2022 年 12 月 9 日

圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO

1.

圧力チップ(Ver.2)



後藤

清

重量 ： 約 200ｇ

1.1. 圧力チップとは

絶対圧センサ、温度センサ、計測制御回路、

1.3. 大気圧計

メモリ、電池、通信コネクタとで構成され

ゲージ圧計算用。1 箇所/15km 円範囲るチップ型データロガ



計測範囲：102.0 ～ 11,215.9 mmH2O

１分(５分)間隔で 44(220)日の計測が可能

分解能：1.4mmH2O



独自のノーズ＆テール形状



精度：±20.4mmH2O



気象庁データ（10 分間隔）でも代用可能

をもち、動

PAT.

圧下にある流水中の水位計測に適合

チップは、ばら撒く・置く感覚で設置でき、交換点検はセンサを交換するだけ

従来の水位計や流量計に比べ、格段に安価で、これまで予算的に手を付けることができなかった、俯瞰規模の水位スクリーニン
グ調査を実現するために開発された

1.2. 圧力チップ(Ver.2)の仕様


圧力検知方式 ： ダイヤフラム式



水位検知方式 ： 気圧計と水圧チップと

写真 1. 圧力チップ / 大気圧計の差圧による水位計算


装置構成 ： 圧力・温度センサ、制御回
路、フラッシュメモリ、電源電池、通信端子、ハウジング、ノーズ＆テールキャップ



材質 ： ステンレス鋼、デルリン樹脂他



計測範囲 ： 0.05 ～ 10ｍ



記録間隔 ： 1 秒 ～ 255 時間 可変

検出精度：水圧(絶対圧)・大気圧チップ共

図 1. 圧力チップの構造

最大±1cm/10ｍ(平均±5mm)


分解能 ： ±0.6mm



電源 ： リチウム電池 DC3.6V



電池寿命 ： 約 2 年(1 分間隔計測)



使用許容温度 ： －20 ～ 80℃フラッシュメモリ ： 64,000 レコード

or
C
h
ug

図 2 .設置要領

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外形寸法 ： φ22.5mm ×240mm

en



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通信速度 ： 32,000 レコード/3 分

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

20

通信規格 ： USB、RS232

©



p.

1 分(5 分)間隔で 44 日(220 日)記録可2022 年 12 月 9 日

圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO後藤清1.4. 水位計測精度について

精度の目安：水位スクリーニングが必要とする目的精度は、F.S±0.5%※を目安とする

ほぼ重なる ↓※「下水道管きょ等における水位等観測を推進す

803ｍ間の大気圧差るための手引き（案）平成 28 年 4 月 国土交通省
水管理・国土保全局下水道部」ｐ33 に示された、下水道管きょ内等に設置する水位計の統一規格案



分解能：濃淡レベルのスクリーニングでは、水位の分解能は±1cm 程度で良いといわれ

図 3 水平距離 803m 間の大気圧差

差圧式水位計との精度比較：ることが多い。しかし小口径管の水位計測で

市 販 の 差 圧 式 水 位 計 ( 精 度 F.S. ±は、ｍｍ単位の分解能を求められることが多0.1%/2m)との比較試験による水位差は平く、圧力チップはこれを満足する 0.6mm の均±1cm 程度で、スクリーニング精度を満分解能をもっている

たす

差圧誤差：水位は、圧力チップと大気圧計の差圧（ゲージ圧）から計算するため、水位計測精度は大気圧計の誤差を加えた合成誤差になる。
合成誤差は、各精度の二乗和平方根である√(102+20.42)＝R.S±22.7mm、10ｍF.S の0.2％で、目安の F.S±0.5％を満足している

圧力チップ・大気圧計高低差誤差：

大気圧計と水圧チップを 1：N に配置する

大気圧と水圧計測位置の高低差による計

ため、チップ間の水平・垂直距離による誤測誤差は、地上付近で高低差 1ｍ当り約差を生じる。約 803m 間の水平間の大気圧

1.27mm だが、実際は実測水位でオフセッ

差は、実証試験では器差補正および現場オトするので無視できる範囲。高度差影響がフセット後の値として、最大 6mm 平均懸念されるときは大気圧計を適宜、増やす
動圧影響誤差 ：存)で、合成誤差は、√(102+20.42+62)＝

圧力チップは、流速がある場所で水位を計

23.4mm で、目安の F.S±0.5％を満足して測するので動圧の影響を受けるいる。

実証試験および⾧年の調査実績から、動圧
誤差は、プローブ付近の低水位を除き、実測水位によるオフセット調整により無視できる範囲であるけれども、低水位・高流

p.



or

1.9mm(大気圧等高線勾配と風速揺れ依速の射流状態では計測誤差を生じるので

C

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水平距離間誤差：水位スクリーニングでは、

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計測に用いることはできない。

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図 4 差圧式水位計とのデータ比較

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO後藤清1.4. 収集データとチャート出力

日付

時刻 温度 絶対圧

図 5 射流状態下の水位計測値



温度影響誤差 ：圧力チップには温度センサが内蔵され、計測圧力の補正に用いられる。一般的な下水図 7.収集原データの温度変化には追随するが、一部の事業排水などの急激な温度変化には対応できない
温度実測値

圧力ﾁｯﾌﾟによる計測値

図 6 急激な温度変化による誤差精度管理 ：
定期的な精度管理は、精密な圧力試験機による比較試験か、浸漬水槽の実測水位によ

20

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to

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p.

る校正に拠っている©



図 8.チャート出力

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO 後藤

水位スクリーニング

同じような経済性と迅速性を必要とし、精2.1. 水位スクリーニングとは

密検査・治療への経済合理的な展開性が求スクリーニングとは「ふるい分け」のこと
で、下水道管路施設のスクリーニングは、



スクリーニングはまた、アセットマネジメ

管路施設の機能不良と劣化を、俯瞰的にふ

ントに不可欠な、定点観測(モニタリン

るい分ける作業をいう

グ・ベンチマーキング)計画に、合理的な劣化による機能不良の増加、機能不良によ根拠を与える

る劣化の促進など、劣化と機能不良には相*************************************************

互因果関係がある
水位スクリーニングで、水位観測により、



管路施設を、ストック(管路施設自体の資管路施設の機能不良区域をふるい分けた産価値)だけではなく、事業としての譲渡結果から、不明水、CSO、SSO、雨水管理、や貸与が可能な、管理技術のノウハウや各

下水熱利用などの、様ざまな対策に用いる

種サービスコンテンツを含んだ、総合的な*************************************************

証券的価値をもつ資産ととらえて管理す機能不良と劣化① 機能不良：管路施設の水密性不良、誤接、流下ること
AM は、包括民間委託への展開など、事業能力不足、計画外変化から生じる、不明水・溢としての譲渡や貸与の可能性を示す流通

水・滞留・汚損・堆積等の現象性が必要であるため、システム化(アセッ② 劣化：全般的な老朽化、破損・クラックなどのトマネジメントシステム AMS)されてい物理的損傷、不陸・蛇行・勾配不良等の外的要る因との相乗による不具合



国際的な流通性と公共事業入札参加能力*************************************************に不可欠な、AMS の国際標準品質認証で2.2. アセットマネジメントに必要なスクリーニ

ある ISO55000 シリーズが、下水道分野を

ング

中心に国交省主導で推進されおり、仙台市
予防保全(ヘルスケア)による、リスク管理やリーディングカンパニー(日本水工設計、(重篤になる前に問題個所をみつける)と、

積水化学工業、日水コン、管清工業、水イ

機会管理(良いものを無駄に直さない)にング等)で、すでに導入されている必要なスクリーニング(情報収集)は、アセットマネジメントにおける、パフォーマン

を再帰評価して資産的価値を上げる経営

ス管理のコアである

的手法)なので、スクリーニングをはじめ

スクリーニングの規模は、処理区、排水区、とするシステムコンテンツの仕様は、固定工業団地(悪水特定)、開発団地(施設移管)的なものではなく、経営目的に沿って逐次など、調査目的により変わる評価され、更新・改良されてゆく

スクリーニングは人に例えれば健康診断



圧力チップによる水位スクリーニングは、
下水道管路施設の資産価値の向上に資す

した全ての管路施設が対象で、健康診断とる AMS の診断技術であると認識される

P

en

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である。健康診断であるから一定年齢に達22

AMS はメタ管理システム(システム自体

20





©



p.



アセットマネジメント(AM)

or



められる

C

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2.

清

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO

3.

水位観測と流量観測

3.1. 水位観測と流量観測の適用範囲
清3.2. 流量観測の方法


自然流下の下水管路施設では、満管付近で流量観測は以下の方法から選択する① マニング公式による水位を流量変換

水理挙動が急変し、流下量としての流量計

大概算レベル測は精度を保持できない後藤② マニング公式を実測値で補正

溢水時や浸水時にありがちな、管内滞留時

概算レベルには、流下量の定量はできず、開水路流量③ 開水路流量計を用いる方法

計の計測精度も確保できないので、流下量

流量観測精度を確保したいときや通水能力の定量は水位情報からの間接

ただし、滞留状態では精度を保てない

計算にならざるを得ない


溢水対策で必要な情報は、水位としての満管余裕率や、満管以上の水位変動で、流量情報よりも優先される



河川や大規模水路からの溢水・浸水対策でも水位情報が優先され、流量は付随する水理解析から計算されることが多い



内水対策も同様で、水位観測がベースであり、これが「水位主義」の所以である



自然流下条件下では、せきやフリューム水位から正確に流量を観測することが可能

マニング公式等の平均流速公式を利用す
図 9 .水位-流量変換フロー

れば水位から流量を概算することも可能
だが、定量精度は担保できない
圧力チップによる水位スクリーニングは、水位から問題個所を濃淡レベルで見つけ

3.3. マニング公式による水位・流量変換


だすための手法で、正確な水位観測とは次

動水勾配）・粗度係数の代表値とマニング

元を異にするが、自然流下状態であれば、公式を利用して流量に変換する

マニング公式を実測値で補正する方法にることができる

とくに微小流量や満管付近および満管以水位調査主体の業務：SSO 対策、雨水管理

上の水位からの流量精度は期待できない等の内水や浸水対策関連業務

ので、簡易・目安・限定レベルで用いる

流量調査主体の業務：不明水対策、下水熱、
orp.

CSO 負荷量調査(水位観測からの流量計

22

P

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to

ug

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C

算)、事業所排水負荷量調査20

粗度係数の代表値や管路勾配は、厳密なものではなく、計測精度は目安レベルであるより、概算レベルで水位から流量を観測す

水位データを、流量表の管径・管勾配（＝©

2022 年 12 月 9 日

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ペンタフ株式会社 CEO

3.4. マニング公式を実測値で補正する方法


実測した水深と流速分布(平均流速)から、

後藤

清

3.5. 開水路流量計を用いる方法


マニング公式(実測値補正)以上の精度を

粗度勾配係数を計算し、マニング公式によ期待するときは、開水路流量計による流量

り流量に変換する方法

調査を行う

代表粗度と計画管勾配を使った方法より



開水路流量計は、管径・流量・人孔内状況

流量精度が期待できるにより、精度確保に適合する流量計測方式

実測は頻度の高い時間帯や深夜(常時浸入を選定すること

水の定量精度が必要なケース)など、調査（表 1.計測方式比較表を参照）

目的に合致する時間帯を選ぶ



小口径管の流量計測ではワンタッチ流量計による方法が経済的である

図 9-1 .水位-流量変換フロー2019 年以降の現場知見から、図 9-2 のよ
うに、粗度勾配係数が変化するものが散見されたため、図 9 ③2 点の粗度勾配ケース

写真 2.ワンタッチ流量計

による方法では、精度が保てないケースがあることが判った
今後、水位からの流量計算には、マニング



流量への変換は、水位スクリーニングで絞公式ではなく、原則、面速式流量計で 1 日

り込んだ区域に限定することが、経済合理

程度、水位と平均流速を実測して得た水位的である－流量関数をもとにする

雨天時浸入水区域の絞り込みの例として、
水位スクリーニングにより、①晴雨天時時間最大・最小・平均水位比②対象降雨日降雨強度と満管余裕率比を、評価して、不明水の区域の濃淡を特定した後、絞り込んだ問題区域を対象にして、流量変換または流量調査で、①雨水混入比
②浸入水量
or

p.

③下水熱負荷量ughC

等により評価する

20

22

P

en

to

図 9-2 変化する粗度勾配係数©

3.6. 流量変換(観測)は全部ではなく必要なだけ

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清3.7. 水位から計算される流量の実用精度


マニング公式を利用した計測水位からの-を必要とするケースは流量調査を用いるの

流量計算精度は、ラフなスクリーニングレ

が賢い選択であることが明確になった

ベルにとどまり、これをもって不明水対策における定量評価や、合流改善における負荷量計算、流下下水量の定量に用いることは困難である

その理由は、インバート部で水位を計測する場合、インバート部での管勾配変化、インバートを超えると水路が急拡になって水理条件変化、接水部に発生するスケールの影響などがあるため

チップ径φ22.5mm＋マウント厚を考慮した 3cm 以下の低水位では、計測不可



円形管渠内調査では、現場知見から 3cm 水位でも堆積やセンサ自体の影響を受けた波立ちがあり、5cm 以上の水深が望ましい

5cm の水深があってもφ300 以下の小口径
管ではセンサ自体が流れを邪魔することがあるので、低水域主体の小口径管は推奨できず、φ350 以上の中・大口径管以上を計測対象とすることが望ましい



計測水位から流量計算を求められることは多く、簡易計算で精度に関する懸念をおえしてから計算を承ってきたが、それでも計
算流量値が独り歩きしがちであった



実験水路で流速分布を異なる水位で実測し、粗度勾配係数を定数ではなく変数にして水位から計算した流量は、面速式流量計に近い精度を確保できるが、実際の下水管路では、様ざまな理由で精度を確保できないことが分かった

詳細は、別資料の「水位調査から計算され
or
ug

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C

知見を経て、水位のままで簡単に評価でき

20

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ることは安価な水位調査に任せ、定量評価

©



p.

る流量の実用精度」を参照されたい2022 年 12 月 9 日

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表 1.流量計測方式比較表

©

4.

清

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO 後藤

流域接続点管理4.1. 流域接続点の水位スクリーニング

⑤ 処理場・ポンプ場の揚水量データ利用処理場付近の管内貯留エリアでは、流入流流域負担金に関わる調定水量は、流域関連量の定量は不可能で、どのような方法を用

公共下水道の管理上、悩ましく、資産管理

いても定量精度は確保できない。

上看過できない問題である


清

流域下水道接続点は、処理区規模で数か所測点を変更できないのであれば解析デー
タから管内貯留期間を外すから数十か所あって、その形態は、① 流量計設置箇所② フリュームのみ設置箇所



水位スクリーニングの結果をもとに、必要③ 計測用人孔のみ設置箇所

な定点モニタリングを計画することが合など、様ざまである理的である流域接続点の多い自治体では、流量計を全

定点モニタリングの方式としては、土木・箇所に配置しているところは少なく、され電気工事が不要で、短期間で設置が可能なているとしても諸事情により、流量検針量

マンホールステーション方式が経済的でによる調定水量決めはほとんど為されてある

いないのが実情である。


4.3. 流域接続点の定点モニタリング



ネット監視は、通信インフラの発達と軌を接続点数の多い流域からは、処理場流入量一にするが新しい小電力無線規格など、多不明水対策を兼ねて、実態を確認したいと様な選択が可能になってきているいう要望が多かったが、経済的な理由で実施されてこなかった


この問題は、全流域接続点を対象にした、
圧力チップによる水位スクリーニングにより問題を解決することができる



流域管理者より、水位スクリーニングとポンプ場排出量による自治体単位の不明水図 10.マンホールステーション模式図

スコア管理で不明水削減を推進する、実務的な提案が為されている
4.2. 流域接続点流量の定量方法
流域接続点の流量定量方法は次の通り① 観測水位からの流量変換(マニング公式実測値補正)② フリューム水位からの流量変換p.

写真 3.マンホールアンテナと設置状況

or③ 既存流量計データ利用(実測確認含

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む)

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④ 開水路流量計による流量調査©

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圧力チップによる水位スクリーニング

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5.

不明水対策

清

5.2. 水位スクリーニングによる不明水評価 PAT.


水位スクリーニングでは、１分間隔以上のデータを時間値に整理して、時間変動値の最大・最小・平均比較により、日単位で不明水を簡易評価する



調査期間を、①～⑤に区分して評価する①除外日(欠測・不良データ)
欠測・データ不良・事情不明データは皆無にできないので、解析対象から最初に除外する②対象降雨日(降雨量・降雨強度指定)
雨天時浸入水を評価するための区分。降

図 11 .スクリーニングから展開する不明水対策フロー

雨強度と満管余裕率、溢水余裕率も、この区分の時間最大水位を当てて評価する

5.1. 俯瞰規模の不明水スクリーニング式下水道では、取付管と支管部対策に対応

多くの自治体からは、濃淡レベルで良いかする。合流式下水道では、処理場運転管理

ら、不明水をマップ俯瞰できる情報がほし

コスト縮減に資す不明水対策に対応する

いというご意見を承っている④晴天日(降雨量指定)

水位スクリーニングの計測単位規模は、年晴天が続いた日のわずかな降雨量は、浸次改善規模より小さくし、処理区規模の調

入水に影響しないので、必ずしも 0mm/日

査箇所数は、数十～数百か所の同時観測が、である必要はない。必要な晴天日が確保で同一条件評価という点で合理的である

きないときも、チャートから判断して晴天

圧力チップによる水位スクリーニングの日相当に区分する場合がある

単価は、従来の流量調査の 1/5～1/10 以下⑤対象外日(解析対象から外れる日)①～④以外。解析対象から除外する

en

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or

p.

で、俯瞰レベルの不明水調査に対応する

図 12 .水位による不明水の簡易評価フローP

これまでほとんど実施されていない

22



浸透浸入水を評価するための区分。分流20

俯瞰規模の不明水調査は、経済的理由で、©

③降雨後影響日(日数指定)

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5.3. 変換流量による不明水評価 PAT.


清5.4. 不明水対策区域の絞り込み

水位スクリーニングから、3.1~3.3.の方法

水位スクリーニングによる、濃淡レベルのにより流量に変換できる。

俯瞰から、必要に応じて、濃い区域だけを変換流量から日量単位で対象に、流量調査による更なる絞り込みと①雨水混入比、②原単位評価、③浸入構成

順位評価を行う

比、④浸入強度、⑤原単位評価、⑥パレー
ト解析などができる
常時(地下水)浸入水の定量法として、圧力
チップの温度データを利用し、深夜の特異値ではない最低温度時の流量を、常時浸入水とみなして定量する
20
10.9%
13
9.7%

合計

8
4.3%

図 14. ワンタッチ流量計による流量調査

29.1%

672.3m3

3
4.3%



19
7.5%
16
5.5%

10
4.4%

15
6.5%

6
6.6%

スクリーニングもしくは、更なる絞り込み
調査の結果を受けて、①順位評価、②用途

14
7.2%

別住居区分、③建設年度などを勘案し、モデル地区を単数または複数、選定する

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0
8

6

3 20 11 13 19 7 14 12 1

2 15 16 4 17 5

9 18 10

ブロック№

図 13.①浸入水の絶対量/単位量評価

Ａ重点改善

33

Ｂ計画改善

17
8
0

Ｃ経過観察

良好

雨水混入比
1.5倍相当計画日平均汚水量の20%相当

100

0
10
20
40

良好
Ｃ経過観察
Ｂ計画改善
Ａ重点改善

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

p.

8

or

7

h

C

図 13.②原単位評価

ug

6

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5

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4

P

3

22

2

20

1

©

雨天時浸入水量(m3/30mm/ha)

2022 年 12 月 9 日

圧力チップによる水位スクリーニング

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モデル地区対策の結果から、効果的な詳細

定量しながら対策を行う

調査と対策工事の組み合わせによる、全体

詳細調査は、部位毎の改善箇所を特定・計計画を策定する数するために行うもの



部位ごとの段階補修定量により、部位ごとの削減不明水量、調査費、工事費実費から、顕著な事業効果が認められる範囲で対策を実施することが原則

事業効果を定量するモデル地区とは異なる結果が生じる場合、必要に応じて詳細調査を追加する



詳細は、コンサルタントマターなので割愛

雨天時浸入水量(m3/30mm)

50

100

45

90

40

80

35

70

30

60

25

50

20

40

15

30

10

20

5

10

0

0
8 6 3 20 11 13 19 7 14 12 1 2 15 16 4 17 5 9 18 10
ブロック№

図 16.単量順位に基づくパレート評価

P

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to

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C

or

p.

図 15.調査結果模式図と各種詳細調査

22





20



選定されたモデル地区を対象に、不明水を©



5.6. 総合プランの策定

累積比率（％）

5.5. モデル地区対策

清2022 年 12 月 9 日

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合流式下水道雨天時越流水対策

6.1. 残された課題

る水位スクリーニングを、雨水吐き放流量

しての CSO(合流式下水道雨天時越流)対計測に応用したもの
越流せき上流 2 か所(流入渠および遮集渠いる付近)に圧力チップを仮設し、計測水位ｈ

しかし依然として、雨水吐きからの放流のの 2 か所平均と堰⾧ B から、フォルヒハイ

実態(降雨強度と放流量・放流負荷量の、マーの式等を利用して流量計算する(水理

定量的な関係)は知られていない

公式集 発電編 横越流堰)

降雨初期負荷量調査も、手汲み採水による水質調査が主で、定量ベースの負荷量調査

Q(㎥/s)= 1.9018×B(m) × h(m)3 / 2



JISｋ0102 の溢れ口への適用にある、フラとしては改善の余地がある

ンシスの全幅堰公式(係数 1.84)を適用し放流(越流)負荷量定量システムとして、流ても、上式とは 3 ポイント程度しか変わら

入管と遮集管の差分流量から流量を計測ないので、スクリーニングレベルではどちする流量計と、自動採水器の連動システム

らを適用してもよいの納入実績があるけれども、主に経済的理

経験的な計測精度は、F.S.±10~20％程度

由で普及しなかった

L 字形せきなど、流量式の適用に問題があるケースもあるけれども、俯瞰・濃淡レベルの越流情報を得る目的には適合し、降雨
初期負荷量調査の前段調査として位置づけられる

写真 4. CSO スクリーニング

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図 17. CSO モニタリングシステム

P





22



CSO スクリーニングは、圧力チップによ

オイルボールの解消など、緊急対策事業と策は、目に見える形で顕著な成果を収めて





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

6.2. 水位スクリーニングによる越流量計測

©

6.

清

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO 後藤

6.3. 自動採水器ベースの降雨初期負荷量調査


雨水吐きの降雨初期負荷量調査では、降雨清*****************************************
採水コントローラの動作手順があっても越流しない、越流してもすぐに吐出接点入力自動採水器の信頼性にも問題があり、人海② 越流水位の範囲にあるとき、コントロ

調査から脱せないでいる現状があるーラから、自動採水器へ設定プログラムに対応としては、現場の空間的、揚程的制約

より採水信号を出力があるので現場稼働試験を前提とするが、③ 空振り(不完全採水)になった時は、自越流水位検出をトリガーとするプログラ

動採水器 1 台単位でプログラムを終了

ム採水コントローラと、空振りを見込んだ④ 回収を待たず、越流が生じた時は次の複数の自動採水器の組み合わせにより、問自動採水器を稼働する

題が解決できる可能性がある*****************************************

自動採水器のトリガー水位決めのために、
圧力チップを使った、雨水吐き人孔の水位計測を推奨する

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写真 5. 水位トリガーによる自動採水システム

22

が高く、ビジネスとして難しい側面がある

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

① 採水開始トリガー：水位またはポンプ©



中断するなど、いわゆる空振り作業の比率

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ペンタフ株式会社 CEO

7.

分流式下水道雨天時越流水対策

7.1. 調査の現状
SSO(分流式下水道雨天時越流水)問題は、



清7.3. 不明水スクリーニングと流出解析を用いる
方法
30 か所以上の同時流量調査とコンサルタ

マンホール溢水やトイレの逆流、汚水処理

ントの流出解析業務を組み合わせた施設

場の雨天時過負荷などの現象により、増強提案により、顕著な浸水改善がみられ

1006/1553(65%)の自治体や、被害住民にた事例がある

よって広く認識されている


後藤



この経験から、水位スクリーニング(流量SSO は雨天時浸入水が根本原因だが、溢水

変換)による不明水スクリーニングと、雨などの現象は、管路施設の流下能力不足と天時浸入水を雨水に見立てた流出解析に重なって生じることが多い

よる SSO 対策の有効性がうかがえる国の施策として、2003 年、下水道機構から「雨天時増水対策計画の手引き(案)」が発刊され、緊急対応としての実効性が高い
管路施設の増強による溢水解消を中心とした対策が実施されてきた



主要下水管路 2・３箇所で流量を調査し、雨天時浸入水を雨水とみなす方法で、流出解析モデルにあてはめる

施設増強(拡径・バイパス・貯留池・ポン
プ増設等)シミュレーションにより流下能
力不足による滞留溢水等を解消する計画
を策定する

7.2. 水位スクリーニングによるアプローチ


圧力チップを使った水位スクリーニング
により、溢水人孔に連動するルート単位の水位変動を時系列で定量できる
合流や曲がりの影響など、実態に即した細かい流出解析に適用できる可能性が高い
拡径・バイパス増設・ポンプ増設等の、施設増強後のパフォーマンス検証へも適用

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できる

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図 18. 流出解析をもとにした施設増強©

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7.4. 緊急避難管対策

緊急避難管対策では、流量を計測する必要

清7.5. 溢水危険域の絞り込み


水位データだけでも、SSO および雨水管理はなく、圧力チップを使った水位調査が有対策に有用な溢水危険度を簡易に判定す

効である

ることはできる

はじめに圧力チップを緊急避難管と付近

判定の基準は、水位がインバートを超えるの既設汚水管に仮設し、水位データから緊かどうか、最大通水能力の水深を超えるか

急避難管の使用実態を調べる

どうか、下流影響を受けて滞留水位になる

確認された未使用避難管は、閉塞するかどうかなどである



確認された使用緊急避難管は、使用頻度の







最大通水流量の管径比は、管の形状により軽減対策と下流ボトルネック解消対策を異なるため、水位からの判定ではこれを考行い、事業効果を判定する

慮すること

軽減対策としては、避難管流入口に L 型管

対象となる計画降雨量や降雨強度が、調査を接合して、越流水位を嵩上げし、使用回

期間中に再現される可能性は低いので、推数が減るかどうかを確認する

定的に評価できるデータを収集する必要

下流ボトルネック解消対策は、ボトルネッがある

クマンホールの特定と、既設汚水管から特[ 小口径円形管の例 ]定汚水管へのバイパス管設置による対策に当たっては、バイパス工事と同時に、

W.L

0.938DW.L

インバート

既設汚水管、特定汚水管、緊急避難管、放流先雨水管、ボトルネックマンホール、バ
イパス管の水位を圧力チップで計測し、ボトルネックの軽減または解消が確認された時点で、緊急避難管の閉塞または嵩上げ



を実施する

インバートを越える水位は、計画以上の流下量があるレベル

0.938D を越える水位は、満管・溢水の危
険性が高い



水位が滞留パターンを示し、かつ水位がイ
ンバートを越えて高い場合は、満管・溢水の可能性が高い

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写真 6. 緊急避難管（朝日新聞ニュースより）©

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7.6. 流量比率による溢水危険度の簡易評価
水位スクリーニングから、マニング公式の
水位流量比率を利用して、溢水危険度を満

地球温暖化・日本列島の亜熱帯化・都市化

管流量余裕率で評価することが可能(ヒートアイランド現象)による、降雨強度

この方法によれば、満管流量に対する余裕の増加、舗装化に伴う雨水浸透率の低下

率で簡易に評価することができ、経済的に(雨水流出率の増加)により、内水・浸水被面的な SSO 管理マップを作成することが害が深刻な状態になってきているできる

国の対策として、雨水管理総合計画策定ガ

但し、精度は高くないので、定量的な扱い

イドラインをはじめとする、内水・浸水対ではなく絞り込みに限定する策に関するガイドラインが示された


下水道浸水被害軽減総合計画策定マニュ
アル(案)では、対象降雨・外水位の設定をもとにした内水ハザードマップの作成、事業実施と評価に必要な下水道管渠内水位等の観測と蓄積の推進が示されている

8.2.下水道管渠内水位等の観測と蓄積


制度に資する常時観測が原則である

表 2. 水位流量比計算表の例

これは、浸水危険警報などの予防保全、内水ハザードマップの作成・更新などのリス
クマネジメントに由来する



水位スクリーニングによる、下水道管渠内
水位の面的把握は、内水・浸水の危険度をシミュレーションするときに、詳細な面情報を提供するもので、より実態に即したハ
ザードマップ作成に寄与する

8.3. 管路施設増強対策の検証
水位スクリーニングは、増径、バイパス・
ネットワーク、浸透・貯留施設、ポンプの増設などの管路施設の増強、タイムライン

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p.

式の対応計画や事業検証にも適用できる

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数値
0.939
5.284928107(D^2/8*(θ-sinθ)）/(π(D/2)^2) 0.974896629(D/4*(1-sinθ/θ))/(D/4) 1.159042479
径深比^(2/3)
1.103399803
流積比*径深比^(2/3)
1.075700749



計算式
H/D
2*acos(1-2H/D)en

計算(満管を1とした水深比→流積比・流速比・流量比)
諸元
水深比
水面角θ
流積比
径深比
流速比
流量比

下水道管渠内水位等の観測は、周知下水道P

図 19. マニング公式を利用した満管余裕率計算

22

8.1. 背景

20



清

雨水管理

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

8.

後藤

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO 後藤

清8.4.雨水関連のモニタリング調査


雨水流出抑制・貯留施設の性能評価として
圧力チップ使った施設と付近管渠の水位
計測と流量観測が経済的

人孔蓋飛散内圧の定量

内・外水連動水位観測：外水影響による内水変動調査

8.5. スクリーニングから定点モニタリングへ

水位スクリーニングの結果は、水位モニタ
リング調査および定点モニタリングの位
置や箇所数の決定に役立つ

溢水対応の水位モニタリングは、ゲージ圧式水位計が空中超音波式に比べて有利



溢水しないケースでは、維持管理性能から
空中超音波式などの汚水と非接触な計測方式が有利
定点モニタリングでは、通信インフラの進化に合わせて、経済合理的な方法を選択する

図 20. 内水氾濫危険水位の概念図
出典：水位周知下水道制度に係る技術資料（案）

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H28.4 国土交通省水管理・国土保全局下水道部©

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9.

清

下水熱利用

9.1. 構想段階の熱源調査


構想段階の熱源調査は、「採熱地点における既存の流量計測データの活用」や、「既存の流量データに基づく流量推計」など、実測以外の方法が主である（「下水熱利用プロジェクト推進ガイドラ
イン(案)」平成２６年 国交省）



構想段階でも可能であれば、熱負荷量をス
クリーニングができることが望ましい

すでに推計されたデータや下水熱詳細ポ
テンシャルマップがある場合、温度・水位
スクリーニングによる FS 調査を兼ねた検証が有効である

9.2. FS（事業化）調査段階の熱源調査


圧力チップを使った水位スクリーニング
では、1 分毎の水位と温度を計測できるので、下水熱負荷量分布調査に適用できる



水位データからの流量計算は、3.3. マニン
グ公式を実測値で補正する方法を参照



細かい熱負荷量計測により、降雨・融雪・
大規模温浴施設影響など、下水熱利用の現場適合を判定し易い。ただし温度変化が激しい排水では別途水温計測が必要である
流量精度に厳密を期すばあいは、フリュー
ム式や面速式の流量計を用いる
水位流量[ｍｍ][ m3/h ]

降雨量

10
9

[ mm/min ]

100
0

8

90
2
80

7

70
4

6

60

降雨

5

50

4

40

温度

3

30

2

20

水位

1
9

12

15

18

21

24

00

or

6

C

3
160814 (日)

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図 21. 降雨量・温度・水位グラフ

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10. 事業排水管理
10.1. 悪水スクリーニング

10.3. 下水道使用量認定と流量精度管理

事業所の下水使用料が、水道使用量で認定

工場・事業所下水の排除基準を上回る、水されており、かつ明らかに下水道排出量が質が観測されたばあい、悪水として発生源

水道使用量より少ないと推定される業種を特定する必要がある

では、排水流量計を新たに設置し、その検発生源の特定と同時に、排出流量が届け出

針値で下水使用量を認定することが、自治

排水量区分を順守しているかどうかを調体協定により行われるケースがある

べる必要もある(ホテル、病院、大型スーパー、スーパー

圧力チップによる水位スクリーニングは、銭湯、特定事業所等)

水位と温度の時系列変化を同時に計測で



清



このケースでは、取引用計器としての精度きるので、濃淡レベルの排水マップの作成

管理が必要で、弊社ではトレーサビリティと発生源の絞り込みに適用できるのある基準流量計との比較精度試験と、汚発生源の特定は、通常の水位・温度パター

物流下や波立ちを再現して検定しているンからの乖離を探るもので、必要に応じて異常なものが見つかったルートを辿って発生源を特定する

大規模事業所で複数の排水口があるばあ
いも、圧力チップによる水位スクリーニン
グによる前段調査が有効である



写真 7. 基準流量計 OP テストラボ全景



圧力チップは調査用で、公共桝(卵形フリ

水位と温度だけでは特定し難いケースで

ューム式)や、人孔(小口径管用 PB フリュ

は、電気伝導度チップを組み合わせる方法ーム式)で用いるがある

定置型流量計用としては、面速式流量計を含めて、ゲージ圧タイプの圧力センサを用

10.2. 事業所内不明水いる

大規模事業所の下水排出量が、届け出排水量よりも大幅に多いケースでは、恣意的な
排水でなければ、事業所内不明水の可能性が高い
広域な大規模事業所の不明水は、圧力チップを使った水位スクリーニングにより濃淡分布を調べたのち、誤接、送煙、注水、カメラ検査などの詳細調査で発生源を特

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写真 8. 排水流量調査(卵形フリューム式流量計)

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定し、改善工事と改善効果定量調査を行う©

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO後藤清

11. 更生工事のためのモニタリング
11.1 工事前確認調査


この調査は、作業対象管路を流下する下水の、水位、流速(流量)を計測して、① 更生工事工法の適用確認② 作業安全性と作業可能時間帯の確認③ 水替え仕様決めを行うもの



面速式流量計を用いる方法が一般的だが、経済的な方法として、圧力チップによる水位計測と、簡単な流速計測との組み合わせがある

具体的には、「3.3. マニング公式を実測値で補正する方法」により、最大流量と最大流速を計算する

（対象規模：2.5ha、798.59m、99戸）

ただしこの方法では、滞留後の水位低下、量計を用いること

改善

検査

改善+検査

11.2. 浸入水削減効果確認調査


更生工事による、浸入水削減効果の定量は、水位計測とマニング公式に拠る流量計算
では、精度を担保できないので、開水路流量計を用いること



①

②

③

④

⑤

⑥

補修段階

接続桝
ﾗｲﾆﾝｸﾞ

取付管
ﾗｲﾆﾝｸﾞ

開削
敷設替え

未使用管
閉塞

誤接改善

水密性不良箇
所改良

部位

接続桝

取付管

96

全数N

いわゆる引き水の流速は定量できないので、その可能性があるばあいは、面速式流

＃

排水設備

118

99

改善数n

65

51

31

14

10

25

全数比%
単価￥

67.7

43.2

26.3

11.9

10.1

25.3

99,0005,049,000

250,000
7,750,000

130,000
1,820,000

105,550
1,055,500

合計

42,0002,730,000

費用A

2,730,000

16,000400,000

1,455,500

14,619,000

検査項目

接続桝注水試験取付管圧気試験

本管T V

排水設備調査

数量
単価

68

58

798.59

99

合計

4,648
316,064

費用B

316,064

1,443,012

864,270

費用A +B

3,046,064

16,062,012

2,319,770

1,118
892,824

8,730
864,270

削減水量Ｃ改善
1箇所あたりm 3/m mA /C

15,689,655

51,475,352

A /C /N

163,434

436,232

54,052

改善+検査
１箇所あたり(A +B )/C

17,506,115

56,556,379

8,528,566(A +B )/C /N
排水設備を1としたときの費用対比

182,355
2.1

479,291
5.6

比率

15.2

24.8

単位雨水
浸入水量比
単価
(￥/m 3 /m m )削減比単価(￥/% )

削減率Ｄ
改善
1箇所あたり改善+検査１箇所あたり

0.174

9,486
550,188

0.284

0.272
5,351,103

86,147
1.0
23.8

A /D

179,605

589,476

61,155A /D /N(A +B )/D

1,871
200,3994,996
647,662

618
97,469(A +B )/D /N

2,087

5,489

985

図 22. 段階補修定量グラフと事業効果定量表

中・大口径管は面速式、小口径管はフリュ
ーム式流量計を用いることが一般的ある
常時(地下水)浸入水は管径に比して、非常に低水位(小流量)であることが多いので、更生工事区間の削減浸入水量の定量では、管径に関わらず PB フリュームによる定量が望ましく、深夜流下量に合わせてフリュ

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ームサイズを決定する©

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圧力チップによる水位スクリーニング

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ペンタフ株式会社 CEO 後藤

12. 貯留管・貯留施設調査
12.1. 新設貯留管の機能確認

清13. 人孔内地下水位調査


人孔内の管頂よりも低い位置に横穴を穿圧力チップを配置するだけで、簡単に貯留

ち、導水して圧力チップで地下水位を計測

実態を定量できるするもの

圧力チップによる方法は、ケーブルレス、
小型ハンディ、低コストで、調査に最適である

貯留量は、圧力チップによる複数の計測水
位と貯留管形状から計算される



圧力チップは、貯留管の起点・終点・中間点で、深さ 10ｍ毎に配置される
図 24. 圧力チップ地下水位計



常時浸入水分布調査に付随して、常時浸入水の内訳が地下水位であることを確認す
る

水密性と管頂地下水位との相関を調べる
ことがある



地下水位マップや地下水位等高線作成に用いることができる
以上

図 23.雨水貯留管の例(名古屋市 新川総合治水対策協議会資料より)(貯留管の参考例で、弊社調査実績とは関係ありません)

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圧力チップによる水位調査で、水位変動状

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況を予め確認し、設置箇所を選定する

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

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12.2. 貯留管・貯留施設水位計の設置箇所選定