(57)【要約】【課題】水質計器の使用や作業者による水質測定を極力抑えて、自然水系から導入する原水の水質を把握することができる水処理システムを提供する。【解決手段】本実施形態に係る水処理システム１は、自然水系から導入した原水を処理する水処理装置１０と、前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、水処理装置１０における原水の処理条件を決定する条件決定手段と、を備える運転支援装置１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然水系から導入した原水を処理する水処理装置と、
前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記水処理装置における前記原水の処理条件を決定する条件決定手段と、を備える運転支援装置と、を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記情報取得手段は、前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報に加え、前記自然水系のダム放流情報、護岸工事情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記予測手段は、タンクモデルを用いて前記自然水系の原水流量を予測することを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記原水水質は、濁度、ＳＳ、色度、ｐＨ、アルカリ度、硬度、蒸発残留物、ＴＯＣ、ＣＯＤ、アンモニア濃度、トリハロメタン前駆物質濃度、鉄濃度、マンガン濃度、ヒ素濃度、カビ臭物質濃度のうちの少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記予測手段は、前記予測した原水水質と自然水系の原水水質の実測値との差が所定値以上の場合、前記原水水質を予測する際に使用したパラメータを調整し、前記原水水質を補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項６】
自然水系から導入した原水を処理する水処理方法であって、
前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得工程と、前記情報取得工程により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測工程と、前記予測工程によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記原水の処理条件を決定する条件決定工程と、を備えることを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
自然水系から導入した原水を処理する水処理装置の運転支援装置であって、
前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記水処理装置における前記原水の処理条件を決定する条件決定手段と、を備えることを特徴とする運転支援装置。
【請求項８】
コンピュータを、
自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記自然水系から導入した前記原水の処理条件を決定する条件決定手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システム、水処理方法、運転支援装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然水系（河川、湖等）から導入した原水を処理する浄水処理や用水処理等は、例えば、原水の水質変化に対応して、原水への薬品注入率や原水処理に使用する機器の出力等を調整して、処理水の水質の悪化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自然水系から導入する原水の水質変化を検知する手段としては、連続式の水質計器を設置するか、作業者の手作業による水質分析等がある。しかし、連続式の水質計器は高価であり、定期的なメンテナンスも必要であるため、実用的でない。また、作業者の手作業による水質測定は、多大な労力を有し、また分析までに多くの時間を要する。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、水質計器の使用や作業者による水質測定を極力抑えて、自然水系から導入する原水の水質を把握することができる水処理システム、水処理方法、運転支援装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る水処理システムは、自然水系から導入した原水を処理する水処理装置と、前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記水処理装置における前記原水の処理条件を決定する条件決定手段と、を備える運転支援装置と、を備える。
【０００７】
また、前記水処理システムにおいて、前記情報取得手段は、前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報に加え、前記自然水系のダム放流情報、河川・護岸工事情報を取得することが好ましい。
【０００８】
また、前記水処理システムにおいて、前記予測手段は、タンクモデルを用いて前記自然水系の原水流量を予測することが好ましい。
【０００９】
また、前記水処理システムにおいて、前記原水水質は、濁度、ＳＳ、色度、ｐＨ、アルカリ度、硬度、蒸発残留物、ＴＯＣ、ＣＯＤ、アンモニア濃度、トリハロメタン前駆物質濃度、鉄濃度、マンガン濃度、ヒ素濃度、カビ臭物質濃度のうちの少なくともいずれか１つであることが好ましい。
【００１０】
また、前記水処理システムにおいて、前記予測手段は、前記予測した原水水質と自然水系の原水水質の実測値との差が所定値以上の場合、前記原水水質を予測する際に使用したパラメータを調整し、前記原水水質を補正することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の一実施形態は、自然水系から導入した原水を処理する水処理方法であって、前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得工程と、前記情報取得工程により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測工程と、前記予測工程によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記原水の処理条件を決定する条件決定工程と、を備える。
【００１２】
また、本発明の一実施形態は、自然水系から導入した原水を処理する水処理装置の運転支援装置であって、前記自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段と、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記水処理装置における前記原水の処理条件を決定する条件決定手段と、を備える。
【００１３】
また、本発明の一実施形態は、コンピュータを、自然水系の気象情報、地理情報、及び地質情報を取得する情報取得手段、前記情報取得手段により取得された各種情報に基づいて、前記自然水系の原水流量及び原水水質を予測する予測手段、前記予測手段によって予測された前記原水流量及び前記原水水質に基づいて、前記自然水系から導入した前記原水の処理条件を決定する条件決定手段として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水質計器の使用や作業者による水質測定を極力抑えて、自然水系から導入される原水の水質を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る水処理システムの一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る運転支援装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施形態における記憶部の構成例を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における処理部の構成例を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）は、自然水系の流域の一例を示す模式断面図であり、（Ｂ）は、自然水系の流域を４段タンクモデルで表現した図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、気象条件、地理条件、地質条件それぞれに対して定めた水質ポテンシャルテーブルの一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る運転支援装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図８】地図情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る水処理システムの一例を示す模式図である。図１に示す水処理システム１は、水処理装置１０、運転支援装置１２を備えている。
【００１８】
水処理装置１０は、河川等の自然水系から導入した原水を処理するものであり、例えば、貯水タンク１３、処理ユニット１４、砂濾過池１６、制御部１８を有する。図１に示す処理ユニット１４は、混和池１４ａ、凝集池１４ｂ、沈殿池１４ｃから構成されている。混和池１４ａには撹拌機１５が設けられており、凝集池１４ｂには緩速撹拌機（フロキュレータ）が設けられている。
【００１９】
また、水処理装置１０には、自然水系の取水点２０から原水を導入するための原水ポンプ２２が設けられている。また、水処理装置１０は、凝集剤供給装置２４ａ，２４ｂ、次亜塩素酸ナトリウム供給装置２６を備えている。水処理装置１０に設けられる薬品供給装置は、上記に限定されるものではなく、原水の水質によって適宜設定される。水処理に使用する薬品としては、例えば、無機凝集剤、無機高分子凝集剤、有機高分子凝集剤、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、消石灰、炭酸ナトリウム、粉末活性炭等が挙げられる。
【００２０】
制御部１８は、運転支援装置１２により決定された水処理装置１０における原水の処理条件に基づいて、水処理装置１０の各機器の稼働を制御する。なお、図１に示す水処理装置１０は、原水や処理水の濁度を測定する濁度計２８ａ，２８ｂ，２８ｃを備えており、制御部１８は、各濁度計（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）により測定された濁度値に基づいて、水処理装置１０の各機器の稼働を制御することも可能である。濁度計は一例であり、他の水質計器を設置してもよい。
【００２１】
水処理装置１０の動作の一例を説明する。原水ポンプ２２によって、自然水系の原水が取水点２０から貯水タンク１３に導入された後、処理ユニット１４の混和池１４ａに供給される。また、凝集剤が、凝集剤供給装置２４ａから混和池１４ａに供給される。混和池１４ａに設置された撹拌機１５により、原水と凝集剤が撹拌されて、その混合液が凝集池１４ｂに送られ、原水中の処理対象物質（懸濁物質等）が凝集処理される。凝集処理された原水は、沈殿池１４ｃに送られ、凝集物と処理水とに固液分離され、処理水が処理ユニット１４から排出される。当該処理水に、凝集剤供給装置２４ｂ及び次亜塩素酸ナトリウム供給装置２６から供給された凝集剤及び次亜塩素酸ナトリウムが添加された後、砂濾過池１６に供給される。砂濾過池１６で処理水が濾過され、濾過液が浄水として砂濾過池１６から排出される。水処理装置１０の動作中、制御部１８は、運転支援装置１２により決定された水処理装置１０における原水の処理条件に基づいて、原水ポンプ２２、凝集剤供給装置２４ａ，２４ｂ、次亜塩素酸ナトリウム供給装置２６の稼働を制御し、原水の導入量、薬品注入量等が調整される。
【００２２】
以下に、運転支援装置１２について具体的に説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る運転支援装置の構成例を示すブロック図である。運転支援装置１２は、例えば、演算処理装置であるＣＰＵ、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ並びにＣＰＵの実行において使用するプログラム及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ等によって構成され、機能部として、図２に示すように、処理部３０、記憶部３２、入力部３４、出力部３６および通信部３８を備えている。これらの機能部は相互に情報通信可能に接続されている。
【００２４】
入力部３４は情報の入力を行うもので、例えばキーボード、マウス、タッチパネル、マイクロフォンなどが含まれ、出力部３６は情報を出力するもので、例えばディスプレイやプリンタ、スピーカなどが含まれる。
【００２５】
通信部３８は、有線又は無線の通信ネットワーク４０を介して外部サーバ等と通信する。外部サーバは、例えば、気象庁等の気象情報を扱う機関に設置された気象情報サーバ、国土交通省等の地理情報、地質情報を扱う機関に設置された地理情報サーバ及び地質情報サーバ、その他の情報（イベント情報）を扱うイベント情報サーバ等である。通信部３８は、これらの外部サーバ等から気象情報、地理情報、地質情報、イベント情報等を取得し、記憶部３２に記憶させる。
【００２６】
気象情報としては、予測対象である自然水系の流域における雨量、気温、湿度、日照時間、風速、風向、気圧等である。
地理情報としては、予測対象である自然水系の流域を含む地図情報、標高情報、地表の植生等である。
地質情報としては、予測対象である自然水系の流域における土質情報（粘土、砂岩、礫岩、火山灰土等）、土地利用種別データ（水田、山地、市街地、畑地等）、自然水系の流域に生育する植物等の植生情報（杉、檜等）、畜産場の有無等である。
イベント情報としては、予測対象である自然水系の流域におけるダム放流情報、河川・護岸工事情報、河川沿いの道路工事等である。
【００２７】
通信部３８は、図１に示す制御部１８と通信可能に接続されていてもよく、処理部３０により決定された水処理装置１０における原水の処理条件を制御部１８に出力してもよい。また、通信部３８は、ユーザが使用する端末（コンピュータ、タブレット端末、スマートフォン端末等）と通信可能に接続されていてもよく、処理部３０により予測された原水流量及び原水水質、或いは水処理装置１０における原水の処理条件をユーザの端末に出力してもよい。
【００２８】
図３は、本実施形態における記憶部の構成例を示すブロック図である。記憶部３２は、各種のデータやプログラムを記憶するもので、例えば、図３に示すように、入力データ記憶部４２、第１モデル記憶部４４、第２モデル記憶部４６、第１パラメータ記憶部４８、第２パラメータ記憶部５０、予測データ記憶部５２、実測データ記憶部５４を備える。
【００２９】
図４は、本実施形態における処理部の構成例を示すブロック図である。処理部３０は、予測対象である自然水系の原水流量及び原水水質を予測し、原水流量及び原水水質に基づいて水処理装置１０における原水の処理条件を決定するもので、例えば、図４に示すように、原水流量予測部５６、原水水質予測部５８、運転条件決定部６０を備える。
【００３０】
以下に、記憶部３２の各構成、及び処理部３０の各構成について説明する。
【００３１】
記憶部３２を構成する入力データ記憶部４２は、通信部３８により取得した気象情報、地理情報、地質情報、イベント情報等が記憶される。
【００３２】
記憶部３２を構成する第１モデル記憶部４４は、自然水系の原水流量の予測値を算出するための第１モデルを記憶する。自然水系の原水流量計算には様々な方法があるが、本実施形態では、自然水系の原水流量の予測値を算出するための第１モデルとして、タンクモデルを用いる。タンクモデルとしては、予測精度等の点で、４段タンクモデルが好ましく、以下具体的に説明する。
【００３３】
図５（Ａ）は、自然水系の流域の一例を示す模式断面図であり、図５（Ｂ）は、自然水系の流域を４段タンクモデルで表現した図である。図５（Ａ）に示す自然水系（河川）の流域における降雨時には、雨が土壌表面から河川に流出したり、土壌中に浸透してから河川に流出したりする。この状況を、図５（Ｂ）に示す４段タンクモデルでは、１段目タンクの上側側面孔及び下側側面孔を表面流出、２段目タンクの側面孔を表層流出、３段目タンクの側面孔を中間層流出、４段目タンクの側面孔を深層流出として、各タンクの側面孔からの流出を自然水系への流出として表現し、タンク底面の浸透流出孔からの流出を下方層への浸透として表現している。
【００３４】
ここで、各タンクの側面孔から、ある単位期間ｔ（例えば、１０分単位、１時間単位、１日単位等の任意の値とすることができる。）の間に流出する水量の合計が自然水系の原水流量となる。具体的には、１段目タンクの上側側面孔及び下側側面孔からの表面流出量［ｍｍ］をＱＦ（ｔ）及びＱ１（ｔ）、２段目タンクの側面孔からの表層流出量［ｍｍ］をＱ２（ｔ）、３段目タンクの側面孔から中間層流出量［ｍｍ］をＱ３（ｔ）、４段目タンクの側面孔からの深層流出量［ｍｍ］をＱ４（ｔ）とするとき、これらの総和ｑ（ｔ）［ｍｍ］は、ｑ（ｔ）＝ＱＦ（ｔ）＋Ｑ１（ｔ）＋Ｑ２（ｔ）＋Ｑ３（ｔ）＋Ｑ４（ｔ）であり、自然水系の流域面積（タンクの面積）をＡ[ｍ２]、流量換算係数をＫ［１／ｓｅｃ］とすると、自然水系の原水流量の予測値ＱＴは次式で得られる。
ＱＴ（ｔ）＝ｑＡ／Ｋ                                                      （１）
【００３５】
また、各流出量ＱＦ（ｔ）、Ｑ１（ｔ）、Ｑ２（ｔ）、Ｑ３（ｔ）及びＱ４（ｔ）は、それぞれ次式で得られる。
ＱＦ（ｔ）＝αＦ・（Ｘ１（ｔ）−ＨＦ）                                    （２）
Ｑ１（ｔ）＝α１・（Ｘ１（ｔ）−Ｈ１）                                    （３）
Ｑ２（ｔ）＝α２・（Ｘ２（ｔ）−Ｈ２）                                    （４）
Ｑ３（ｔ）＝α３・（Ｘ３（ｔ）−Ｈ３）                                    （５）
Ｑ４（ｔ）＝α４・（Ｘ４（ｔ）−Ｈ４）                                    （６）
ここで、αＦおよびα１〜α４は各側面孔の流出係数であり、Ｘ１（ｔ）〜Ｘ４（ｔ）は単位期間ｔにおける各タンクの貯留高であり、ＨＦおよびＨ１〜Ｈ４は各側面孔の高さである。なお、図５（Ｂ）に示すタンクモデルでは、Ｈ４＝０としている。
【００３６】
また、各タンクの貯留高Ｘ１（ｔ）〜Ｘ４（ｔ）は、それぞれ次式で得られる。
Ｘ１（ｔ）＝Ｘ１（ｔ−１）−ＱＦ（ｔ−１）−Ｑ１（ｔ−１）−Ｓ１＋Ｒ−Ｅ  （７）
Ｘ２（ｔ）＝Ｘ２（ｔ−１）−Ｑ２（ｔ−１）−Ｓ２＋Ｓ１                    （８）
Ｘ３（ｔ）＝Ｘ３（ｔ−１）−Ｑ３（ｔ−１）−Ｓ３＋Ｓ２                    （９）
Ｘ４（ｔ）＝Ｘ４（ｔ−１）−Ｑ４（ｔ−１）＋Ｓ３                        （１０）
ここで、Ｒは単位期間ｔにおける雨量[ｍｍ]であり、Ｅは単位期間における蒸発量［ｍｍ］である。また、Ｓ１〜Ｓ３は、各タンクの浸透量［ｍｍ］であり、それぞれ次式で得られる。β１〜β３は各浸透流出孔の浸透係数である。
Ｓ１＝β１・Ｘ１（ｔ−１）                                              （１１）
Ｓ２＝β２・Ｘ２（ｔ−１）                                              （１２）
Ｓ３＝β３・Ｘ２（ｔ−１）                                              （１３）
【００３７】
第１モデル（タンクモデル）で扱う雨量、蒸発量は入力値であり、通信部３８により取得する気象情報が用いられる。ここで、通信部３８により取得する気象情報の中に蒸発量が含まれていない場合には、気温と日照時間等の気象情報から蒸発量を算出してもよい。蒸発量を算出する式は、例えば、以下に示される。蒸発量の算出は、ユーザが行ってもよい。或いは、蒸発量を算出する式を、第１モデル記憶部４４に記憶させ、運転支援装置１２（実質的には処理部３０）が蒸発量の算出を行ってもよい。
蒸発量＝係数・定数（ディメンジョンを合せるため）・気温・日照時間
【００３８】
タンクモデルで扱う自然水系の流域面積は入力値であり、通信部により取得する地理情報が用いられる。ここで、通信部３８により取得する地理情報の中に自然水系の流域面積が含まれていない場合には、例えば、地図情報、標高情報等に基づいて分水嶺を決め、分水嶺を境界として流域を決定し、領域内の面積を算出してもよい。自然水系の流域面積は、ユーザが行ってもよいし、運転支援装置１２（実質的には処理部３０）が行ってもよい。
【００３９】
記憶部３２を構成する第１パラメータ記憶部４８は、第１モデル（タンクモデル）で扱うパラメータ群（貯留高、各種係数等）を記憶する。第１パラメータ記憶部４８に記憶されるパラメータ群は、気象情報、地理情報、地質情報、イベント情報、これらを組み合わせた情報等と紐付けておくことが好ましい。例えば、第１パラメータ記憶部４８は、雨量が１０ｍｍ量未満の場合のパラメータ群Ａ、雨量が１０ｍｍ〜２０ｍｍの場合のパラメータ群Ｂ等のように、雨量の範囲毎のパラメータ群を記憶してもよい。また、例えば、第１パラメータ記憶部４８は、１０ｋｍ２未満の流域面積の場合のパラメータ群Ａ、１０ｋｍ２〜１００ｋｍ２の範囲の流域面積の場合のパラメータ群Ｂ等のように、自然水系の流域面積毎のパラメータ群を記憶してもよい。また、例えば、第１パラメータ記憶部４８は、流域の地質が砂岩の場合のパラメータ群Ａ、礫岩の場合のパラメータ群Ｂ等のように、地質毎のパラメータ群を記憶してもよい。また、例えば、第１パラメータ記憶部４８は、ダム放流や河川・護岸工事が有りの場合のパラメータ群Ａ、ダム放流や河川・護岸工事が無しの場合のパラメータ群Ｂのように、イベント有無毎のパラメータ群を記憶してもよい。
【００４０】
第２モデル記憶部４６は、自然水系の原水水質の予測値を算出するための第２モデルを記憶する。本実施形態の第２モデルは、タンク毎の水質を予測し、それらの平均値を自然水系の原水水質の予測値とするモデルを採用する。４段タンクモデルの場合では、例えば、以下の式により表される。
ＴＦ（ｔ）＝ＣＦ・ＴＦＰ・ＱＦ（ｔ）／ｑ（ｔ）                        （１４）
Ｔ１（ｔ）＝Ｃ１・Ｔ１Ｐ・Ｑ１（ｔ）／ｑ（ｔ）                        （１５）
Ｔ２（ｔ）＝Ｃ２・Ｔ２Ｐ・Ｑ２（ｔ）／ｑ（ｔ）                        （１６）
Ｔ３（ｔ）＝Ｃ３・Ｔ３Ｐ・Ｑ３（ｔ）／ｑ（ｔ）                        （１７）
Ｔ４（ｔ）＝Ｃ４・Ｔ４Ｐ・Ｑ４（ｔ）／ｑ（ｔ）                        （１８）
Ｔ（ｔ）＝Ａｖｅ．ＴＦ（ｔ）〜Ｔ４（ｔ）                              （１９）
【００４１】
ＴＦ（ｔ）、Ｔ１（ｔ）、Ｔ２（ｔ）、Ｔ３（ｔ）、Ｔ４（ｔ）は、ある単位期間ｔにおいて各タンクから流出する原水の水質である。原水水質は、例えば、濁度、ＳＳ、色度、ｐＨ、アルカリ度、硬度、蒸発残留物、ＴＯＣ、ＣＯＤ、アンモニア濃度、トリハロメタン前駆物質濃度、鉄濃度、マンガン濃度、ヒ素濃度、カビ臭物質濃度等である。なお、予測する原水水質が複数項目に及ぶ場合、それぞれの項目毎に上式が設定される。
【００４２】
ＱＦ（ｔ）、Ｑ１（ｔ）、Ｑ２（ｔ）、Ｑ３（ｔ）、Ｑ４（ｔ）及びｑ（ｔ）は、各タンクの流出量及びそれらの総和であり、第１モデルから算出される値である。
【００４３】
また、ＣＦ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、各タンクの流出係数であり、第２パラメータ記憶部５０に記憶される。流出係数は、ある物質が雨水あるいは地下浸透水にどの程度流出あるいは溶出しやすいかを示す値であり、自然水系の原水水質の実測値を基に予め定められた値である。例えば、原水濁度を水質項目として、降雨時には、対象となる自然水系の原水濁度が著しく上昇する場合には、流出係数を高い値に設定する。また、例えば、原水の鉄濃度を水質項目として、晴天時及び降雨時において、対象となる自然水系の原水の鉄濃度がほとんど変化しない場合（流出ではなく存在する鉄が少しずつ溶出する場合等が想定される）には、流出係数は限りになくゼロに近い値に設定する。流出係数は、例えば、０〜１の範囲で設定され、ＣＦ〜Ｃ４それぞれ設定される。
【００４４】
また、ＴＦＰ、Ｔ１Ｐ、Ｔ２Ｐ、Ｔ３Ｐ、Ｔ４Ｐは、各タンクから流出する原水の水質ポテンシャルである。水質ポテンシャルは、各々の地点に原水水質に影響を与える物質がどの程度存在するのかを表すためのパラメータで、例えば樹木の落ち葉由来の濁度成分、色度成分、有機物成分は地表付近では季節変動が生じ、一方、地下深くに存在するヒ素等の成分は季節変動さらには年単位での変化はほとんど生じない。ここで、第２パラメータ記憶部５０には、図６に示すように、気象条件、地理条件、地質条件それぞれに対して定めた水質ポテンシャルが記憶される。気象条件においては、図６（Ａ）に示すように、例えば、１０ｍｍ未満の雨量、１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の雨量、２０ｍｍ超の範囲の雨量に対してそれぞれ水質ポテンシャルが設定される（例えば、水質項目が濁度であれば濁度ポテンシャルが設定される。以下同様である）。通常、雨量が多くなればなるほど、自然水系の原水水質の悪化が予測されるので、１０ｍｍ未満の雨量より１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の雨量、１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の雨量より２０ｍｍ超の範囲の雨量の水質ポテンシャルが高くなる。また、地理条件においては、図６（Ｂ）に示すように、例えば、１０ｋｍ２未満の流域面積、１０ｋｍ２〜１００ｋｍ２の範囲の流域面積、１００ｋｍ２超の範囲の流域面積に対して水質ポテンシャルが設定される。通常、流域面積が大きくなればなるほど、自然水系の原水水質の悪化が予測されるので、１０ｋｍ２未満の流域面積より１０ｋｍ２〜１００ｋｍ２の範囲の流域面積、１０ｋｍ２〜１００ｋｍ２の範囲の流域面積より１００ｋｍ２超の範囲の流域面積の水質ポテンシャルが高くなる。また、例えば、地質条件においては、図６（Ｃ）に示すように、粘土、礫岩等の地質に対してそれぞれの水質ポテンシャルが設定される。例えば濁度ポテンシャルで言えば、礫岩より、粘土の方が、自然水系の原水水質の悪化が予測されるので、礫岩より粘土の方が、濁度ポテンシャルが高く設定される。その他にも、杉、檜等の植生に対してそれぞれの水質ポテンシャルが設定されてもよい。また、イベント条件に対して水質ポテンシャルが設定されもよく、例えば、ダム放流の有無に対してそれぞれの水質ポテンシャルが設定される。各水質ポテンシャルは、例えば、１〜２０００の範囲で設定される。
【００４５】
本実施形態における原水水質の計算では、第２パラメータ記憶部５０に記憶されている各水質ポテンシャルから、通信部３８により取得した気象情報、地理情報、地質情報（及びイベント情報）に対応する水質ポテンシャルを選択し、これに第１パラメータ記憶部４８に記憶された流出量ＱＦ〜Ｑ４と流出係数とを演算したものが、各流出層における水質濃度となる。さらに、各流出層における水質濃度を平均したものが原水中の水質濃度となる。
【００４６】
記憶部３２を構成する予測データ記憶部５２は、処理部３０によって予測された自然水系の原水流量及び自然水系の原水水質を記憶する。また、予測データ記憶部５２は、原水流量と原水水質に応じて予め設定された原水処理条件を記憶する。原水処理条件は、例えば、原水流量及び原水水質に応じたポンプ出力、各種薬品注入量等が予め設定されたマップ、テーブル或いは関係式として記憶される。
【００４７】
記憶部３２を構成する実測データ記憶部５４には、自然水系の原水流量の実測値が記憶される。例えば、過去の雨量と自然水系の原水流量の実測値との関係を示すマップ、テーブル、式等が記憶される。なお、過去の雨量に対する原水流量の実測値は、例えば、気象庁等の気象情報サーバ等から取得したデータでもよいし、自然水系の原水を導入する取水点付近に設置した水位計及び流量計により計測した値でもよい。
【００４８】
また、実測データ記憶部５４には、自然水系の原水水質の実測値が記憶される。例えば、過去の雨量と自然水系の原水水質の実測値との関係、或いは過去の自然水系の原水流量と原水水質の実測値との関係を示すマップ、テーブル、式等が記憶される。なお、原水水質の実測値は、例えば、自然水系の原水を導入する取水点付近に設置した水質計（例えば、濁度であれば濁度計）により計測した値である。
【００４９】
処理部３０を構成する原水流量予測部５６及び原水水質予測部５８は、通信部３８により取得した各種情報に基づいて、自然水系の原水流量及び水質を予測する。本実施形態では、原水流量の予測には、第１モデル記憶部４４に記憶された第１モデル（タンクモデル）及び第１パラメータ記憶部４８に記憶されているパラメータ群を利用し、原水水質の予測には、第２モデル記憶部４６に記憶された第２モデル及び第２パラメータ記憶部５０に記憶されている流出係数、水質ポテンシャルを利用する。運転条件決定部６０は、予測した原水流量及び原水水質に基づいて、水処理装置１０における原水の処理条件を決定する。原水の処理条件は、予測データ記憶部５２に記憶されている。
【００５０】
以下に、運転支援装置１２の動作フローの一例を説明する。
【００５１】
図７は、運転支援装置の動作の一例を示すフロー図である。通信部３８によって、地図情報等を含む地理情報、地質情報を外部サーバから取得する（ステップＳ１０）。これらの情報を入力データ記憶部４２に記憶する。図８は、地図情報の一例を示す図である。図８に示す地図情報は、０．５ｋｍメッシュに分割した地図情報であり、予測対象である自然水系（河川：本流、支流）の流域が特定されている。なお、前述したように、標高情報と地図情報とから、自然水系の流域が特定されてもよい。また、通信部３８により、予測対象である自然水系の流域に対応する気象情報、イベント情報を外部サーバから逐次取得する（ステップＳ１２）。これらの情報を入力データ記憶部４２に記憶する。原水流量予測部５６は、第１モデル記憶部４４からタンクモデル（第１モデル）を読み出し、そして、第１パラメータ記憶部４８に記憶されているタンクモデルに必要なパラメータ群、入力データ記憶部４２に記憶されている気象情報（雨量、蒸発量）を、当該タンクモデルに入力して、予測対象における自然水系の原水流量を予測する（ステップＳ１４）。なお、パラメータ群が気象情報等に紐付けされている場合には、取得した気象情報等に対応したパラメータ群を選択する。原水流量予測部５６は、予測した自然水系の原水流量と、実測データ記憶部５４に記憶されている過去の自然水系の原水流量の実測値とを比較する。自然水系の原水流量の実測値は、例えば、実測データ記憶部５４に記憶されている、過去の雨量と自然水系の原水流量の実測値との関係を示すマップ等に、原水流量の予測に使用した雨量を当てはめることにより算出される。そして、実測値と予測値との差が所定値以上の場合には、両者は一致せずとして、原水流量予測部５６は、タンクモデルに必要なパラメータ群の各パラメータを調整し（ステップＳ１６）、ステップＳ１４に戻る。また、実測値と予測値との差が所定値未満の場合には、両者は一致（予測値≒実測値）しているとして、ステップＳ１８に進む。
【００５２】
原水水質予測部５８は、第２パラメータ記憶部５０に記憶されている各種情報に対して設定された水質ポテンシャルから、通信部３８により取得した気象情報、地理情報、地質情報に対応する水質ポテンシャルを選択し、選択した各水質ポテンシャルの総和を求める（ステップＳ１８）。例えば、第２パラメータ記憶部５０に記憶されている気象用水質ポテンシャルテーブル（図６（Ａ））を参照し、通信部３８により取得した雨量に対応する水質ポテンシャルを選択する。また、例えば、第２パラメータ記憶部５０に記憶されている地理用ポテンシャルテーブル（図６（Ｂ））を参照し、通信部３８により取得した流域面積に対応する水質ポテンシャルを選択する。また、例えば、第２パラメータ記憶部５０に記憶されている地質用ポテンシャルテーブル（図６（Ｃ））を参照し、通信部３８により取得した地質に対応する水質ポテンシャルを選択する。イベント情報においても同様である。原水水質予測部５８は、第２モデル記憶部４６から第２モデルを読み出し、上記の水質ポテンシャルの総和、第２パラメータ記憶部５０に記憶されている流出係数、及び前述のタンクモデルを用いて算出した原水流出量を第２モデルに入力し、予測対象における自然水系の原水水質を予測する（ステップＳ２０）。原水水質予測部５８は、予測した自然水系の原水水質を、実測データ記憶部５４に記憶されている過去の自然水系の原水水質の実測値と比較する。自然水系の原水水質の実測値は、例えば、実測データ記憶部５４に記憶されている、過去の雨量と自然水系の原水水質の実測値との関係を示すマップ等に、原水水量の予測に使用した雨量を当てはめることにより算出される。そして、実測値と予測値との差が所定値以上の場合には、両者は一致せずとして、原水水質予測部５８は、上記選択した水質ポテンシャル及び流出係数を調整し（ステップＳ２２）、ステップＳ２０に戻る。実測値と予測値との差が所定値未満の場合には、両者は一致（予測値≒実測値）しているとして、ステップＳ２４に進む。
【００５３】
運転条件決定部６０は、予測した原水水量及び原水水質に基づいて、水処理装置１０における原水の処理条件を決定する（ステップＳ２４）。例えば、運転条件決定部６０は、予測データ記憶部５２に記憶されている、原水流量及び原水水質に応じたポンプ出力、各種薬品注入量等が予め設定された制御マップ等を参照し、予測した原水水量及び原水水質に対応するポンプ出力、各種薬品注入量を決定する。
【００５４】
通信部３８は、決定した原水の処理条件を水処理装置１０の制御部１８に送信し、制御部１８は、決定した原水の処理条件に基づいて、水処理装置１０の運転を制御する（ステップＳ２６）。
【００５５】
通信部３８は、決定した原水の処理条件をユーザが使用する端末等に送信し、ユーザが、決定した原水の処理条件に基づいて、水処理装置１０の運転を制御してもよい。さらに、通信部３８は、ユーザの端末等に決定した運転条件を送信する代わりに、予測した自然水系の原水水量及び原水水質を送信してもよい。この場合、原水の処理条件を決定するステップを省略してもよい。ユーザは、端末等で受信した自然水系の原水水量及び原水水質に基づいて、水処理装置１０の運転を制御する。
【００５６】
本実施形態においては、予測した自然水系の原水流量と自然水系の原水流量の実測値との比較、及びその比較結果に基づくパラメータの調整（ステップＳ１６）を、運転支援装置１２を運用する前の試験期間に行い、運用時には、調整済のパラメータを用いることが望ましい。すなわち、本実施形態の運転支援装置１２では、予測した自然水系の原水流量と自然水系の原水流量の実測値との比較、及びその比較結果に基づくパラメータの調整（ステップＳ１６）を行わなくてもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、予測した自然水系の原水水質と自然水系の原水水質の実測値との比較、及びその比較結果に基づく水質ポテンシャルや流出係数の調整（ステップＳ２２）を、運転支援装置１２を運用する前の試験期間に行い、運用時には、調整済の水質ポテンシャルや流出係数を用いることが望ましい。すなわち、本実施形態の運転装置では、予測した自然水系の原水水質と自然水系の原水水質の実測値との比較、及びその比較結果に基づく水質ポテンシャルや流出係数の調整（ステップＳ２２）を行わなくてもよい。
【００５８】
このように、本実施形態の運転支援装置１２は、気象情報、地理情報、地質情報から、自然水系の原水流量及び原水水質を予測することが可能である。したがって、水質計器の使用や作業者による水質測定を極力抑えて、自然水系から導入する原水の水質を把握することができる。さらに、原水流量及び原水水質の予測値が閾値を超えた場合、監視装置ないし携帯電話等の受信装置に警報を通知することも可能である。
【００５９】
本実施形態の運転支援装置１２における各機能部は、ハードウェア機能部でもよいし、ソフトウェア機能部でもよい。また、運転支援装置１２内の各機能部をソフトウェアによって実現する場合には、それらの機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリ等）に記録し、そのプログラムをコンピュータに読み込ませて実現するようにしてもよい。また、本実施形態の運転支援装置１２内の記憶部３２は、クラウドコンピューティング等のインターネットをベースとした構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  水処理システム、１０  水処理装置、１２  運転支援装置、１３  貯水タンク、１４  処理ユニット、１４ａ  混和池、１４ｂ  凝集池、１４ｃ  沈殿池、１５  撹拌機、１６  砂濾過池、１８  制御部、２０  取水点、２２  原水ポンプ、２４ａ，２４ｂ  凝集剤供給装置、２６  次亜塩素酸ナトリウム供給装置、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  濁度計、３０  処理部、３２  記憶部、３４  入力部、３６  出力部、３８  通信部、４０  通信ネットワーク、４２  入力データ記憶部、４４  第１モデル記憶部、４６  第２モデル記憶部、４８  第１パラメータ記憶部、５０  第２パラメータ記憶部、５２  予測データ記憶部、５４  実測データ記憶部、５６  原水流量予測部、５８  原水水質予測部、６０  運転条件決定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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