JP7018670B2 - 下水量計測システム - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成２８年７月１日発行の第５３回下水道研究発表会講演集（発行所：公益社団法人日本下水道協会）に掲載。

本発明はマンホールを利用してこのマンホールに接続されている下水管路を流れる下水の流量を計測する下水量計測システムに関する。

分流式下水道では、雨水と汚水を同一の合流管で処理するのではなく、雨水を河川等に放流する雨水管渠と汚水を処理する汚水管渠を構築して雨水と汚水を別々に処理している。したがって、汚水管渠系は基本的には汚水のみを処理できるように設計されているので、例えば損傷している汚水ますから雨水が汚水管内に流入すると、汚水管内の流量が増加し、マンホール蓋から下水が溢れ出したり、下水処理場の負荷を増大させたりし、場合によっては処理能力を超えた下水が下水処理場に流れ込んで処理場が機能不全になるといった事態も生じ得る。

したがって、雨水等の不明水の流入の有無を確認し、流入がある場合には流入個所を特定して必要な補修等を行うこととなるが、雨水等の流入の有無及びその程度の把握は例えば特許文献１に記載されたような流量計をマンホールのインバートに設置して行われている。

登録実用新案第３０６１７１５号公報

特許文献１に記載されたようなフリューム式流量計を用いる場合には超音波水位センサによって水位を計測することにより流量を算出しているが、フリューム式流量計は価格が高く、しかも流量計測個所の管径に合った寸法のフリュームを大量に所持しておく必要があるため、機材の管理が困難である。したがって、不明水調査のように多くの調査個所での流量調査が必要になる場合には、少数の流量計を順番に調査個所に設置しながら流量調査を行うので調査期間が長くなってしまう。しかもフリューム式流量計は下水の流れに平行に設置する必要があるので、インバートで流れの方向を変化させているようなマンホールへの適用は難しい。

そこで本発明は、種々の形態のマンホールに利用可能で、しかも安価な下水量計測システムの提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明の下水量計測システムは、下水管渠の下水流量を計測する下水量計測システムであって、下水管路とマンホールとの接続部内又はマンホールのインバートに形成されている流路内に設けられたスケールと、前記マンホール内に配置され、前記スケールが設けられた個所を連続的に又は所定時間間隔で撮影する撮影装置と、を備えたものである。下水管路とマンホールとの接続部内は例えば断面円形に形成され、インバートの流路は例えば断面円形又は断面Ｕ字形に形成される。スケールは例えば下水流に水没している部分の長さを下水流の上側から確認できるものであり、下水流の水位を直接読み取ることができるもの又は下水流の水位を算出できるものとすることができる。撮影装置は例えば水没しているスケール部分を撮影する。

スケールは下水管路とマンホールとの接続部内面又は流路内面の周方向の長さを示すものとすることができる。このようなスケールを用いれば下水流量を算出するための潤辺と水位をスケールで確認できる。スケールは流入側の下水管路とマンホールとの接続部内に設けるのが好ましい。

スケールは長さを示す目盛が設けられたバネ弾性を有する、例えばステンレス等の金属製の帯状体又は長尺体を備えることができる。このようなスケールは、例えば、帯状体が接続部内面又は流路内面に沿って周方向に延びるように湾曲して取り付けられることにより設けられる。

帯状体の長さ方向中央部には帯状体と直角の方向に延びるサポート体を設けておくことが好ましい。ここではこのサポート体が下水管内面、具体的には下水管内面底部又は流路底部と接触してスケールの取り付け安定性が増加する。サポート体はスケールのいずれか一方側又は両側に設けることができる。

撮影装置は赤外線暗視カメラであることが効果的である。これにより２４時間にわたってスケールの目盛、例えば水没しているスケールの目盛を正確に確認できる画像又は映像を確保できる。

本発明の下水量計測システムは十分な汎用性を有し、下水管渠への雨天時浸入水等の不明水の流入量を低コストで把握するのに役立つ。

不明水の調査把握から対策に至るまでの処理手順を説明する図である。 ポンプ施設のマンホール内に設置した下水量調査装置を示す図である。 本発明に係る下水量調査システムを示す図である。 スケールを示す斜視図である。 スケールを示す分解斜視図である。 サポート体を両側に設けた場合を示す図である。 ターンバックルを用いたスケールを示す図である。 赤外線暗視カメラの撮影画像を示す図である。 水位の求め方を説明する図である。 雨天日の各撮影時間での下水流量を示し、降雨量が併記されているグラフである。 晴天日の各撮影時間での下水流量を示すグラフである。 別の晴天日の各撮影時間での下水流量を示すグラフある。 雨天時浸入水の流量を示すグラフである。

まず、図１を参照して不明水の調査把握から対策に至るまでの処理手順を概略的に説明する。ここでは、雨天時浸入水だけでなく常時浸入水（地下水や海水など）も不明水として調査及び対策の対象としている。

不明水の調査にあたっては最初に過去の下水管渠の維持管理履歴を調査（予備調査）して数百ヘクタールの調査実施個所（特定の大ブロック）を選定する（Ｓ１）。次に、雨天時や晴天時の下水流量を計測して不明水量を調査し、調査対象の２０乃至３０ヘクタール程度の中ブロックを絞り込み（Ｓ２）、さらに雨天時や晴天時の下水流量を計測して不明水量を調査し、モデル地区としての２乃至５ヘクタール程度の小ブロックを絞り込む（Ｓ３）。特にＳ２で行われる不明水量の調査は概略的なものであってもよく、例えば図２に示すようにポンプ施設のマンホール１内に高さスケール３を立てておき、ステップ５に取り付けたデジタルカメラ６で撮影したマンホール１内の画像又は映像から時間の経過にともなう下水量の増加態様を分析し、雨天時の流量増加を把握するといった手法を含めてもよい。また、Ｓ３で行われる不明水の調査には図３に示す本発明に係る下水量計測システムを主として用いることができる。小ブロックを絞り込んだら、下水管内を走行するテレビカメラ車などを用いて損傷個所等を確認し、損傷個所等の程度に基づき補修優先順位を求めて補修個所を算出する（Ｓ４）。補修個所が算出されたら補修工事を実施し（Ｓ５）、Ｓ３と同一の個所で下水量の調査を再度実施して改善効果を確認する（Ｓ６）。これらの調査結果及び改善効果は下水管の維持管理データとして蓄積され（Ｓ７）、例えば同じような状況の下水管渠での補修個所の算出に利用される（Ｓ８）。

次に、図３、図４及び図５を参照して本発明に係る下水量調査システム９の構成を説明する。

下水量調査システム９では、マンホール１１に接続されている下水管のうちの上流側の下水管１３の先端部内面あるいはマンホール１１の流入口部内面に帯状のスケール１５を沿うように取り付け、マンホール１１に掛け渡してある取り付けバー１７に固定した赤外線暗視カメラ７でこのスケール１５の水没状態を所定の時間間隔（例えば２分間隔）で撮影して記録する。ここで、下水管のうちの下流側の下水管１４が別の方向に延びている場合でも下水量調査システム９を使用して下水流量を計測することができる。なお、図３に示されているスケール１５部分の拡大図は赤外線暗視カメラ７側から見た図としている。また、インバート底面１８が水没するほどの下水量の増加がないことが確実な場合には赤外線暗視カメラ７をインバート底面１８に設置しておいてもよい（仮想線参照）。

図４及び図５に示すように、スケール１５は、細く薄いステンレス製の帯状体１９と、帯状体１９から直角方向に延びるように帯状体１９の表面に先端部が固定された、細く薄いステンレス製のサポート体２１と、サポート体２１の先端部を含んで帯状体１９の表面に貼り付けられた目盛テープ２３と、を備え、目盛テープ２３の目盛はスケール１５（帯状体１９）の長さを示すようにふられている。目盛テープ２３は黒地に白色で目盛値表示及び目盛を示したものであり、０目盛がスケール１５（帯状体１９）の長さ方向中央部、すなわちサポート体２１の先端部個所に位置し、帯状体１９の長さ方向両端に向かって目盛が増えていくように帯状体１９に貼り付けられている。目盛テープ２３は一枚構成のものとすることができるが、図５に示すように、対称に形成された２枚のテープ片から構成してもよい。このような構成のスケール１５は、サポート体２１が下水管１３の管底に位置するようにして帯状体１９を円形状に湾曲した状態で下水管１３の先端部内面に嵌め付けることにより取り付けられる。湾曲した帯状体１９はバネ弾性復帰力により下水管１３の先端部内面に押し付けられているのでスケール１５の目盛は下水管１３の先端部内面の周方向の長さを示すものとなっている。なお、帯状体１９は直線状ではなく、若干湾曲するように形成されていてもよい。サポート体２１の先端部の後側では帯状体１９の厚さ分だけの段差部２５が形成され、サポート体２１の先端部よりも後側の裏面は帯状体１９の裏面と共面状態となっている。なお、図６に示すようにサポート体２１を０目盛位置で両側に延びるように設けてもよい。また、図７に示すようにＣ字形に変形させた帯状体１９の両端部間にターンバックル２７を取り付けておき、ターンバックル２７の長さ調節により帯状体１９を下水管１３の先端部内面に押し付けるように構成してもよい。ここでは取り付け安定性を確保するためのサポート体２１は設けられていない。

赤外線暗視カメラ７により図８に示すような画像が記録されるので、この画像によりスケール１５（帯状体１９）の下水Ａに水没している長さＬはここでは一方側の１５ｃｍの目盛から他方側の１５ｃｍの目盛までの３０ｃｍであることあるいは一方側の１５ｃｍの目盛の２倍の３０ｃｍであることが確認できる。スケール１５の水没長さＬが確認できると、水没長さＬの中心角をＢとして水位ｈはｒ×（１－ｃｏｓ（Ｂ÷２））で導かれる（図９参照）。したがって、潤辺Ｌと水位ｈが求まるのでマニングの公式を用いて下水流量を算出できる。

図１０乃至図１３を参照して下水量調査システム９による調査成果を説明する。

赤外線暗視カメラ７の記録から調査日ごとに各撮影時間での下水流量を算出してグラフ化したものが図１０乃至図１３に示されている。図１０は雨天日の下水流量を示し、降雨量が併記されている。図１１は晴天日の下水流量を示すグラフであり、図１２は別の晴天日の下水流量を示すグラフである。また、図１３は図１０の調査日における雨天時浸入水量を示すグラフである。図１３の各撮影時間での雨天時浸入水量（不明水）Ｗ１は、各撮影時間での図１０に示す下水流量Ｗ２から各撮影時間での晴天日時間平均下水流量Ｗ３を差し引いた値である。晴天日時間平均下水流量Ｗ３は、図１１の晴天日の下水流量と図１２の晴天日の下水流量との平均を撮影時間ごとに求めた値である（実際にはさらに別の晴天日の下水流量も用いて平均が算出されている）。なお、Ｗ４は降雨量であり、また常時浸入水（不明水）は晴天日の深夜から未明にかけて記録された最少下水量とすることができる。

７ 赤外線暗視カメラ
９ 下水量調査システム
１１ マンホール
１３ 上流側の下水管
１５ スケール

Claims (5)

1. 下水管渠の下水流量を計測する下水量計測システムであって、
   下水管路とマンホールとの接続部内に設けられたスケールと、
   前記マンホール内に配置され、前記スケールが設けられた個所を連続的に又は所定時間間隔で撮影する撮影装置と、を備え、
   前記スケールは長さを示す目盛が設けられたバネ弾性を有する帯状体を有し、この帯状体が前記下水管路と前記マンホールとの前記接続部内の断面円形の内面に沿って周方向に半周を超えて延びるように湾曲して取り付けられることにより設けられている、ことを特徴とする下水量計測システム。
2. 前記スケールは前記下水管路と前記マンホールとの前記接続部内面の周方向の長さを示している、ことを特徴とする請求項１記載の下水量計測システム。
3. 前記スケールは前記下水管路と前記マンホールとの流入側の前記接続部内に設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の下水量計測システム。
4. 前記帯状体の両端部間にターンバックルが取り付けられている、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の下水量計測システム。
5. 前記撮影装置は赤外線暗視カメラである、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の下水量計測システム。

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