JPS63312600A - 管網モデル作成方法 - 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、給配水管路網内における給水栓メータ等の多
数の需要点を集約して複数の需要ノードで構成された管
網モデルを作成する管網モデル作成方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

管網モデルとは、給配水管路網における給水栓メータ等
の多数の需要点を幾つかの代表的な需要ノードに集約し
て表わしたものであり、各需要ノードにおける給配水量
の割付けを行ったり、管路網内における給配水の挙動を
推定するために用いられる。

このような管網モデルを作成する従来の方法として、「
情報源としての水道メータ」　（ライフライン社発行、
ローボー資料１１３号、１９８６年９月号）に紹介され
ているように、各給水栓メータが配置されている地点の
郵便番号を用いて各給水栓を集約する方法が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来方法では、各給水栓メータを郵便番
号という別の目的で設定された指標を用いて集約を行う
ものであるため、最も近い需要ノードがあるにもかかわ
らず郵便番号で示された区分が他の需要ノードに対応し
ている場合などでは。

最も近い需要ノードに集約されないという事態が生じ、
実際の管路特性を反映した合理的な管網モデルを作成で
きないという問題があった。

本発明の目的は、実際の管路特性を反映した合理的な管
網モデルを作成することができる管網モデル作成方法を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、既知または指定の需要ノードから多数の需
要点の追跡を行い、管路抵抗が最も小さい需要ノードに
各１５点を集約することにより、上記目的を達成してい
る。

〔作用〕

水の流れは管路抵抗が大きくなる程流れにくくなる。従
って、既知または指定の需要ノードから管路抵抗による
追跡を行うと、各需要点がいずれの需要ノードと密接な
関係にあるかがわかる。従って、管路抵抗が最も小さい
需要ノードに各需要点を集約することにより、実際の管
路特性を忠実に反映した管網モデルを作成することがで
きる。

〔実施例〕

第１図は、給配水管路網の中に配置されている給水栓等
の需要点とこれを集約した管網モデルの需要ノードとの
関係を示す図であり、給配水管路網１０１には配水管１
，２および給水管３が縦横に配設されており、給水管３
には黒丸印で示す給水栓メータ４が多数結合されている
。また、給水管３には必要な箇所に仕切弁５が配設され
ている。

このような給配水管網１０１の中の給水栓メータ４は破
線で示すように、管網モデル１０２の中の１つの需要ノ
ード６に集約されて表現される。

第２図は１本発明の方法を用いて管網モデルを作成する
装置の一実施例を示すブロック図であり、処理装置７．
主記憶装置８．補助記憶装置９９表示装置１０．入力装
置１１．座標測定装置１２とを備えている。

給配水管や給水栓メータの位置は、給配水管図面を座標
測定装置１２で測定し、補助記憶装置９にベクトルデー
タの形で格納している。

この、ベクトルデータの形で格納されている給配水管、
給水栓メータの位置情報は、入力装置１１からの接続情
報作成要求に従って補助記憶装置９から主記憶装Ｗ１８
に読み出され、処理袋！！７によって管路接続情報に変
換され、補助記憶装置９に格納される。

また、各給配水管、給水栓メータの属性情報が入力装置
１１から入力され、補助記憶装Ｗ１９に格納されている
。

第３図は本実施例で使用する情報ファイルであり、補助
記憶装置１９に格納されている。給配水管。

給水栓メータ接続情報ファイル１４（以下、ファイル１
４）には給配水管路と仕切弁、給水栓メータの接続関係
が格納されている。

ここで、各給配水管路の分岐点や口径変更点等の管路間
の結合部、及び給水栓メータをノードとすると、各ノー
ドには一連番号が付けられ、各管路にも一連番号が付け
られている。このファイル１４は管路の両端のノード番
号を格納したテーブルと各ノードに接続する管路番号を
格納したテーブルであり、この格納内容によって給配水
管路。

仕切弁、給水栓メータの接続関係が管理される。

給配水管、給水栓メータ属性情報ファイル１５（以下、
ファイル１５）にはノード、管路、仕切弁に関連する属
性情報が格納されている。

管路の属性情報としては、口径、延長、管路種。

埋設年度等が設定され、ノードの属性情報としては標高
、ノード種別、給水栓メータ番号等が、また仕切弁の属
性情報としては弁種、弁ロ径、開度に相当する弁損失係
数等が設定されている。

実際の給配水管路網の特徴を抽出した管網モデルはこれ
らファイル１４．１５の情報を検索することによって作
成される。この作成された管網モデルのデータは管網モ
デル情報ファイル１３（以下、ファイル１３）に格納さ
れる。

管網モデルを使って管納内の水理特性を解析する際に、
ある管路上に複数の給水管が配設されて各需要家に給水
している場合に、個々の給水点に需要量を設定して計算
するのは手数のみ複雑となるため、複数の給゛水点を幾
つかの需要ノードにまとめて解析する方が便利である。

需要ノードを設定するのは一般に給水点が集中している
地区であり、その設定は例えば第２図の表示装置１０に
管網モデル図と実際の給配水管、給水栓メータ接続図を
合わせて表示し、給水栓メータが集中している地区の管
網モデルノードを入力装置１１から指定してノード種別
を需要ノードに変換する方法で行う。

さらに、管網モデルの需要ノードと給水栓メータとの対
応は、ファイル１３の管網モデル情報とファイル１４．
１５の実際の管網情報を照合して給水栓メータを需要ノ
ードに結びつける方法で行う。

この結果は、ｆｌ要ノード−配水栓メータ対応ファイル
１６（以下、ファイル１６）に格納される。

需要ノードと給水栓メータの結合方法は本発明の中心部
分であり、以下詳細に説明する。

管網解析計算は、実際の給配水管路に合わせて作成した
管網モデルを使用して行うが、すべての給配水管を解析
条件として入力するのは解析時間のみ要し現実的でない
。

このため、実際の給配水管路網の特徴を残して。

ある程度簡略化した管網モデルを作成する。

この時、解析結果に与える影響が大きい大口径の配水管
を抽出し、口径が細い給水管は省略される場合が多い。

以上のようなことを考慮し、管網モデルの需要ノードと
給水栓メータを配水管上に集約し、次に管網モデルの需
要ノードと最も近い関係にある給水栓メータを当該需要
ノードと結びつける。以下。

その内容を具体例をあげて説明する。

第４図（ａ）の４０１は給配水管網の一部を取出したも
のであり、配水管２．給水管３．給水栓メータＰ１〜Ｐ
６から構成されている。ここで。

ファイル１４の給配水管、給水栓メータ接続情報とファ
イル１５の給配水管、給水栓メータ属性情報を検索する
ことにより、配水管２から給水管３に分岐する点９１〜
ｑ４が決定される。

そこで、まず給水栓メータＰ１〜Ｐ６と配水管上の分岐
点９１〜ｑ４から給水管の管路追跡を行う。

分岐点ｑ１に接続する給水管を追跡した結果、分岐点ｑ
２．ｑ３に到達する。この場合には、追跡した給水管上
の給水栓メータＰ１〜Ｐ５は、分岐点９１〜ｑ３の中で
最も近い関係にある分岐点に割り振られる。

分岐点と給水栓メータの関係を表わす指標として２点間
の管路抵抗を考え、この抵抗値が小さい程近い関係にあ
るものとする。

管路抵抗は次のヘーゼンウィリアムスの実験式％式％ ここで、ＲＰ・・・管路抵抗、Ｃ・・・流速係数、Ｄ・
・・管路口径、Ｌ・・・管路長であり、口径、管路長は
給配水管の属性情報から索引され、流速係数は同じく属
性情報の管路埋設年度や管種情報によって決定される。

なお、途中に仕切弁がある場合には、弁開度に従った抵
抗も加えられる。

弁開度による抵抗は次式で与えられる。

二二で、Ｒｖ・・・弁抵抗、ｇ・・・重力加速度、π・
・・円周率、Ｄｖ・・・弁口径、ＯＰ・・・弁損失係数
である。

重力加速度２円周率は定数であり、弁口径、及び弁開度
から決まる弁損失係数は仕切弁の属性情報から参照され
る。

（１）、　（２）式から、仕切弁が配置された管路の抵
抗は次式で表わされる。

Ｒｐｖ＝Ｒｐ＋Ｒｖ　　　　　　　　　　　　・”（３
）ここで、Ｒｐｖ・・・管路＋仕切弁による抵抗である
。

（１）〜（３）式で算出した第４図の管路網４０１の各
給水管の距離（抵抗）を第１表に示す。

第　　１　　表 次に、配水管から給水管への分岐点９１〜ｑ３を開始点
とし、給水栓メータに至る給水管を探索する。

この探索は管路抵抗を距離とし、最短距離の給水管を選
択しながら給水栓メータまでの最短距離ルートを求めて
行うが、最前線ノードまでの距離がすべての分岐点から
のルートにおいてほぼ等しくなるように給水管を選択す
る順序を選ぶ。

以下にその手順を示す。

（１）給水管上のノード及び給水栓メータを未走査。

未考察のノードとし、分岐点を既走査、既考察のノード
とする。゛′走走査上はノードまでの距離を計算するこ
と、′″考考察上は距離を比較し°て最短距離のルート
を求めることとする。

（２）既走査、既考察ノードに隣接するノードを見つけ
る。

（３）隣接するノードが未走査、未考察の場合、当該ノ
ードまでの距離を計算し、該当ノードの距離として設定
する。また、当該ノードを低走査。

未考察ノードとする。

隣接ノードが既走査、未考察の場合、当該ノードまでの
距離を計算し、既に設定されている値と比較して小さけ
れば、値を入れ替える。

隣接ノードが既走査、既考察の場合は何もしない。

（４）既走査、未考察のノードの中で、設定されている
距離が最小のノードを見つけ、当該ノードを既走査、既
考察ノードとする。また、当該ノードは最短距離の分岐
点に所属させる。

・（５）既走査、未考察ノードがなければ終了とし、あ
る場合は（２）〜（５）を繰り返す。

上記手順を第４図（ａ）の管路網４０１の例に当てはめ
ると次のようになる。

■　給水管上の分岐点ノードｆ１〜ｆ５、給水栓メータ
２１〜ｐ４を未走査、未考察ノードとし。

分岐点９１〜ｑ３を既走査、既考察ノードとする。

■　９１〜ｑ３に隣接するノードｆｌ、ｆ２゜＋４を見
つける。

■　ｆｌ、＋２．＋４は未走査、未考察ノードであり、
ｑｌ−ｆｌ、ｑ２−＋２．ｑ３−＋４の距離“３”、′
２”、′４”を求め、ｆｌ。

＋２．＋４に設定してそれぞれ既走査、既考察ノードと
する。

■　ｆｌ、＋２．＋４の設定距離の内、最短距離のノー
ドｆ２を既走査、既考察ノードとし、当該ノードｆ２は
分岐点ｑ２に属するものとする。

■　既走査、既考察ノードｆ２に隣接するノードｆｌ、
ｆ３を見つける。

■　ｆｌは既走査、未考察ノードであり、ｆｌにおける
距離を求める。距離は、ｆｌ−＋２の距離と＋２に設定
されている距離を加えた値であり　ｇｇ　４１″となる
。この時、■において、ｆｌには距離３が設定されてい
るが、今回算出した距離は、この値よりも大きい値であ
り、設定値の入れ替えは行なわない。

一方また、＋３は未走査、未考察ノードであり、この＋
３の距離は＋２−＋３の距離と＋２に設定されている距
離を加えた値であり　１ｇ　４９１となる。また、＋３
を既走査、未考察ノードとする。

■　既走査、未考察ノードｆｌ、ｆ３．ｆ４にはそれぞ
れ距離″３”　　Ｋ４４　Ｉｔ　、　　ｕ　４　＋１が
設定されているが、とのうち最小値をとるｆｌを既走査
、既考察ノードとし１分岐点ｑ１に属するものとする。

以上のように説明される手法を繰り返すことにより、給
水栓メータｐ１〜ｐ５にはそれぞれ“６”。

“５”、６″ｔ　、　　ｕ（３７９、１ｇ５”の距離が
設定され、ｐ１〜ｐ３は分岐点ｑ１に、ｐ４は分岐点ｑ
２に、ｐ５は分岐点ｑ３に属することになる。

また、分岐点ｑ４に接続する給水管を追跡した結果、他
の分岐点に到達しない。この場合には、追跡した給水管
上の給水栓メータはすべて分岐点ｑ４に属することにな
る。

各分岐点に属する給水栓メータの範囲は第４図（ａ）の
破線ｅ１〜ｅ４で示すようなものとなる。

第４図（ｂ）の４０２は、第４図（ａ）の管路網４０１
に示す給配水管上の給水栓メータを配水管２から給水管
３に分岐する点に集約したものである。

次に、配水管上に集約した給水栓メータを管網モデルの
需要ノードと結びつける。

第５図（ａ）の５０１は配水管網の一部であり。

配水管１，２．配水管−給水管の分岐点に集約された給
水栓メータｐ７〜ｐ１５．仕切弁５から構成されており
、Ｑ１〜Ｑ４は管網モデルの需要ノードとした点である
。

ここで、仕切弁５を全開とすると、ｐＨ−ｆ６間の抵抗
はほぼ無限大となる。

前述した配水管２と給水管３の分岐点に給水栓メータを
集約する方法と同様の手順で、給水栓メータｐ７〜ｐ１
５．配水管分岐点ｆ５．ｆ６を未走査、未考察ノードと
し、需要ノードＱ１〜Ｑ４を既走査、既考察ノードとし
て配水管上を追跡する。

この結果、給水栓メータｐ７は需要ノードＱ１に、Ｐ８
〜ｐ１２はＱ２に、ｐ１３．ｐ１４はＱ３に、ｐ１５は
Ｑ４に、各々結び付けられる。

ｐ８〜ｐＨがすべてＱ２に結合されたのは、仕切弁５を
全閉としたためＱ３．Ｑ４からｐｉｔへの距離がほぼ無
限大となるからである。

従って、各需要ノードＱ１〜Ｑ４に属する給水栓メータ
の範囲は破線ｅ５〜ｅ８で示すようなものとなる。

第５図（ｂ）の５０２は需要ノードと結合された給水栓
メータを示すものである。

以上が、給配水管網の給水栓メータと管網モデルの需要
ノードを結合する手法である。

本説明では、考え方を簡単にするため、始めに給水栓メ
ータを配水管上に集約し１次に配水管上の給水栓メータ
を管網モデルの需要ノードと結合する２段階の手法をと
っているが、給配水管を同一に扱うことにより、需要ノ
ードから給水栓メータを直接探索することができる。

また、管網モデルは既に作成されており、需要ノードも
指定されているという前提で説明したが、給配水管の中
で管網モデルに組み込みたいノードあるいは管路の属性
を指定し１条件に合致するノードや管路を抽出して管網
モデルを自動的に作成し、同時に需要ノードの指定を行
うこともできる。

この場合にも既に説明した手法で、需要ノードと給水栓
メータの結合が可能である。

さらに、管網モデルの需要ノードと結合した給水栓メー
タの情報は次のように利用することができる。

第３図を例に説明すると、給水量実績値ファイル１７（
以下、ファイル１７）には各給水栓メータの１ケ月毎、
または数ケ月毎の給水量検針データが給水栓メータ番号
と共に格納されており、各需要家の水道料金算出に使用
されている。

管網モデルの需要ノード需要量は次のように設定される
。ファイル１６とファイル１７を照合し、ある需要ノー
ドと結合している給水栓メータの検針データを合計して
当該需要ノードの需要量とする。

検針データは１ケ月単位、または数ケ月単位のデータで
あり、このまま利用することもできるが。

年間の平均値等に加工して利用することもできる。

求めた需要ノードの需要量は、管網モデルのノードの属
性情報としてファイル１３に格納され。

管網解析計算に利用する。

この結果、管網モデルのパラメータの中で、不確定要因
が大きい需要ノードの需要量を給水栓メータ毎の実績値
から設定できるので、管網モデルがより実際の管網に近
づき、管網解析結果の信頼性が向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、管網モデルを構成
するパラメータの１つである需要ノードとこれに対応す
る給水栓メータ等の需要点の結合を行う際に、２点の関
係の強さを物理的な距離ではなく管路抵抗を指標として
結合させるようにしたため、実際の給配水管路の特性に
従った合理的な管網モデルを作成することができる。ま
た、仕切弁が存在した場合にはその開度により流れ易さ
が変化するが、仕切弁開度を管路抵抗に変換して考える
ことにより管路特性を正しく考慮した管網モデルを作成
することができる。

また、管路抵抗の演算、管路結合の追跡は、電子計算機
に格納された管路接続情報、及び属性情報を利用して電
子計算機で行えるので、需要ノードと需要点とを正確に
、かつ迅速に結合することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は給配水管路網の給水栓メータと管網モデルの需
要ノードとの対応関係を示す図、第２図は本発明を利用
して管網モデルを作成する装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第３図は第２図の実施例で取扱う情報ファイルの
構成を示す機能ブロック図、第４図は給水栓メータを配
水管上に集約する方法の説明図、第５図は配水管上の給
水栓メータを需要ノードに結び付ける方法の説明図であ
る。 １．２・・・配水管、３・・・給水管、４・・・給水栓
メータ。 ５・・・仕切弁、６・・・需要ノード、１０１・・・給
配水管路網、１０２・・・管網モデル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、給配水管路網内における多数の需要点を集約して複
   数の需要ノードで構成された管網モデルを作成する管網
   モデル作成方法において、 既知または指定の需要ノードから多数の需要点の追跡を
   行い、管路抵抗が最も小さい需要ノードに各需要点を集
   約して管網モデルを作成することを特徴とする管網モデ
   ル作成方法。 ２、各需要点の追跡は、管路の接続関係情報および管路
   口径等の属性情報、ならびに各需要点の標高等の属性情
   報に基づいて行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の管網モデル作成方法。