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マンホール内仮設 四角せきの精度管理
ペンタフ株式会社○本社企画開発部 片山

はじめに下水の流量計測を生業のひとつにする弊社にとって、現場から得られる流量計測精度は、調査品質に関わる重要な要素である。

耕一 品質・安全管理部

宮本 眞人

1. 試験仕様
1.1 器差試験
標準流量計を有する試験施設に摸擬マンホールとインバート、四角せき、水位検出器を仮設して、弊社の下水(開水路)の流量計測は、小口径管でせき越流水位を計測し、JIS 式およびフランシスはフリューム式流量計(PB および卵形)、それ以外公式から演算される積算流量と、標準流量計の積は面速式流量計を用いている。

算流量との器差を調べる。

しかし、射流を生じるような急勾配水路や、合1.2 ナップ発生水位確認

流箇所、段差水路、インバート曲がり箇所などで試験流量を増減させて、ナップの発生水位を実は、これらの流量計では計測できないため、やむ測し、JIS 記載の計測最低水位との関連を調べる。

なくマンホール内や水路内に四角せきを仮設し、1.3 水面形(整流の有無)越流水位を計測して流量に演算してきた。
水位流量演算式は当初、フランシス公式に拠ったが計測精度がはっきりしなかったため、JIS B流入口に遮蔽板を置くようなかたちで整流装置を設け、その有無に拠って水面形が変化するのを確認し、計測精度への影響を調べる。

8302 掲載式の援用に変えた。
JIS B 7557(排水流量計－取引又は証明用 2019年制定－)でも、せき式流量計は引き続き JIS B

JIS B 8302 掲載式

8302 に準拠することが明らかだが、精度管理では

Q = K×b×h^1.5

最大許容器差（MPE）の概念が導入されている。
器差とは、標準流量計の積算流量 Qo と被試験流量計の積算流量 Qi との差分を Qo で除した値で、Q : 流量(m3/min)h : せきの越流水位(m)b : せきの幅(m)K : 流量係数

JIS B 7557 ではトレーサビリティを明確にするた
め、この値に標準流量計自体の器差 Qoe を足したものを器差とし、計量要件として精度等級 3 と 5を定義しているが、試験結果では Qoe は足さずに、合否判定の時点で足し込んで評価する。

器差 E(%)＝(Qi-Qo)/Qo×100＋Qoe(%)
四角せきの精度試験は設備能力の制限から、次のような規模で行った。
(1) 切欠き幅 150mm(JIS B 8302 適合下限)(2) 切欠き幅 100mm(参考)B : 水路幅(m)D : 水路の底面から切欠下縁までの高さ(m)《適応範囲》
B = 0.5 ～ 6.3(m)b = 0.15 ～ 5(m)D = 0.15 ～ 3.5(m)b×D/B^2 ≧ 0.06

h = 0.03 ～ 0.45√bフランシス公式
Q = 1.84×b×h^1.5×60
Q : 流量(m3/min)h : せきの越流水位(m)b : せきの幅(m)(3) 流量計測範囲 1～30 ㎥/h
ちなみに弊社のマンホール内調査では、切欠き
幅 150・200・300・400mm の四角せきを、計測流量

図 1.適用公式©

2023

PentoughCorp.

(越流水深)の範囲に合わせて適宜、選択している。

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2. 試験設備

3. 被試験装置

2.1 循環水路

3.1 摸擬マンホール

出荷性能試験設備を利用

内

2.2 標準流量計

宮本 眞人

径：Φ600mm

流入管：Φ200mm

２線式電磁流量計(愛知時計電機社製)

3.2 四角せき

製品型式：TAV050-30

せき板材質：sus 製

許容精度：±0.1％FS(0-20％スパン)

切欠き幅：150mm±0.5％RS(20-100％スパン)
最大流量：50 ㎥/h

出来形公差：±0.5mm(120～400mm)
JISB0405 の中級相当

試験流量：1.0～30.0 ㎥/h

3.3 水位検出器
超音波式水位トランスミッタ(ABM 社製)
型式：ABM300-148UM
計測範囲：0.10～1.80ｍ
計測精度：RS±1.0mm
分解能：0.7mm
標準流量計

四角せき(断面図)

流れ流入部と流れの向き(平面図)

四角セキ

orp.

図 2.試験設備(循環水路)

toug

h

C

模擬マンホール(インバート)＋四角せき+水位検出器©

2023Pen

図.3 被試験装置

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4. 試験結果
4.1 ｂ＝150mm(1) 器差試験
① JIS 式に拠れば、標準流量計の器差 Qoeを足し込んでも５等級(定格大流量域でRS.±5％)程度の精度は確保できそう② 整流できれば、JIS 式では３等級(RS.±3％)に近い精度が確保できそう③ フランシスの公式に拠れば、整流の有無

図 5.接近流速の影響(切欠き上流中央が膨らむ)に関わらず、５等級の精度を確保することは困難(4) 波立ちの影響(図 1-2)
1 分ごとに計測した水位の、10 分平均水位に対する不確かさ(ばらつき)を散布図にし、波立ちの影響を見る。
整流条件下での波立ちは約±1.5mm 以内で、整流されていないと水位が 60mm を超えると波立ちが大きくなり、100mm 付近では約±3mmの波立ちが生じて計測精度に影響している。

図 4.器差比較グラフ(Qoe を含まない)(2) ナップ発生水位
切欠き底辺から約 14 mm (2.0 ㎥/h)で発生(3) 整流と水面形
整流していないと切欠き上流部分が不規則に膨らむため、水位計測位置は、せき板上流側の水路の端付近が望ましい。
計測位置

P

entoughCorp.

整流板なし

23整流板あり20計測位置

図 6.波立ちの状況

©

計測位置

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4.2 ｂ＝100mm(参考)(1) 器差試験

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5. まとめ4.1 水面形と水位検出位置① JIS 式では、b 条件が範囲外② 整流状態では、JIS 式で５等級程度の精度を確保できそう③ 整 流 さ れ て い な い と 、 JIS 式 で も 約100mm(19 ㎥/ｈ)を超えると RS±7～8％接近流速があると越流付近の上流水位が盛り上がる。このようなケースが避けられないときは、切欠きの上流側ではなく、せき板の両端に近いどちらかの位置に水位検出器を設けることが望ましい。になって、５等級の精度確保は困難

現場では普通、上流側に直線距離を取れ④ フランシス公式では、整流されている場ないので、せき上流の水面形を観察し、膨合よりも整流されていないときの計測精らんでいない水面を探すことが実用に適う。

度が高いという不合理が生じており、適用そのものを控えた方が良い

4.2 ナップと最低計測水位
JIS 四角せきの最低計測水位は 30mm で、不完全ナップや付着ナップにならない水位から余裕をもって設定しているようである。
付着ナップになると、同水位で 3 割程度流量が増加すると文献に見えており、いずれにせよ公式を適用することはできない。
実験で確認された約 17mm 以上（余裕を見て 20mm 以上)であれば、JIS 式が実用的に使えそうである。

図 7.器差試験グラフ(2) ナップ発生水位
切欠き底辺から約 17mm(2.0 ㎥/h)で発生(3) 整流と水面形
ｂ＝150 と同等、類似(4) 波立ちの影響
ｂ＝150 と同等、類似水位 17mm 時のナップ形成

付着ナップ

ughCorp.

図 9.ナップの状況©

2023Pento図 8.波立ち(不確かさ)

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4.3 計測条件への現場対応

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宮本 眞人(8) 汚泥の堆積(1) 急勾配、射流、ポンプ排水等

生下水の流量計測では、汚泥が堆積し流入管の影響で波立つ場合は、管口付やすく、放置すると切欠き高さが変わ

近にブロックや土嚢を置いて、流れをり、悪臭や硫化水素が発生しやすくな分散させて波立ちを小さくする。

るので適宜清掃する。

(2) 外付副管上部管口を半月板で仮止めし、通気を確保した上で下部管口から流出させる。
(3) 段差高い段差では、上流管にエルボを仮設し下または斜め下向きに流向を変えて波立ちを押さえる。

ブロック

低い段差では、波立ちを見て切欠き高さを調節する。
(4) 合流箇所、インバート曲がり
波立ちが小さくなるように、せき板位置、水平角度、切欠き高さを調整する。
(5) 水面形の観察
波立ちが少なく、ほぼ水平な水面形にエルボなるように、せき板の切欠きの高さ、水平方向、前後位置を現場調整する。
図 10.バッファ整流の事例

整流条件が悪くても、そこでしか計測できない場合は、本試験結果を基に計測精度をあらかた把握しておく。
(6) 上流への水位上昇

おわりにせき板を仮設すると、切欠き高さ分と、マンホール内に仮設するせき式流量計でも、次せきで絞った分の水位が上昇し上流側の品質に留意すれば、実用精度として RS±5％程に波及するので上流側施設に滞留や溢度を確保できることがわかったことは、大きな収水の悪影響が出ないかどうか確かめる。

穫であった。

(7) 下流水位の影響① 整流条件(水面形の確認)

せき下流水位が切欠き高さに近づくと、② 水位検出器の出荷精度

付着ナップどころか、もぐり流のよう③ 現場オフセットの精度になって、せき上流側水位だけでは流以上量を計測できなくなる。
幹線水位や感潮水位の影響を受ける場
Corp.

所では下流条件を確かめ、下流水位＋tough15cm 程度(越流水位により変わるので

©

2023P

en

厳密ではない)の切欠き高さが必要。