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将来の不確実性に対応した水道管路システムの再構築に関する研究(Rainbowsプロジェクト)

研究背景

日本の総人口は平成22年をピークとして減少傾向に転じており、給水人口や給水量の減少を前提に、老朽化施設の更新需要に対応するために様々な施策を講じなければならないという、水道関係者が未だ経験したことのない時代が到来しています。
当センターでは人口減少やそれに伴う広域連携等、将来の様々な不確実性に対応するために、基幹管路等の重要管路の再構築に伴う更新事業、及び効率的な管路網への再整備に伴う管網管理に関する課題及び解決策を明らかにすることを目的として、産官学による共同研究として「将来の不確実性に対応した水道管路システムの再構築に関する研究」(Rainbowsプロジェクト)を実施しています。

 

研究概要

研究の目的を達成するために、「重要管路の再構築に関する研究」、「新技術を取り入れた管網管理に関する研究」の二つの研究テーマに取り組んでいます。

重要管路の再構築に関する研究

本研究では、基幹管路と重要給水施設管路を重要管路と位置付け、将来の不確実性に対応するために、重要管路の再構築に関する課題及び解決策を明らかにすることを目的とし、「計画手法の研究」及び「再構築における課題と対策の研究」にそれぞれ取り組んでいます。

計画手法の研究

重要管路の中でも、特に更新が難しいとされている大口径・単線の基幹管路に焦点をあて、計画手法について研究しています。
基幹管路の更新・再構築計画を策定する上で考慮すべき事項と検討手順を、フロー形式で整理し、シンプルなモデル管路(再構築モデル)上で、送水管及び配水本管を対象に、更新にあわせて冗長化を図る整備案として「二重化」、「系統連絡」、「ループ化」等の複数の検討ケースと、「単純更新」を比較して評価する手法の検討を行いました。また水需要を減少させて検討を行い、整備方法や口径選定について検討しました。得られた成果は、実管路モデル上で計画策定を行い、検討手順を検証します。
これらの検討結果を取りまとめ、計画策定プロセスの手順書を作成します。

再構築における課題と対策の研究

全国の事業体を対象に、重要管路に関する事業実施事例を調査し、事業体の取組みを把握した上で、事業を進める上での課題と解決策を明らかにし、再構築及び維持管理の分類・体系化を行います。
調査した事例の中から、他の事業体の参考となる事例として「重要管路の再構築に関する事例集(仮称)」を作成します。

 

新技術を取り入れた管網管理に関する研究

本研究では将来の不確実性を主に人口減少に起因する水需要の減少として、水需要減少に伴う管網管理手法とそこに用いる最新技術(ICT等)を明らかにすることで、将来の管網再構築に寄与することを目的とし、「最適口径選定手法に関する研究」及び「水道のスマート化に関する研究」にそれぞれ取り組んでいます。

最適口径選定手法に関する研究

水需要減少を踏まえた管口径の評価手法の検討を行い、これを基に最適な管口径の選定手法を明らかにするとともに、最適な口径の管網に向けた整備手順の検討を行います。
管網を評価するための評価指標、及び平常時、火災時、事故時の各状況での解析水量を設定し、評価指標の設定値を満足するような管口径の選定手法を検討しています。また、長期的な需要水量の見通しを把握した上で、減径によって更新できるタイミングを検討した更新整備ステップを立案し、更新時における減径の可能性を検討しています。また、これら一連の作業の迅速化を図るため、最適化アルゴリズムの活用についても取り組んでいます。
全ての検討結果は取りまとめた上で、日常の業務で活用できる手引きとなるものを目指します。

水道のスマート化に関する研究

特に中小規模事業体において顕著な課題となっている「職員数の減少」に対し、有効な対策の一つとしてICT機器の活用に着目し、導入による技術的・経済的メリットを明確にする研究を行っています。
事業体が管網管理のスマート化を実践することを目的に、管網管理への活用が期待できるICT機器類及びシステム類に関する事例集と導入フローの作成に取り組んでいます。
また、ICT機器類の中でも特にスマートメーターに着目し、他業界や海外の動向を調査して導入によるメリット・デメリット、課題等の整理を行った上で、実管路におけるケースステディで、具体的な効果の検証に取り組んでいます。

 

進捗・現状

  • 本研究は平成26年度から平成28年度の3ヶ年で実施しています。
  • 現在は、平成26年度、27年度に得られた研究成果を、実管路データ等を用いたケーススタディで検証する作業に取り組んでいます。
  • 最終成果報告書作成に向け、研究成果の取りまとめに取り組んでいます。