(57)【要約】【課題】水道管等の配水管全体の劣化状況を正確に判断でき、コストも割安になる配水管の老朽化判定方法を提供する。【解決手段】本発明に配水管の老朽化判定方法は、流れ方向に離隔した異なる箇所から配水管の水試料を採取する採水工程と、採取した水試料に含まれる懸濁態元素を分析し懸濁態元素の濃度を測定する濃度測定工程と、異なる水試料の懸濁態元素濃度に基づき懸濁態元素濃度の変化量を計測する変化量計測工程と、計測された懸濁態元素濃度の変化量に基づき水質解析を行う水質解析工程とを有している。これにより、水試料が水道管の流れ方向に離隔した箇所から採取し、かつ、水試料の懸濁態元素濃度の変化量に基づき水質解析を行うため、水道管の上流から下流に亘る全体の老朽化を判断することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水管の流れ方向に離隔した異なる箇所から水試料を採取する採水工程と、
採取した水試料に含まれる懸濁態元素を分析し懸濁態元素の濃度を測定する濃度測定工程と、
異なる水試料の懸濁態元素濃度に基づき懸濁態元素濃度の変化量を計測する変化量計測工程と、
計測された懸濁態元素濃度の変化量に基づき水質解析を行う水質解析工程とを有する
配水管の老朽化判定方法。
【請求項２】
前記水質解析は多変量解析である
ことを特徴とする請求項１記載の配水管の老朽化判定方法。
【請求項３】
前記多変量解析として主成分分析を用いた
ことを特徴とする請求項２記載の配水管の老朽化判定方法。
【請求項４】
前記主成分分析において、第１主成分は腐食生成物に起因する懸濁態元素であり、第２主成分はモルタルライニング劣化に起因する懸濁態元素である
ことを特徴とする請求項３記載の配水管の老朽化判定方法。
【請求項５】
前記第１主成分はＦｅ、Ａｌ又はＭｎの少なくとも一つであり、前記第２主成分はＣａである
ことを特徴とする請求項４記載の配水管の老朽化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水道管などの配水管の更新時期を判断するために用いられる配水管の老朽化判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
国民生活を維持するライフラインとして全国的に水道管が埋設されているが、経年的使用により水道管内部に腐食や劣化が起こり、このため、既設の水道管については順次更新する配管工事を行う必要がある。ここで、水道管の腐食や劣化が埋設経過年数に比例するものであれば、経過年数に従って順番に更新すれば良いが、腐食や劣化の度合いは水道管の材質、水道管の埋設環境、水道管に流れる水の水質等によって異なるし、他方、埋設経過年数に順次て行う方法を採用するにしても水道管の配管工事記録が適切に管理されていなときは、この方法も採用することができない。
【０００３】
そこで、従来、埋設された水道管の外面の腐食深さを測定して老朽化を判定する方法（特許文献１）、或いは、水道管の流れを遮断して遮断に伴う衝撃波を測定して水道管の劣化を判定する方法（特許文献２）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７８８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３０４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の老朽化判定方法のうち前者の判定方法では、地中に埋設された水道管の外面腐食を検査するため、水道管の少なくとも一部を掘り返す必要があり、コストが割高な判定方法となっていたし、他方、後者の判定方法においても衝撃波を発生させるため、衝撃波発生装置が必要となり、これまた、判定構造がコストが極めて高くなっていた。また、前者の判定方法において水道管の一部を検査しただけでは水道管全体の老朽化状況を把握できないという問題点を有していた。
【０００６】
本発明の目的は、前記従来の問題点に鑑み、水道管等の配水管全体の劣化状況を正確に判断でき、コストも割安になる配水管の老朽化判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に配水管の老朽化判定方法は、流れ方向に離隔した異なる箇所から配水管の水試料を採取する採水工程と、採取した水試料に含まれる懸濁態元素を分析し懸濁態元素の濃度を測定する濃度測定工程と、異なる水試料の懸濁態元素濃度に基づき懸濁態元素濃度の変化量を計測する変化量計測工程と、計測された懸濁態元素濃度の変化量に基づき水質解析を行う水質解析工程とを有している。
【０００８】
本発明によれば、配水管、例えば水道管内に流れる水試料を検査対象としているため、水道管に連結している消火栓や空気弁から採取できるため、試料の入手が簡単である。また、水試料が水道管の流れ方向に離隔した箇所から採取し、かつ、水試料の懸濁態元素濃度の変化量に基づき水質解析を行うため、水道管の上流から下流に亘る水道管全体の老朽化を判断することができる。
【０００９】
なお、水質解析として多変量解析（主成分分析）を採用するようにしてもよく、この場合には、第１主成分は腐食生成物に起因する懸濁態元素（Ｆｅ、Ａｌ又はＭｎの少なくとも一つ）であり、第２主成分はモルタルライニング劣化に起因する懸濁態元素（Ｃａ）となっている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配水管の老朽化判定において、コストが割安となり、かつ、水道管全体の劣化状況を正確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】水道管の老朽化判定方法を示す工程図
【図２】水道管の配置構造を示す概略図
【図３】各水道管の概要を示す表
【図４】各主成分の因子負荷量を示す表
【図５】各水道管の主成分得点表
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至図５は本発明に係る配水管（水道管）の老朽化判定方法の一実施形態を示すものである。
【００１３】
この老朽化判定方法の工程は図１に示すとおりである。
【００１４】
まず、水道管の流れ方向の２地点から水試料を採取する採水工程Ａを実行する。この採水工程１０では例えば水道管の流れ方向に離隔した異なる箇所から水道水（水試料）を採取する。具体的には、水道管の上流及び下流に連結した消火栓や空気弁から水試料を採取する。水試料の採取タイミングは例えば消火栓の開栓時、開栓から５分経過後、或いは、１５分経過後など複数考えられるが、消火栓開栓時の水は消火栓自体の腐食に起因した物質が混入している場合があるため、消火栓腐食等の影響から回避するため、例えば開栓から１５分経過した後に採取するようにしてもよい。また、水試料の採水量は僅かな採取料で懸濁態元素の濃度分析が可能であるならば、例えば１Ｌ（リットル）程度の僅かな水量でも支障はないが、濃度分析のため多くの水量が必要であれば、例えば３０Ｌ程度を採取するようにしてもよい。
【００１５】
次に、採取した水試料から懸濁物を採取する採取工程Ｂに移行する。懸濁物の採取方法としては、例えば水試料をメンブレンフィルターを用いて、上記１〜３０Ｌの水試料をろ過し懸濁物を採取する。
【００１６】
続いて、採取した懸濁物の懸濁態元素濃度の測定工程Ｃに移行する。この工程では、採取した懸濁物を予め硝酸や過塩素酸を用いて溶解し、この溶解懸濁物を誘導結合プラズマ（ICP；Inductively Coupled Plasma）装置で分析し懸濁態元素濃度を測定する。このＩＣＰ装置としてＩＣＰ発光分光分析（AES；Atomic Emission Spectrometry）装置やＩＣＰ質量分析（MS；Mass Spectrometry）装置が用いられ、これらの装置により、Ａl、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎが分析され、これらの懸濁態元素の濃度を測定される。
【００１７】
更に、懸濁態元素濃度の測定の後、懸濁態元素濃度の変化量の測定工程Ｄに移行する。水道管から水道水に懸濁物が混入するが、この測定工程Ｄでは懸濁態元素の混入の程度を分析するため、水道管の下流から採取した水試料の懸濁態元素濃度から上流から採取した水試料の懸濁態元素濃度を減算して測定した。なお、定量限界値以下の濃度については値を０（ゼロ）としたうえで濃度計算を行い、また、上記減算により値が負となった場合は、値は０（ゼロ）として計算した。
【００１８】
最後に、懸濁態元素濃度の変化量を用いた水質解析工程Ｅに移行する。この水質解析工程Ｅでは多変量解析、例えば主成分分析によって解析する。なお、主成分分析は統計ソフトウェアによって実施した。
【実施例】
【００１９】
前記実施形態で示した水道管の老朽化判定方法の実施例を以下に説明する。
【００２０】
老朽化判定方法の対象となっている水道管は、図２に示すように、浄水場からポンプ場に配水し、その後、ポンプ場から配水池に導水する水道管１ａ，１ｃ、また、配水池の水を配水する水道管１ｂ，１ｄ、更に、浄水場の水を直に配水する水道管１ｅ，１ｆ，１ｇである。
【００２１】
各水道管１ａ〜１ｇは、図３に示すように、各種異なる管材となっている。即ち、水道管１ａ，１ｃはモルタルライニング鋼管であり、水道管１ｂは鋼管であり、水道管１ｄ，１ｇはモルタルライニングダクタイル鋳鉄管であり、１ｅ，１ｆは樹脂ライニング鋳鉄管である。また、各水道管１ａ〜１ｇの敷設後の年数は、水道管１ａは３８年、水道管１ｂは４６年〜５５年（正確な年数は不明、おおよその時期より算出した）、水道管１ｃは４１年、水道管１ｄは２０年となっている。また、水道管１ｅ，１ｆはそれぞれ２７年と２９年（昭和３０年代後半〜４０年代に敷設され、水道管１ｅは昭和５９年に、水道管１ｆは昭和５７年にそれぞれ補修として洗管と樹脂ライニングを実施した）となっている。更に、水道管１ｇは２１年である。
【００２２】
以上のような状況となっている水道管１ａ〜１ｇについて、水試料の採水工程Ａ（採水量；７Ｌ又は２０Ｌ）、懸濁物の採取工程Ｂ（定容；５０ｍＬ）、懸濁態濃度の測定工程Ｃ（ＩＣＰ−ＡＥＳを使用）、懸濁態元素濃度変化量の測定工程Ｄを順次行い、水質解析工程Ｅ（主成分分析）を行った。
【００２３】
主成分分析の結果は図５に示すとおりである。各成分の寄与率は第１主成分が４３％、第２主成分が３６％であり、第１及び第２主成分の累積寄与率は７９％であった。また、各主成分の因子負荷量は図４に示すとおりである。
【００２４】
因子負荷量により、第１主成分はＡｌ（０．８３），Ｍｎ（０．９３），Ｆｅ（０．８５）と強い正の相関を有しており、第２主成分はＣａ（−０．９）と負の相関が強いことがわかる。懸濁態濃度の上昇要因として、第１主成分は腐食生成物の剥離が影響し、また、第２主成分はＣａを多量に含むライニング等の影響を示していることが分かる。
【００２５】
以上のように、本発明に係る配水管の老朽化判定方法によれば、各種の水道管１ａ〜１ｇの老朽化状況が水質解析工程Ｅによって明瞭に判断することができるし、また、その解析は各水道管１ａ〜１ｇの流れ方向に離隔した異なる箇所から採取した水試料に基づくものであるから、各水道管１ａ〜１ｇはそれぞれ管全体の老朽化状況を的確に判定できる。
【００２６】
また、従来の老朽化判定方法とは異なり、水道管の掘り返し作業が不要であり、また、衝撃波発生装置等の大がかりな装置も不要となっているため、コストの点でも割安となっている。
【００２７】
更に、水質解析工程Ｅの結果、図５に示すように、管種によって分かれる結果、即ち、モルタルライニング鋼管１ａ，１ｃ、モルタルライニングダクタイル鋳鉄管１ｄ，１ｇ及び樹脂ライニング鋳鉄管１ｆ，１ｇがそれぞれに分かれる結果となっているため、埋設された水道管の管種が不明な場合であっても、本判定方法により水道管の管種判定としても利用できる。
【００２８】
なお、多変量解析として主成分分析を用いているが、多次元尺度構成法を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ〜１ｇ…水道管。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月3日(2012.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
更に、懸濁態元素濃度の測定の後、懸濁態元素濃度の変化量の測定工程Ｄに移行する。水道管から水道水に懸濁物が混入するが、この測定工程Ｄでは懸濁態元素の混入の程度を分析するため、水道管の下流から採取した水試料の懸濁態元素濃度から上流から採取した水試料の懸濁態元素濃度を減算して測定した。なお、定量限界値以下の濃度については値を０（ゼロ）としたうえで濃度計算した。