給水装置工事主任技術者 過去問
令和3年度（2021年）
問35 (給水装置計画論 問35)

水理計算において、給水管路の総損失水頭を計算することは、水圧と流量を適切に管理するために重要です。

この計算では、管路の摩擦損失と高低差の影響を考慮します。

計算の手順は以下のようになります：

#### ステップ1: 管路の延長計算

管路の延長は、各区間の長さを合計して求めます。

図１に基づいて、水平および鉛直区間の長さを合計します。

管路の延長 = 5 + 1 + 7 + 2 + 5 = 20m

#### ステップ2: 動水勾配の決定

動水勾配は、単位長さあたりの水頭損失を示します。

この値を求めるには、図２を参照して流量48L/min（0.8L/sec）と管径管径25mmから動水勾配を読み取ります。

動水勾配 = 150 ‰

#### ステップ3: 管の摩擦損失水頭の計算

管路の延長と動水勾配から、摩擦による水頭損失を計算します。

管の摩擦損失水頭 = 20 m　×　（150　÷　1000） = 3.0 m

#### ステップ4: 高低差による損失水頭の計算

管路の始点と終点の高低差から、損失水頭を求めます。

図１から、AからFに向かう管路の高低差が３mであることがわかります。

高低差による損失水頭 = 3 m

#### ステップ5: 総損失水頭の計算

摩擦損失と高低差による損失を合計して、総損失水頭を求めます。

総損失水頭 = 3 m (摩擦損失) + 3 m (高低差) = 6.0 m

この計算により、給水管路A～F間の総損失水頭は6.0メートルと求められます。

「給水装置工事技術指針」で記載があります。
「管路の総損失水頭は、管の摩擦損失水頭と高低差の合計により求める。」

まず、配管延長を整理します。
水平区間：A～Bが5ｍ、C～Dが7ｍ、E～Fが5ｍ：合計17ｍです。
鉛直区間：B～Cが高低差1ｍ、D～Eが高低差2ｍ：合計3ｍです。

流量48L/minは0.8L/sであり、図の流量図から口径25mmの動水勾配を読み取ると、150%前後となります。

管路の延長と動水勾配から、摩擦による水頭損失を計算します。

管の摩擦損失水頭 = 20 m　×　（150　÷　1000） = 3.0 m

これに高低差3ｍを加えると、総損失水頭は約6ｍとなります。

図に示す給水管から、A(配水管から給水管の分岐点)からF(給水管終点)に向かって水を流したときの、管路A～F間の総損失水頭を求める問題です。

給水管の摩擦損失水頭の計算は、次の式で求まります。

管径 50 mm以下の場合は、ウエストン公式を使います。

管径 75 mm以上の場合は、へーゼン・ウイリアムズ公式を使います。

給水管管径は 25 mmなので、ウエストン公式で損失水頭を求めます。

問題図のように、動水勾配があるときは、ウエストン公式による給水管の流量図を用いて摩擦損失を求めます。

導水勾配(単位：パーセル)は、流量と管口径から求められます。

流量は、48L／minなので、48/60＝0.8 L/sec となります。

管径は、25 mmです。

ウエストン公式による給水管の流量図に、上記の数値を当てはめて、動水勾配を求めます。

図から、流量0.8 L/sと口径25 mmの交わる点から、下に線をおろして、動水勾配を求めると、160 ~170[‰]になりますが、ここでは、160 [‰]とします。

160‰を％に変換すると、160/1000＝0.16 [％]です。

給水管が、AからFまでに水が通る距離は、AB＋BC＋CD＋DE＋EFになります。

AB＋BC＋CD＋DE＋EF＝5＋1＋７＋2＋6

＝21 [m]です。

21 mの距離の摩擦損失は、

21×0.16＝3.36 mです。

AからFまでには、高低差が 1 m＋2 m＝3 mあり、これが水頭差になります。

したがって、総損失水頭は、3.36＋3＝6.36 m≒6 m になります。