JPH02242367A - 上水道管路網の水理解析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、上水道管路網の水理解析方法に関する。

（従来の技術） 管路網の水理解析に関しては、例えば、特開昭６２−６
７６６７号公報に記載の如（、解析しようとする管路網
をコンピュータに入力し、そして、所定の計算方法に従
って水理解析されていた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の水理解析では、対象とする管路が少ない場合
、解析は可能であるが、例えば、人口５０万人程度の都
市になると、本管が２４０管路、支管が８．０００管路
にも達し、これらの管路網を一度に解析するには超大型
高速コンピュータを必要とし、現実問題として、通常の
都市では処理できないと言う問題があった。

そこで、本発明は、小型コンピュータであっても、高速
高精度に水理解析できるようにした上水道管路網の水理
解析方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。

即ち、本発明の特徴とする処は、本管と支管とから成る
上水道管路網の水理解析を行うに際し、地域全体の本管
のみを対象としたデータを全体水理データとしてデータ
ベースに保管し、次に、解析対象地域の支管データと、
前記全体水理データとにより対象地域の本管と支管との
水理解析を行う点にある。

（作　　用） 本発明によれば、全地域の本数の少ない本管と、解析対
象とする地域の支管とにより水理解析を行うので、容量
の小さなコンピュータでも解析を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示すものは、本発明方法を実施するために使用
するハード構成であり、大型汎用コンピュータまたは中
型コンピュータをホストコンピュータ１として使用した
場合の構成である。このホストコンピュータ１は、中央
演算装置２、記憶装置３、インターフェイス４等から構
成され、マスターデータベース５を外部接続している。

マスターデータベース５には、図形データから成る地図
データベース６と、その属性データベース７が収納され
ている。この属性データは文字、数字、記号から構成さ
れている。

８は入力装置であり複数台接続されており、ワークステ
ーション９やディジタイザ１０から構成されている。こ
の入力装置８は、図面入力、図面訂正、属性データの訂
正等を行う。

１１は磁気テープ又はフレキシブルディスクであり、属
性データの初期入力を行う。

１２は静電プロッタであり、図面出力を行い、１３は漢
字プリンタであり、帳票出力を行う。

１４は光ファイリング装置であり、光ディスク１５から
地図データの詳細を入力するものである。

１６は他の端末器であり、ワークステーション１７とデ
ータベース１８を有し、この端末器１６のみで情報処理
可能とされている。

尚、第２図に示すものは、パーソナルコンピュータ１９
を用いた場合のハード構成であり、ディジタイザ２０．
ＸＹブロック−２１１，光デイスク装置２２、静電プロ
ッタ２３、プリンター２４、マウス２５等が装備されて
いる。

次に、前記ハード構成を用いた水道情報管理システムに
つき説明する。

まず、第３図に示すものは、従来管理されていた配水管
図であり、この地図には住宅、道路、配水管、給水管、
弁、栓等が記入されていた。この様な地図情報を本実施
例ではコンピュータ管理するのである。

即ち、第４図に示すように、前記地図情報の図形データ
を道路層２６、建物層２７、配水管層２８、給水管層２
９、弁・検層３０、消火栓層３１等に階層化して、これ
ら図形データ３２を前記地図データベース６に収納する
。前記図形データに付随する属性データ３３も前記属性
データベース７に収納される。

前記図形データ３２の各層間、及び属性データ３３間は
、相互に関連づけられて前記マスターデータベース５に
収納されている。以下、これら図形データ３２と属性デ
ータ３３を総称して、水道施設データと言う。

そして、本実施例では、第５図に示すように、地図デー
タベース６内の必要な階層を検索合成して目的にあった
図面を作成して出力すると共に、属性データ３３も付随
して出力できるよう構成されている。

従って、本実施例では、図面の保管、修正、追加、編集
、検索等を行う図面管理と、配水管、給水管、弁栓等の
管理や使用者の住所氏名等の管理を行う施設情報管理が
極めて能率的にかつ迅速に行える。

本実施例では、前記図面管理や施設情報管理に加えて水
理解析までも、前記マスターデータベース５内のデータ
を基に行うのである。しかし、前記水道施設データをそ
のまま用いて木理解析するのではなく、施設データから
水理データを別途生成せしめ、その水理データにより水
理解析を行うよう構成されている。

次に、前記水道施設データから水理データを生成する方
法を説明する。

まず第６図に示すように、ワークステーション１７の画
面に、配水管図と給水管図を結合させた給配水戸番図３
４を表示させる。この給配水戸番図３４は、前記マスタ
ーデータベース５内の水道施設データを検索合成するこ
とにより生成される。

次に、給配水月番図３４上の配管ａ、ｂ、ｃを入力装置
のライトペン等で指示する。この指示により、第７図に
示すように、層Ａの指示された管路：３Ｓｂ、ｃが、管
路ａ′、ｂｏ、Ｃ゛として、層Ｂにコピーされる。この
層Ｂが水理データの図形データ３５となる。

そして、施設データの層Ａと水理データの層Ｂは相互に
関連づけられている。

次に、第８図に示すように、管路ａ′、ｂｏ、Ｃ′に対
し、１つの圧縮した属性データ３６を与える。即ち、管
口径や長さ等の水理解析データを、図形データ３５に関
連させて入力する。

第９図は、施設データの図形データ３２とその属性デー
タ３３及び水理データの図形データ３５とその属性デー
タ３６が、連結情報３７を介して互いに関連づけられて
いるイメージを表したものである。

以上のようにして生成された水理データが、前記マスタ
ーデータベース５に収納される。

第１０図は、より具体的にマスターデータベース５内の
データをイメージしたものであり、前記水理データは、
全体図水理データ３８とその属性データ３９並びに区画
図水理データ４０とその属性データ４１の形で収納され
ている。この全体図水理データ３日は、その都市全体の
本管に関するデータであり、区画図水理データ４０はそ
の区画回内の本管と支管に関するデータである。

これら全体図水理データ３８、区画図水理データ４０は
、水道施設データから前述の方法で生成されたものであ
り、水理データと施設データは連結情報３７を介して相
互に関連づけられてマスターデータベース５に収納され
ている。

次に、前記水理データを用いて水理解析を行うのである
が、まず、水理解析自体について説明する。

水は配水管を通して水源から需要端に送水される。その
際、配水管の延長（距離）、口径、管面の摩擦により、
圧力の損失がある。適切な配水管の敷設が成されていな
いと、需要端に水を送水することができな（なる、従っ
て、需要端で適切な圧力を維持することが水道局の大切
な仕事となる。

水理解析は、水源の高さ（ポンプの圧送能力）、配水管
の特性（口径、延長、摩擦係数）、需要端（節点）の地
盤高、取り出し水量より、配水管ネットワークにおける
流量パターン、需要端における水圧を算出するものであ
る。

より具体的に説明すれば、第１１図に示すような管路網
における各節点４２での水圧を算出するのである。この
水理解析には、次の基礎式が用いられる。

〔損失水頭式〕 損失水頭式は各管路における損失水頭を表す式であり、
次式で示される。

Ｈｉ　＝　ｒ　ｔ　　−Ｑ＝　　　　・・・””（１）
ｒＬ−に−Ｃ８４穐　・Ｄｉ−・Ｌ五 損失水頭 流速係数 管路長 流量 口径 ｎ、ｕ；定数 〔節点方程式〕 この式は、各節点における流入量Ｑの和と流出量ｑの和
は等しいと言うことを表すものであり、次式で示される
。

Σ±Ｑム＝ｑ　　　　・・・・・・・・・（２）具体的
には第１２図に示す場合は、 Ｑ＋　＋Ｑｚ　　Ｑｓ　　Ｑａ　−ｑ＋と表される。

〔閉管路方程式〕

この式は、各閉管路における損失水頭の和は０になるこ
とを表す式であり、次式で示される。

Σ±Ｈｔ−０・・・・・・・・・（３）具体的には、第
１３図に示す閉管路においては、Ｈ＋　＋Ｈｚ　　Ｈ３
Ｈ４−０ となる。

水理解析は、前記（１）式を（３）式に代入して、Σ　
（士ｒエ　・Ｑｌ”）−０・・・・・・・・・（４）を
導き、次に、（２）式と（４）式を連立方程式としてＱ
Ｌを求め、更に、Ｑ、を（１）式に代入して各管路のＨ
＋を求めることにより行われる。

ところで、前記水理解析においては、各節点４２におけ
る流出量ｑを知らねばならないが、この流出量ｑは、第
１４図に示すように、ある節点４２が分担する地域を定
め、各管路取り出し量Ｃ（需要家の需要量）をその節点
４２に集約し、第１５図に示すように、各節点の流出量
ｑとして処理する。

尚、流出量の全てを節点４２に集約しないで、第１６図
に示すように管路からの取出量Ｃと節点取出量ｑを用い
て水理解析することもできる。

ところで、前記水理解析を全地域において本管、支管を
含めて行おうとすれば、その計算は膨大になり、大型コ
ンピュータを用いても計算することができない。

そこで、本実施例では、全地域における本管と対象とす
る地域の支管についてのみ水理解析するようにしている
。この様な方法を採用することにより、小容量のコンピ
ュータでも迅速に水理解析できるようになった。

即ち、第１７図に示すように検討したい地域の区画図４
３を区画図水理データ４０から呼び出し、その区画回内
の対象地域を指定することにより、第１８図に示す対象
地域の本管、支管の水理データが、解析用に呼び出され
る。

そして、この抽出された区画図水理データ４０．４１と
前記全体図水理データ３８．３９が掛は合わされて、対
象とする地域の水理解析が行われる。

この水理解析に際し、全体図水理データ３８．３９中の
本管節点の流出量ｑは、支管との節点Ｓに分配されて水
理解析される。

この水理解析の方法を説明したのが第１９図である。

尚、本実施例では、施設データと水理データが関連づけ
られて、−元管理されているので、第２０図に示すよう
に、施設データにある個人情報の使用水量を、水理解析
データの流出量として使用することができる。

前記手順によって求められた水理解析の結果は、各種の
形式でアウトプットされるのであるが、本実施例ではそ
の結果を施設データ上に表示するようにしている。

即ち、第６図に示した給配水戸番図３４上に、容管や節
点の水圧、流量等を表示するようにしている。

この様に、水理データを施設データ上に表示できるのは
、各データが連結情報３７を介して関連づけられている
からである（第２１図参照）。

したがって、水理解析の結果、水圧不足で断水のおそれ
ある地域は、第２２図に示すように強調表示して、その
地域を表示することもできる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、−度に全体の水理解析を行うのではな
く、まず本数の少ない本管と対象とする地域の支管とに
より水理解析を行うものであるから、データ量が少な（
なり、処理時間が短くなり、かつ、小型コンピュータで
あっても高精度な水理解析が行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は大型コンピュータを用いた本発明方法を実施す
るためのハード構成図、第２図はパーソナルコンピュー
タを用いた本発明のハード構成図、第３図は従来の配水
管図を示す図、第４図は施設データの階層化を示すイメ
ージ図、第５図は階層化データの加工を示すイメージ図
、第６図は画面表示された給配水戸番図を示す図、第７
図は施設データから水理データを生成するイメージ図、
第８図は水理データの図形データと属性データの関連を
示すイメージ図、第９図は施設データと水理データの関
連を示すイメージ図、第１０図はマスターデータベース
のデータ構造を示すイメージ図、第１１図は水理解析の
説明用管路図、第１２図は節点方程式の説明図、第１３
図は閉管路方程式の説明図、第１４図及び第１５図は節
点流出量算出の説明図、第１６図は管路取出しの説明図
、第１７図は区画表示された区画図木理データを示す図
、第１８図は地域指定後の区画図水理データを示す図、
第１９図は水理解析のイメージ図、第２０図は施設デー
タを水理データとして使用するときの説明図、第２１図
は施設データと水理データの関連を示す説明図、第２２
図は水理解析結果を施設データ上に表示した説明図であ
る。 ３８・・・全体図木理データ、 ４０・・・区画図水理データ。 特 許 出 願 人 久保田鉄工株式会社 第６　図 第３　日 ３フ ＠４ 図 ・（） 第１０　図 第　１４　凶 第　１１ 図 ｉ尋 処１５１ｊ 第１６図 第 １７１°４ 第１８図 第１９　図 ネ’？、糺マ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）本管と支管とから成る上水道管路網の水理解析を
   行うに際し、地域全体の本管のみを対象としたデータ全
   体水理データとしてデータベースに保管し、 次に、解析対象地域の支管データと、前記全体水理デー
   タとにより対象地域の本管と支管との水理解析を行うこ
   とを特徴とする上水道管路網の水理解析方法。