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第5節 結言
上 水 道 にお け る配 水 管 網 は,浄 水 を 安 定 的 に需 要 家 へ 配 る ラ イ フ ラ イ ン の役 割 を 担 っ て お り,管 路 網 内 の 水 圧 が 有 事 の 際 に も負 圧 に な ら な い よ う,一 定 の 余 裕 度 を加 味 した 目標 水 圧 を 設 定 して 維 持 す る よ う考 慮 して い る.こ の 余 裕 度 は 安 定 供 給 に 寄 与 す る 一 方,自 然 流 下 で の 配 水 プ ロセ ス の 場 合 に は,漏 水 量 が 増 加 す る と と も に,ポ ンプ 圧 送 の 場 合 に は 漏 水 量 の 増 加 に 加 え,消 費 エ ネ ル ギ ー の 増 加 に な る とい う トレー ドオ フ の 課 題 が あ る.こ の 課 題 に 着 目 し,本 章 で は,火 事 な ど に 起 因 す る 消 火 栓 使 用 量 の 増 加 や 突 発 的 な漏 水 事 故 な
ど急 激 な 水 需 要 の 増 加 とい っ た 外 乱 に 対 して ロバ ス トな 分 散 協 調 制 御 を提 案 し た.
提 案 した 分 散 協 調 制 御 は,ブ ロ ック 間 の 協 調 動 作 を 生 み 出 す 協 調 項 と して,「 目標 値 と の 偏 差 」 に 「隣 接 す る ブ ロ ッ ク と の 状 態 量 の 差 」 を 加 え た 積 分 器 を 導 入 した こ と を 特 徴 とす る.こ の 協 調 項 に よ り,目 標 値 へ の 追 従 性 能 を 落 とす こ とな く外 乱 に よ る突 発 的 な 状 態 変 動 を 隣 接 ブ ロ ッ ク と協 力 して 抑 制 す る こ と を 可 能 と した.
提 案 手 法 の 有 効 性 を評 価 す るた め,隣 接 す る配 水 ブ ロ ッ ク 間 で の 分 散 協 調 制 御 に よ る 効 果 を シ ミュ レー シ ョ ン検 証 した.具 体 的 に は,4つ の 配 水 ブ ロ ッ ク か ら成 る配 水 管 網 の シ ミ ュ レー シ ョ ン に お い て,従 来 のPI制 御 と提 案 手 法 を 比 較 し,突 発 的 な 外 乱 に 対 す る速 応 性 が 向 上 す る こ と を示 した.こ の 速 応 性 の 向 上 は,定 常 時 に維 持 す べ き 水 圧 の 余 裕 度 を 削 減 で き る可 能 性 を 秘 め て お り,ポ ン プ に よ る水 輸 送 に係 る省 エ ネ ル ギ ー 化 や 漏 水 量 の 削 減 を 期 待 で き る.あ る い は,突 発 的 な漏 水 事 故 時 に負 圧 に な らな い 耐 故 障 性 と して の 効 果 を 期 待 で き る.
中小 規 模 の 水 道 事 業 体 で は,広 域 化 へ の 対 応 と して 配 水 区域 を 統 合 ・連 携 す る動 き が 進 み つ つ あ る.本 章 で 対 象 と した 配 水 プ ロセ ス は,こ の よ うな 中小 規 模 の4つ の 等 価 な 配 水 ブ ロ ッ ク が 連 結 され た プ ロ セ ス を仮 定 した.実 際 に は 配 水 ブ ロ ッ ク が 等 価 で あ る こ と は 考 え に くい が,本 章 で 示 した 分 散 協 調 制 御 に よ る速 応 性 の 向 上 は確 認 で き た と考 え る.ま た, 大 規 模 な 配 水 プ ロセ ス に 対 して も,配 水 区 域 内 で 監 視 す べ き水 圧 計 が 増 え る 可 能 性 は あ る が,分 散 協 調 制 御 を 適 用 す る 効 果 は 同 様 に 期 待 で き る.
た だ し,図5‑5と 図5‑6と の 対 比 か ら も分 か る よ うに,分 散 協 調 制 御 で は,PI制 御 と比 べ て 一 時 的 に 水 圧 が 上 昇 す る結 果 に な る こ とが 多 い .こ の一 時的 な水圧 上昇 に よ り漏 水 を 誘 発 し な い こ と を事 前 に 確 認 す る こ とが 実 用 上 は 必 要 に な る.ま た,ブ ロ ッ ク 間 に 一 定 以 上 の 標 高 差 が あ る場 合 な ど,隣 接 して い て も双 方 向 で の 協 調 動 作 が 困 難 で 効 果 が 得 られ な い ケ ー ス も想 定 され る.本 方 式 が 有 効 な 配 水 ブ ロ ッ ク 間 の 条 件 等 に つ い て は 今 後 も検 討 が
埋 設 年 数40年 を 超 え る老 朽 管 の 布 設 割 合 が 増 加 す る 一 方,管 路 更 新 予 算 が ひ っ 迫 して い る 現 状 が あ る.こ う した 中,設 備 投 資 に よ る対 策 だ け で な く,配 水 圧 力 コ ン トロー ル とい っ た 運 用 面 か らの 対 策 も求 め られ て い る.本 来 は こ う した 大 規 模 な 漏 水 事 故 を発 生 させ な い よ う,老 朽 管 の 更 新 や 漏 水 調 査 が 設 備 の 維 持 管 理 に と っ て 最 も 重 要 な 施 策 で あ り,漏 水 に 伴 う被 害 を 抑 制 す る こ とが 求 め られ る.一 方,有 事 の 際 に 従 来 で は負 圧 に な る よ うな 漏 水 事 故 に 対 して も,ポ ン プ や バ ル ブ な どの 制 御 に よ っ て,濁 水 発 生 な どの 二 次 災 害 を抑 制 す る こ と も重 要 と考 え る.
参考文献
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