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農業用管水路における圧力観測を用いた漏水検知に関する研究

Research Project

Project/Area Number 19J10410
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

浅田 洋平  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords管水路 / 漏水検知 / 圧力変動 / 反射波 / 減衰 / ストックマネジメント
Outline of Research at the Start

近年,農業用管水路の漏水破損事故は増加傾向にあり,道路や宅地などの周辺地盤の陥没を引き起こすなど,社会に大きな損失をもたらしている。しかしながら,既存の漏水検知手法は多くの労力,時間を必要とし,一般的に検知精度も高くないという問題があり,農業用管水路において,漏水を簡便かつ正確に検知する新たな方法が求められている。本研究では,圧力計が安価で高精度,実装が容易という観点から,漏水による管路内の圧力変化を圧力計によって読み取り,漏水位置を特定する方法の開発に取り組んでいる。開発の実現にあたり,管内に発生させた圧力波形の減衰と漏水位置との関係について数値計算や模型管路を用いて解明する予定である。

Outline of Annual Research Achievements

農業用管水路はその大半が高度経済成長期に整備されたものであり,老朽化が進んでいるため漏水・破損事故は年々増加の一途をたどっている。管内の圧力変動を用いた漏水検知法は,他手法と比較して低コスト,少労力で漏水検知が実現できると期待されている。この手法では,管路通水中にバルブを閉塞することで意図的に圧力波を発生させ,この時に管内で圧力観測を行うことで周期的な圧力の時間変動(以下,圧力変動)を取得する。もし,管内に漏水がある場合は,圧力波が漏水部で反射し観測点に到達することで圧力変動に圧力低下が生じ,漏水部からのエネルギー流出によって圧力変動の減衰が大きくなる。よって,本手法は圧力変動の変化を読み取ることで漏水検知する(漏水位置を特定する)方法であると言える。本研究では,(1)漏水部からの反射波を利用した漏水検知法と(2)圧力変動の減衰を利用した漏水検知法について新たな方法を開発した。
漏水部から反射波を利用した漏水検知法は,漏水の規模が小さいまたは管構造が複雑で圧力変動が複雑になった際に,目視で漏水による圧力低下を読みとれないという問題点があった。そこで,漏水がない場合と漏水がある場合の圧力変動を比較し,最適化手法を組み合わせることで自動的に漏水による圧力低下を読み取り,漏水位置を推定する手法を開発した。
圧力変動の減衰を利用した新たな漏水検知法では,圧力変動の減衰と漏水位置との関係を解析的に導出することを行った。漏水による圧力変動の減衰は漏水部からのエネルギー流出と密接に関係していることから,漏水による管路全体のエネルギー減衰を求めることで,圧力変動の減衰を表す減衰モデル式を導出した。
以上の開発した二つの手法は,数値シミュレーション,模型管路実験,現場管路実験によって,有効性が示された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Leak detection method using energy dissipation model in a pressurized pipeline2021

    • Author(s)
      Yohei ASADA , Masaomi KIMURA , Issaku AZECHI , Toshiaki IIDA , Naritaka KUBO
    • Journal Title

      Journal of Hydraulic Research

      Volume: 59 Issue: 4 Pages: 670-682

    • DOI

      10.1080/00221686.2020.1818308

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 多点漏水や管固有の構造を有する管水路における圧力波形を利用した漏水検知法2020

    • Author(s)
      浅田洋平,木村匡臣,安瀬地一作,飯田俊彰
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 76

    • NAID

      130008122732

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transient damping method for narrowing down leak location in pressurized pipelines2020

    • Author(s)
      Y. Asada , M. Kimura , I. Azechi , T. Iida , N. Kubo
    • Journal Title

      Hydrological Research Letters

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 41-47

    • DOI

      10.3178/hrl.14.41

    • NAID

      130007812439

    • ISSN
      1882-3416
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Leak detection by monitoring pressure to preserve integrity of agricultural pipe2019

    • Author(s)
      Yohei ASADA , Masaomi KIMURA , Issaku AZECHI , Toshiaki IIDA , Naritaka KUBO
    • Journal Title

      Paddy and Water Environment

      Volume: 17 Issue: 3 Pages: 351-358

    • DOI

      10.1007/s10333-019-00730-5

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 管水路内のエネルギー減衰を利用した漏水検知法の適用性検討2019

    • Author(s)
      浅田洋平 , 木村匡臣 , 安瀬地一作 , 飯田俊彰 , 久保成隆
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 75

    • NAID

      130007940197

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] パイプラインシステムにおける管内圧力変動特性を利用した漏水検知法の検討2020

    • Author(s)
      浅田洋平, 木村匡臣, 安瀬地一作, 福田信二, 乃田啓吾, 飯田俊彰
    • Organizer
      令和2年度農業農村工学会大会講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 多点漏水や管固有の構造を有する管水路における圧力波形を利用した漏水検知法2020

    • Author(s)
      浅田洋平 , 木村匡臣 , 安瀬地一作 , 飯田俊彰
    • Organizer
      令和2年度土木学会水工学講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 管内圧力変動を利用した漏水検知法の現場管路における実験的検証2020

    • Author(s)
      浅田洋平, 鈴木哲也, 木村匡臣, 安瀬地一作, 飯田俊彰
    • Organizer
      令和2年度農業農村工学会応用水理研究部会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 管内の圧力変動に対するウェーブレット解析を利用した漏水検知法の検討2019

    • Author(s)
      浅田洋平 , 木村匡臣 , 安瀬地一作 , 飯田俊彰 , 久保成隆
    • Organizer
      令和1年度農業農村工学会大会講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 管水路内のエネルギー減衰を利用した漏水検知法の適用性検討2019

    • Author(s)
      浅田洋平 , 木村匡臣 , 安瀬地一作 , 飯田俊彰 , 久保成隆
    • Organizer
      令和1年度土木学会水工学講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 管内の圧力変動を利用した漏水検知法の実験的検討2019

    • Author(s)
      浅田洋平 , 木村匡臣 , 安瀬地一作 , 飯田俊彰 , 久保成隆
    • Organizer
      令和1年度農業農村工学会応用水理部会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of Leak Detection Method Utilizing Damping of Pressure Fluctuation for Preserving integrity of Agricultural Pipes2019

    • Author(s)
      Yohei ASADA , Masaomi KIMURA , Issaku AZECHI , Toshiaki IIDA , Naritaka KUBO
    • Organizer
      PAWEES2019 International Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hydraulic Modelling for Water Leak Detection by Monitoring Damping of Transient Pressure Variation in Pipeline2019

    • Author(s)
      Yohei ASADA , Masaomi KIMURA , Issaku AZECHI , Toshiaki IIDA , Naritaka KUBO
    • Organizer
      AGU Fall Meeting2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 農業用パイプラインの漏水を低コスト、省力的に推定できる手法を開発

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20191213-1.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] (研究成果) 農業用パイプラインの漏水を低コスト、省力的に推定できる手法を開発

    • URL

      https://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/laboratory/nire/133085.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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