概要
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、平成26年度～平成28年度の3か年にわたり実施しました。
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向けた研究」の二つの研究テーマに取り組みました。
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」に取り組みました。
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ました。
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。得られた成果を用いて、実管路モデル上で計画策定手法の検証を行い、更新・再構築計画策定フローを作成しました。
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・体系化を行いました。
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」を作成しました。
新技術を取り入れた管網管理に向けた研究
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、「適正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」にそれぞれ取り組みました。
最適口径選定手法に関する研究
「適正口径選定手法」を、将来の水需要減少に対する平常時、火災時及び事故時における水理面、水質面を満足できる配水管網全体の口径を決定する手法と定義し、研究しました。消火用水量が管路口径の減径に大きく影響することが分かりました。
また、最適化アルゴリズムの考え方を用いた管網解析により口径選定を行ったところ、適正口径選定手法と概ね同等の結果が得られることが分かりました。
水道のスマート化に関する研究
「水道のスマート化」を、管網管理において、管路施設の状態や流況のモニタリングなどで配水管網の健全度を把握し、潜在リスクを可視化することで、将来に発生しうるリスクの最小化を図ることと定義し、水道のスマート化に寄与できるICTに関する情報を事例集としてまとめました。
また、スマートメーターを活用したフィールド試験結果から、漏水範囲の予測、残留塩素濃度の低減、宅内漏水の発見、流況のモニタリングなど、管路の維持管理向上に期待できることが分かりました。