JP2001234561A

JP2001234561A - 配水池設備の制御方法および装置

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Publication number: JP2001234561A
Application number: JP2000050530A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Teramoto; 智夫寺本; Tadanao Tajima; 忠直田島; Yuzo Takeishi; 雄三武石; Jinpei Tate; 仁平舘
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、上流側と下流側の両方の配水
池の貯水量を運用上下限範囲を逸脱することなく下流側
配水池の流入量を安定に制御することができる配水池
設備の制御方法および装置を提供することにある。【解決手段】本発明の特徴とするところは、供給される
浄水量と上流側配水池１２１９の上下限貯水量および需
要量と下流側配水池１２２０の上下限貯水量に基づき上
流側配水池１２１９と下流側配水池１２２０の貯水量が
それぞれの上下限貯水量範囲内になるように下流側配水
池１２２０への流入量を求め、この求めた流入量によっ
て下流側配水池１２２０への流入量を制御するようにし
たことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場から浄水を
供給される上流側配水池から下流側配水池に流入する流
入量を調整するようにした配水池設備における下流側配
水池へ浄水流入量を制御する配水池設備の制御方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上水道における配水池設備を図１に示
す。浄水場１０２で作られた浄水は、配水池１０１を通
して需要家へ供給される。配水池１０１より流出する需
要量は時間的に変化し、朝、夕は多く、深夜は少なくな
るような変動（日間変動）を示すのが一般的である。

【０００３】需要量の日間変動に合わせて浄水場１０２
で水が作れれば何の問題もないが、浄水場１０２の処理
能力にも限界があり、需要のピークに合わせ浄水設備を
建設することはコストの面からも無駄である。また、浄
水場１０２としては、設備の安定稼動のため浄水量を一
定に保ち、一定の送水を行いたいという要求がある。

【０００４】そこで、浄水場１０２と需要家の間に配水
池１０１及び配水池流入弁１０３を設けて配水池流入量
を調整し、需要量の少ない時間帯に配水池１０１に水を
溜め込み、多い時間帯にその水を使うという運用をして
いる。つまり、需要量の変動を配水池１０１の貯水量を
利用して吸収し、配水池１０１の流入量すなわち浄水場
１０２からの送水量の均等化を図っている。

【０００５】需要量の変動状態は図２（ａ）の特性２０
２のようになる。浄水場１０２からの送水量（＝配水池
流入量）は前述の理由から終日一定であることが望まし
いため、最適流入量は直線２０１となる。需要量の変動
特性は曲線２０２のようになるため、配水池１０１の貯
水量は図２（ｂ）の特性２０３のように変動する。つま
り、配水池１０１の貯水量を変動させることで、流入量
を一定にすることができることになる。

【０００６】ところが、配水池１０１として通常は溢れ
たり、空になったりすることのないように、図１に示す
配水池１０１の運用範囲（貯水量、水位）のように運用
上限１０４と運用下限１０５を設け、需要量２０２の急
変に備え余裕を持った運用を行っている。上下限の範囲
内でみると、貯水量は図２（ｂ）の変動特性２０３のよ
うに「Ａ」で示す期間で下限値１０５を下回っているた
め、実運用上好ましくない。

【０００７】当初は、貯水量に充分な余裕を見て配水池
を建設したが、その後の人口の増加等による需要量の増
加、変動量の増大により、このような現象の起こる地域
が増えている。特に、大都市近辺ではその傾向が顕著に
なっている。

【０００８】従って、限られた配水池の容量を最大限に
活かし、変動の少ない流入量を算出し運用することが、
近年の上水道での課題の一つとなってきている。まや、
配水池流入弁のような機械設備は、その動作回数が寿命
に結びつくため変動回数を抑えるということが重要なこ
とである。

【０００９】このようなことを解決するのにＱＲＳ（Qu
asi-optimum Routing System）法が提案されている。

【００１０】ＱＲＳ法についてその考え方を説明する
と、以下の通りとなる。需要量が図３（ａ）の曲線特性
３０１になっているとき、時間的に累計した累積流量は
図３（ｂ）の特性３０２のようになる。

【００１１】ここで、配水池１０１の貯水量を終日下限
値１０５となるような運用を考えた場合、貯水量の下限
値１０５を出発点として需要量と同量を流入すればよい
ので、累積流入量は図４（ｂ）の特性４０１のようにな
る。同様に、配水池１０１の貯水量を終日上限値１０４
となるような運用を考えた場合、累積流入量は特性４０
２のようになる。従って、曲線４０１と曲線４０２に挟
まれた範囲の累積流入量で配水池１０１へ流入させるこ
とにより、配水池１０１の貯水量を運用範囲に保持した
運用が可能となる。

【００１２】次に、流入量が終日一定である最適流入量
を考える。配水池１０１の初期貯水量は配水池水位から
計算され、図４（ｂ）のａ点とする。通常、配水池１０
１の運用として、夜間の需要が少ない時間帯に水を溜め
込み、朝、夕の需要の多い時間帯にその水を使うのが一
般的である。従って、朝方の需要が増える直前の時刻に
配水池貯水量を運用上限１０４に達するようにする必要
があり、それが目標貯水量すなわち図中のｂ点になる。

【００１３】最適流入量の累積は、この初期貯水量（ａ
点）と目標貯水量（ｂ点）を結ぶ直線４０３であり、そ
の流量は直線４０３の勾配になる。ところが、この直線
４０３において、ｃ点とｄ点の間の時間帯で累積流入量
の下限（特性４０１）を下回っていることから、配水池
貯水量を運用範囲に保持することができなくなる。

【００１４】以上のことから、配水池貯水量を運用範囲
内に保持した累積流入量は、特性４０１と特性４０２に
挟まれ範囲で直線あるいは折線を探索することで求めら
れることがわかる。このように折線を探索し、流入量を
求める方法がＱＲＳ法である。そして、探索した折線の
屈曲点が少ないほど流入量の変動回数が少ない結果とな
る。

【００１５】従来のＱＲＳ法としての流入量の求め方
は、以下の通りである。ある配水池における累積流入量
の上下限値について、配水池貯水量の運用上下限より、
それぞれ図５に示す通り下限値を曲線５０１、上限値を
５０２と表わすことができる。従って、配水池貯水量を
運用範囲に保持した流入量は、曲線５０１と曲線５０２
の間に挟まれる範囲に存在するため、まずその範囲内に
存在する初期貯水量を出発点とする最も長い直線を探索
することから始まる。

【００１６】図５の例では、初期貯水量ａ点とｃ’点を
通る直線が曲線５０１と曲線５０２に挟まれる範囲に存
在する最も長い直線であるが、３時に上限を超えｃ’点
に達するため、１時間前に戻り２時のｃ点で折り曲げる
ものとする。次にｃ点から同様に最も長い直線を探索
し、最終時刻６時にｂ’点に達する。しかし、目標貯水
量はｂ点であるため、１時間前に戻り５時のｄ点で折り
曲げ、最後にｄ点とｂ点を結び、折線５０３（ａ−ｃ−
ｄ−ｂ）を決定する。

【００１７】近年、大都市近辺では、人口の増加等によ
って図６（ａ）のように需要量も増加し、その需要変動
量の増大に伴い、配水池流入量（累積流入量）の変動も
図６（ｂ）に示すように多くならざるを得なくなってき
ている。そのため、需要量に見合った貯水量とするよう
に、配水池を増設する浄水場も年々増えてきている。

【００１８】配水池を増設する場合、既設の配水池を一
旦取り壊し、新しく容量の大きな配水池を建設すること
は実運用上不可能なため、別に新たな配水池を建設する
ことになる。その際、図７に示す、例えば配水池７０２
のように、既設の配水池７０１と同じ標高の土地に増設
できれば、浄水場からの送水管により、配水池７０１と
配水池７０２を並列に接続することで２つの配水池７０
１、７０２の水位は物理的に同様に変化するため、配水
池７０１と配水池７０２は１つの配水池と見なすことが
できる。このような場合は、従来のＱＲＳ法により浄水
量を求めることができるため、問題にはならない。

【００１９】しかし、土地の問題があり、特に大都市近
辺では既設と同じ標高の土地に配水池を増設すること
は、ほとんど不可能であり、やむなく配水池７０３のよ
うに、配水池７０１と標高の違う場所に増設することに
なる。この場合、２つの配水池７０１と７０２を並列に
接続すると、標高の高い配水池７０３に水が溜まる前に
標高の低い配水池７０１の貯水量が満水となる。

【００２０】通常、配水池は、設備保護のために満水に
なるとオーバーフロー管より排水される仕組みが採られ
ている。２つの配水池７０１と７０２を並列に接続した
場合は、標高の低い配水池７０１で排水されてしまうた
めに、標高の高い配水池７０３には水が溜まらないこと
になる。そこで、標高の違う土地に建設された配水池を
送水管により直列に接続した、図８（ａ）に示すような
配水池設備が増えてきている。

【００２１】一方、浄水場においては、浄水設備の維
持、管理の観点より、予めその日の浄水量を計画し、そ
の計画値に従った運用を行うことを要望している。すな
わち、図８（ｂ）における浄水量８０１を予め計画し運
用することになるが、そのためには、需要量８０２を賄
うための下流側配水池８０５への流入量８０３について
も計画する必要が出てくる。

【００２２】下流側配水池８０５への流入量８０３につ
いて、従来のＱＲＳ法を使用して求めた場合、需要量８
０２の累積曲線と下流側配水池８０５の水位の運用上下
限により累積流入量の上下限（図５の曲線５０１と曲線
５０２）が求められ、その範囲で折線（図５の折線５０
３）を探索することにより、配水池流入量８０３を算出
することになる。しかし、この従来の方法では、下流側
配水池８０５の運用上下限水位を計算条件として考慮し
ているために、下流側配水池８０５の水位は曲線８０６
のように運用上下限の範囲に保持するが、上流側配水池
８０４の運用上下限水位は一切計算条件に含まれていな
いため、上流側配水池８０４の水位は曲線８０７のよう
に運用上下限を逸脱する場合がある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、上流側配
水池の水位が運用上下限を逸脱する場合があるという問
題点を有し、近年増加しつつある送水管により直列に接
続された２つの配水池を備えた配水池設備において、各
々の配水池の運用上下限条件を考慮し、安定した水運用
を行うことが強く要望されている。また、浄水場におい
ては、浄水設備の点検、修理に伴う維持、管理の上で計
画された浄水量による運用を行うことが望まれている。

【００２４】本発明の目的は、上流側配水池から下流側
配水池に流入する流入量を調整するようにした配水池設
備における上流側と下流側の両方の配水池の貯水量を運
用上下限範囲を逸脱することなく下流側配水池の流入量
を安定に制御することができる配水池設備の制御方法
および装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】まず、本発明の基本的な
考え方を説明する。

【００２６】下流側配水池について図９により説明す
る。図９（ａ）において、下流側配水池９０１の流入量
９０２をＱＩ、需要量９０３をＱＤとすると、単位時間
当たりの流量は各々式１、式２のように表わせる。

【００２７】

【数１】

【００２８】

【数２】

【００２９】計算開始時刻ｔｓと最終時刻ｔｅ間の時刻
ｔにおける貯水量Ｖｔは、初期貯水量をＶ０とすると式
３で表すことができる。

【００３０】

【数３】

【００３１】式３は図９（ｂ）のようになり、ここで、
配水池９０１の貯水量の運用上限をＶｍａｘ、運用下限
をＶｍｉｎとすると式４が成立する。

【００３２】

【数４】Ｖｍｉｎ ≦ Ｖｔ ≦ Ｖｍａｘ …（式４）式３を式４に代入し整理すると、時刻ｔ（ｔｓ≦ｔ≦ｔ
ｅ）において、式５の不等式が得られる。

【００３３】

【数５】

【００３４】単位時間当たりの需要量は予め日間変動な
どの水需要予測で求められているので、図９（ｃ）に示
すように運用上限貯水量（Ｖｍａｘ）から需要量を積算
した折線９０４と運用下限貯水量（Ｖｍｉｎ）から需要
量を積算した折線９０５の間に下流側配水池９０１の水
位を運用上下限の範囲に保持するための流入量が存在す
ることになる。

【００３５】次に、上流側配水池について図１０により
説明する。図１０（ａ）に示すように通り、上流側配水
池１００１の浄水量１００２をＱＦ、送水量１００３を
ＱＳとすると、単位時間当たりの流量は各々式６、式７
のように表わせる。

【００３６】

【数６】

【００３７】

【数７】

【００３８】計算開始時刻ｔｓと最終時刻ｔｅ間の時刻
ｔにおける貯水量Ｖｔは、初期貯水量をＶ０とすると式
８で表すことができる。

【００３９】

【数８】

【００４０】式８は図１０（ｂ）のような関係になり、
ここで、配水池１００１の貯水量の運用上限をＶｍａ
ｘ、運用下限をＶｍｉｎとすると式９が成立する。

【００４１】

【数９】Ｖｍｉｎ ≦ Ｖｔ ≦ Ｖｍａｘ …（式９）（４）式を（５）式に代入し整理すると、時刻ｔ（ｔｓ
≦ｔ≦ｔｅ）において式１０の不等式が得られる。

【００４２】

【数１０】

【００４３】単位時間当たりの需要量は水需要予測で求
められているので、図１０（ｃ）に示すように運用上限
貯水量（Ｖｍａｘ）に−１を乗じたものから浄水量を積
算した折線１００４と運用下限貯水量（Ｖｍｉｎ）に−
１を乗じたものから浄水量を積算した折線１００５の間
に上流側配水池１００１の水位を運用上下限の範囲に保
持するための送水量が存在することになる。

【００４４】以上により、流入量ＱＩは図９（ｃ）に示
す折線９０４と折線９０５に挟まれた範囲で、また、送
水量ＱＳは図１０（ｃ）に示す折線１００４と折線１０
０５に挟まれた範囲で折線を探索することになる。流入
量ＱＩは送水量ＱＳと等しいので、「折線９０４と折線
９０５に挟まれた範囲」と「折線１００４と折線１００
５に挟まれた範囲」の条件を両方とも満足させることに
より、上流側及び下流側の配水池の運用範囲を同時に満
足させることができる。

【００４５】つまり、図１１に示すように、下流側配水
池９０１の累積流入量の上下限（折線９０４と折線９０
５）と上流側配水池１００１の累積送水量の上下限（折
線１００４と折線１００５）のＡＮＤ条件により、２池
の条件を満足する累積流量の上下限を決定することがで
きる。このとき、２池の初期貯水量の点を一致させ折線
９０４、９０５と折線１００４、１００５を重ねあわせ
ることで、累積流入量の上下限を決定する。その後に従
来のＱＲＳ法と同様の方法により、初期貯水量から下流
側配水池９０１の目標貯水量を結ぶ、屈曲点数を最少と
する折線１１０１を探索し、下流側配水池９０１の流入
量を求める。

【００４６】以上、本発明の基本的な考え方を説明した
が、本発明の特徴とするところは、要するに、上流側配
水池に供給される浄水量と上流側配水池の上下限貯水量
および需要量と下流側配水池の上下限貯水量に基づき上
流側配水池と下流側配水池の貯水量がそれぞれの上下限
貯水量範囲内になるように下流側配水池への流入量を求
め、この求めた流入量によって下流側配水池への流入量
を制御するようにしたことにある。

【００４７】本発明は、上流側と下流側の両方の配水池
の貯水量を運用上下限範囲内となるように下流側配水池
の流入量を制御しているので、需用量不足を生じること
なく下流側配水池の流入量を安定に制御することができ
る。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１２を用い
て説明する。

【００４９】図１２において、計算機１２０１には、１
日の水需要量を予測する水需要予測処理部１２０２があ
り、水需要予測量データ１２０３を算出する。水需要予
測量データ１２０３は、例えば季節毎の日間変動を考慮
して予測される。

【００５０】計算機１２０１にはディスプレイ装置１２
０５が接続されており、そのディスプレイ装置１２０５
の画面を見ながら浄水場における１日の浄水量計画値を
ナウスやキーボードなどの入力装置によって設定され
る。入力された浄水量計画値は計算機１２０１内部の浄
水量計画値データメモリ１２０６に格納される。同様
に、上流側及び下流側の２つの配水池１２１９、１２２
０における水位の運用上下限値、下流側配水池１２２０
の目標水位等の配水池条件を設定入力することにより、
計算機１２０１内部の配水池条件データメモリ１２０７
に格納する。

【００５１】上流側配水池１２１９には水位計１２１
７、下流側配水池１２２０には水位計１２１８が設置さ
れており、水位計１２１７、１２１８の水位実測値が計
算機１２０１の水位実測値メモリ１２０８に取り込まれ
る。

【００５２】流入量設定値算出処理部１２０４は、これ
ら水需要予測量データ１２０３と浄水量計画値データ１
２０６と配水池条件データ１２０７と水位実測値１２０
８を用いて、前述したようにして上流側及び下流側の２
つの配水池１２１９、１２２０の運用上下限範囲を保持
し、かつ、変動回数を最少に抑えた配水池流入量の１日
分の目標値を算出し、流入量設定値して流入量設定値デ
ータメモリ１２０９に格納する。

【００５３】流入量設定値算出処理部１２０４により算
出された流入量設定値データ１２０９は、計算機１２０
１から通信装置１２１０を経由して送信され、コントロ
ーラ１２１１の流入量設定値データメモリ１２１２に格
納される。コントローラ１２１１に格納される流入量設
定値データ１２１２は、計算機１２０１で算出された流
入量設定値データ１２０９と同一構成であり、１日分の
配水池流入量の目標値が格納されている。その流入量設
定値データ１２１２の現在時刻に該当するデータを現在
の流入量設定値として使用する。

【００５４】配水池流入量は流入管路に設置された流量
計１２１６より、コントローラ１２１１に取り込まれ、
流入量実測値メモリ１２１４に格納される。流入量調整
処理部１２１３は、これら現在の流入量設定値１２１２
と流入量実測値１２１４を比較し、（流入量設定値）＞（流入量実測値）の場合は開指令（流入量設定値）＜（流入量実測値）の場合は閉指令を配水池流入弁１２１５に対して出力することにより、
流入量実測値１２１４が流入量設定値１２１２になるよ
うに調整する。

【００５５】以上のようにして、計算機１２０１で算出
した流入量設定値により、上流側配水池１２１９と下流
側配水池１２２０の水位（貯水量）を運用上下限範囲に
保持し、かつ、最も変動回数を少なくした流入量で下流
側配水池１２２０に水を送り込み、需要を賄うことがで
きる。このようにすることにより、浄水場１２２１を含
めた上水道設備全体の安定稼動を図ることができる。

【００５６】次に、このように流入量設定値を算出し制
御することを６時の時点で７時から翌日６時までについ
て具体的な数値を使用して説明する。

【００５７】上流側と下流側の配水池１２１９、１２２
０の条件は表１に示すとうりで、水需要予測量と浄水量
計画値については表２のとうりとする。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】初期水位は水位計１２１７及び水位計１２
１８より水位実測値１２０８として計算機１２０１に格
納され、運用上下限水位等の条件１２０７と浄水量計画
値１２０６については、ディスプレイ装置１２０５によ
り設定することで、配水池条件データ１２０７及び浄水
量計画値データ１２０６として計算機１２０１に格納さ
れる。

【００６１】ディスプレイ装置１２０５にて配水池条件
１２０７及び浄水量計画値１２０６を設定することによ
り、水需要予測処理部１２０２が起動され、水需要予測
量データ１２０３が算出される。水需要予測処理部１２
０２では、良く知られている統計的手法を用いた方法
や、ニューロ等知識工学を応用した方法により水需要予
測量１２０３を算出するが、その算出方法については本
発明に直接関係ないので説明を省略する。

【００６２】水需要予測処理部１２０２は、水需要予測
量データ１２０３を算出後に流入量設定値算出処理部１
２０４を起動する。水需要予測処理部１２０２より起動
された流入量設定値算出処理部１２０４は、水需要予測
量データ１２０３、配水池条件データ１２０７、浄水量
計画値データ１２０６及び水位実測値１２０８を使用し
て、上述したようにして流入量設定値データ１２０９を
算出する。

【００６３】流入量設定値算出処理部１２０４が流入量
設定値データ１２０９を算出することについて具体的な
数値を使用して説明する。

【００６４】まず、下流側配水池１２２０の運用上下限
範囲を求めると、図１３に示すように、運用上限は運用
上限貯水量３５００ｍ^３（＝運用上限水位３.５ｍ×１
０００ｍ^２）から需要量を積算した折線１３０１とな
り、運用下限は運用下限貯水量２８００ｍ^３（＝運用下
限水位２.８ｍ×１０００ｍ^２）から需要量を積算した
折線１３０２となる。

【００６５】次に、上流側配水池１２１９の運用上下限
範囲を求めると、運用上限は運用上限貯水量３５００ｍ
^３（＝運用上限水位３.５ｍ×１０００ｍ^２）に−１を
乗じたものから浄水量を積算した折線１３０３となり、
運用下限は運用下限貯水量２５００ｍ^３（＝運用下限水
位２.５ｍ×１０００ｍ^２）に−１を乗じたものから浄
水量を積算した折線１３０４となる。

【００６６】上流側配水池１２１９と下流側配水池１２
２０における流入量の折線探索のスタート地点である初
期貯水量の位置を一致させる必要があるので、上流側配
水池１２１９と下流側配水池１２２０の初期貯水量の位
置が一致するように、上流側配水池１２１９の運用上下
限範囲である折線１３０３及び折線１３０４を平行移動
させ、下流側配水池１２２０の運用上下限範囲である折
線１３０１及び折線１３０２と重ね合わせる。

【００６７】そして、上流側及び下流側の配水池１２１
９と配水池１２２０の運用上下限範囲がＡＮＤ条件とな
る部分、つまり図１３に示す２つの運用上下限範囲が重
なった部分（図中のハッチング部分）が最適流入量の範
囲となる。この最適流入量範囲の中で従来のＱＲＳ通り
に折線を探索していくことになり、その結果として折線
１３０７が得られる。この折線１３０７は、下流側配水
池１２２０の流入量の累積を示したものであり、時間当
たりの流量は折線の傾きになるため、それを算出すると
表３に示すような結果となる。

【００６８】

【表３】

【００６９】下流側配水池１２２０の流入量が求まった
ので、上流側配水池１２１９及び下流側配水池１２２０
の水位を算出してみると、下流側配水池水位は表４のよ
うになり、また、上流側配水池水位は表５のようにな
る。

【００７０】

【表４】

【００７１】

【表５】

【００７２】配水池水位は次式の式１１により算出す
る。

【００７３】

【数１１】

【００７４】表４、表５にしめす結果を見てわかる通
り、上流側と下流側の配水池１２１９と配水池１２２０
は全ての時刻においてその水位が運用上下限の範囲に入
っている。

【００７５】以上のような手順により、下流側配水池１
２２０の流入量が算出されるので、これを図１２の流入
量設定値データ１２０９として格納し、通信装置１２１
０を通してコントローラ１２１１内の流入量設定値デー
タ１２１２として送信する。コントローラ１２１１は、
流入量設定値データ１２１２に従って配水池流入弁１２
１５を開閉操作して流入量を調整する。したがって、上
流側及び下流側の配水池水位を両方とも運用上下限の範
囲を逸脱することなく、変動回数を最少に抑えた流入量
で下流側配水池に流入させる運用ができることとなる。

【００７６】これに対して、従来技術のように、つまり
下流側配水池１２２０の運用上下限範囲のみを考慮した
場合についての結果を図１４に示す。図１４における下
流側配水池１２２０の運用上下限範囲は、図１３におけ
る折線１３０１及び折線１３０２と全く同じである。こ
の運用上下限範囲で折線を探索すると、折線１４０１が
得られる。その結果について、時間当たりの配水池流入
量と水位を数値で表わすと表６から表８に示すようにな
る。

【００７７】

【表６】

【００７８】

【表７】

【００７９】

【表８】

【００８０】表６から表８の結果からわかる通り、下流
側配水池１２２０の水位は常時運用上下限範囲内を推移
しているが、上流側配水池１２１９の水位は、２４時と
翌日１時に運用下限値の２.５を下回っている。

【００８１】本発明と従来技術の対比を理解しやすくす
るため、配水池水位の時間的変化を図１５に示す。図１
５（ａ）は下流側配水池水位の変化を示し、図１５
（ｂ）は上流側配水池水位の変化を示している。

【００８２】図１５（ａ）における下流側配水池水位の
曲線１５０１は本発明によるもので、曲線１５０２は従
来技術によるものである。また、図１５（ｂ）における
上流側配水池水位の曲線１５０３は本発明によるもの
で、曲線１５０４は従来技術によるものである。これら
の曲線を比較すると、上流側配水池水位について、本発
明では運用上下限範囲を保持しているが、従来技術では
運用下限を下回った結果となっていることが理解でき
る。

【００８３】このように浄水量計画値と水需要予測量、
上流側及び下流側配水池の運用上下限水位を計算条件と
して与え、変動回数を最少とする下流側配水池流入量を
算出し制御することで、浄水場においては浄水量計画値
通りに水を作り、配水池設備においては、その水位を運
用上下限の範囲内に保持した安定稼動が実現できる。

【００８４】以上のようにして下流側配水池の流入量
を制御するのであるが、上流側配水池に供給される浄水
量と上流側配水池の上下限貯水量および需要量と下流側
配水池の上下限貯水量に基づき上流側配水池と下流側配
水池の貯水量がそれぞれの上下限貯水量範囲内になるよ
うに下流側配水池への流入量を求め、この求めた流入量
によって下流側配水池への流入量を制御している。すな
わち、上流側と下流側の両方の配水池の貯水量を運用上
下限範囲内となるように下流側配水池の流入量を制御し
ているので、需用量不足を生じることなく下流側配水池
の流入量を安定に制御することができる。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば上流側と下流側の両方の
配水池の貯水量を運用上下限範囲内となるように下流側
配水池の流入量を制御しているので、需用量不足を生じ
ることなく下流側配水池の流入量を安定に制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象とする配水池設備の概略と配水池
における運用範囲を示した図である。

【図２】水需要量の変動と配水池流入量を一定としたと
きの配水池貯水量の変化を示した図である。

【図３】水需要量の変動曲線及び水需要の累積曲線を示
す図である。

【図４】水需要量の変動曲線及び配水池貯水量を運用範
囲に保持するための配水池流入量の累積曲線、最適流入
量の累積を示す図である。

【図５】従来技術で求めた配水池流入量の累積を示す図
である。

【図６】水需要量の増加、変動量の増大に伴う、流入量
の変動の増加を示す図である。

【図７】配水池を増設する際の配水池の配置構成を示す
図である。

【図８】本発明の対象とする配水池設備の概念と、従来
技術により求めた上流側及び下流側配水池の水位の変化
を示す図である。

【図９】本発明における下流側配水池の計算条件の説明
図である。

【図１０】本発明における上流側配水池の計算条件の説
明図である。

【図１１】本発明における上流側及び下流側の計算条件
と、流入量の折線探索について示す図である。

【図１２】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図１３】本発明における計算条件と折線探索手順につ
いて示した図である。

【図１４】従来技術による計算条件と折線探索手順につ
いて示した図である。

【図１５】本発明と従来技術での配水池水位の計算結果
を示す図である。

【符号の説明】

１０１…配水池、１０２…浄水場、１０３…配水池流入
弁、１０４…配水池水位の運用上限、１０５…配水池水
位の運用下限、７０１…既設配水池、７０２…同じ標高
の土地に増設した場合の配水池、７０３…違う標高の土
地に増設した場合の配水池、８０１…浄水場、８０２…
需要量、８０３…下流側配水池の配水池流入量、８０４
…上流側配水池、８０５…下流側配水池、１２０１…計
算機１２０２…水需要予測処理、１２０３…水需要予測
量データ、１２０４…流入量設定値算出処理、１２０５
…ディスプレイ装置、１２０６…浄水量計画値データ、
１２０７…配水池条件データ、１２０８…配水池水位実
測値、１２０９…下流側配水池流入量設定値データ、１
２１０…通信装置、１２１１…配水池流入弁コントロー
ラ、１２１２…下流側配水池流入量設定値データ、１２
１３…配水池流入量調整処理、１２１４…配水池流入量
実測値、１２１５…配水池流入弁、１２１６…流量計、
１２１７…上流側配水池の水位計、１２１８…下流側配
水池の水位計、１２１９…上流側配水池、１２２０…下
流側配水池、１２２１…浄水場

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島忠直茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立情報制御システム内 (72)発明者武石雄三茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立情報制御システム内 (72)発明者舘仁平茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】浄水場から浄水を供給される上流側配水池
から下流側配水池に流入する流入量を調整するようにし
た配水池設備であって、前記浄水場から前記上流側配水
池に供給される浄水量と前記上流側配水池の上下限貯水
量および前記下流側配水池から供給する需要量と前記下
流側配水池の上下限貯水量に基づき前記上流側配水池と
前記下流側配水池の貯水量がそれぞれの上下限貯水量範
囲内になるように前記下流側配水池への流入量を求め、
この求めた流入量によって前記下流側配水池への流入量
を制御することを特徴とする配水池設備の制御方法。
【請求項２】浄水場から浄水を供給される上流側配水池
から下流側配水池に流入する浄水量を流入弁で調整する
ようにした配水池設備であって、前記浄水場から前記上
流側配水池に供給される浄水量計画値と前記上流側配水
池の上下限水位および前記下流側配水池から供給する需
要量予測値と前記下流側配水池の上下限水位に基づき前
記上流側配水池と前記下流側配水池の水位がそれぞれの
上下限水位範囲内になるように前記下流側配水池への流
入量を求め、この求めた流入量によって前記流入弁を制
御することを特徴とする配水池設備の制御方法。
【請求項３】浄水場から浄水を供給される上流側配水池
から下流側配水池に流入する流入量を調整するようにし
た配水池設備において、前記浄水場から前記上流側配水
池に供給される浄水量と前記上流側配水池の上下限貯水
量および前記下流側配水池から供給する需要量と前記下
流側配水池の上下限貯水量に基づき前記上流側配水池と
前記下流側配水池の貯水量がそれぞれの上下限貯水量範
囲内になるように前記下流側配水池への流入量を求める
計算機と、前記計算機で求めた流入量によって前記下流
側配水池への流入量を制御するコントローラとを具備す
ることを特徴とする配水池設備の制御装置。
【請求項４】浄水場から浄水を供給される上流側配水池
から下流側配水池に流入する浄水量を流入弁で調整する
ようにした配水池設備において、前記浄水場から前記上
流側配水池に供給される浄水量計画値と前記上流側配水
池の上下限水位および前記下流側配水池から供給する需
要量予測値と前記下流側配水池の上下限水位に基づき前
記上流側配水池と前記下流側配水池の水位がそれぞれの
上下限水位範囲内になるように前記下流側配水池への流
入量を求める計算機と、前記計算機で求めた流入量によ
って前記流入弁を制御するコントローラとを具備するこ
とを特徴とする配水池設備の制御装置。