取水地点の上流化に伴う水輸送エネルギー削減効果とシミュレーション手法の開発

摘要

This paper considered the development for the simulation model for quantification of water transportation energy and examined the energy reduction effects for water transportation under the upper location of Intake points in the capital region (Kanto region), compared the present situation (In 2005) with the future case that the facilities are restructured and relocated (In 2050).rnThe simulation models were targeted for the facilities of Intake, conveyance, transmission and distribution. Based on the replication of the present situation, the results of the simulation in the future case were calibrated by the conversion factor. As the models were considered to facilitate and simplify, the models were applicable to each water utilities. In addition, geographical information system (6IS) was utilized to provide the visual representation and comprehensively-manage the geographical information data (ordlnate and abscissa, dimension and altitude) In order to easily modify the conditions of the geographical Information, for example the changes of the locations of intake point and treatment plant, and changes of the transmission pipeline's route. (GIS software: ArcView9.3.1, ESRI)rnUnder the setting of water demands in the present situation (actual value by the statistics of water supply) and future case (predicted value considering population decrease and same water consumption per capita as present), the energies of the water transportation were calculated by using the developed simulation model. As a result, in future case that there are large-scale treatment plants by gravity-flow, the electrical power consumption rate was 0.28kWh/m3 and reduced by approximately 34% of the present consumption rate (0.43kWh/m3, considering the decrease in water demand.) Especially, the electrical power consumption rate for conveyance and transmission were reduced by approximately 75% and 31%, caused by the gravity-flow under the upper location of intake points and treatment plants.%本稿は、水輸送エネルギーを定量化するシミュレーションモデルを開発し、首都圏（関東圏）において現況（2005年）と施設の再配置を検討した将来（2050年）の水輸送エネルギー（電力使用量）の比較により、取水地点の上流化に伴うエネルギーの削減効果を検討したものである。シミュレーションモデルは「取水・導水・送水施設」と「配水施設」の大きく2つに区分して構築し、各々について現況再現を実施した上で、実績値と比較した換算係数により将来シミュレーション結果を補正した。また、他事業等で用いることができるよう汎用性を考慮し簡便化・単純化することに留意するとともに、取水地点・浄水場位置や導・送水ルートの変更など様々な地理情報等条件の変更に柔軟に対応できるよう位置に関する空間情報データ（座標・面積・標高など）を総合的に管理・加工及び視覚的に表示できる地理情報システム（GIS）を活用した。現況及び将来の水需要を設定（現況は水道統計による実績値、将来は1人1日あたり給水量原単位を現況と同じとし人口減少を考慮した予測値）し、開発したシミュレーションモデルを用いて対象区域の現況及び将来の水輸送エネルギーを算出した。その結果、将来水需要において、自然流下により送水する大規模浄水場を含む将来システムの電力使用量原単位（以下、「原単位」という）は0.28kWh／m~3となり、現況システムの原単位（0.43kWh／m~3）を約34％削減できるという結果を得た。導送配水別でみると、取水地点の上流化により浄水場が標高の高い位置に設置され自然流下を活用できることにより、導水原単位は約75％、送水原単位は約31％の削減となった。また、水輸送エネルギー削減の観点から、浄水場の送水方式は可能な限り自然流下方式とすることが重要であるとの知見が得られた。