して、ＳＩ値≧ＳＩSI value ≧ SI compared to the value crcr 値である場合には、当該セグメントにおける当該位置座標の地点に管路の破損が発生したと推定する配管網被害推定ステップと、If it is a value, a piping network damage estimation step for estimating that a pipeline breakage has occurred at the location of the position coordinate in the segment;
前記配管網における前記輸送対象の流体の圧力状態または漏洩状態のうち少なくともいずれかについての位置的分布の解析または時系列的推移の解析を行う配管網流体状態解析ステップと A piping network fluid state analysis step for analyzing a positional distribution or a time-series transition of at least one of a pressure state or a leakage state of the fluid to be transported in the piping network;
を備えたことを特徴とする配管網地震被害状態シミュレーション方法。 A piping network earthquake damage state simulation method characterized by comprising:

前記配管網流体状態解析ステップによる解析結果の情報を、少なくとも前記地震動値ＳＩと対応付けて記憶するステップと、地震動値ＳＩが入力されると、前記記憶されている情報のうちから、前記入力された地震動値ＳＩに対応した解析結果の情報を読み出す解析結果読出ステップとWhen the information on the analysis result of the piping network fluid state analysis step is stored in association with at least the seismic motion value SI, and the seismic motion value SI is input, the information is input from among the stored information. An analysis result reading step for reading information on the analysis result corresponding to the seismic motion value SI;
を備えたことを特徴とする請求項９記載の配管網地震被害状態シミュレーション方法。The piping network earthquake damage state simulation method according to claim 9, comprising:

配管網被害推定ステップによって推定された被害発生箇所の情報以外に、前記配管網における被害発生箇所の仮想された情報の入力を受けて、当該仮想された被害発生箇所の情報に基づいて前記解析を行うステップを、さらに備えている In addition to the information on the damage occurrence location estimated in the piping network damage estimation step, the analysis is performed based on the virtualized information on the occurrence location of damage in response to the input of virtual information on the damage occurrence location in the piping network. The step to perform is further provided
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の配管網地震被害状態シミュレーション方法。 The piping network earthquake damage state simulation method according to claim 9 or 10, characterized in that

前記配管網が、所定の地震動に対応して自動的に弁閉動作を行う弁装置を備えており、The piping network includes a valve device that automatically performs a valve closing operation in response to a predetermined earthquake motion,
前記配管網流体状態解析ステップは、前記弁閉動作が行われたことを解析条件に含めた前記配管網における前記流体の圧力状態または漏洩状態の解析を行う The piping network fluid state analyzing step analyzes the pressure state or leakage state of the fluid in the piping network including the analysis condition that the valve closing operation has been performed.
ことを特徴とする請求項９ないし１１のうちいずれか１つの項に記載の配管網地震被害状態シミュレーション方法。 The piping network earthquake damage state simulation method according to any one of claims 9 to 11, wherein

前記配管網が、遠隔操作によって弁開閉動作が可能な弁装置を備えたものであり、The piping network is provided with a valve device that can be opened and closed by remote operation,
前記配管網流体状態解析ステップは、前記遠隔操作の入力を受けて、当該遠隔操作に対応した前記弁装置の弁開閉動作が行われたものと仮想し、当該弁開閉動作が行われたことを解析条件に含めた前記配管網における前記流体の圧力状態または漏洩状態の解析を行うことを特徴とする請求項９ないし１２のうちいずれか１つの項に記載の配管網地震被害状態シミュレーション方法。 The pipe network fluid state analyzing step is based on the assumption that the valve opening / closing operation has been performed in response to the input of the remote operation, assuming that the valve opening / closing operation of the valve device corresponding to the remote operation has been performed. The piping network earthquake damage state simulation method according to any one of claims 9 to 12, wherein the pressure state or leakage state of the fluid in the piping network included in the analysis condition is analyzed.