JPH02746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は送配水システムの設計援助装置に関
し、特にパイプラインを用いた例えば潅漑設備の
ような送配水システムの設計において用いられる
設計援助装置に関する。

（従来技術の説明） 第１図はこの発明の背景となる潅漑設備の一例
を示す図である。ここで、この発明の理解に必要
な範囲で、この潅漑設備について簡単に説明す
る。この例では、６つの圃場（fieldまたはfarm
land）Ｆ１〜Ｆ６のための潅漑を行なうものとし
て構成されている。水源WSは、例えばダムを含
み、この水源WSと調整池（reservoir）RSVと
の間にはパイプラインPL１が敷設され、このパ
イプラインPL１の途中にはパイプラインの内圧
を小さくするためにスタンドＳ１〜Ｓ３が挿入さ
れている。調整池RSVからは、２つの分岐Ｂ１
およびＢ３に対して、それぞれパイプラインPL
２およびPL７が敷設される。分岐Ｂ１からは、
さらに、２つのパイプラインPL３およびPL５が
延び、パイプラインPL３は、さらに、分岐Ｂ２
によつてパイプラインPL４およびPL６に連結さ
れる。パイプラインPL４は減圧弁（relief
valve）RVを介して圃場Ｆ１のフアームポンド
（farm pond）FPに連結される。圃場Ｆ１は、い
くつかのローテーシヨンブロツクRBに区分けさ
れ、これらのローテーシヨンブロツクRBには、
さらに区分けされたユニツトUNTが含まれ、メ
インパイプMPから延びるマニフオールド（mani
fold）MFDによつて多くのスプリンクラSPが配
設されている。そして、メインパイプMPにはポ
ンプPMPによつて、フアームポンドFPから給水
される。他の圃場Ｆ２〜Ｆ６も同様に構成されて
いて、圃場Ｆ２にはパイプラインPL５から、圃
場Ｆ３にはパイプラインPL６からそれぞれのフ
アームポンドに配水される。パイプラインPL７
は、分岐Ｂ３によつてパイプラインPL８および
PL９に分岐され、パイプラインPL９はさらに、
分岐Ｂ４によつてパイプラインPL１０およびPL
１１に分岐される。圃場Ｆ４，Ｆ５およびＦ６の
それぞれのフアームポンドには、パイプライン
PL８，PL１０およびPL１１によつて配水され
る。

このような潅漑のための送配水システムを設計
する場合には、例えばフアームポンドFPのよう
な末端で必要な動水圧が得られるように地盤高
（elevation）を考慮して、適当なパイプ径等を設
計しなければならない。そのために、従来より、
末端での圧力を離散的にかつ手動的に計算する方
法が行なわれていた。しかしながら、この方法で
は、水源から末端までのシステム全体が把握出来
ないため、水源から未端までの間の地形的な変化
が必ずしも一様でない場合には、途中で充分な圧
力が得られているかどうかが不明であつた。そこ
で、各ノード（node）ごとに圧力を計算するこ
とが考えられるが、それでは計算に時間がかかつ
てしまい、迅速な設計が行なえない。さらに、従
来の方法では、ポンプ等の構造物やパイプ径等を
変更するためには再度複雑な計算を行なわなけれ
ばならず設計の変更の適否を判断するためには、
さらに長時間を要していた。

（発明の目的） それゆえに、この発明の目的は、送配水システ
ムの設計が容易に行なえる、設計援助装置を提供
することである。

（発明の概要） この発明は、簡単にいえば、入力された条件デ
ータに基づいて水理計算して地盤高とともに動水
勾配線を表示し、例えばパイプ径等の因子データ
を変更するための手段を設け、その変更されたデ
ータに基づいて再度地盤高とともに動水勾配線を
表示するようにした、送配水システムの設計援助
装置である。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は図面を参照して行なう以下の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例の説明） 第２図はこの発明の一実施例を示す全体斜視図
である。この実施例の設計援助装置１０はコンソ
ールテーブル１２を含み、このコンソールテーブ
ル１２には、計算機１４が収納されている。この
計算機１４としては汎用計算機が流用されてもよ
く、あるいは１つまたは複数のマイクロプロセサ
を用いて構成した専用計算機であつてもよい。コ
ンソールテーブル１２上にはキーボード１６およ
びタブレツト１８が設けられる。キーボード１６
は英数字入力が可能なものであり、入力手段を構
成する。タブレツト１８は例えばマトリクス状に
配列された多数のグリツドを含み入力手段や変更
手段を構成する。タブレツト１８のマトリクスの
交点をライトペン１９によつて指示ないし押圧す
ることによつて、表示手段や再表示手段を構成す
るCRTデイスプレイ２０の画面２２上の位置を
指定できる。

なお、タブレツト１８を用いることなく、ライ
トペン１９によつて画面２２上の位置を直接指示
できるような構成にされてもよい。

第３図はこの実施例の操作ないし動作を説明す
るためのフロー図である。最初のステツプＳ３０
１においては、CRTデイスプレイ２０（第２図）
の画面２２上に模式図を作成する。模式図を作成
するためには複数のシンボル２４ａ〜２４ｊを含
むメニユー２４が用いられる。例えば、シンボル
２４ａは水源を示し、２４ｂはブースタポンプを
示し、２４ｃはフアームポンドを示し、２４ｄは
スタンドを示し、２４ｅは減圧弁を示す。さら
に、シンボル２４ｆは分岐を示し、２４ｇはパイ
プラインを示し、２４ｈは開溝を示し、２４ｉ水
源ポンプを示し、２４ｊは圃場を示す。そして、
このようなメニユー２４をタブレツト１８（ライ
ンペン１９）で指定し画面２２上に模式図を描く
のであるが、この第４図に示す模式図は第１図に
示すシステムのものとは異なることを予め指摘し
ておく。タブレツト１８（ライトペン１９）を用
いて例えばメニユー２４のシンボル２４ｉを選択
し、画面２２上の適当な位置を指定することによ
つて、画面２２上に水源ポンプが描かれる。つい
でシンボル２４ｆを選択し画面２２上の適当な位
置を指定することによつて分岐が描かれる。そし
てタブレツト１８（ライトペン１９）によつて画
面上に描かれた水源ポンプのシンボルと分岐のシ
ンボルとの間の始点と終点をタブレツト１８（ラ
イトペン１９）によつて指定することによつてマ
ーク２４ｇすなわちパイプラインのシンボルが画
面２２上に描かれる。そしてタブレツト１８（ラ
イトペン１９）によつてシンボル２４ｊを選択し
画面２２上の適当な位置を指定することによつ
て、その位置に圃場を示すシンボルマークが描か
れる。そして、先に描いた分岐のシンボルと圃場
のシンボルとの間の始点と終点とをタブレツト１
８（ライトペン１９）によつて指定すれば、分岐
ないしノードＮ３の上方に描かれた圃場との間に
パイプラインが結ばれる。以下このようにして模
式図を作成する。そして、キーボード１６を使つ
て、圃場の面積例えば55.7，55.4，……haを入力
するとともに、各ノードに番号Ｎ３〜Ｎ１を付
す。なお、第４図において“400”，“300”，“200”
は、計算機１４で自動的に決定された各パイプラ
インのパイプ径を示す。

第４図に示す模式図は水源から圃場までのパイ
プラインを図示するものであるが、必要に応じ
て、各圃場内のローテーシヨンブロツク（第１
図）内のスプリンクラの配置図も描くことができ
るのは勿論である。

次のステツプＧ３０３においてはキーボード１
６を利用して条件データを入力すする。条件デー
タには地盤高、パイプ長あるいは圧力等のデータ
が含まれる。地盤高の入力については、各パイプ
ラインルートの地盤高をプロツトするように入力
することもできるが、例えば等高線を描した地図
（図示せず）を準備してそれを例えば光学式読取
器等を利用して読取るようにしてもよいであろ
う。また、圧力については水源（第４図の場合水
源ポンプ）の圧力と末端（第４図に示す例では圃
場入口）における必要な圧力も入力する。そし
て、これらの条件データが計算機１４（第２図）
のメモリ（図示せず）内に逐次ストアされる。

ここで計算機１４（第２図）内のメモリに予め
貯えられているデータについて説明する。メモリ
内には、パイプリスト等がデータベースとして貯
えられている。パイプリストには、パイプ種類、
パイプ径、パイプ長、流量、流速、摩擦ロスおよ
び単位長当たりのロスがリストアツプされてい
て、パイプ径の決定やパイプ種類の決定等に利用
される。

再び第３図を参照して、ステツプＳ３０５にお
いては、先のステツプＳ３０３において入力され
た条件データに基づいて、上述のパイプリスト等
を参照して、計算機１４（第２図）が経済的なパ
イプ径を決定する。続くステツプＳ３０７におい
て、計算機１４は、耐圧を計算する。計算機は、
静水圧、動水圧、材質等の埋設条件を参照して、
先に入力された条件データに基づいて、各ノード
における必要な耐圧を計算する。そして、次のス
テツプＳ３０９において、計算機１４は、ステツ
プＳ３０７において計算した耐圧に基づいて、パ
イプリストを参照して、使用すべきパイプ種類を
決定する。

次に、ステツプＳ３１１において計算機１４
は、水理解析（hydraulic analysis）ないし水理
計算を行なう。この計算のためには、いくつかの
方法が知られているが、この実施例では、周知の
エネルギ位法（energy level method）を利用す
る。このエネルギ位法については、例えば、1978
年８月１日付で発行された高桑哲男著「配水管網
の解析と設計」という本の第113ページ以降に解
説されている。従つて、ここでは、その詳細な説
明は省略する。

そしてステツプＳ３１３において、縦断面を表
示する。すなわち、このステツプＳ３１３におい
て、計算機１４は、先に行なつた水理計算の結果
に基づいて第５図に示すようなグラフをCRTデ
イスプレイ２０（第２図）の画面２２上に表示す
る。

第５図を参照して、線Ａは動水勾配線
（hydraulic gradient）を示し、線Ｂが地盤高
（elevation）を示し、それぞれメートル（ｍ）単
位で表されている。そして、ノード（node）は、
第４図に示す模式図のものが表示されている。パ
イプ種類（kind）については、この第５図の場
合計算機が先のステツプＳ３０９においてビニー
ルパイプ（VP）を選択したことを表示している。
なお、パイプ径（diameter）としては、先に自
動的に決定されていた値すなわち第４図に示す模
式図のものが表示されている。この第５図に示す
ような動水勾配線と地盤高を表わす線とを見て、
そのルート全体にわたつて必要な圧力ないしエネ
ルギレベル差があるかどうかが判断できる。

そして、そのグラフを見て各条件が満足されれ
ば、計算機１４は、内蔵しているコストテーブル
を参照して材料コストを算出する（第３図のステ
ツプＳ３１５，Ｓ３１７）。

なお、第５図においては、第４図の模式図に示
す１つのルートすなわち水源ポンプからノードＮ
３→Ｎ２→Ｎ１を通るルートについてその縦断面
図を示している。このようなルートの選択は、第
４図に示す模式図において、その所望のルートの
始端と終端とを第２図に示すタブレツト１８（ラ
イトペン１９）によつて指定してやればよい。し
かしながら、このようなルートの選択は、オペレ
ータが手動的に行う以外に、たとえば、計算機内
の判断において、最も圧力不足のルートから順次
的にかつ自動的に表示していくようにすることも
可能であろう。また、ルート別に表示するのでは
なく、たとえば第４図に示すシステム全体を１つ
の画面で表示するようにしてもよいことはもちろ
んである。そして、このような縦断面の表示のた
めにはタブレツト１８（第２図）で選択できるメ
ニユーとして“縦断面表示モード”を設ければよ
い。

さらに、第５図の例では、水源ポンプから圃場
までを表示した。しかしながら、これは、圃場内
のローテンシヨンブロツクRB（第１図）に含ま
れるメインパイプMPまであるいはマニフオール
ドMFDもしくはスプリンクラSPまでのように任
意のポイントまで表示することができる。従つ
て、この明細書において「末端」とは、必ずしも
フアームポンドを意味するものではなくメインパ
イプ等を意味する場合もある、ということに留意
すべきである。

この発明の特徴の１つは、第５図のように表示
された動水勾配線と地盤高のグラフを見て、各ノ
ードにおける構造物、パイプ径もしくはパイプ種
類を変更し、その変更されたものについて再び動
水勾配線などを表示してその選択ないし変更すな
わち設計の適否を容易に確認できるようにしたこ
とである。

第６図はそのような変更のための操作ないし動
作を示すフロー図である。最初のステツプＳ６０
１において所望のルートを選択しその縦断面を表
示させる。次のステツプＳ６０３において計算機
１４（第２図）はタブレツト１８からの入力の有
無を判断して、“変更ありか”を判断する。従つ
て、オペレータは、変更したい場合には、タブレ
ツト１８によつて第５図に示す画面２２に表示さ
れたメニユーを選択することになる。まず構造物
を変更する場合、第５図の最下欄に表示されたシ
ンボルマークを選択することによつて行なう。こ
のシンボルマークは第４図に示すものと同様のも
のである。従つて例えば或るノードの構造物をブ
ースタポンプに変更しなければ、第５図最下欄の
シンボルマークの左から２番目のものを指定す
る。そして、変更がブースタポンプであれば、ス
テツプＳ６０５を経て、次のステツプＳ６０７に
おいて、オペレータは変更すべき場所を指定す
る。これは、第５図の画面２２上に表示されたノ
ードをタブレツト１８によつて指定することによ
つて行なう。次にオペレータは、ステツプＳ６０
９において、キーボード１６（第２図）を用い
て、ブースタポンプの増圧ヘツドを入力する。す
なわち、このステツプＳ６０９において何メート
ル増圧したいかその数値を入力する。そうする
と、ステツプＳ６１１において、計算機１４は、
再び水理計算を行い、その結果の動水勾配線を再
表示する。たとえば第５図に示す地盤高のグラフ
から見て、Bxで示す地点では地盤が非常に高く、
したがつて充分な動水圧をが得られないことが判
る。そこでノードＮ２の構造物を単なる分岐では
なくブースタポンプに変える。そうすると計算機
１４ではノードＮ２のシンボルをブースタポンプ
に変え、入力された増圧ヘツドに基づいて、第５
図の線Aaに示すように変更され結果の動水勾配
線を再表示する。そうすれば、地点Bxにおいて
も充分な動水圧が得られその設計変更が正しいこ
とを容易に確認できる。

ほかの構造物例えば減圧弁等に変更したい場合
も同様であるので、ここではその詳細な説明は省
略する。

もし変更を希望するものが、構造物でなくパイ
プ径であればステツプＳ６１３を経て、オペレー
タは場所を指定する（ステツプＳ６１５）。この
場所の指定の方法は、第５図に示す画面２２上の
パイプ径を表す数値をタブレツト１８（第２図）
で指定することによつて行なえる。続いてオペレ
ータは、ステツプＳ６１７においてキーボード１
６を用いて、希望のパイプ径を入力する。計算機
１４では、そのパイプ種類（第５図の例ではビニ
ールパイプ）にそのパイプ径のものがあるかどう
かをパイプリストを参照して判断する。もしその
パイプ径のものがなければ、計算機１４はステツ
プＳ６２１において“パイプ径なし”の表示を行
なわせる。もし所望のパイプ径のものがあれば、
計算機１４は、つづくステツプＳ６２３におい
て、そのパイプ種類およびパイプ径で充分な耐圧
が得られるかどうかを判断する。もし充分な耐圧
が得られなければ、計算機１４はつぎのステツプ
Ｓ６２５において“圧力不足”の表示をした後、
そのままシミユレーシヨンしてよいかどうかを画
面２２上でオペレータに問う（ステツプＳ６２
７）。そのままシミユレーシヨンしてよければ、
先のステツプＳ６２７においてYesと判断したと
きと同様に、ステツプＳ６１１に移り、計算機１
４は、再び水理計算をしその結果の動水勾配線を
再表示する。例えば、第５図に示す例で、地点
Bxにおいては、必要な動水圧が得られないとす
れば、前述のように構造物を変えることのほか、
パイプ径を変えることも考えられる。すなわち、
タブレツト１８で第５図の画面２２上のノードＮ
２とＮ１との間のパイプ径を示す数値“200”を
タブレツト１８で指定し、キーボード１６から例
えば“250”の数値を入力すると、計算機１４は
水理計算においてノードＮ２からＮ１までのパイ
プ径が“250”に変更されたものとしてシミユレ
ーシヨンし、その結果第５図の線Abで示すよう
に変更された動水勾配線を再表示する。もし、パ
イプ径を変えることによつてこの線Abで示すよ
うに動水圧がやや高くなれば、それだけで必要な
動水圧レベルをクリアすることができる場合もあ
る。

もし、第５図に示す地点Byにおけるように、
例えばその地点が谷底である場合には、動水圧が
大きすぎるので、ビニールパイプ（VP）では耐
圧が不足する。従つて、このような場合にはパイ
プ種類を変更しなければならない。計算機は、ス
テツプＳ６０３において“変更あり”と判断した
場合、その変更がブースタポンプ等の構造物では
なくしかもパイプ径でもなければ、オペレータが
変更したいのはパイプ種類であると判断する。そ
して、ステツプＳ６２９においては、オペレータ
はパイプ種類を選択する。すなわち、この第５図
の地点Byのような場合にはより大きい耐圧のパ
イプを選定する必要があるが、ここでは、一例と
して、スチールパイプ（SP）を選択する場合に
ついて説明する。この場合、オペレータはタブレ
ツト１８（第２図）によつて、第５図に示された
パイプ種類のメニユーのうち左から２番目のもの
すなわちスチールパイプ（SP）を指定する。つ
いで、タブレツト１８によつて、場所を指定す
る。すなわち、ノードＮ２からＮ１の間のパイプ
種類の表示（KIND）をタブレツト１８で指定す
ることによつて、その区間のパイプラインのパイ
プ種類の変更であることを計算機に知らせる。な
お、パイプ種類としては、他に、遠心鋳造パイプ
（DCIP）、強化プラスチツクパイプ（FW）、プレ
ストコンクリートパイプ（TC）あるいはアスベ
ストパイプ（ACP）等任意のものを選択できる
ようにしておく。

オペレータによつてパイプ種類の変更が入力さ
れると、計算機は、先のステツプＳ６１９におい
て、パイプリストを参照して、そのパイプ種類に
そのパイプ径のものがあるかどうかを判断する。
そして、それ以後は先に説明したと同様の動作を
する。

このように、第５図に示すような動水勾配線と
地盤高との相対値に相関する因子すなわち構造物
やパイプ径あるいはパイプ種類等を容易に変更で
き、しかもその変更された結果が再表示されるの
で、そのような設計変更が適正であるかどうかが
即座に判断できる。もし適正な変更でなければ、
再び他の変更を試みればよいのである。

なお、上述の実施例では、潅漑設備の送配水シ
ステムについて説明した。しかしながら、これは
潅漑設備以外の他の送配水システムの設計にも充
分利用でき、あるいは水以外の液体例えば薬品や
油等の輸送のためのシステムの設計援助装置とし
ても利用できるであろう。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、入力された
データ等に基づいて水理計算をしてその結果地盤
高とともに動水勾配線を表示し、しかもこの動水
勾配線に相関する因子（例えば構造物やパイプ径
あるいはパイプ種類等）を変更すればその変更後
再び水理計算して動水勾配線を再表示するように
しているので、設計者は自己の設計およびその変
更が適正であるかどうかを即座に判断ないし確認
することができる。従つて、送配水システムの設
計において極めて有用な設計援助装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる潅漑のための送
配水システムの一例を示す図である。第２図はこ
の発明の一実施例を示す全体斜視図である。第３
図は第２図実施例の操作ないし動作を説明するた
めのフロー図である。第４図はCRTデイスプレ
イの画面上に表示された模式図を示す。第５図は
動水勾配線等の表示の一例を示す図である。第６
図は動水勾配線に相関する因子を変更するための
操作ないし動作を説明するフロー図である。 図において、１４は計算機、１６はキーボー
ド、１８はタブレツト、１９はライトペン、２０
はCRTデイスプレイを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水源から末端までの間に少なくともパイプラ
   インを含む送配水システムを設計するための設計
   援助装置であつて、 少なくとも地盤高を含む条件データを入力する
   ための入力手段、 前記入力された条件データに基づいて水理計算
   するための水理計算手段、 前記水理計算に基づいて前記地盤高とともに動
   水勾配線を表示するための表示手段、 前記地盤高と前記動水勾配線との相対値に関与
   する少なくともパイプ径を含む相関因子を変更す
   るための変更手段、および 前記変更手段による前記相関因子の変更に応じ
   て前記地盤高とともに前記動水勾配線を再表示す
   るための再表示手段を備える。送配水システムの
   設計援助装置。 ２ 前記入力された条件データに基づいて内蔵し
   ているパイプに関するデータテーブルを参照して
   使用すべきパイプ径を決定するパイプ径決定手段
   を備え、 前記水理計算手段は前記決定されたパイプ径に
   基づいて水理計算する、特許請求の範囲の第１項
   記載の送配水システムの設計援助装置。 ３ 埋設条件に基づいて耐圧を計算するための耐
   圧計算手段、および 前記計算された耐圧に基づいて前記パイプに関
   するデータテーブルを参照してパイプ種類を決定
   する種類決定手段を備え、 前記水理計算手段は前記決定されたパイプ種類
   に基づいて水理計算する、特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の送配水システムの設計援助装
   置。 ４ 前記送配水システムは少なくとも１つの分岐
   を含み、 前記表示すべきルートを選択するためのルート
   選択手段を備え、 前記表示手段および前記再表示手段は、前記選
   択されたルートの前記地盤高および前記動水勾配
   線を表示する、特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の送配水システムの設計援助
   装置。 ５ 前記送配水システムの模式図を作成するため
   の模式図作成手段を含み、 前記水理計算手段は前記作成された模式図に基
   づいて水理計算を行なう、特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれかに記載の送配水システム
   の設計援助装置。