JP2008267062A - 濁質堆積量予測方法及び濁質堆積量予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】水道水が供給される全エリアにおいて、濁質が堆積しやすい箇所を容易に特定し得るようにするとともに、配管の洗管時期を容易に知り得るようにする。
【解決手段】全エリアを複数のメッシュ２に区切り、メッシュごとに、目的変数を濁質１８の堆積量の増加速度、及び、説明変数として、配管３単位長あたりの行止り部６箇所数、配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、流出係数の３個とする重回帰計算を行うことで濁質の増加速度を推定した。この各メッシュについての分析結果を表示画面１上に２次元的に表示するようにしたので、全エリアの濁質堆積状況が視覚的に把握できるようになった。また、濁質許容堆積量をこの増加速度で除することで洗管時期を算出し、それを２次元的に表示するようにしたので、配管の洗管時期のエリア内での分布を容易に知り得るようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、水道の配管内に滞留した濁質の堆積量を予測する濁質堆積量予測方法及び濁質堆積量予測システムに関する。

例えば浄水場から一般家庭等に水を供給する水道の配管は、その配管の地中への敷設工事の際にその水道管内に土砂が混入したり、この配管の内壁に形成した内壁保護被膜（例えばシールコート材）が長期間の使用により劣化して剥離し、それが水に混入したりする。このような土砂やシールコート材等の濁質は水道管内に堆積し、上記配管内の水流によってそれが舞い上がって移動し、一般家庭等の蛇口に達してそこから流出する恐れがある。

上記濁質の流出を防止するため上記配管内の洗管が定期的に実施される。この洗管においては、剥離しかかっている上記配管内壁のシールコート材をブラシ等で除去したり、配管内に堆積した上記濁質を洗浄水で洗い流してこの配管内から除去したりする作業が行われる。この洗管作業は、敷設した配管網の全てに亘って実施するのが好ましいが、都市部においては上記配管の総延長が千キロメートル以上に及ぶこともあり、一律に作業を行うのは時間とコストの両面において困難である。

この濁質は上記配管内の総延長に亘って一様に堆積するのではなく、上記配管内の水流の流速が小さい箇所で生じやすい。
また、上記配管にはその内面を上記シールコート材で被覆したもの（モルタルライニング配管）や、シールコート材を使用しない樹脂製のものなど多種あり、上記シールコート材で被覆した配管が用いられている箇所で上記シールコート材が剥離するため、その近傍で濁質の堆積が生じやすい。

上記モルタルライニング配管はダクタイル鋳鉄管の内面全体に、この内面の腐食防止のために一様の厚さでモルタル層が設けられたものであって、このモルタル層が水道水によって劣化（中性化）するのを防ぐために、通常、モルタル層の表面を被覆してシールコート材が設けられる。

このシールコート材は、平成２年以前はモルタル層の表面に塗布し、そのシールコート材がその表面で固化するタイプ（非浸透性シールコート材）のものが用いられていたのに対し、それ以降は塗布したシールコート材の一部がモルタル層に浸透して固化するタイプ（浸透性シールコート材）のものが用いられている。この浸透性シールコート材は、従来用いられていた非浸透性のシールコート材と比較してモルタル層との密着力が高く剥離し難いので、濁質の発生量が少ない。

上記配管の洗管においては、配管内の水流の流速や、配管の種類（モルタルライニング配管か否か、及び、その敷設年はいつか）等を考慮した上で、濁質が堆積しやすいと考えられる箇所を経験的に選択し、その箇所を重点的に行っているのが現状である。

上記配管は更新工事等の際、使用される配管の管径や蛇口等の数、配管の途中に設けられる弁の位置等が適宜変更される。このような変更は配管内の水流の流速に影響を与えることがあり、この流速が変わるとそれに伴って上記濁質の堆積しやすい箇所が変わることがある。
また、上記配管の種類（特に平成２年以前に敷設されたモルタルライニング配管の使用長さ）が変わると濁質の発生状況も変わる。
そのため、経験に従って洗管すべき配管を選択する従来の方法では、上記変更等を考慮しきれず、濁質が堆積して洗管が必要な配管を見逃すことがある。その場合、蛇口等から濁質が流出するという問題が生じ得る。

また、従来の経験による方法では、濁質堆積量の増加速度が不明であるために洗管の時期を見極めるのが非常に難しい。そのため、濁質の堆積量がそれほど多くないにも関わらず洗管作業を行って無駄なコストを費やしたり、逆に洗管の時期の見極めが遅れて濁質が蛇口から流出したりする恐れがある。

そこで、この発明は、上記水道水が供給される全エリアにおいて、濁質が堆積しやすい箇所を容易に特定し得るようにすることを第１の課題とし、配管の洗管時期を容易に知り得るようにすることを第２の課題とする。

上記第１の課題を解決するため、この発明は重回帰分析による統計的手法を用いて、上記配管内の流速に影響を与えうる要因（配管に設けられた蛇口や弁の数等）、及び、使用する配管の種類を考慮して、配管網の中で特に濁質が堆積しやすい箇所を容易に特定し得るようにしたのである。

この発明の構成としては、濁質堆積量予測に係る重回帰分析において、この重回帰分析は水道水が供給される全エリアを複数のメッシュに区切ったメッシュごとに行われるものであって、この重回帰分析における目的変数を各メッシュ内における配管内の濁質堆積量の増加速度とし、説明変数を各メッシュ内における、上記配管に設けられた弁栓数、配管単位長あたりの行止り部箇所数、配管総延長、量水器数、配管内容積、量水器あたりの配管内容積、平均地盤高、モルタルライニング配管の配管長、配管総延長に対するモルタルライニング配管の配管長の割合、平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長、配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、平均動水位、所定流速以下の流速の低流速配管の配管長、又は、流出係数、のうちから選択される少なくとも一つとすることができる。

上記説明変数としては、配管単位長あたりの行止り部箇所数、全配管長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、及び、流出係数を選択することもできる。
選択されたこの３個の説明変数は、上記の１４個の説明変数の中でも特に統計学的に独立性の高い変数であって、これらの説明変数と目的変数との間の高い相関関係が得られる。

この濁質は、上記配管の内面に形成したシールコート材の剥離物であるとすることができる。
このシールコート材の比重は、一般的に土砂の比重よりも軽く、水の比重よりも少し重い程度であって、流水の速度が小さい場合に配管の底に堆積し得る一方で、流水の速度が大きい場合に、堆積したシールコート材が水流によって舞い上がる。そのため、比重の比較的大きな土砂が上記水流によって舞い上がり難く堆積したままとなりやすいのに対し、このシールコート材はこの水流によって容易に輸送される。

上記説明変数の所定流速としては、０．０５ｍ／秒を採用することができる。
この所定流速は、水道管内に堆積したシールコート材が舞い上がるのが目視で確認できる流速の閾値（最低流速）であって、この閾値は後述する模擬実験から求められたものである。

この濁質堆積量予測方法においては、目的変数を濁質の上記配管内の堆積量とその配管からの流出量の比率とし、説明変数を上記配管内の流速とし、この説明変数から上記目的変数を回帰分析によって上記比率の流速に対する予測式を導出し、この予測式を上記濁質堆積量予測方法に適用して、任意の流速ごとに上記水道管から流出する上記濁質の許容流出量に対する上記配管内の最大濁質堆積量を予測するようにすることもできる。
このように許容流出量と最大濁質堆積量の関係を明確にすれば、上記最大濁質堆積量に達する前は視認し得る量の濁質が蛇口から流出する恐れは低い、との考えに基づき、不必要な洗浄作業を極力省くことができるので、余計なコストを費やす事態が回避される。

上記濁質堆積量予測方法によって、水道水が供給される全エリアを複数のメッシュに区切ったメッシュごとに濁質の堆積量を予測し、その予測結果を上記エリアの各位置に対応して２次元的に表示するようにすることもできる。
このように表示すれば、上記エリアの位置と上記予測結果とを一対一に対応させることができるので、上記予測結果の上記エリアごとの分布を視覚的に把握することができる。この表示は、モニター画面上に行うこともでき、あるいは、紙等にプリントアウトすることによって行うこともできる。

また、上記第２の課題を解決するため、この発明は重回帰分析による統計的手法を用いて、上記最大濁質堆積量と濁質堆積速度の関係から、配管の洗管時期を容易に知り得るようにしたのである。

この発明の構成としては、配管内に堆積した濁質を洗管によって除去するにあたり、この洗管の間隔を決定する洗管周期の算出に係る重回帰分析において、この重回帰分析は上記水道水が供給される全エリアを複数のメッシュに区切ったメッシュごとに行われるものであって、この重回帰分析における目的変数を特定の取水口において採取された水道水の濁質堆積量の増加速度とし、説明変数を各メッシュ内における、上記配管に設けられた弁栓数、配管単位長あたりの行止り部箇所数、配管総延長、量水器数、配管内容積、量水器あたりの配管内容積、平均地盤高、モルタルライニング配管の配管長、平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長、全配管長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、平均動水位、所定流速以下の流速の低流速配管の配管長、及び、流出係数、のうちから選択される少なくとも一つとし、設定した最大濁質堆積量をこの重回帰分析で予測された上記濁質堆積量の増加速度で除することによって最大濁質堆積量に達するまでの時間を求め、前回の洗管時を基準時（堆積量がゼロ）として次回の洗管時期を算出する。

また上記洗管周期の算出においては、上記説明変数として、上記と同じく、配管単位長あたりの行止り部箇所数、全配管長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、及び、流出係数を選択することもできる。

ここでいう、設定した最大濁質堆積量とは、これまでの経験等に基づき、流速との関係において許容量以上の濁質が流出しないであろうと推定できる配管内の濁質堆積量のことをいう。

上記設定した最大濁質堆積量に代えて、目的変数を濁質の上記配管内への投入量とその配管からの流出量の比率とし、説明変数を上記配管内の流速とし、この説明変数から上記目的変数を回帰分析によって上記比率の流速に対する予測式を導出し、この予測式から求められる上記濁質の許容流出量に対する配管内の最大濁質堆積量を用いて、上記水道管の配管内の洗管周期を算出するようにすることもできる。
この予測式による最大濁質堆積量の値を用いることで、上記経験等のような不安定要素が計算に入り込まないので、この洗管周期の算出予測精度及びその結果の客観性が高まる。

上記洗管周期の算出においては、上記と同じく、濁質が、上記配管の内面に形成したシールコート材の剥離物であるとすることができる。

上記洗管周期算出方法によって、水道水が供給される全エリアを複数のメッシュに区切ったメッシュごとに洗管周期を算出し、その算出結果を上記エリアの各位置に対応して２次元的に表示するようにすることもできる。
このように表示すれば、上記エリア内の位置と上記算出結果とを一対一に対応させることができるので、上記算出結果の上記エリアごとの分布を視覚的に把握することができる。この表示は、モニター画面上に行うこともでき、あるいは、紙等にプリントアウトすることによって行うこともできる。

この発明によると、配管内の流速やその配管の特性（上記シールコート材による被覆状況）を考慮して、濁質が堆積しやすい箇所を予め特定することができるので、この特定された箇所を重点的に洗浄すればよい。そのため、上記配管網の全てに亘って一律に洗浄する場合と比較して、洗浄作業に要する時間とコストを大幅に削減できるとともに、上記洗浄が適切になされるため上記濁質が蛇口から流出するのを防止することができる。
また、次の洗管時期までの目安を知ることができるので、洗管の必要がない配管を洗浄して無駄なコストを費やしたり、逆に洗管の時期が遅れてシールコート材等の濁質が流出したりすることが防止される。

この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
この濁質堆積量予測方法を適用した濁質堆積量予測システムは、図１に示す表示画面１を有している。この濁質堆積量予測システムは重回帰分析に基づいてその予測を行うものであって、この重回帰分析では、水道水が供給されるエリア全体をメッシュ２に区切り、メッシュ２ごとに上記濁質堆積量予測方法を適用して堆積量の予測を行っている。この各メッシュ２の大きさは長辺（東西方向）が５００ｍ、短辺（南北方向）が３５０ｍである。この予測結果は上記エリア内の実際の位置に対応して、表示画面１に２次元的に表示される。

この濁質堆積量予測システムは、オペレーションシステムとしてＷｉｎｄｏｗｓ ＸＰ（登録商標）を搭載した汎用コンピュータにて動作している。また、システム開発言語として、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ Ｖｅｒ．６（ＳＰ６）（登録商標）を使用している。

実際には各メッシュ２の中には図２に示すように配管３が張り巡らされ、その配管３には所々に弁４及び量水器５等の付属機器が設けられている。また、この配管３が行止り状態となっている行止り部６も存在する。また、同図には図示していないが、この配管３はその内面にシールコート材からなる保護層を形成したものと、シールコート材による保護層を形成していないもの（例えば樹脂管等）が混在して使用されている。

この表示画面１内に設けられた表示選択ボックス内の「シールコート濃度増加量表示」７をチェックすれば、各メッシュ２における濁質堆積量の増加速度がその大小によって色分け表示される。例えば、最も増加速度が大きい箇所は赤、最も増加速度が低い箇所は白、等とすれば、この表示画面１において赤色に表示されている箇所において重点的に洗管作業をすることにより堆積した濁質を効率的に除去することができる。

また、上記表示選択ボックス内の「次回洗管時期表示」８をチェックすれば、各メッシュ２における洗管時期（次回洗管日までの日数）を上記と同様に色分け表示することができる。この表示に従って巡回ルート等の洗管計画を策定すれば、その洗管作業を無駄なく進めることができる。

この各メッシュ２をマウスでクリックして選択することによって、図３に示すように、各メッシュ２に格納されている基礎的情報９（例えば、上記付属機器の個数、選択したメッシュ内の配管総延長等）をこの表示画面１上に表示して確認できるようになっている。この基礎的情報９はこの表示画面１上で適宜変更することもできる。このように表示画面１上で変更してみることによって、その変更によって堆積量の増加速度にどのような影響が及ぶかについて、実際の更新工事等の前にシミュレーションすることができる。

この表示画面１内に各メッシュ２内の配管３内で撮影されたカメラ映像１０を併せて表示できるようになっているので、実際の濁質堆積状況を目視で確認することができ、配管３内の状況が把握しやすい。

次に、メッシュ２ごとに上記重回帰分析を行い濁質堆積量の増加量の予測を行った。この重回帰分析には、（１）式に示す公知の基本式を用いた。この式において、Ｙはあるメッシュ内における濁質堆積量の増加速度を示す目的変数、ｘ_１、ｘ_２、・・・は説明変数、ａ_１、ａ_２、・・・は偏回帰係数、ｂは定数項を示す。

この説明変数の候補として、各メッシュ２内における、（１）配管に設けられた弁栓数、（２）配管単位長あたりの行止り部箇所数、（３）配管総延長、（４）量水器数、（５）配管内容積、（６）量水器あたりの配管内容積、（７）平均地盤高、（８）モルタルライニング配管長、（９）配管総延長に対するモルタルライニング配管の配管長の割合、（１０）平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管長、（１１）配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、（１２）平均動水位、（１３）所定流速以下の流速の低流速配管長、（１４）流出係数、を採用した。

上記重回帰分析で用いた各説明変数について説明する。

（１）配管に設けられた弁栓数（単位：箇所）
各メッシュ２内の弁栓（消火栓１１、蛇口１６等）の数を指す。この弁栓４、１１、１６を通じて配管３から水が排水されるので、この弁栓４、１１、１６が多く設けられているメッシュ２では配管３内の水流が生じやすい。

（２）配管単位長あたりの行止り部箇所数（単位：箇所）
各メッシュ２内における配管３単位長あたりの行止り部６の箇所数を指す。このような行止り部６においては配管３内の水流が妨げられるため停滞が生じやすい。

（３）配管総延長（単位：ｍ）
各メッシュ２内の配管３の総延長を指す。

（４）量水器数（単位：箇所）
各メッシュ２内に設けられた量水器５（水量メータ）の数を示す。この量水器５が多く設けられているメッシュ２においては、水の使用量が多く、配管３内の水流が生じやすい。

（５）配管内容積（単位：ｍ^３）
各メッシュ２内に設けられた配管３内の容積を指す。

（６）量水器あたりの配管内容積（単位：ｍ^３／箇所）
各メッシュ２内における量水器１箇所あたりの配管３内の容積を指す。

（７）平均地盤高（単位：ｍ）
各メッシュ２内における配管３の平均地盤高を指す。シールコート材等の濁質は配管３内の水流によって輸送されるため、この平均地盤高が周囲のメッシュ２（東西南北の４メッシュ）と比較して低いと、このメッシュ２への流れ込みが生じやすく、上記濁質が滞留しやすい傾向がある。

（８）モルタルライニング配管長（単位：ｍ）
各メッシュ２内におけるモルタルライニング配管３の配管長を指す。このモルタルライニング配管３の長さが長いほど水中に混入するシールコート材の混入量が多くなるため、濁質が堆積しやすい傾向がある。

（９）配管総延長に対するモルタルライニング配管３の配管長の割合（単位：ｍ／ｍ）
各メッシュ２内における配管総延長に対するモルタルライニング配管３の配管長の割合を指す。上記のように、この割合が高いほどモルタルライニング配管からシールコート材が混入する恐れがあるため、濁質が堆積しやすい傾向がある。

（１０）平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管長（単位：ｍ）
各メッシュ２内における平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管３の配管長を指す。上述したように、平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管３（非浸透性シールコート材を使用）は、それ以降に敷設したモルタルライニング配管３（浸透性シールコート材を使用）よりも剥離しやすいので、濁質の堆積が一層生じやすい傾向がある。

（１１）配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合（単位：ｍ／ｍ）
各メッシュ２内における配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管３の配管長の割合を指す。上記のように、この割合が高いほどモルタルライニング配管３からシールコート材が混入しやすい傾向がある。

（１２）平均動水位（単位：ｍ）
各メッシュ内２の平均動水位を指す。このメッシュ２と隣接するメッシュ２との間の平均動水位の差（相対的水位差）に起因して生じた水流によってシールコート材は輸送されるため、上記平均動水位が低いメッシュ２に周囲のメッシュ２から水が流れ込んで濁質の堆積が生じやすい傾向がある。

（１３）所定流速以下の流速の低流速配管長（単位：ｍ）
各メッシュ２内の低流速配管３の配管長を指す。シールコート材等の濁質は流速の低い箇所に堆積する傾向がある。

（１４）流出係数（単位：メッシュ）
各メッシュ２とそれに隣接するメッシュ２（東西南北の４メッシュ）との間の平均動水位の差を比較し、中心のメッシュ２から隣接するメッシュ２へ流出する方向の数をカウントしたものを指す。中心のメッシュ２へ隣接するいずれのメッシュ２からも流入する場合に流出係数は０となり、中心のメッシュ２からいずれのメッシュ２へも流出する場合に流出係数は４となる。この数値が大きいほどその中心のメッシュ２に濁質は堆積し難い。

まず、（１）式を用いた重回帰分析に先立ち、必要となるデータを取得した。この重回帰分析に係る水道水供給エリアには約２８００箇所の消火栓１１が設けられている。まず、これらの消火栓１１のヘッド部を取り外して洗浄用具を配管３内に送り込み、配管３内の濁質を全て除去した。
さらに約８ヵ月後に、消火栓１１全体の１割強に相当する約３００箇所の消火栓１１から配管３内に濁質採取治具を挿入し、配管３内に堆積した濁質を採取した。少なくとも１割以上の箇所において上記採取を実施すれば、統計処理上有意なものと推定できる。この採取された濁質は、前回の洗浄からの８ヶ月間に堆積したものと推定した。
各メッシュ２中に上記濁質を採取した消火栓１１のうちの１箇所のみが含まれる場合はその１箇所で採取された濁質の堆積量を、２箇所以上が含まれる場合はそれらの平均の堆積量を各メッシュ２における濁質堆積量とした。

ここで、上記１４個の説明変数の全て、及び、目的変数としての濁質堆積量を（１）式に代入し、上記重回帰分析を実施して、偏回帰係数及び定数項を導出した。

この重回帰分析における重相関係数を導出したところ０．９５７となり、１４個の上記説明変数と目的変数の間に高い相関関係があることが確認された。

この重回帰分析において選択した説明変数の組み合わせによっては、その分析の結果、各説明変数と目的変数との間の相関係数の符号と、偏回帰係数の符号とが一致しない場合が生じ得る。これは、各説明変数の間に相関の高い（独立でない）ものが含まれているためである（多重共線性の問題）。
そこで、上記説明変数によってこの多重共線性の問題が生じるのを抑制するため、上記１４個の説明変数の中から選択された２個の説明変数の間の相関係数を導出した。この相関係数が０．７以上の場合、多重共線性の問題が生じる恐れがあると判断し、その２個の説明変数のうち片方を上記重回帰分析の計算から除外した。

上記除外の結果、上記１４個の説明変数のうち、（２）配管単位長あたりの行止り部箇所数、（４）量水器数、（５）配管内容積、（１１）配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、（１２）平均動水位、（１４）流出係数、の６個の説明変数が残った。
さらに、単相関係数、偏相関係数、標準偏回帰係数等を考慮して説明変数を選択し、重相関係数が０．６以上となったところで分析を終了した。

この分析終了時点で、上記説明変数のうち、（２）配管単位長あたりの行止り部箇所数、（１１）配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、（１４）流出係数、の３個の説明変数が残った。この３個の説明変数についての回帰式（堆積物の増加速度式）は（２）式で表される。この式において、ｘ_１は配管単位長あたりの行止り部箇所数、ｘ_２は配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管の配管長の割合、ｘ_３は流出係数である。

この回帰式の重相関係数は０．６１６であり、説明変数と目的変数の間に相関関係があることが確認された。

この解析結果によると、ｘ_１及びｘ_３に係る偏回帰係数が負号であることから、配管単位長あたりの行止り部６が多いほど、又は、流出係数が大きいほど、濁質は堆積し難いといえる。これは、行止り部６では水の流通が生じ難いため濁質がそのような箇所には入り込み難いためであって、また流出係数が大きいほど隣接するメッシュへの水の流動が生じ、その流動によって濁質が中心のメッシュ２からこの隣接するメッシュ２に排除されやすいためであると考えられる。
また、ｘ_２に係る偏回帰係数が正号であることから、配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管３の配管長の割合が高いほど、濁質は堆積しやすいといえる。これは、このモルタルライニング配管３の内面から濁質の原因の一つであるシールコート材が剥離して水中に堆積しやすいためであると考えられる。

次に、配管３内に堆積したシールコート材が配管３内の水流によって舞い上がり、蛇口から流出する状況を模擬する模擬実験を行った。この模擬実験を行うことにより、シールコート材の舞い上がりが生じる流速の閾値が分かるとともに、上記舞い上がりが生じてシールコート材が蛇口に到達して流出する際のシールコート材の堆積量、流速、及び、流出量の関係が明確となる。

この模擬実験の配管構成を図４に示して説明する。この配管３は、その一端がホース１２及び開閉弁１３を介して既設の消火栓１１（１１ａ）に接続され、他端が流量調整弁１４を介して水を排出する排出口１５となっている。この配管３の途中には３箇所の消火栓１１、蛇口１６、バタフライ弁１７が設けられている。また、この配管３の途中の２箇所は透明管３ａであって、この透明管３ａの中の様子が見えるようになっている。

この模擬実験は、まず、配管３内の水流を停止した状態で消火栓１１（１１ｂ）のヘッド部を取り外し、この消火栓１１（１１ｂ）から、予め採取しておいたシールコート材１８を導入して透明管３ａ内に堆積させる。このシールコート材１８の堆積状況は透明管３ａ外から観察することができる。シールコート材１８を透明管３ａ内に堆積させたら、上記ヘッド部を消火栓１１（１１ｂ）に元のように取り付ける。
このシールコート材１８は、その大きさが数１００μｍから数ｍｍ程度の範囲に分布しており、その形状は鱗片状のものである。また、その比重は水よりも若干大きく、静水中ではその水底に堆積し、その水を流動すると舞い上がってその水とともに流動し得る。

次に、開閉弁１３を開放し、流量調整弁１４の開度を調整するとともに、蛇口１６を開放して配管３内に水を流通させる。この配管３の一端から供給された水の一部はこの蛇口１６から排出され、残りはこの配管３の他端から排出される。この供給側流速Ｖが小さいうちは、透明管３ａ内に堆積させたシールコート材１８は堆積したままの状態であった（図５（ａ）参照）。
さらに、この供給側流速Ｖを増加させるとともに蛇口１６からの排出量を増加させると、供給側流速Ｖが０．０５ｍ／秒を超えた辺りからシールコート材１８が配管３内の水流によって舞い上がりが生じるのが目視にて確認できた（図５（ｂ）参照）。このことから、シールコート材１８の舞い上がりが生じる閾値（最低流速Ｖｃ）は０．０５ｍ／秒であると判断できる。

このようにシールコート材１８の舞い上がりが生じた際に、蛇口１６から流出するシールコート材１８の流出量を測定した。
この測定の結果、舞い上がりが目視で確認できない最低流速Ｖｃ（０．０５ｍ／秒）以下ではシールコート材１８の流出はほとんど生じなかったのに対し、この供給側流速Ｖが０．０７ｍ／秒を超えたあたりから流出量の増加が顕著となり、例えば、供給側流速Ｖが０．１５ｍ／秒の場合、配管３内に堆積したシールコート材１８のうち約７０％が流出することが確認された。
また、このシールコート材１８の流出する割合は、供給側流速Ｖのみによって決まり、堆積量には依存しないことも確認された。

この測定結果を用いて、回帰分析によりシールコート材１８の堆積量と流出量の比率と、供給側流速Ｖとの間の関係を示す予測式を導出した。この回帰分析においては、目的変数をシールコート材１８の堆積量と流出量の比率とし、説明変数を配管内の流速とした。
この予測式を上記濁質堆積量予測結果に適用することで、濁質の許容流出量に対する配管内の最大濁質堆積量を予測するようにすることができる。

この配管内の濁質堆積量１９は、図６に示すように時間とともに堆積し、その堆積した濁質１８の一部は上記予測式で求まる比率に従って蛇口１６から流出する恐れがある。この堆積量が多くなると、水質の面では問題ないものの蛇口１６から出た水の中にわずかながらこの濁質１８が視認され得るようになる。
このような状況を防ぐため、許容される濁質流出量に対応する最大濁質堆積量Ｓｍａｘに達する前に洗管作業を実施して、許容量以上の濁質１８が流出するのを防止するようにしている。

上記予測式によって許容流出量に対する配管３内の最大濁質堆積量Ｓｍａｘの値を求め、この最大濁質堆積量Ｓｍａｘをこの重回帰分析で導出された上記濁質堆積量の増加速度（単位時間当たりの濁質増加量）で除することによって最大濁質堆積量Ｓｍａｘに達するまでの到達日数を求めることができる。

上記洗管周期算出システムは、上記到達日数を上記予測式に基づいて、全てのメッシュ２について自動計算するものであるが、この自動計算においては必ずしも上記予測式を用いる必要はない。例えば、メッシュ２ごとに作業者の経験に基づいて最大濁質堆積量Ｓｍａｘを設定して（メッシュごとに手入力して）、この設定した最大濁質堆積量Ｓｍａｘを上記重回帰分析によって導出された上記濁質堆積量の増加速度で除することによって、この到達日数を算出するようにすることもできる。

この濁質堆積量予測方法における重回帰分析において採用する説明変数は、上記の１４個のものに限定されない。
例えば、メッシュ２内の平均流速に関する説明変数を追加すれば、さらに重回帰分析の精度を高めることができる可能性がある。上記平均流速は、濁質の堆積に影響を与え得る要素であるためである。
また、所定の時間又は期間内（例えば、日中と夜間、あるいは、夏期と冬期）における流速Ｖの変動（例えば流速比率）を説明変数に追加することもできる。この流速Ｖの変動も上記平均流速と同様に、濁質１８の堆積に影響を与え得る要素であるためである。

一実施形態における濁質堆積量予測システムにおける濁質堆積量の２次元分布表示画面を示す図 同実施形態において、メッシュ内に張り巡らされた配管網を示す概念図 同実施形態におけるメッシュ情報の表示画面を示す図であって、（ａ）は説明変数の入力・表示画面、（ｂ）は選択された説明変数についての偏回帰係数の表示画面 濁質堆積量と流出量の関係を求めるための模擬実験の配管を示す構成図 模擬実験におけるシールコート材の舞い上がり状況を示す図であって、（ａ）は流速が小さい場合、（ｂ）は流速が大きい場合 配管内の濁質堆積量の時間変化を示す概念図

符号の説明

２ メッシュ
３ 配管（モルタルライニング配管）
４ 弁
５ 量水器
６ 行止り部
１１ 消火栓
１６ 蛇口
１８ 濁質（シールコート材）
１９ 最大濁質堆積量（Ｓｍａｘ）
Ｖ 流速

Claims (14)

1. 水道の配管（３）内に堆積した濁質（１８）の堆積量を予測する濁質堆積量予測方法において、
   上記予測に重回帰分析の手法を採用し、この重回帰分析は水道水が供給される全エリアを複数のメッシュ（２）に区切ったメッシュ（２）ごとに行われるものであることを特徴とする濁質堆積量予測方法。
2. 請求項１に記載の重回帰分析において、目的変数を各メッシュ（２）内における配管（３）内の濁質堆積量の増加速度とし、説明変数を各メッシュ（２）内における、上記配管（３）に設けられた弁栓（４、１１、１６）数、配管（３）単位長あたりの行止り部（６）箇所数、配管総延長、量水器（５）数、配管内容積、量水器（５）あたりの配管内容積、平均地盤高、モルタルライニング配管（３）の配管長、配管総延長に対するモルタルライニング配管（３）の配管長の割合、平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管（３）の配管長、配管総延長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管（３）の配管長の割合、平均動水位、所定流速（Ｖ）以下の流速の低流速配管の配管長、又は、流出係数、のうちから選択される少なくとも一つとしたことを特徴とする濁質堆積量予測方法。
3. 請求項１に記載の重回帰分析において、目的変数を各メッシュ（２）内における配管（３）内の濁質堆積量の増加速度とし、説明変数を各メッシュ（２）内における、配管（３）単位長あたりの行止り部（６）箇所数、全配管長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管（３）の配管長の割合、及び、流出係数としたことを特徴とする濁質堆積量予測方法。
4. 上記濁質（１８）が上記配管（３）の内面に形成したシールコート材の剥離物であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濁質堆積量予測方法。
5. 上記所定流速（Ｖ）が０．０５ｍ／秒であることを特徴とする請求項２又は４に記載の濁質堆積量予測方法。
6. 目的変数を濁質（１８）の上記配管（３）内への堆積量とその配管（３）からの流出量の比率とし、説明変数を上記配管（３）内の流速とし、この説明変数から上記目的変数を回帰分析によって上記比率の流速に対する予測式を導出し、この予測式を請求項１から５に記載の濁質堆積量予測方法に適用して、任意の流速ごとに、上記配管から流出する上記濁質（１８）の許容流出量に対する上記配管（３）内の最大濁質堆積量（Ｓｍａｘ）を予測することを特徴とする濁質堆積量予測方法。
7. 請求項１から６のいずれかに示す濁質堆積量予測方法によって、水道水が供給される全エリアを複数のメッシュ（２）に区切ったメッシュ（２）ごとに濁質（１８）の堆積量を予測し、その予測結果を上記エリアの各位置に対応して２次元的に表示するようにしたことを特徴とする濁質堆積量予測システム。
8. 水道の配管（３）内に堆積した濁質（１８）をこの配管（３）を洗浄して除去するにあたり、この洗浄の時間間隔を決定する洗管周期の算出方法において、
   上記算出に重回帰分析の手法を採用し、この重回帰分析は水道水が供給される全エリアを複数のメッシュ（２）に区切ったメッシュ（２）ごとに行われるものであることを特徴とする洗管周期算出方法。
9. 請求項８に記載の重回帰分析において、目的変数を各メッシュ（２）内における配管（３）内の濁質堆積量の増加速度とし、説明変数を各メッシュ（２）内における、上記配管（３）に設けられた弁栓（４、１１、１６）数、単位配管（３）長あたりの行止り部（６）箇所数、配管総延長、量水器（５）数、配管内容積、量水器（５）あたりの配管内容積、平均地盤高、モルタルライニング配管（２）の配管長、平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管（２）の配管長、全配管長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管（２）の配管長の割合、平均動水位、所定流速（Ｖ）以下の流速の低流速配管の配管長、及び、流出係数、のうちから選択される少なくとも一つとし、設定した最大濁質堆積量をこの重回帰分析で導出された上記濁質堆積量の増加速度で除することによって、この最大濁質堆積量に達するまでの時間を求め、前回の洗管時を基準時として洗管周期を算出することを特徴とする洗管周期算出方法。
10. 請求項８に記載の重回帰分析において、目的変数を各メッシュ（２）内における配管（３）内の濁質堆積量の増加速度とし、説明変数を、各メッシュ（２）内における配管（３）単位長あたりの行止り部（６）箇所数、全配管長に対する平成２年以前に敷設したモルタルライニング配管（３）の配管長の割合、及び、流出係数とし、設定した最大濁質堆積量（Ｓｍａｘ）をこの重回帰分析で導出された上記濁質堆積量の増加速度で除することによって、上記配管（３）内の洗管周期を算出することを特徴とする洗管周期算出方法。
11. 目的変数を濁質（１８）の上記配管（３）内への投入量とその配管（３）からの流出量の比率とし、説明変数を上記配管（３）内の流速とし、この説明変数から上記目的変数を回帰分析によって上記比率の流速に対する予測式を導出し、請求項９又は１０に記載の設定した最大濁質堆積量（Ｓｍａｘ）に代えて、この予測式から求められる上記濁質（１８）の許容流出量に対する配管内の最大濁質堆積量（Ｓｍａｘ）を用いて、上記配管（３）内の洗管周期を算出することを特徴とする洗管周期算出方法。
12. 上記濁質（１８）が上記配管（３）の内面に形成したシールコート材の剥離物であることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の洗管周期算出方法。
13. 上記所定流速（Ｖ）が０．０５ｍ／秒であることを特徴とする請求項９、１１又は１２のいずれかに記載の洗管周期算出方法。
14. 請求項８から１３のいずれかに示す洗管周期算出方法によって、水道水が供給される全エリアを複数のメッシュ（２）に区切ったメッシュ（２）ごとに洗管周期を算出し、その算出結果を上記エリアの各位置に対応して２次元的に表示するようにしたことを特徴とする洗管周期算出システム。

Images