平均流速导水管课件

講義代替（第６回目）レポート課題講義資料６をダウンロードしてその内容をまとめ、レポートとして提出のこと（A4で１〜２枚程度）。この資料の中の第６回宿題も別のA4のレポート用紙（A4で１枚程度）で提出のこと提出期限：平成29年5/30の講義時講義終了時に出席レポートの次に重ねて提出注意事項：ホッチキスでとめないこと、折り曲げないこと、すべてのページに記名のこと<お知らせ：5/23（火）は休講です>0講義代替（第６回目）レポート課題<お知らせ：5/23（火）は平成29年度

環境浄化技術Ⅰ＆衛生工学Ⅰ第６回目5月22日（講義代替レポート資料）講義HP（今井担当）：http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~imai/kankyojouka/kankyojouka.html(1)この資料をまとめてレポートを提出のこと（A4で１〜２枚程度）(2)この資料の中の第５回宿題も別のA4のレポート用紙（A4で１枚程度）で提出のこと

提出期限：5/30

平成29年度

環境浄化技術Ⅰ＆衛生工学Ⅰ第６回目(1)この資講義代替（第６回目）レポート課題講義資料６をダウンロードしてその内容をまとめ、レポートとして提出のこと（A4で１〜２枚程度）。この資料の中の第６回宿題も別のA4のレポート用紙（A4で１枚程度）で提出のこと提出期限：平成29年5/30の講義時講義終了時に出席レポートの次に重ねて提出注意事項：ホッチキスでとめないこと、折り曲げないこと、すべてのページに記名のこと＜本日提出＞2講義代替（第６回目）レポート課題＜本日提出＞2上水道施設３導水と送水４配水と給水５ポンプ設備・電気機械設備など上水道施設３導水と送水4(a)導水施設取水施設から浄水場まで取水した原水を導くための施設

施設の構成導水渠、導水路、必要な場合にはポンプ施設

水路自然流下方式→位置エネルギーを利用（管水路、開水路）一部ポンプ加圧方式を併用する場合ありポンプ加圧方式→管水路導水施設の設計において配慮すべきこと・外部からの水質汚染防止・施設の耐震性・耐久性や維持管理の容易さ３導水と送水自然流下方式ポンプ加圧方式4(a)導水施設３導水と送水自然流下方式ポンプ加圧方式5３導水と送水

計画導水量取水した水の運搬から計画取水量を基準とする計画取水量（供給可能量）・・・計画一日最大給水量を基準とし、浄水過程の作業用水および導水時の漏水を見込んで、計画一日最大給水量の10%程度増しとすることを基準とする

付属設備導水管→遮断弁、制御弁、空気弁、配水設備

導水渠→制水扉または角落とし、人孔、余水吐き

開渠→巡視道路遮断弁制水扉5３導水と送水計画導水量遮断弁制水扉6３導水と送水(b)送水施設浄水場から配水池まで送水する施設送水管または送水渠、ならびに必要な場合はポンプ施設からなる

※既に浄化した水を運搬するため、汚染防止など安全性を確保する必要がある

送水方式自然流下方式ポンプ加圧方式浄水場と配水池水位関係、中間の地形などの関係から選択される

※浄水場と配水池の間に必要な水量を送る十分な水位差がある場合→自然流下方式（安全性が高い、運転管理が容易）

計画送水量計画一日最大給水量を基準とする6３導水と送水(b)送水施設7３導水と送水(c)勾配、断面の決定・流速公式導水管は常に計画取水量が流下できることが必要管径の算定にあたっては最小の導水勾配の場合を考えておけば十分である始点の水位を低水位とし終点の水位を高水位として決定するとよい

ポンプ導水の場合ポンプ井の低水位と浄化場着水位との落差および損失水頭からポンプの全揚程を考えればよい一般に計画導水量に対して総経費が最小となる最も経済的な管径→管布設費とポンプ設備費、動力費など関係する費用を年間総経費の形で考え、総経費が最小となる管径7３導水と送水(c)勾配、断面の決定・流速公式8３導水と送水

必要以上に水位差がある場合には、接合井の設置など何らかの方法によってそのエネルギーを減殺する

8３導水と送水必要以上に水位差がある場合には、接合井の9３導水と送水

平均流速

導水管、送水管自然流下方式→3.0m/s程度ポンプ加圧方式→前述した経済的に有利な管径のときの流速（流速はできるだけ大きいほうが管径は小さくなるが、流速が大きくなると管内面の摩擦が大きくなることや、バルブ操作時の異常な圧力変動などによる管路の不安定となる）

導水渠、送水渠最大流速：3.0m/s程度→水路内部の摩擦を配慮して設定最小流速：0.3m/s程度→細かい砂が水路面に沈殿しないよう設定9３導水と送水平均流速10３導水と送水

流速の計算に用いられる流速公式・ヘイゼン・ウィリアムズ公式・ガンギレー・クッター公式

・マニング公式

ここに、Vは平均流速〔m/s〕、Rは径深〔m〕、Iは動水勾配、Cは流速係数、

nは粗度係数10３導水と送水流速の計算に用いられる流速公式11３導水と送水水理特性曲線円形断面水路では流速や流量の最大値は満水時のときではなく、それよりも水深がやや小さいときに起こる。各水深に応ずるs、A、R、v、Qと、満水時のときの値との比、s/sO、・・・Q/QOをh/hOの関数として図示しておけば、任意の水深に対する流速や流量を求めるのに実用上便利である。この曲線を水理特性曲線という。11３導水と送水水理特性曲線12４配水と給水(a)配水施設許容量の決定

配水施設配水池、配水塔、高架タンク、配水管、ポンプなど浄水場から送水管で送られた水を配水池に受け、さらに配水管まで供給する個々の需要者は配水管に給水管を接続して給水を受ける

12４配水と給水(a)配水施設許容量の決定13４配水と給水配水池

配水池の役割・配水量の時間変動を調整・異常時にその影響を緩和する・配水施設は配水区域の中央に配置、または数か所に分散→配水区域へできるだけ均等な配水が行われるようにするため

大野配水池（茨城県）木津南配水池（奈良県）13４配水と給水配水池大野配水池（茨城県）木津南配水池（奈14４配水と給水

配水池の有効容量給水区域の計画一日最大給水量の12時間分を標準とし、地域の特性、水道施設の安定性などを考慮する一般的には夜間に貯留しておき、昼間の利用水量に対応して配水する→時間変動調整のための容量が必要渇水時や水質事故などの異常時にも対応できる容量が必要14４配水と給水配水池の有効容量15４配水と給水配水塔、高架タンク・給水区域内に配水池を設ける適当な高所が得られない場合、水圧調整を主とし、あわせて水量調節のために設けられる

配水塔・・・塔そのものの中に水を蓄える高架タンク・・・タンクを架体で支持したもの配水塔（文化の森給水所）高架タンク（鑓水小山給水所）（東京都）15４配水と給水配水塔、高架タンク配水塔（文化の森給水所）16４配水と給水

設置目的・配水量の調整・配水ポンプの水圧調整・管路の保護

容量設置目的によって異なるが、いくつかの目的を兼ねて設けられる場合には、計画一日最大配水量の1～3時間分程度が一般的配水調整のために不足する水量については、配水池を設けて補う16４配水と給水設置目的17４配水と給水

計画配水量平常時原則として当該配水区域の計画時間最大配水量とする火災時火災時には一時的に集中して給水するため、本来は計画時間最大給水量に消火用水量を合計するのが理想的である。しかし、そのためには配水管の管径を大きくしなければならないため、経済性を考慮して計画一日最大給水量の1時間当たりとしている。

※需要者の水利用は一日の生活サイクルを反映して変動が大きく、その最大利用時にも対応できることが必要17４配水と給水計画配水量18４配水と給水計画時間最大配水量を決定する際の時間係数は、次式のように定義されるここに、

q：計画時間最大給水量〔m3/h〕Q：計画一日最大給水量〔m3/日〕K：時間係数時間係数は給水区域内の昼夜間人口の変動、工場、事務所などによる使用形態などによって影響され、一般に配水量が大きいほど時間係数は小さくなる傾向がある18４配水と給水計画時間最大配水量を決定する際の時間係19４配水と給水計画時間最大給水量q1〔m3/h〕

＋消火用水量q2

V（大なり）計画一日最大給水量の1時間当たりq3〔m3/h〕

ここに、

Q：計画一日最大給水量〔m3/日〕K：時間係数

19４配水と給水計画時間最大給水量q1〔m3/h〕＋消20４配水と給水

配水方式自然流下方式ポンプ加圧方式配水池、配水区域の高低関係によって決める自然流下方式はポンプ加圧方式に比較して、停電などを考慮すると給水の安全性が高いと考えられ、原則としては自然流下方式が採用されることとしている20４配水と給水配水方式21４配水と給水(b)配水管路

配水管ダクタイル鋳鉄管

<長所>

・強度が大きく、耐食性がある・強靭性に富み、衝撃に強い・メカニカル継手は可撓（とう）性・伸縮性がある・施工性がよい・継手の種類が多く、UF、KF形は離脱防止機構をもつ<短所>

・重量が比較的重い・継手の脱出に対し、異形管防護等を必要とする・土壌がとくに腐食性の場合には外面防食、継手防食を必要とする21４配水と給水(b)配水管路22宿題・「ダクタイル鋳鉄管」とは何か、調べる。・「可撓（とう）性」とは何か、調べる。22宿題・「ダクタイル鋳鉄管」とは何か、調べる。23４配水と給水

UF形KF形23４配水と給水UF形KF形24４配水と給水鋼管

<長所>

・強度が大きい（引張り、曲げ）・強靭性に富み、衝撃に強い・溶接継手により一体化でき、継手脱出対策が不要である・重量が比較的軽い・加工性がよい

<短所>

・たわみが大きい（大口径管の場合）・温度伸縮継手、可撓継手の考慮が必要な場合がある・電食に対する配慮が必要である・継手の溶接・塗装に時間がかかり、湧水地盤での施工が困難である24４配水と給水鋼管25４配水と給水硬質塩化ビニル管

<長所>

・耐食性、耐電食性に優れている・重量が軽く、施工性がよい・接着が可能である・内面粗度が変化しない・価格が安い

<短所>

・低温時において耐衝撃性が低下する・有機溶剤、熱、紫外線に弱い・接着剤の引火に注意が必要である・温度伸縮継手、可撓継手が必要である

25４配水と給水硬質塩化ビニル管26４配水と給水

管の強度管の最大静水圧と水撃圧などの内圧、さらに土圧、路面荷重および地震力などの外圧に耐え得るもの

配水管路の水圧最大静水圧としては原則として740kPaを超えないこと→配水管の使用管種であるダクタイル鋳鉄管、鋼管、硬質塩化ビニル管のうち、最も最高使用圧力の小さい硬質塩化ビニル管に対応

26４配水と給水27４配水と給水

最小動水圧標準的な値３階建て0.196～0.245MPa

４階建て0.245～0.294MPa

５階建て0.294～0.343MPaただし火災時には使用中の消火栓で正圧でなくてはならない

最大動水圧直接動水圧の範囲の拡大を考慮して、最高0.50MPa程度とする配水管の動水圧が高いほど高層建築物の上の方まで直接給水できるが、施設費や管理費が大きくなり不経済となる27４配水と給水最小動水圧28４配水と給水(c)配水管網計算配水区域内においては管路に死水区域ができないようにし、管路のすみずみまで流れるようにしておく必要があるまた、各管路区域においても需要量に対して十分配水されるようにする必要がある→網の目のように張り巡らされている配水管網に対して特有の計算法が開発されている

・流量法：ハーディ・クロス法・水位法：節点水頭法

28４配水と給水(c)配水管網計算29４配水と給水・流量法：ハーディ・クロス法管網を構成する各管路の流量および流向を仮定し、この仮定流量をもとにして流量の反復補正計算を行い、流量、流向および損失水頭を求める。・水位法：節点水頭法管網を構成する各管路の節点の水頭を仮定し、節点間を結ぶ管路の流量を節点動水頭で表す流量式と、各節点に接続する各管路の流量が満たすべき節点方程式により連立方程式を立て、この連立方程式を解くことにより節点の動水頭、流量および流向を求める29４配水と給水・流量法：ハーディ・クロス法30４配水と給水ハーディ・クロス法以下の条件を仮定する(1)各管路の節点における流入水量と流出水量のそれぞれの和は等しい(2)ある一つの閉回路の損失水頭の代数和は0である。ただし、ここでは時計回りの方向を＋とし、反時計回りを－とする。30４配水と給水ハーディ・クロス法31４配水と給水ハーディ・クロス法実際の流量、損失水頭をQ、H、さらに仮定した流量、損失水頭をq、hとし、その補正量を⊿Q、⊿Hとするととなる。損失水頭Hと流量Qの関係は一般にと表すことができる。ここで、k、nは定数であり、その値は適用する各種流量公式によって決められる。同様にである。31４配水と給水ハーディ・クロス法32４配水と給水ハーディ・クロス法(3)式に(1)式、(2)式を代入するとここで、をテイラー展開するとしたがって32４配水と給水ハーディ・クロス法33４配水と給水ハーディ・クロス法ここで、⊿Qはqに対して微小なため⊿Q2の項以降を無視できるとすると33４配水と給水ハーディ・クロス法34４配水と給水ハーディ・クロス法右図の一つの閉回路ABCDで損失水頭の和は0である。したがってここに、⊿Qは一つの閉回路に対する補正流量である。この補正流量を一つの閉回路に属するすべての管に等しく適用できるとして、これを仮定した流量qに加えてq+⊿Qを第1近似値とする。当初の流量qをq+⊿Qに置き換えて同様の計算を行い、∑h=0（許容誤差範囲内）になるまで繰り返す。34４配水と給水ハーディ・クロス法35４配水と給水(d)管路の埋設配水管は原則として公道に布設道路法ならびに関係法令によらなければならない管の埋設に関連して、以下のことに考慮しなければならない・作用する土圧・基礎の設計・伸縮継手・異形管防護・電食・その他の腐食35４配水と給水(d)管路の埋設36４配水と給水基礎一般に管路においては、とくに基礎工を施す必要はないとくに堅い地盤では埋め戻しのときに、水締めや突き固めを十分に行う必要がある軟弱地盤の場合には床付けを砂に置き換える伸縮継手配水管の膨張・収縮を吸収するために設けられる継手スライド式や可撓性をもつゴム式などがある36４配水と給水基礎37４配水と給水異形管防護曲管やT字管路などの異形管部では、管内の水圧による不平均力を受けるこの不平均力によって、異形管が移動したり継手が脱出しないように防護する必要がある防護方法

(1)コンクリートで異形管部を巻く

(2)特殊な継手による方法・離脱防止継手を備えたダクタイル鋳鉄管（UF形、KF形）・継手に離脱防止金具を施した小口径のダクタイル鋳鉄管37４配水と給水異形管防護38４配水と給水電食水中における金属の腐食は電気化学的反応に基づいて進行する。電食（電気化学的腐食）とは、互いに異なる金属と金属が接触している場合に、各々のイオン化傾向の違いにより、電荷の移動がおこなわれる腐食のこと。低電位な金属が＋、高電位な金属が－となり、局部電池を構成して＋側の金属がイオン化し腐食する。金属のイオン化傾向・・・金属の原子が、水または水溶液中で電子を放って水和陽イオンになる性質のこと。標準電位が低いほどイオン化傾向が大きく、標準電位が高いほどイオン化傾向が小さい金属のイオン化列・・・イオン化傾向の大きい順に並べた列Ｋ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｚｎ＞Ｆｅ＞Ｎｉ＞Ｓｎ＞Ｐｂ＞（Ｈ）＞Ｃｕ＞Ａｇ＞Ｐｔ＞Ａｕ38４配水と給水電食39

管渠の布設工法

開削工法下水道工事の施工方法の一種で、交通量が少なく掘削深度が2ｍ前後の場所に適用される一般的な工法

不断水工法既設管を断水することなく分岐管を取り出したり、バルブを設置する４配水と給水39管渠の布設工法４配水と給水40

非開削工法→市街地での布設に用いる

推進工法立坑と呼ばれる縦穴にジャッキを設置し、布設する管渠を押す工法で、管の先端に刃口と呼ばれるカッターを設置する刃口推進と管の先端にシールド機と呼ぶ掘進用の機械を設置するセミシールド工法に分けられる

シールド工法推進工法が布設する管をジャッキで押すのに対して、シールド工法はセグメントと呼ばれるブロックを組み合わせることで管を作りそれを反力にしてシールド機を掘進させていく工法

４配水と給水40非開削工法４配水と給水41４配水と給水(e)給水施設

給水装置需要者の費用で設置される日常の管理責任は需要者側給水管とそれに直結する給水用具で構成

給水方式直結方式・・・配水管の水圧を利用受水槽方式・・・いったん受水槽に貯留して給水

※需要者の必要とする水量、水圧の確保が困難な場合は受水槽方式にする41４配水と給水(e)給水施設42４配水と給水給水管および給水装置の構造および材質→「給水装置の構造および材質の基準に関する省令」に定められた基準に適合するものを使用基準適合の確認方法自己認証、第三者認証設計仕様水量給水用具の種類別吐水量とその同時使用率を考慮した水量、または建物の用途による種類別使用水量などを考慮して定める給水区域における水利用の実態などについての考慮も必要42４配水と給水給水管および給水装置の構造および材質43４配水と給水給水管の損失水頭の計算管径50mm以下→ウエストン公式適用管径70mm以上→配水管の場合を準用ウエストン公式ここに、h：管の摩擦損失水頭〔m〕V：管内の平均流速〔m/s〕l：管長〔m〕d：管の実内径〔m〕g：重力加速度〔m/s2〕43４配水と給水給水管の損失水頭の計算44４配水と給水44４配水と給水45５ポンプ設備・電気機械設備などポンプ・・・上水道施設の随所に利用されているエネルギー使用量水道全体のエネルギー使用量のうちポンプ運転における電力使用量の比率が大きい（通常の維持管理）ポンプの設計の重要性・取水、導水、送水、配水など水の運搬に大きな役割を果たしている・薬品注入などの浄水プロセスにも各種のポンプが使われる※水道が総合技術である一面を示している45５ポンプ設備・電気機械設備などポンプ・・・上水道施設の46５ポンプ設備・電気機械設備などポンプ形式46５ポンプ設備・電気機械設備などポンプ形式47５ポンプ設備・電気機械設備など

←渦巻ポンプ渦巻き型のケーシングとインペラーにより構成ディフューザポンプ→上記に加えて案内羽根がある遠心ポンプ回転する羽根車にて発生する遠心力で、半径方向に吐出る水を、渦巻ケーシングで速度エネルギーから圧力エネルギーに変えていくものを渦巻ポンプと言う。揚水する高さは、低揚程から高揚程まで幅広い揚程範囲（数mから数百m程度）で使用される。

47５ポンプ設備・電気機械設備など←渦巻ポンプ遠心ポンプ48５ポンプ設備・電気機械設備など

斜流ポンプ回転する羽根車よりの遠心力と羽根車の揚力により液体に伝える方法で､羽根車から斜め方向に吐出される。速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するのを案内羽根で行うのが斜流ポンプである。斜流ポンプの揚水高さは低揚程から中揚程に適している。（数mから30m程度）

軸流ポンプ回転する羽根車の揚力により速度変換する方法で、液体は軸方向に吐出される。

揚水高さは、低揚程に適している（1～6m程度）48５ポンプ設備・電気機械設備など斜流ポンプ軸流ポンプ49宿題・各ポンプの特徴を調べられる範囲で一覧表にまとめよ。49宿題・各ポンプの特徴を調べられる範囲で一覧表にまとめよ。50５ポンプ設備・電気機械設備などポンプの特性比速度で表現される。比速度が同じであればその特性曲線はほぼ同じとなる。比速度：ポンプの揚程、軸動力、効率に関係特性曲線ここに、NS：比速度N：回転速度〔rpm,/min〕・・・1分間当たりの回転数を表すQ：揚水量〔m3/min〕H：全揚程〔m〕50５ポンプ設備・電気機械設備などポンプの特性51５ポンプ設備・電気機械設備などポンプの仕様の決定→全揚程、吐出し量、口径、原動機出力、回転速度などについて検討ポンプの大きさは口径によって示されるが、一般には次式で表されるここに、D：ポンプの口径〔mm〕Q：ポンプの吐出し量〔m3/min〕v：吸込み口または吐出し口の速度〔m/s〕一般にv=2m/sを標準としている横軸ポンプの全揚程51５ポンプ設備・電気機械設備などポンプの仕様の決定横軸ポ52５ポンプ設備・電気機械設備など原動機の出力ここに、P：原動機の出力〔kW〕、γ：液の単位体積当たりの重量Q：ポンプの吐出し量〔m3/min〕、H：ポンプの全揚程〔m〕η：ポンプの効率、α：余裕率（0.1～0.15）ポンプの運転中キャビテーションが発生しない範囲となるように仕様を決定キャビテーション：液体にかかる圧力が下がることによって、液体の中から気体が発生する現象のこと52５ポンプ設備・電気機械設備など原動機の出力53５ポンプ設備・電気機械設備などその他関連設備電動機・・・ポンプの駆動や弁の開閉などに使われるバルブ・・・水流の遮断や制御を目的とする電力設備・・・エネルギー源としての電力を安全かつ有効に使うための設備計装設備・・・温度、圧力、流量、水位等の物理量を一般的な工業計器を用いて測定し、電気信号へ変換することにより、各設備のプロセスの状態を監視し、それをもとに各設備を制御する上水道施設の設計環境工学、土木工学から機械工学、電気工学の分野にいたるまで極めて広い分野にまたがる53５ポンプ設備・電気機械設備などその他関連設備講義代替（第６回目）レポート課題講義資料６をダウンロードしてその内容をまとめ、レポートとして提出のこと（A4で１〜２枚程度）。この資料の中の第６回宿題も別のA4のレポート用紙（A4で１枚程度）で提出のこと提出期限：平成29年5/30の講義時講義終了時に出席レポートの次に重ねて提出注意事項：ホッチキスでとめないこと、折り曲げないこと、すべてのページに記名のこと<お知らせ：5/23（火）は休講です>54講義代替（第６回目）レポート課題<お知らせ：5/23（火）は平成29年度

環境浄化技術Ⅰ＆衛生工学Ⅰ第６回目5月22日（講義代替レポート資料）講義HP（今井担当）：http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~imai/kankyojouka/kankyojouka.html(1)この資料をまとめてレポートを提出のこと（A4で１〜２枚程度）(2)この資料の中の第５回宿題も別のA4のレポート用紙（A4で１枚程度）で提出のこと

提出期限：5/30

平成29年度

環境浄化技術Ⅰ＆衛生工学Ⅰ第６回目(1)この資講義代替（第６回目）レポート課題講義資料６をダウンロードしてその内容をまとめ、レポートとして提出のこと（A4で１〜２枚程度）。この資料の中の第６回宿題も別のA4のレポート用紙（A4で１枚程度）で提出のこと提出期限：平成29年5/30の講義時講義終了時に出席レポートの次に重ねて提出注意事項：ホッチキスでとめないこと、折り曲げないこと、すべてのページに記名のこと＜本日提出＞56講義代替（第６回目）レポート課題＜本日提出＞2上水道施設３導水と送水４配水と給水５ポンプ設備・電気機械設備など上水道施設３導水と送水58(a)導水施設取水施設から浄水場まで取水した原水を導くための施設

施設の構成導水渠、導水路、必要な場合にはポンプ施設

水路自然流下方式→位置エネルギーを利用（管水路、開水路）一部ポンプ加圧方式を併用する場合ありポンプ加圧方式→管水路導水施設の設計において配慮すべきこと・外部からの水質汚染防止・施設の耐震性・耐久性や維持管理の容易さ３導水と送水自然流下方式ポンプ加圧方式4(a)導水施設３導水と送水自然流下方式ポンプ加圧方式59３導水と送水

計画導水量取水した水の運搬から計画取水量を基準とする計画取水量（供給可能量）・・・計画一日最大給水量を基準とし、浄水過程の作業用水および導水時の漏水を見込んで、計画一日最大給水量の10%程度増しとすることを基準とする

付属設備導水管→遮断弁、制御弁、空気弁、配水設備

導水渠→制水扉または角落とし、人孔、余水吐き

開渠→巡視道路遮断弁制水扉5３導水と送水計画導水量遮断弁制水扉60３導水と送水(b)送水施設浄水場から配水池まで送水する施設送水管または送水渠、ならびに必要な場合はポンプ施設からなる

※既に浄化した水を運搬するため、汚染防止など安全性を確保する必要がある

送水方式自然流下方式ポンプ加圧方式浄水場と配水池水位関係、中間の地形などの関係から選択される

※浄水場と配水池の間に必要な水量を送る十分な水位差がある場合→自然流下方式（安全性が高い、運転管理が容易）

計画送水量計画一日最大給水量を基準とする6３導水と送水(b)送水施設61３導水と送水(c)勾配、断面の決定・流速公式導水管は常に計画取水量が流下できることが必要管径の算定にあたっては最小の導水勾配の場合を考えておけば十分である始点の水位を低水位とし終点の水位を高水位として決定するとよい

ポンプ導水の場合ポンプ井の低水位と浄化場着水位との落差および損失水頭からポンプの全揚程を考えればよい一般に計画導水量に対して総経費が最小となる最も経済的な管径→管布設費とポンプ設備費、動力費など関係する費用を年間総経費の形で考え、総経費が最小となる管径7３導水と送水(c)勾配、断面の決定・流速公式62３導水と送水

必要以上に水位差がある場合には、接合井の設置など何らかの方法によってそのエネルギーを減殺する

8３導水と送水必要以上に水位差がある場合には、接合井の63３導水と送水

平均流速

導水管、送水管自然流下方式→3.0m/s程度ポンプ加圧方式→前述した経済的に有利な管径のときの流速（流速はできるだけ大きいほうが管径は小さくなるが、流速が大きくなると管内面の摩擦が大きくなることや、バルブ操作時の異常な圧力変動などによる管路の不安定となる）

導水渠、送水渠最大流速：3.0m/s程度→水路内部の摩擦を配慮して設定最小流速：0.3m/s程度→細かい砂が水路面に沈殿しないよう設定9３導水と送水平均流速64３導水と送水

流速の計算に用いられる流速公式・ヘイゼン・ウィリアムズ公式・ガンギレー・クッター公式

・マニング公式

ここに、Vは平均流速〔m/s〕、Rは径深〔m〕、Iは動水勾配、Cは流速係数、

nは粗度係数10３導水と送水流速の計算に用いられる流速公式65３導水と送水水理特性曲線円形断面水路では流速や流量の最大値は満水時のときではなく、それよりも水深がやや小さいときに起こる。各水深に応ずるs、A、R、v、Qと、満水時のときの値との比、s/sO、・・・Q/QOをh/hOの関数として図示しておけば、任意の水深に対する流速や流量を求めるのに実用上便利である。この曲線を水理特性曲線という。11３導水と送水水理特性曲線66４配水と給水(a)配水施設許容量の決定

配水施設配水池、配水塔、高架タンク、配水管、ポンプなど浄水場から送水管で送られた水を配水池に受け、さらに配水管まで供給する個々の需要者は配水管に給水管を接続して給水を受ける

12４配水と給水(a)配水施設許容量の決定67４配水と給水配水池

配水池の役割・配水量の時間変動を調整・異常時にその影響を緩和する・配水施設は配水区域の中央に配置、または数か所に分散→配水区域へできるだけ均等な配水が行われるようにするため

大野配水池（茨城県）木津南配水池（奈良県）13４配水と給水配水池大野配水池（茨城県）木津南配水池（奈68４配水と給水

配水池の有効容量給水区域の計画一日最大給水量の12時間分を標準とし、地域の特性、水道施設の安定性などを考慮する一般的には夜間に貯留しておき、昼間の利用水量に対応して配水する→時間変動調整のための容量が必要渇水時や水質事故などの異常時にも対応できる容量が必要14４配水と給水配水池の有効容量69４配水と給水配水塔、高架タンク・給水区域内に配水池を設ける適当な高所が得られない場合、水圧調整を主とし、あわせて水量調節のために設けられる

配水塔・・・塔そのものの中に水を蓄える高架タンク・・・タンクを架体で支持したもの配水塔（文化の森給水所）高架タンク（鑓水小山給水所）（東京都）15４配水と給水配水塔、高架タンク配水塔（文化の森給水所）70４配水と給水

設置目的・配水量の調整・配水ポンプの水圧調整・管路の保護

容量設置目的によって異なるが、いくつかの目的を兼ねて設けられる場合には、計画一日最大配水量の1～3時間分程度が一般的配水調整のために不足する水量については、配水池を設けて補う16４配水と給水設置目的71４配水と給水

計画配水量平常時原則として当該配水区域の計画時間最大配水量とする火災時火災時には一時的に集中して給水するため、本来は計画時間最大給水量に消火用水量を合計するのが理想的である。しかし、そのためには配水管の管径を大きくしなければならないため、経済性を考慮して計画一日最大給水量の1時間当たりとしている。

※需要者の水利用は一日の生活サイクルを反映して変動が大きく、その最大利用時にも対応できることが必要17４配水と給水計画配水量72４配水と給水計画時間最大配水量を決定する際の時間係数は、次式のように定義されるここに、

q：計画時間最大給水量〔m3/h〕Q：計画一日最大給水量〔m3/日〕K：時間係数時間係数は給水区域内の昼夜間人口の変動、工場、事務所などによる使用形態などによって影響され、一般に配水量が大きいほど時間係数は小さくなる傾向がある18４配水と給水計画時間最大配水量を決定する際の時間係73４配水と給水計画時間最大給水量q1〔m3/h〕

＋消火用水量q2

V（大なり）計画一日最大給水量の1時間当たりq3〔m3/h〕

ここに、

Q：計画一日最大給水量〔m3/日〕K：時間係数

19４配水と給水計画時間最大給水量q1〔m3/h〕＋消74４配水と給水

配水方式自然流下方式ポンプ加圧方式配水池、配水区域の高低関係によって決める自然流下方式はポンプ加圧方式に比較して、停電などを考慮すると給水の安全性が高いと考えられ、原則としては自然流下方式が採用されることとしている20４配水と給水配水方式75４配水と給水(b)配水管路

配水管ダクタイル鋳鉄管

<長所>

・強度が大きく、耐食性がある・強靭性に富み、衝撃に強い・メカニカル継手は可撓（とう）性・伸縮性がある・施工性がよい・継手の種類が多く、UF、KF形は離脱防止機構をもつ<短所>

・重量が比較的重い・継手の脱出に対し、異形管防護等を必要とする・土壌がとくに腐食性の場合には外面防食、継手防食を必要とする21４配水と給水(b)配水管路76宿題・「ダクタイル鋳鉄管」とは何か、調べる。・「可撓（とう）性」とは何か、調べる。22宿題・「ダクタイル鋳鉄管」とは何か、調べる。77４配水と給水

UF形KF形23４配水と給水UF形KF形78４配水と給水鋼管

<長所>

・強度が大きい（引張り、曲げ）・強靭性に富み、衝撃に強い・溶接継手により一体化でき、継手脱出対策が不要である・重量が比較的軽い・加工性がよい

<短所>

・たわみが大きい（大口径管の場合）・温度伸縮継手、可撓継手の考慮が必要な場合がある・電食に対する配慮が必要である・継手の溶接・塗装に時間がかかり、湧水地盤での施工が困難である24４配水と給水鋼管79４配水と給水硬質塩化ビニル管

<長所>

・耐食性、耐電食性に優れている・重量が軽く、施工性がよい・接着が可能である・内面粗度が変化しない・価格が安い

<短所>

・低温時において耐衝撃性が低下する・有機溶剤、熱、紫外線に弱い・接着剤の引火に注意が必要である・温度伸縮継手、可撓継手が必要である

25４配水と給水硬質塩化ビニル管80４配水と給水

管の強度管の最大静水圧と水撃圧などの内圧、さらに土圧、路面荷重および地震力などの外圧に耐え得るもの

配水管路の水圧最大静水圧としては原則として740kPaを超えないこと→配水管の使用管種であるダクタイル鋳鉄管、鋼管、硬質塩化ビニル管のうち、最も最高使用圧力の小さい硬質塩化ビニル管に対応

26４配水と給水81４配水と給水

最小動水圧標準的な値３階建て0.196～0.245MPa

４階建て0.245～0.294MPa

５階建て0.294～0.343MPaただし火災時には使用中の消火栓で正圧でなくてはならない

最大動水圧直接動水圧の範囲の拡大を考慮して、最高0.50MPa程度とする配水管の動水圧が高いほど高層建築物の上の方まで直接給水できるが、施設費や管理費が大きくなり不経済となる27４配水と給水最小動水圧82４配水と給水(c)配水管網計算配水区域内においては管路に死水区域ができないようにし、管路のすみずみまで流れるようにしておく必要があるまた、各管路区域においても需要量に対して十分配水されるようにする必要がある→網の目のように張り巡らされている配水管網に対して特有の計算法が開発されている

・流量法：ハーディ・クロス法・水位法：節点水頭法

28４配水と給水(c)配水管網計算83４配水と給水・流量法：ハーディ・クロス法管網を構成する各管路の流量および流向を仮定し、この仮定流量をもとにして流量の反復補正計算を行い、流量、流向および損失水頭を求める。・水位法：節点水頭法管網を構成する各管路の節点の水頭を仮定し、節点間を結ぶ管路の流量を節点動水頭で表す流量式と、各節点に接続する各管路の流量が満たすべき節点方程式により連立方程式を立て、この連立方程式を解くことにより節点の動水頭、流量および流向を求める29４配水と給水・流量法：ハーディ・クロス法84４配水と給水ハーディ・クロス法以下の条件を仮定する(1)各管路の節点における流入水量と流出水量のそれぞれの和は等しい(2)ある一つの閉回路の損失水頭の代数和は0である。ただし、ここでは時計回りの方向を＋とし、反時計回りを－とする。30４配水と給水ハーディ・クロス法85４配水と給水ハーディ・クロス法実際の流量、損失水頭をQ、H、さらに仮定した流量、損失水頭をq、hとし、その補正量を⊿Q、⊿Hとするととなる。損失水頭Hと流量Qの関係は一般にと表すことができる。ここで、k、nは定数であり、その値は適用する各種流量公式によって決められる。同様にである。31４配水と給水ハーディ・クロス法86４配水と給水ハーディ・クロス法(3)式に(1)式、(2)式を代入するとここで、をテイラー展開するとしたがって32４配水と給水ハーディ・クロス法87４配水と給水ハーディ・クロス法ここで、⊿Qはqに対して微小なため⊿Q2の項以降を無視できるとすると33４配水と給水ハーディ・クロス法88４配水と給水ハーディ・クロス法右図の一つの閉回路ABCDで損失水頭の和は0である。したがってここに、⊿Qは一つの閉回路に対する補正流量である。この補正流量を一つの閉回路に属するすべての管に等しく適用できるとして、これを仮定した流量qに加えてq+⊿Qを第1近似値とする。当初の流量qをq+⊿Qに置き換えて同様の計算を行い、∑h=0（許容誤差範囲内）になるまで繰り返す。34４配水と給水ハーディ・クロス法89４配水と給水(d)管路の埋設配水管は原則として公道に布設道路法ならびに関係法令によらなければならない管の埋設に関連して、以下のことに考慮しなければならない・作用する土圧・基礎の設計・伸縮継手・異形管防護・電食・その他の腐食35４配水と給水(d)管路の埋設90４配水と給水基礎一般に管路においては、とくに基礎工を施す必要はないとくに堅い地盤では埋め戻しのときに、水締めや突き固めを十分に行う必要がある軟弱地盤の場合には床付けを砂に置き換える伸縮継手配水管の膨張・収縮を吸収するために設けられる継手スライド式や可撓性をもつゴム式などがある36４配水と給水基礎91４配水と給水異形管防護曲管やT字管路などの異形管部では、管内の水圧による不平均力を受けるこの不平均力によって、異形管が移動したり継手が脱出しないように防護する必要がある防護方法

(1)コンクリートで異形管部を巻く

(2)特殊な継手による方法・離脱防止継手を備えたダクタイル鋳鉄管（UF形、KF形）・継手に離脱防止金具を施した小口径のダクタイル鋳鉄管37４配水と給水異形管防護92４配水と給水電食水中における金属の腐食は電気化学的反応に基づいて進行する。電食（電気化学的腐食）とは、互いに異なる金属と金属が接触している場合に、各々のイオン化傾向の違いにより、電荷の移動がおこなわれる腐食のこと。低電位な金属が＋、高電位な金属が－となり、局部電池を構成して＋側の金属がイオン化し腐食する。金属のイオン化傾向・・・金属の原子が、水または水溶液中で電子を放って水和陽イオンになる性質のこと。標準電位が低いほどイオン化傾向が大きく、標準電位が高いほどイオン化傾向が小さい金属のイオン化列・・・イオン化傾向の大きい順に並べた列Ｋ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｚｎ＞Ｆｅ＞Ｎｉ＞Ｓｎ＞Ｐｂ＞（Ｈ）＞Ｃｕ＞Ａｇ＞Ｐｔ＞Ａｕ38４配水と給水電食93

管渠の布設工法

開削工法下水道工事の施工方法の一種で、交通量が少なく掘削深度が2ｍ前後の場所に適用される一般的な工法

不断水工法既設管を断水することなく分岐管を取り出したり、バルブを設置する４配水と給水39管渠の布設工法４配水と給水94

非開削工法→市街地での布設に用いる

推進工法立坑と呼ばれる縦穴にジャッキを設置し、布設する管渠を押す工法で、管の先端に刃口と呼ばれるカッターを設置する刃口推進と管の先端にシールド機と呼ぶ掘進用の機械を設置するセミシールド工法に分けられる

シールド工法推進工法が布設する管をジャッキで押すのに対して、シールド工法はセグメントと呼ばれるブロックを組み合わせることで管を作りそれを反力にしてシールド機を掘進させていく工法

４配水と給水40非開削工法４配水と給水95４配水と給水(e)給水施設

給水装置需要者の費用で設置される日常の管理責任は需要者側給水管とそれに直結する給水用具で構成

給水方式直結方式・・・配水管の水圧を利用受水槽方式・・・いったん受水槽に貯留して給水

※需要者の必要とする水量、水圧の確保が困難な場合は受水槽方式にする41４配水と給水(e)給水施設96４配水と給水給水管および