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水位チップを使った不明水スクリーニング
2023/10/31 ペンタフ株式会社 高桑 国宏
1. はじめに
1.1 不明水対策の経緯(1) 不明水は、これまでに開発団地の供用開始後

1.2 健康診断としてのスクリーニング(1) スクリーニングとは、発生源を特定する精密診断の対象を絞り込む作業のことで、人の多量降雨時の計画汚水量をはるかに超えるの健康診断にあたる

下水の増加、マンホールからの溢水、コミプ(2) 管路施設の健康診断

ラの浸水などにより、問題と認識されるよう① 機能健康診断になった



内水・溢水診断：管径比水深ほか



浸入水診断：誤接続、水密性不良ほか(2) 50 年以上前の初期の対策では、浸入水が多いと予想された地域を 5～10 ブロックに分け② 劣化健康診断

た流量・雨量調査で不明水の定量・評価を行い、要改善ブロックを選択して、ＴＶカメラ
調査で浸入水箇所を特定し薬注工法により浸口・展開・無人ロボットほか)


入水を止水した(3) 同様に散水・送煙調査を行って、誤接続ほか

視覚診断：目視踏査、カメラ調査(管物理診断：圧縮強度、中性化、衝撃弾性波試験ほか(3) スクリーニング(健康診断)に必要な要件


漏れなくダブりなく地域を絞り込む(4) 薬注止水をしたにもかかわらず不明水が減ら

簡単かつ迅速にできるない、一度減った後に再増加するような事例



実行可能な経済性をもつを特定して可能な範囲で改善したが発生したため、薬注止水は見かけなくなり部分修繕工法に変わっていった(5) 対策の大半は本管継手の部分補修かスパン補

2. 水位計測2.1 水位計修だったが、期待したような雨天時浸入水や(1) 名称：水位チップ(タフレベルＣ)

常時・雨天時浸入地下水の削減効果が見られ(2) スクリーニング：100 個単位の水圧計＋数ることは少なかった(6) そのような経緯で、有収外汚水量の削減よりも緊急性を要する直接浸入水対策に主眼が置

個単位の大気圧計(水圧計と同種)で構成(3) 計測範囲：15mm～10m 水頭(4) 圧力計測精度：FS.±0.1%(±1cm/10m)

かれるようになり、排水設備対策にも改めて分解能：1mm

目が向けられようになってきた

水位計測精度：±0.2%(水圧-大気圧合成)(7) 昨今は、浸入水が多いと目される一部地域で(5) 低水位計測精度：計測水位を実測水位でオはなく、スクリーニングによる段階を踏んだフセットをする方法で、低水位の流量計測絞り込みが認識されるようになった精度を調査目的に合うよう工夫している(8) ウォーターPPP が公表され、不明水対策も性能発注の時代になりつつある(9) 今般の性能発注では、調査と修繕・改築工事・管理が一体となり、より経済的で効果の高い対策が求められている(6) 材質：チップ本体：SUS 製
流線形ヘッド・テールキャップ：樹脂製(7) メモリ：CSV 形式 メモリ数 64,000 または 128,000 個(8) 電源：内臓リチウム電池

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2.2 水位計測の方法(1) 水位チップを管底、大気圧チップを水位チ

粗度係数：実測ではなく代表粗度に拠る(2) マニング公式を使った流量計算精度

ップに近く水没しない高さの通気箇所に仮第 3 者立ち合いによる社内精度試験では、設し、計測圧力の差分から水位を計算する

標準流量計の積算流量(精度 RS.±0.5％)(2) ゲージ圧式(差圧式)に比べ計測精度は劣ると、計測水位(精度±1mm)、実測管路勾が、通気ケーブルがないため、仮設が迅

配、塩ビ管の代表粗度 n=0.01 から計算さ速・簡単・経済的で、溢水状態になってもれる積算流量との器差は、平均＋22％、最計測が可能で、スクリーニングに適してい大＋35％(特異値を除く)あって、管種ごとるに定められた代表粗度で流量を計算しても、実用的な流量計測精度は保てないこと

2.3 水位管径比から調べる通水能力がわかった

簡易流量計測のほか、計測水位より計画汚(3) 実験施設の管路勾配を動水勾配とし、標準水量の設計基準である半管を目安に評価を流量から計算した粗度係数 n=0.0122、こおこなう。また、通水能力、溢水危険度、のときの器差の標準偏差は 5％(不確かさ

滞留(堆積)、幹線影響等の影響については10％)、最大 11％で、簡易調査としての実降雨と水位チャート、ポンプ場等の運転管用精度を保っていることが確認されている

理等の多数要素と比較することで、通水能力不足の起因事象を把握する(4) フィールド調査による粗度係数の最適化は、以下の方法等による

水位チップの仮設・撤去時に、水位と平均流速を実測し、粗度係数の最適値を計算する方法

既存の流量データ（処理場流入量や流域下水道流量計など）を取得できる場合、その流量を引き受ける区域面積を各水位計測の区域面積で按分して流量を概算し、そこから粗度係数を計算する方法

2.5 代表粗度や計画勾配の適用が困難な理由(1) 代表粗度は通水能力を計画するために設定されており、実態とは必ずしも一致しない(2) 下水道台帳の管路勾配と実質勾配とは必ず2.4 流量計算の方法(1) 流量は、計測水位、管径、管路勾配、粗度係数から、マニングの平均流速公式を使っしも一致しない。勾配が平たんであるとも限らない(3) 管の曲がり、合流、段差、急・緩勾配変て計算する。

化、ポンプ排水箇所、滞留箇所等では、急計測水位の精度：±2～3mm(差分精度とし激な流量変化が生じ、管路勾配と動水勾配て)が等しくないばあいがある

管径：公差を含む
管路勾配：実勾配ではなく設計資料に拠る

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2.6 区間流量の計算精度を高める(1) 区間精度誤差とはの晴天日平均流量(4) 雨天時浸入地下水量＝降雨後の増加流量－同

たとえば上流測点の積算流量が 100 ㎥±時間帯の晴天日平均流量5%、下流測点が 110 ㎥±5%とした場合、差分で区間量 10 ㎥を求めても、誤差の最大4.2 浸入水の原単位評価が 10±(5.0+5.5)㎥になって解析に耐えな(1) 晴天日が続いたあとの降雨量 30mm 時の浸入い水量を、計画原単位間の関係性を基に、基礎(2) 区間処理を無くす方向で測点を決めること

汚水量比で評価する

で流量解析精度が向上する

原単位評価ランク表(3) 区間ポイントなどでは流量計測も考える

基礎汚水量比ランク

フリューム・せき式流量計の出荷精度：

雨天時浸入水常時浸入地下水

JIS３等級(主要な計測域で RS±3%)、現場Ａ

33%以上

40%以上

調査の実用精度：RS±5%程度

Ｂ

16.5%以上

20%以上

面速式流量計の出荷精度：JIS５等級(主要Ｃ

8.25%以上

10%以上

な計測域で RS±5%)、現場仮設調査の実用良好

8.25%未満

10%未満

精度：RS±5%以上
3. 不適合データの処理

4.3 浸入水削減対策(1) 以下の異常な水位パターンは、解析データか(1) 直接浸入水ら除外する



管路の誤接続解消(公共下水道・排水設備)① 突発的な排水パターン(工事排水、プー

地表集水箇所の水密性改善とバイパス誘導

ル排水、事業所、ポンプ排水など)② 部分欠測、異常値(2) 常時・雨天時浸入地下水
③ 滞留・逆流(一時的なものを含む)④ 射流(流量が多い時に水位が下がる)

常時・降雨時・対策後上昇する地下水位以下にある管路施設の水密性改善(3) その他(2) 不適合な水位データには、不明水量に関する無届け排水などの有収化情報は含まれない。滞留や射流状況ではそも

雨水の地下通り道にある取付管や公共桝などそも水位から流量を計算できない。このようの水密性不良箇所から流入する間接浸入水な場合、その測点を抜いた広域で評価する(3) 流量計算精度を持たない区間流量も不適合デ

5. おわりにータに分類される。解析上、適合データが必水位スクリーニングは、不明水が多い区域を絞要なときは、区間を形成する測点を再編成しり込む手法として、流量(不明水量)を概算できる

たうえで追加の流量計測が必要である

こと、溢水対策にも対応できるなど、他の方法にはない特徴がある。

4. 浸入水の定量診断

水位から流量情報を得るには、動水勾配が変化

4.1 浸入水の定義(ガイドラインによる)せず一定であることなど制約も多く、流量調査に(1) 基礎汚水量＝晴天日平均流量－深夜最小流量

求めるような計測精度を期待することは出来な(2) 常時浸入地下水量＝深夜最小流量

い。

(3) 直接浸入水量＝降雨下の増加流量－同時間帯

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水位チップを使った不明水スクリーニング
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実際には、動水勾配が変化しているとしか考えられない現場に多く遭遇している。

不明水スクリーニングのフロー

それでも本稿で示したように、データを照査し、細かく対応することを通して、不明水発生ルートを絞り込むという調査目的に適う場面が多く

計測水位・実測流速デーなっている実感がある。
スクリーニング後の、詳細調査(発生源特定調

下水道台帳から管路勾配参照査)や性能発注へのアプローチについては稿を改める。
以上

Ｍ公式に拠る水位－流量計算
計測水位・管径・管路勾配・最適化した粗度

データ整合

ＮＹ
区間計算

Ｎ
区間整合
Ｙ
浸入水の原単位評価

パターン異常部分欠測

浸入水の GIS 評価
滞留
追跡調査 or 対策計画
射流
OP.通水能評価ほか
ポンプ排水END

以上