JP2760046B2 - 取水計画作成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、上水道の浄水場の取水計画作成装置に関
し、特に、画面対話式の取水計画作成装置に関する。

B.発明の概要 本発明は、上水道の浄水場の取水計画作成装置におい
て、配水池計画，取水井管理パネル及び過池洗浄計画
のデータメモリと、表流水取水計画欄，取水ポンプ運転
計画欄，取水量及び送水量欄，浄水池水位欄を配置した
取水計画パネルを出力する取水計画設定処理手段と、表
流水取水計画欄及び取水ポンプ運転計画欄と連動させて
取水量及び送水量欄を変更する取水計画変更処理手段
と、過池洗浄時刻判定手段と、浄水池水位演算手段と
を備えることにより、毎日の計画を対比しながら小幅な
修正を容易に行い、経済的な運転が自動的に立案される
技術を提供するものである。

C.従来の技術 人類にとって陽光と水は生命の源であり、古来、治水
即ち政治とされ、上水道と下水道が都市構想の基本を形
成してきた。科学が極度に発達しつつある現代でも水だ
けは自然の恩恵であり、取水，浄水，配水の設備の充実
と合理的な運用は極めて重要である。

第７図は、浄水系統の一例を示す構成図である。図
中、70は浄水場、71,72,73は水源池、74は河川、75,76
は配水池であり、浄水場70は、着水井701,フロック形成
池702,沈澱池703,過池704,浄水池705及び洗浄配水池7
06で構成されている。

この浄水系は、水源として井戸水源（水源池）71,72,
73及び表流水（河川）74を有している。各水源池は複数
の取水井戸から成り、それぞれ取水ポンプを備えてい
る。第１の水源池71及び第３の水源池73の水は河川74か
らの表流水と共に前記着水井701へ導かれ、第２の水源
池72の水は直接過池704へ導かれている。

着水池701へ入った水は、凝集剤などの薬品が注入さ
れた後フロック形成池702へ入り、フロックを形成す
る。原水中の濁質成分や不純物は、このフロックに取込
まれる。フロックは次の沈澱池703で沈澱する。上澄水
は過池704で過され、過水が浄水池705に貯溜され
た後、送水ポンプにより各配水池75,76へ送られ、需要
家に配水される。

過池704は、定期的に表洗及び逆洗を行う必要があ
り、洗浄に使用した水は洗浄配水池706に送られ、沈澱
処理された後、その上澄水が着水井701へ送られる。

第２の水源地72の井戸水は飲料に適した良質水なの
で、薬注処理は不要とされ、過池704へ直接導入され
る。

第８図は、上記の如き浄水系の取水運用計画の概略工
程図である。同図において、まず、各配水区における需
要量を予測する。予測の方法は各種存在するが、順序と
しては１日の需要量を予測したのち１時間毎の需要量を
予測する。次に、その各時刻の配水量を確保するため、
配水池を貯えるべき水量を計画し、前記浄水池705から
の送水量を決定する。これにより浄水池705に貯えるべ
き水量、即ち浄水の計画が決定するので、そのき水量を
得るための取水計画が決定される。

D.発明が解決しようとする課題 上記浄水系の運用には、下記の如き各種の制約や条件
がある。

（１）水源の確保のため井戸水と表流水をブレンドして
使い、経済的な運用を行いたい、 （２）おいしい水を得るため、できるだけ井戸水を使用
し、井戸水だけの場合と水質を急に大幅に変えないよう
に薬注処理の割合をなるべく少なくしたい。

（３）井戸水は取水に電気代がかかるうえ湧水量や効率
が異なるので、取水可能量と原単価を考慮する必要があ
る。

（４）過池の表洗，逆洗に大量の水を必要とし、その
水量は平均需要水量に比べて多く、取水量の少ない時間
帯、例えば運用開始初期には逆洗が行えず、取水量を一
時的に変更して、取水量の多いときに過池洗浄を行う
必要がある。

（５）一般に、浄水池の容量はあまり大きくなく、例え
ば前記過池洗浄のため大量取水を長時間続けると、浄
水池がオーバーフローし、取水を停止しなければならな
くなる。

（６）薬注の安定性のため取水量の変更はなるべく行わ
ない。

以上のような制約条件の下で、毎日、短時間で取水計
画を作製するのは非常に困難である。

本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもの
で、毎日の計画を対比しながら小幅な修正を容易に行
い、経済的な運転が自動的に立案される取水計画作成装
置を提供することを目的とする。

E.課題を解決するための手段 本発明における上記課題を解決するための手段は、上
水道の浄水場の取水計画作成装置において、需要予測に
よる配水池計画，取水井管理パネル，過池洗浄計画の
諸データを予め設定するデータメモリと、表流水取水計
画欄，取水ポンプ運転計画欄，取水量及び送水量欄，浄
水池水位欄を見易く配置した取水計画パネルをディスプ
レイに出力する取水計画設定処理手段と、前記表流水取
水計画欄及び取水ポンプ運転計画欄と連動させて前記取
水量及び送水量欄を変更する取水計画変更処理手段と、
前記取水量及び送水量欄に本日送水量及び過池洗浄時
刻の水量を表示する過池洗浄時刻判定手段と、取水計
画を実施したときの浄水池水位をシミュレーションする
浄水池水位演算手段とを備えたことを特徴とする取水計
画作成装置とするものである。

F.作用 本発明は、配水池への送水計画が判定しているこ
と、各井戸の取水可能量及び優先順位が決定されてい
ること、過池の洗浄計画が決定していることの３つ
の前提のもとで適確な取水計画を作成するものである。

上記の３前提はデータメモリに格納しておき、まず取
水計画パネルをディスプレイに出力して、これと対話す
る形で先日の取水計画を作成する。取水計画は一般に前
日と大きく変わるものでないので、取水計画パネルに
は、前日の計画に基づく表流水取水計画欄，取水ポンプ
運転計画欄，取水量及び送水量欄浄水池水位欄が見易く
配置され、取水計画変更処理手段がその表流水取水計画
欄及び取水ポンプ運転計画欄と連動させて前記取水量及
び送水量欄を変更する。過池洗浄時刻判定手段は、前
記取水量及び送水量欄に本日送水量及び過池洗浄時刻
の水量を表示し、浄水池水位演算手段は、取水計画を実
施したときの浄水池水位をシミュレーションする。

取水量，送水量及び浄水池水位は棒グラフ又は線グラ
フで表示され、これらを重ね合せるように水量表示やシ
ミュレーションの修正を繰返すことにより、前日の計画
を本日の計画に書替え、自動的に取水計画が作成される
ことになる。

G.実施例 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例の構成図である。図中、
１はプロセッサ、２はディスプレイ、３はキーボード、
４は配水池計画データメモリ、５は取水井管理パネルデ
ータメモリ、６は過池洗浄計画データメモリ、７は取
水計画設定処理手段、８は取水計画変更処理手段、９は
取水計画パネルメモリ、10は取水計画登録メモリ、11は
外部に配設された浄水池水位検出手段、12は浄水池水位
演算手段、13は過池洗浄時刻判定手段である。

上記のプロセッサ（CPU）１、ディスプレイ２及びキ
ーボード３はコントローラ部を構成していて、そのコン
トローラ部から配水池計画データメモリ４、取水井管理
パネルデータメモリ５及び過池洗浄計画データメモリ
６の諸データを設定しておく。それらのデータは取水計
画設定処理手段７により所定のフォーマットで取水計画
パネルメモリ９へ配列され、前記ディスプレイ２へ表示
されると共に、キーボード３からの入力により、取水計
画変更処理手段８で修正されたのち、取水計画登録メモ
リ10に格納される。浄水池水位演算手段12は、洗浄池水
位検出手段11より検出値を初期値として入力し、以後の
浄水池水位を取水計画に従って演算して、その結果を取
水計画設定処理手段７へ入力し、過池洗浄時刻判定手
段13は、その時刻に水量が満足されるか否かを判定し、
その結果を取水計画変更処理手段８へ入力する。

第２図は、上記装置による取水計画作成手順の一例を
示すフローチャートである。

まず、フローの開始に先立って、下記の前提が設定さ
れる。即ち、 配水池の送水計画が決定していること。需要予測に
より各時刻の需要量を予測し、配水池への送水計画が完
成していること。

取水井の諸条件が予め与えられていること。

第３図に示す取水井管理パネルで各井戸の取水可能量
（m³/h），水源別取水可能量（m³/D），水位（ｍ），ポ
ンプ吐水弁開度（％），使用優先順位及び休止中か否か
を設定しておく。使用優先順位は、井戸の環境変化、使
用ポンプの性能、原単価、井戸湧水量の季節変動特性等
を総合的に判断して決定する。取水可能量は季節による
変動が大きいので、季節毎に優先順位の設定を変更す
る。

過池洗浄計画が決定していること。過池の洗浄
に大量の過水が必要で、運用開始初期など１日平均需
要量が過池洗浄に必要な水量に達していない場合に
は、いつでも洗浄可能というわけでなく、洗浄時には取
水量を増加する必要があるので、その所要水量及び洗浄
時刻の設定を行う。

上記〜が各データメモリ4,5,6に設定されている
前提のもので、以下のフローに移る。前記ディスプレイ
２上で取水計画のメニューを選択すると、まず第４図に
示すような取水計画パネル40が出力される。該取水計画
パネル40には、表流水取水計画欄41と、取水ポンプ運転
計画欄42と、取水量及び送水量欄43と、浄水池水位グラ
フ44と、処理メニュー45とが表示されている。それらの
配置は、見易くさえあれば、図示の構成に拘るものでは
ない。また、処理メニュー45の選択は、キーボード３か
らの入力でもよいし、ライトペンあるいはマウスによる
指示方式でも差支えない。同図は初期状態を表示してい
て、表流水取水計画欄41は前日分で所定の各時間の取水
量及び合計取水量を示し、取水ポンプ運転計画欄42は前
日の計画による各ポンプのオン／オフ状態と配水井管理
パイプに設定された優先順位を示し、取水量及び送水量
欄43は表流水取水計画41の取水量と取水ポンプ運転計画
欄42の取水量の各時刻における合計量を示している。
尚、各ポンプはそれぞれ揚水能力が異なるため、本欄43
は揚水量に比例したブロックの大きさで示されている。
同欄で、太線は計画したい当日の計画送水量を示し、点
線は過池洗浄時刻及びその時刻における必要水量を示
す。本実施例では12時から19時の間に洗浄を行ってい
る。浄水池水位の表及びグラフ44は前日の洗浄池水位に
基づく予測で取水量と送水量との関係から演算される。
第５図は、その浄水池水位演算処理のフローチャート
で、同図において、Ｈ（Ｉ）は各時刻の浄水池水位を示
し、Q1（Ｉ）はその時刻の取水量を、Q2（Ｉ）はその時
刻の送水量を示していて、24時間分の浄水池水位Ｈ
（Ｉ）を Ｈ（Ｉ）＝Ｈ（Ｉ−１）＋｛Q1（Ｉ−１）−Q2（Ｉ−１）｝/A により演算する。Ａは浄水池底面積である。

ここで、画面上の前記処理メニュー45により［設定］
を指示し、本日の取水計画に移る。

前記取水量及び送水量欄43に太線に示されている当日
の計画送水量のライン上に、表流水及びポンプ取水量の
合計量を合わせる（浄水池はバッファ効果を有するの
で、完全に一致させる必要はない）。例えば０時から12
時の間では、前日のままの合計取水量で明らかに不足し
ているので、番号３−３のポンプを追加して運転する処
理を行う。その方法としては、取水ポンプ運転計画欄42
で所望のポンプの位置を指示入力すると、そのポンプの
揚水量に比例したブロックが前記欄43で追加もしくは削
減される。逆に、13時台は取水量が多過ぎるので表流水
及びポンプの取水量を減少させるが、その場合は表流水
取水計画欄41の時刻もしくは取水量を書替えると、前記
欄43が自動的に訂正される。このような操作で、各時刻
の取水量ブロック合計の高さを太線に一致させることに
より、当日の取水計画を作成する。一般的に、需要量が
その前日に比べて急に大きく変化することはないので、
このように前日の計画を参考にして当日の計画に変更す
ることが可能である。

次に、作成した当日の取水計画が、前記欄43に点線で
示した過池洗浄水量を満足しているかどうかを確認す
る。満足していれば、画面上の前記処理メニュー45によ
り［実行］を指示する。すると、浄水池水位演算手段12
で本日の浄水池水位が演算され、前記浄水池水位グラフ
欄44に出力される。その表示結果により、浄水池水位が
上限値HWLと下限値LWLの間に入っているか否かを確認
し、上限値HWLを上回るか、下限値LWLを下回るかしてい
る場合は、前記処理メニュー45により［再設定］を指示
し、表流水の取水量又はポンプ運転台数を変更する。第
６図はそのような場合の一例を示し、ポンプ台数を削減
することにより、上限値HWLをオーバーしていた実線の
状態を修正するものである。その後、再び［実行］を指
示し、前記欄44に出力された結果が、第６図に点線で示
す如く、上限値HWLと下限値LWLの間に入る状態であれ
ば、取水計画は完成する。前記処理メニュー45により
［終了］を指示すると、取水計画登録メモリ10の内容は
前日の取水計画から本日の取水計画に書替えられる。

このように、本発明の実施例は、所定の条件下で、下
記の効果を奏している。

（１）毎日の計画を対比しながら操作できる。

（２）一般的に、１日で取水量を大きく変化させる必要
はないので、小幅な修正で済む。

（３）各ポンプの揚水量などの諸条件は取水井管理パネ
ルで管理されているため、優先順位を参考に削減，増加
を行うことにより、自動的に経済運転を行うことができ
る。

尚、本発明の構成は、ソフトウェアによっても実施で
きるが、同一技術と見なすものである。

H.発明の効果 以上、説明したとおり、本発明によれば、毎日の計画
を対比しながら小幅な修正を容易に行い、経済的な運転
が自動的に立案される取水計画作成装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は実施例の
手順のフローチャート、第３図は取水井管理パネルの見
本図、第４図，第６図は取水計画パネルメモリの出力見
本図、第５図は浄水池水位演算処理のフローチャート、
第７図は浄水系統の構成図、第８図は取水計画作成の工
程図である。 １……プロセッサ、２……ディスプレイ、３……キーボ
ード、４……配水池計画データメモリ、５……取水井管
理パネルデータメモリ、６……過池洗浄計画データメ
モリ、７……取水計画設定処理手段、８……取水計画変
更処理手段、９……取水計画パネルメモリ、10……取水
計画登録メモリ、11……浄水池水位検出手段、12……浄
水池水位演算手段、13……過池洗浄時刻判定手段、40
……取水計画パネル、41……表流水取水計画欄、42……
取水ポンプ運転計画欄、43……取水量及び送水量欄、44
……浄水池水位グラフ欄、45……処理メニュー、70……
浄水場、71,72,73……水源地、74……河川、75,76……
配水池、701……着水井、704……過池、705……浄水
池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−121508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−20841（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−125902（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 9/00 E03B 1/00 G05B 23/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上水道の浄水場の取水計画作成装置におい
   て、需要予測による配水池計画，取水井管理パネル，
   過池洗浄計画の諸データを予め設定するデータメモリ
   と、表流水取水計画欄，取水ポンプ運転計画欄，取水量
   及び送水量欄，浄水池水位欄を見易く配置した取水計画
   パネルをディスプレイに出力する取水計画設定処理手段
   と、前記表流水取水計画欄及び取水ポンプ運転計画欄と
   連動させて前記取水量及び送水量欄を変更する取水計画
   変更処理手段と、前記取水量及び送水量欄に本日送水量
   及び過池洗浄時刻の水量を表示する過池洗浄時刻判
   定手段と、取水計画を実施したときの浄水池水位をシミ
   ュレーションする浄水池水位演算手段とを備えたことを
   特徴とする取水計画作成装置。