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JP4716738B2 - Pipeline evaluation method - Google Patents
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Description

本発明は、管路の評価方法に関する。   The present invention relates to a pipeline evaluation method.

近年、水道事業において、既設の管網の状態を把握するとともにこの管網についての更新計画などを立てるといった維持管理を行うことは極めて重要となっている。例えば、管網に関するコンサルティング業務においては、管路に漏水等の事故が発生することにより管網全体に大きな影響を与える重要な管路はどれなのかを評価し、その結果を顧客などに提供している。   In recent years, in the water supply business, it has become extremely important to perform maintenance management such as grasping the state of an existing pipe network and making an update plan for the pipe network. For example, in consulting services related to pipe networks, we evaluate which important pipes have a major impact on the entire pipe network due to the occurrence of water leaks, etc., and provide the results to customers. ing.

上記の重要な管路は、管網に対して行う管網計算の結果をもとに評価することができる。管網計算とは、水源の水頭、管路の配置、管路の口径、水の需要点としての節点から取り出される水の需要量(以下、取り出し水量と記す)などの与条件下で、各管路の流量や各節点の水頭を計算することをいう。   The above-mentioned important pipelines can be evaluated based on the result of pipe network calculation performed on the pipe network. Pipe network calculation means each condition under given conditions such as the head of the water source, the arrangement of the pipe, the diameter of the pipe, the demand of water taken from the node as the demand point of water (hereinafter referred to as the quantity of water taken out). It means calculating the flow rate of the pipeline and the head of each node.

ここで、管網計算の結果をもとに管路を評価する方法を図6〜図17を用いて説明する。この評価方法は、評価を行うための準備工程と、この準備工程の結果を用いて評価のために用いる評価値を算出する計算工程と、計算工程後に評価の対象となる管路を設定する評価対象管路の設定工程と、算出した評価値をもとに各管路を評価する評価工程とを有する。なお、例えば、図6に示すような、水源S1、管路K1〜K8および節点N1〜N6のネットワーク関係から構成される管網に対して管網計算を行うにあたっては、図7および図8に示すような、種々の初期データが与えられている。   Here, a method for evaluating a pipe line based on the result of pipe network calculation will be described with reference to FIGS. This evaluation method includes a preparatory process for performing an evaluation, a calculation process for calculating an evaluation value to be used for evaluation using the result of the preparatory process, and an evaluation for setting a pipeline to be evaluated after the calculation process. It has a setting process of an object pipe line, and an evaluation process of evaluating each pipe line based on the calculated evaluation value. For example, when performing pipe network calculation for a pipe network constituted by the network relationship of the water source S1, the pipe lines K1 to K8 and the nodes N1 to N6 as shown in FIG. Various initial data are given as shown.

すなわち、水源S1については、水源の水頭としてのLWL(Low Water Level)〔m〕および水源S1の設置高さの水頭である地盤高〔m〕、節点N1〜N6については、単位時間当りの取り出し水量〔m/s〕およびその節点の水頭である地盤高〔m〕、管路K1〜K8については、始点、終点、流速係数、管路長さ〔m〕、管内径〔mm〕が与えられている。さらに、人間1人当り且つ1日当りの水の使用量W〔リットル/日・人〕も初期データとして与えられている。 That is, for the water source S1, the LWL (Low Water Level) [m] as the head of the water source, the ground height [m] as the head of the installation height of the water source S1, and the nodes N1 to N6 are taken out per unit time. For the amount of water [m 3 / s] and the ground height [m], which is the head of the node, and the pipes K1 to K8, the start point, end point, flow velocity coefficient, pipe length [m] and pipe inner diameter [mm] are given. It has been. Further, the amount of water used per person and per day, W [liter / day · person], is also given as initial data.

また、管網計算においては、水が管路の一端側から他端側に流れた時の損失水頭を求めるヘーゼン・ウイリアムスの実験式(下記数1に示す)を用いる。   In the calculation of the pipe network, the Hazen Williams empirical formula (shown in the following formula 1) is used to find the loss head when water flows from one end side to the other end side of the pipe.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

数1において、hは損失水頭〔m〕、qは流量〔m/s〕、Cは流速係数、Dは管内径〔m〕、Lは管路長さ〔m〕であり、rを管路の抵抗係数とする(以下、管路抵抗と記す)。この管路抵抗rは、流速係数C、管内径Dおよび管路長さLにより決定する定数である。また、損失水頭h〔m〕を流量q〔m/s〕で偏微分したときの値をr´とすると、r´は数2で表される。 In Equation 1, h is a head loss [m], q is a flow rate [m 3 / s], C 0 is a flow velocity coefficient, D is a pipe inner diameter [m], L is a pipe length [m], and r is The resistance coefficient of the pipe (hereinafter referred to as pipe resistance). The pipe resistance r is a constant determined by the flow velocity coefficient C 0 , the pipe inner diameter D, and the pipe length L. Further, r ′ is expressed by Equation 2 when a value obtained by partial differentiation of the loss head h [m] with the flow rate q [m 3 / s] is r ′.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

なお、以下において、このr´を変分抵抗と記す。
以上のような条件において、図6に示す管網に対して、メッシュ流量法により管網計算を行うには、まず、準備工程を行うため、図9に示すように、ステップ1(S001)として、図7および図8に示すような、管網の初期データの読み込みを行う。このとき、読み込むデータは、例えば、図7および図8に示すような数値データである。
In the following, this r ′ is referred to as variation resistance.
Under the conditions as described above, in order to perform the pipe network calculation by the mesh flow method for the pipe network shown in FIG. 6, first, as shown in FIG. The initial data of the pipe network is read as shown in FIGS. At this time, the data to be read is, for example, numerical data as shown in FIGS.

次に、ステップ2(S002)として、ステップ1にて読み込んだデータに基づいて、図10に示すように、水源S1、節点N1〜N6、管路K1〜K8を連結し、管網におけるネットワーク関係を構築する。   Next, as step 2 (S002), based on the data read in step 1, as shown in FIG. 10, the water source S1, nodes N1 to N6, and pipelines K1 to K8 are connected, and the network relationship in the pipeline network Build up.

このとき、管路E1を介して水源S1と連結されている節点N7は、各節点N1〜N6からの取り出し水量c1〜c6がそれぞれ一定とされている管網計算に電気回路網の計算理論を応用するために仮想的に設けられる基準節点(水頭=0)であり、この仮想的に設けられる基準節点N7および管路E1は、公知の手法により作成することができる。このため、ここでは基準節点N7および管路E1の作成についての詳しい説明は避ける。なお、図中の矢印は、管路K1〜K8および管路E1の方向を示している。このとき、管路K1〜K8の方向は任意でよいが、管路E1の方向は、基準節点N7に向かうように設定しておく。また、管路E1についてのデータを図11に示す。図11に示すように、管路E1の始点は水源S1、終点は基準節点N7であり、この基準節点N7の水頭を0〔m〕と設定しているので、始点と終点との水頭差はA〔m〕となっている。   At this time, the node N7 connected to the water source S1 through the pipe E1 is applied to the calculation theory of the electric network in the pipe network calculation in which the amounts of water c1 to c6 taken out from the nodes N1 to N6 are respectively constant. A reference node (head of water = 0) that is virtually provided for application, and the reference node N7 and the pipeline E1 that are virtually provided can be created by a known method. For this reason, detailed description about creation of the reference node N7 and the pipe E1 is avoided here. In addition, the arrow in a figure has shown the direction of the pipe lines K1-K8 and the pipe line E1. At this time, the direction of the pipelines K1 to K8 may be arbitrary, but the direction of the pipeline E1 is set so as to be directed to the reference node N7. Moreover, the data about the pipe line E1 are shown in FIG. As shown in FIG. 11, the starting point of the pipe E1 is the water source S1, the end point is the reference node N7, and the head of this reference node N7 is set to 0 [m], so the head difference between the start point and the end point is A [m].

次に、図9に示すように、ステップ3(S003)として、グラフ理論に基づいて広さ優先木を検索する。一般に、グラフ理論における木とは、全ての点(節点)を含み、かつ、閉回路(ループ)を持たない部分グラフ(ここでは管路に相当する)と定義されており、広さ優先木は、根(基準節点)からできるだけ枝分かれするように探索して得られる木である。   Next, as shown in FIG. 9, as step 3 (S003), a breadth-first tree is searched based on the graph theory. In general, a tree in graph theory is defined as a subgraph (here, corresponding to a pipe line) that includes all points (nodes) and does not have a closed circuit (loop). , A tree obtained by searching so as to branch as much as possible from the root (reference node).

この広さ優先木の検索についても公知の手法により行うことができるので、ここではその手法についての詳しい説明は避ける。なお、ステップ3において行った広さ優先木検索の結果を図12に示す。図12に示すように、広さ優先木が張られた管路を木枝として実線で表し、広さ優先木が張られなかった管路を補木枝として破線で表している。   Since this breadth priority tree search can also be performed by a known method, a detailed description of the method is avoided here. The result of the breadth-first tree search performed in step 3 is shown in FIG. As shown in FIG. 12, a pipe line with a breadth-priority tree is represented by a solid line as a tree branch, and a pipe line without a breadth-priority tree is represented by a broken line as a complementary tree branch.

次に、ステップ4(S004)において、ステップ3において補木枝とされた管路K4およびK5には水が流れないものとし、各節点N1〜N6から取り出される取り出し水量が図7のようにc1〜c6(=定数)であることに基づいて、木枝とされた管路K1〜K3、K6〜K8、E1の固定流量a(=定数)を設定する。このとき、例えば、管路K1の固定流量a(K1)は、管路K1の下流側の全ての節点の取り出し水量c1〜c6の和で表される。また、基準節点N7から取り出される水の量は無く、逆に水源S1から全ての節点Nの取り出し水量c1〜c6の和が供給される取り扱いになるので、管路E1の固定流量a(E1)には、負の符号を付する。したがって、管路K1〜K8およびE1のそれぞれの固定流量a(K1)〜a(K8)およびa(E1)は下記数3のようになる。なお、この固定流量aは各管路の管路抵抗rに関係しない設定値である。また、以下において、どの管路の固定流量であるのかを説明上特定する必要がない場合には固定流量aと記す。   Next, in step 4 (S004), it is assumed that water does not flow through the pipelines K4 and K5 that have been made as complementary tree branches in step 3, and the amount of water taken out from each of the nodes N1 to N6 is c1 as shown in FIG. Based on the fact that it is ˜c6 (= constant), the fixed flow rate a (= constant) of the pipe lines K1 to K3, K6 to K8, E1, which are tree branches, is set. At this time, for example, the fixed flow rate a (K1) of the pipe line K1 is represented by the sum of the amounts of taken-out water c1 to c6 of all the nodes on the downstream side of the pipe line K1. Further, there is no amount of water taken out from the reference node N7, and conversely, the sum of the taken-out water amounts c1 to c6 of all the nodes N is supplied from the water source S1, so that the fixed flow rate a (E1) of the pipe E1 Is given a negative sign. Accordingly, the fixed flow rates a (K1) to a (K8) and a (E1) of the pipelines K1 to K8 and E1 are expressed by the following equation (3). The fixed flow rate a is a set value not related to the pipe resistance r of each pipe line. Further, in the following, when it is not necessary to specify for which explanation the fixed flow rate of the pipe line is, it is referred to as a fixed flow rate a.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

次に、ステップ5(S005)として、管網内に形成されたメッシュどうしの隣接関係を検索する。ここでいうメッシュとは、平面グラフにおいて枝(木枝、補木枝)に囲まれ、かつ、内部に枝を含まない領域である。   Next, in step 5 (S005), the adjacent relationship between the meshes formed in the pipe network is searched. The mesh here is a region that is surrounded by branches (tree branches, complementary tree branches) in the plane graph and does not include branches inside.

図7および図8に示した条件や、ステップ2の結果から、管網におけるメッシュは、図13に示すように、メッシュ1とメッシュ2であること、およびメッシュ1とメッシュ2とは管路K8を共有して隣接していることを認識する。   From the conditions shown in FIG. 7 and FIG. 8 and the result of step 2, the meshes in the pipe network are mesh 1 and mesh 2 as shown in FIG. 13, and mesh 1 and mesh 2 are pipeline K8. Recognize that they are adjacent to each other.

そして、メッシュ1およびメッシュ2に、任意の方向(図示においては右回り方向)に流れが発生していると仮定し、かつ、そのときのメッシュを循環する循環流量(以下、メッシュ流量と記す)をm1およびm2〔m/s〕(=変数)とする。なお、このメッシュ流量m1およびm2も上記の固定流量aと同様、各管路の管路抵抗rに関係しない設定値である。また、以下において、どのメッシュの流量であるのかを説明上特定する必要がない場合にはメッシュ流量mと記す。 Then, it is assumed that a flow is generated in the mesh 1 and the mesh 2 in an arbitrary direction (clockwise direction in the drawing), and a circulation flow rate circulating through the mesh at that time (hereinafter referred to as a mesh flow rate). Are m1 and m2 [m 3 / s] (= variable). The mesh flow rates m1 and m2 are also set values that are not related to the pipe resistance r of each pipe, as in the case of the fixed flow rate a. Further, in the following, when there is no need to specify which mesh flow rate is in the description, it is referred to as a mesh flow rate m.

それぞれの枝(管路)の流量qは、固定流量aとメッシュ流量mとの和であるので、固定流量aとメッシュ流量mとの値から、各枝(管路)における流量q(K1)〜q(K8)およびq(E1)を導く。流量qを導く際に、固定流量aの向きとメッシュ流量mの向きが同じ向きなら、固定流量aの値にメッシュ流量mの値を加え、固定流量aの向きとメッシュ流量mの向きが逆向きなら、固定流量aの値からメッシュ流量mの値を減ずる。このようにすると、各管路の流量qは、メッシュ流量m1、m2を用いて数4のように表される。なお、どの枝(管路)の流量であるのかを説明上特定する必要がない場合には流量qと記している。   Since the flow rate q of each branch (pipe) is the sum of the fixed flow rate a and the mesh flow rate m, the flow rate q (K1) in each branch (pipe) is determined from the values of the fixed flow rate a and the mesh flow rate m. -Q (K8) and q (E1) are derived. If the direction of the fixed flow rate a and the direction of the mesh flow rate m are the same when deriving the flow rate q, the value of the mesh flow rate m is added to the value of the fixed flow rate a, and the direction of the fixed flow rate a and the direction of the mesh flow rate m are reversed. If it is oriented, the value of the mesh flow rate m is subtracted from the value of the fixed flow rate a. If it does in this way, flow volume q of each pipe line will be expressed like a number 4 using mesh flow volume m1 and m2. In addition, when it is not necessary to specify which branch (pipeline) the flow rate is in the description, the flow rate is indicated as q.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

ここで、図14に示すように、メッシュに任意の方向(図示においては右回り方向)に流れが発生していると仮定したとき、これと同じ向きの流れの管路の損失水頭hに正、逆向きの流れの管路の損失水頭hに負の符号を与えると、このメッシュを構成する各管路の損失水頭の総和Σhは0となることから、図13に示すように、メッシュ1およびメッシュ2に関しては数5が成り立つ。   Here, as shown in FIG. 14, when it is assumed that the flow is generated in an arbitrary direction (clockwise direction in the drawing) in the mesh, the flow head has a positive flow head h in the same direction. When a negative sign is given to the loss head h of the pipe in the reverse flow direction, the sum Σh of the loss head of each pipe constituting the mesh becomes 0. Therefore, as shown in FIG. For the mesh 2, Equation 5 holds.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

このとき、数1より、数5にて表した式を数6のように表現する。   At this time, the formula expressed by Formula 5 is expressed as Formula 6 from Formula 1.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

数3より、各取り出し水量c1〜c6および固定流量aは定数であることから、数6で表される式は、メッシュ1のメッシュ流量m1およびメッシュ2のメッシュ流量m2を変数とする非線形連立方程式となる。   Since the extracted water amounts c1 to c6 and the fixed flow rate a are constants from Equation 3, the equation represented by Equation 6 is a nonlinear simultaneous equation with the mesh flow rate m1 of the mesh 1 and the mesh flow rate m2 of the mesh 2 as variables. It becomes.

この非線形連立方程式の解は、あとの計算工程でニュートン・ラフソン法による反復計算により求める。このときには数7に示す計算式を用いることは既に公知である。   The solution of the nonlinear simultaneous equations is obtained by iterative calculation by the Newton-Raphson method in a later calculation process. At this time, it is already known to use the calculation formula shown in Equation 7.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

Jはヤコビ行列であり、ΔMはM=(m1、m2)(Tは転置行列を表す)の値を修正する修正ベクトルである。このとき、このヤコビ行列Jの成分〔jij〕は、数8に示す式 J is a Jacobian matrix, and ΔM is a correction vector for correcting the value of M = (m1, m2) T (T represents a transposed matrix). At this time, the component [j ij ] of the Jacobian matrix J is expressed by the equation shown in Equation 8.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

により求められるが、特にメッシュ流量法を用いた管網計算時におけるヤコビ行列Jの成分〔jij〕は、経験上、上記において検索したメッシュ同士の隣接関係、つまりステップ2で構築したネットワーク関係に基づいて求めることができる。したがって、ステップ6(S006)においては、ステップ5の結果より、ヤコビ行列Jを、数9に示すように決定する。 In particular, the component [j ij ] of the Jacobian matrix J at the time of calculating the pipe network using the mesh flow method is based on experience from the adjacent relationship between the meshes searched above, that is, the network relationship constructed in Step 2. Can be based on. Accordingly, in step 6 (S006), from the result of step 5, the Jacobian matrix J is determined as shown in equation (9).

Figure 0004716738
Figure 0004716738

詳細には、管網内に形成されているメッシュの数が2個であるから、ヤコビ行列Jを2×2の行列と決定し、そして、このヤコビ行列Jの対角成分であるj11の値を、メッシュ1を構成している管路K2、K3、K4、K8の変分抵抗の和とし、かつ、j22の値を、メッシュ2を構成している管路K5、K6、K7、K8の変分抵抗の和とする。 Specifically, since the number of meshes formed in the pipe network is two, the Jacobian matrix J is determined to be a 2 × 2 matrix, and the diagonal component j 11 of the Jacobian matrix J is determined. values, line K2 constituting the mesh 1, K3, K4, Shun Kazu of variation resistance K8, and the value of j 22, conduit K5 constituting the mesh 2, K6, K7, The sum of the variation resistance of K8.

さらに、このヤコビ行列Jの非対角成分であるj12およびj21値を、メッシュ1とメッシュ2とが共有している管路K8の変分抵抗の値(共有している管路が複数の場合には、それらの変分抵抗の和の値、共有していない場合は0)とし、かつ、メッシュ1の流れ方向とメッシュ2との流れ方向が逆であることからその符号を負(同方向なら正)にする。以上のようにして、ヤコビ行列Jを決定し、数7に示した計算式を決定する。ただし、この時点では各管路の変分抵抗は未知である。 Further, j 12 and j 21 values which are non-diagonal components of the Jacobian matrix J are used as the values of variation resistances of the pipe K8 shared by the mesh 1 and the mesh 2 (the number of shared pipes is plural. In this case, the sum of those variational resistances is set to 0, or 0 if not shared, and since the flow direction of the mesh 1 and the flow direction of the mesh 2 are opposite, the sign is negative ( If the direction is the same) The Jacobian matrix J is determined as described above, and the calculation formula shown in Equation 7 is determined. However, at this point, the variation resistance of each pipeline is unknown.

ここで、ステップ6において決定したヤコビ行列Jの逆行列J−1を後の工程において算出しやすくするために、一般的に用いられるLU分解などをヤコビ行列Jに施しておいてもよい。 Here, in order to make it easier to calculate the inverse matrix J −1 of the Jacobian matrix J determined in step 6 in a later step, a commonly used LU decomposition or the like may be applied to the Jacobian matrix J.

以上のステップ1〜ステップ6により管路の評価を行うための準備工程を行ったが、上記の準備工程は、水源、管路および節点のネットワーク関係が決定すればこれに基づいて行える工程であり、特に、各管路の管路抵抗rなどに関係なく行える工程である。   Although the preparatory process for evaluating the pipeline by the above steps 1 to 6 was performed, the above preparatory process is a process that can be performed based on the network relation of the water source, the pipe line, and the node. In particular, this is a process that can be performed regardless of the pipe resistance r of each pipe.

次に、計算工程として、図9に示すように、ステップ7(S007)として、メッシュ流量m1およびm2に、ニュートン・ラフソン法による反復計算を開始するための任意の初期値を設定し、ステップ8(S008)において、数4より各管路における流量qの値を算出する。   Next, as shown in FIG. 9, as a calculation process, as step 7 (S007), arbitrary initial values for starting iterative calculation by the Newton-Raphson method are set in the mesh flow rates m1 and m2, and step 8 In (S008), the value of the flow rate q in each pipeline is calculated from Equation 4.

次に、各管路における流量qの値を求めると、ステップ9(S009)として、数2より各管路における変分抵抗r´を求める。そして、ステップ10(S010)として、各管路の流量qを数6に代入してF(M)を算出する。   Next, when the value of the flow rate q in each pipeline is obtained, the variation resistance r ′ in each pipeline is obtained from Equation 2 as step 9 (S009). In step 10 (S010), F (M) is calculated by substituting the flow rate q of each pipe line into Equation 6.

次に、ステップ11(S011)において、ステップ10において求めたf1(M)、f2(M)のそれぞれの値の絶対値が、例えば、閾値として設定されている1.0×10−6よりも小さいかどうかを判断する。 Next, in step 11 (S011), the absolute value of each value of f1 (M) and f2 (M) obtained in step 10 is, for example, larger than 1.0 × 10 −6 set as a threshold value. Determine if it is small.

このとき、f1(M)、f2(M)のそれぞれの値の絶対値が閾値10−6よりも小さくない場合には、メッシュ流量mの値が、数5を満たすメッシュ流量mの値よりも大きくずれているとしてステップ12(S012)に進む。 At this time, if the absolute values of the respective values of f1 (M) and f2 (M) are not smaller than the threshold value 10 −6 , the value of the mesh flow rate m is larger than the value of the mesh flow rate m satisfying Equation 5. The process proceeds to step 12 (S012) assuming that there is a large deviation.

ステップ12において、ステップ9で算出した各管路の変分抵抗r´の値を、ステップ6で決定したヤコビ行列Jに代入し、それに基づいて、ヤコビ行列Jの逆行列J−1を算出し、数10を導く。 In Step 12, the value of the variation resistance r ′ of each pipeline calculated in Step 9 is substituted into the Jacobian matrix J determined in Step 6, and based on this, the inverse matrix J −1 of the Jacobian matrix J is calculated. , Equation 10 is derived.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

そして、数10に示す連立1次方程式を解いて、修正ベクトルΔMの値を算出する。
次に、ステップ13(S013)において、算出した修正値Δm1、Δm2により、今回の計算に使用したメッシュ流量m1、m2の値(初回の計算の場合には初期値)を修正する。すなわち、k回目の計算時におけるMをMと表したときに、次回の計算において使用するMk+1をMk+1=M+ΔMとする。
Then, the simultaneous linear equation shown in Equation 10 is solved to calculate the value of the correction vector ΔM.
Next, in step 13 (S013), the values of the mesh flow rates m1 and m2 used for the current calculation (initial values in the case of the first calculation) are corrected by the calculated correction values Δm1 and Δm2. That is, when M at the time of the k-th calculation is expressed as M k , M k + 1 used in the next calculation is M k + 1 = M k + ΔM k .

そして、ステップ8に戻り、メッシュ流量を、修正後の値であるMk+1として、ステップ8〜ステップ11の計算を行い、f1(M)、f2(M)が閾値の条件を満たすまで、ニュートン・ラフソン法による反復計算を行う。 Then, returning to step 8, the mesh flow rate is set to M k + 1 which is a corrected value, and the calculation of step 8 to step 11 is performed. Until f1 (M) and f2 (M) satisfy the threshold condition, Newton · Performs iterative calculations using the Rafson method.

ステップ11において、f1(M)、f2(M)のそれぞれの値が、閾値10−6よりも小さくなった場合には、このときの計算において使用したメッシュ流量mの値が、数5を満たす解に十分に近づいたとして反復計算を終了し、ステップ14(S014)に進む。 In step 11, when the values of f1 (M) and f2 (M) are smaller than the threshold value 10 −6 , the value of the mesh flow rate m used in the calculation at this time satisfies Equation 5. The iterative calculation is terminated assuming that the solution is sufficiently close, and the process proceeds to step 14 (S014).

ステップ14において、今回の計算に使用したメッシュ流量m1、m2の値を、非線形連立方程式の解とする。そして、このメッシュ流量m1、m2の値を利用して、数4に基づき、各管路における流量qを求め、そして、数1から、各管路における損失水頭h(K1)〜h(K8)を求める。なお、どの管路の損失水頭であるのかを説明上特定する必要がない場合には損失水頭hと記している。   In step 14, the values of the mesh flow rates m1 and m2 used for the current calculation are set as solutions of the nonlinear simultaneous equations. Then, using the values of the mesh flow rates m1 and m2, the flow rate q in each pipeline is obtained based on Equation 4, and the loss heads h (K1) to h (K8) in each pipeline are obtained from Equation 1. Ask for. In addition, when it is not necessary to specify for which explanation it is a loss head of which pipe line, it is described as the loss head h.

そして、図15に示すように、LWLと動水位との差が損失水頭h、動水位と地盤高との差が圧力水頭としての有効水頭という関係があるので、あらかじめ初期データとして与えられているLWLと地盤高H、および算出した損失水頭hの値より、各節点N1〜N6における有効水頭P(N1)〜P(N6)〔m〕および水源S1の有効水頭P(S1)を評価値として算出する。   As shown in FIG. 15, since the difference between the LWL and the dynamic water level is the loss head h, and the difference between the dynamic water level and the ground height is the effective water head as the pressure head, it is given as initial data in advance. From the values of LWL, ground height H, and calculated loss head h, the effective heads P (N1) to P (N6) [m] at each of the nodes N1 to N6 and the effective head P (S1) of the water source S1 are used as evaluation values. calculate.

例えば、節点N1,N6の有効水頭P(N1),P(N6)と水源S1の有効水頭P(S1)とは下記式数11によって求められる。   For example, the effective heads P (N1) and P (N6) of the nodes N1 and N6 and the effective head P (S1) of the water source S1 are obtained by the following equation (11).

Figure 0004716738
Figure 0004716738

尚、上記以外の有効水頭P(N2)〜P(N5)も同様にして求められる。
そして、算出して得られた流量q、損失水頭h、有効水頭Pなどの値を記録する。なお、どの節点における有効水頭であるのかを説明上特定する必要がない場合には有効水頭Pと記している。
In addition, the effective heads P (N2) to P (N5) other than the above are obtained in the same manner.
Then, values such as the flow rate q, the loss head h, and the effective head P obtained by calculation are recorded. In addition, when it is not necessary to specify the effective head at which node, it is indicated as effective head P.

上記のようにして求められた有効水頭Pは正常な状態(完全な状態)の管網に対するものである。
次に、評価対象管路の設定工程として、ステップ15(S015)において、評価の対象となる管路を消去していればもとの位置に戻すが、最初に行う計算は、評価対象となる管路を消去することなく正常な状態の管網に対して行っているので、そのままステップ16(S016)に進む。
The effective water head P obtained as described above is for a pipe network in a normal state (complete state).
Next, as an evaluation target pipeline setting process, in step 15 (S015), if the pipeline to be evaluated is erased, it is returned to the original position, but the first calculation is the evaluation target. Since the process is performed on the pipe network in a normal state without deleting the pipe line, the process proceeds to step 16 (S016).

ステップ16において他に評価対象となる管路があるか否かを判断する。上述のように、最初に行う管網計算は、管路を消去することなく正常な状態の管網に対して行っており、次に各管路を評価しなければならないので、評価対象となる管路があるとしてステップ17(S017)に進む。   In step 16, it is determined whether there is another pipeline to be evaluated. As described above, the first calculation of the pipe network is performed on the normal pipe network without deleting the pipes, and each pipe line must be evaluated next. Proceeding to step 17 (S017) assuming that there is a pipeline.

ステップ17において、評価対象となる管路を、例えば管路K2とすれば、図16に示すように、管網から管路K2を消去する。
正常な状態の管網から評価対象となる管路K2を削除すると、管路2が消去されたうえでの水源S、節点N、管路Kの連結関係すなわち管網のネットワーク関係を新たに構築する必要があるので、図9に示すように、ステップ2へ戻る。
In step 17, if the pipe to be evaluated is, for example, pipe K2, the pipe K2 is deleted from the pipe network as shown in FIG.
When the pipe K2 to be evaluated is deleted from the pipe network in the normal state, the connection relation of the water source S, the node N, and the pipe K after the pipe 2 is deleted, that is, the network relation of the pipe network is newly constructed. Therefore, the process returns to step 2 as shown in FIG.

そして、管路K2が消去された状態の管網に対して、管網のネットワーク関係の構築、広さ優先木の検索などの準備工程を行い、管路K2が消去された状態の管網における評価値を算出するための計算式を導出する。   Then, for the pipe network in which the pipe K2 has been deleted, preparatory steps such as the construction of the network relation of the pipe network and the search for the breadth-priority tree are performed. A calculation formula for calculating the evaluation value is derived.

すなわち、準備工程において、再度、ステップ2〜ステップ6の行程を実行する。図17に、管路K2が消去された状態の管網における広さ優先木検索の結果を示す。この場合の管路K1、K3〜K8、E1の固定流量aは数12のように示される。   That is, in the preparation process, steps 2 to 6 are executed again. FIG. 17 shows the result of the breadth-first tree search in the pipe network in which the pipe K2 is deleted. In this case, the fixed flow rate a of the pipelines K1, K3 to K8, and E1 is expressed as in Expression 12.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

また、図17に示すように、管網にはメッシュ1が形成され、メッシュ1を用いた各管路の流量qは下記数13のように表される。   Further, as shown in FIG. 17, a mesh 1 is formed on the pipe network, and the flow rate q of each pipe line using the mesh 1 is expressed by the following equation (13).

Figure 0004716738
Figure 0004716738

これにより、メッシュ1に関しては下記数14が成り立つ。 As a result, the following Expression 14 is established for the mesh 1.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

このとき、数1より、数14にて表した式を下記数15のように表現する。 At this time, the equation expressed by Equation 14 is expressed as in Equation 15 below from Equation 1.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

また、上記数7におけるΔM、F(M)はそれぞれ下記数16のように示される。   Further, ΔM and F (M) in the above equation 7 are respectively expressed as the following equation 16.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

さらに、管網内に形成されているメッシュの数が1個であるから、ヤコビ行列Jは、下記数17のように、1×1の行列で示される。 Further, since the number of meshes formed in the pipe network is one, the Jacobian matrix J is represented by a 1 × 1 matrix as shown in the following Expression 17.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

そして、計算工程に移り、再度ステップ7〜ステップ14を実行してニュートン・ラフソン法による反復計算を行い、メッシュ1の流量m1を求め、流量m1に基づいて、管路K2が消去された状態の管網における各管路の流量q、損失水頭hおよび各節点N1〜N6および水源S1の有効水頭Pを求める。   Then, the process moves to the calculation process, and Steps 7 to 14 are executed again to perform the iterative calculation by the Newton-Raphson method, the flow rate m1 of the mesh 1 is obtained, and the pipe K2 is erased based on the flow rate m1. The flow rate q of each pipe line in the pipe network, the loss head h, the nodes N1 to N6, and the effective head P of the water source S1 are obtained.

上記のようにして求められた有効水頭Pは管路K2が消去された状態の管網に対するものである。
その後、ステップ15において、今回は管路K2を消去した場合の計算を行ったため、管路K2を元の位置に戻す。
The effective head P obtained as described above is for the pipe network in which the pipe K2 has been deleted.
Thereafter, in step 15, since the calculation is performed when the pipeline K2 is deleted this time, the pipeline K2 is returned to the original position.

その後、上記管路K2と同様に、ステップ16、ステップ17を経て、順次、管路K3〜K8,K1を1本ずつ消去し、各管路K3〜K8,K1が消去された状態の管網における各管路の流量q、損失水頭hおよび各節点N1〜N6と水源S1との有効水頭Pを求める。   Thereafter, similarly to the above-described pipe K2, the pipes K3 to K8 and K1 are sequentially deleted one by one through the steps 16 and 17, and the pipe network in a state where the pipes K3 to K8 and K1 are deleted. The flow rate q of each pipe line, the loss head h, and the effective head P of the nodes N1 to N6 and the water source S1 are obtained.

そして、評価対象となる管路が無くなれば、ステップ18(S018)に移る。
評価工程として、ステップ18では、管網全体に大きな影響を与える重要な管路はどれなのかを評価するための指標を算出する。ここでは、評価指標として、低圧化対象人口を求める。
Then, when there is no pipeline to be evaluated, the process proceeds to step 18 (S018).
As an evaluation process, in step 18, an index for evaluating which important pipeline has a great influence on the entire pipe network is calculated. Here, the target population for low pressure is obtained as an evaluation index.

上記低圧化対象人口は、評価対象管路が断水した場合に圧力低下で断水の影響を受ける人口を示す指標であり、下記数18に基づいて算出される。   The population to be reduced in pressure is an index indicating the population affected by the water cut due to a pressure drop when the evaluation target pipeline is cut off, and is calculated based on the following equation (18).

Figure 0004716738
Figure 0004716738

上記数18において、LDaは評価対象管路を消去した場合の低圧化対象人口〔人〕である。また、Sは、各節点N1〜N6に設定されている給水人口であり、図7で示した初期データとしての各節点N1〜N6からの単位時間当りの取出し水量c1〜c6[m/s]と人間1人当り且つ1日当りの水の使用量W〔リットル/日・人〕とで下記数19に基づいて算出され、各節点N1〜N6ごとにおいて一定値となる。 In the above formula 18, LDa is the population [person] subject to low pressure when the evaluation target pipeline is deleted. Further, S i is the water supply population set at each of the nodes N1 to N6, and the amount of water taken out from the nodes N1 to N6 as the initial data shown in FIG. 7 per unit time c1 to c6 [m 3 / s] and the amount of water used per person and per day W [liter / day · person] is calculated based on the following equation 19 and becomes a constant value at each of the nodes N1 to N6.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

また、上記Fは、各節点N1〜N6における断水の有無に対応する値であり、各節点N1〜N6における有効水頭P(N1)〜P(N6)が10m(=0.098MPa:所定値)以下となった場合は断水有りと判断して1とし、10mより大きい場合は断水無しと判断して0とする。 Also, the F i is a value corresponding to the presence or absence of water outage at each node N1 to N6, effective hydrocephalus P in each node N1~N6 (N1) ~P (N6) is 10 m (= 0.098 MPa: predetermined value ) When it is below, it is determined that there is water breakage, and when it is larger than 10 m, it is determined that there is no water breakage and 0.

例えば、管路K2を消去した場合、各節点N1〜N6対応するF〜Fの値が下記表1のようになったとすると、管路K2を消去した場合の低圧化対象人口LDa(K2)は下記数20のようになる。 For example, assuming that the values of F 1 to F 6 corresponding to the nodes N1 to N6 are as shown in Table 1 below when the pipeline K2 is deleted, the low-pressure target population LDa (K2 when the pipeline K2 is deleted) ) Is as shown in Equation 20 below.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

Figure 0004716738
Figure 0004716738

さらに、上記と同様にして、順次、管路K3〜K8,K1を消去した場合に対応する各低圧化対象人口LDa(K3)〜LDa(K8),LDa(K1)を算出する。このようにして求められた各低圧化対象人口LDa(K1)〜LDa(K8)のうち、値が大きいものほど断水の影響を受ける人口が多いことを意味しており、これにより、各低圧化対象人口LDa(K1)〜LDa(K8)の値が大きくなる管路から順に重要度が高い管路であると評価する。上記従来の例においては、図6に示すように、管網に8本の管路K1〜K8を設けているため、評価対象管路を1本ずつ消去して低圧化対象人口を算出する場合、合計8種類の低圧化対象人口LDa(K1)〜LDa(K8)を算出することになる。   Further, in the same manner as described above, the respective low-pressure target populations LDa (K3) to LDa (K8) and LDa (K1) corresponding to the cases where the pipelines K3 to K8 and K1 are deleted are calculated. It means that there are many populations which are affected by a water break, so that a value is large among each low pressure object population LDa (K1)-LDa (K8) calculated | required in this way. It evaluates that it is a pipe line with high importance in an order from the pipe line from which the value of object population LDa (K1)-LDa (K8) becomes large. In the above conventional example, as shown in FIG. 6, since eight pipe lines K1 to K8 are provided in the pipe network, the evaluation target population is calculated by deleting the evaluation target pipes one by one. Thus, a total of eight types of low-pressure target populations LDa (K1) to LDa (K8) are calculated.

なお、特許文献1には、管網についての計算を行うコンピュータのメモリを効率的に活用しつつ、管網解析を行うことができる技術が記載されている。
特開平6−274576号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique that can perform pipe network analysis while efficiently using a computer memory that performs calculation on the pipe network.
JP-A-6-274576

上記の従来形式では、各管路K1〜K8がいずれか1本ずつ使用不能になるといった考え方に基づいて、評価対象管路として各管路K1〜K8を1本ずつ消去して低圧化対象人口LDa(K1)〜LDa(K8)を算出し、各管路K1〜K8の重要度を1本ずつ評価している。   In the above conventional format, based on the idea that any one of the pipes K1 to K8 becomes unusable one by one, the pipes K1 to K8 are erased one by one as the evaluation target pipes, and the population targeted for low pressure LDa (K1) to LDa (K8) are calculated, and the importance of each of the pipelines K1 to K8 is evaluated one by one.

しかしながら、実際には、管網中にバルブが設けられ、管網中の管路のいずれか1本が事故により使用不能になった場合、近隣のバルブを閉じることとなり、事故が発生した管路のみならず、複数の管路が同時に使用不能に陥ることがある。   However, in reality, if a valve is provided in the pipe network and any one of the pipes in the pipe network becomes unusable due to an accident, the neighboring valve is closed, and the pipe where the accident occurred In addition, a plurality of pipelines may become unusable at the same time.

したがって、上記従来の方法では、管路がいずれか1本ずつ使用不能な状態に陥るという考えに基づいて、各管路を1本ずつ消去して各管路の重要度を評価しているため、同時に複数の管路が使用不能になる実際の管網の状態とは異なった状態で管路の評価が行われることになり、算出される評価結果の正確さが劣ることが危惧される。   Therefore, in the above conventional method, based on the idea that one of the pipes falls into an unusable state one by one, each pipe is deleted one by one and the importance of each pipe is evaluated. At the same time, the pipes are evaluated in a state different from the actual state of the pipe network in which a plurality of pipes cannot be used, and there is a concern that the accuracy of the calculated evaluation results is inferior.

本発明は、同時に複数の管路が使用不能になる可能性がある実際の管網により近い状態で、管網に影響を与える管路の評価を行って、より正確な評価結果を得ることが可能な管路の評価方法を提供することを目的とする。   The present invention is capable of obtaining a more accurate evaluation result by evaluating a pipeline that affects the pipeline network in a state closer to the actual pipeline network in which a plurality of pipelines may become unusable at the same time. An object is to provide a method for evaluating a possible pipeline.

上記目的を達成するために、本第1発明は、任意の数の水源と、複数の水の需要点と、水源または需要点が両端に接続される複数の管路とのネットワーク関係から構成される管網にて、上記管網に影響を与える管路を評価する際に、評価を行うための準備工程と、準備工程の結果を用いて上記評価のために用いる評価値を算出する計算工程と、評価対象グループの設定を行う設定工程と、評価工程とを行う管路の評価方法であって、
上記準備工程において、ネットワーク関係を構築し、管路を複数のグループに分け、管網における各管路の流量を算出する計算式を上記ネットワーク関係に基づいて導出し、
上記計算工程において、上記計算式を用いて各管路の流量を算出し、算出した各管路の流量を、下記ヘーゼン・ウイリアムスの式(a)に代入して各管路の損失水頭を算出し、上記算出した各管路の損失水頭をもとに上記評価値を算出し、
上記設定工程において、各グループの中から評価対象グループを決定し、評価対象グループ内に含まれている管路を管網から削除し、
上記管路削除後、上記準備工程に戻り、評価対象グループ内の管路が削除された管網に対してネットワーク関係を新たに構築し、この新たなネットワーク関係に基づいて上記準備工程と上記計算工程とを行って評価値を算出し、
上記評価工程において、上記評価値を用いて、上記評価対象グループが管網に与える影響を評価するものである。
In order to achieve the above object, the first invention comprises a network relationship of an arbitrary number of water sources, a plurality of water demand points, and a plurality of pipelines to which the water sources or demand points are connected at both ends. When evaluating a pipeline that affects the pipe network in the pipe network, a preparatory process for performing the evaluation, and a calculation process for calculating an evaluation value used for the evaluation using the result of the preparatory process And an evaluation method for a pipeline for performing a setting process for setting an evaluation target group and an evaluation process,
In the preparatory step, the network relationship is established, the pipelines are divided into a plurality of groups, and a calculation formula for calculating the flow rate of each pipeline in the pipeline network is derived based on the network relationship.
In the above calculation step, the flow rate of each pipeline is calculated using the above formula, and the loss head of each pipeline is calculated by substituting the calculated flow rate of each pipeline into the following Hezen-Williams formula (a). The above evaluation value is calculated based on the calculated loss head of each pipeline,
In the above setting process, the evaluation target group is determined from each group, the pipelines included in the evaluation target group are deleted from the pipe network,
After the pipeline is deleted, the process returns to the preparation step, and a new network relationship is established for the pipeline network from which the pipeline in the evaluation target group has been deleted. Based on the new network relationship, the preparation step and the calculation are performed. Process and calculate the evaluation value,
In the evaluation step, the evaluation value is used to evaluate the influence of the evaluation target group on the pipe network.

h=r×q×|q|0.85 ・・・式(a)
h:管路の損失水頭
r:管路の抵抗係数
q:管路の流量
これによると、管路を複数のグループに分け、これらグループの中から評価対象グループを決定し、評価対象グループごとに管路を消去して、評価対象グループが管網に与える影響を評価するため、バルブの開閉等によって同時に使用不能に陥る可能性のある複数の管路を1つのグループとすることで、従来の管路を一本ずつ消去する方法に比べて、実際の管網の状態により近い状態で管路を評価することができ、より正確な評価結果を得ることが可能になる。
h = r * q * | q | 0.85 ... Formula (a)
h: Loss head of pipeline
r: Pipe resistance coefficient
q: Pipeline flow rate According to this, pipes are divided into multiple groups, an evaluation target group is determined from these groups, pipes are deleted for each evaluation target group, and the evaluation target group becomes a pipe network. In order to evaluate the impact, the group of pipes that may be disabled at the same time due to valve opening and closing etc. is made into one group, compared to the conventional method of deleting one pipe at a time. The pipe line can be evaluated in a state closer to the state of the pipe network, and a more accurate evaluation result can be obtained.

本第2発明は、任意の数の水源と、複数の水の需要点と、水源または需要点が両端に接続される複数の管路とのネットワーク関係から構成される管網にて、上記管網に影響を与える管路を評価する際に、評価を行うための準備工程と、準備工程の結果を用いて上記評価のために用いる評価値を算出する計算工程と、評価対象グループの設定を行う設定工程と、評価工程とを行う管路の評価方法であって、
上記準備工程において、ネットワーク関係を構築し、管路を複数のグループに分け、管網における各管路の流量を算出する計算式を上記ネットワーク関係に基づいて導出し、
上記計算工程において、上記計算式を用いて各管路の流量を算出し、算出した各管路の流量を、下記ヘーゼン・ウイリアムスの式(a)に代入して各管路の損失水頭を算出し、上記算出した各管路の損失水頭をもとに上記評価値を算出し、
上記設定工程において、各グループの中から評価対象グループを決定し、評価対象グループ内に含まれている管路における抵抗係数をその管路の通常時の抵抗係数よりも大きく設定して評価対象グループ内の管路を水の流れ難い管路に設定変更し、
上記設定変更後、上記計算工程に戻り、上記評価対象グループ内の管路の抵抗係数を大きくした状態で、各管路の流量と損失水頭と評価値とを算出し、
上記評価工程において、上記評価値を用いて、上記評価対象グループが管網に与える影響を評価するものである。
The second aspect of the present invention is a pipe network comprising a network relationship of an arbitrary number of water sources, a plurality of water demand points, and a plurality of pipelines connected to both ends of the water sources or demand points. When evaluating pipelines that affect the network, the preparation process for performing the evaluation, the calculation process for calculating the evaluation value to be used for the evaluation using the result of the preparation process, and the setting of the evaluation target group An evaluation method of a pipeline for performing a setting process and an evaluation process,
In the preparatory step, the network relationship is established, the pipelines are divided into a plurality of groups, and a calculation formula for calculating the flow rate of each pipeline in the pipeline network is derived based on the network relationship.
In the above calculation step, the flow rate of each pipeline is calculated using the above formula, and the loss head of each pipeline is calculated by substituting the calculated flow rate of each pipeline into the following Hezen-Williams formula (a). The above evaluation value is calculated based on the calculated loss head of each pipeline,
In the setting step, an evaluation target group is determined from each group, and the resistance coefficient in the pipe included in the evaluation target group is set larger than the normal resistance coefficient of the pipe. Change the setting of the inner pipe to a pipe that does not flow easily,
After changing the setting, return to the calculation step, with the resistance coefficient of the pipeline in the evaluation target group increased, calculate the flow rate, loss head and evaluation value of each pipeline,
In the evaluation step, the evaluation value is used to evaluate the influence of the evaluation target group on the pipe network.

h=r×q×|q|0.85 ・・・式(a)
h:管路の損失水頭
r:管路の抵抗係数
q:管路の流量
これによると、管路を複数のグループに分け、これらグループの中から評価対象グループを決定し、評価対象グループごとに管路の抵抗係数を通常時の抵抗係数よりも大きく設定して評価対象グループ内の管路を水の流れ難い管路に設定変更し、評価対象グループが管網に与える影響を評価するため、バルブの開閉等によって同時に使用不能に陥る可能性のある複数の管路を1つのグループとすることで、従来の管路を一本ずつ消去する方法に比べて、実際の管網の状態により近い状態で管路を評価することができ、より正確な評価結果を得ることが可能になる。
h = r * q * | q | 0.85 ... Formula (a)
h: Loss head of pipeline
r: Pipe resistance coefficient
q: Pipeline flow rate According to this, pipes are divided into multiple groups, and an evaluation target group is determined from these groups, and the resistance coefficient of the pipe line is set larger than the normal resistance coefficient for each evaluation target group. Setting and changing the pipe line in the evaluation target group to a pipe that does not flow easily, and evaluating the effect of the evaluation target group on the pipe network. By grouping multiple pipes into one group, it is possible to evaluate pipes in a state closer to the state of the actual pipe network, compared to the conventional method of deleting pipes one by one, and more accurate Evaluation results can be obtained.

また、評価対象グループの管路を管網から消去しなくても、管網から評価対象グループの管路を消去した場合と同等の影響を管網に生じさせることができ、この状態の管網に対して計算工程を行うことで、評価対象グループを設定した時の管網における評価値を算出することができる。したがって、上記第1発明のように評価対象グループの管路を管網から消去する方法では、評価対象グループの管路を消去した後の管網について、ネットワーク関係の構築等の準備工程を行う必要があるが、本第2発明のように評価対象グループの管路を消去せず、評価対象グループの管路を水の流れ難い管路に設定変更することで、管路抵抗の値に関係しない準備工程を省略することができる。したがって、上記第1発明の方法に比べて、管網に影響を与える管路の評価を迅速に行うことができる。   Even if the pipeline of the evaluation target group is not deleted from the pipe network, the same effect as when the evaluation target group is deleted from the pipe network can be produced in the pipe network. By performing the calculation process on the evaluation value, the evaluation value in the pipe network when the evaluation target group is set can be calculated. Therefore, in the method of deleting the pipeline of the evaluation target group from the pipe network as in the first invention, it is necessary to perform a preparation process such as establishment of a network relationship for the pipe network after deleting the pipe of the evaluation target group. However, it is not related to the value of the pipe resistance by changing the setting of the pipe of the evaluation target group to a pipe that is difficult to flow of water without erasing the pipe of the evaluation target group as in the second invention. The preparation process can be omitted. Therefore, compared with the method of the first invention, it is possible to quickly evaluate the pipeline that affects the pipe network.

本第3発明は、初期データとして、水源の水頭と、各需要点の地盤高と、各需要点からの単位時間当りの取出し水量と、一人当り且つ単位時間当りの水の使用量とが与えられており、
計算工程において、上記初期データとしての水源の水頭の値および各需要点の地盤高と、計算工程中に算出した管路の損失水頭とに基づいて、各需要点における有効水頭を求め、
上記各需要点における有効水頭を評価値とし、
評価工程において、評価対象グループ内の管路を断水した場合に圧力低下で断水の影響を受ける人口を示す低圧化対象人口を下記式(b)に基づいて求め、
LDa=Σ(S×F) ・・・式(b)
上記式(b)において、
LDaは評価対象グループの低圧化対象人口であり、
は、各需要点に設定されている給水人口であり、初期データとしての各需要点からの単位時間当りの取出し水量と、一人且つ単位時間当りの水の使用量とから求められる値であり、
は、各需要点における断水の有無に対応する値であり、各需要点における有効水頭が所定値以下となった場合は断水有りと判断して1とし、所定値より大きい場合は断水無しと判断して0とするものである。
The third invention provides initial data such as the head of the water source, the ground height at each demand point, the amount of water taken out from each demand point per unit time, and the amount of water used per person per unit time. And
In the calculation process, based on the value of the head of the water source as the initial data and the ground height of each demand point, and the loss head of the pipeline calculated during the calculation process, the effective head at each demand point is obtained.
The effective water head at each of the above demand points is the evaluation value,
In the evaluation process, when the pipeline in the evaluation target group is shut off, the low pressure target population indicating the population affected by the water shutoff due to the pressure drop is obtained based on the following formula (b),
LDa = Σ (S i × F i ) (b)
In the above formula (b),
LDa is the population subject to low pressure in the evaluation group,
S i is the water supply population set for each demand point, and is a value obtained from the amount of water taken out per unit time from each demand point as initial data and the amount of water used per person per unit time. Yes,
Fi is a value corresponding to the presence or absence of water breakage at each demand point. When the effective water head at each demand point falls below a predetermined value, it is determined that there is water breakage, and when it is larger than the predetermined value, there is no water breakage. Is determined to be 0.

これによると、評価の指標として低圧化対象人口を算出することで、この値の大きさを比べるだけで、管路の評価をグループごとに容易に行うことができる。また、評価対象グループの管路を消去した場合又は評価対象グループの管路の抵抗係数を大きく設定した場合における低圧化対象人口の大きさの順番が、管網における断水の影響を受ける人口の多さの順番を意味することになるので、この結果から、管路の重要度をグループごとに判断することができる。   According to this, by calculating the low-pressure target population as an evaluation index, the pipeline can be easily evaluated for each group only by comparing the magnitudes of the values. In addition, when the pipes of the evaluation target group are deleted, or when the resistance coefficient of the pipes of the evaluation target group is set to a large value, the order of the size of the low-pressure target population is the majority of the populations affected by water breakage in the pipe network. Therefore, the importance of the pipeline can be determined for each group from this result.

以上のように本発明によれば、バルブの開閉等によって同時に使用不能に陥る可能性のある複数の管路を1つのグループとすることで、従来の管路を一本ずつ消去する方法に比べて、実際の管網の状態により近い状態で管路を評価することができ、より正確な評価結果を得ることが可能になる。   As described above, according to the present invention, a plurality of pipelines that may be unusable at the same time due to opening and closing of a valve are grouped into one group, so that the conventional pipeline is erased one by one. Thus, the pipeline can be evaluated in a state closer to the actual state of the pipe network, and a more accurate evaluation result can be obtained.

以下、本発明の第1の実施の形態における管路の評価方法を図1〜図4に基づいて説明する。尚、この評価方法において、従来と同じ内容の部分は詳細な説明を省略する。
図1に示すように、管網は、従来のものと同様に、水源S1と、複数の管路K1〜K8と、複数の節点N1〜N6(水の需要点に相当)とのネットワーク関係から構成されている。また、管網計算の際に与えられる初期データも図7および図8に示した初期データと同じである。
Hereinafter, the pipe line evaluation method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this evaluation method, detailed description of the same content as in the prior art is omitted.
As shown in FIG. 1, the pipe network is similar to the conventional one because of the network relationship between the water source S1, the plurality of pipelines K1 to K8, and the plurality of nodes N1 to N6 (corresponding to water demand points). It is configured. Further, the initial data given at the time of calculating the pipe network is the same as the initial data shown in FIGS.

管路の評価方法は、(1)評価を行うための準備工程と、(2)準備工程の結果を用いて上記評価のために用いる評価値を算出する計算工程と、(3)評価対象グループの設定を行う設定工程と、(4)管網全体に大きな影響を与える重要なグループはどれなのかを評価する評価工程とで構成されている。   The pipeline evaluation method includes (1) a preparation step for performing an evaluation, (2) a calculation step for calculating an evaluation value used for the above-described evaluation using the result of the preparation step, and (3) an evaluation target group. And (4) an evaluation process for evaluating which important group has a large influence on the entire pipe network.

図2に示すように、先ず、(1)準備工程をステップ1(S001)〜ステップ7(S007)に基づいて説明する。
従来と同様に、ステップ1(S001)において管網の初期データを読み込み、ステップ2(S002)において管網のネットワーク関係を構築する。その後、ステップ3(S003)において、図1で示すように、各管路K1〜K8を、節点N1〜N6を介して接続されたもの同士の複数のグループG1〜G4に分ける。その後、ステップ4(S004)〜ステップ7(S007)によって、管網における各管路K1〜K8の流量q(K1)〜q(K8)を算出する計算式を導出する。この場合、正常な状態(完全な状態)の管網に対して行う最初の計算であるため、広さ優先木は従来の図12に示したものと同じであり、固定流量は従来の数3に示したものと同じであり、非線形連立方程式は従来の数6に示したものと同じであり、ヤコビ行列Jは従来の数9に示したものと同じである。尚、上記ステップ4(S004)〜ステップ7(S007)は、図9に示した従来のステップ3(S003)〜ステップ6(S006)と同様であるため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 2, first, (1) the preparation process will be described based on Step 1 (S001) to Step 7 (S007).
As in the prior art, in step 1 (S001), the initial data of the pipe network is read, and in step 2 (S002), the network relation of the pipe network is established. Thereafter, in step 3 (S003), as shown in FIG. 1, the pipes K1 to K8 are divided into a plurality of groups G1 to G4 connected via nodes N1 to N6. Then, the calculation formula which calculates flow volume q (K1)-q (K8) of each pipeline K1-K8 in a pipe network is derived by Step 4 (S004)-Step 7 (S007). In this case, since this is the first calculation performed on a normal (complete state) pipe network, the breadth-priority tree is the same as that shown in FIG. The nonlinear simultaneous equations are the same as those shown in the conventional equation (6), and the Jacobian matrix J is the same as that shown in the conventional equation (9). Note that step 4 (S004) to step 7 (S007) are the same as the conventional step 3 (S003) to step 6 (S006) shown in FIG. 9, and a detailed description thereof will be omitted.

次に、(2)計算工程を図2のステップ8(S008)〜ステップ15(S015)に基づいて説明する。
計算工程は、上記準備工程で導出された計算式を用いて各管路K1〜K8の流量q(K1)〜q(K8)を算出し、算出した各管路K1〜K8の流量q(K1)〜q(K8)を、上記数1で示したヘーゼン・ウイリアムスの式に代入して各管路K1〜K8の損失水頭h(K1)〜h(K8)を算出し、上記算出した各損失水頭h(K1)〜h(K8)と予めデーターとして与えられているLWLおよび地盤高の値より、各節点N1〜N6における有効水頭P(N1)〜P(N6)および水源S1における有効水頭P(S1)を求める。
Next, (2) the calculation process will be described based on Step 8 (S008) to Step 15 (S015) in FIG.
The calculation step calculates the flow rates q (K1) to q (K8) of the pipelines K1 to K8 using the calculation formula derived in the preparation step, and calculates the calculated flow rate q (K1 of the pipelines K1 to K8). ) To q (K8) are substituted into the Hazen-Williams equation expressed by Equation 1 above to calculate the loss heads h (K1) to h (K8) of the pipelines K1 to K8. From the heads h (K1) to h (K8) and the values of LWL and ground height given in advance as data, the effective heads P (N1) to P (N6) at the nodes N1 to N6 and the effective head P at the water source S1 (S1) is obtained.

尚、計算工程のステップ8(S008)〜ステップ15(S015)は、図9に示した従来のステップ7(S007)〜ステップ14(S014)と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since step 8 (S008) to step 15 (S015) of the calculation process are the same as the conventional step 7 (S007) to step 14 (S014) shown in FIG. 9, detailed description thereof is omitted.

次に、(3)評価対象グループの設定工程を図2のステップ16(S016)〜ステップ18(S018)に基づいて説明する。
ステップ16(S016)において、最初に行う計算は、評価対象となるグループG1〜G4を消去することなく、正常な状態の管網に対して行っているので、そのままステップ17(S017)に進む。
Next, (3) the evaluation target group setting process will be described based on step 16 (S016) to step 18 (S018) in FIG.
In step 16 (S016), the first calculation is performed on the normal pipe network without deleting the groups G1 to G4 to be evaluated, and the process directly proceeds to step 17 (S017).

ステップ17(S017)において、他に評価対象となるグループが有るか否かを判断する。上述のように、最初に行う管網計算は、グループG1〜G4を消去することなく、正常な状態の管網に対して行っており、次に各グループG1〜G4を評価しなければならないので、評価対象となるグループ(以下、評価対象グループと言う)が有るとしてステップ18(S018)に進む。   In step 17 (S017), it is determined whether there is another group to be evaluated. As described above, the first calculation of the pipe network is performed on the pipe network in a normal state without deleting the groups G1 to G4, and each group G1 to G4 must be evaluated next. Since there is a group to be evaluated (hereinafter referred to as an evaluation target group), the process proceeds to step 18 (S018).

ステップ18(S018)において、グループG1〜G4のうち、評価対象グループをG1とすれば、図3に示すように、評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8を管網から消去する。この場合、節点N6に設置されたバルブ(図示せず)で管路K8方向への流入を止め、節点N2,N4のバルブ(図示せず)で管路K4,K5への流れを止めたと仮定できる。このような評価対象グループG1の消去は、例えば、管路K8が事故等で使用不能に陥った場合、上記各バルブを閉めて各管路K4,K5,K8を閉鎖し、同時に三本の管路K4,K5,K8が使用不能になる状態に相当している。   In step 18 (S018), if the evaluation target group is G1 among the groups G1 to G4, the pipelines K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are deleted from the pipe network as shown in FIG. In this case, it is assumed that the flow in the direction of the pipe K8 is stopped by a valve (not shown) installed at the node N6, and the flow to the pipes K4 and K5 is stopped by valves (not shown) at the nodes N2 and N4. it can. For example, when the pipeline K8 becomes unusable due to an accident or the like, the elimination of the evaluation target group G1 closes the valves and closes the pipelines K4, K5, K8, and at the same time three pipes. This corresponds to a state in which the paths K4, K5, and K8 are unusable.

正常な状態の管網から評価対象グループG1を削除すると、各管路K4,K5,K8が消去されたうえでの水源S、節点N、管路Kの連結関係すなわち管網のネットワーク関係を新たに構築する必要があるので、図2に示すように、ステップ18(S018)からステップ2(S002)へ戻る。   When the evaluation target group G1 is deleted from the pipe network in the normal state, the connection relation of the water source S, the node N, and the pipe K after the pipes K4, K5, and K8 are deleted, that is, the network relation of the pipe network is renewed. Therefore, as shown in FIG. 2, the process returns from step 18 (S018) to step 2 (S002).

そして、評価対象グループG1の管路K4,K5,K8が消去された状態の管網に対して、管網のネットワーク関係の構築、広さ優先木の検索等の準備工程を行い、管網における評価値を算出するための計算式を導出する。   Then, for the pipe network in which the pipes K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 have been deleted, a preparatory process such as the construction of the network relation of the pipe network and the search for the width priority tree is performed. A calculation formula for calculating the evaluation value is derived.

すなわち、準備工程において、再度、ステップ2〜ステップ7の工程を実行する。図3
に、評価対象グループG1の管路K4,K5,K8が消去された状態の管網における広さ優先木検索の結果を示す。この場合の管路K1〜K3、K6、K7、E1の固定流量aは数21のように示される。
That is, in the preparation process, steps 2 to 7 are executed again. FIG.
Shows the result of the breadth-first tree search in the pipe network in which the pipes K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are deleted. In this case, the fixed flow rate a of the pipelines K1 to K3, K6, K7, and E1 is expressed as in Expression 21.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

また、図3に示すように、評価対象グループG1の管路K4,K5,K8を消去した場合、管網にメッシュは形成されない。したがって、各管路の流量は下記数22のように、取出し水量c1,c2,c4〜c6(定数)のみで示される。   As shown in FIG. 3, when the pipes K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are deleted, no mesh is formed on the pipe network. Therefore, the flow rate of each pipe line is represented by only the take-out water amounts c1, c2, c4 to c6 (constants) as shown in the following equation (22).

Figure 0004716738
Figure 0004716738

尚、上記のように管網にメッシュが形成されない場合は、ヤコビ行列Jは不要になるため、準備工程において図2のステップ6、ステップ7を抜かし、さらに、計算工程においてステップ8〜ステップ14を抜かして、ステップ15を行う。   If the mesh is not formed on the pipe network as described above, the Jacobian matrix J is not necessary, so step 6 and step 7 in FIG. 2 are skipped in the preparation process, and further, steps 8 to 14 are performed in the calculation process. Step 15 is performed.

すなわち、ステップ15において、上記数20の関係式に基づいて、取出し水量c1〜c6(定数)から各管路の流量q(この場合、流量q(K1)〜q(K3),q(K6),q(K7))を求め、これら流量qから損失水頭h(この場合、損失水頭h(K1)〜h(K3),h(K6),h(K7))を求め、さらに、各節点(この場合、N1,N2,N4〜N6)および水源S1の有効水頭P(この場合、P(N1),P(N2),P(N4)〜P(N6),P(S1))を求める。尚、今回は評価対象グループG1の管路K4,K5,K8を消去しているため、節点N3の有効水頭P(N3)は0mとなる。   That is, in step 15, the flow rate q of each pipe line (in this case, the flow rate q (K1) to q (K3), q (K6)) from the taken-out water amount c1 to c6 (constant) based on the relational expression of the above formula 20. , Q (K7)), and the loss head h (in this case, loss head h (K1) to h (K3), h (K6), h (K7)) is obtained from the flow rate q, and each node ( In this case, N1, N2, N4 to N6) and the effective head P of the water source S1 (in this case, P (N1), P (N2), P (N4) to P (N6), P (S1)) are obtained. In addition, since the pipe lines K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are deleted this time, the effective head P (N3) of the node N3 is 0 m.

その後、ステップ16において、今回はグループG1の管路K4,K5,K8を消去した場合の計算を行ったため、グループG1の管路K4,K5,K8を元の位置に戻す。
その後、上記グループG1と同様に、図2のステップ17、ステップ18を経て、順次、各グループG2〜G4を評価対象グループとして1グループずつ消去していく。
Thereafter, in step 16, since the calculation is performed when the pipes K4, K5, and K8 of the group G1 are deleted this time, the pipes K4, K5, and K8 of the group G1 are returned to their original positions.
Thereafter, similarly to the group G1, the groups G2 to G4 are sequentially deleted as the evaluation target groups one by one through the step 17 and the step 18 in FIG.

例えば、次に、評価対象グループG2を削除した場合、図2に示すように、ステップ18(S018)からステップ2(S002)へ戻り、再度、ステップ2〜ステップ7の準備工程を実行し、評価対象グループG2の管路K2,K3が消去された状態の管網に対して、管網のネットワーク関係の構築、広さ優先木の検索等の準備工程を行って、管網における評価値を算出するための計算式を導出する。   For example, next, when the evaluation target group G2 is deleted, as shown in FIG. 2, the process returns from step 18 (S018) to step 2 (S002), and the preparation steps from step 2 to step 7 are executed again, and the evaluation is performed. For the pipe network in which the pipe lines K2 and K3 of the target group G2 are deleted, the preparatory steps such as the construction of the network relation of the pipe network and the search for the width priority tree are performed, and the evaluation value in the pipe network is calculated. A calculation formula for deriving is derived.

図4に、評価対象グループG2の管路K2,K3が消去された状態の管網における広さ優先木検索の結果を示す。この場合の管路K1、K4〜K8、E1の固定流量aは数23のように示される。   FIG. 4 shows a result of the breadth-first tree search in the pipe network in which the pipes K2 and K3 of the evaluation target group G2 are deleted. In this case, the fixed flow rate a of the pipelines K1, K4 to K8, and E1 is expressed as in Expression 23.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

また、図4に示すように、管網にはメッシュ1が形成され、メッシュ1を用いた各管路の流量qは下記数24のように示される。   Further, as shown in FIG. 4, a mesh 1 is formed on the pipe network, and the flow rate q of each pipe line using the mesh 1 is expressed by the following equation (24).

Figure 0004716738
Figure 0004716738

これにより、メッシュ1に関しては下記数25が成り立つ。   As a result, the following formula 25 is established for the mesh 1.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

このとき、数1より、数25にて表した式を下記数26のように表現する。   At this time, the formula expressed by Formula 25 is expressed as Formula 26 below from Formula 1.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

また、上記数7におけるΔM、F(M)はそれぞれ下記数27のように示される。   In addition, ΔM and F (M) in the above equation 7 are represented by the following equation 27, respectively.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

さらに、管網内に形成されているメッシュの数が1個であるから、ヤコビ行列は、下記数28のように、1×1の行列で示される。   Furthermore, since the number of meshes formed in the pipe network is one, the Jacobian matrix is represented by a 1 × 1 matrix as shown in the following Expression 28.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

そして、計算工程に移り、再度、ステップ8〜ステップ15を実行して、メッシュ1の流量m1を求め、流量m1に基づいて、評価対象グループG2の管路K2,K3が消去された状態の管網における各管路の流量q、損失水頭hおよび各節点および水源S1の有効水頭Pを求める。尚、この場合の節点N1の有効水頭P(N1)は0mとなる。   Then, the process proceeds to the calculation process, and Steps 8 to 15 are executed again to obtain the flow rate m1 of the mesh 1, and the pipes K2 and K3 of the evaluation target group G2 are erased based on the flow rate m1. The flow rate q of each pipeline in the net, the loss head h, and the effective head P of each node and the water source S1 are obtained. In this case, the effective head P (N1) of the node N1 is 0 m.

上記のようにして各グループG1〜G4を評価対象グループとして順次消去した状態の管網における各節点N1〜N6の有効水頭P(N1)〜P(N6)を求める。そして、評価対象となるグループが無くなれば、(4)評価工程に移る。
(4)評価工程では、図2のステップ19(S019)において、上記数18に基づき、各グループG1〜G4を評価対象グループとして消去した場合の低圧化対象人口を算出する。例えば、グループG1を消去した場合、上記計算工程(S008〜S015)で求められた各節点N1〜N6の有効水頭P(N1)〜P(N6)に基づいてF〜Fの値が下記表2のようになったとすると、グループG1を消去した場合の低圧化対象人口LDa(G1)は下記数29のようになる。尚、各節点N1〜N6における給水人口S〜Sは従来と同じ値である。
The effective heads P (N1) to P (N6) of the nodes N1 to N6 in the pipe network in the state where the groups G1 to G4 are sequentially deleted as the evaluation target groups as described above are obtained. When there are no more groups to be evaluated, the process proceeds to (4) evaluation process.
(4) In the evaluation process, in step 19 (S019) of FIG. 2, the low pressure target population when each group G1 to G4 is deleted as the evaluation target group is calculated based on the above equation 18. For example, when the group G1 is deleted, the values of F 1 to F 6 are as follows based on the effective heads P (N1) to P (N6) of the nodes N1 to N6 obtained in the calculation steps (S008 to S015). If the situation is as shown in Table 2, the low-pressure target population LDa (G1) when the group G1 is deleted is as shown in the following equation 29. Incidentally, population served S 1 to S 6 in each node N1~N6 is the same level as before.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

Figure 0004716738
Figure 0004716738

さらに、上記と同様にして、順次、グループG2〜G4を消去した場合に対応する各低圧化対象人口LDa(G2)〜LDa(G4)を算出する。このようにして求められた各低圧化対象人口LDa(G1)〜LDa(G4)のうち、値が大きいものほど重要度が高いグループであると評価する。   Further, in the same manner as described above, each of the low-pressure target populations LDa (G2) to LDa (G4) corresponding to the case where the groups G2 to G4 are deleted is calculated. Among each of the low-pressure target populations LDa (G1) to LDa (G4) thus determined, the larger the value, the higher the importance.

本第1の実施の形態では、各管路K1〜K8を4つのグループG1〜G4に分けているため、合計4種類の低圧化対象人口LDa(G1)〜LDa(G4)を算出することになる。   In the first embodiment, since the pipelines K1 to K8 are divided into four groups G1 to G4, a total of four types of low pressure target populations LDa (G1) to LDa (G4) are calculated. Become.

以上説明したように、本第1の実施の形態では、バルブの開閉等によって同時に使用不能に陥る可能性のある複数の管路を1つのグループとし、グループごとに管路を消去して、グループごとの重要度を評価しており、これによって、従来の管路を一本ずつ消去する方法に比べて、実際の管網の状態により近い状態で管路を評価することができ、より正確な評価結果を得ることが可能になる。   As described above, in the first embodiment, a plurality of pipelines that may be unusable at the same time due to valve opening / closing or the like are made into one group, and the pipelines are deleted for each group. As a result, it is possible to evaluate pipes in a state closer to the state of the actual pipe network compared to the conventional method of erasing pipes one by one. Evaluation results can be obtained.

以下、本発明の第2の実施の形態における管路の評価方法を図5に基づいて説明する。尚、この評価方法において、従来および先述した第1の実施の形態と同じ内容の部分は詳細な説明を省略する。
管路の評価方法は、(1)準備工程と、(2)計算工程と、(3)評価対象グループの設定を行う設定工程と、(4)評価工程とで構成されている。このうち、(1)準備工程と(2)計算工程と(4)評価工程とは、先述した第1の実施の形態と同じ内容である。また、各管路K1〜K8の管路抵抗をr〜rと示す。
Hereinafter, a pipe line evaluation method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this evaluation method, detailed description of the same contents as those in the conventional and the first embodiment described above is omitted.
The pipeline evaluation method includes (1) a preparation process, (2) a calculation process, (3) a setting process for setting an evaluation target group, and (4) an evaluation process. Among these, (1) the preparation step, (2) the calculation step, and (4) the evaluation step have the same contents as in the first embodiment described above. Also shows the pipeline resistance of Kakukanro K1~K8 and r 1 ~r 8.

図5に示すように、先ず、(1)準備工程においてステップ1(S001)〜ステップ7(S007)を実行する。この場合、正常な状態の管網に対して行う最初の計算であるため、広さ優先木は従来の図12に示したものと同じであり、固定流量は従来の数3に示したものと同じであり、非線形連立方程式は従来の数6に示したものと同じであり、ヤコビ行列Jは従来の数9に示したものと同じである。   As shown in FIG. 5, first, Step 1 (S001) to Step 7 (S007) are executed in the (1) preparation step. In this case, since this is the first calculation to be performed on a normal pipe network, the breadth-priority tree is the same as that shown in FIG. The nonlinear simultaneous equations are the same as those shown in the conventional equation 6, and the Jacobian matrix J is the same as that shown in the conventional equation 9.

その後、(2)計算工程においてステップ8(S008)〜ステップ15(S015)を実行し、正常な状態の管網に対して、各節点N1〜N6における有効水頭P(N1)〜P(N6)を求める。   Thereafter, (2) Step 8 (S008) to Step 15 (S015) are executed in the calculation process, and the effective heads P (N1) to P (N6) at the nodes N1 to N6 with respect to the normal pipe network. Ask for.

次に、(3)評価対象グループの設定工程をステップ16(S016)〜ステップ18(S018)に基づいて説明する。
ステップ16(S016)において、最初に行う計算は、いずれのグループG1〜G4をも評価対象にしておらず、正常な状態の管網に対して行っているので、そのままステップ17(S017)に進む。
Next, (3) the evaluation target group setting process will be described based on Step 16 (S016) to Step 18 (S018).
In step 16 (S016), the calculation performed first is not performed for any of the groups G1 to G4, and is performed on a normal pipe network. Therefore, the process proceeds directly to step 17 (S017). .

ステップ17(S017)において、他に評価対象となるグループが有るか否かを判断する。上述のように、最初に行う管網計算は、グループG1〜G4を消去することなく、正常な状態の管網に対して行っており、次に各グループG1〜G4を評価しなければならないので、評価対象となるグループ(以下、評価対象グループと言う)が有るとしてステップ18(S018)に進む。   In step 17 (S017), it is determined whether there is another group to be evaluated. As described above, the first calculation of the pipe network is performed on the pipe network in a normal state without deleting the groups G1 to G4, and each group G1 to G4 must be evaluated next. Since there is a group to be evaluated (hereinafter referred to as an evaluation target group), the process proceeds to step 18 (S018).

ステップ18(S018)において、グループG1〜G4のうち、評価対象グループをG1とすれば、この評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8の各管路抵抗r,r,rの大きさを、これら各管路K4,K5,K8の通常時の管路抵抗よりも十分に大きく設定して、評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8を水の流れ難い管路に設定変更する。この場合、節点N6に設置されたバルブ(図示せず)で管路K8方向への流入を止め、節点N2,N4のバルブ(図示せず)で管路K4,K5への流れを止めたと仮定できる。このような評価対象グループG1の管路の設定変更は、例えば、管路K8が事故等で使用不能に陥った場合、各バルブを閉めて各管路K4,K5,K8を閉鎖し、同時に三本の管路K4,K5,K8が使用不能になる状態に相当している。 In step 18 (S018), if the evaluation target group is G1 among the groups G1 to G4, the pipe resistances r 4 , r 5 , r 8 of the pipes K4, K5, K8 of the evaluation target group G1. Is set sufficiently larger than the normal pipe resistance of these pipes K4, K5, and K8, and the pipes K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are difficult to flow through. Change the setting to. In this case, it is assumed that the flow in the direction of the pipe K8 is stopped by a valve (not shown) installed at the node N6, and the flow to the pipes K4 and K5 is stopped by valves (not shown) at the nodes N2 and N4. it can. For example, when the pipe line K8 becomes unusable due to an accident or the like, the pipes of the evaluation target group G1 are closed by closing the valves and closing the pipe lines K4, K5, and K8. This corresponds to a state in which the pipe lines K4, K5, and K8 become unusable.

このように、評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8を水の流れ難い管路に設定変更して、評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8を詰らせたように表現することで、先述した第1の実施の形態のように評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8を管網から消去しなくても、管網から評価対象グループG1の各管路K4,K5,K8を消去した場合と同等の影響を管網に生じさせることができる。しかもこの場合、管網のネットワーク関係に変更が生じず、したがって、ネットワーク関係に基づいて行われた準備工程の結果も変わらない。すなわち、広さ優先木は従来の図12に示したものと変わらず、固定流量は従来の数3に示したものと変わらず、非線形連立方程式は従来の数6に示したものと変わらず、ヤコビ行列Jは従来の数9に示したものと変わらない。これにより、評価対象グループG1を設定した管網における評価値を算出するときには、ネットワーク関係に基づいて行われ、かつ、管路抵抗r,r,rの値に関係しない準備工程(=図5のステップ1〜ステップ7)を省略することができる。 As described above, the pipes K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are changed to pipes that are difficult to flow of water, and the pipes K4, K5, and K8 of the evaluation target group G1 are blocked. By expressing, the pipes of the evaluation target group G1 from the pipe network without deleting the pipes K4, K5, K8 of the evaluation target group G1 from the pipe network as in the first embodiment described above. The same effect as when K4, K5, and K8 are deleted can be produced in the pipe network. In addition, in this case, the network relationship of the pipe network does not change, and therefore the result of the preparation process performed based on the network relationship does not change. That is, the breadth-first tree is the same as that shown in FIG. 12, the fixed flow rate is the same as that shown in Equation 3, the nonlinear simultaneous equation is the same as that shown in Equation 6, The Jacobian matrix J is the same as that shown in the conventional equation (9). Thereby, when calculating the evaluation value in the pipe network in which the evaluation target group G1 is set, a preparation step (== not related to the values of the pipe resistances r 4 , r 5 , r 8 is performed based on the network relation. Steps 1 to 7) in FIG. 5 can be omitted.

これにより、評価対象グループG1を設定した管網における評価値を算出する際には、管路抵抗r,r,rの大きさによって計算結果が異なってくるステップ8以降から行うことができる。 Thereby, when calculating the evaluation value in the pipe network in which the evaluation target group G1 is set, the calculation can be performed from step 8 onward after the calculation results differ depending on the magnitudes of the pipe resistances r 4 , r 5 , r 8. it can.

以上のことから、図5に示すように、ステップ18からステップ8に戻り、従来と同様に、(2)計算工程として、ステップ8〜ステップ15を行う。ステップ12において、f1(M)、f2(M)の絶対値が閾値10−6よりも小さくなると、ニュートン・ラフソン法による反復計算を終了し、ステップ15に進む。 From the above, as shown in FIG. 5, the process returns from step 18 to step 8, and (8) steps 8 to 15 are performed as (2) calculation steps as in the prior art. When the absolute values of f1 (M) and f2 (M) are smaller than the threshold value 10 −6 in step 12, the iterative calculation by the Newton-Raphson method is terminated, and the process proceeds to step 15.

ステップ15において、今回の計算に使用したメッシュ流量m1、m2の値を上記数6に示した非線形連立方程式の解とする。そして、このメッシュ流量m1、m2の値を用いて、各管路K1〜K8における流量q(K1)〜q(K8)と損失水頭h(K1)〜h(K8)を求め、さらに、各節点N1〜N6および水源S1における有効水頭P(N1)〜P(N6)、P(S1)を算出する。   In step 15, the values of the mesh flow rates m1 and m2 used for the current calculation are set as the solution of the nonlinear simultaneous equations shown in the above equation (6). Then, using the values of the mesh flow rates m1 and m2, flow rates q (K1) to q (K8) and loss heads h (K1) to h (K8) in the pipelines K1 to K8 are obtained. Effective heads P (N1) to P (N6) and P (S1) in N1 to N6 and the water source S1 are calculated.

その後、ステップ16において、今回は評価対象にしたグループG1の各管路K4,K5,K8の各管路抵抗r,r,rを通常時よりも十分に大きく設定して計算したため、グループG1の各管路K4,K5,K8の各管路抵抗r,r,rを通常時の値に戻す。 After that, in step 16, since the pipe resistances r 4 , r 5 , r 8 of the pipes K4, K5, K8 of the group G1 to be evaluated are set to be sufficiently larger than normal, this time, The pipe resistances r 4 , r 5 , r 8 of the pipes K4, K5, K8 of the group G1 are returned to normal values.

その後、上記グループG1と同様に、ステップ17、ステップ18を経て、順次、各グループG2〜G4を評価対象グループとし、各評価対象グループの管路抵抗を通常時よりも十分に大きく設定して、各節点N1〜N6および水源S1における有効水頭P(N1)〜P(N6)、P(S1)を算出する。例えば、グループG2を評価対象とする場合、ステップ18において、評価対象グループG2の各管路K2,K3の各管路抵抗r,rの大きさを、これら各管路K2,K3の通常時の管路抵抗よりも十分に大きく設定し、ステップ8〜ステップ15を行って、各節点N1〜N6および水源S1における有効水頭P(N1)〜P(N6)、P(S1)を算出する。 After that, similarly to the group G1, the groups G2 to G4 are sequentially set as the evaluation target groups through the steps 17 and 18, and the pipe resistance of each evaluation target group is set sufficiently larger than the normal time, The effective heads P (N1) to P (N6) and P (S1) at the nodes N1 to N6 and the water source S1 are calculated. For example, when the group G2 evaluated, at step 18, it evaluates each conduit magnitude of the resistance r 2, r 3 of the target group each conduit G2 K2, K3, each of these conduits K2, K3 normal Is set sufficiently larger than the pipe resistance at the time, and Steps 8 to 15 are performed to calculate the effective heads P (N1) to P (N6) and P (S1) at the nodes N1 to N6 and the water source S1. .

このようにして、各グループG1〜G4を評価対象グループとした管網における各節点N1〜N6の有効水頭P(N1)〜P(N6)を求める。そして、評価対象となるグループが無くなれば、(4)評価工程に移る。   In this way, the effective heads P (N1) to P (N6) of the nodes N1 to N6 in the pipe network having the groups G1 to G4 as the evaluation target groups are obtained. When there are no more groups to be evaluated, the process proceeds to (4) evaluation process.

(4)評価工程では、ステップ19において、上記数18に基づき、各グループG1〜G4を評価対象グループとした場合の低圧化対象人口を算出する。例えば、評価対象グループをグループG1とした場合、上記計算工程(S008〜S015)で求められた各節点N1〜N6の有効水頭P(N1)〜P(N6)の値に基づいてF〜Fの値が下記表3のようになったとすると、グループG1を消去した場合の低圧化対象人口LDa(G1)は下記数30のようになる。尚、各節点N1〜N6における給水人口S〜Sは従来と同じ値である。 (4) In the evaluation process, in step 19, based on the above equation 18, the low pressure target population when each group G1 to G4 is an evaluation target group is calculated. For example, when the evaluation target group is the group G1, F 1 to F based on the values of the effective heads P (N1) to P (N6) of the nodes N1 to N6 obtained in the calculation steps (S008 to S015). Assuming that the value of 6 is as shown in Table 3 below, the low-pressure target population LDa (G1) when the group G1 is deleted is as shown in Equation 30 below. Incidentally, population served S 1 to S 6 in each node N1~N6 is the same level as before.

Figure 0004716738
Figure 0004716738

Figure 0004716738
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さらに、上記と同様にして、順次、グループG2〜G4を評価対象グループとした場合に対応する各低圧化対象人口LDa(G2)〜LDa(G4)を算出する。このようにして求められた各低圧化対象人口LDa(G1)〜LDa(G4)のうち、値が大きいものほど重要度が高いグループであると評価する。本第2の実施の形態では、各管路K1〜K8を4つのグループG1〜G4に分けているため、合計4種類の低圧化対象人口LDa(G1)〜LDa(G4)を算出することになる。   Further, in the same manner as described above, the respective low-pressure target populations LDa (G2) to LDa (G4) corresponding to the case where the groups G2 to G4 are set as the evaluation target groups are sequentially calculated. Among each of the low-pressure target populations LDa (G1) to LDa (G4) thus determined, the larger the value, the higher the importance. In the second embodiment, since the pipelines K1 to K8 are divided into four groups G1 to G4, a total of four types of low-pressure target populations LDa (G1) to LDa (G4) are calculated. Become.

以上説明したように、本第2の実施の形態では、バルブの開閉等によって同時に使用不能に陥る可能性のある複数の管路を1つのグループとし、グループごとに管路抵抗を通常時よりも大きく設定して、グループごとの重要度を評価しており、これによって、従来の管路を一本ずつ消去する方法に比べて、実際の管網の状態により近い状態で管路を評価することができ、より正確な評価結果を得ることが可能になる。   As described above, in the second embodiment, a plurality of pipelines that may simultaneously become unusable due to valve opening / closing or the like are made into one group, and the pipeline resistance for each group is lower than normal. The importance is set for each group, and the importance of each group is evaluated. By this, the pipes are evaluated in a state closer to the actual state of the pipe network compared to the conventional method of deleting the pipes one by one. And more accurate evaluation results can be obtained.

また、本第2の実施の形態では、評価対象グループの管路抵抗を大きくして水の流れ難い管路に設定変更して計算することにより、評価対象グループを設定した管網における評価値を算出する際、管路抵抗の値に関係しない準備工程(=図5のステップ1〜ステップ7)を省略することができるため、本第1の実施の形態の方法に比べて、管網に影響を与える管路の評価を迅速に行うことができる。   Moreover, in this 2nd Embodiment, the evaluation value in the pipe network which set the evaluation object group is calculated by changing the setting of the pipe resistance of the evaluation object group and changing the setting to the pipe where water does not flow easily. When calculating, since the preparatory process (= step 1 to step 7 in FIG. 5) not related to the value of the pipe resistance can be omitted, the pipe network is affected as compared with the method of the first embodiment. Can be quickly evaluated.

上記第1および第2の実施の形態では、図1に示すように、管網に水源S1と節点N1〜N6と管路K1〜K8を設けているが、水源S1の数は複数でもよく、節点や管路の数も図1のものに限定されない。また、管路K1〜K8を4つのグループG1〜G4に分けているが、4つ以外の複数のグループに分けてもよい。また、図10に示すように、完全な管網においては、2つのメッシュが形成されるが、3つ以上のメッシュが形成される管網であってもよい。尚、管網にN個のメッシュが形成される場合、ヤコビ行列JはN×Nの行列になる。また、1つのグループに属する管路の数は複数又は単数のどちらでもよい。さらに、管網に、グループに属さない管路が存在してもよい。   In the said 1st and 2nd embodiment, as shown in FIG. 1, although the water source S1, the nodes N1-N6, and the pipe lines K1-K8 are provided in the pipe network, the number of the water sources S1 may be plural, The number of nodes and pipes is not limited to that shown in FIG. Moreover, although the pipe lines K1-K8 are divided into four groups G1-G4, you may divide into several groups other than four. Further, as shown in FIG. 10, in a complete pipe network, two meshes are formed, but a pipe network in which three or more meshes are formed may be used. When N meshes are formed on the pipe network, the Jacobian matrix J is an N × N matrix. Further, the number of pipe lines belonging to one group may be either plural or single. Furthermore, a pipe line that does not belong to a group may exist in the pipe network.

また、上記第1および第2の実施の形態では、図1に示すように、管路K1〜K8を、節点N1〜N6を介して接続された(連続した)もの同士のグループG1〜G4に分けているが、上記節点を介して接続されていない複数の管路が同時に破損した場合も評価できるように、1つのグループ内に、上記節点を介して接続されていない管路同士を含んでもよい。   Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, as shown in FIG. 1, the pipe lines K1-K8 are connected to the groups G1-G4 of what was connected (continuous) through the nodes N1-N6. In order to be able to evaluate even when a plurality of pipelines that are not connected via the nodes are broken at the same time, a group that includes pipelines that are not connected via the nodes may be included. Good.

また、上記第1および第2の実施の形態では、各節点における有効水頭が10m以下となった場合は断水有りと判断してF=1とし、10mより大きい場合は断水無しと判断してF=0としているが、所定値は10mの水頭に限定されるものではなく、10m以外の水頭であってもよい。 In the first and second embodiments, if the effective head at each node is 10 m or less, it is determined that there is water breakage, and F i = 1. If it is greater than 10 m, it is determined that there is no water breakage. Although F i = 0, the predetermined value is not limited to a head of 10 m and may be a head other than 10 m.

また、上記第1および第2の実施の形態では、各節点N1〜N6における有効水頭P(N1)〜P(N6)を評価値とし、これら有効水頭P(N1)〜P(N6)を用いて低圧化対象人口LDaを求め、求めた低圧化対象人口LDaを評価指標としているが、各管路K1〜K8の有効水頭を評価値とし、これら各管路K1〜K8の有効水頭を用いて平均圧力変化量を求め、求めた平均圧力変化量を評価値としてもよい。   In the first and second embodiments, the effective heads P (N1) to P (N6) at the nodes N1 to N6 are used as evaluation values, and these effective heads P (N1) to P (N6) are used. The low-pressure target population LDa is obtained and the obtained low-pressure target population LDa is used as an evaluation index. The effective head of each pipeline K1 to K8 is used as an evaluation value, and the effective head of each of these pipelines K1 to K8 is used. The average pressure change amount is obtained, and the obtained average pressure change amount may be used as the evaluation value.

本発明の第1の実施の形態における管路によって形成された完全な管網の図であり、管路を複数のグループに分けた状態を示す。It is a figure of the complete pipe network formed with the pipe line in the 1st Embodiment of this invention, and shows the state which divided the pipe line into the several group. 同、管路の評価方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the evaluation method of a pipe line. 同、評価対象グループG1の管路を消去した管網の図である。It is the figure of the pipe network which deleted the pipe line of evaluation object group G1. 同、評価対象グループG2の管路を消去した管網の図である。It is a figure of the pipe network which erased the pipe line of evaluation object group G2 similarly. 本発明の第2の実施の形態における管路の評価方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the evaluation method of the pipe line in the 2nd Embodiment of this invention. 従来の評価の対象となる管網の完全な状態の図である。It is a figure of the complete state of the pipe network used as the object of the conventional evaluation. 図6に示した管網における水源と節点とに与えられている初期データを示す図表である。It is a chart which shows the initial data given to the water source and node in the pipe network shown in FIG. 図6に示した管網における管路に与えられている初期データを示す図表である。It is a chart which shows the initial data given to the pipe line in the pipe network shown in FIG. 従来の管路の評価方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the evaluation method of the conventional pipeline. 同、管網におけるネットワーク関係を構築した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which constructed | assembled the network relationship in a pipe network. 図10における管路E1のデータを示す図表である。It is a chart which shows the data of the pipe line E1 in FIG. 図10に示した管網における広さ優先木の検索結果を示す図である。It is a figure which shows the search result of the breadth priority tree in the pipe network shown in FIG. 図12に示した管網におけるメッシュを示す図である。It is a figure which shows the mesh in the pipe network shown in FIG. 管網のメッシュにおける損失水頭の条件式を示す図である。It is a figure which shows the conditional expression of the loss head in the mesh of a pipe network. 同、管網におけるLWL、動水位、損失水頭、地盤高、有効水頭の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between LWL in a pipe network, a dynamic water level, a loss head, ground height, and an effective head. 図6に示した管網において、管路K2を消去した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which erase | eliminated the pipe line K2 in the pipe network shown in FIG. 図16に示した管路K2を消去した管網における広さ優先木の検索結果を示す図である。It is a figure which shows the search result of the breadth priority tree in the pipe network which deleted the pipe line K2 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

S1 水源
K1〜K8 管路
N1〜N6 節点(水の需要点)
G1〜G4 グループ
q(K1)〜q(K8) 各管路の流量
h(K1)〜h(K8) 各管路の損失水頭
P(N1)〜P(N6) 各節点における有効水頭(評価値)
LDa 低圧化対象人口
r 管路抵抗(抵抗係数)
c1〜c6 単位時間当りの取出し水量
W 一人当り且つ単位時間当りの水の使用量
給水人口
断水の有無に対応する値
S1 Water sources K1 to K8 Pipe lines N1 to N6 Nodes (water demand points)
G1 to G4 Group q (K1) to q (K8) Flow rate h (K1) to h (K8) of each pipe Loss head P (N1) to P (N6) of each pipe Effective head at each node (evaluation value) )
LDa Low pressure target population r Pipeline resistance (resistance coefficient)
c1~c6 amount of extraction water W per capita and per unit time of water per unit time S i population served F i water outage value corresponding to the presence or absence of

Claims (3)

任意の数の水源と、複数の水の需要点と、水源または需要点が両端に接続される複数の管路とのネットワーク関係から構成される管網にて、上記管網に影響を与える管路を評価する際に、評価を行うための準備工程と、準備工程の結果を用いて上記評価のために用いる評価値を算出する計算工程と、評価対象グループの設定を行う設定工程と、評価工程とを行う管路の評価方法であって、
上記準備工程において、ネットワーク関係を構築し、管路を複数のグループに分け、管網における各管路の流量を算出する計算式を上記ネットワーク関係に基づいて導出し、
上記計算工程において、上記計算式を用いて各管路の流量を算出し、算出した各管路の流量を、下記ヘーゼン・ウイリアムスの式(a)に代入して各管路の損失水頭を算出し、上記算出した各管路の損失水頭をもとに上記評価値を算出し、
上記設定工程において、各グループの中から評価対象グループを決定し、評価対象グループ内に含まれている管路を管網から削除し、
上記管路削除後、上記準備工程に戻り、評価対象グループ内の管路が削除された管網に対してネットワーク関係を新たに構築し、この新たなネットワーク関係に基づいて上記準備工程と上記計算工程とを行って評価値を算出し、
上記評価工程において、上記評価値を用いて、上記評価対象グループが管網に与える影響を評価することを特徴とする管路の評価方法。
h=r×q×|q|0.85 ・・・式(a)
h:管路の損失水頭
r:管路の抵抗係数
q:管路の流量
A pipe that has an influence on the pipe network in a pipe network composed of an arbitrary number of water sources, a plurality of water demand points, and a plurality of pipes to which the water sources or demand points are connected at both ends. When evaluating a road, a preparation process for performing an evaluation, a calculation process for calculating an evaluation value to be used for the evaluation using a result of the preparation process, a setting process for setting an evaluation target group, and an evaluation A method for evaluating a pipeline for performing a process,
In the preparatory step, the network relationship is established, the pipelines are divided into a plurality of groups, and a calculation formula for calculating the flow rate of each pipeline in the pipeline network is derived based on the network relationship.
In the above calculation step, the flow rate of each pipeline is calculated using the above formula, and the loss head of each pipeline is calculated by substituting the calculated flow rate of each pipeline into the following Hezen-Williams formula (a). The above evaluation value is calculated based on the calculated loss head of each pipeline,
In the above setting process, the evaluation target group is determined from each group, the pipelines included in the evaluation target group are deleted from the pipe network,
After the pipeline is deleted, the process returns to the preparation step, and a new network relationship is established for the pipeline network from which the pipeline in the evaluation target group has been deleted. Based on the new network relationship, the preparation step and the calculation are performed. Process and calculate the evaluation value,
In the evaluation step, an evaluation method of a pipeline characterized by evaluating an influence of the evaluation target group on a pipe network using the evaluation value.
h = r * q * | q | 0.85 ... Formula (a)
h: Loss head of pipeline
r: Pipe resistance coefficient
q: Flow rate in the pipeline
任意の数の水源と、複数の水の需要点と、水源または需要点が両端に接続される複数の管路とのネットワーク関係から構成される管網にて、上記管網に影響を与える管路を評価する際に、評価を行うための準備工程と、準備工程の結果を用いて上記評価のために用いる評価値を算出する計算工程と、評価対象グループの設定を行う設定工程と、評価工程とを行う管路の評価方法であって、
上記準備工程において、ネットワーク関係を構築し、管路を複数のグループに分け、管網における各管路の流量を算出する計算式を上記ネットワーク関係に基づいて導出し、
上記計算工程において、上記計算式を用いて各管路の流量を算出し、算出した各管路の流量を、下記ヘーゼン・ウイリアムスの式(a)に代入して各管路の損失水頭を算出し、上記算出した各管路の損失水頭をもとに上記評価値を算出し、
上記設定工程において、各グループの中から評価対象グループを決定し、評価対象グループ内に含まれている管路における抵抗係数をその管路の通常時の抵抗係数よりも大きく設定して評価対象グループ内の管路を水の流れ難い管路に設定変更し、
上記設定変更後、上記計算工程に戻り、上記評価対象グループ内の管路の抵抗係数を大きくした状態で、各管路の流量と損失水頭と評価値とを算出し、
上記評価工程において、上記評価値を用いて、上記評価対象グループが管網に与える影響を評価することを特徴とする管路の評価方法。
h=r×q×|q|0.85 ・・・式(a)
h:管路の損失水頭
r:管路の抵抗係数
q:管路の流量
A pipe that has an influence on the pipe network in a pipe network composed of an arbitrary number of water sources, a plurality of water demand points, and a plurality of pipes to which the water sources or demand points are connected at both ends. When evaluating a road, a preparation process for performing an evaluation, a calculation process for calculating an evaluation value to be used for the evaluation using a result of the preparation process, a setting process for setting an evaluation target group, and an evaluation A method for evaluating a pipeline for performing a process,
In the preparatory step, the network relationship is established, the pipelines are divided into a plurality of groups, and a calculation formula for calculating the flow rate of each pipeline in the pipeline network is derived based on the network relationship.
In the above calculation step, the flow rate of each pipeline is calculated using the above formula, and the loss head of each pipeline is calculated by substituting the calculated flow rate of each pipeline into the following Hezen-Williams formula (a). The above evaluation value is calculated based on the calculated loss head of each pipeline,
In the setting step, an evaluation target group is determined from each group, and the resistance coefficient in the pipe included in the evaluation target group is set larger than the normal resistance coefficient of the pipe. Change the setting of the inner pipe to a pipe that does not flow easily,
After changing the setting, return to the calculation step, with the resistance coefficient of the pipeline in the evaluation target group increased, calculate the flow rate, loss head and evaluation value of each pipeline,
In the evaluation step, an evaluation method of a pipeline characterized by evaluating an influence of the evaluation target group on a pipe network using the evaluation value.
h = r * q * | q | 0.85 ... Formula (a)
h: Loss head of pipeline
r: Pipe resistance coefficient
q: Flow rate in the pipeline
初期データとして、水源の水頭と、各需要点の地盤高と、各需要点からの単位時間当りの取出し水量と、一人当り且つ単位時間当りの水の使用量とが与えられており、
計算工程において、上記初期データとしての水源の水頭の値および各需要点の地盤高と、計算工程中に算出した管路の損失水頭とに基づいて、各需要点における有効水頭を求め、
上記各需要点における有効水頭を評価値とし、
評価工程において、評価対象グループ内の管路を断水した場合に圧力低下で断水の影響を受ける人口を示す低圧化対象人口を下記式(b)に基づいて求め、
LDa=Σ(S×F) ・・・式(b)
上記式(b)において、
LDaは評価対象グループの低圧化対象人口であり、
は、各需要点に設定されている給水人口であり、初期データとしての各需要点からの単位時間当りの取出し水量と、一人且つ単位時間当りの水の使用量とから求められる値であり、
は、各需要点における断水の有無に対応する値であり、各需要点における有効水頭が所定値以下となった場合は断水有りと判断して1とし、所定値より大きい場合は断水無しと判断して0とすることをことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の管路の評価方法。
As initial data, the head of the water source, the ground height at each demand point, the amount of water taken out per unit time from each demand point, and the amount of water used per person and per unit time are given.
In the calculation process, based on the value of the head of the water source as the initial data and the ground height of each demand point, and the loss head of the pipeline calculated during the calculation process, the effective head at each demand point is obtained.
The effective water head at each of the above demand points is the evaluation value,
In the evaluation process, when the pipeline in the evaluation target group is shut off, the low pressure target population indicating the population affected by the water shutoff due to the pressure drop is obtained based on the following formula (b),
LDa = Σ (S i × F i ) (b)
In the above formula (b),
LDa is the population subject to low pressure in the evaluation group,
S i is the water supply population set for each demand point, and is a value obtained from the amount of water taken out per unit time from each demand point as initial data and the amount of water used per person per unit time. Yes,
Fi is a value corresponding to the presence or absence of water breakage at each demand point. When the effective water head at each demand point falls below a predetermined value, it is determined that there is water breakage, and when it is larger than the predetermined value, there is no water breakage. The pipe evaluation method according to claim 1, wherein the evaluation method is set to 0.
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