JP2004162825A - 配水管路における夾雑物の堆積可能性の解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管路における夾雑物の堆積しやすい箇所を誰でも簡単に判断できるようにする。
【解決手段】水道管路における管路構成部材どうしの接続点についての流入管路内の流速および流出管路内の流速の関係と、その管路内に存在する夾雑物が管内を流れずに滞留が生じるか、あるいは管内を流れて滞留が生じないかの閾値となる流速とにもとづいて、前記接続点および流出管路における夾雑物の堆積のしやすさを複数段階にランク分けする。また、夾雑物の比重の大小にもとづいて閾値となる流速を設定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配水管路における夾雑物の堆積可能性の解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配水管路、例えば上水道の管路においても夾雑物の混入を完全に防止することは困難で、鉄錆、砂、管内面から剥離した防錆塗膜、塩化ビニル管の切断時の切り屑などが、夾雑物として混入する可能性がある。このような夾雑物を除去するためには、洗管が必要である。
【０００３】
従来においては、上水道の管路のどの位置に夾雑物が堆積しているかが判らないため、管路の上流側から順に洗管を行うなどの方法がとられている。あるいは、管路における夾雑物が発生しやすい箇所などを経験的に判断したうえで、洗管作業を行うなどの方法がとられている。
【０００４】
夾雑物を管外に排出する作業に適した管路構成部材として、管底部に堆積した夾雑物を水流の作用によって上方へ排出可能な渦巻きＴ字管が知られている（特許文献１）。あるいは、管路の途中にストレーナなどの排出機器を設置することが行われている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−３０２６１号公報
【０００６】
【特許文献２】
実開平５−４７６９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような上流側から順に行う洗管作業や、経験則による判断にもとづき洗管箇所を決定したうえでの洗管作業では、効率が良くないという技術的課題がある。また、渦巻きＴ字管やストレーナなどを設置する場合も、適切な設置場所を決定するための合理的な手法がないという技術的課題がある。
【０００８】
そこで本発明は、このような課題を解決して、管路における夾雑物の堆積しやすい箇所を誰でも簡単に判断できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、配水管路における管路構成部材どうしの接続点についての流入管路内の流速および流出管路内の流速の関係と、その管路内に存在する夾雑物が管路内を流れずに滞留が生じるか、あるいは管路内を流れて滞留が生じないかの閾値となる流速とにもとづいて、前記接続点および流出管路における夾雑物の堆積のしやすさを複数段階にランク分けするものである。
【００１０】
このようにすると、管路における夾雑物の堆積しやすい箇所とそうでない箇所とを区分けすることができ、したがって重点的に洗管を行うべき箇所や、夾雑物排出用の各種機器を設置すべき箇所などを特定することができる。
【００１１】
また本発明は、夾雑物の比重の大小にもとづいて閾値となる流速を設定するものである。
このようにすると、比重の大きい夾雑物、小さい夾雑物が、それぞれ管路におけるどこに堆積しやすいかを推定することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、配水管路における管路構成部材どうしの接続点を、夾雑物の堆積可能性の解析のための対象とする。このような接続点を形成するための管路構成部材としては、管、弁、その他の機器などを挙げることができる。管体のみで形成される接続点としては、一対の管どうしの継手部や、Ｔ字管路や、十字状の管路接続部などを挙げることができる。
【００１３】
図１は、水平方向の管１ａ、１ｂ、…のみで接続点２を形成する場合について、接続点２における配水管数と、各管体における流速の大小とを条件として、それぞれの条件にもとづきパターン化を行ったうえで、実験や現地調査や水理解析などにもとづき特定の夾雑物の堆積の可能性をＡ、Ｂ、Ｃの３段階にランク分けしたものである。図中において矢印は水流の方向を示す。
【００１４】
流速の大小は、図１において実線と破線とで区別されている。すなわち、まず、特定の比重の夾雑物について、過去の調査結果から、その夾雑物が管内を流れずに滞留が生じるか、あるいは管内を流れて滞留が生じないかの閾値となる流速Ｖｋ（ｍ／ｓ）が決定される。そして図１では、流速がＶｋ以上となる管が実線で表されるとともに、流速がＶｋ未満となる管が破線で表されている。
【００１５】
また図１において、各パターンには＜○−△−×＞という表示が併記されている。この表示において、Ａ、Ｂ、Ｃで示される○は、夾雑物の堆積の可能性のランクを示すもので、Ａは堆積の可能性が大、Ｂは堆積の可能性が中、Ｃは堆積の可能性が小であることを表す。アラビア数字で示される△は、接続点２における接続配管の数を表す。アラビア数字で示される×は、そのパターンの番号を表す。すなわち、図１は、堆積の可能性ランクを列方向にとるとともに、接続配管数を行方向にとってマップ化したものであり、堆積の可能性ランクの違いと接続配管数の違いとによってそれぞれ桝目が形成され、各桝目における複数のパターンを番号付けしたものが×である。
【００１６】
次に、図１の内容を詳細に説明する。
図１には、接続点２に着目して、内部の水が接続点２に流入する単数または複数の管（以下、「流入管」と称する）のうち少なくとも一つの管の内部の流速がＶｋ以上である場合について、解析を行った結果が示されている。すなわち、このような接続点２について、この接続点２から水が流出することになる単数または複数の管（以下、「流出管」と称する）およびその流速に着目して、夾雑物の堆積の可能性のランク分けが行われている。
【００１７】
まず、堆積の可能性が大（Ａ）である場合について説明する。すなわち、上記のように単数または複数の流入管のうち少なくとも一つの管の内部の流速がＶｋ以上である場合において、図１における右側の列に示されるように、単数または複数のすべての流出管の内部の流速がＶｋ未満であるときには、夾雑物の堆積の可能性が大（Ａ）となる。
【００１８】
次に、図１における左側の列に示されるように、単数または複数の流入管のうち少なくとも一つの管の内部の流速がＶｋ以上である場合において、複数の流出管のうちの一部につき、その内部の流速がＶｋ未満であるとき、すなわち流出管の他のものは内部流速がＶｋ以上であって夾雑物の逃げ道を構成している場合には、夾雑物の堆積の可能性が中（Ｂ）となる。
【００１９】
さらに、単数または複数の流入管のうち少なくとも一つの管の内部の流速がＶｋ以上である場合において、単数または複数のすべての流出管の内部の流速がＶｋ以上であるときには、夾雑物の堆積の可能性が小（Ｃ）となる。このうち、図１には、流入管、流出管ともに単数の場合のみが例示されている。
【００２０】
以下、図１について詳細に説明する。第１行目の接続配管数が２の場合とは、たとえば接続点２を構成する管継手によって一対の管１ａ、１ｂどうしが互いに接続されたようなものが該当するが、上流側の管１ａの方が口径が小さくかつ下流側の管１ｂの方が口径が大きい、いわゆる直線片落部であって、流入管１ａは流速がＶｋ以上であるにもかかわらず、流出管１ｂの流速がＶｋ未満である場合に、接続点２およびそれよりも下流側の流出管１ｂにおいて夾雑物が堆積しやすく、したがって堆積の可能性ランクはＡ（可能性大）となる。図１ではこの場合を＜Ａ−２＞と表している。この場合は、桝目の中にパターンの事例が一つだけしかないため、パターン番号は省略されている。
【００２１】
なお、接続配管数が２の場合であって、上流側の管も下流側の管も口径が大きくしたがって両者とも流速がＶｋ以上である場合には、堆積の可能性ランクはＣ（可能性小）となる。図１では、この場合は欄外の桝目において＜Ｃ−２＞として記載されている。
【００２２】
図１の第２行目は、接続配管数が３の場合に該当する。この場合は、たとえば配管が接続点によってＴ字状に接続されたものが該当する。一体構成のＴ字管も同様にこれに該当する。
【００２３】
ここで、＜Ａ−３−１＞〜＜Ａ−３−３＞は夾雑物の堆積の可能性がＡ（可能性大）となるもので、＜Ａ−３−１＞は、接続点２に二つの流入管１ａ、１ｂが接続されるとともに一つの流出管１ｃが接続され、両方の流入管１ａ、１ｂで流速がＶｋ以上かつ流出管１ｃで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ａ−３−２＞は、接続点２に一つの流入管１ａが接続されるとともに二つの流出管１ｂ、１ｃが接続され、流入管１ａで流速がＶｋ以上かつ両方の流出管１ｂ、１ｃで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ａ−３−３＞は、接続点２に二つの流入管１ａ、１ｂが接続されるとともに一つの流出管１ｃが接続され、直線状に配置された一方の流入管１ａと流出管１ｃで流速がＶｋ未満かつＴ字状の分岐を構成する他方の流入管１ｂで流速がＶｋ以上である場合を示す。
【００２４】
図１の第２行目において、＜Ｂ−３−１＞は、夾雑物の堆積の可能性がＢ（可能性中）となるもので、接続点２に一つの流入管１ａが接続されるとともに二つの流出管１ｂ、１ｃが接続され、直線状に配置された流入管１ａと一方の流出管１ｃで流速がＶｋ以上かつＴ字状の分岐を構成する他方の流出管１ｂで流速がＶｋ未満である場合を示す。
【００２５】
なお、接続配管数が３の場合の流入管および流出管の組み合わせとして、図１では図示を省略した他の場合も考えられるが、それらの場合も、夾雑物の堆積の可能性ランク大すなわちＡと、夾雑物の堆積の可能性ランク中すなわちＢと、夾雑物の堆積の可能性ランク小すなわちＣとのいずれかにランク分けされる。
【００２６】
図１の第３行目は、接続配管数が４の場合に該当する。この場合は図示のように配管が接続点によって十字状に接続されたものが該当する。一体構成の十字管も、同様にこれに該当する。
【００２７】
ここで、＜Ａ−４−１＞〜＜Ａ−４−６＞は夾雑物の堆積の可能性がＡ（可能性大）となるもので、＜Ａ−４−１＞は、接続点２に一つの流入管１ａと三つの流出管１ｂ、１ｃ、１ｄとが接続され、流入管１ａで流速Ｖｋかつすべての流出管１ｂ、１ｃ、１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ａ−４−２＞＜Ａ−４−３＞は、接続点２に二つの流入管１ａ、１ｂと二つの流出管１ｃ、１ｄとが接続され、流入管１ａ、１ｂどうしおよび流出管１ｃ、１ｄどうしがそれぞれ互いに直角方向に配置された場合を示す。そして、＜Ａ−４−２＞は、両方の流入管１ａ、１ｂで流速がＶｋ以上かつ両方の流出管１ｃ、１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。また＜Ａ−４−３＞は、一方の流入管１ａで流速がＶｋ以上かつ他方の流入管１ｂと両方の流出管１ｃ、１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ａ−４−４＞〜＜Ａ−４−６＞は、接続点２に三つの流入管１ａ、１ｂ、１ｃと一つの流出管１ｄとが接続された場合を示す。そして、＜Ａ−４−４＞は、すべての流入管１ａ、１ｂ、１ｃで流速がＶｋ以上かつ流出管１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。また＜Ａ−４−５＞は、直線状に配置された第１の流入管１ａと第３の流入管１ｃで流速がＶｋ以上であるとともに、直線状に配置された第２の流入管１ｂと流出管１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ａ−４−６＞は、流出管１ｄに対して直角方向とになるように配置された一つの流入管１ａのみで流速がＶｋ以上であるとともに、他の流入管１ｂ、１ｃと流出管１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。
【００２８】
＜Ｂ−４−１＞〜＜Ｂ−４−４＞は、夾雑物の堆積の可能性がＢ（可能性中）となるものである。ここで、＜Ｂ−４−１＞＜Ｂ−４−２＞は接続点２に一つの流入管１ａと三つの流出管１ｂ、１ｃ、１ｄとが接続された場合を示し、そのうちの＜Ｂ−４−１＞は、流入管１ａに対して直線状に配置された一つの流出管１ｄで流速がＶｋ未満であるとともに、流入管１ａと他の流出管１ｂ、１ｃで流速がＶｋ以上である場合を示す。＜Ｂ−４−２＞は、直線状に配置された流入管１ａと一つの流出管１ｄで流速がＶｋ以上であるとともに、他の流出管１ｂ、１ｃで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ｂ−４−３＞＜Ｂ−４−４＞は、接続点２に二つの流入管１ａ、１ｂと二つの流出管１ｃ、１ｄとが接続され、流入管１ａ、１ｂどうしおよび流出管１ｃ、１ｄどうしがそれぞれ互いに直角方向に配置された場合を示す。そして、＜Ｂ−４−３＞は、互いに直線状に配置された一方の流入管１ａと一方の流出管１ｃで流速がＶｋ以上であるとともに、互いに直線状に配置された他方の流入管１ｂと他方の流出管１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。また＜Ｂ−４−４＞は、二つの流入管１ａ、１Ｂと一方の流出管１ｃで流速がＶｋ以上であるとともに、他方の流出管１ｄで流速がＶｋ未満である場合を示す。
【００２９】
なお、接続配管数が４の場合の流入管および流出管の組み合わせとして、図１では図示を省略した他の場合も考えられるが、それらの場合も、前記と同様に、夾雑物の堆積の可能性ランク大すなわちＡと、夾雑物の堆積の可能性ランク中すなわちＢと、夾雑物の堆積の可能性ランク小すなわちＣとのいずれかにランク分けされる。
【００３０】
図１の第４行目は、接続配管数が５以上の多分岐構造の流入管と流出管との組み合わせを示し、ここでは、接続点２に一つの流入管１ａと四つの流出管１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅとが接続されたものを例示する。ここで、＜Ａ−５＞は、夾雑物の堆積の可能性がＡ（可能性大）となるものの一例であって、流入管１ａで流速がＶｋ以上であるとともに、すべての流出管１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅで流速がＶｋ未満である場合を示す。＜Ｂ−５＞は、夾雑物の堆積の可能性がＢ（可能性中）となるものの一例であって、流入管１ａから距離をおいて配置された一つの流出管１ｄで流速がＶｋ未満であるとともに、流入管１ａと他のすべての流出管１ｂ、１ｃ、１ｅで流速がＶｋ以上である場合を示す。
【００３１】
この多分岐構造のものにおいても、図１では図示を省略した他の場合が考えられるが、それらの場合も、前記と同様に、夾雑物の堆積の可能性ランク大すなわちＡと、夾雑物の堆積の可能性ランク中すなわちＢと、夾雑物の堆積の可能性ランク小すなわちＣとのいずれかにランク分けされる。
【００３２】
このように、管路どうしの接続点における流向や流速にもとづいて、接続点およびその下流側の管路における特定の夾雑物の堆積のしやすさを可能性大（Ａ）、可能性中（Ｂ）、可能性小（Ｃ）の三段階にランク分けすることで、複雑な配管網について、夾雑物が堆積するおそれのある場所を明示した分布図を作成することができる。
【００３３】
他の種類の夾雑物の場合は、その比重にもとづき、閾値となる流速Ｖｋの値が変化するが、同様に解析を行うことができる。すなわち、夾雑物は、その比重にもとづき、たとえば「流れやすい物質」と「中位の物質」と「流れ難い物質」との三種類に分類することが可能である。図２は、各物質ごとに可能性大（Ａ）、可能性中（Ｂ）、可能性小（Ｃ）の区分を行った結果の例を示す。図示のように、比重が小さくしたがって流れやすい物質の場合は可能性小（Ｃ）の割合が大きくなるとともに可能性大（Ａ）の割合が小さくなる。反対に、比重が大きくしたがって流れ難い物質の場合は、可能性大（Ａ）の割合が大きくなるとともに、可能性小（Ｃ）の割合が小さくなる。
【００３４】
図３は、上述の分布図の例を示す。図３（ａ）は比重の大きい物質であって閾値となる流速Ｖｋ１が高いものについての分布図を示し、図３（ｂ）は比重の小さい物質であって閾値となる流速Ｖｋ２が低いものについての分布を示す。すなわち、Ｖｋ１＞Ｖｋ２である。図３において、２１〜２６は接続点を示す。また図３において、直線は、図１の場合と同様に管体または管路を示すが、実線はその流速がそれぞれの閾値となる流速Ｖｋ１、Ｖｋ２以上であるものを表し、破線はその流速がそれぞれの閾値となる流速Ｖｋ１、Ｖｋ２未満であるものを表す。
【００３５】
図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すると、接続点２４からの流出管１１ａについて、状況が異なっている。すなわち、流出管１１ａにおける流速をＶａとすると、
Ｖｋ２＜Ｖａ＜Ｖｋ１
という関係が成立している。
【００３６】
よって、接続点２４に着目すると、比重の大きい物質についての図３（ａ）では図１の＜Ａ−３−２＞の可能性大（Ａ）に対応した状況となっており、比重の小さい物質についての図３（ｂ）では図１の＜Ｂ−３−１＞と同等の可能性中（Ｂ）に対応した状況になっている。
【００３７】
このような解析を行って分布図を作成することで、洗管によって堆積夾雑物の排除を行う場合に、排除したい物質の範囲（比重にもとづくもの）と堆積の可能性の大中の区分とによって、排除装置の設置場所や洗管場所の優先順位を決定することができる。このため、これまで経験などにもとづき行ってきた洗管計画に対し明確な判断基準を与えることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、配水管路における管路構成部材どうしの接続点についての流入管路内の流速および流出管路内の流速の関係と、その管路内に存在する夾雑物が管路内を流れずに滞留が生じるか、あるいは管路内を流れて滞留が生じないかの閾値となる流速とにもとづいて、前記接続点および流出管路における夾雑物の堆積のしやすさを複数段階にランク分けするため、管路における夾雑物の堆積しやすい箇所とそうでない箇所とを区分けすることができ、したがって重点的に洗管を行うべき箇所や、夾雑物排出用の各種機器を設置すべき箇所などを特定することができる。
【００３９】
また本発明によると、夾雑物の比重の大小にもとづいて閾値となる流速を設定するため、比重の大きい夾雑物、小さい夾雑物が、それぞれ管路におけるどこに堆積しやすいかを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の配水管路における夾雑物の堆積可能性の解析のための、堆積可能性のランク分けの例を示す図である。
【図２】夾雑物の比重の大中小と堆積の可能性の大中小との分布割合を説明するための図である。
【図３】夾雑物が堆積するおそれのある場所を表す分布図の例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ 管
１ｂ 管
１ｃ 管
１ｄ 管
１ｅ 管
２ 接続点

Claims (2)

1. 配水管路における管路構成部材どうしの接続点についての流入管路内の流速および流出管路内の流速の関係と、その管路内に存在する夾雑物が管路内を流れずに滞留が生じるか、あるいは管路内を流れて滞留が生じないかの閾値となる流速とにもとづいて、前記接続点および流出管路における夾雑物の堆積のしやすさを複数段階にランク分けすることを特徴とする配水管路における夾雑物の堆積可能性の解析方法。
2. 夾雑物の比重の大小にもとづいて閾値となる流速を設定することを特徴とする請求項１記載の配水管路における夾雑物の堆積可能性の解析方法。

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