管路施設の機能診断・評価に関する研究（New Epochプロジェクト）
［平成17年度〜平成19年度］
このコーナーの記述は平成20年3月現在のものです。
はじめに
日本の水道は、普及率が97％を超えており、国民の健康、快適な生活を維持する上で必要不可欠な施設であるとともに、日本経済の基盤として重要な役割を果たしている。平成16年６月に発表された「水道ビジョン」にも指摘されているように、今後とも水道は、環境保全に考慮しつつ、安全・安心な水を持続的に安定供給していくことが強く求められている。水道施設に万一事故等が発生すると社会的な影響が大きいことから、地震をはじめとする不測の事態も想定した適切な施設の更新や維持管理が大きな課題として残されている。
昭和30年代後半から40年代の高度経済成長期における急激な水道整備拡張の時代を経て、21世紀初頭を迎えた現在、拡張期に整備された水道施設の多くが老朽化してきている状況にある。将来にわたって水道の施設機能を維持・向上し、市民へのサービスレベルを保持するためには、これらを計画的に更新して行かなければならない。
特に、水道管路施設(水輸送システム)については、水道施設資産の約７割を占めているにもかかわらず、地中に埋設されているため直接目に触れられることもなく、漏水事故の際にマイナス面で注目される程度であった。しかし、浄水施設(水質変換システム)と同様、安全で安定した水供給を行うための水道システムには、浄水施設と管路施設という両輪が必要である。今後、巨大な水道資産の管路施設を如何に適正なレベルに維持管理できるかが、水道経営に直結する重要課題の一つである。
また、老朽管路の更新の遅れに伴い、腐食による漏水や破損事故の多発、赤水等の水質障害発生の増加が危惧されていることからも、適切な診断・評価に基づいて予防保全措置としての管路更新への取り組みが急務である。
こういった状況を踏まえ、当センターでは、平成14年度から16年度に実施した「水資源の有効利用に資するシステムの構築に関する研究」（Epochプロジェクト）の後継として、大学・水道事業体・民間企業が一体となった研究プロジェクトを立ち上げることとなった。本研究｢管路施設の機能診断・評価に関する研究｣（New Epochプロジェクト）は、前回のEpochプロジェクトに引き続き管路に着目した総合的研究である。本研究は研究期間は平成17年度から平成19年度の３年間を予定しており、必要な研究費は厚生労働省の厚生労働科学研究費補助金および本研究に参加する企業が拠出する負担金から支出され、学識者、水道事業体、及び企業の協力のもと、当センターが中心となって実施している。
研究課題
老朽管路における水質劣化とその防止策等に関する研究
老朽管路における機能劣化と更新計画等に関する調査研究や当面の水質劣化対策技術に関する調査研究を行っている。この研究では、 管路における水質劣化のメカニズムの解明・ 管路の水質面における評価・診断手法の開発、 管路における水質劣化防止対策技術の開発などを目標にし、従来の管路機能の評価手法に、管路の老朽度を管内水質の変化から定量的に評価する手法を取り入れる。
管路の老朽度診断技術に関する研究
有望既存技術の調査や水道管路の事故リスクに関する統計的分析などの調査研究を行っている。この研究では、統計的手法を用いた管路の老朽度診断手法（間接診断）の開発、効率的な管路の現地診断技術（直接診断）の整理・開発、管路の老朽度面における評価手法の開発などを目標に、効率的・効果的な管路の老朽度診断技術を研究する。
成果目標
本研究の最終的な成果として、水道事業体が将来を踏まえ、今の段階から管路の老朽度や更新の必要性を総合的に評価し、効率的・計画的に管路更新を進めることを支援するための「老朽管路の計画的更新に関する技術マニュアル（素案）」を取り纏める予定である。
研究体制
本研究は、学識者（７名）、水道事業体（16事業体）及び共同研究参画企業（14社）の専門家で構成される管路研究委員会が設置され、その基に研究課題に応じて２つの研究グループ委員会及び幹事会を設け検討を行っている（図１）。
研究内容
老朽管路における水質劣化とその防止策等に関する研究（第１研究グループ委員会）
老朽管路における水質劣化とその防止策等に関する研究を担当する第１研究グループでは、文献調査等を通した老朽管路と水質劣化に関する知見の整理を行うとともに、管路における水質劣化のメカニズムの解明を行なうため、以下の研究を実施している。
水質と残留塩素減少に係る調査（ラボ実験）
水源水質の違いによる残留塩素濃度や各種水質の経時変化の傾向を把握するため、原水及び浄水処理方法の異なる水道事業体の浄水場の浄水を用いて、残留塩素濃度や各種水質（濁度、pH、総アルカリ度、TOC、総硬度、蒸発残留物、電気伝導率、鉄、マンガン、紫外線吸光度（E260）、色度）の経時変化を計測した。相関関係をより明らかにするため、サンプル数を増やし引き続き調査を行う。
管材質と残留塩素減少に係る調査（ラボ実験）
老朽管が水質に与える影響による残留塩素濃度や各種水質の経時変化の傾向を把握するために、埋設されている実管路から管種及び埋設期間の異なる供試管を採取した後、管内に充水した浸出溶液の残留塩素濃度や各種水質（濁度、pH、総アルカリ度、TOC、総硬度、蒸発残留物、電気伝導率、鉄、マンガン、紫外線吸光度（E260）、色度）の経時変化を計測し、残留塩素濃度減少速度係数（ｋ値）との関係を求めた。
掘上管の埋設環境調査（フィールド調査）
管路の錆と残留塩素濃度の低下に着目して、実管路の管路状況、水質および水理状況、残留塩素の減少量の基本的なデータを収集するために、Y市上下水道局およびK市水道局の調査対象管路の上下流において、残留塩素濃度、懸濁物質、電気伝導度、水圧等を平常時、滞留時、流速設定時（流速5cm/sec・10cm/sec）に分けて連続的（約１週間）に計測した。
石灰注入による水質劣化防止効果に係る調査（フィールド実験）
管路における水質劣化防止対策としての消石灰（および炭酸ガス）注入による非防食性化水質改善効果を検証するため、石灰注入を実施しているM市水道部と石灰注入を実施していないI市水道部のフィールド実験にて比較を行った。
調査方法としては、ダクタイル鋳鉄管から切り出した鋳鉄とモルタルの試験片を試験管路内に設置し、６か月間通水し、試験片質量の経時変化（腐食度）を計測した。
管路における塩素注入に係る調査
老朽管路による水質劣化（残留塩素濃度の減少）に対して、更新を行う必要はあるが、投資の優先順位から、しばらくはその管路を使用しなければならない状況も生じる。
更新までの延命策の一つとして、管路（特に、配水池や圧力調整池等の追加注入適地がない場合でも容易に対応ができるもの）への直接注入方式に的を絞って、その実態を把握するためのヒアリング調査を実施した。
管路の老朽度診断技術に関する研究（第２研究グループ委員会）
管路の老朽度診断技術に関する研究を担当する第２研究グループでは、布設後の経年管路が有する機能の実態を把握し、管路更新の際の判断指標となる診断技術を開発するために、以下の研究を実施した。
水道事業体向けアンケート調査
約330の水道事業体を対象として、管路の評価診断や維持管理に関するアンケート調査（管路施設の保有情報、漏水事故状況、管路更新理由、管路診断）を行った。
管路診断既存技術調査
管路診断既存技術の取り纏めとして、「管路診断技術の到達レベルマップ（縦軸に対象管種や部位、横軸に開削・非開削等の調査種別や制度を示したもの）」を作成した。
事業体独自マニュアルの内容調査
アンケート調査において、独自に管路診断または管路更新に関する基準やマニュアルを保有しているとの回答があった水道事業体から、これら事業体独自の基準・マニュアルを収集し、内容（診断項目等）の整理ならびに追加ヒアリング調査を実施した。
水道用硬質塩化ビニル管路の診断技術の研究
塩ビ管の漏水事故が多発していることを受け、水道用硬質塩化ビニル管路のTS継手管について、水道事業体から提供された経年管（堀上管）の実態調査を実施した。引き続き漏水事故の多い実管路の「管内カメラ調査」を実施し、実際に「き裂発生」部分を内面から確認することが可能かどうかの実証実験を予定している。
持ち込み研究
軌道下に埋設された水道管路の漏水調査工法の研究（フジテコム（株））
最小掘削断面による管体調査（MDP工法）の効率性および作業性に関する研究（（株）進日本工業）
基礎研究・基礎実験
基礎研究
- 数量化理論による配水管の安全性評価モデルに関する研究（メッシュデータを用いた評価モデルの作成）
- 節点塩素濃度観測値による塩素消費パイプの推定
- 給水栓からの採水による配水管の夾雑物組織と量の調査
- 老朽管路スクリーニングのための地震動による管路被害の要因分析に関する研究
基礎実験
- 音響エコーを用いた水道管路の劣化検出（音響法）
- 電磁波の伝播と反射を用いた金属製水道管路の欠損の検出（電磁波信号発生ピグ下流法）
- 衝撃弾性波法に基づくダクタイル鋳鉄管の老朽度評価手法に関する基礎研究
