JP2001331559A

JP2001331559A - 管網の耐震化選択システム

Info

Publication number: JP2001331559A
Application number: JP2000150014A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Miyoshi; 秀幸三好; Seiji Fujiwara; 誠司藤原; Noriyuki Arakawa; 範行荒川; Kotaro Kawamoto; 公太郎河本
Original assignee: SUIDO KANRO SOGO KENKYUSHO KK; Kubota Corp
Current assignee: SUIDO KANRO SOGO KENKYUSHO KK; Kubota Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】地震発生時に被害を小さくする管路を管網か
ら容易に抽出できるシステムを合理的に構成する。【解決手段】管網を構成する管路情報と、予め設定さ
れた地震情報とに基づいて、管路の被害を推定する処理
を行うと共に、このように推定された被害管路のうち、
耐震化すべき管路を、被害率の高いもの、老朽度が高い
もの、重要度等に基づいて予め設定されたルールに従っ
て選択し、ディスプレイ１に表示する汎用コンピュータ
３を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管網の耐震化選択
システムに関し、詳しくは、上水道の管網に対する地震
被害時に耐震化すべき管路を予め選択する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】耐震化すべき管路を予め選択するもので
はないが、地震発生時に上水道の管網の地震被害を処理
する技術として、特開平９‐２５９１８６号公報に示さ
れるものが存在し、この従来技術では、地震計、管路中
の圧力を計測する圧力計、管路中の流量を測定する流量
計夫々を備え、地震発生後には地震計からの地盤加速度
データ、圧力計からの圧力データ、流量計からの流量デ
ータのうち少なくとも１つをサーバに取り込み、地域メ
ッシュ毎の管路被害率を推定し、この推定結果から被害
管路数を算出し、破断優先順位の高い管路から被害管路
数だけの破断管路を割り当てることにより、漏洩発生箇
所、漏洩量を決定する処理を行うものとなっており、こ
れに基づいて復旧工事を行えるものとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術として挙げ
たものは、地震発生後における被害の程度を即時に判定
でき、復旧工事を行う際の計画を立てやすくするもので
ある。そして、このように地震発生後における被害を判
断することは重要であるが、それと同様に上水道管の耐
震化を促進することも重要である。そこで、耐震化を図
ることについて考えても、管路の多くは道路の地下に埋
設され、工事を行う際には道路の通行を遮断すること
や、夜間に工事を行うこと等の措置を講ずる必要があ
り、又、耐震化のための工事には埋設された管路を交換
することになるので工事に多額の費用を要するばかりで
なく、工事に長期間を要するものとなる。従って、短期
間で多くの管路の耐震化を図ろうとすることは現実的で
ない。このことを鑑みると、管路を耐震化するにあたっ
て、できるだけ少ない管路の耐震化により地震発生時に
被害をできるだけ少なくすることが理想と考えられる。
しかし、地震発生時の被害をできるだけ少なくする管路
を抽出することは困難であり、被害を少なくする管路を
容易に抽出できる技術が望まれている。

【０００４】本発明の目的は、地震発生時に被害を小さ
くする管路を管網から容易に抽出できるシステムを合理
的に構成する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は、管網に対する地震による被害管路を推定す
る推定処理と、このように推定した複数の被害管路のう
ち耐震化すべき管路を予め設定したルールに基づいて選
択する選択処理とを行う処理装置を備えている点にあ
り、その作用、及び、効果は次の通りである。

【０００６】本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項
１において、前記推定処理が、前記管網を複数の領域に
区画し、夫々の領域毎における地震動の加速度と管路の
布設条件とに基づいて被害率を求める処理と、この被害
率と乱数とに基づいて被害管路を推定する処理とで構成
されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通り
である。

【０００７】本発明の第３の特徴（請求項３）は請求項
１又は２において、前記選択処理のルールが、優先順位
の高いものから耐震化の選択を行うように設定されると
共に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち被
害率の高い管路の優先順位を高くしてある点にあり、そ
の作用、及び、効果は次の通りである。

【０００８】本発明の第４の特徴（請求項４）は請求項
１又は２において、前記選択処理のルールが、優先順位
の高いものから耐震化の選択を行うように設定されると
共に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち予
め設定された給水点に対して最も多くの水を供給する主
要管路の優先順位を高くしてある点にあり、その作用、
及び、効果は次の通りである。

【０００９】本発明の第５の特徴（請求項５）は請求項
１又は２において、前記選択処理のルールが、優先順位
の高いものから耐震化の選択を行うように設定されると
共に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち老
朽度の高い管路の優先順位を高くしてある点にあり、そ
の作用、及び、効果は次の通りである。

【００１０】本発明の第６の特徴（請求項６）は請求項
１又は２において、前記選択処理のルールが、優先順位
の高いものから耐震化の選択を行うように設定されると
共に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち被
害時に水圧低下、低圧化対象人口が大きい水理的重要管
路の優先順位を高くしてある点にあり、その作用、及
び、効果は次の通りである。

【００１１】本発明の第７の特徴（請求項７）は請求項
１又は２において、前記選択処理のルールが、優先順位
の低いものから耐震化の選択を行うように設定されると
共に、布設替え管路の費用算出が行えるよう設定してあ
る点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。

【００１２】本発明の第８の特徴（請求項８）は請求項
１〜７のいずれか１項において、前記管網として、記憶
手段に保存された複数の管路布設情報を合成して用いる
よう構成されている点にあり、その作用、及び、効果は
次の通りである。

【００１３】〔作用〕

【００１４】上記第１の特徴によると、推定処理によっ
て地震による被害管路が推定され、このように推定され
た複数の被害管路の中から耐震化すべき管路が選択処理
によって予め設定したルールに基づいて選択されるもの
となる。つまり、地震発生時において管網における被害
管路を単純に推定するだけではなく、被害管路のうち耐
震化すべき管路をルールに基づいて選択する場合に、具
体的には被害を少なくする管路を耐震化すべき管路に選
択することや、重要な施設に対する給水を確保するため
の管路を耐震化すべき管路に選択することのように、設
定されたルールに基づいて耐震化を優先すべき管路の自
動選択を可能にするものとなる。

【００１５】上記第２の特徴によると、管網をメッシュ
で区画する等の処理により得られた各領域毎に地震動の
加速度に基づいて被害確率を求めるので、管網全体での
確率を求めるものと比較すると被害確率の精度が高まる
もと共に、この被害確率と乱数とに基づいて夫々の領域
における被害管路を推定するので、確率の理論に基づい
て被害管路を合理的に推定できるものとなる。

【００１６】上記第３の特徴によると、地震発生時に被
害率が高い管路の優先順位を高く設定してあるので、被
害を受けやすい管路を耐震化すべき管路として抽出でき
るものとなる。

【００１７】上記第４の特徴によると、病院や公共施設
のように地震発生時に給水を必要とする施設に対して最
も多くの水を供給する主要管路の優先順位を高く設定し
てあるので、この給水のための主要管路を耐震化すべき
管路として抽出できるものとなる。

【００１８】上記第５の特徴によると、老朽度が高い管
路は放置すれば漏水や赤錆を発生しやすく、このような
管路を耐震化すべき管路として抽出できるものとなる。

【００１９】上記第６の特徴によると、被害時に水圧低
下の影響が大きい水理的重要管路の優先順位を高く設定
しているので、この水理的重要管路を耐震化すべき管路
として抽出できるものとなる。

【００２０】上記第７の特徴によると、布設替えを選択
した管路の布設替え費用の算出を行えるものとなる。

【００２１】上記第８の特徴によると、記憶手段に保存
された複数の管路布設情報を合成して用いるので、情報
量が大きくなりがちな管網全体の情報を入力する手間を
省け、例えば、布設された管路の位置や管径や管長を記
録した既存の情報を用いて管路の抽出を行うことも可能
となる。

【００２２】〔発明の効果〕従って、地震発生時に被害
を小さくする管路を管網から容易に抽出できるシステム
が合理的に構成されたのである。又、管網の被害管路を
無理なく推定して適正な処理を可能にすると共に、被害
を受けやすい管路、重要な施設に水を送る管路、老朽度
が高い管路、災害時に水圧低下の影響が大きい管路、布
設費用が安い管路夫々を耐震化処理の対象として誤り無
く抽出できるものとなり、又、管網の情報を新たに入力
する手間を掛けることなく既存の管路情報に基づいてこ
れらの処理を行えるものとなった。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、出力装置とし
てのＣＲＴや液晶表示装置で構成されるディスプレイ
１、及び、記憶手段としてのハードディスク２を内蔵し
た処理装置としての汎用コンピュータ３夫々を有して管
網の地震被害評価システムが構成されている。同図に示
すように汎用コンピュータ３にはデータ入力用のキーボ
ード４と、ポインティング手段としてのマウス５が付属
しており、又、該汎用コンピュータ３は出力装置として
のプリンター６と接続している。

【００２４】このシステムは、図２に示す如く水源Ｓか
らの水が供給される既存の管網ＰＮにおける地震に対し
て被害と、耐震化を想定した管網における地震に対して
推定された被害とを比較して、前記ディスプレイ１やプ
リンター６に出力する処理を行うプログラムがセットさ
れている。その処理の概要は図３に示すように、第１推
定処理（＃Ａ）で既存の管網ＰＮに対する地震シミュレ
ーションを行い、このシミュレーションによって推定さ
れた被害管路をディスプレイ１に既に表示されている管
網中に表示する処理を行うと共に、この被害管路に基づ
き被害推定処理（＃Ｂ）で断水人口、あるいは、断水率
を推定して、この推定結果をディスプレイ１に表示する
処理を行う。又、推定された被害管路の中から耐震化想
定処理（＃Ｃ）で予め設定された優先順位に従って耐震
化を想定する処理を行い、更に、この耐震化想定処理
（＃Ｃ）で想定された想定結果をディスプレイ１の管網
中に表示する処理を行うものとなっている。次に、耐震
化費用算出処理（＃Ｃ’）で前記耐震化想定処理（＃
Ｃ）において耐震化を想定した管路を布設するために必
要な工事費用を算出すると共に、第２推定処理（＃Ｄ）
で前述のように耐震化を想定した状態の管網に対する地
震シミュレーションを行い、このシミュレーションによ
って推定された被害管路をディスプレイ１の管網中に表
示すると共に、この被害管路に基づき被害推定処理（＃
Ｅ）で断水人口、あるいは、断水率を推定し、この推定
結果をディスプレイ１に表示する。次に、これら＃Ｂ・
＃Ｅの推定処理の結果を比較処理（＃Ｆ）で被害の比較
を行い、この比較結果を出力処理（＃Ｇ）で前記ディス
プレイ１やプリンター６に出力する処理を行うものとな
っている。

【００２５】又、この処理において、第１推定処理（＃
Ａ）、被害推定処理（＃Ｂ）、耐震化想定処理（＃Ｃ）
夫々の処理を行う際に用いられる情報の流れだけを示す
と、図４に示すようになる。つまり、管網ＰＮを構成す
る管路情報と、後述する補正情報と、所定の地震情報と
に基づいて地震シミュレーションを実行して管網ＰＮを
構成する各管路の被害率（Ｒｍ）を求め、この各管路の
被害率（Ｒｍ）と管路長さ情報に基づいて管路の被害確
率（Ｐｆ）を推定し、このように推定された各管路の被
害確率（Ｐｆ）と乱数とに基づいて被害管路の推定が行
われるものとなっている。以上の処理が第１推定処理
（＃Ａ）の概要であり、このように推定された被害管路
の情報と水理解析情報とに基づいて被害推定処理（＃
Ｂ）、つまり、断水人口や断水率が求められ、又、この
ように推定された被害管路の情報と重み値（Ｋ）との情
報とに基づいて耐震化想定処理（＃Ｃ）が行われるもの
となっており、以下にこれらの処理を説明する。

【００２６】第１推定処理（＃Ａ）は、図５のフローチ
ャートに示すように、管網ＰＮを構成する管路情報と補
正情報とのセットを行った状態で、地震情報に基づいて
管路被害率（Ｒｍ）を推定し、この管路被害率（Ｒｍ）
から管路被害確率（Ｐｆ）を推定し、管路被害確率（Ｐ
ｆ）と乱数とに基づいて被害管路を推定し、このように
推定した被害管路と推定された管路の識別情報をメモリ
に等にストアする処理を行うものとなっている（＃１０
１〜１０５ステップ）。

【００２７】具体的には、＃１０１ステップで管網ＰＮ
を図６に示す如く所定の距離毎にメッシュ状に区画し、
メッシュ状に区画された夫々の領域Ｚに管路情報をセッ
トする処理と、夫々の領域Ｚの管路に対して補正情報を
セットする処理を行う。ここで、管路情報を保存する管
路情報ファイルＦａの構造を説明すると、図２に示すよ
うに管網ＰＮが存在する領域をは複数のエリアＡｒに分
割され、夫々のエリアＡｒに対応する管路情報ファイル
Ｆａがハードディスク２に保存されている。ハードディ
スク２に保存される管路情報ファイルＦａ（管路布設情
報の一例）は、図７に示すように〔ヘッダー〕と〔情報
領域〕とを備えて成り、〔ヘッダー〕にはファイル名、
作成日、更新日、データ量、エリアＡｒの位置を示すオ
フセット位置情報等を保存し、〔情報領域〕には管路情
報と弁・栓情報と、地理情報とを保存するものとなって
おり、管路情報として管路の両端の位置、屈曲位置、管
種、管径、管長、布設日、埋設深さ、流量（水量）、老
朽度、平均圧力変化量、低圧化対象人口、流量比等の情
報を含んで成り、弁・栓情報として弁・栓の位置、種類
等の情報を含んで成り、地理情報として地形、道路の位
置、建造物の位置の情報を含んで成り、地震情報として
震度、地震最大加速度、液状化危険度などの情報を含ん
で成っている。そして、このシステムでは夫々の管路情
報ファイルＦａの管路情報の位置を座標変換する等の処
理により管路が繋ぎ合った状態で、図１８に示す如く、
ディスプレイ１のウインドウＷ１内に管網ＰＮとして表
示する処理を行い（処理形態は詳述せず）、必要な場合
には、別個にウインドウＷ２を開いて拡大した管路の表
示を行うことや、管網ＰＮから選択した管路の情報、即
ち、管径、管長、布設年月日等の情報を管路情報ファイ
ルＦａから読み出し、その管路の近傍位置に表示する処
理を行えるものとなっている。

【００２８】前記補正情報とは、図８〜図１１に示す如
く、「管種に関する補正係数」Ｃｐと、「管径に関する
補正係数」Ｃｄと、「地形・地盤に関する補正係数」Ｃ
ｇと、「液状化に関する補正係数」Ｃｌとで構成され、
これらの補正係数は地震のシミュレーションを行う際に
夫々の管路に与えられる。又、地震情報とは、管網ＰＮ
が存在する地域に影響を及ぼす活断層等を震源とするも
ののうち、予め想定した震源で、予め想定した規模のデ
ータ（地方自治体等が保有している）を含んで構成され
ている。

【００２９】＃１０２ステップは、地震情報に基づいて
メッシュ状の領域Ｚ毎の管路被害率（Ｒｍ）を推定する
処理を行うものとなっている。この地震情報は前述した
データが用いられ、管路被害率（Ｒｍ）を推定するには
（社）日本水道協会から発表されている式が用いられ、
その式は以下の通りである。

【００３０】Ｒｍ（α）＝Ｃｐ×Ｃｄ×Ｃｇ×Ｃｌ×Ｒ（α）、Ｒｍ（α）：地震動の最大加速度がαにおける被害率、Ｃｐ：管種に関する補正係数、Ｃｄ：管径に関する補正係数、Ｃｇ：地形・地盤に関する補正係数、Ｃｌ：液状化に関する補正係数、 α ：地震動の最大加速度（〔gal 〕あるいは〔cm/sec
2 〕）、

【００３１】この＃１０２ステップの処理では、管網Ｐ
Ｎを構成する全ての管路について、管路被害率（Ｒｍ）
を求めるものであることから、管網ＰＮを構成する全て
の管路に対して管路情報ファイルＦａの情報に基づいて
管種、管径を与える処理を行うと共に、これらの管路に
対して地形・地盤に関する補正係数（Ｃｇ）や、液状化
に関する補正係数（Ｃｌ）や、地震動の最大加速度
（α）に基づく演算処理を行う。尚、これら地形・地盤
に関する補正係数（Ｃｇ）や、液状化に関する補正係数
（Ｃｌ）は前記管路情報ファイルＦａに保存しておくこ
とも可能であるが、管路情報ファイルＦａの情報量を増
大させないため、これらの情報を領域毎に管理するレイ
ヤーを用い、このレイヤーを管網ＰＮが存在する領域に
重ね合わせ、レイヤーに設定された情報を重ね合わせた
管路夫々に与える等の処理を行うよう処理形態を設定す
ることが有効である。又、地震動の最大加速度（α）は
レイヤーに対して領域に対応した情報を設定しておき、
このレイヤーに設定された情報を管網ＰＮが存在する重
ね合わせることで地震動の情報を管路夫々に与えるよう
処理形態が設定されている。

【００３２】＃１０３ステップでは全ての管路について
推定された管路被害率（Ｒｍ）と、その管路長さ情報
（Ｌ）（管長）から管路被害確率（Ｐｆ）を推定する処
理を行う。又、この管路被害確率（Ｐｆ）は以下の式で
与えられる。

【００３３】Ｐｆ＝１−ＥＸＰ（−Ｒｍ×Ｌ）、Ｌ：管路長さ、

【００３４】＃１０４ステップでは前述のように求めた
管路被害確率（Ｐｆ）から被害管路を乱数に基づき確率
の理論に基づいて推定する。被害管路とは漏水を発生す
る管路のことであり、夫々の管路に対して設定された管
路被害確率（Ｐｆ）と、システムで発生させた乱数との
大小関係の比較により、具体的には管路被害確率（Ｐ
ｆ）の値より乱数の値が小さい場合には被害を受けると
推定し、管路被害確率（Ｐｆ）の値より乱数の値が大き
い場合には被害を受けないと推定するものであり、この
推定を１００回程度繰り返して行い、１度でも被害を受
けると判別した場合には被害を受けると推定する。

【００３５】＃１０５ステップでは被害を受けると推定
した被害管路（破損管路）の識別情報をメモリ等にスト
アする処理を行うものとなっている。

【００３６】被害推定処理（＃Ｂ）は、被害を受けた管
路の全てについて漏水量を求めると共に、夫々の管路の
漏水量を解析し、この漏水による圧力低下から断水する
領域を求めるものであり、その処理は図１２のフローチ
ャートに示すように、前記＃１０５ステップでストアし
た夫々の被害管路を特定するため識別情報のセットを行
い（＃２０１ステップ）、この後の水理解析の初期設定
で、仮水量（Ｗｔ）に漏水管の取り出し量（Ｗｏ）をセ
ットし、又、仮水圧（Ｈｔ）に漏水管の水圧（Ｈｏ）を
設定する（＃２０２ステップ）。次に、この仮水圧（Ｈ
ｔ）から漏水量（Ｒｔ）を算出する（＃２０３ステッ
プ）。この算出には図１３に示すように水圧と漏水量と
が１．１５乗の関係にあることを示す式が用いられる
（同図には直径が２００ｍｍの管路の水圧と漏水量の関
係が示されている）。

【００３７】次に、管路の取り出し量（Ｗｏ）に漏水量
（Ｒｔ）を加え、この結果（Ｗｔ）から管路水圧（Ｈｐ
ｔ）を算出し（＃２０４ステップ）、前記仮水圧（Ｈ
ｔ）と管路水圧（Ｈｐｔ）の平均値を仮水圧（Ｈｔ）に
セットし（＃２０５ステップ）、この仮水圧（Ｈｔ）と
管路水圧（Ｈｐｔ）との絶対値が予め設定された閾値よ
り小さくなるまで＃２０３〜＃２０５ステップの処理を
繰り返し（反復し）、仮水圧（Ｈｔ）と管路水圧（Ｈｐ
ｔ）との絶対値が予め設定された閾値より小さくなった
際に（収束した際に）処理の繰り返しを終え、その管路
水圧（Ｈｐｔ）、あるいは、その管路に連なる管路の水
圧、と断水圧との比較を行い、断水状態に陥る管路と給
水可能な管路とを弁別して、断水域を示す情報をディス
プレイ１に表示すると共に、メモリにストアする処理を
行うものとなっている（＃２０６〜２０８ステップ）。
尚、前述した＃２０３〜＃２０５ステップの処理を繰り
返しを行った場合には図１４のグラフに示すように、仮
水圧（Ｈｔ）と漏水量（Ｒｔ）と管路水圧（Ｈｐｔ・同
図には水圧と記載）とが変化し、繰り返し処理によって
仮水圧（Ｈｔ）と漏水量（Ｒｔ）と管路水圧（Ｈｐｔ）
が収束し、その結果、管路の水圧として与え得るものと
なる。

【００３８】耐震化想定処理（＃Ｃ）は、図１５のフロ
ーチャートに示すように、被害管路の情報と重み付け情
報とに基づいて、重み値Ｋ１〜Ｋ６（重み値Ｋと総称す
る）を集計し、この重み値Ｋ１〜Ｋ６を集計（積算）し
た結果を比較し、この集計値の最も大きい管路から耐震
化すべき管路の優先順位としてディスプレイ１に表示
し、次に、設定された重み値Ｋ以上の管路、若しくは、
設定された管路数に基づいて耐震化すべき管路を想定し
てディスプレイ１表示し、更に、このように想定された
管路の情報をメモリにストアする処理を行うものとなっ
ている（＃３０１〜３０３ステップ）。尚、この処理の
ように耐震化すべき管路を自動的に設定する処理を行う
際に、重み値Ｋに基づいて耐震化すべき管路を優先順位
に従って表示しておき、このように表示されたものから
耐震化すべき管路を上位からオペレータが任意の数だけ
選択することや、このように表示されたものから耐震化
すべき閾値として重み値をオペレータが入力すること
で、この閾値より大きい値の重み値となるものを耐震化
すべき管路を選択するよう処理形態を設定して実施する
ことも可能である。

【００３９】又、この重み値は図１６の処理に基づいて
夫々の管路に設定されている。具体的には、その管路の
被害率（Ｒｍ）、その管路の老朽度（Ｙ）、その管路の
布設位置（ＳＰ）、給水点（ＤＰ）、その管路の流量比
（Ｗｑ）、その管路の平均圧力変化量（Ａｐ）、低圧化
対象人口（Ｌｐ）に対応して重み値が与えられるもので
あり、被害率（Ｒｍ）については、その管路の補正係数
（α１）と被害率（Ｒｍ）とを乗じた結果を重み値（Ｋ
１）として与え、老朽度（Ｙ）については、その管路の
補正係数（α２）と老朽度（Ｙ）とを乗じた結果を重み
値（Ｋ２）として与え、布設位置（ＳＰ）については、
その管路の補正係数（α３）と重要度点数（Ｎ）とを乗
じた結果を重み値（Ｋ３）として与え、給水点（ＤＰ）
については、水源Ｓから給水点ＤＰに至る管路の補正係
数（α４）と重要度点数（Ｎ）を乗じた結果を重み値
（Ｋ４）として与え、流量比（Ｗｑ）については、その
管路の補正係数（α５）と重要度点数（Ｎ）とを乗じた
結果を重み値（Ｋ５）として与え、平均圧力変化量（Ａ
ｐ）については、その管路の補正係数（α６）と重要度
点数（Ｎ）とを乗じた結果を重み値（Ｋ６）として与
え、低圧化対象人口（Ｌｐ）については、その管路の補
正係数（α７）と重要度点数（Ｎ）とを乗じた結果を重
み値（Ｋ７）として与える処理が予め行われている。

【００４０】又、被害率（Ｒｍ）では被害率（Ｒｍ）が
高い管路ほど重み値（Ｋ１）を大きくするものであり、
老朽度（Ｙ）では老朽度が大きいものほど重み値（Ｋ
２）を大きくするものであり、布設位置（ＳＰ）では直
ちに復旧工事を行えない緊急道路に布設されているもの
を大きい値の重要度点数（Ｎ）を設定してあり、給水点
（ＤＰ）に給水を行う管路では病院や災害時に住民が避
難する公共施設等の給水点（ＤＰ）に送水する管路を抽
出し、これらの管路についてオペレータが設定した重要
度が高いものほど大きい値の重要度点数（Ｎ）を設定す
るものであり、流量比（Ｗｑ）では管路に流れる流量が
大きい管路ほど大きい値の重要度点数（Ｎ）を設定する
ものであり、平均圧力変化量（Ａｐ）では被害時に管路
全体に及ぼす圧力変化が大きくなる管路ほど大きい値の
重要度点数（Ｎ）を設定するものであり、低圧化対象人
口（Ｌｐ）では被害時に低圧化や断水する人口が大きい
ものほど大きい値の重要度点数（Ｎ）を設定するもので
ある。補正係数α１〜α７については重み値の整合化を
図るためにオペレータによって任意に設定される。尚、
この重み値を設定する際に、例えば、被害率（Ｒｍ）の
場合、被害率（Ｒｍ）と重み値とを対応させテーブル形
式で保存しておき、重み値を与える場合にテーブルから
読み出すよう処理形態を設定することも可能である。

【００４１】次に、水源Ｓから給水点ＤＰに水を送る主
幹線Ｍを選択するための処理を説明する。この処理を行
う際には前述のように管路情報ファイルＦａからの情報
に基づいて管網全体ＰＮをディスプレイ１に表示すると
共に、このように表示された状態において、図１９のフ
ローチャートに示すように本発明の主幹線探索手段とし
ての主幹線探査ルーチンを実行することで可能になる。
つまり、このルーチンが実行されると、給水点ＤＰを選
択すべき旨の表示が行われ、この指示に従って、マウス
５やキーボード４の操作によってカーソルを病院や地震
時に住民が避難する学校や公共施設や、火災発生時に効
率的な消火を可能にする位置の消火栓等の位置にセット
してマウス５のスイッチを操作する等の操作により給水
点ＤＰの指定を行うものとなる（＃４０１ステップ）。

【００４２】この指定を行う際には図１８に示す如く、
ディスプレイ１に対して別のウインドウＷ２を開き、こ
のウインドウＷ２内に拡大した管網を表示した状態で給
水点ＤＰを指定することも可能である。そして、図１７
に模式的に示された管網ＰＮにおいて、破線で示す経路
（主幹線Ｍ）に最大の流量が送られるものを例に挙げる
と、給水点ＤＰが指定されると、この給水点ＤＰに最も
近い位置の交点Ｐ１が抽出されると共に、この交点Ｐ１
に接続する全ての経路を抽出し、次に、このように抽出
した複数の経路夫々の流向と流量とを水理解析によって
求め、この交点に対して水を送り込む経路のうち、最大
流量となる経路を抽出する処理を行う。次に、このよう
に抽出した経路における上流側の交点Ｐ２を求め、この
交点Ｐ２おいても接続する全ての経路を抽出し、その経
路の流向と流量とを水理解析によって求めて、最大流量
となる経路を抽出する処理を、その経路が水源Ｓと直結
することが判別するまで、同図では交点Ｐ３〜Ｐ６につ
いて順次求め、経路が水源Ｓと直結することが判別した
時点で（＃４０２〜＃４０５ステップ）、交点を抽出す
る処理を停止して、これまで抽出した経路と、最後に抽
出された経路を主幹線Ｍに設定してディスプレイ１に表
示し（図を参照）、更に、この給水点ＤＰの名称を付加
して、この給水点ＤＰに対する主幹線Ｍを構成する複数
の管路を識別する情報をメモリストア（保存）する処理
を行うものとなっている（＃４０８、＃４０９ステッ
プ）。

【００４３】このように抽出された主幹線Ｍはディスプ
レイ１に表示された管網ＰＮと重複して表示されるもの
となっており、この表示の際には主幹線を示す管路の色
を異ならせることや、ブリンクさせることにより強調さ
れる。又、主幹線は前述のように水源Ｓから給水点ＤＰ
に至って形成された複数を管路の組み合わせたものとな
っており、前述した管路を識別する情報は、これらの管
路を特定するための情報が連続した構造となり、オペレ
ータはこれらの給水点ＤＰに対応する主幹線Ｍを構成す
る管路についてオペレータが任意に重要度点数（Ｎ）を
設定する操作を行うことになる。又、耐震化費用算出処
理（＃Ｃ’）では耐震化想定処理（＃Ｃ）で耐震化を想
定した各管路の布設替えを行う際の夫々の工事費用を積
算した金額が保存される。

【００４４】第２推定処理（＃Ｄ）は、耐震化想定処理
（＃Ｃ）で管路の一部が耐震化した点が異なるだけで、
行われる処理は前述した第１推定処理（＃Ａ）と変わり
ないものとなっており、この後に行われる被害の推定処
理（＃Ｅ）も前述した被害の推定処理（＃Ｂ）と変わり
ないものとなっている。

【００４５】そして、比較処理（＃Ｆ）では、被害の推
定処理（＃Ｂ）で推定した断水領域と断水率と被害の推
定処理（＃Ｅ）で推定した断水領域と断水率とを比較す
る処理であり、出力処理（＃Ｇ）その比較結果を、例え
ば、図２０に示す如く、ディスプレイ１に対してウイン
ドウＷ３を開き「耐震化前」と「耐震化後」との断水人
口・断水率を数値で表示すると同時に、管網ＰＮにおい
て断水する領域の表示を行い（図中のハッチングの領
域）、オペレータが容易に被害の比較を把握できるもの
にしている。又、このシステムでは比較結果や耐震化に
必要な工事費用をプリンター６でプリントすることも可
能に構成されている。

【００４６】このように、本発明では、地震情報に基づ
いて管網ＰＮを構成する管路の破損管路を推定するよう
基本的な処理形態が設定されているので、震源が異なる
地震や、震源が同じでも震度が異なる地震に対するシミ
ュレーションを容易に行えるばかりでなく、このように
推定された被害管路を基にした断水人口・断水率を求め
て保存しておき、又、推定された被害管路を予め設定さ
れたルールに基づいて耐震化する想定を行い、このよう
に耐震化が想定された管路に対する地震の被害から断水
人口・断水率を求めて、保存していた断水人口・断水率
と比較することにより、耐震化前と耐震化後との管網の
評価を対比した状態で行え、又、耐震化に必要な工事費
用の算出まで行えるものとなっている。

【００４７】特に、地震に対する被害管路を推定する際
に、メッシュ状に分割形成された複数の領域Ｚ毎に、そ
の領域Ｚに含まれる管路の被害確率を求め、乱数との多
数回数の比較により被害管路を推定するので想定が容易
で確率の理論に基づいた無理のない管路を抽出するもの
となり、このように抽出した被害管路の水圧から漏水量
を求める処理と、この漏水量に基づいて水圧を求める処
理とを繰り返して（反復して）収束するまで行うことで
精度高く管路の水圧を求め得るものとなっており、しか
も、地震により推定された複数の被害管路のうち、耐震
化すべき管路を予め設定されたルールに従って選択する
ので選択に手間が掛からないものとなり、このルールに
基づいた選択の結果、断水人口・断水率の改善を図るも
のばかりでなく、被害を受けやすい管路の被害を低減
し、老朽度の高い管路の耐震化を促進し、地震災害時に
は復旧工事に時間を掛けずに済むものとし、地震災害時
には病院や公共施設への給水を維持し、地震災害時には
断水領域を小さくし、地震災害時には管網ＰＮ全体での
圧力低下を小さくするものとなっている。又、市町村で
管網ＰＮを管理するための管路情報ファイルＦａを用い
ることが可能であるので特別に管網ＰＮをデータ化する
必要がなく簡便に処理を行えるものとなっている。

【００４８】そして、管網中から病院や公共施設への給
水を維持するための主幹線Ｍを抽出する場合には、ディ
スプレイ１に表示された管網中に給水点ＤＰを指定する
操作を行い、主幹線探索の処理を実行するだけで、主幹
線Ｍが抽出されるものとなっている。

【００４９】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、例えば、実施の形態の図３に記した制御のステ
ップのうち第２推定処理（＃Ｄ）を、第１推定処理（＃
Ａ）と同様のシミュレーションを行わずに、優先順位に
従って被害管路の一部を耐震化したこと、つまり、被害
管路を優先順位に従って復旧した場合と同様の状態で断
水人口・断水率を求めるよう実施することも可能であ
る。このように処理形態を設定することにより、前述の
ようにシミュレーションを２度実行せずに済み、処理時
間の短縮化を可能にするものとなっている。

【００５０】又、本発明は耐震化処理を行う場合の布設
替え管路の費用算出が行え耐震化工事費用の算出も容易
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】システムの全体図

【図２】管網を示す図

【図３】処理の流れを示すブロック図

【図４】情報の流れを示すブロック図

【図５】第１推定処理のフローチャート

【図６】管網に設定されたメッシュを示す図

【図７】管路情報ファイルの構造を示す図

【図８】管種に関する補正係数を一覧化した図

【図９】管径に関する補正係数を一覧化した図

【図１０】地形・地盤に関する補正係数を一覧化した図

【図１１】液状化に関する補正係数を一覧化した図

【図１２】被害推定処理のフローチャート

【図１３】水圧と漏水量との関係をグラフで表した図

【図１４】漏水管路の水圧解析時の漏水量・仮水圧・水
圧の変化をグラフで表した図

【図１５】耐震化想定処理のフローチャート

【図１６】重み付け処理の式を一覧化した図

【図１７】管網の模式図

【図１８】管網全体と管網の一部とをディスプレイに表
示した状態を示す図

【図１９】主幹線探査ルーチンのフローチャート

【図２０】比較結果をディスプレイに表示した状態を示
す図

【符号の説明】

２記憶手段３処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原誠司大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内 (72)発明者荒川範行大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内 (72)発明者河本公太郎大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内Ｆターム(参考） 3J071 AA12 BB11 CC02 EE19 FF12 5B049 AA02 BB00 CC00 CC11 EE31 EE41 FF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管網に対する地震による被害管路を推定
する推定処理と、このように推定した複数の被害管路の
うち耐震化すべき管路を予め設定したルールに基づいて
選択する選択処理とを行う処理装置を備えている管網の
耐震化選択システム。
【請求項２】前記推定処理が、前記管網を複数の領域
に区画し、夫々の領域毎における地震動の加速度と管路
の布設条件とに基づいて被害率を求める処理と、この被
害率と乱数とに基づいて被害管路を推定する処理とで構
成されている請求項１記載の管網の耐震化選択システ
ム。
【請求項３】前記選択処理のルールが、優先順位の高
いものから耐震化の選択を行うように設定されると共
に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち被害
率の高い管路の優先順位を高くしてある請求項１又は２
記載の管網の耐震化選択システム。
【請求項４】前記選択処理のルールが、優先順位の高
いものから耐震化の選択を行うように設定されると共
に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち予め
設定された給水点に対して最も多くの水を供給する主要
管路の優先順位を高くしてある請求項１又は２記載の管
網の耐震化選択システム。
【請求項５】前記選択処理のルールが、優先順位の高
いものから耐震化の選択を行うように設定されると共
に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち老朽
度の高い管路の優先順位を高くしてある請求項１又は２
記載の管網の耐震化選択システム。
【請求項６】前記選択処理のルールが、優先順位の高
いものから耐震化の選択を行うように設定されると共
に、前記推定処理によって推定した被害管路のうち被害
時に水圧低下、低圧化対象人口が大きい水理的重要管路
の優先順位を高くしてある請求項１又は２記載の管網の
耐震化選択システム。
【請求項７】前記選択処理のルールが、優先順位の低
いものから耐震化の選択を行うように設定されると共
に、布設替え管路の費用算出が行えるよう設定してある
請求項１又は２記載の管網の耐震化選択システム。
【請求項８】前記管網として、記憶手段に保存された
複数の管路布設情報を合成して用いるよう構成されてい
る請求項１〜７のいずれか１項に記載の管網の管網の耐
震化選択システム。