需要について

給水システムのモデリングで最も重要な側面の 1 つは、システムからの水の需要をモデル化することです。

特定のエリアの水の需要は、次のように分類できます。

需要の分析は通常、給水システムを詳細にモデル化する前に、別のタスクとして実行されます。需要分析は、シミュレーション ランに必要な入力(顧客ポイントに適用される需要プロファイルなど)を提供します。また、水道会社のプランナー、設計者、管理者にとっても貴重な情報です。

このページには、以下のセクションがあります。

  1. 需要プロファイル
  2. 消費量のモデリング
  3. 損失
  4. 例外需要
  5. 水圧関連需要
  6. InfoWorks WS で需要を編集する

InfoWorks での需要エリア分析の実行の詳細については、「需要エリア分析」のトピックを参照してください。

需要プロファイル

エリアの需要プロファイルは、季節、曜日、時刻などの複数の要因に大きく影響されます。

1 日の変動

1 日の需要の変動は、給水システムをモデル化する場合に最も重要です。下のグラフは、英国のある町での数日間の需要の変化を示しています。毎日のパターンは驚くほど似ており、朝と夕方のピークが顕著で、夜間の消費量も同じレベルです。

英国のある町の 1 日の水需要

エリアの需要は、そのエリアの個々の消費者の需要プロファイル、損失、および例外需要で構成されています。より詳細な情報がない場合には、一般的なプロファイルが個々の消費者に対してしばしば使用されます。以下に例を示します。

一般的な日次プロファイルの例

平日と週末

この影響は、場所や国によっては重大な場合があります。下のグラフは、英国のある町の需要の 1 週間の変動を示しています。この例では、ピークは週末の午前中に発生します。

英国のある町での 1 週間の需要変動

工業が発達している町では、水の需要は一般的に月曜日から金曜日に高く、産業ユニットが閉鎖されている週末には低くなります。観光地では逆のことが起こり、週末の観光客で人口が増える週末に需要がピークに達します。

季節の変化

季節は、全体的な需要と地域の水使用の両面で、水消費量に大きな影響を与えます。地域の環境が大きな要因になります。たとえば、次のようなものがあります。

下のグラフは、大きな大陸の町と海岸沿いの町の比較を示しています。

需要の季節変動

大きな大陸の町の水需要は 5 月/6 月にピークに達し、9 月にはやや小さなピークに達します。真夏の間は、非常に暑い気候にもかかわらず、需要はかなり低く、多くの住民が休暇で不在です。全体的な需要は年間平均を下回っています。

海岸沿いの町(よく開発された観光地)の状況はかなり異なります。この場合は、夏の間は観光客の数が町内人口を大幅に上回っているため、ピーク需要は非常に顕著で、年間平均の 2 〜 3 倍です。

気象条件

気象条件は、場合によっては非常に重要です。以下の 2 つのグラフは、1989 年の計測試験中の家庭需要パターンを示しており、気象条件の影響を明確に示しています。

さまざまな気象条件での水需要

乾燥して暑い気象のパターンは、朝と夕方の 2 つの顕著なピークを特徴としています。雨の日には、パターンは大きく異なります。2 番目のピークはほとんど消えました。雨が降ると、庭に水をやる必要はありません。

消費量のモデリング

ネットワーク全体でのノードへの需要の配分は、モデルの最終的な精度にとって重要です。顧客に供給される水の量は、考慮されているかどうかにかかわらず、消費量です。顧客の例は次のとおりです。

顧客はカテゴリーに分類できます。同じ需要カテゴリーの顧客は、同様のパターンで水を使用するが、量が異なると想定できます。需要カテゴリーの例:

日々の変動を正確に知ることは非常に重要であり、これに最大限の努力をする必要があります。課金データ、テレメトリ、ロガーからの情報は、慎重に収集および分析する必要があります。データが不足し、信頼性が低い場合は、フィールドテストを組織する必要があります。他のシステムからの需要プロファイルは非常に誤った判断を招く可能性があり、事前ランにのみ使用する必要があります。

需要カテゴリーを定義する

顧客の需要プロファイルは、需要ダイアグラム エディタを使用して需要カテゴリーとして定義されます。需要カテゴリーは、曜日と月の重み付け係数を持つ 24 時間の水需要パターンで構成されます。プロファイルを正規化する(つまり、プロファイルの平均値を 1 にする)ことをお勧めします。

1 人の顧客の水需要は次によって定義されます。

実際の水需要は、平均消費量に正規化された需要カテゴリー プロファイルを掛けて計算されます。

需要カテゴリーのプロファイルは、曜日ごとに定義できます。週次変動および季節変動は、需要ダイアグラム エディタで定義されている日係数と月係数を使用して表すことができます。

各顧客の水需要は、次の式を使用して計算されます。

Q demand = Q average .K m .Kd.K h

説明:

Km は月係数です

Kd は日係数です

Kh は時間係数(需要カテゴリー エントリ)です

ノードでの消費量の詳細については、「ノードに需要を割り当てる」を参照してください。

水需要は、最も近い通常ノードまたは貯水池ノードに接続する必要があります。他のネットワーク オブジェクトに接続することはできません。

複数のユーザーが 1 つのノードに接続されている場合があります。これらユーザーは異なるカテゴリーに属することができます。次のグラフは簡単な例を示しています。

1 つのノードにおける水需要コンポーネント

このノードの需要は、次のもので構成されています。

損失

標準的な方法は、計算された水消費量のみを増やすことです。損失は消費量とはまったく異なる方法で作用するため、これは給水システムには適していません。調査によると、損失は夜間に減少せず、日中に増加しますが、主に地域の供給水圧に依存しています。

損失と供給水圧の関係

この関係は、ほぼ直線的であり(『Leakage Control Policy and Practice』(1980))、損失が夜間増加することを示しています。

これは、大都市の水利用パターンを研究することで確認されます。町全体の需要パターンと個々のユーザーの需要パターンを比較すると、合計需要は個々のダイアグラムよりも滑らかな曲線(夜間の最小値が大きく、毎日のピークが低い)であることがわかります。損失は多くの給水システムでは合計需要の 20 〜 40% ですが、供給水圧の上昇が原因で、夜間には時間不変または増加します。このため、24 時間の合計需要が平準化する傾向があります。

さまざまな場所での日次ダイアグラム

損失のモデリング

InfoWorks WS Pro では損失を消費量とは個別に処理します。損失は、入手可能なすべての情報を使用して分配する必要があります。

損失は主に以下に割り当てる必要があります。

InfoWorks WS Pro では、ユーザーが水圧関連需要および損失のオプションを選択しない限り、シミュレーション中の損失は一定であると仮定します。水圧関連需要方法は非常に仮説的なものですが、信頼性の高いライブ データを慎重に使用することで、ユーザーがモデルを大幅に改善し、より適切で現実的な結果を得ることができます。

例外需要

例外需要が消火活動やその他の緊急事態の対処に必要な場合や、破裂により発生する場合があります。

ユーザーには、例外需要を 1 つまたは複数のノードに割り当て、そのような需要のタイミング、期間、強度を設定するオプションがあります。例外需要は、ノードとローカル消費量および損失に追加するか、ローカル消費量および損失の代わりにノードに追加できます。これは、ネットワークの破裂をシミュレートしたり、損失を評価したり、防御戦略を考案したりするのに特に役立ちます。

ユーザーはこのオプションを使用して、コントロール方針と緊急時対応計画をシミュレートし、起こりうる緊急事態に対応するのに十分な水の備蓄があるかどうかをテストすることもできます。

詳細については、「例外需要」および「消火栓操作」を参照してください。

水圧関連需要

InfoWorks WS Pro には、需要と漏水損失に対する供給水圧の影響をモデル化できる高度なオプションがあります。これは高度なオプションであるため、注意して使用する必要があります。

詳細については、「水圧関連需要」を参照してください。

InfoWorks WS で需要を編集する

InfoWorks WS Pro での需要コンポーネントの割り当てと編集の詳細については、「ノードに需要を割り当てる」のトピックを参照してください。

需要ダイアグラム

需要ダイアグラムには、特定のタイプの消費者の需要プロファイルを記述する 1 つまたは複数の需要カテゴリーが含まれます。日次需要パターンは、日係数および月係数によってスケーリングできます。

需要ダイアグラムは、需要ダイアグラム エディタを使用して定義および編集します。

需要ダイアグラムは、すべてのシミュレーションに不可欠なコンポーネントです。詳細については、「シミュレーション」を参照してください。

需要をスケーリングする

需要スケーリングを使用して、ノードに割り当てられた既存のモデル需要と中継流量に乗数係数を適用することで、需要の変化をモデル化できます。これにより、個々のノードの需要値を変更することなく、需要の変化(需要の増加予測など)をモデル化できます。

スケール係数は、エリア コードや需要カテゴリー別にグループ化された需要に適用できます。スケール係数は、需要スケーリング エディタを使用して編集します。

需要のスケーリングの詳細については、「需要スケーリング」を参照してください。

すべてのシミュレーションに、需要スケーリングを含めることができます。需要スケーリングは、[水力ランをスケジュール]ビューに追加することによって使用できます。詳細については、「シミュレーション」を参照してください。

個々のノードでの需要

需要は、基本ノード、貯水池、消火栓ノードに配分することができます。ノードでの需要は、次の 3 つの方法で表示および編集できます。

静的需要配分

GIS ファイルまたは CSV ファイルの外部顧客ポイント データを使用して、ネットワーク内のノードに需要を自動的に配分することができます。詳細については、「静的需要配分」を参照してください。

顧客ポイントに関連する需要は、需要更新ウィザードを使用して CSV ファイルから更新できます。

土地利用需要配分

GIS ファイルの外部ポリゴン データを使用して、エリア単位の需要をネットワーク内のノードに自動的に配分することができます。詳細については、「土地利用需要をノードに配分する」を参照してください。

需要エリア分析

InfoWorks では、ネットワーク、コントロール、ライブ データ コンフィギュレーション、需要ダイアグラム、結果の各ファイルからの情報を使用して需要分析を実行します。分析の結果を使用して、個々のノードの需要ダイアグラムと需要を更新できます。

詳細については、「需要エリア分析」のセクションを参照してください。

関連情報