下水管渠の技術〜下水道の計画（雨水、汚水）

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A　計画下水量と管渠

１　汚水

（１）　汚水の定義

汚水は、生活汚水、営業汚水、工場排水、観光汚水等と地下水も含めて計画汚水量を算出する。

○汚水の計画及び設計の基礎：時間最大汚水量

（２）計画汚水量

・生活汚水量：水道計画の一人一日給水量をもとに、一人一日生活汚水量に計画人口を乗じる。

・営業汚水量：土地利用の実態及び将来の想定に基づき推定

・工場排水量：敷地面積当たりの排水量で推定

・観光汚水量

・地下水量：推定が困難な場合は、生活汚水量と営業汚水量の和に対する最大汚水量の１０〜２０％見込む

（３）計画時間最大汚水量

計画１日最大汚水量は、年間最大汚水発生日の発生汚水量のこと。

管渠の容量計算の対象とする計画時間最大汚水量は、計画１日最大汚水量発生日におけるピーク時汚水量の２４時間換算値であり、
中規模以上の都市では、計画１日最大汚水量の１時間あたりの量の１．３〜１．８倍程度

２　雨水

（１）雨水の定義

下水道法では、降雨の他、雪解水、湧水等も含まれるが、一般的には降雨を対照とする。

○雨水の計画及び設計の基礎：雨水流出量

（２）計画雨水量

合理式による。

合理式とは、「管渠のある地点に注目し、そこに最大流出量が来るのは、最遠隔地に降った雨が地点まで流集到達したときであるとし、その場所に要する時間に対応した降雨強度が、排水区全域に降ったときに最大流出量と考えるもの」

●Q＝１／３６０×C×I×A

Q：最大雨量流出量（ｍ３／S）
C：流出係数
I：降雨強度（ｍｍ／ｈ）
Ａ：排水面積（ｈａ）

●Ｃ＝ΣＣａ／Ａ

Ｃ：工種別の基礎流出係数
ａ：工種別の面積（ｈａ）
A：排水面積（ｈａ）

●Iは、降雨強度の式から算出する。

タルボット式、シャーマン式等

●流達時間

ｔ＝ｔ１＋ｔ２（流達時間＝流入時間＋流下時間）

ｔ２＝L／６０V

ｔ２：流下時間（ｍｉｎ）
L：管渠延長（ｍ）
V：流速（ｍ／ｓ）

Ｂ　管渠の設計

１　合流式と分流式

公共用水域の水質汚濁防止の観点から分流式を採用することとされている。

（１）合流式

合流式は、雨水と汚水を同一の管渠に収容するため、晴天時に汚水中の浮遊物が沈殿しやすく、降雨初期に一度に流出するため、
水質の悪い下水が放流される可能性がある。

（２）分流式

合流式と比較して有利となるのは、排水区域全体が放流河川に対して、適当な傾斜がある場合や既設に雨水排水が完備されている場合

（３）主要な管渠

主要な管渠とは、下水道法施行規則第３条より、下水排除面積が２０ｈａ以上の管渠

２　幹線の布設路線

（１）幅員が広い道路

（２）埋設物に注意

３　管渠の形状

（１）円形管

工場製作でき、水理学的上有利

（２）長方形

頂版厚が大きくなり、また満流になると潤辺が急増し、摩擦損失水頭の増加により流下能力が急減する。
よって、満流流量は、９割水深時を基本とする。

（３）馬蹄形

施工に手間がかかる。

（４）卵形

４　管渠の最小計

（１）分流式汚水管渠：２００mm

（２）雨水管渠及び合流管渠：２５０ｍｍ

（３）小規模下水道：１５０ｍｍ

５　流速

（１）汚水管渠：０．６〜３ｍ／ｓ

（２）雨水管渠及び合流管渠：０．８〜３ｍ／ｓ（沈殿物の非常が重いので、最小を０．８とする）

標準は、１〜１．８程度で、管渠の損傷や耐用年数や流下時間の短縮による下流の雨量流集量の増加を考え、最大は３までとする。

６　深度

道路法施行例第１２条第４号によると「下水道管本線を埋設する場合は、頂部と路面の距離は３ｍ（やむを得ない場合は１ｍ）以下としないこと」

ただし、管径３００ｍｍ以下を除く

７　施工方法

まず開削工法を考え、推進工法と比較する。

（１）土留工及び支保工

「建設工事公衆災害防止対策要綱」によると、

�@掘削深１．５ｍまでは、必要に応じて、施工

�A１．５ｍ以上４ｍ未満は、簡易な小規模土留めを施工する。（２０ｃｍ以上の根入れ確保）

�B４ｍ以上は、鋼矢板等の確実な土留め工（床付けから１．５ｍの根入れを確保）

（２）施工機械

掘削深さ６ｍまでバックホウ、６ｍ以上クラムシェル

（３）補助工法

地盤の強度増加、止水性増加

�@薬液注入工法

凝固する性質を有する水ガラス（けい酸ナトリウム）系の化学材料を地盤に注入する。斜め方向も注入できる。経済的に有利

（ア）薬液による分類

・懸濁型：粘性土

・溶液型：砂質

（イ）混合方法による分類

主材（A液）とゲルタイム（流動性を失い、粘性が急激に増加するまでの時間）を調整する添加剤（B液）の合流方式により分類

・１ショット：あらかじめミキサで混合し、１液で注入する方法で、ゲルタイムが長い

・１．５ショット：別の経路で送るが、注入管で混合する。中ぐらいのゲルタイム

・２ショット；二重管を用いて、各液を別の経路で注入管先端に送り、そこで混合し、注入する方式で瞬結型

�A高圧噴射工法

・鉛直しか施工できない。

・高圧で固化液が噴射するため、埋設物に影響

・価格が高い。

８耐震

（１）用語の定義

・レベル１地震動：施設の供用期間内に１〜２度発生する確率を有する地震動

・レベル２地震動：大規模なプレート境界地震や直下型地震のように、発生する確率は低いが大きな強度を持つ地震

・重要な幹線：ポンプ場や処理場に直結する幹線管路や河川等を横断する管で二次被害を誘発するもの。

（２）要求される耐震性能

・設計流下能力：流量計算書に記載された流下能力

・流下能力の確保：設計流下能力は、確保されないが、上流から下流に流れる状態

・新設のその他の幹線においては、小規模な下水道の末端や土かぶりが４ｍ以下で浅く、復旧が容易なものは、対象外とすることができる。

（３）対策

○管路

・引張が生じる部位では、伸びあるいははずれが可能な構造

・圧縮が生じる部位では、圧縮時の衝撃を緩和

・曲げが生じる部位では、屈曲が可能なように

○マンホールと管渠の接続部

・可とう性継手、短管

○管渠相互の継手

・ゴム輪、パッキン

９　維持管理

（１）注意事項

・酸素濃度が１８％より低い場合は、入らないこと。この場合は、各種ガス（メタン、一酸化炭素、硫化水素、シアン、ガソリン）を調べる。

（２）補修の用語

�@再生：修繕あるいは改築によって、本来有する力学的性質や機能的な性能を回復させること。

�A修繕：「対象施設」の一部の補強や取り替えを行うこと。

�B改築：排水区域の拡張などに起因にない対象施設の全部または、一部（修繕に該当するものを除く）の再建設、もしくは取り替え

改築には、更新と改良がある。

�C更新：改築のうち、「標準的耐用年数」に達した「対象施設」の再建設、あるいは取り替え

�D改良：改築のうち、「標準的耐用年数」に達していない「対象施設」の再建設あるいは取り替え

�E更生：改築の一種で、既設管を取り替えることなく、スパン単位で修復する「更新」及び「改良」のこと

�F耐用年数

・物理的耐用年数：地域特性や使用条件により、逐次その機能が減少し、通常の維持修繕で使用に耐えきれない状態になる期間

・経済的耐用年数：維持修繕費が増大したため、再建設や取り替えをした方が経済的である状態

・機能的耐用年数：維持の省力化、合理化などのため、旧施設を高機能の施設に取り替えるまでの期間

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