JP3849734B2 - 浄水池、配水池の水位を考慮した配水制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、井戸を水源とする水道施設の配水制御方法にかかわり、特に、井戸からの取水量の調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の簡易水道を中心とした中小規模の上水道施設においては、単純な水需要予測に基づく取水ポンプの自動運転停止制御を行ったり、或いは、広い用地を確保できる場合には、浄水池や配水池を大容量として、需要家への供給水の増減以上の貯水量をもたせて、バッファ機能で施設の運用をはかっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来方法では、ポンプにおいては、浄水池や配水池の水位の上限と下限に応じて運転と停止を繰り返す制御方法であり、施設全体の効率良い運用は成されておらず、もっぱら需要家への給水のみに主眼がおかれ、井戸の急激な水位変動や、それによる地下水脈の閉鎖等の悪影響については考慮されていなかった。
そこでこの発明は、井戸の水位変動を最小とすることで井戸の寿命を延ばすことができる配水制御方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる配水制御方法は、井戸から取水ポンプで浄水池に取水し、この浄水池の水を送水ポンプで配水池に送水し、この配水池の水を需要家に供給する水道施設において、常時は予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプと送水ポンプとを運転制御し、配水池の水位が限度値となったときに送水ポンプを可変速制御して送水量を増減制御し、浄水池の水位が限度値となったときに取水ポンプを可変速制御して取水量を増減制御し、配水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように送水ポンプを運転制御し、浄水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプを運転制御するものである。
また、この発明に係わる配水制御方法は、井戸から取水ポンプで浄水池に取水し、この浄水池の水を送水ポンプで配水池に送水し、この配水池の水を需要家に供給する水道施設において、常時は予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプと送水ポンプとを運転制御し、配水池の水位が限度値となったときに送水ポンプを可変速制御して送水量を増減制御するとともに、浄水池の水位が限度値となったときに複数の井戸の水位の高い井戸の取水ポンプをより高速に制御し、水位の低い井戸の取水ポンプをより低速に制御して取水ポンプを可変速制御して取水量を増減制御し、配水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置の記憶した制御量によって日平均配水量となるように送水ポンプを運転制御し、浄水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置の記憶した制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプを運転制御するものである。
【０００５】
この発明によれば、井戸から取水ポンプで浄水池に取水し、この浄水池の水を送水ポンプで配水池に送水し、この配水池の水を需要家に供給する水道施設において、常時は予測制御装置の記憶した制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプと送水ポンプとを運転制御し、浄水池と配水池との水位が限度値となったときに取水ポンプと送水ポンプとを可変速制御して取水量と送水量とを増減制御し、浄水池と配水池とが回復目標水位となった後に、予測制御装置の記憶した制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプと送水ポンプとを運転制御するので、定常的には、日平均配水量となるように定流量運転され、井戸の水位もほぼ一定となる。需要家への給水量が少ない場合には、配水池の水位は上昇し、水位が上限となると、予測制御装置は送水ポンプ並びに取水ポンプを減速運転して流量を低減させる。また、需要家への給水量が平均よりも多い場合には、配水池の水位は低下し、水位が下限になると、予測制御装置は送水ポンプ並びに取水ポンプを増速運転して流量を増大させる。
井戸が複数ある場合には、水位の高い井戸の取水ポンプはより高速で運転し、水位の低い井戸の取水ポンプはより低速で運転される。この様にすることにより、井戸の水位は緩やかに変移し、急激な取水により井戸の水位が急激に低下して周辺の水脈が閉鎖してしまうような事故は生じなくなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は上水道施設の一例を示す概略構成図である。図において、三つの井戸１、２、３には、それぞれ可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３が設置され、各可変速取水ポンプは流量計４、５、６を介して浄水池７に取水している。浄水池７には、浄水池の水位７ａを知るための上限水位計７ｂと、下限水位計７ｃと、回復目標水位計７ｄとが設けられている。浄水池７に於いて浄水された水は、可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３、流量計８、９、１０を介して配水池１１に送水される。配水池１１に貯えられた水は、需要家１２に給水される。配水地１１への送水量と需要家１２への給水量によって定まる配水池１１の水位１１ａを知るために、上限水位計１１ｂと、下限水位計１１ｃと、回復目標水位計１１ｄとが配水池１１に設けられている。配水池１１の各水位計情報と浄水池７の各水位計情報並びに各井戸１、２、３の水位１ａ、２ａ、３ａの情報は、予測制御装置１３に与えられる。これらの水位情報１４に基づいて、予測制御装置１３は、制御情報１５を発して可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３並びに可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３を一律に又は個々に可変速制御する。流量計情報１６は、各可変速ポンプの運転回転数の決定に役立てられる。
このような上水道施設に於いて、地下水量が多い場合は各井戸を近接して設けても良いが、そうでない場合は、なるべく異なる地下水系毎に井戸を設ける。かくして、一日当たりの全取水量と全送水量を知り、図２のＳ１で基本要求量を算出し配水量予測を行い、日平均配水量を得る為に必要な各可変速取水ポンプの回転数、各可変速送水ポンプの回転数等を算出し、それらの制御情報を予測制御装置１３のハードディスク等に記憶させ、常時はこの制御情報によって施設を運転する。施設の運転中、Ｓ２に示すように、浄水池７の水位計情報、配水池１１の水位計情報及び必要な場合は各井戸１、２、３の水位１ａ、２ａ、３ａなどの水位情報１４が予測制御装置１３に入力される。この水位情報１４に基づき予測制御装置１３は、Ｓ３において取水量と送水量を演算修正して、その値に基づきＳ４において各可変速取水ポンプと可変速送水ポンプの割当量を決定する。Ｓ５においてチェックされた流量計情報は、流量計情報１６として予測制御装置１３に与えられ、そこで要求量と実際水量とが比較され（Ｓ６）、Ｓ７では予測制御装置１３が、要求量と実績流量とが一致するまで各ポンプの回転数を変更するように命令する。この命令に基づき各可変速取水ポンプと各可変速送水ポンプとは回転数を変化させて、浄水池７と配水池１１とに水をくみ上げる。
具体的には、需要家１２への給水量と配水池１１への送水量のバランスで配水池１１の水位１１ａが変動し、上限水位計１１ｂと下限水位計１１ｃとの間に水位１１ａが存在する場合は、予測制御装置１３の記憶する日平均配水量で運転される。しかしながら、需要家１２への給水量が予測よりも少ない場合は、配水池１１の水位１１ａは上昇して上限水位計１１ｂを越えてしまう。すると、上限水位計１１ｂの情報は、予測制御装置１３に入力されて、送水量の修正と各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３の割り当て送水量が決定される。その後各流量計８、９、１０の流量計情報１６を比較して各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３の回転数を減速すべき制御情報１５を発し、各可変速送水ポンプを減速運転する。すると、浄水池７の水位７ａは上昇に転じ、上限水位計７ｂに達するとその情報は予測制御装置１３に入力され、予測制御装置１３は、取水量の要求値を修正して各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の取水割り当て量を決定し、各流量計４、５、６の流量計情報１６と比較して、各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を減速運転させる。その後、配水池１１の水位１１ａが低下して、回復目標水位１１ｄに達すると、予測制御装置１３は、各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３を予測した日平均配水量の運転に戻す。それにつれて送水量が増すので浄水池７の水位７ａも低下し始めて、回復目標水位７ｄに達すると、予測制御装置１３はその水位情報１４を入力して各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の運転速度を日平均配水量の運転に戻す。又、需要家１２への給水量が予想値即ち日平均排水量より多い場合は、配水池１１の水位１１ａが低下して下限水位計１１ｃに達すると、予測制御装置１３はその水位情報１４を入力して送水量の要求値を修正し、各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３の送水分担割り当てを決定し、各流量計８、９ 、１０の流量計情報１６を比較して各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３の運転速度を所定回転数だけ増速する様に命令する。この増速命令に基づいて各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３が増速運転を開始すると、浄水池７の水位７ａが低下し始め、下限水位計７ｃに達すると、予測制御装置１３は取水量の要求値を修正して各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の取水割り当て量を決定する。その後予測制御装置１３は、流量計４、５、６の流量計情報１６を比較して各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の回転数を増速指令する。その際、水位１ａの高い井戸１の可変速取水ポンプＰ１の回転速度をより速くし、水位３ａの低い井戸３の可変速取水ポンプＰ３の回転速度をより遅く制御して、各井戸間の水位差を少なくすることもできる。
この増速運転の結果、配水池１１の水位１１ａが上昇して回復目標水位計１１ｄに達すると、その水位情報１４を予測制御装置１３が入力して、各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３の回転数を元の日平均配水量の運転回転数に戻す。それによって、浄水池７から送水される量が少なくなるので、浄水池７の水位７ａの復帰も加速されて、回復目標水位計７ｄまで水位が復帰すると、予測制御装置１３は、その水位情報を入力して各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の回転速度を元の日平均配水量の運転の回転数に戻す。
【０００７】
図３はこの発明による上水道施設の他の例を示す概略構成図であり、図１と同一部分は同一符号で示されている。図において、三つの井戸１、２、３には、それぞれ可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３が設置され、各可変速取水ポンプは浄水池７に取水し、その総取水量は流量計１７によって計測される。浄水池７には、浄水池の水位７ａを知るための上限水位計７ｂと、下限水位計７ｃと、回復目標水位計７ｄとが設けられている。浄水池７に於いて浄水された水は、可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３によって配水池１１にに送水され、その総送水量は流量計１８によって計測される。配水池１１に貯えられた水は、需要家１２に給水される。配水地１１への送水量と需要家１２への給水量によって定まる配水池１１の水位１１ａを知るために、上限水位計１１ｂと、下限水位計１１ｃと、回復目標水位計１１ｄとが配水池１１に設けられている。配水池１１の各水位計情報と浄水池７の各水位計情報並びに各井戸１、２、３の水位１ａ、２ａ、３ａの情報は、予測制御装置１３に与えられる。これらの水位情報１４に基づいて予測制御装置１３は、制御情報１５を発して可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３並びに可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３を一律に又は個々に可変速制御する。流量計情報１６の値は各可変速ホンプの回転数の決定に役立てられる。
この例では、各可変速取水ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３毎に設けた流量計をやめて総取水量を計測する流量計１７を設け、更に、各可変速送水ポンプｐ１、ｐ２、ｐ３毎に設けていた流量計をやめて総送水量を計測する流量計１８を設けた点が異なるのみであり、その他の構成並びに動作は図１に示す実施例と同様である。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、水需要予測に基づいた日平均配水量を設定し、常時はその設定配水量となるように可変速取水ポンプと可変速送水ポンプとを運転し、浄水池と配水池の水位を監視して、必要な場合には可変速取水ポンプと可変速送水ポンプとを減速または増速して運転してポンプを停止させることなしに可変制御するものとしたため、井戸に対する取水量の調整をスムーズに行うことができ、井戸の水位変動を最小に抑えることができるので、それによって井戸の寿命を延ばすことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による上水道施設の概略構成図である。
【図２】この発明の制御動作を説明するフローチャートである。
【図３】この発明の他の実施例による上水道施設の概略構成図である。
【符号の説明】
１、２、３ 井戸
１ａ、２ａ、３ａ 水位
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 可変速取水ポンプ
４、５、６ 流量計
７ 浄水池
７ａ 水位
７ｂ 上限水位計
７ｃ 下限水位計
７ｄ 回復目標水位計
ｐ１、ｐ２、ｐ３ 可変速送水ポンプ
８、９、１０ 流量計
１１ 配水池
１１ａ 水位
１１ｂ 上限水位計
１１ｃ 下限水位計
１１ｄ 回復目標水位計
１２ 需要家
１３ 予測制御装置
１４ 水位情報
１５ 制御情報
１６ 流量計情報

Claims (2)

1. 井戸から取水ポンプで浄水池に取水し、この浄水池の水を送水ポンプで配水池に送水し、この配水池の水を需要家に供給する水道施設において、
   常時は予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプと送水ポンプとを運転制御し、
   配水池の水位が限度値となったときに送水ポンプを可変速制御して送水量を増減制御し、
   浄水池の水位が限度値となったときに取水ポンプを可変速制御して取水量を増減制御し、
   配水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように送水ポンプを運転制御し、
   浄水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプを運転制御することを特徴とする浄水池、配水池の水位を考慮した配水制御方法。
2. 井戸から取水ポンプで浄水池に取水し、この浄水池の水を送水ポンプで配水池に送水し、この配水池の水を需要家に供給する水道施設において、
   常時は予測制御装置に記憶された制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプと送水ポンプとを運転制御し、
   配水池の水位が限度値となったときに送水ポンプを可変速制御して送水量を増減制御するとともに、浄水池の水位が限度値となったときに複数の井戸の水位の高い井戸の取水ポンプをより高速に制御し、水位の低い井戸の取水ポンプをより低速に制御して取水ポンプを可変速制御して取水量を増減制御し、
   配水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置の記憶した制御量によって日平均配水量となるように送水ポンプを運転制御し、
   浄水池が回復目標水位となった後に、予測制御装置の記憶した制御量によって日平均配水量となるように取水ポンプを運転制御することを特徴とする浄水池、配水池の水位を考慮した配水制御方法。

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