| 研究課題/領域番号 |
21K12342
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64050:循環型社会システム関連
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| 研究機関 | 福山市立大学 (2022)
立命館大学 (2021) |
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研究代表者 |
清水 聡行 福山市立大学, 都市経営学部, 准教授 (50584025)
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| 研究分担者 |
笠原 伸介 大阪工業大学, 工学部, 教授 (90309170)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 中山間地域 / 水道水質 / 水質維持水 / 動力費 / 滞留時間 / 残留塩素 / 人口減少 / 中小規模水道 / 給水水質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国では今後の人口減少に伴い、多くの水道事業体で財政的・技術的問題から安全で安定的な水供給の持続性が懸念されている。特に、今後の配水量や水質のコントロール、施設更新・再構築にかかる課題は大きい。本研究では、中規模水道事業体を対象に、（1）人口減少・水需要減少に伴う山間地域や住宅地域における配水過程の水道水質予測を行う。また、（2）山間地域における地区ごとの給水コストを詳細に分析するとともに、様々な給水システムについてのシナリオ分析を行う。そして、（3）持続可能な水供給システムの提案を行うとともに、実装に向けた課題点の整理を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、(1)需要の減少する山間地域や住宅団地の水道水の滞留時間分析や水質劣化予測、(2)対象地区における様々な給水システム導入に関するシナリオ分析、(3)持続可能な水供給システムの提案と実装に向けた課題点の整理を目的に進めてきた。
給水水質の分析に関して、配水管内の残塩維持を末端放流に依存しているK市山間地域において水質の将来予測を行った結果、水需要が2015年比で50および25%に減少した場合、残塩維持に要する放流量は、2015年の放流量（約40.0 m3/日）の約1.4および1.6倍（給水人口1人当たりに換算すると、約2.7および6.2倍）に達すると試算された。しかし、その対策として、管内平均滞留時間が極端に長い区間での末端放流の強化、あるいは、末端放流地点の新設による配水終点の解消を行うことで、残塩の低下を大幅に抑制できることが示された。また、ループ状に管網が構成されている郊外住宅地において「バルブ開閉」による流向制御の効果を調べたところ、流下経路の単一化は管内流速の向上には大きく寄与するが、到達時間の延長に伴う残塩濃度の低下や圧力損失の増加に伴う有効水頭の低下が同時に引き起こされるため、管径変更も含めた適切な組み合わせが必要であることが示された。
他方で、今後の水道事業は、施設整備やその他の方針、料金体系や水準等、水道事業に関わる施策を利用者である住民の理解・合意を得ながら進める必要がある。そのため、利用者の意識や認識を把握しておくことが重要である。そこで、過年度に実施したアンケート調査結果を利用し、水道事業に関連する認識や住民参加意識についての分析を行った。その結果、水道料金については、約半数しか水道事業の主な収入源が水道料金であること知らなかった。また、水道事業や人口減少・高齢化への認識が低く無関心であるほど、住民参加に対する意識が低い傾向にあった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和3～4年度までの結果として、給水水質の現状・将来予測については、滞留時間分析、予測モデルを検討し、残塩維持のためのダウンサイズや末端放流の効果の予測が可能となった。また、給水システムのシナリオ分析については、山間地域で課題となっている動力費に関するシナリオ分析を行った。そのため、研究目的の(1)と(2)の大半は達成できたと考える。一方で、近い将来に課題となる住宅団地での水質予測についてはループ状に管網が構成されている地区において「バルブ開閉」による流向制御の効果を調べた。一方で、水質予測の精度向上、イニシャルコストを含めたシナリオ分析については、研究代表者の清水の異動やK市担当者の異動の影響もあり、十分に検討できなかった。また、新たな研究対象都市についても検討しているが、情報提供や協力体制の構築を含め、研究の進展はやや遅れている。
他方で、持続的な水道事業運営を行っていくためには、利用者である住民の理解や合意を得ながら水道事業に関わる施策を進める必要がある。そのため、水道事業に関連する住民参加意識に影響を及ぼす要因分析を行った。その結果、水道事業に関する認知度合が高いと住民参加への意識が高く、また人口減少や高齢化を意識しているほど住民参加意識が高い傾向にあった。
また、新たな研究対象都市を検討するにあたり、水道事業の経営状況が非常に厳しい、離島のK町を訪問し、経営状況や施設状況についても調査を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
給水水質の現状・将来予測に関しては、他都市を対象にすることも含め、予測モデルの精度を上げるために、データを積み重ねていく予定である。また、山間地域だけでなく、高齢化率のきわめて高い住宅団地を対象に、配水管内の水質予測も行っていく。
給水システムのシナリオ分析に関しては、今後も水質、維持管理、災害対策、更新といった多面的な評価手法の検討や、その適用を進めていく。
また、令和5年度も研究対象となり得る市町を対象に、水道事業に関わる水質・施設・経営についての情報を収集するため積極的にヒアリング調査等の現地調査を実施する予定である。
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