水路システム更新のための分水施設の分水性能に基づく水理機能診断

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 農村工学研究所
• 研究期間: 2012～2012
• 研究担当者: 樽屋啓之; 中田 達; 田中良和
• 発行年度: 2012
• 要約: 水路システムの更新時をとらえて分水施設の水理機能診断を実施する際に、分水施設の分水性能による整理と分析が有効である。分水施設の分水性能は、水路システムの分水地点における分水の機構、分水の方法、流量とエネルギーの変換関係から構成される。
• キーワード: 水理・水利用機能診断、更新事業、分水施設、分水点、性能の記号化
• 背景・ねらい: 水路システムの更新(施設の老朽化、農村の混住化等あらゆる要因を含む)においては、ユーザーの要求性能を正しく把握し従前のシステムが持っていた機能を正しく引き継ぐ必要がある。しかし、これまでの仕様設計では、施設完成後になって計画・設計時に予期しない不具合が生じることがある。その不具合の原因の多くは、計画・設計者とユーザーとの間の問題認識のずれや不足にあることが多く、それらの原因を除くための手段として性能設計の考え方が有効である。; 本研究では、水路システムの更新時における分水施設の水理機能診断を実施する際に、分水性能に基づく水理機能診断が、現場水路の問題の発見や対策に有効であることを示す。

成果の内容・特徴

1. 分水施設の分水性能は、水路システムの分水地点における分水の機構、分水の方法、流量とエネルギーの変換関係から構成される(図1)。すなわち「分水施設」とは、水路システムの全ての分水点に存在して、分水を目的として地点のエネルギーと流量を制御するしくみ(機能、施設または施設群)として定義できる。
2. この分水性能の定義に基づき、国営かんがい排水事業で建設された水路システム(A地区)を水理機能診断の題材として、分水施設の水理機能上の問題とその対処の履歴を、事業計画の実施経緯に沿って整理した(図2右表参照)。分水施設の機構はセキやオリフィスなどの基本的な原理とその組み合わせに基づいているので、これらを問題のある水路システム区間ごとに記号化して整理すると、分水機構自体の変更や変化が明確になる(図2左図参照)。この記号化は、ユーザーへの説明責任においても有効な手法である。
3. 分水施設の更新による分水機構の変更のたびに、エネルギーと流量の変換関係の変化を分析することが有効である。変換関係は、水理性能曲線の把握を通じて評価できるが、多くの問題のある分水施設では、これらの把握が不十分なケースが多い(図2右表参照)。
4. 分水施設の更新時に、分水施設の制御方式の変更に対する配慮が不十分であった場合、分水施設間で制御方式が競合し不具合を生じるケースが見られた(図2下表参照)。このようなケースでは、既に単一の分水施設の改良のみによる問題解決では困難で、分析範囲(路線)を拡張する必要がある。
5. 以上のように、A地区事例をもとに、減勢不良、流量不安定、溢水現象などの分水施設周辺で見られる水理機能上の典型的な不具合(または兆候)に対して分水性能に基づく水理機能診断を実施し、これらの問題の発生原因は、分水施設の分水性能の調査と評価を通じて説明できることが示された。

• 成果の活用面・留意点: 個別の問題解決事例の収集に普及を図り、手法の有効性を確認する。
• 研究内容: http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/nkk/2012/411b0_01_03.html