JPS60164870A - 送配水システムの設計援助装置 - 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） この発明は送配水システムの設計援助装置に関し、特に
パイプラインを用いた例えば潅ＩＫ設備のような送配水
システムの設計において用いられる設計援助装置に関す
る。

（従来技術の説明） 第１図はこの発明のｆＶ′景となる潅厩設備の一例を示
す図である。ここで、この発明の理解に必要な範囲で、
この潅漸設備について簡単に説明する。

この例では、６つの圃場（目ｅｌｄまたはｆａｒｍ　１
ａｎｄ）Ｆ、１〜Ｆ６のための潅概を行なうものとして
構成されている。水源ＷＳは、例えばダムを含み、この
水源ＷＳと調整池（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　）　ＲＳ　Ｖ
との間にはパイプラインＩ’　Ｌ　１が敷設され、この
パイプラインＰＬＩの途中にはパイプラインの内圧を小
さくするためにスタンド８１〜Ｓ３が挿入されている。

調整池Ｒ３Ｖからは、２つの分岐Ｂ１およびＢ３に対し
て、それぞれパイプラインＰ　Ｌ　２およびＰｌ７が敷
設される。分岐Ｂ１からは、さらに、２つのパイプライ
ンＰＬ３およびＰｌ、５が延び、パイプラインＰ　Ｌ　
３は、さらに、分岐Ｂ２によってパイプラインｐｔ、４
およびＰＩ、６に連結される。パイプラインＰ　Ｌ　４
は減圧弁（ｒｅｌｉｅｆ　ｖａｌｖｅ）　ＲＶを介して
圃場Ｆ１のファームボンド（ｆａｒｍ　ｐｏｎｄ　）　
Ｆ　Ｐに連結される。圃場Ｆ１ば、いくつかのローテー
ションブロックＲＢに区分けされ、これらのローテーシ
ョンブロックＲＢには、さらに区分けされたユニットＩ
Ｊ　Ｎ　Ｔが含まれ、メインパイプＭＰから延びるマニ
フォールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）’　Ｍ　ＦＤによって
多くのスプリンクラｓＰが配設されている。そして、メ
インパイプＭＰにはポンプＰＭＰによって、ファームボ
ンドＦＰがら給水される。他の圃場Ｆ２〜Ｆ６も同様に
構成されていて、圃場Ｆ２にはパイプラインＰＬ５がら
、圃場Ｆ３にはパイプラインＰＬ６’からそれぞれのフ
ァームボンドに配水される。パイプラインＰＬ７は、分
岐Ｂ３によってパイプラインＰＬ８およ−１びＰｌ、９
に分岐され、パイプラインＰ’Ｌ９はさらに、分＋１４
１１３４によってパイプラインＰ　Ｔ−１０およびＰｌ
　１　］に分岐される。圃１＝Ｆ４．Ｆ５およびＦ６の
それぞれのファームボンドには、パイプラインＰＩ、８
．ＰＩ、１ｏおよびＰＬｌｌによって配水される。

このような潅厩のための送配水システムを設計する場合
には、例えばファームボンドＦＰのような末端で必要な
動水圧が得られるように地盤高（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　
）を考慮して、適当なパイプ径等を設計しなりればなら
ない。そのために、従来より、末端での圧力を離散的に
がっ手動的に計算する方法が行なわれていた。しかしな
がら、この方法では、水源から末端までのシステム全体
が把握出来ないため、水源から末端までの間の地形的な
変化が必ずしも一様でない場合には、途中で充分な圧力
が得られているかどうがが不明であった。そこで、各ノ
ード（ｎｏｄｅ）ごとに圧力を計算することが考えられ
るが、それでは計算に時間がががってしまい、迅速な設
８１が行なえない。さらに、従来の方法では、ポンプ等
の構造物やパイプ径等を変更するためには再度複ｉｌｌ
な計算を行なわなければならず設計の変更の適否を判断
するためには、さらに長時間を要していた。

（発明の目的）　・ それゆえに、この発明の目的ば、送配水システムの設計
が容易に行なえる、設計援助装置をＩに供することであ
る。

（発明の概要） この発明は、簡単にいえば、大刀された条件データに基
づいて水理８］算して地盤高とともに動水勾配線を表示
し、例えばパイプ径等の因子データを変更するための手
段を設け、その変更されたデータに基づいて再度地盤高
とともに動水勾配線を表示するようにした、送配水シス
テムの設計援助装置である。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

（実施例の説明） 第２図はこの発明の一実施例を示す全体斜視図である。

この実施例の設計援助装置１０はコンソールテーブル１
２を含み、このコンソールテーブル１２には、計算ｔＪ
ｌ１１４が収納されている。この計算機１４としては汎
用計算機が流用されてもよく、あるいは１つまたは複数
のマイクロプロセサを用いて構成した専用計算機であっ
てもよい。コンソールテーブル１２上にはキーボード１
６およびタブレフト１８が設けられる。キーボード１６
は英数字入力が可能なものであり、入力手段を構成する
。タブレット１８は例えばマトリクス状に配列された多
数のグリッドを含み入力手段や変更手段を構成する。タ
ブレット１８のマトリクスの交点をライトペン１９によ
って指示ないし押圧することによって、表示手段や再表
示手段を構成するＣＲＴディスプレイ２０の画面２２上
の位置を指定できる。

なお、タブレット１８を用いることなく、ライトペン１
９によって画面２２−Ｌの位置を直接指示できるような
構成にされてもよい。

第３図はこの実施例の操作ないし動作を説明するための
フロー図である。最初のステップ５３０１においては、
ＣＲＴディスプレイ２０（第２図）の画面２２上に模式
図を作成する。模式図を作成するためには複数のシンボ
ル２４ａ〜２４ｊを含むメニュー２４が用いられる。例
えば、シンボル２４ａは水源を示し、２４ｂはブースタ
ポンプを示し、２４ｃはファームボンドを示し、２４ｄ
はスタンドを示し、２４ｅは減圧弁を示す。さらに、シ
ンボル２４ｆは分岐を示し、２４ｇはパイプラインを示
し、２４ｈは開溝を示し、２４１水源ポンプを示し、２
４ｊは圃場を示す。そして、このようなメニュー２４を
タブレット１８　（ライトペン１９）で指定し画面２２
−ヒに模式図を描くのであるが、この第４図に示す模式
図は第１図に示すシステムのものとは異なることを予め
指摘しておく。タブレット１日　（ライトペン１９）を
用いて例えばメニュー２４のシンボル２．４１を選択し
・、画面２２上の適当な位置を指定することによって、
画面２２上に水源ポンプが描かれる。ついでシンボル２
４ｆを選択し画面２２上の適当な位置を指定することに
よって分岐が描かれる。そしてタブレット１８（ライト
ペン１９）によって画面−Ｌに描かれた水源ポンプのシ
ンボルと分岐のシンボルとの間の始点と終点をタブレッ
ト１８（ライトペン１９）によって指定することによっ
てマーク２４ｇすなわちパイプラインのシンボルが画面
２２上に描かれる。そしてタブレット１８　（ライトペ
ン１９）によってシンボル２４ｊを選択し画面２２上の
適当な位置を指定することによって、その位置に圃場を
示すシンボルマークが描かれる。

そして、先に描いた分岐のシンボルと圃場のシンボルと
の間の始点と終点とをタブレット１８　（ライトペン１
９）によって指定すれば、分岐ないしノードＮ３の−Ｌ
方に描かれた圃場との間にパイプラインが結ばれる。以
下このようにして模式図を作成する。そして、キーボー
ド１６を使って、圃場の面積例えば５５．７．５５．４
．　・・・ｈａを入力するとと、もに、各ノードに番号
Ｎ３〜Ｎ１を付す。なお、第４図において４００”、“
３００”、２００″は、計算機１４で自動的に決定され
た各パイプラインのパイプ径を示す。

第４図に示す模式図は水源から圃場までのパイプライン
を図示するものであるが、必要に応じて、各圃場内のロ
ーテーションブロック゛（第１１ｍ）内のスプリンクラ
の配置図も描くことができるのは勿論である。

次のステップ５３０３においてはキーボード１６を利用
して条件データを入力する。条件データには地盤高、パ
イプ長あるいは圧力等のデータが含まれる。地盤高の入
力については、各パイプラインルートの地盤高をプロッ
トするように入力することもできるが、例えば等直線を
描いた地図（図示せず）を準備してそれを例えば光学式
読取器等を利用して読取るようにしてもよいであろう。

また、圧力については水源（第４図の場合水源ポンプ）
の圧力と末端（第４図に示す例では圃場入口）における
必要な圧力も入力する。そして、これらの条件データが
計算機１４　（第２図）のメモリ　（図示せず）内に逐
次ストアされる。

ここで計算機１４　（第２図）内のメモリに予め貯えら
れているデータについて説明する。メモリ内には、パイ
プリスト等がデータベースとして貯えられている。パイ
プリストには、パイプ種類。

パイプ径、パイプ長、流量、流速、摩擦ロスおよび＠１
位長当たりのロスがリストアツブされていて、パイプ径
の決定やパイプ種類の決定等に利用される。

再び第３図を参照して、ステップ５３０５においては、
先のステップ５３０３において入力された条件データに
基づいて、上述のパイプリスト等を参照して、計算機１
４（第２図）が経済的なパイプ径を決定する。続くステ
ップ５３０７において、計算機１４は、耐圧を計算する
。計算機は、静水圧、動水圧、材質等の埋設条件を参照
して、先に入力された条件データに基づいて、各ノード
における必要な耐圧を計算する。そして、次のステップ
５３０９において、計算機１４は、ステップ５３０７に
おいて計算した耐圧に基づいて、パイプリストを参照し
て、使用すべきパイプ種類を決定する。

次に、ステップ５３１１において計算Ｉａ１４は、水理
解析（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ）ないし
水理引算を行なう。この計算のためには、いくつかの方
法が知られているが、この実施例では、周知のエネルギ
位法（ｅｎｅｒｇｙ　１ｅｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ　）を
利用する。

このエネルギ位法については、例えば、１９７８年８月
１日付で発行された高桑哲男著「配水管網の解析と設計
」という本の第１１３ページ以降に解説されている。従
って、ここでは、その詳細な説明は省略する。

１ そしてステップ５３１３において、縦断面を表示する。

すなわち、このステップ５３１３において、引算機１４
は、先に行な□った水理計算の結果に基づいて第５図に
示すようなグラフをＣＲＴディスプレイ２０　（第２図
）の両□面２２上に表示する。

ｔｉｃ　Ｂａｄｉｅｎｔ）を示し、線Ｂが一盤高（ｅｌ
ｅｖａｔｉ。

ｎ）を示し、それぞれメートル（ｍ）単位で表されてい
る。そして、ノード（ｎｏｄｅ）は、第４図に示す模式
図のものが表示され１ている。パイプ種類（ｋｉｎｄ）
については、この第６１の場合計算機が先のステップ５
３０９においてビニールパイプ（ＶＰ）を選択したこと
を表示している。なお、パイプ径（ｄｉａｍｅｔｅｒ）
としては、魂に自動的に決定が表示されている。この第
５ｉに示すような動水勾配線と地盤高を表わす線とを見
て、そのルート全体にわたって必要な圧力ないｔエネル
ギレベル差があるかどうかが判断できる。

２ そして、そのグラフを見て各条件が満足されれば、計算
機１４は、内蔵しているコストテーブルを参照して材料
コストを算出する（第３図のステップ５３１５，３３１
））。

なお、第５図においては、第４図の模式図に示す１つの
ルートすなわち水源ポンプからノードＮ５−Ｎ２→Ｎ１
を通るルートについてその縦断面図を示している。この
ようなルートの選択は、第４図に示す模式図において、
その所望のルートの始端と終端とを第２図に示すタブレ
ット１Ｂ（ライトペン１９）によって指定してやればよ
い。しかしながら、このようなルートの選択は、オペレ
ータが手動的に行う以外に、たとえば、計算機内の判断
において、最も圧力不足のルートから順次的にかつ自動
的に表示していくようにすることも可能であろう。また
、ルート別に表示するのではなく、たとえば第４図に示
すシステム全体を１つの画面で表示するようにしてもよ
いことはもちろんである。そして、どのような縦断面の
表示め゛ためにはタブレット１８（第２図）で選択ヤき
るメ二ニーとして“縦断面表示モード”を設ければよい
。

さらに、第５図の例では、水源ポンプから圃場までを表
示した。しかしながら、これは、圃場内のローテンシジ
ンブロックＲＢ（第１図）に含まれるメインパイプＭＰ
まであるいはマニフォールＦ　Ｍ　Ｆ　Ｄもしくはスプ
リンクラＳＰまでのように任意のポイントまで表示する
ことができる。従って、この明細書において「末端」と
は、必ずしもファーＪ２ポンドを意味するものではなく
メインパイプ等を意味する場合もある、ということに留
意すべきである。

この発明の特徴の１つは、第５図のように表示された動
水勾配線と地盤高のグラフを見て、各ノードにおける構
造物、パイプ径もしくはパイプ種類を変更し、その変更
されたものについて再び動水勾配線などを表示してその
選択ないし変更すなわち設計の適否を容易にｌ認できる
ようにしたことである。

第６図はそのような変更のための操作ないし動作を示す
フロー図である。最初のステップ３６０１において所望
のルートを選択しその縦断面を表示させる。次のステッ
プ５６０３において計算機１４（第２図）はタブレット
１８からの入力の有無を判断して、“変更ありか”を￥
Ｉｌ断する。従って、オペレータは、変更したい場合に
は、タブレット１８によって第５図に示す画面２２に表
示されたメニューを選択することになる。まず構造物を
変更する場合、第５図の最下面に表示されたシンボルマ
ークを選択することによって行なう。このシンボルマー
クは第４図に示すものと同様のものである。従って例え
ば成るノードの構造物をブースタポンプに変更したけれ
ば、第５回置下欄のシンボルマークの左から２番目のも
のを指定する。

そして、変更がブースタポンプであれば、ステップ５６
０５を経て、次のステップ５６０７において、オペレー
タは変更すべき場所を指定する。これは、第５図の画面
２２−ヒに表示されたノードをタブレット１８によって
指定することによって行なう。次にオペレータは、ステ
ップ５６０９にお５ いて、キーボード１６（第２図）を用いて、ブースタポ
ンプの増圧ヘッドを入力する。すなわち、このステップ
５６０９において何メートル増圧したいかその数値を入
力する。そうすると、ステップ５６１１におい゛て、計
算機１４は、再び水理計算を行い、その結果の動水勾配
線を再表示する。

たとえば第５図に示す地盤高のグラフから見て、Ｂｘで
示す地点では地盤が非常に高く、したがって充分な動水
圧が得られないことが判る。そこでノードＮ２の構造物
を単なる分岐ではなくブースタポンプに変える。そうす
ると計算ｔａ１４ではノードＮ２のシンボルをブースタ
ポンプに変え、入力された増圧ヘッドに基づいて、第５
図の線Ａａに示すように変更され結果の動水勾配線を再
表示する。そうすれば、地点Ｂｘにおいても充分な動水
圧が得られその設計変更が正しいことを容易に確認でき
る。

ほかの構造物例えば減圧弁等に変更したい場合も同様で
あるので、ここではその詳細な説明は省略する。

６ もし変更を希、望するものが、構造物でなくパイプ径で
あればステップ５６１３を経て、オペレータは場所を指
定する（ステップ３６１５）。この場所の指定の方法は
、第５図に示す画面２２上のパイプ径を表す数値をタブ
レット１Ｂ（第２し１）で指定することによって行なえ
る。続いてオペレータは、ステップ５６１７においてキ
ーボード１６を用いて、希望のパイプ径を入力する。計
算機１４では、そのパイプＮ類（第５図の例ではビニー
ルパイプ）にそのパイプ径のものがあるかどうかをパイ
プリストを参照して判断する。もしそのパイプ径のもの
がなければ、計算機１４はステップ５６２１において“
パイプ径なし”ρ表示を行なわせる。もし所望のパイプ
径のものがあれば、計算ｔａ１４は、つづくステップ５
６２３において、そのパイプ種類およ、びパイプ径で充
分な耐圧が得られるかどうかを判断する。もし充分な耐
圧が得られなければ、計算機Ｉ４はつぎのステップ５６
２５において“圧力、不足”の表示をした後、そのまま
シミュレーションしてよいかどうかを画面２２上でオペ
レータに問う（ステップ５６２７）。

そのままシミュレーションしてよければ、先のステップ
５６２７においてＹｅｓと判断したときと同様に、ステ
ップ５６１１に移り、計算ｔａ１４は、再び水理計算を
しその結果の動水勾配線を再表示する。例えば、第５図
に示す例で、地点Ｂｘにおいては、必要な動水圧が得ら
れないとすれば、前述のように構造物を変えることのほ
か、パイプ径を変えることも考えられる。すなわち、タ
ブレット１Ｂで第５図の画面２２−ヒのノードＮ２とＮ
１との間のパイプ径を示す数値“２００”をタブレット
１８で指定し、キーボード１６から例えば“２５０”の
数値を入力すると、計算機１４は水理計算においてノー
ドＮ２からＮ１までのパイプ径が“２５０”に変更され
たものとしてシミュレーションし、その結果第５図の線
Ａｂで示すように変更された動水勾配線を再表示する。

もし、パイプ径を変えることによってこの線Ａｂで示す
ように動水圧がやや高くなれば、それだけで必要な動水
圧レベルをクリアすることができる場合もある。

もし、第５図に示す地点Ｂｙにおけるように、例えばそ
の地点が谷底である場合には、動水圧が大きすぎるので
、ビニールパイプ（Ｖ　Ｐ）では耐圧が不足する。従っ
て、このような場合にはパイプ種類を変更しなければな
らない。計算機は、ステップ５６０３において“変更あ
り”と判断した場合、その変更がブースタポンプ等の構
造物ではなくしかもパイプ径でもなければ、オペレータ
が変更したいのはパイプ種類であると判断する。そして
、ステップ５６２９においては、オペレータはパイプ種
類を選択する。すなわち、この第５図の地点ＢＹのよう
な場合にはより大きい耐圧のパイプを選定する必要があ
るが、ここでは、−例として、スチールパイプ（Ｓ　Ｐ
）を選択する場合について説明する。この場合、オペレ
ータはタブレット１８（第２図）によって、第５図に示
されたパイプ種類のメニューのうち左から２番目のもの
すなわちスチールパイプ（Ｓ　Ｐ）を指定する。ついで
、タブレット１８によって、場所を指定する。

すなわち、ノードＮ２からＮ１の間のパイプ種類りｎ ■９ の表示（Ｋ　Ｉ　ＮＤ）をタブレット１８で指定するこ
とによって、その区間のパイプラインのパイプ種類の変
更であることを計算機に知らせる。なお、パイプ種類と
しては、他に、遠心鋳造パイプ（ＤＣＩＰ）ｉ強化プラ
スチックパイプ（ＦＷ）、プレストコンクリートパイプ
（ＴＣ）あるいはアスベストパイプ（ＡＣＰ）等任意の
ものを選択できるようにしておく。

オペレータによってパイプ種類の変更が入力されると、
計算機は、先のステップ５６１９において、パイプリス
トを参照して、そのパイプ種類にそのパイプ径のものが
あるかどうかを判断する。

そして、それ以後は先に説明したと同様の動作をする。

このように、第５図に示すような動水勾配線と地盤高と
の相対値に相関する因子すなわち構造物やパイプ径ある
いはパイプ種癲等□を容品に変更でき、しかもその変更
された結果が再表示されるので、そのような設計変更が
適正であるかどうかが即座に判断できる。もし適正な変
更でなければ、ｔ　υ 再び他の変更を試みればよいのである。

なお、上述の実施例では、潅厩設僅の送配水システムに
ついて説明した。しかしながら、これは潅厩設備以外の
他の送配水システムの設計にも充分利用でき、あるいは
水辺外の液体例えば薬品や油等の輸送のためのシステム
の設計援助装置としても利用できるであろう。

（発明の効果）、。

以上のように、この発明によれば、入力されたデータ等
に基づいて水理計算をしてその結果地盤高とともに動水
勾配線を・表示し、しかもこの動水勾配線に相関する因
子（例えば構造物やパイプ径あるいはパイプ種類等）を
変更すればその変更後再び水理計算して動水勾・配線等
を再表示するようにしているので、設計者は自己の設計
およびその変更が適正であるかど、うかを即座に判断な
いし確認することができる。従って、送配水システムの
設計において極めて有用な設計援助装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる湿温のための送配水シス
テムの一例を示す図である。 第２図はこの発明の一実施例を示す全体斜視図である。 第３図は第２図実施例の操作ないし動作を説明するため
のフロー図である。 第４図はＣＲＴディスプレイの画面上に表示された模式
図を示す。 第５図は動水勾配線等の表示の一例を示す図である。 第６図は動水勾配線に相関する因子を変更するための操
作ないし動作を説明するフロー図である。 図において、１４は計算機、１６はキーボード、１８は
タブレット、１９はライトペン、２０はＣＲＴディスプ
レイを示す。 特許出願人　久保田鉄工株式会社 代理人　弁理士　岡　１）全　啓 （ほか１名） ３ 手続？甫正書（自発） 昭和５９年０４月２７日 昭和５９年　特許願１第０２０５０８号送配水システム
の設訂援助。装置 ２、発明の名称 事件との関係　特許出＝人 ３、補正をする者 住　所　大阪市浪速区敷津東１丁目２番４７号名　称　
（１０５）久保田□゛□鉄工株式会社代表者・三野　重
相 ４、代　理　人　の５４０を大阪（０６）　７６４−５
４４３　（代）住　所　大阪市東区谷町５丁目３０番地
１１ 願書添付の図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水源から末端までの間に少なくともパイプラインを
   含む送配水システムを設計するための設計援助装置であ
   って、 少なくとも地盤高を含む条件データを入力するための入
   力手段、 前記入力された条件データに基づいて水理計算するため
   の木理計算手段、 前記水理計算に基づいて前記地盤高とともに動水勾配線
   を表示するための表示手段、 前記地盤高と前記動水勾配線との相対値に関与する少な
   くともパイプ径を含む相関因子を変更するための変更手
   段、および 前記変更手段による前記相関因子の変更に応じて前記地
   盤高とともに前記動水勾配線を再表示するための再表示
   手段を備える、送配水システムの設計援助装置。 ２　前記入力された条件データに基づいて内蔵している
   パイプに関するデータテーブルを参照して使用すべきパ
   イプ径を決定するパイプ径決定手段を備え、 前記水理計算手段は前記決定されたパイプ径に基づいて
   水理計算する、特許請求の範囲の第１項記載の送配水シ
   ステムの設計援助装置。 ３　埋設条件に基づいて耐圧を計算するための耐圧１算
   手段、および 前記計算された耐圧に基づいて前記パイプに関するデー
   タテーブルを参照してパイプ種類を決定する種類決定手
   段を備え、 前記水理計算手段は前記決定されたパイプ種類に基づい
   て水理計算する、特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の送配水システムの設計援助装置。 ４　前記送配水システムは少なくとも１つの分岐を含み
   、 前記表示すべきルートを選択するためのルート選択手段
   を備え、 前記表示手段および前記再表示手段は、前記選択された
   ルートの前記地盤高および前記動水勾配線を特徴する特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の送
   配水システムの設計−助装置。 ５　前記送配水システムの模式図を作成するための模式
   図作成手段を含み、 前記水理計算手段は前記作成゛された模式図に基づいて
   水理計算を行なう、特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかに記載の送配水システムの設計援助装置。