(57)【要約】【課題】管路の埋設箇所について実地での埋設環境の調査を行わずに、その埋設管路の腐食量の予測を行えるようにする。【解決手段】鋳鉄管が埋設されている複数の埋設箇所について、鋳鉄管外面の腐食深さと埋設地の環境因子とを測定し、その測定結果を既知の地盤情報に適用して、地盤情報が既知である場所の埋設環境の腐食性評価係数の計算式を作成し、この腐食性評価係数の計算式と鋳鉄管の埋設期間とから、その場所に埋設されている鋳鉄管外面の腐食深さを計算可能な腐食深さ予測式を作成し、対象場所についての既知の地盤情報とその場所における鋳鉄管の埋設期間の情報とから、前記腐食深さ予測式を用いて、その場所に埋設されている鋳鉄管外面の腐食深さを予測する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳鉄管が埋設されている複数の埋設箇所について、鋳鉄管外面の腐食深さと埋設地の環境因子とを測定し、
その測定結果を既知の地盤情報に適用して、地盤情報が既知である場所の埋設環境の腐食性評価係数の計算式を作成し、
この腐食性評価係数の計算式と鋳鉄管の埋設期間とから、その場所に埋設されている鋳鉄管外面の腐食深さを計算可能な腐食深さ予測式を作成し、
対象場所についての既知の地盤情報とその場所における鋳鉄管の埋設期間の情報とから、前記腐食深さ予測式を用いて、その場所に埋設されている鋳鉄管外面の腐食深さを予測することを特徴とする埋設管の腐食予測方法。
【請求項２】
腐食深さ予測式が下記の式であることを特徴とする請求項１記載の埋設管の腐食予測方法。
η＝ｋ×ｔ０．４
ただし、η：鋳鉄管の腐食深さ（ｍｍ）、ｋ：埋設環境の腐食性評価係数、ｔ：埋設年数（年）である。
【請求項３】
埋設環境の腐食性評価係数の計算式は、地盤情報としての地形分類と表層地質分類と土壌分類とを加味したものであることを特徴とする請求項１または２記載の埋設管の腐食予測方法。
【請求項４】
埋設環境の腐食性評価係数の計算式は、地盤情報としての海岸線に近い場所であるかどうかを加味したものであることを特徴とする請求項３記載の埋設管の腐食予測方法。
【請求項５】
埋設環境の腐食性評価係数ｋの計算式が下記の式であることを特徴とする請求項４記載の埋設管の腐食予測方法。
ｋ＝ｅｘｐ（−０．９０９＋０．０００σ１１＋０．０４９σ１２＋０．０００σ２1＋０．０３１σ２２＋０．２６５σ２３＋０．０００σ３１＋０．１１９σ３２＋０．２７４σ３３＋０．３６２σ３４＋０．４０３σ３５＋０．６１３σ３６＋０．０００σ４１＋０．１２６σ４２＋０．２６８σ４３）
ただし、
σ１１＝１［場所が内陸部である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ１２＝１［場所が沿岸部である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２１＝１［地形が台地・段丘である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２２＝１［地形が山地、低地などである場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２３＝１［地形が丘陵地、改変地である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３１＝１［表層地質が変成岩、深成岩である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３２＝１［表層地質が堆積岩１（未固結の砂、礫、シルトなど）ｏｒ堆積岩５（固結の生物岩／チャート、珪岩、石灰岩など）ｏｒ堆積岩６（堆積岩の互層）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３３＝１［表層地質が火山岩１（火山灰や火砕流などの堆積物、シラスなど）ｏｒ火山岩２（火山灰やローム）ｏｒ火山岩３（白っぽい火山岩類、流紋岩類、凝灰岩類など）ｏｒ火山岩４（黒っぽい火山岩類、玄武岩類など）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３４＝１［表層地質が堆積岩２（未固結の粘土など）ｏｒ堆積岩３（固結の砂岩、礫岩など）］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３５＝１［表層地質が表示のないものである場合場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３６＝１［表層地質が堆積岩４（固結の泥岩、頁岩など）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４１＝１［土壌が未熟土、赤色土・赤黄色土壌、市街地、乾燥地帯である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４２＝１［土壌が黒ボク土壌、褐色森林土壌、ポドゾル土壌、グライ土壌、湿地地帯などである場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４３＝１［土壌が黄褐色系褐色森林土壌、低地土壌、泥炭土壌、泥炭地帯である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
である。
【請求項６】
任意の地域をメッシュ状に区分けしたデータを作成して、各メッシュのデータに、そのメッシュ内の区域についての埋設環境の腐食性評価係数の情報をもたせることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の埋設管の腐食予測方法。
【請求項７】
鋳鉄管が埋設されている複数の埋設箇所について、鋳鉄管外面の腐食深さと埋設地の環境因子とを測定し、
その測定結果を既知の地盤情報に適用して、地盤情報が既知である場所の埋設環境の腐食性評価係数の計算式を作成し、
任意の地域をメッシュ状に区分けしたデータを作成して、各メッシュのデータに、そのメッシュ内の区域についての、前記計算式により計算された埋設環境の腐食性評価係数の情報をもたせることを特徴とする埋設管の腐食予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土中における埋設管の腐食予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管として、鋳鉄管が、土中に埋設された状態で使用されている。埋設後にかなりの年数が経過すると、鋳鉄管における土壌に接している表面部分に腐食が起こって、その肉厚が薄くなる。腐食がある程度以上進行して鋳鉄管の肉厚が減少した場合は、その管を新管に更新しなければならない。
【０００３】
土中に埋設された鋳鉄管の腐食すなわち肉厚の減少の度合いを調査する場合に、管路を全長にわたり開削して実際に肉厚を測定することは、多大な手間を要するため、実際的ではない。このため従来から、管路を全長にわたって開削しなくてもその腐食の度合いを予測できるように、様々な腐食予測手法が用いられている。
【０００４】
土中に埋設された鋳鉄管の腐食の度合いを予測するためには、その埋設環境すなわち埋設土壌の鋳鉄管に対する腐食性を評価することが必要である。このため、従来においては、たとえば、土壌や地下水などの埋設環境因子を、アメリカのＡＮＳＩ規格やドイツのＤＩＮ規格の土壌腐食性評価手法に照らし合わせて、埋設管に対する土壌の腐食性を定性的に判断していた。しかし、この土壌腐食性評価手法は、土壌の腐食性を評価するだけのものであって、埋設管の腐食量を定量的に予測することはできない。
【０００５】
埋設管の腐食量を定量的に予測する手法として、特許文献１には、土壌を掘削して管路を長さ方向に沿って部分的に露出させ、この管路を構成する管体の腐食情報や土壌などの埋設環境の情報を収集し、そのデータを解析することで腐食深さの予測式の作成などを行って、その地域の管路の全体における管体の腐食量を予測することが記載されている。しかし、腐食情報と埋設環境情報とを入手する必要があり、特に埋設環境情報はその項目数が１０項目程度と多いため、情報の収集に多大なコストと時間とを必要とする。
【０００６】
上述の特許文献１に記載の手法を簡易化した腐食予測手法として、特許文献２には、対象となる地域（たとえば日本全国）に存在する埋設環境の因子を予め複数種類に分類し、これらの複数の因子を用いた腐食量予測式をあらかじめ作成しておき、実際に調査を行うべき管路が埋設されている場所の埋設環境情報を入手したうえで、上記の予測式を利用して腐食量を予測することが記載されている。しかし、この場合は、埋設場所ごとに一部の管体の腐食量を測定したり予測式を作成したりする必要がないという利点はあるが、土壌などの埋設環境の情報を収集することは必要である。また調査地点の埋設環境情報を入手する場合に、腐食性の強い場所や弱い場所を特定することができないため、調査地点数を多くしなければならないことがある。
【特許文献１】特開平１−２５０８４１号公報
【特許文献２】特開２０００−１４８１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように従来の手法においては、いずれも調査地点の土壌などの埋設環境の情報を収集することが必要であり、そのために多大なコストと時間とを必要にするという課題がある。
【０００８】
そこで本発明は、このような課題を解決して、管路の埋設箇所について実地での埋設環境の調査を行わずに、その埋設管路の腐食量の予測を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため、本発明の埋設管の腐食予測方法は、
鋳鉄管が埋設されている複数の埋設箇所について、鋳鉄管外面の腐食深さと埋設地の環境因子とを測定し、
その測定結果を既知の地盤情報に適用して、地盤情報が既知である場所の埋設環境の腐食性評価係数の計算式を作成し、
この腐食性評価係数の計算式と鋳鉄管の埋設期間とから、その場所に埋設されている鋳鉄管外面の腐食深さを計算可能な腐食深さ予測式を作成し、
対象場所についての既知の地盤情報とその場所における鋳鉄管の埋設期間の情報とから、前記腐食深さ予測式を用いて、その場所に埋設されている鋳鉄管外面の腐食深さを予測するものである。
【００１０】
したがって本発明によると、地盤情報が既知である場所の埋設環境の腐食性評価係数の計算式を作成するとともに、この腐食性評価係数の計算式と鋳鉄管の埋設期間とを用いた腐食深さ予測式を作成することで、鋳鉄管路が埋設されている箇所の土壌などの埋設環境を調査しなくても、その箇所の地盤情報を入手するだけで、鋳鉄管の埋設期間がわかれば、その腐食深さを定量的に予測することができる。
【００１１】
本発明の埋設管の腐食予測方法によると、腐食深さ予測式が下記の式であることが好適である。
η＝ｋ×ｔ０．４
ただし、η：鋳鉄管の腐食深さ（ｍｍ）、ｋ：埋設環境の腐食性評価係数、ｔ：埋設年数（年）である。
【００１２】
また本発明の埋設管の腐食予測方法によると、埋設環境の腐食性評価係数の計算式は、地盤情報としての地形分類と表層地質分類と土壌分類とを加味したものであることが好適であり、さらに地盤情報としての海岸線に近い場所であるかどうかを加味したものであることが好適である。
【００１３】
また本発明の埋設管の腐食予測方法によると、埋設環境の腐食性評価係数ｋの計算式が下記の式であることが好適である。
ｋ＝ｅｘｐ（−０．９０９＋０．０００σ１１＋０．０４９σ１２＋０．０００σ２1＋０．０３１σ２２＋０．２６５σ２３＋０．０００σ３１＋０．１１９σ３２＋０．２７４σ３３＋０．３６２σ３４＋０．４０３σ３５＋０．６１３σ３６＋０．０００σ４１＋０．１２６σ４２＋０．２６８σ４３）
ただし、
σ１１＝１［場所が内陸部である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ１２＝１［場所が沿岸部である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２１＝１［地形が台地・段丘である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２２＝１［地形が山地、低地などである場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２３＝１［地形が丘陵地、改変地である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３１＝１［表層地質が変成岩、深成岩である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３２＝１［表層地質が堆積岩１（未固結の砂、礫、シルトなど）ｏｒ堆積岩５（固結の生物岩／チャート、珪岩、石灰岩など）ｏｒ堆積岩６（堆積岩の互層）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３３＝１［表層地質が火山岩１（火山灰や火砕流などの堆積物、シラスなど）ｏｒ火山岩２（火山灰やローム）ｏｒ火山岩３（白っぽい火山岩類、流紋岩類、凝灰岩類など）ｏｒ火山岩４（黒っぽい火山岩類、玄武岩類など）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３４＝１［表層地質が堆積岩２（未固結の粘土など）ｏｒ堆積岩３（固結の砂岩、礫岩など）］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３５＝１［表層地質が表示のないものである場合場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３６＝１［表層地質が堆積岩４（固結の泥岩、頁岩など）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４１＝１［土壌が未熟土、赤色土・赤黄色土壌、市街地、乾燥地帯である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４２＝１［土壌が黒ボク土壌、褐色森林土壌、ポドゾル土壌、グライ土壌、湿地地帯などである場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４３＝１［土壌が黄褐色系褐色森林土壌、低地土壌、泥炭土壌、泥炭地帯である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
である。
【００１４】
また本発明の埋設管の腐食予測方法によると、任意の地域をメッシュ状に区分けしたデータを作成して、各メッシュのデータに、そのメッシュ内の区域についての埋設環境の腐食性評価係数の情報をもたせることが好適である。
【００１５】
本発明の他の埋設管の腐食予測方法は、
鋳鉄管が埋設されている複数の埋設箇所について、鋳鉄管外面の腐食深さと埋設地の環境因子とを測定し、
その測定結果を既知の地盤情報に適用して、地盤情報が既知である場所の埋設環境の腐食性評価係数の計算式を作成し、
任意の地域をメッシュ状に区分けしたデータを作成して、各メッシュのデータに、そのメッシュ内の区域についての、前記計算式により計算された埋設環境の腐食性評価係数の情報をもたせるものである。
【００１６】
このようにすると、鋳鉄管の埋設環境の腐食性を定量的に評価した評価マップを作成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によると、鋳鉄管路が埋設されている箇所の土壌などの埋設環境を調査しなくても、その箇所の地盤情報を入手するだけで、鋳鉄管の埋設期間がわかれば、その腐食深さを定量的に予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明においては、まず、腐食深さの予測式を作成する。これは、上記した特許文献２の記載と同様の手法によって行う。
すなわち、たとえば日本全国にわたる各地域において埋設管路の掘削調査を行い、鋳鉄管表面の腐食深さの測定と、埋設環境としての管周囲の土壌の分析とを行う。その調査数は多ければ多いほど良いが、たとえば日本全国にわたって数千箇所程度で調査を行ってデータを得ることができる。表１にその概要を示す。表１において「調査データ」と称するものがそのデータに該当し、これは管体情報と埋設環境情報とに分かれる。管体情報の属性としては、腐食深さ、埋設期間などが代表的である。埋設環境情報の属性としては土壌の分析値が挙げられ、具体的には表１に記載の比抵抗やその他の多数の項目が挙げられる。
【００１９】
次に既存の日本全国の地盤情報を用いる。この地盤情報として、たとえば、国土交通省国土地理院発行の国土数値情報を用いることができる。これは、標準１ｋｍメッシュにおける地形、表層地質、土壌の情報などを含むものである。そして、この地盤情報を、属性の名称などから表１に示すように数種類に統合して整理する。
【００２０】
すなわち、表１において、「地盤情報１」と称するものが、上記の国土地理院発行の国土数値情報の地形、表層地質、土壌の情報に該当する。ただし、国土地理院発行の国土数値情報においては、地形情報は５０種類、表層地質情報は８５種類、土壌情報は６０種類存在するが、表１では、簡単のために、属性の名称などから、たとえば、地形情報は６種類、表層地質情報は１３種類、土壌情報は１４種類にまとめたものを使用する。その詳細は後述する。地形情報の属性としては、山地、丘陵地、台地などが挙げられる。表層地質情報の属性としては、堆積岩類、火山岩類などが挙げられる。土壌分類としては、グライ土壌、市街地などが挙げられる。
【００２１】
【表１】
2007107882.tif 000002
次に、上記した数千箇所の調査位置について、それぞれの位置に該当する国土数値情報の標準１ｋｍメッシュを割り出し、そのメッシュにおける地形、表層地質、土壌の属性を調べる。
【００２２】
また、一般に海に近い場所では鋳鉄管の腐食の進行が速いことから、表１において「地盤情報２」として示すように、海岸線から１ｋｍの範囲を含む標準１ｋｍメッシュに対して沿岸部の属性を与えるとともに、それ以外のメッシュに対して内陸部の属性を与える。
【００２３】
そして、上述の特許文献１、２などに記載された予測モデルを用いて、表１の調査データと地盤情報１、２とから、重回帰分析を行い、腐食深さ予測式を作成する。
下記は、具体的に作成された腐食深さ予測式の例を示す。
【００２４】
η＝ｋ×ｔ０．４
ただし、η：鋳鉄管の腐食深さ（ｍｍ）、ｋ：埋設環境の腐食性評価係数、ｔ：埋設年数（年）である。
【００２５】
上記した重回帰分析の結果によれば、埋設環境の腐食性評価係数ｋは、下記の式により求められる。
ｋ＝ｅｘｐ（−０．９０９＋０．０００σ１１＋０．０４９σ１２＋０．０００σ２1＋０．０３１σ２２＋０．２６５σ２３＋０．０００σ３１＋０．１１９σ３２＋０．２７４σ３３＋０．３６２σ３４＋０．４０３σ３５＋０．６１３σ３６＋０．０００σ４１＋０．１２６σ４２＋０．２６８σ４３）
ただし、
σ１１＝１［場所が内陸部である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ１２＝１［場所が沿岸部である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２１＝１［地形が台地・段丘である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２２＝１［地形が山地、低地などである場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ２３＝１［地形が丘陵地、改変地である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３１＝１［表層地質が変成岩、深成岩である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３２＝１［表層地質が堆積岩１（未固結の砂、礫、シルトなど）ｏｒ堆積岩５（固結の生物岩／チャート、珪岩、石灰岩など）ｏｒ堆積岩６（堆積岩の互層）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３３＝１［表層地質が火山岩１（火山灰や火砕流などの堆積物、シラスなど）ｏｒ火山岩２（火山灰やローム）ｏｒ火山岩３（白っぽい火山岩類、流紋岩類、凝灰岩類など）ｏｒ火山岩４（黒っぽい火山岩類、玄武岩類など）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３４＝１［表層地質が堆積岩２（未固結の粘土など）ｏｒ堆積岩３（固結の砂岩、礫岩など）］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３５＝１［表層地質が表示のないものである場合場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ３６＝１［表層地質が堆積岩４（固結の泥岩、頁岩など）である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４１＝１［土壌が未熟土、赤色土・赤黄色土壌、市街地、乾燥地帯である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４２＝１［土壌が黒ボク土壌、褐色森林土壌、ポドゾル土壌、グライ土壌、湿地地帯などである場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
σ４３＝１［土壌が黄褐色系褐色森林土壌、低地土壌、泥炭土壌、泥炭地帯である場合］ｏｒ  ０［その他の場合］
である。
【００２６】
上記した予測式を用いると、鋳鉄管路が埋設されている箇所の土壌などの埋設環境を調査しなくても、その箇所の地盤情報を入手するだけで、鋳鉄管の埋設期間がわかれば、その腐食深さを定量的に予測することができる。
【００２７】
具体的には、上述のように国土交通省国土地理院から発行されている国土数値情報を用いれば、その埋設箇所が標準１ｋｍメッシュのどの部分に該当するかを調べるだけで、そのメッシュについて既知である地盤情報にもとづいて、鋳鉄管の埋設期間を参照して、その腐食深さを予測することができる。
【実施例】
【００２８】
上記のようにした作成した予測式と、上述のように公表されている地盤情報（標準１ｋｍメッシュ）とを用いて、全国各地における鋳鉄管の埋設環境の腐食性を定量的に評価し、評価マップを作成した。評価マップの一例を図１に示す。図１において、太い線は市町村などの行政区画を表し、縦横の線はメッシュを形成するものである。それぞれのメッシュごとに埋設環境の腐食性評価係数ｋの値が算出されており、図１においては、この腐食性評価係数ｋの値によってメッシュの色の濃度を変化させている。図１においては、メッシュの色が濃いほど腐食性が強いことを表している。
【００２９】
このようにメッシュごとにｋの値が設定されているため、そのメッシュの場所の管路の埋設年数が分かれば、上式によりその腐食深さを予測することができる。
【００３０】
図２は、兵庫県について作成した評価マップを示す。この評価マップは本来はｋの値を有彩色で表示したものであるが、ここでは特許出願のために無彩色で表示している。このため、腐食性の弱い部分と強い部分とがともに濃く表示されており、これに対し腐食性の強弱が中間の部分が薄く表示されている。
【００３１】
次に本発明の腐食予測方法の精度について検証した。まず、上述の評価マップを参考にして、調査地点を選定した。すなわち、図３に示すように腐食性の強さが同等のメッシュをひとくくりにして５つの地域Ａ〜Ｅに分割し、それぞれの地域の中で調査地点を３地点とした。これにもとづき、埋設年数の異なる１５地点について調査したところ、腐食深さの実測値と予測値との関係は図４のようになり、両者の相関は高かった。
【００３２】
このため、本発明の腐食予測方法は精度が高いことがわかった。また本発明の腐食予測方法によると、腐食性の強い地域から弱い地域にわたって、対象地域の腐食性を、最小限の調査地点数によって確認することが可能であった。
【００３３】
なお、図１や図２に示した評価マップは、上記のようにメッシュごとの埋設環境の腐食性評価係数ｋの値の大小を表したものであるが、このような評価マップは、上述した特許文献１や特許文献２に記載の方法を実施するときにも活用することができる。すなわち、これらの方法を実施するときには、上述のように埋設環境に関する情報を入手することが必要になるが、図示のような評価マップを用いると、埋設環境に関する情報を入手するときの調査地点数の効率的な低減化を図ることができるとともに、調査地点の選定についての確実な根拠付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にもとづく、鋳鉄管の埋設環境の腐食性についての評価マップの一例を示す図である。
【図２】兵庫県についての評価マップの例を示す図である。
【図３】本発明にもとづく、鋳鉄管の腐食深さの選定のための診断対象地域の分割例を示す図である。
【図４】本発明にもとづく鋳鉄管の腐食深さの予測値とその実測値との関係を示すグラフである。
【図１】
2007107882.tif 000003
【図２】
2007107882.tif 000004
【図３】
2007107882.tif 000005
【図４】
2007107882.tif 000006