文献情報
文献番号
200100935A
報告書区分
総括
研究課題名
震災時水道施設復旧支援システム開発研究(総括研究報告書)
課題番号
-
研究年度
平成13(2001)年度
研究代表者(所属機関)
財団法人 水道技術研究センター
研究分担者(所属機関)
研究区分
厚生科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 生活安全総合研究事業
研究開始年度
平成11(1999)年度
研究終了予定年度
平成13(2001)年度
研究費
21,825,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
日本における水道の普及率は96%を超え、欠くことのできない社会基盤施設となっている。このような状況で地震が発生すれば、水道施設は甚大な被害を受けることが想定される。平成8年度から3か年で実施された「地震による水道被害の予測および探査に関する技術開発研究」の成果として、震災時に水道施設が受ける被害を予測することが可能となった。しかし、最終的に水道事業体は、施設の耐震化及び更新、並びに地震発生を想定した応急復旧・応急給水等の計画立案や、地震発生時の水道施設被災状況に応じた迅速な応急復旧・応急給水を実施しなければならない。特に、管網を形成している配水管では、上流側からの復旧や口径の大小による復旧が効率的であるとは限らない。そのためには、施設被害予測結果だけで対応することは不可能であり水理的要素を考慮した応急復旧・応急給水までの手法を明確にする必要がある。
本研究は、施設被害予測結果をもとにして、合理的に断水人口を予測し、最も効率的・効果的な応急復旧・応急給水の実施計画策定を可能とする震災時水道施設復旧支援システムの構築と、空管、満水管に併用可能な漏水・断水探知技術の研究及び管路の漏水・断水自動検知システムの開発を行うことを目的とする。
本研究は、施設被害予測結果をもとにして、合理的に断水人口を予測し、最も効率的・効果的な応急復旧・応急給水の実施計画策定を可能とする震災時水道施設復旧支援システムの構築と、空管、満水管に併用可能な漏水・断水探知技術の研究及び管路の漏水・断水自動検知システムの開発を行うことを目的とする。
研究方法
本研究は産学官の共同プロジェクトとして実施し、その実施に当たっては学識者、水道事業体及び民間企業からなる「震災時水道施設復旧支援システム開発研究検討委員会」、「幹事会」及び「幹事会作業プロジェクト」「影響度予測システム研究WG」さらに「被害探査技術研究WG」「復旧支援システム開発研究WG」を設置し、種々の討議を重ねながら研究開発を推進した。本研究は平成11年度から平成13年度までの3か年で行い、最終年度である本年度は、開発研究方針に従い、地震による被害予測結果をもとに合理的に断水人口を予測し、効率的な耐震化計画、応急対策を支援することができる影響度予測システム(プロトタイプシステム)の開発及び被害探査技術に関する研究等について検討を行い、取りまとめを行った。
結果と考察
1.影響度予測システム研究
1)影響度予測システムの開発
平成11年度調査のシミュレーション手法の検討、平成12年度調査の東灘第2低層をモデル地区としたパラメータ、手法の検証を受けて、本年度調査では地震による被害予測結果をもとに、合理的に断水人口を予測し、効率的な耐震化計画、応急対策を支援することが可能である影響度予測システム(プロトタイプシステム)の開発を行った。
2)影響度予測システムの適用
影響度予測システム(プロトタイプシステム)を活用して、様々な震災施策に対する感度分析、及びその分析結果の評価方法を検討した。さらに東灘第2低層をモデル地区として、効率的な耐震化計画を立案するための基本的な考え方について提案を行った。
3)考察
影響度予測システムの活用方法として、震災対策の効果の検討と効果的な耐震化計画の立案を示し、モデル地区における震災施策の実施効果について定量的に把握するために基準となるケースとの比較を行い震災施策の効果を把握することができた。震災対策では幹線の耐震化を実施することだけではなく、応急復旧、応急給水にも大きな効果があることが分かった。これら影響度予測システムを繰り返し検討することにより、効果的な耐震化計画を立案することができた。影響度予測システムの適用では、地震発生前の事前検討をイメージしているが、被害状況や復旧状況を影響度予測システムにて状況に合わせた効率的な応急対策の検討、あるいは耐震化管路等の施設整備費用とその効果を用いて、費用対効果を算出し、施設整備の優先順位を決定することも可能である。
2.被害探査技術研究
1)効率的探査技術の検討
効率的探査手法や新しい探査技術の効果を試算するには、実際の管路網を対象として、地震時の被害を想定し、その復旧計画を立案し、復旧の基礎条件を与えてモデル上での復旧のケーススタディが必要である。今年度は金沢市企業局の水道施設データを用いて、昨年度に引き続いて管路被害復旧作業のケーススタディを実施した。このケーススタディは、管路網を幹線と配水支線に分離して、配水支線は市内の校下図形単位に探査復旧することを条件として設定し、それぞれについて従来技術で被害探査した場合と、空管の被害探査を含めた新技術を併用した場合の2通りの復旧日数を求めた。その結果、幹線および配水支線のいずれも探査効率向上によって復旧日数が短縮することを確かめた。
2)新探査技術の基礎実験
①音響法の基礎実験研究音圧法の基礎実験研究
前年度までに実施した水中音響特性確認の基礎実験、破損配管内部音響解析、音響法による通水時の被害探査アルゴリズムの開発および川井浄水場でのフィールド実験の結果をふまえて、今年度は音響法による被害探査試作機を製作した。この有効性を評価するために川井浄水場で満水時および空管での被害探査フィールド実験を実施した。さらに地中配管でのフィールド実験も実施し、破損部に起因した反射波検出による漏水位置推定有効性を確認した。
②音圧法の基礎実験研究
前年度までに実施した音圧法による漏水判定の基礎実験、漏水判定基準の検討、漏水位置検知の川井浄水場でのフィールド実験、測定機器の検討と試設計をふまえて、今年度は音響法による被害探査試作機の製作、試作機による川井浄水場でのフィールド実験、実際の埋設管路における音圧測定を実施した。実験結果から複数点の音圧測定データから、漏水区間の判定と探査範囲の絞り込みを効率的に行なう方法を検討すると共に、1000mを超える音圧伝播を確認した。
考察=今回のケーススタディでは、新技術の導入が、地震被災時の復旧に及ぼす能率面に着目した評価とした。これによれば、従来の被害探査手法の適用には通水が必要条件であるため、探査・復旧のサイクルに制約条件が生じるところ、空管探査を併用することでその制約を部分的に解除できることが復旧所要日数の短縮につながることを明らかにした。
1)影響度予測システムの開発
平成11年度調査のシミュレーション手法の検討、平成12年度調査の東灘第2低層をモデル地区としたパラメータ、手法の検証を受けて、本年度調査では地震による被害予測結果をもとに、合理的に断水人口を予測し、効率的な耐震化計画、応急対策を支援することが可能である影響度予測システム(プロトタイプシステム)の開発を行った。
2)影響度予測システムの適用
影響度予測システム(プロトタイプシステム)を活用して、様々な震災施策に対する感度分析、及びその分析結果の評価方法を検討した。さらに東灘第2低層をモデル地区として、効率的な耐震化計画を立案するための基本的な考え方について提案を行った。
3)考察
影響度予測システムの活用方法として、震災対策の効果の検討と効果的な耐震化計画の立案を示し、モデル地区における震災施策の実施効果について定量的に把握するために基準となるケースとの比較を行い震災施策の効果を把握することができた。震災対策では幹線の耐震化を実施することだけではなく、応急復旧、応急給水にも大きな効果があることが分かった。これら影響度予測システムを繰り返し検討することにより、効果的な耐震化計画を立案することができた。影響度予測システムの適用では、地震発生前の事前検討をイメージしているが、被害状況や復旧状況を影響度予測システムにて状況に合わせた効率的な応急対策の検討、あるいは耐震化管路等の施設整備費用とその効果を用いて、費用対効果を算出し、施設整備の優先順位を決定することも可能である。
2.被害探査技術研究
1)効率的探査技術の検討
効率的探査手法や新しい探査技術の効果を試算するには、実際の管路網を対象として、地震時の被害を想定し、その復旧計画を立案し、復旧の基礎条件を与えてモデル上での復旧のケーススタディが必要である。今年度は金沢市企業局の水道施設データを用いて、昨年度に引き続いて管路被害復旧作業のケーススタディを実施した。このケーススタディは、管路網を幹線と配水支線に分離して、配水支線は市内の校下図形単位に探査復旧することを条件として設定し、それぞれについて従来技術で被害探査した場合と、空管の被害探査を含めた新技術を併用した場合の2通りの復旧日数を求めた。その結果、幹線および配水支線のいずれも探査効率向上によって復旧日数が短縮することを確かめた。
2)新探査技術の基礎実験
①音響法の基礎実験研究音圧法の基礎実験研究
前年度までに実施した水中音響特性確認の基礎実験、破損配管内部音響解析、音響法による通水時の被害探査アルゴリズムの開発および川井浄水場でのフィールド実験の結果をふまえて、今年度は音響法による被害探査試作機を製作した。この有効性を評価するために川井浄水場で満水時および空管での被害探査フィールド実験を実施した。さらに地中配管でのフィールド実験も実施し、破損部に起因した反射波検出による漏水位置推定有効性を確認した。
②音圧法の基礎実験研究
前年度までに実施した音圧法による漏水判定の基礎実験、漏水判定基準の検討、漏水位置検知の川井浄水場でのフィールド実験、測定機器の検討と試設計をふまえて、今年度は音響法による被害探査試作機の製作、試作機による川井浄水場でのフィールド実験、実際の埋設管路における音圧測定を実施した。実験結果から複数点の音圧測定データから、漏水区間の判定と探査範囲の絞り込みを効率的に行なう方法を検討すると共に、1000mを超える音圧伝播を確認した。
考察=今回のケーススタディでは、新技術の導入が、地震被災時の復旧に及ぼす能率面に着目した評価とした。これによれば、従来の被害探査手法の適用には通水が必要条件であるため、探査・復旧のサイクルに制約条件が生じるところ、空管探査を併用することでその制約を部分的に解除できることが復旧所要日数の短縮につながることを明らかにした。
結論
研究目的であった水道施設被害予測結果をもとにして、合理的に断水人口を予測し、最も効率的・効果的な応急復旧・応急給水の実施計画策定を可能とする震災時水道施設復旧支援システムの構築、空管、満水管に併用可能な漏水・断水探知技術の研究及び管路の漏水・断水自動検知システムの研究を行った。これらによって、事前の施設被害予測と異なる被災状況や復旧の進捗による状況の変化にも迅速に対応が可能となり、合理的な応急復旧・応急給水計画の立案が行えることが可能となった。また、当該システムを利用して現状施設・体制等の震災時における対応性を評価することにより、効率的・効果的な施設更新、耐震化、応急復旧体制などの合理的な震災対策計画の立案も可能となった。
公開日・更新日
公開日
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更新日
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