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ける改築事業量によって検討を行う これらの目的は,A 町の下水道管きょ施設が, 現在どの ような状態にあり, 今後どのように変化し, どの時点でどのような管理を実施すべきかなど を予め把握 検討することである 3. 既設施設の状況 ( 情報整理 ) 既存施設情報として, 汚水管きょでは, 現在, 処

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Academic year: 2021

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ストックマネジメント手法を活用した

下水道管路施設管理計画基本構想の策定事例

(株)極東技工コンサルタント 設計部 桐川 宏 1.はじめに A町に整備された公共 下水道は,平成 3 年 12 月 に供用開始し,現在,下水 道事業全体計画区域 584 ha のうち,511 ha が整備 済み区域であり,平成 23 年度末で,下水道計画人 口当たり下水道普及率は 84.0 %となっている。汚 水管きょは 95.9 km のス トックがあり,そのうち, 処分制限期間 20 年を越 え,老朽化が想定される汚水管きょは約 46km となっている。今後は,施設の老朽化が進み, 修 繕や改築を必要とする施設が年々増加し,道路陥没や不明水量の増大といった機能障害の発 生確率が高まると予想される。 今後,A町では年々老朽化する汚水管きょの増加により,道路陥没等の潜在的なリスクが増 大し,維持管理コストの増大や改築の必要な施設の増大が課題とされる。このような背景のも と,A町における公共下水道の汚水管きょ施設について,今後の計画的かつ効率的な下水道管 路の維持管理を進める必要がある。 以上のことを踏まえ,今後の管路施設の管理の在り方について,ストックマネジメント手法 を活用した管路点検・調査計画の策定,管路施設の改築事業計画の策定などを行い,長寿命化 支援システムを構築し活用して下水道管路施設管理計画基本構想(以下を「A町事業計画基 本構想」という。)を策定した。 2.策定フロー A町事業計画基本構想策定フローのイメージ を図 2 に示す。ストックマネジメントを実践する ために,まず,下水道施設の情報を整理し,リスク 評価による下水道施設の点検・調査・改築優先度 の定量評価を行う。次に,予算規模を踏まえた管 きょの点検・調査頻度の検討および,中長期にお 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1972 年 1977 年 1982 年 1987 年 1992 年 1997 年 2002 年 2007 年 累計延長(km) 布設延長(m) 年度 管渠延長(m) 累計延長(km) 経過30 年以上の管 図1 A町の年度別管路整備延長 経過20 年以上の管 図 2 A町事業計画基本構想策定フロー ・上位計画(地域の将来計画) ・求められるサービス水準 ・予算 下水道事業に関する計画 点検・調査計画※1 改築修繕計画※2 全体 計画 事 業 計 画 等 全体 計画 事 業 計 画 等 情報システム※3 (データベース) 計画の実行・日常の維持管理 (個別の施設管理) 計 画 の 評 価 長寿命化支援制度 の活用 ※1 施設の重要度、経過年数等を考慮して策定 ※2 施設の重要度、ライフサイクルコスト等を考慮して策定 ※3 各種情報を一元的に管理 今回業務

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ける改築事業量によって検討を行う。これらの目的は,A町の下水道管きょ施設が,現在どの ような状態にあり,今後どのように変化し,どの時点でどのような管理を実施すべきかなど を予め把握・検討することである。 3.既設施設の状況(情報整理) 既存施設情報として,汚水管きょでは,現在,処分制限期間 20 年を超える管路は約 46km (48.0%),道路陥没が起こり易い経過 30 年以上の管路は約 9km(9.3%)となっている。また, 約15 年~30 年経過した管きょが 6 割以上を 占めており,今後 5 年経過すれば,6 割以上の 管きょが処分制限期間の20 年を超える。埋 設されている管種は,塩ビ系管きょが全体の 約 8 割を占め,コンクリート系管きょが残り の約 2 割であった。コンクリート系管きょに ついては,老朽化に伴う破損,クラックによる リスクを抱えており,道路陥没の原因となり, 適正な管理が必要である。 4.点検調査優先度の定量評価(リスク評価) 点検・調査の優先順位の設定は,リスクの大きさ により評価する。優先度は,既存情報をもとに評価 項目を選定し,将来における不具合の発生リスクの 高い路線から優先づけた。特に,コンクリート系管き ょは,全国統計により近年道路陥没による事故が多発 しており,A町においても今後の課題となる。しかし, 塩ビ系管においては,管種による不具合発生率の検証 によりコンクリート系管に比べて不具合の発生リス クが少ないと判断した。リスク評価は,管路施設の 各スパン毎に行った。 スパン単位の優先度 評価は,機能不良と 構造劣化の可能性, 公衆災害に係る影響 の度合いを可視化さ せることが目的である。収集した既存情報および現地踏査結果を基に,管きょの優先(危 険度)順位を定め,緊急度の高い施設の抽出を行った。 検討手法は「下水道管きょのスト ックマネジメント導入促進に関する調査(平成 24 年度)/「国土術政策総合研究所」1)(以 下を「H24 国総研」という)参考に評価した。ランク設定は,不具合発生確率を固定し,事象 の発生する可能性の大きさと発生時の影響の大きさを掛け合せたいくつかの組合せのリス クを算定し,これによりその区分を定めた。リスク設定は,A町の特性(道路陥没危険度の 大 中 小 小 中 大 リスク 中 リスクやや大 リスク大 リスク やや小 リスク中 リスクやや大 リスク 小 リスクやや小 リスク中 不 具 合 発 生 確 率 被害規模(影響度) 表 1 不具合発生確率1) 緊 急 輸 送 路 被 災 後 の 救 援 活 動 の 影 響 タ ー ミ ナ ル 駅 被 災 の 影 響 土 被 り 活 荷 重 の 影 響 河 川 ・ 軌 道 横 断 被 害 の 甚 大 さ 施 設 重 要 度 管 種 定 性 的 な 異 常 発 生 傾 向 管 径 施 設 の 重 要 度 管 口 カ メ ラ 視 覚 調 査 結 果 で の 緊 急 性 圧 送 管 下 流 腐 食 発 生 リ ス ク 苦 情 ・ 事 故 履 歴 劣 化 に よ る 緊 急 性 腐 食 ・ 劣 化 情 報 人 孔 調 査 視 覚 調 査 結 果 で の 緊 急 性 既 存 情 報 経 過 年 数 予測される劣化による緊急性 評価項目 評価内容 情報区分 図 3 既存情報に対する評価項目 図4 リスク評価の優先度イメージ 管 種 排水種別 1 1 1 塩化ビニル管 汚水 1+exp{-(経験年数×0.058+取付管本数×0.221+2.263)} 数    式 陶管 汚水 1+exp{-(経験年数×0.023+取付管本数×0.064+2.380)} 鉄筋コンク リート管 汚水 1+exp{-(経験年数×0.122+取付管本数×0.055+2.004)}

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高いコンクリート系管きょを重点に 維持管理していく方針)を配慮して, リスクを変化させ,その算定結果に 基づきトライアル計算を実施して検 討を行った。また,重要路線と一般路 線については,リスク判定結果に基づ き,表 2 に示すランクA~Dの 4 段階 を想定し,点検調査の優先順位の設定 を行った。表 3 に各ランク別路線延 長を示す。ランクAとB路線は早急な 調査が必要な路線として,重点管理路 線に設定した。定期的な調査が必要な ランクCとD路線は簡易管理とした。 5.点検・調査頻度の検討 (1)点検・調査実施の方針(シナリオの設定) 維持管理費用の算定にあたっては,表 4 に維持管理指針に基づく点検調査頻度と,表 5 に独 自に設定した点検調査頻度を想定して,以下のシナリオを設定した。 ケース1:維持管理指針に基づく点検調査頻度とした。ケース2:対象路線の区分「重要 路線(ランクA・B),一般路線(ランクC・D)」を設定し,重要路線は,原則維持管理指針に基 づき,一般路線は簡易管理とし,マンホール内調査を 10 年に 1 回,TVカメラ・潜行目視を 20 年 に1回の頻度とした。ケース3:ケース2をベースに巡視・点検を 20 年に 1 回,マンホー 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 20 30 40 50 不具 合発 生 確率 経過年数による管種別不具合発生率 陶管 HP 塩ビ 鉄筋コンクリート管は,塩ビ系管より約 2 倍の 経過年数による不具合発生のリスクがある。 表3 ランク別路線延長 表5 シナリオ別点検・調査頻度一覧表 図5 経過年数による不具合発生確率 表 4 維持管理指針の点検調査頻度 年:経過年数 ランク 点検・調査の基準 A 直ちに調査を実施する区域・路線 B 可 及 的 速 や か に 調 査 を 実 施 す る 区 域・路線 C 定期的な調査とともに必要 な調 査の み実施する区域・路線 D 定期的な調査を実施する区域・路線 点検調査 ランク A 3.9km B 11.1km C 23.0km D 57.9km 計 80.9km 95.9km 路線延長 摘 要 15.0km 早 急 に 調 査 必要路線 表2 点検調査ランク設定の考え方 重点管理 ケース2・3 ケース2 ケース3 点検調査 ランクA・B路線 5年に1回 5年に1回 20年に1回 全線の1/4清掃 全線の1/4清掃 全線の1/4清掃 TVカメラ 潜行目視 10年に1回 7年に1回 20年に1回 20年に1回 清掃 マンホール 内調査 7年に1回 10年に1回 区分 簡易管理 点検調査ランクC・D路線 巡視 点検 5年に1回 5年に1回 10年に1回 区分 頻度(ケース1) 摘要 3年(経過年数<30年) 1年(経過年数≧30年) 清掃 5年 5年(経過年数<30年) 3年(経過年数≧30年) TVカメラ 10年(経過年数<30年) 潜行目視 7年(経過年数≧30年) 巡視・点検 マンホール 内調査

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ル内調査を 10 年に 1 回,TVカメラ・潜行目視,清掃を 20 年に1回の頻度とした。 (2)点検・調査シナリオ検討結果 ここでは,表 5 のとおり,前 述の点検調査シナリオ検討 結果について整理を行った。 維持管理指針に基づいた頻度 での点検調査費用を試算した ところ表 6、図 6 に示すように 事業費は,ケース 1 の 30 年で 16 億円で年間 0.4 億円~0.8 億円の費用が必要となる。 A 町の財政状況から判断し て、維持管理指針に基づいた管 理へ引き上げるには、非常に難 しい状況にある。そこで、施設 のランク設定に基づいたケー ス2 およびケース 3 のシナリ オ検討を行った。 その結果,リスク評価を考慮 したケース3の点検・調査計 画が最も経済的なシナリオと なり, 表 6、図 7 に示すように 事業費は,30 年で 6.5 億円で年 間 0.1 億円~0.5 億円の費用が 必要となる。本検討ではこのケ ース3を採用した。しかし,簡 易管理を行う一般路線は事後 対応となるため,重要路線に隣 接する一般路線も合わせて詳 細調査を実施していくことが 望ましい。また,リスク評価はあくまでも現時点の既存情報に基づく判定結果であるこ とを踏まえ,周辺地域の点検・清掃時における管路施設情報を用いて詳細な検討を行い, リスク評価を見直していくことが必要である。 6.改築・修繕事業の実施方針案の検討 (1)改築・修繕計画の実施方針(シナリオの設定) 改築・修繕計画事業費の算定にあたっては,標準耐用年数 50 年での単純改築と、表 7 に独 自に設定した点検調査頻度を想定して,以下のシナリオを設定した。 表6 シナリオ別点検・調査費一覧表 項目 シナリオ 管きょ延長 事業費(30年) 事業費(年間) ケース1 約95.9km 16.0億円 0.4億円~0.8億円 重点:約15.0km 簡易:約80.9km 重点:約15.0km 簡易:約80.9km 汚水 ケース2 9.4億円 0.1億円~0.8億円 ケース3 6.5億円 0.1億円~0.5億円 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 2 01 3年 2 01 4年 2 01 5年 2 01 6年 2 01 7年 2 01 8年 2 01 9年 2 02 0年 2 02 1年 2 02 2年 2 02 3年 2 02 4年 2 02 5年 2 02 6年 2 02 7年 2 02 8年 2 02 9年 2 03 0年 2 03 1年 2 03 2年 2 03 3年 2 03 4年 2 03 5年 2 03 6年 2 03 7年 2 03 8年 2 03 9年 2 04 0年 2 04 1年 2 04 2年 点 検調 査 費(千円 ) 点検調査費(維持管理指針による) 点検調査費 図6 維持管理指針に基づく点検調査費 図7 ケース 3 に基づく点検調査費 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 201 3年 201 4年 201 5年 201 6年 201 7年 201 8年 201 9年 202 0年 202 1年 202 2年 202 3年 202 4年 202 5年 202 6年 202 7年 202 8年 202 9年 203 0年 203 1年 203 2年 203 3年 203 4年 203 5年 203 6年 203 7年 203 8年 203 9年 204 0年 204 1年 204 2年 点 検 調 査 費 ( 千 円 ) 点検調査費(シナリオ3) 点検調査費

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ケース1:標準耐用年数5 0年での単純改築計画と した。ケース2:健全率予 測式を基に緊急度Ⅱ以上 (50 年経過管路の場合: 50%)を改築計画とした。 ケース3:重要路線(ラン クA・B)と一般路線(ラ ンクC・D)に区分し,目標耐用年数を変える改築計画とした。ケース3の目標耐用年数に ついては,重要路線の目標耐用年数を,50 年(法定耐用年数)とし,一般路線の目標耐用年数 を75 年(法定耐用年数の 1.5 倍と仮定)とした。 (2)改築事業費の算定 前述のシナリオに対して,改築事業費(汚水)を算定した結果を表 8 に示す。最適シナリ オは,汚水管きょのリスク評価を考慮したケース3が最も経済的なシナリオとなった。しか し,図 8 に示すとおり各年度の事業費にバラツキがあり,事業費の平準化が図られていると は言えない。そ こで,汚水管き ょを対象とし て,事業費平準 化を図るため のシナリオを 検討した。 【事業費平準化の検討】 A町の汚水管きょ約 95.9km のうち,約 15km が機能上,防災上重要な管きょである。そのう ち,最も対策が必要となる路線は,約 9km がコンクリート系管きょであり,一般的にコンクリ ート系管は,塩ビ系等他の管種と比べ,リスクが高いと考えられている。そのため,コンクリ ート系が占める全体の 1 割程度は,経過 30 年~40 年で不具合が発生しやすくなると判断し た。これより,重要な路線のリ スク発生の可能性を考慮した ケース3(100 年スパン)に対 し,以下の条件に基づき算出し た。図8,図 9 の改築シナリオ に基づき,事業費の平準化を実 施しない場合と,前倒しを実施する場合について,100 年スパンの総事業費約 188 億円を固定 して検討を行った。その結果,図 9 に示すとおり,改築事業費の 5 割程度を 2024 年~2064 年 までの40 年間に,事業の前倒しをする方が,事業費の平準化が図られ,予防保全の観点からも 有利であると判断した。 表 8 各シナリオの総事業費(汚水) 短期計画 中期計画 合計 2024年以降 2064年まで 年間 -億円 3億円 5ヵ年 -億円 15億円 改築・修繕 約120億円 事業計画 2024年まで 40ヵ年 表 9 短期,中長期改築総事業費一覧表(汚水) 95.9km 単純改築(標準耐用年数50年で改築) 健全率予測式を基に緊急度Ⅱ以上(50年 経過管路の場合:50%) 一般 ランクC・D 路線 80.9km 目標耐用年数:75年(法定耐用年数の 1.5倍と仮定) ケース3 重要 ランクA・B 路線 15.0km 目標耐用年数:50年(法定耐用年数) ケース1 ケース2 シナリオ 対象延長 実施方針 95.9km 表 7 各シナリオの改築・修繕計画実施方針一覧表 約149億円 ケース2 95.9km 約159億円 約324億円 ケース3 重要 ランクA・B 路線 15.0km 約19億円 約24億円 約 39億円 約188億円 一般 ランクC・D 路線 80.9km 約5億円 シナリオ 対象延長 総額(今後50年) 総額(今後100年) ケース1 95.9km 約177億円 約355億円

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7.おわりに A町事業計画基 本構想を実施する うえで,現在,維持 管理費としては, 管路の布設年度が 新しいこともあり, 年間500 万円程度 である。一方,策定 した汚水管きょの 点検調査計画で, 最も経済的となっ た点検調査費用に おいても,年間 0.1 億円~0.5 億円,改 築・修繕事業の平準 化案においては,年 間3.0 億円となり, 合計で年間約3.5 億円が必要となる。 これより,A町の財 政状況を考えると, 現時点で判定した 重要路線のみを維 持管理することが 限度であると判断される。しかし,今後は,台帳システム(維持管理システム)を活用し,防災, 減災の観点から陥没危険度の高いコンクリート系管きょの視覚調査を実施し,その他の管き ょは,費用が安価な巡視・点検調査を市内全域で実施し,管路施設の状況を的確に把握して, リスク評価を見直していくことが必要である。また,今回の業務において,小規模下水道施設 規模での事業費であっても,かなりの事業予算が必要であることを認識した結果となった。 今後の課題として,財源確保のためには,国庫補助金の有効活用を図るとともに,維持管理指 針の点検調査サイクルを目標に,財政部局との協議・調整を実施し下水道事業予算を拡充し ていくことが重要である。 【参考文献】 1) 国総研資料第 731 号:下水道管きょのストックマネジメント導入促進に関する調査(H25.4 月) 2) 下水道施設のストックマネジメント手法に関する手引き(案)平成 23 年 2 月 国土交通省都市地域整 備局下水道 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 改 築 費 累 計 (百 万 円 ) 改築 費( 百 万円 ) 改築事業費(重要路線・一般路線 50年・75年更新):100年スパン 単年度改築費 改築費累計 図 8 事業の前倒しを実施しない場合 (100 年スパン総事業費:約 188 億円・年間最大約 16 億円) 事業の平準化 40 年間 全体事業費 47% (約 89 億円) 図 9 事業の前倒しを実施する場合 (100 年スパン総事業費:約 188 億円・年間最大 3 億円) 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 改 築 費 累 計 ( 百 万 円 ) 改 築費( 百万 円) 改築事業費(重要路線・一般路線 50年・75年更新):100年スパン 単年度改築費 改築費累計

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