JP4716694B2 - 管網解析方法 - Google Patents
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Description
宇土、西川、泉「メッシュ流量法による配水管網の解析と設計」、計測と制御、社団法人計測自動制御学会、1989年8月、Vol.28、No.8、p.45−58
本実施の形態では、給水管によって管路から取り出される水を、図1(a)に示すように、各管路における少なくとも一箇所、この場合は任意の複数の箇所から一定量だけ取り出すという取り扱いとし、これにより、例えば、図1(b)に示すように、節点Aから節点Bに到る管路内において、区間AB1では一定流量のq1〔m3/s〕の水が流れ、B1地点において(q1−q2)〔m3/s〕の水が取り出され、区間B1B2では一定流量のq2〔m3/s〕の水が流れ、B2地点において(q2−q3)〔m3/s〕の水が取り出され、というように、取り出し水量を取り扱うことができ、節点Aから節点Bに到る管路内を流れる水の流量が、水の流れ方向に沿って階段状に、段階的に減少するように取り扱うことができる。以下、上記のように取り出し水量を取り扱うモデルを離散型取り出しモデルと記す。
詳細には、図2に示すように、水源S1については、水源の水頭としてのLWL(Low Water Level)の値A〔m〕および水源S1の地盤高H(S1)〔m〕が与えられている。また、本実施の形態では各節点から水が取り出されるといった取り扱いをしないので、節点N1〜N4のそれぞれには、取り出し水量の値0.0〔m3/s〕が与えられている。さらに節点N1〜N4にはそれぞれの地盤高H(N1)〜H(N4)〔m〕が与えられている。
以上のことから、始点側管路流量qs、K3が下限値qs_minと上限値qs_maxとに挟まれることになる。したがって、始点側流量qs、K3の下限値をqs_min=qs、K3、上限値をqs_max=qs、K3+(CL/2)と設定する。
次に、ステップ11(S011)として、始点側管路流量の初期値qs、K3(0)を数18
詳細には、ステップ12として、ステップ11において決定した始点側管路流量qs、K3(0)(後述するステップ17にて始点側管路流量の値を更新した場合であれば、その更新後の値)と、ステップ4において設定した節点N2の節点水頭の初期値P(N2)0(後述するステップ22で節点水頭を更新した場合であれば、その更新後の値)とを用いて、数8〜数14より、始点側管路流量がqs、K3(0)のときの終点側管路流量qe、K3(0)および終点の水頭Pe、N3を算出する。
上記のようにして、連立一次方程式を解くと、次に、ステップ22に進む。ステップ22においては、数27より、今回の反復計算に用いた節点水頭の値に、算出した修正値を足し合わせることで、次回の反復計算に用いる節点水頭の値を更新する。そして、ステップ6に戻り、ステップ6〜ステップ19の処理を再び行い、ステップ20における流量連続式を満たすまで、ステップ21、ステップ22、およびステップ6〜ステップ19の処理を繰り返し行う。
以上のように本発明によれば、給水管からの取り出し水量に応じて管路からの取り出し水量を設定することで、節点取り出しモデルのように取り出し水量を節点から取り出す場合や、管路取り出しモデルのように取り出し水量を管路からその長さ方向にわたって一様に、一定量を取り出す場合に比べて、水の取り出し状況が現実に近くなり、より現実に即した管網解析を行うことができる。これにより、管網解析の精度の向上を図ることができる。
さらに、取り出し水量を有効水頭の大きさに依存させたことで、例えば、圧力水頭の低下する需要のピーク時や高台にある地区において水の出が悪くなるといったことを表現できるので、取り出し水量が一定の場合である従来の管網解析よりも精度よく管網解析を行うことができる。
N1〜N4 節点
K1〜K5 管路
PN 管網
qs、Ki 始点側管路流量
qe、Ki 終点側管路流量
Claims (2)
- 水源と、管路どうしの交点である節点と、一端および他端に前記水源または前記節点が接続される管路とのネットワーク関係から構成される管網に対して、水の需要により前記管路から取り出される水量を、前記管網における水量から減じたうえで、前記管網を構成する各管路内の流量および各節点における水圧である水頭を算出する管網解析方法において、
前記取り出される水量を前記管網における水量から減ずる際に、前記水の需要がある管路における少なくとも一箇所から前記取り出される水量を取り出して、前記水の需要がある管路内の流量が水の流れ方向に沿って段階的に変化するようにし、
管網における各節点の水頭の初期値を設定し、前記水頭の初期値に基づいて、水の需要がある管路における上流側の流量である始点側管路流量の下限値と上限値とを設定し、前記始点側管路流量の下限値と上限値との間の値を前記始点側管路流量の初期値として設定し、
前記始点側管路流量の初期値に基づいて算出した節点の水頭と、前記設定した節点の水頭の初期値とに基づいて前記始点側管路流量の初期値を更新し、更新した始点側管路流量の初期値に基づいて算出した節点の水頭と、前記設定した節点の水頭の初期値とに基づいて前記更新した始点側管路流量の初期値をさらに更新する収束計算を行って、始点側管路流量の収束値を算出し、前記算出した始点側管路流量の収束値から前記取り出される水量を減じた値を管路における下流側の流量である終点側管路流量の収束値として算出し、
算出した始点側管路流量の収束値および終点側管路流量の収束値に基づいて、設定した各節点の水頭の初期値を更新し、前記更新した各節点の水頭の初期値に基づいて、前記水の需要がある管路における始点側管路流量の収束値および終点側管路流量の収束値を更新し、前記更新した始点側管路流量の収束値および終点側管路流量の収束値に基づいて、前記更新した各節点の水頭の初期値をさらに更新する収束計算を行い、前記節点の水頭の収束値を前記節点の水頭の値として決定し、前記節点の水頭の収束値を算出したときの始点側管路流量の収束値および終点側管路流量の収束値を前記水の需要がある管路における始点側管路流量の値および終点側管路流量の値として決定することを特徴とする管網解析方法。 - 水の需要がある管路における少なくとも一箇所から取り出される水量が、
前記水が取り出される箇所の海抜0mからの地盤高を前記管路における水が取り出される箇所の水頭から減じた値である圧力水頭の大きさに応じて変化することを特徴とする請求項1記載の管網解析方法。
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JPH07127105A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-16 | Kubota Corp | 配水管網の水理解析方法 |
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- 2004-08-24 JP JP2004243052A patent/JP4716694B2/ja active Active
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