水道管

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
移動: 案内検索

水道管(すいどうかん)は、 飲料水洗濯入浴炊事などに必要なを、 家庭学校企業など、人々が生活・活動する場所に送る配管のこと。

用途[編集]

水道管は主に以下のような用途に使用される。

導水管 
取水施設から取り入れた水(原水)を、浄水場まで送る管のこと。管ではなく開渠・暗渠・トンネルにより水を流すこともある。
送水管 
浄水場で処理された水を、配水場まで送る管のこと。
配水管 
配水場から、給水区域まで水を送る管のこと。幹線となる配水本管と、配水本管から分岐して直接給水管を取り付ける配水支管(配水小管ともいう)とからなる。配水本管は一般に200㎜以上の中大口径が多いが、事業体により異なる。水圧を均等に保ち、管内の水が滞留しないように、道路に沿って網目状に布設されている。
給水管 
配水管から分岐して、各家庭など需要者に水を供給する管のこと。日本の上水道の給水装置の新設や改修工事等は、水道法に基づいて指定された指定給水装置工事事業者が行う。

管種[編集]

日本においては、主に以下のような管種が使用される。

  • 金属管
    • ダクタイル鋳鉄管 - 水道本管に最も多く採用されている。従来のA形K形に対し、耐震性に優れたNS型の評価が高く、次世代型のGX型も普及し始めている。耐震管材
    • 水輸送用塗覆装鋼管 - 主に大口径の水道本管に用いられる。JIS G 3443 として規格化されている。強度・延性・靱性に優れ、溶接継手により高い加工性・耐震性を持つ。[1][2]
    • 亜鉛めっき鋼管(白管) - 鋼管の一種。赤水(後述)の原因となるため、現在はあまり使用されない。
    • 塩ビライニング鋼管 - 耐久性に優れる。曲げ加工はできない。
    • ポリエチレン粉体ライニング鋼管 - 塩ビライニング鋼管に近い特性を持つ。耐熱性に劣り、給湯には使用できない。
    • ステンレス鋼管 - ステンレス鋼を使用した管のこと。錆びにくいが、加工性及び経済性に難がある。東京都では口径50mm以下の給水管に全面採用されている。[3]
    • 鉛管 - 鉛を使用した管のこと。接合は、はんだ付けによって行う。給水管に広く使用されていたが後述の理由で現在は使われない。
    • 銅管 - 抗菌性能を持ち、曲げや切断といった加工がしやすい。耐食性に難があり、ピンホールが比較的生じやすい。以前は給湯配管でよく用いられた。
  • 樹脂管
    • ポリエチレン管(青ポリ) - 耐震性・耐久性に優れ、比較的熱に強く、薬品にも強い。柔軟性があり融着式継手による一体化で漏水の心配がない。PE100の第3世代の高密度ポリエチレン(HPPE)。配水・給水の埋設管、建築物内の配管に用いられる。黒ポリに比べると次世代タイプであり、短期、長期の特製(50年クリープ強度、短期破壊水圧、引張降伏強さ)に優れる。耐震管材。
    • ポリエチレン管(黒ポリ) - 経済性に優れ、薬品に強く、非常に柔軟性がある。継手は金属継手が主流で熱には弱い傾向にある。給水管に多く用いられている。第2世代のポリエチレン管(鎖状低密度ポリエチレン管)で、接水部にカーボンブラックを用いない2層管構造。公的資料では耐震適合性なし。
    • ポリ塩化ビニル管(VP管・HIVP管 排水用途はVU管・VP管) - 耐久性・経済性に優れる。耐候性耐熱性には難があり、それぞれ特化した種類もあるが、金属管に劣る。
    • 架橋ポリエチレン管 - ポリエチレン管と比べ耐薬品性・耐熱老化性が高い。宅内の給水・給湯に用いる。「さや管ヘッダー方式」で新設すれば、管材の交換・更新が容易となる。保温材被覆されているものを一般的に用いる。
    • ポリブテン[4] - 架橋ポリエチレン管に近い特性を持つ。
    • 強化プラスチック複合管(FRPM) - FRPを主原料とした管で、後述の石綿セメント管の後継として開発された経緯を持つ為、製造法・耐薬品性などで類似した特性を持つが、経年劣化に対する耐性は大幅に向上している。

水道管の更新と耐震化[編集]

水道管は現在、更新布設替え時代に突入しており、各水道事業者では、耐震性に富み、長寿命な配管へのリニューアルを進めている。 ダクタイル鋳鉄管は100年という寿命を目指した新製品を市場投入している[5]。高い耐震性と、従来品より外塗装が長持ちする特性等により、採用が進んでいる。一方、ポリエチレン管(ISO規格のPE100仕様)は欧州で100年以上問題なく使えると言われており、埋設管の場合、物性的にも100年以上十分に使用できる。検証については配水用ポリエチレンパイプシステム協会より検証結果が公表されている。「100年で更新」の管材という内容ではなく、諸条件下において100年経過した状態でも十分に性能を維持しているという検証内容になっている(それ以上の使用も実用可能と読み取れる)[6]。このようにダクタイル鋳鉄管、配水用ポリエチレン管ともに耐震性に優れたこれらの管種による布設替えが進んでいる。基幹管路では大口径での経済性を備えたダクタイル鋳鉄管(耐震管)が主で、配水支管では経済性と耐震性に優れたポリエチレン管の採用が急激に伸びて※いる。(※東日本震災で耐震管路として実証された事も要因として挙げられる)

また、東日本大震災を経て、さらに耐震化への流れは強まっている。耐震管材の定義は、「水道事業ガイドライン」によると、①離脱防止機能付継手のダクタイル鋳鉄管、②溶接継手の鋼管、③水道配水用ポリエチレン管(高密度、融着継手)とされている。ただし、K形継手のダクタイル鋳鉄管は、岩盤・洪積層などの良い地盤において低い被害率を示していることから、基幹管路が備えるべきレベル2地震動に対する耐震性能を満たすものとされており、各水道事業者の判断により耐震管として採用することは可能であるとなっている。これは東日本震災前、平成18年の検討会において検討されたもの[7] であり、現在は東日本震災の経験によるデータ(悪い地盤での耐震適合性があるといえなくなった)を基に新たな判断が可能となっている。[8]

新水道ビジョンでは「耐震化の一層の推進が急務」とされており、基幹管路を優先しつつも、将来すべての管路が耐震化されることをビジョンとして掲げている。50年後、100年後の将来を見据え、水道の理想像を明示している。危機管理対策項目の中、「施設耐震化対策」では、耐震化対策には、優先的に実施する必要性の高いものを10年程度で実施し、次に断水エリア、断水日数の影響が大きい施設・管路を優先して耐震化を推進し、最終的には耐震化が必要な施設の全てをクリアすることで、50年から100年先には水道施設全体が完全に耐震化できているよう、水道事業の耐震化計画策定に盛り込むことが求められます、とある。

水道運営が財政的に厳しい現実の側面からは、「施設の全てを耐震化するには長期間を要する場合もありますが、給水区域内の重要な給水施設への給水ライン(管路)の優先的な着手により、早期の耐震化を図るなど、施設の必要性に応じた適切な対応が必要です。」とされている。

また、「強靱の観点からみた水道の理想像」として以下に示す状況が実現していることが理想です、とされている。(抜粋)

・基幹管路以外の管路や給水管についても、適切な材質や仕様が採用され耐震性が向上している。

・水道管路が適切に更新されていることにより、配水管などの損傷がほとんど発生せず、断水や濁水が発生しない水道が構築されている。

水道管種選定について[編集]

現在、各事業体は従来の「耐震適合性」を基に(「耐震化率(A,B)」などで耐震化状況が公表[9]されている)この数値「上昇」により耐震化の進捗が判断できるようになっている。そのため、耐震適合性の判断基準は事業体の耐震度に大きく影響を与えることになる。H19.3「管路の耐震化に関する検討会」で管路の満たすべき基準を定めているが、中には耐震性能を判断する被災経験がないことから、明確な評価が出来ていない管路・管種があった。H25.10管路の耐震化に関する検討会の設置は、その後、東日本震災等の大規模地震が発生し「被災状況が明確となった」ことから、改めて管路・管種の耐震評価をする必要があるとの判断から検討を行ったものである。ただし、「管路の耐震化に関する検討報告書2014.6」[10]では、審議の結果、さらに調査・検討が必要であることが明らかとなり、管路の再評価までは行わず、管種・継手別の管路被害率・管路延長の算出に留めて、地震被害が多いレベル2地震相当地域を中心に被害状況分析を報告書としてまとめた。被害状況分析は、厚生労働省による「水道事業における耐震化の状況」において分類上「耐震管」に区分されているダクタイル鋳鉄管(NS継手等)、鋼管(溶接継手)、配水用ポリエチレン管(融着継手)とそれ以外の管種・継手に分けて行っている。報告書によれば、少なくとも前記「耐震管」に関しては、鋼管(溶接継手)の腐食、過去の溶接技術の不十分さに起因するものを除くと、管路被害は基本的に生じておらず、管路被害率は0.000箇所/kmとなっている。ゆえに、耐震管路の既定管種に関しては初期の目的の確認が取れたといえる。このあたりの分析は、最終稿前の「管路の耐震化に関する検討報告書(案)2014.3」[11]において詳細に評価案が記されている。それ以外の管種についても以下のような評価案がまとめられており、今後、事業体の取組判断の参考になると思われる。

「管路の耐震化に関する検討報告書2014.6」において「管路の耐震化に関する検討報告書(案)2014.3」との大きな違いの1つに、「耐震管」の定義がある。従来の耐震管の基準については「レベル2地震動において、耐震性を有する管。」であったが、今回の報告書では

・レベル2地震動において、管路の破損や継手離脱等被害が軽微な管。

・液状化等による地盤変対しても、上記と同等の耐震性能を有する管。

となっている。より具体的かつレベルの高い条件となったと言えるが、今後はこの条件に合った管種が新たな「耐震管」の既定となっていくもの思われる。いずれにせよ、今回の報告書に記載された内容から、「現行の耐震管の基準」(レベル2地震動において、耐震性を有する管)については、現在の耐震管に規定されているすべての管種が「管路の満たすべき基準を満たす」ことが立証された。一方で、従来の「耐震管」以外の管種については、より厳しいものとなったと言える。

また、今回の報告書に使用したデータはGISデータを有効活用したもの(東日本大震災により、水道施設被害が発生し査定を行った事業体は116事業体あるが、マッピングシステムが整備されていない等の理由から、本検討で対象とした水道事業体は16事業体に留まっている)であり、このデータを見る限りにおいては、従来より「耐震管」に規定されている管種においても液状化地域での被害実績が十分に確認できたとはいえないとされている。 「管路の耐震化に関する検討報告書2014.6」において使用されたデータは、東日本大震災において被災した管路における膨大な調査データの中の「マッピングシステムが整備されていた一部のデータ」を使用したものである。東日本大震災において水道施設被害を受けた事業体の大部分を対象とした調査としては「東日本大震災水道施設被害状況調最終報告書 平成25年3月 厚生労働相健康局水道課」[12]がある。同調査では災害定資料等を基に管路被状況が調査され(管路の耐震化に関する検討報告書2014.6 P13)ており、各事業体においては前期限定されたデータ以外にも東日本震災の被災データを確認することが可能である。

そのほか、「管路の耐震化に関する検討報告書(案)2014.3」ではダクタイル鋳鉄管K形が盛土地区での被害率が著しく高かったため、「地震動幅が小さいエリアにおいて耐震適合性を有する」という記述に修正(18年度の検証に対して)されている。このように東日本震災での結果としてダクタイル鋳鉄管K形、耐衝撃性硬質塩化ビニル管RRについては「耐震適合性が下がった」ため、条件によっては今後、事業体の現有耐震率表記が従来よりも下がる場合もある。

「管路の耐震化に関する検討報告書2014.6」では、「管路の耐震化に向けて」「管路の耐震化に向けた必要な取り組み」で、H18年度検討会の報告書における管路の耐震性評価に加え、本検討結果を参考にして、今後、管路の耐震化を推進する必要がある、とされている。 また、新しい管種等についての見解として「管路の技術開発とその利用」では、「近年、高い耐震性能などを有する新たな管製品が供給されており、今後もこのような傾向は続くと想定される。耐震性能が高いと判断できる製品については水道事業者が導入の適否を適切に判断し採用することが望ましい。これにより水道管路の耐震化を効率的に進めることができるとともに、発生する地震などに対して管路の被害状況分析を行って耐震性能を評価し、その結果を広く共有することにより、我が国の水道全体として管路の耐震化を一層効率的かつ計画的に推進することができる」としている。(2014.3(案)と多少の記述の差がついている) H18年度検討会の報告書の中で耐震性評価が限定されていた検証必要事項については、今回の調査で確認が取れたため、今後は新しく検討を要するとされた「液状化地区」における耐震性の検証が耐震管路全般に求められていくことになろう。特に配水支管に関しては、新水道ビジョンの理念に基づき、給水管も含めた水道施設全体としての耐震性の向上が望まれて来る。

[平成25年度管路の耐震化に関する検討会報告書で確認された事項のまとめ(対18年度報告書)]

①地盤区分について、レベル2地震動相当において、地震動幅が小さい地盤(良い地盤)と、大きい地盤(悪い地盤)の規定を新たにした。

②ダクタイル鋳鉄管(K型継手等)の耐震適合性は地震動増幅が大きい地盤での被害が確認された(盛土地区での被害率が高い)ため、H18年度検討会の報告書時点よりも厳しくなったといえる。

③硬質塩化ビニル管(RRロング継手)の耐震適合性は①同様、地震動増幅が大きい地盤での被害が確認されたため、H18年度検討会の報告書時点よりも厳しくなったといえる。

④硬質塩化ビニル管(RRロング継手)は継手離脱防止機能を付け耐震性能を高くする事ができると想定されるが、今回の調査対象管路ではデータを得ることが出来なかった。

⑤水道用ポリエチレン管(融着継手)は東日本震災において被災がなかった。(被災経験が十分でない、とされたH18年度検討会の報告書の注記については、限定された調査対象の中でも被災経験にもとづく調査データを得た)


給水管については現在のところ、配水管で使用されている同管種の塩ビ管(TS継手)、ポリエチレン二層管(冷間継手)ともに、H18年度検討会の報告書および、「管路の耐震化に関する検討報告書(案)2014.3」でも「耐震適合性はなし」とされている。管種としては、水道用高密度ポリエチレン管-融着継手-(青ポリ)のみが「耐震管」の扱いである。東京都など大都市部で採用されている給水用のステンレス管についても耐震適合性があると言われているが、この資料ではあまり扱いがなく、一部は鋼管に含まれている。 H18年度検討会の報告書では、比較的新しい管種についての扱いに苦慮しており、「被災経験が十分ではないことから、十分に耐震性能が検証されるには未だ時間を要すると考えられる」等の付記を付けられるケースがあった(前回の検証でのポリエチレン管(融着継手)の場合)が、東日本震災の被災地においては「各水道事業者の判断により」採用されたていたポリエチレン管(融着継手)の事例が多数出来、震災での事故が発生していない。 新水道ビジョンやH25年度の報告書「管路の技術開発とその利用」においては、前記の通り「高い耐震性能などを有する新たな管製品」の採用検討を促している。

水道ビジョン推進のためのロードマップ(案)[13]によれば、今後は「耐震設計の手引き」策定の後、水道施設の耐震化に関する検討、耐震化計画策定指針の改定を2014年度中に行い、「水道事業ガイドライン(JWWAQ100)-日水協-」の改正を2015年度末までに行う事で「新水道ビジョン」との整合性を図るとのことである。

また、「管路の耐震化に関する検討報告書(案)2014.3」において、管路の耐震化に向けて(提言)として、以下のように記載されている。

管路の耐震化(更新・新規整備)の計画策定にあたっては、管路の耐震性能結果に基づき、基幹管路の耐震化を基本的に優先して、管路更新の優先順位の設定などを行う。また実施にあたっては、基幹管路は耐震管を用いて更新・新規整備する事が適当である。配水支管も耐震管を用いることを基本とするが、耐震適合管の使用を含め、水道事業者等の総合的な判断により使用する管種・継手を選定する。

本文は「管路の耐震化に関する検討報告書2014.6」では、管路の再評価まで行わなかったため本記述がみられないが、こうした考え方は各事業体における判断の参考にできる。

赤水[編集]

水道管内部や継手腐食によりが水内に溶け出す現象。亜鉛めっき鋼管を使用した建物に多い。亜鉛めっき鋼管は内部が亜鉛めっきされており、これにより腐食を防ぐが、水内の酸素塩素の作用によりめっきがなくなり、腐食する。

水道水として硬水が供給されている地域では水道管内でカルシウムが析出して膜を作るため、鉄管を使用していても赤水が出ることはほとんどない。(ただし大量のカルシウムの付着により詰まる場合がある)。

ライニング鋼管の対策[編集]

防食処理のなされた塩ビライニング鋼管を使用している場合でも、管の切断端部や接続ねじ部におけるコーティングの切れや不備によって金属が露出したり、接続されるバルブが異種金属であったりすることなどにより錆が出る場合がある。

近年、こうした腐食を防止するため、継手やバルブの内部にプラスチック製のコアを取付け、接続部周辺を内側から完全に覆うような防食対策を施した継手やバルブが製造・販売されるようになっている(コア継手、コア付バルブなどと呼ぶ)[14]

老朽化の問題[編集]

水道管にも耐用年数がある。従来は補修を始めとした予防的なメンテナンスは、事業規模の問題から後回しになることが多かったといえる。しかしながら、平成16年6月に策定された「水道ビジョン」では持続可能な水道を目指した運営・管理強化の中で老朽化施設の更新、再編・再構築の方向が示された。こうした中、管路としては石綿管と老朽管路の更新を計画的に推進するようになるとともに、基幹管路の耐震化がすすめられた。一方、平成25年3月に策定された「新水道ビジョン」では、強靱の観点からみた水道の理想像として、老朽化した施設の計画的な更新を進めており、管路の耐震化にあわせた老朽管路の更新を進めていく方向性が示されている。

老朽化の問題として、時折、大規模な破裂事故が話題となる。アメリカ合衆国の例では、2008年12月23日にワシントンD.C.にて直径約170センチの水道管が破裂。発生した激流により自動車が押し流されたため、ヘリコプターにより女性と子どもらを救出するという事故が生じている[15]。日本でも、全国の水道管の総延長約61万kmのうち、約3万800kmが法定耐用年数(40年)を過ぎており、事故等が懸念されている[16]。既に腐食性が高い土壌では漏水事故や破裂事故が起きはじめており、赤水・濁水や断水の他、車が傷ついたり窓ガラスが破損するなどの被害も出ている[17][18]

鉛管の人体への影響[編集]

鉛管は鉛が水中に溶け出し、摂取者が鉛中毒に罹患する危険があるため、現在新規には使われない。 鉛管は取替が進められているが、費用の問題などで工事が進まず、宅内配管ではいまだ使われている場合が多い。なお、未だ鉛管を使っている場合は、朝最初に蛇口をひねった場合は最初にある程度水を流して、水道管内に蓄積した溶出した鉛を出すことが推奨されている。現時点において、鉛管による健康被害は確認されていない。 古代ローマ帝国では鉛管を使用していたが、これを帝国滅亡の原因とする説が一部に存在した。ただし古代ローマの水道管には蛇口が存在せず(工事の際の止水栓はある)、水は常時流されていたので、現代よりもむしろ溶出した鉛を摂取する危険は小さく、俗説扱いされている[要出典]

脚注[編集]

  1. ^ 水輸送用鋼管の特徴について教えてください。日本水道鋼管協会
  2. ^ 鋼管が耐震管とされている理由を教えてください。日本水道鋼管協会
  3. ^ 道路下に使用する給水装置用材料がオールステンレス化になります! 東京都水道局
  4. ^ ポリブテン管の特徴と用途 ポリブテンパイプ工業会
  5. ^ GX形ダクタイル鉄管はどうして長期耐久性が期待できるのでしょうか?日本ダクタイル鉄管協会
  6. ^ 100年寿命の検証 配水用ポリエチレンパイプシステム協会(通称POLITEC)
  7. ^ 平成18年度 管路の耐震化に関する検討会報告書管路の耐震化に関する検討会
  8. ^ 管路の耐震化に関する検討会厚生労働省 管路の耐震化に関する検討会
  9. ^ ホットニュース 水道技術センター
  10. ^ 管路の耐震化に関する検討報告書2014.6 平成25年度管路の耐震化に関する検討会(厚労省他)
  11. ^ 管路の耐震化に関する検討報告書(案)2014.3 平成25年度管路の耐震化に関する検討会(厚労省他)
  12. ^ 東日本大震災水道施設被害状況調最終報告書H25.3 東日本大震災水道施設被害状況調最終報告書 平成25年3月 厚生労働相健康局水道課
  13. ^ 水道ビジョン推進のためのロードマップ(案) 新水道ビジョン推進協議会
  14. ^ ねじ込み式管端防食継手の耐食性に関する研究 福岡県工業技術センター
  15. ^ 水道管破裂で激流に!レスキュー隊も出動 日テレNews24(2008年12月24日)
  16. ^ 水道管:3万8000キロ、耐用年数超え 財政難、更新進まず 毎日新聞(2010年5月7日)
  17. ^ 水道管の漏水事故発生について 横浜市水道局 2012年8月8日
  18. ^ 南区若松台3丁における水道管漏水事故について(復旧作業完了のお知らせ) 堺市上下水道局 2012年7月23日

関連項目[編集]

外部リンク[編集]