評価システム、評価方法、プログラム、記録媒体
【課題】地図データ上に、下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標を表示し、合理的にコンクリート構造物のライフサイクルコストを検討する評価システムを提供する。
【解決手段】コンピュータ３の制御部７は、地図データベース５０１に登録される地図データ上に、下水施設に関する評価対象データベース５０３、下水施設の水質データ等を登録した下水環境データベース５０５、下水施設コンクリート配合データベース５０７等の下水施設のデータを重ねて表示する。さらに制御部７は、当該下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標である硫化水素濃度と劣化深さとを算出して同地図上に表示させ、操作者が当該施設の維持管理方針を選定する検討資料を提供する。維持管理方針が決定されると、制御部７は、下水施設の補修工法の選定を行い、更にライフサイクルコストを算出して表示し、操作者が維持管理方針等を更に検討するための資料を提供する。
【解決手段】コンピュータ３の制御部７は、地図データベース５０１に登録される地図データ上に、下水施設に関する評価対象データベース５０３、下水施設の水質データ等を登録した下水環境データベース５０５、下水施設コンクリート配合データベース５０７等の下水施設のデータを重ねて表示する。さらに制御部７は、当該下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標である硫化水素濃度と劣化深さとを算出して同地図上に表示させ、操作者が当該施設の維持管理方針を選定する検討資料を提供する。維持管理方針が決定されると、制御部７は、下水施設の補修工法の選定を行い、更にライフサイクルコストを算出して表示し、操作者が維持管理方針等を更に検討するための資料を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地域に布設されている下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化を評価し、下水施設の維持管理のためのライフサイクルコストを定量的に評価するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水管路をはじめとする下水施設のコンクリート構造物は、下水中から放散する硫化水素がコンクリート表面で硫酸となり、当該硫酸によるコンクリート腐食が原因で劣化することが知られている。そのため、コンクリート構造物の維持管理や材料開発等を行い、下水施設の劣化に対応する試みがなされている。
【０００３】
例えば下水施設の維持管理は、設計の際に腐食領域を予測しておき、対策を講じる方法がある。また、既設の下水施設の延命対策としては、リスク評価とライフサイクルコスト（維持管理費用）をふまえた合理的な補修・改修計画の立案や実施が重要となる。
【０００４】
下水施設は、例えば施設の建設年を基準にして定期的に補修を行ったり、実際にいくつかの下水施設におけるコンクリート構造物の劣化の目視検査や下水施設内部の水質検査を基にして、コンクリート構造物の劣化レベルを予測したりしていた。
【０００５】
下水道施設におけるコンクリート内壁の防食及び補強工法として、例えば特許文献１がある。
【０００６】
また、塩害やコンクリートの中性化によるコンクリート構造物の劣化を、有限要素法を用いて予測計算し、正確な劣化・予測計算の結果に基づいてライフサイクルコストを計算して評価する方法として、例えば特許文献２がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−１１３９７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、下水施設のコンクリート構造物の劣化を算出して、補修に利用している例はない。また、コンクリート構造物の劣化予測に、硫化水素ガス濃度と劣化深さの関係を示すものがあるが、実際の下水の水質要因やコンクリートの配合要因などを反映することができず、汎用性に劣る欠点があった。
【０００９】
また、下水施設の布設状況を地図上に表示し、更に当該地図上の施設を指定して、当該指定された下水施設のコンクリート構造物の劣化指標や、補修の指標となるライフサイクルコストなどを表示するシステムの事例はない。
【００１０】
また、コンクリート構造物の維持管理方針、維持管理品質、内容、頻度等をパラメータとしてライフサイクルコストを比較検討できるシステムの事例はない。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地図データ上に、下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標を表示し、合理的にコンクリート構造物のライフサイクルコストを検討する評価システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとからなる評価システムであって、前記コンピュータは、前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する手段と、前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する手段と、前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する手段と、前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する手段とを具備することを特徴とする評価システムである。
【００１３】
地形データは、指定地域の道路、建築物、河川等、地図を表示するための背景地図データである。
下水施設データは、人孔の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータと、管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータである。この下水施設データの人孔の設置位置情報と、管きょの接続関係の情報を利用して地図データ上に人孔と管きょを表示する。
下水環境データは、人孔などの下水施設の流量予測、水質調査等で得られるデータである。流量予測とは、管きょの布設状況と水深から流量を推定する。また、水質調査で得られるデータとは、溶存酸素濃度、硫化物濃度、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量）等である。
下水施設コンクリート配合データは、下水施設の人孔や管きょが製造される際、使用されるコンクリートの配合に関するデータである。即ちコンクリートを作る際に配合するセメントと水の割合、砂（細骨材）と砕いた石や砂利（粗骨材）の量等に関するデータである。
劣化指標とは、下水等から発生する硫化水素濃度と、コンクリートの劣化深さである。
下水施設の維持管理方針は、下水施設の補修を行う時期に関するものであり、供用限界、点検時期、補修費用、耐用年数のいずれに重点を置くかにより、操作者が方針を選択する。
下水施設の補修工法は、劣化深さの割合や、劣化長さの割合の度合いにより、更生工法、部分更生工法、断面修復工法＋防食被覆方向、防食被覆工法、補修なし、のいずれかが選択される。
ライフサイクルコストとは、対象の下水施設の劣化指標と、維持管理方針と、補修工法とから算出する維持管理・点検・補修に要するコストである。選択された対象領域の下水施設全体のライフサイクルコストの総計を算出し、下水施設の維持管理方針と補修工法の見直しや検討に利用する。
【００１４】
第１の発明による評価システムは、地形データに基づいて表示する地図上に、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示し、地図上で選択される評価対象領域の下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データに基づいて、下水施設の劣化指標を算出する。更に本システムは、この劣化指標を参照して指定される下水施設の維持管理方針を基にして、下水施設の補修工法を選定する。更に本システムは、下水施設の維持管理方針と、選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する。
【００１５】
地図上で下水施設が選択されると、選択された下水施設に関する下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の表示を行うようにしても良い。
地図で下水施設が選択されると、選択された下水施設に関する下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の訂正を行うようにしても良い。
下水施設の目視評価結果を、地図上に表示させるようにしても良い。また、目視評価結果を、下水施設の補修工法の選定に利用するようにしても良い。
【００１６】
第１の発明では、地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示し、訂正することができる。また、地図上で選択される評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出し、これを基にして選択される下水施設の維持管理方針から補修工法を選定することができる。また、維持管理方針と、選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出し下水施設の維持管理方針と補修工法の見直しや検討に利用できる効果がある。
【００１７】
第２の発明は、地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとを用いた評価方法であって、前記コンピュータは、前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する工程と、前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する工程と、前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する工程と、前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する工程とを具備することを特徴とする評価方法である。
【００１８】
第３の発明は、前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムである。
【００１９】
第３の発明のプログラムは、コンピュータを請求項１記載の評価システムとして機能させるものであり、このプログラムをネットワークを介して流通させることもできる。
【００２０】
第４の発明は、前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムを記録した記録媒体である。
【００２１】
第４の発明の記録媒体は、前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムを記憶しており、この記録媒体を流通させることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、地図データ上に、下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標を表示し、合理的にコンクリート構造物のライフサイクルコストを検討する評価システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る劣化評価システム１の構成を示す図である。
【００２４】
（１．構成）
（１−１．劣化評価システム１の構成）
劣化評価システム１は、コンピュータ３と、該コンピュータ３に接続されるデータベース５とから構成される。尚、必要に応じて、コンピュータ３をネットワーク等に接続して、他のコンピュータやサーバ、また他のデータベースとの間でデータ等をやりとりすることも可能である。
【００２５】
コンピュータ３は、中央処理装置等の制御部７と、記憶メディア（フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等）の読み込み書き込みを行うメディア入出力部９と、ネットワーク等に接続するモデムやＬＡＮボード等の通信部１１と、キーボード、マウス又はマイク等の入力部１３と、プリンタ等の印刷部１５と、ＣＲＴや液晶表示装置等の表示部１７と、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶部１９とから構成され、それぞれがシステムバス２１で接続されている
【００２６】
データベース５は、地形データベース５０１、評価対象データベース５０３、下水環境データベース５０５、下水施設コンクリート配合データベース５０７等で構成され、システムバス２１を介してコンピュータ３とのデータのやりとりが可能となっている。
【００２７】
地形データベース５０１の内容は、ここでは表示していないが、地域の道路、建築物、河川、山等のデータで地図表示をする際に用いる。データとして、表示対象物の緯度データ、経度データ、及び標高データ等を有する。
【００２８】
評価対象データベース５０３には、評価対象即ち下水施設に関するデータが登録される。即ち、人孔（マンホール）の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータや、管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータである。下水施設の接続関係を照合して、下水施設を地図上に表示する際に利用するデータが登録される。
【００２９】
後述するが、本システムの劣化評価等に用いるデータ項目として、図６に人孔に関する属性データ５５の項目を示し、図７に管きょに関する属性データ５７の項目を示すが、この項目のデータの一部は評価対象データベース５０３から引き出す。
【００３０】
例えば図６の人孔に関する属性データ５５の項目のうち、評価対象データベース５０３から引き出すデータは、人孔ごとの番号である人孔ＮＯ５５−２、人孔の位置情報を示す平面座標ｘ５５−３、平面座標ｙ５５−４、地盤高５５−５、及び管底高５５−６、人孔の種類を示す人孔形式５５−７、出口或いは入口かどうかを示す出入口コード５５−８である。
【００３１】
図７の管きょに関する属性データ５７の項目のうち、評価対象データベース５０３から引き出すデータは、管きょの番号である管路名称５７−３、建設年５７−４、検討年５７−５、上流人孔名称５７−７、下流人孔名称５７−９、断面形状５７−１０、管径５７−１１、内空高さ５７−１２、上流端管底高５７−１３、下流端管底高５７−１４、副管５７−１５、満管・半管５７−１６である。
【００３２】
下水環境データベース５０５には、人孔などの下水施設の流量予測、水質調査等で得られるデータや、水温等のデータが登録される。図４に示す下水施設の環境調査項目４５は、流量予測や水質検査で得られるデータであり、当該下水環境データベース５０５に登録される。流量４７は、管きょの布設状況と水深より推定されるデータである。また、水質調査で得られるデータ項目として、溶存酸素濃度４９、硫化物濃度５１、ＢＯＤ５３（Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量）がある。
【００３３】
上記図４に示す下水環境データベース５０５に登録されているデータは、劣化評価等に用いるデータとして、図６に示す人孔に関する属性データ５５の項目、流量５５−９、入口溶存酸素濃度５５−１０、入口硫化物濃度５５−１１、ＢＯＤ５５−１２として用いる。また、図７に示す管きょに関する属性データ５７の項目、水温５７−１７も、下水環境データベース５０５から引き出して劣化評価等のデータとして用いる。
【００３４】
下水施設コンクリート配合データベース５０７には、下水施設に使用されるコンクリートの配合に関するデータが登録される。即ちコンクリートを作る際に配合するセメントと水の割合、砂（細骨材）と砕いた石や砂利（粗骨材）の量等に関するデータである。図７に示す管きょに関する属性データ５７の項目のうち、１：Ｗ／Ｃ ２：Ｃｃの選択５７−２２、値５７−２３、細骨材体積比Ｓｖｏｌ５７−２４、粗骨材体積比Ｇｖｏｌ５７−２５等は、この下水施設コンクリート配合データベース５０７から引き出して使用する。尚、Ｗ／Ｃは、コンクリートの水セメント比（％）であり、Ｃｃは、単位セメント量（Kg/m3）である。
【００３５】
（１−２．コンクリート構造物の劣化について）
次に、図２を用いてコンクリート構造物の劣化進行過程について説明し、図３を用いて、下水施設のコンクリート劣化過程について説明する。
【００３６】
図２に、２００１年度に制定された土木学会コンクリート標準示方書「維持管理編」に示されたコンクリート構造物の劣化進行過程を示す。横軸方向は時間（年）２７、縦軸上方は劣化深さ２３、縦軸下方は性能低下２５を示す。コンクリートの劣化進行は、鋼材腐食開始までを潜伏期２９、鋼材腐食開始から腐食ひび割れ発生までを進展期３１、腐食ひび割れ発生後を加速期３３とする。下水施設におけるコンクリートの劣化は、微生物が関与して生化学的に腐食性物質（硫酸）を生成し、コンクリートを腐食させる。本システムではコンクリートが硫化物により腐食する劣化深さを予測算出し、維持管理方針を立てるものとする。
【００３７】
図３は、下水施設の下水管３５（管きょ）の劣化のメカニズムを示す図である。図３は、下水管３５の断面図である。下水管３５中の下水３７や汚泥中に含まれている硫酸イオンが、硫酸塩還元細菌の作用で硫化水素に変化し、大気中に硫化水素ガス３９として放散される。
【００３８】
次に、硫化水素ガス３９は、コンクリート表面の結露水に溶解し、溶解した硫化水素が硫黄酸化細菌によって硫酸４１に変化する。生成した硫酸４１がコンクリートを腐食させコンクリート劣化部４３が形成される。このコンクリートの劣化の度合いは、発生する硫化水素濃度や劣化深さなどで把握することができる。
【００３９】
本実施の形態では、前述したデータベース５の評価対象データベース５０３、下水環境データベース５０５、下水施設コンクリート配合データベース５０７に登録されているデータの中から必要なデータを用いて、管きょ内のコンクリートの劣化指標となる硫化水素濃度と、劣化深さを算出する。詳細については後述する。
【００４０】
（２．処理手順）
図５に本実施の形態の評価システムの処理手順を示す。
【００４１】
まず、下水施設の劣化評価を行う前に、データベース５に劣化評価に必要なデータを登録しておく。地形データベース５０１には、評価対象となる地域を地図表示するデータ（道路、建築物、河川等）を登録する。
【００４２】
評価対象データベース５０３には、評価対象となる地域に布設されている下水施設のデータ（人孔の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータと、管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータ等）を登録する。
【００４３】
下水環境データベース５０５には、図４に示す、管きょの推定流量４７と、水質検査を行い、その結果として溶存酸素濃度４９、硫化物濃度５１、ＢＯＤ５３のデータを登録する。
【００４４】
下水施設コンクリート配合データベース５０７には、下水施設ごとのコンクリート配合に関するデータを登録する。また、下水施設コンクリート配合データベース５０７には、管きょのデータが予め建設年代および径ごとに整理されて登録されている。従って、本評価システムは、コンクリートの配合が不明な下水施設についても、下水施設コンクリート配合データベース５０７に登録された管きょの建設年代や径を基に、コンクリート配合の値を推定する機能を有する。尚、上記データベース５に登録されているデータは、図示していないが、ネットワーク等を介して別のデータベース等から引き出すようにしても良い。
【００４５】
（２−１．設定）
まず、操作者が、コンピュータ３及び周辺機器等を起動し、本実施の形態の評価システムの実行を指示すると、コンピュータ３の制御部７は、当該システムに関する実行プログラムを記憶部１９から読み出して実行を開始する。尚、当該実行プログラムを、各種記憶メディアに記憶させておき、制御部７は、メディア入出力部９を介して記憶メディアから実行プログラムを読み出すようにしても良い。
【００４６】
操作者の指示に従って、制御部７は本実施の形態のシステムの各種設定を行う（ステップ１００１）。次に制御部７が、ＣＲＴや液晶画面などの表示部１７に、評価対象である下水施設の地域の地図を表示させる処理について説明する。
【００４７】
まず、制御部７は、データベース５に登録されている評価対象データベース５０３、下水環境データベース５０５、及び下水施設コンクリート配合データベース５０７から、必要なデータを引き出して、図６に示す人孔に関する属性データ５５と、図７に示す管きょに関する属性データ５７とを作成する。
【００４８】
更に制御部７は、人孔に関する属性データ５５の項目のうち、人孔の位置情報を示す平面座標ｘ５５−３、平面座標ｙ５５−４から、地図データ上に当該人孔を配置する。また、管きょに関する属性データ５７の上流人孔名称５７−７、下流人孔名称５７−９から、当該管きょの両端の人孔を特定し、地図データ上に配置する。また、後述の図９、図１０、図１５等のように縦断面を表示する際にはデータ（地盤高５５−５、管底高５５−６、上流端管底高５７−１３、下流端管底高５７−１４等）も参照する。
【００４９】
このようにして、制御部７は、地形データベース５０１から読み出す地図データに、下水施設のデータ（人孔、及び管きょのデータ）を重ねて表示する。尚、制御部７は、地図データに人孔・管きょ布設状況を重ねたデータを、新しくデータベースとして登録するようにしても良い。
【００５０】
尚、ここでは図示していないが、操作者は図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９を表示させる際、表示地域を指定する方法として、住所を入力、緯度・経度情報を入力、代表的建築物名を入力、下水施設の番号を入力、など種々の入力方法を選択することができる。
【００５１】
操作者は、表示部１７に表示される人孔・管きょ布設状況表示画面５９上でマウスやキーボードなどの入力部１３から、劣化評価を行う評価領域を図８のように選択領域６３として指定する（ステップ１００２）。
【００５２】
次に操作者は、表示部１７に表示される図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９で、人孔や管きょを指定して、属性データの設定を修正することができる（ステップ１００３）。図９に人孔の入力データ修正画面６７、図１０に管きょの入力データ修正画面８１を示す。
【００５３】
操作者が、図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９で、特定の人孔をクリックすると、新たなウインドウである人孔の入力データ修正画面６７（図９）が開く。図９は、指定された人孔６９−１の縦断図を示し、人孔データ表示部７５で人孔６９−１のデータ確認及びデータ修正を行うことができる。人孔データ表示部７５に表示される項目は、人孔に関する属性データ５５（図６）の項目に一致する。
【００５４】
図９に示す人孔６９−１の縦断図では、選択された人孔６９−１を示す部分は、選択されていることが視覚的に判る様に、例えば赤色で表示される。操作者が「戻る」ボタン８７を押すと、制御部７は人孔の入力データ修正画面６７（図９）を閉じる。また制御部７は修正された人孔に関する属性データ５５（図６）の内容を更新する。更に、制御部７は、データベース５に登録されている人孔に関するデータを更新するようにしても良い。
【００５５】
また、操作者が、図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９で、特定の管きょをクリックすると、新たなウインドウである管きょの入力データ修正画面８１（図１０）が開く。図１０は、指定された管きょ７３−１の縦断図を示し、管きょデータ表示部８３で管きょ７３−１のデータ確認及びデータ修正を行うことができる。管きょデータ表示部８３に表示される項目は、管きょに関する属性データ５７（図７）の項目に一致する。
【００５６】
図１０に示す管きょ７３−１の縦断図では、選択された管きょ７３−１を示す部分は、選択されていることが視覚的に判る様に、例えば赤色で表示される。操作者が「戻る」ボタン８７を押すと、制御部７は管きょの入力データ修正画面８１（図１０）を閉じる。また制御部７は修正された管きょに関する属性データ５７（図７）の内容を更新する。更に、制御部７はデータベース５に登録されている管きょに関するデータを更新するようにしても良い。
【００５７】
ステップ１００１の、評価領域の設定（ステップ１００２）と下水施設の属性の設定（ステップ１００３）が終了し、操作者が劣化評価を実行する指示を行うと（図示していない）、制御部７は次ステップの劣化評価（ステップ１００４）を実行する。
【００５８】
（２−２．劣化評価）
制御部７は、管きょ中に発生する硫化水素濃度７９の算出（ステップ１００５）と、管きょを構成するコンクリートの劣化深さ２３の算出（ステップ１００６）を行う。
【００５９】
まず、硫化水素濃度７９の算出方法について説明する。硫化水素の生成・放散には、溶存酸素の影響が大きく、下水中の溶存酸素濃度が設定値以下になると硫化物が生成し始める。次式は下水中に発生する硫化物の時間変化を示す。式（１）は管きょが自然流下管路の場合であり、式（２）は圧送管路の場合である。
ｄ［Ｓ］／ｄｔ＝Ｒｓａ−Ｒｓｃ−Ｒｓｆ・・・・（１）
ｄ［Ｓ］／ｄｔ＝Ｒ´ｓ ・・・・（２）
ここで、Ｒｓａ：スライムで生成された硫化物によって、硫化物が増加する速度（水温、径深等の関数である）、Ｒｓｃ：硫化物が下水中で酸化され減少する速度（水温、ＢＯＤ、溶存酸素などの関数である）、Ｒｓｆ：硫化水素の気相中への放散により下水中の硫化物が減少する速度（フルード数、エネルギー勾配、飽和度などの関数である）、Ｒ´ｓ：スライム及び下水中で生成された硫化物によって硫化物が増加する速度（硫化物フラックス係数、ＢＯＤ、水温の関数である）。
【００６０】
次に式（３）は、自然流下管路及び圧送管路における溶存酸素濃度の時間変化を示す。
ｄＣ／ｄｔ＝Ｒｆ−Ｒｒ−Ｒｅ・・・・（３）
ここで、Ｒｆ：再曝気による酸素の溶解速度（水温、エネルギー勾配、溶存酸素などの関数であり、圧送管の場合Ｒｆ＝０）、Ｒｓａ：下水中の微生物による酸素消費速度（水温、ＢＯＤ、溶存酸素などの関数である）、Ｒｓａ：管壁のスライムによる酸素消費速度（水温、径深、流速などの関数である）。
【００６１】
制御部７は、上記式（１）乃至式（３）に、図６の人孔に関する属性データ５５の項目中のデータである、流量５５−９、入口溶存酸素濃度５５−１０、入口硫化物濃度５５−１１、ＢＯＤ５５−１２、及び図７の管きょに関する属性データ５７の項目中のデータを入力し、管きょごとに内部の硫化水素濃度７９を算出する。
【００６２】
尚、制御部７は、１つの管きょの長さを例えば１０分割し、当該管きょを流れる下水の流量等を反映させ、１つの管きょについて例えば１０ポイントの硫化水素濃度７９を算出する。
【００６３】
次に、コンクリートの劣化深さの算出方法について説明する。硫化水素濃度７９と、管内壁面に生成される硫酸４１の濃度は比例関係にあると仮定し、コンクリート表面に硫酸イオン濃度Ｃ０（ｍｍｏｌ／Ｌ）を算出する関係式を式（４）に示す。
Ｃ０＝ｋ／ＣＨ２Ｓ・・・・（４）
ここで、ｋ：硫酸生成に関する係数（ｋ＝０．５）、ＣＨ２Ｓ：気相中の硫化水素濃度７９（ｐｐｍ）
【００６４】
また、硫酸によるコンクリート腐食モデルは、次の式（５）、式（６）に示す、カルシウムイオン（以下Ｃａ２＋）、硫酸イオン（ＳＯ４２−）の質量保存側を基本とする。
【００６５】
【数１】
【００６６】
【数２】
【００６７】
ここで、Ｄ１：空隙水中のＣａ２＋の拡散係数（ｃｍ２／ｄａｙ）、Ｄ２：空隙水中のＳＯ４２−の拡散係数（ｃｍ２／ｄａｙ）、Ｖ１：Ｃａ２＋の空隙水での増減速度（ｍｏｌ／Ｌ／ｄａｙ）、Ｖ２：ＳＯ４２−の空隙水での増減速度（ｍｏｌ／Ｌ／ｄａｙ）
【００６８】
尚、Ｖ１、Ｖ２に示すイオンの増減は、(a)水酸化カルシウムの溶解・生成、(b)カルシウムシリケート水和物の溶解・生成、(c)石膏の溶解・生成、(d)エトリンガイトの生成、(e)エトリンガイトの石膏化、の５種類の反応によって決定されると仮定した。反応(a)、(b)、(c)は、式（７）に示すように溶解度積に対するイオン濃度の比率によって決定されると仮定した。反応(d)は、空隙中のＣａ２＋、ＳＯ４２−および固相中のモノサルフェート含有量によって反応速度が決定されるとし、反応(e)は液相中のＳＯ４２−が、１，５００ｍｇ／Ｌ以上の時に反応が進み、その速度は一定と仮定した。
【００６９】
【数３】
【００７０】
ここで、ｋｉ：反応速度、αｉ：反応速度係数、Ｋｓｐｉ：溶解度積を示す。また、配合、使用セメント種類、湿度の影響を加味し、かつコンクリートの空隙が溶解や析出反応によって増減し、さらに空隙の増減によってイオンの拡散係数も変化することとする。
【００７１】
尚、制御部７は、１つの管きょの長さを例えば１０分割し、当該１つの管きょについて例えば１０ポイントの劣化深さ２３を算出する。
【００７２】
（２−３．評価結果表示）
制御部７は、評価結果として算出した硫化水素濃度７９、及び劣化深さ２３を表示する（ステップ１００７）。制御部７が、硫化水素濃度７９、及び劣化深さ２３を表示部１７に表示する画面を、図１１乃至図１５に、評価結果表示画面８９−１〜８９−５として示す。
【００７３】
図１１に示す評価結果表示画面８９−１は、指定領域を平面９３で表示したものであり、地図データ上に黒点表示で人孔６９と、線状の管きょ７３とが表示される。評価結果表示として、硫化水素濃度７９−１の表示が指定されているので、制御部７は、管きょ７３の色又は柄を、硫化水素濃度７９の数値により色分けして表示する。例えば同一管きょを数分割（例えば１０分割）して劣化評価を行っているので、同じ１つの管きょであっても、異なる複数の色で表示される場合がある。
【００７４】
図１２に示す評価結果表示画面８９−２は、評価結果表示として、硫化水素濃度（最大）７９−３の表示が指定されている。制御部７は、１つの管きょ７３の硫化水素濃度７９の最大値を、当該管きょ７３の中央部に色分けした表示１０３部（丸印）で表示する。
【００７５】
図１３に示す評価結果表示画面８９−３は、硫化水素濃度７９を示す評価結果表示画面８９−１の画面上で、任意の管きょ７３の任意の位置がマウスなどでクリックされた際、制御部７は画面上に別のウインドウを開いて、管きょ７３の劣化深さ表示部１０５を表示させる。このウインドウは、供用年数１０７に伴うコンクリート構造物の劣化深さ２３をグラフで示す。
【００７６】
図１４に示す評価結果表示画面８９−４は、任意の管きょ７３がマウスなどでクリックされた際、制御部７は画面上に別のウインドウを開いて、管きょの評価結果表示部１０６を表示させる。このウインドウには、選択された管きょに関するデータが表示される。尚、このウインドウ内に、後述するライフサイクルコスト（以降ＬＣＣ：Life Cycle Costとする）を表示させるようにしても良い。
【００７７】
図１５に示す評価結果表示画面８９−５は、任意の複数の管きょ７３や人孔６９が操作者によって指定された際、制御部７が表示部１７に表示させる画面を示す。図１５は、縦断図の表示が指定され、また、表示項目７７として、劣化深さ２３が時期選択部１０８で２年後、５年後で指定された画面である。即ち、人孔６９−２から人孔６９−６間に布設された、管きょ７３−２から管きょ７３−５の２年後の劣化深さ２３−１、及び５年後の劣化深さ２３−２が示される。
【００７８】
操作者は、算出された評価結果（硫化水素濃度７９、劣化深さ２３）をコンピュータ３の表示部１７に表示させて、結果の検討を行う。評価に用いたデータを修正する場合（ステップ１００８のＹＥＳ）は、図９、図１０の修正画面に戻り、入力データの修正を行う（ステップ１００９）。制御部７は入力データの修正処理を行い、必要に応じてデータベース５のデータ更新を行い、劣化評価（ステップ１００４）の処理に戻る。
【００７９】
入力データの修正を行わない場合（ステップ１００８のＮＯ）、制御部７は、維持管理方針の選択処理（ステップ１０１０）を行う。
【００８０】
維持管理方針の選択の説明を行う前に、図１６に示す下水施設の目視評価１０９の表について説明する。本実施の形態では説明を省略したが、実際に下水施設の目視を行い、その結果を図１６に示す下水施設の目視評価１０９に照合し、各管きょや各人孔ごとに劣化ランク１１１を付与しても良い。その場合、前述した評価結果表示画面８９−１などに目視結果の表示項目を設け、劣化ランク１１１をランク別に色分けして表示するようにしても良い。
【００８１】
目視評価の項目としては、腐食１１３の度合い、たるみ１１５、破損１１７の度合い、ひび割れ１１９・・・等がある。操作者は、硫化水素濃度７９や劣化深さ２３の他、目視評価の劣化ランク１１１を地図上に表示させて、維持管理方針の検討を行うようにしても良い。
【００８２】
（２−４．維持管理方針）
次に、下水施設の維持管理方針について説明する。図１７は、下水施設の維持管理方針１３３について、４通りの維持管理方針とその概要を示す図である。４通りの維持管理方針について図１８乃至図２１を参照しつつ説明する。
【００８３】
図１７において、下水施設の維持管理方針１３３は、供用限界による維持管理１３５、点検時期による維持管理１３７、補修費用による維持管理１３９、耐用年数による維持管理１４１に分類される。
【００８４】
（２−４−１．供用限界による維持管理１３５）
供用限界による維持管理１３５は、供用限界の劣化深さを設定し、限界値に達した時点で補修を実施する維持管理方針である。図１８は供用限界による維持管理１３５について説明する図である。図１８の横軸は供用年数１０７を示し、上グラフの縦軸は劣化深さ２３、下グラフの縦軸はＬＣＣ１４３を示す。尚、図１９乃至図２２における縦軸横軸も同様であるので、以降の縦軸横軸に関する説明は省略する。
【００８５】
上グラフに示すように、供用限界による維持管理１３５は、劣化深さ２３が予め設定している限界値１４７に達した時点で、下水施設の補修を行う。補修を行った際、補修コストが発生し、ＬＣＣ１４３に一定額が加算される（下グラフ参照）。補修後、一定期間は補修効果１４５が持続する。その後、年数が経過し、補修効果が低減すると再び劣化が進行する。再度、劣化深さ２３が限界値１４７に達すると、補修を行う。供用限界による維持管理１３５では、劣化深さ２３が設定された値になったときに補修を行うので、補修費用は毎回ほぼ同じ（即ちＬＣＣの増加量が同じ）であるという特徴がある。尚、実際には割引率（後述の式（８）に示す）などが考慮されるため、集計されるＬＣＣの増分は変わってくる場合がある。
【００８６】
（２−４−２．点検時期による維持管理１３７）
点検時期による維持管理１３７は、点検時期を設定し、点検時の劣化状態に応じて補修を実施する維持管理方針である。図１９は点検時期による維持管理（その１）１３７−１について説明する図である。
【００８７】
上グラフに示すように、点検時期による維持管理１３７は、予め点検時期１５１−１、１５１−２を設定しておき、補修を行う。それぞれ点検時期により、劣化深さ２３が異なるので、補修費用も異なる。点検時期による維持管理（その１）１３７−１の場合、点検時期１５１の設定を誤ると、劣化が進み必要以上のコストを要する場合もある。
【００８８】
図２０は点検時期による維持管理（その２）１３７−２について説明する図である。この場合、点検時期１５３−１〜１５３−５が、補修効果１５５−１〜１５５−４の効果がまだ有効である時期に設定されているので、下水施設の劣化は、劣化深さ２３として現れない。また、補修ごとにかかるコストは毎回ほぼ一定額増加していくという特徴がある。
【００８９】
（２−４−３．補修費用による維持管理１３９）
補修費用による維持管理１３９は、年間の補修費用を設定し、費用の範囲内で、劣化が著しい順番に補修を実施する維持管理方針である。図２１は補修費用による維持管理１３９について説明する図である。
【００９０】
補修費用による維持管理１３９は、全体の下水施設の中で、劣化が著しい施設の順に補修の順番を付けて補修を実施するものであり、補修の順番の年１５７−１、１５７−２に当該施設の補修を行う。
【００９１】
補修費用による維持管理１３９は、下水施設を管理する側の施設全体としての維持管理費用や維持管理計画を重視したものである。従って、補修順番が後回しになった施設では、劣化が進み、補修にコストがかかる場合なども考えられる。
【００９２】
（２−４−４．耐用年数による維持管理１４１）
耐用年数による維持管理１４１は、施設の耐用年数を設定し、耐用年数に達した時点で補修を実施する維持管理方針である。図２２は耐用年数による維持管理１４１について説明する図である。上グラフに示す耐用年数１６１−１は、この下水施設の耐用年数である。劣化深さ２３が一定値になる時期を耐用年数１６１−１として設定し、この時点で補修を行う。
【００９３】
補修工法に想定される補修工法耐用年数１６１−２、１６１−３を、更に図２２に示す。この維持管理方法では、補修工法による補修効果１６３−１、１６３−２が持続していることにより、施設の劣化が進行しないうちに継続して補修を施すことができる。
【００９４】
以上４通りの維持管理方針について説明したが、操作者（下水施設の維持管理方針を決定する者）が方針や予算等を考慮して、本実施の形態のシステム上で維持管理方針を設定する。即ち、図示していないが、操作者は、維持管理方針を選択し、コンピュータ３の入力部１３から維持管理方針を入力指示する（ステップ１０１０）。
【００９５】
（２−５．補修工法の分類と選定）
（２−５−１．補修工法の分類）
次に、下水施設の補修工法の分類について説明する。図２３は、補修工法の分類１６５について説明する図である。図２３には、補修工法別に、工法の概要と耐用年数を示す。
【００９６】
更生工法１６７は、鞘管方式や複合管方式により、管きょを更生する工法である。即ち、管を新しくする工法であり、耐用年数は一例として５０年である。
【００９７】
部分更生工法１６９は、複合管方式や形成工法、リング工法などにより管きょを部分的に更生する工法である。管を部分的に新しくする工法であり、耐用年数は一例として５０年である。
【００９８】
断面修復工法＋防食被覆工法１７１は、耐酸性モルタルなどによる断面修復の後、塗布型の防食被覆を施す工法である。管の痛んだ部分に施す工法であり、耐用年数は一例として１０年である。
【００９９】
防食被覆工法１７３は、塗布型の防食被覆を施す工法である。比較的劣化の浅い場合に施され、耐用年数は一例として１０年である。
【０１００】
（２−５−２．補修工法の選定）
コンピュータ３の制御部７は、操作者から維持管理方針が入力されると、施設ごとに図２４に示す補修工法の選定１７５の図を参照して、自動的に補修工法の選定を行う。
【０１０１】
図２４は、補修工法の選定１７５の一例を示す図であり、横軸は延長方向の劣化状態１７７、即ち人孔間の距離に対する劣化長さの割合（％）を示す。横軸は長さ方向の劣化割合を示す。縦軸は、断面の劣化状態１７９、即ちかぶりに対する劣化深さの割合（％）を示す。縦軸は、断面の劣化深さの割合を示す。
【０１０２】
例えば図２４において、断面の劣化状態１７９が１７％、延長方向の劣化状態１７７が４５％である場合、補修工法は、丁度更生工法１６７と防食被覆工法１７３との境界に当たる。このように境界上に当たる場合、制御部７は、図２４において、境界の上側、境界の右側にある工法を選定するものとする。尚、図２４に示す各工法の境界や境界の数値等は、一例として示したものであり、数値や境界等の変更は可能である。
【０１０３】
コンピュータ３の制御部７は、算出した劣化指標と操作者が選定した維持管理方針から補修時期を算出し、更に図２４を参照にして補修工法を選定する（ステップ１０１１）。
【０１０４】
（２−６．ＬＣＣの算出と集計）
次に、制御部７は、補修時期、補修工法を基にＬＣＣ１４３を算出する（ステップ１０１２）。即ち、制御部７は、個々の下水施設のＬＣＣを合算することで、下水施設全体としてのＬＣＣ１４３を得る。図２５に当該下水施設の、供用年数１０７に対するＬＣＣ１４３の関係を示す。集計Ａ、集計Ｂ、集計Ｃは、例えば維持管理方針の違いによるＬＣＣ１４３を示す。尚、ＬＣＣ１４３の評価式は、式（８）で表される。
【０１０５】
【数４】
【０１０６】
ここで、ＣＩ（ｔ）は点検コスト、ＣＭ（ｔ）は維持補修コスト、ＣＮ（ｔ）は点検・補修の間接損失コスト、ｔは経過時間（年）、ｒは割引率である。対象となる下水施設の構造物ごとの点検コストや維持補修コスト等は、評価対象ごとに算定式がある。
【０１０７】
制御部７は、表示部１７にＬＣＣ１４３（図２５に示す）を表示する。操作者が、下水施設（人孔や管きょ）のデータを修正したり、維持管理方針の選択を変更して、ＬＣＣ１４３を再検討したい場合等は、ステップ１００８に戻る（ステップ１０１３のＮＯ）。
【０１０８】
操作者が本実施の形態のシステムを終了させる場合は、ステップ１０１３のＹＥＳに進み、処理を終了する。
【０１０９】
（３．効果等）
このように、本実施の形態では、地図データ上に検討対象となる下水施設を表示し、更に下水施設の劣化指標を視覚的に表示するので、下水施設の維持管理方針を合理的・効率的に検討できる効果がある。
【０１１０】
また、操作者が下水施設の維持管理方針を入力すると、本実施の形態では補修時期を算出し、自動的に補修工法を選定するので、複雑な下水施設に対しても簡単に補修のＬＣＣの検討を行うことができる。
【０１１１】
また、個々の施設ごとのＬＣＣを合算して、下水施設全体のＬＣＣが簡単に算出されるので、操作者は個々の施設の維持管理方針等を更に検討し、何度でも納得ができるまで下水施設管理に関する検討（維持管理方針やＬＣＣ）を行うことができる。
【０１１２】
尚、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限られるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本実施の形態における劣化評価システム１の構成を示す図
【図２】コンクリート構造物の劣化進行過程を示す図
【図３】下水管３５の劣化メカニズムを示す図
【図４】下水施設の環境調査項目４５
【図５】劣化評価方法のフローチャート
【図６】人孔に関する属性データ５５
【図７】管きょに関する属性データ５７
【図８】人孔・管きょ布設状況表示画面５９
【図９】人孔の入力データ修正画面６７
【図１０】管きょの入力データ修正画面８１
【図１１】評価結果表示画面８９−１
【図１２】評価結果表示画面８９−２
【図１３】評価結果表示画面８９−３
【図１４】評価結果表示画面８９−４
【図１５】評価結果表示画面８９−５
【図１６】下水施設の目視評価１０９
【図１７】下水施設の維持管理方針１３３
【図１８】供用限界による維持管理１３５
【図１９】点検時期による維持管理（その１）１３７−１
【図２０】点検時期による維持管理（その２）１３７−２
【図２１】補修費用による維持管理１３９
【図２２】耐用年数による維持管理１４１
【図２３】補修工法の分類１６５
【図２４】補修工法の選定１７５
【図２５】供用年数１０７とＬＣＣ１４３の関係を示す図
【符号の説明】
【０１１４】
１………劣化評価システム
３………コンピュータ
５………データベース
７………制御部
９………メディア入出力部
１１………通信部
１３………入力部
１５………印刷部
１７………表示部
１９………記憶部
２１………システムバス
２３………劣化深さ
２５………性能低下
２７………時間
２９………潜伏期
３１………進展期
３３………加速期
３５………下水管
３７………下水
３９………硫化水素ガス
４１………硫酸
４３………コンクリート劣化部
４５………下水施設の環境調査項目
４７………流量
４９………溶存酸素濃度
５１………硫化物濃度
５３………ＢＯＤ
５５………人孔に関する属性データ
５７………管きょに関する属性データ
５９………人孔・管きょ布設状況表示画面
６１………地図表示部
６３………選択領域
６５、６９、６９−１、６９−２、６９−３………人孔
６７………人孔の入力データ修正画面
７１………地表
７３、７３−１、７３−２、７３−３………管きょ
７５………人孔データ表示部
７７、９１………表示項目
７９………硫化水素濃度
８１………管きょの入力データ修正画面
８３………管きょデータ表示部
８５、９９………「表示」ボタン
８７………「戻る」ボタン
８９−１〜８９−５………評価結果表示画面
９３………「平面」表示ボタン
９５………「縦断」表示ボタン
９７………「時期」表示ボタン
１０１………「終了」ボタン
１０３………表示
１０５………管きょの劣化深さ表示部
１０６………管きょの評価結果表示部
１０７………供用年数
１０８………時期選択部
１０９………下水施設の目視評価
１１１………劣化ランク
１１３………腐食
１１５………たるみ
１１７………破損
１１９………ひび割れ
１２１………継ぎ目ずれ
１２３………浸入水
１２５………取付管突出
１２７………油脂付着
１２９………樹木根浸入
１３１………モルタル付着
１３３………下水施設の維持管理方針
１３５………供用限界による維持管理
１３７………点検時期による維持管理
１３９………補修費用による維持管理
１４１………耐用年数による維持管理
１４３………ＬＣＣ（Life Cycle Cost）
１４５、１４９−１、１４９−２、１５５−１〜１５５−４、１５９、１６３−１、１６３−２………補修効果
１４７………限界値
１５１−１、１５１−２、１５３−１〜１５３−５………点検時期
１５７−１、１５７−２………補修の順番の年
１６１−１〜１６１−３………耐用年数
１６５………補修工法の分類
１６７………更生工法
１６９………部分更生工法
１７１………断面修復工法＋防食被覆工法
１７３………防食被覆工法
１７５………補修工法の選定
１７７………延長方向の劣化状態
１７９………断面の劣化状態
１８１………補修なし
５０１………地形データベース
５０３………評価対象データベース
５０５………下水環境データベース
５０７………下水施設コンクリート配合データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地域に布設されている下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化を評価し、下水施設の維持管理のためのライフサイクルコストを定量的に評価するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水管路をはじめとする下水施設のコンクリート構造物は、下水中から放散する硫化水素がコンクリート表面で硫酸となり、当該硫酸によるコンクリート腐食が原因で劣化することが知られている。そのため、コンクリート構造物の維持管理や材料開発等を行い、下水施設の劣化に対応する試みがなされている。
【０００３】
例えば下水施設の維持管理は、設計の際に腐食領域を予測しておき、対策を講じる方法がある。また、既設の下水施設の延命対策としては、リスク評価とライフサイクルコスト（維持管理費用）をふまえた合理的な補修・改修計画の立案や実施が重要となる。
【０００４】
下水施設は、例えば施設の建設年を基準にして定期的に補修を行ったり、実際にいくつかの下水施設におけるコンクリート構造物の劣化の目視検査や下水施設内部の水質検査を基にして、コンクリート構造物の劣化レベルを予測したりしていた。
【０００５】
下水道施設におけるコンクリート内壁の防食及び補強工法として、例えば特許文献１がある。
【０００６】
また、塩害やコンクリートの中性化によるコンクリート構造物の劣化を、有限要素法を用いて予測計算し、正確な劣化・予測計算の結果に基づいてライフサイクルコストを計算して評価する方法として、例えば特許文献２がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−１１３９７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、下水施設のコンクリート構造物の劣化を算出して、補修に利用している例はない。また、コンクリート構造物の劣化予測に、硫化水素ガス濃度と劣化深さの関係を示すものがあるが、実際の下水の水質要因やコンクリートの配合要因などを反映することができず、汎用性に劣る欠点があった。
【０００９】
また、下水施設の布設状況を地図上に表示し、更に当該地図上の施設を指定して、当該指定された下水施設のコンクリート構造物の劣化指標や、補修の指標となるライフサイクルコストなどを表示するシステムの事例はない。
【００１０】
また、コンクリート構造物の維持管理方針、維持管理品質、内容、頻度等をパラメータとしてライフサイクルコストを比較検討できるシステムの事例はない。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地図データ上に、下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標を表示し、合理的にコンクリート構造物のライフサイクルコストを検討する評価システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとからなる評価システムであって、前記コンピュータは、前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する手段と、前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する手段と、前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する手段と、前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する手段とを具備することを特徴とする評価システムである。
【００１３】
地形データは、指定地域の道路、建築物、河川等、地図を表示するための背景地図データである。
下水施設データは、人孔の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータと、管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータである。この下水施設データの人孔の設置位置情報と、管きょの接続関係の情報を利用して地図データ上に人孔と管きょを表示する。
下水環境データは、人孔などの下水施設の流量予測、水質調査等で得られるデータである。流量予測とは、管きょの布設状況と水深から流量を推定する。また、水質調査で得られるデータとは、溶存酸素濃度、硫化物濃度、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量）等である。
下水施設コンクリート配合データは、下水施設の人孔や管きょが製造される際、使用されるコンクリートの配合に関するデータである。即ちコンクリートを作る際に配合するセメントと水の割合、砂（細骨材）と砕いた石や砂利（粗骨材）の量等に関するデータである。
劣化指標とは、下水等から発生する硫化水素濃度と、コンクリートの劣化深さである。
下水施設の維持管理方針は、下水施設の補修を行う時期に関するものであり、供用限界、点検時期、補修費用、耐用年数のいずれに重点を置くかにより、操作者が方針を選択する。
下水施設の補修工法は、劣化深さの割合や、劣化長さの割合の度合いにより、更生工法、部分更生工法、断面修復工法＋防食被覆方向、防食被覆工法、補修なし、のいずれかが選択される。
ライフサイクルコストとは、対象の下水施設の劣化指標と、維持管理方針と、補修工法とから算出する維持管理・点検・補修に要するコストである。選択された対象領域の下水施設全体のライフサイクルコストの総計を算出し、下水施設の維持管理方針と補修工法の見直しや検討に利用する。
【００１４】
第１の発明による評価システムは、地形データに基づいて表示する地図上に、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示し、地図上で選択される評価対象領域の下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データに基づいて、下水施設の劣化指標を算出する。更に本システムは、この劣化指標を参照して指定される下水施設の維持管理方針を基にして、下水施設の補修工法を選定する。更に本システムは、下水施設の維持管理方針と、選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する。
【００１５】
地図上で下水施設が選択されると、選択された下水施設に関する下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の表示を行うようにしても良い。
地図で下水施設が選択されると、選択された下水施設に関する下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の訂正を行うようにしても良い。
下水施設の目視評価結果を、地図上に表示させるようにしても良い。また、目視評価結果を、下水施設の補修工法の選定に利用するようにしても良い。
【００１６】
第１の発明では、地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示し、訂正することができる。また、地図上で選択される評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出し、これを基にして選択される下水施設の維持管理方針から補修工法を選定することができる。また、維持管理方針と、選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出し下水施設の維持管理方針と補修工法の見直しや検討に利用できる効果がある。
【００１７】
第２の発明は、地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとを用いた評価方法であって、前記コンピュータは、前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する工程と、前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する工程と、前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する工程と、前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する工程とを具備することを特徴とする評価方法である。
【００１８】
第３の発明は、前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムである。
【００１９】
第３の発明のプログラムは、コンピュータを請求項１記載の評価システムとして機能させるものであり、このプログラムをネットワークを介して流通させることもできる。
【００２０】
第４の発明は、前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムを記録した記録媒体である。
【００２１】
第４の発明の記録媒体は、前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムを記憶しており、この記録媒体を流通させることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、地図データ上に、下水施設を構成するコンクリート構造物の劣化指標を表示し、合理的にコンクリート構造物のライフサイクルコストを検討する評価システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る劣化評価システム１の構成を示す図である。
【００２４】
（１．構成）
（１−１．劣化評価システム１の構成）
劣化評価システム１は、コンピュータ３と、該コンピュータ３に接続されるデータベース５とから構成される。尚、必要に応じて、コンピュータ３をネットワーク等に接続して、他のコンピュータやサーバ、また他のデータベースとの間でデータ等をやりとりすることも可能である。
【００２５】
コンピュータ３は、中央処理装置等の制御部７と、記憶メディア（フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等）の読み込み書き込みを行うメディア入出力部９と、ネットワーク等に接続するモデムやＬＡＮボード等の通信部１１と、キーボード、マウス又はマイク等の入力部１３と、プリンタ等の印刷部１５と、ＣＲＴや液晶表示装置等の表示部１７と、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶部１９とから構成され、それぞれがシステムバス２１で接続されている
【００２６】
データベース５は、地形データベース５０１、評価対象データベース５０３、下水環境データベース５０５、下水施設コンクリート配合データベース５０７等で構成され、システムバス２１を介してコンピュータ３とのデータのやりとりが可能となっている。
【００２７】
地形データベース５０１の内容は、ここでは表示していないが、地域の道路、建築物、河川、山等のデータで地図表示をする際に用いる。データとして、表示対象物の緯度データ、経度データ、及び標高データ等を有する。
【００２８】
評価対象データベース５０３には、評価対象即ち下水施設に関するデータが登録される。即ち、人孔（マンホール）の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータや、管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータである。下水施設の接続関係を照合して、下水施設を地図上に表示する際に利用するデータが登録される。
【００２９】
後述するが、本システムの劣化評価等に用いるデータ項目として、図６に人孔に関する属性データ５５の項目を示し、図７に管きょに関する属性データ５７の項目を示すが、この項目のデータの一部は評価対象データベース５０３から引き出す。
【００３０】
例えば図６の人孔に関する属性データ５５の項目のうち、評価対象データベース５０３から引き出すデータは、人孔ごとの番号である人孔ＮＯ５５−２、人孔の位置情報を示す平面座標ｘ５５−３、平面座標ｙ５５−４、地盤高５５−５、及び管底高５５−６、人孔の種類を示す人孔形式５５−７、出口或いは入口かどうかを示す出入口コード５５−８である。
【００３１】
図７の管きょに関する属性データ５７の項目のうち、評価対象データベース５０３から引き出すデータは、管きょの番号である管路名称５７−３、建設年５７−４、検討年５７−５、上流人孔名称５７−７、下流人孔名称５７−９、断面形状５７−１０、管径５７−１１、内空高さ５７−１２、上流端管底高５７−１３、下流端管底高５７−１４、副管５７−１５、満管・半管５７−１６である。
【００３２】
下水環境データベース５０５には、人孔などの下水施設の流量予測、水質調査等で得られるデータや、水温等のデータが登録される。図４に示す下水施設の環境調査項目４５は、流量予測や水質検査で得られるデータであり、当該下水環境データベース５０５に登録される。流量４７は、管きょの布設状況と水深より推定されるデータである。また、水質調査で得られるデータ項目として、溶存酸素濃度４９、硫化物濃度５１、ＢＯＤ５３（Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量）がある。
【００３３】
上記図４に示す下水環境データベース５０５に登録されているデータは、劣化評価等に用いるデータとして、図６に示す人孔に関する属性データ５５の項目、流量５５−９、入口溶存酸素濃度５５−１０、入口硫化物濃度５５−１１、ＢＯＤ５５−１２として用いる。また、図７に示す管きょに関する属性データ５７の項目、水温５７−１７も、下水環境データベース５０５から引き出して劣化評価等のデータとして用いる。
【００３４】
下水施設コンクリート配合データベース５０７には、下水施設に使用されるコンクリートの配合に関するデータが登録される。即ちコンクリートを作る際に配合するセメントと水の割合、砂（細骨材）と砕いた石や砂利（粗骨材）の量等に関するデータである。図７に示す管きょに関する属性データ５７の項目のうち、１：Ｗ／Ｃ ２：Ｃｃの選択５７−２２、値５７−２３、細骨材体積比Ｓｖｏｌ５７−２４、粗骨材体積比Ｇｖｏｌ５７−２５等は、この下水施設コンクリート配合データベース５０７から引き出して使用する。尚、Ｗ／Ｃは、コンクリートの水セメント比（％）であり、Ｃｃは、単位セメント量（Kg/m3）である。
【００３５】
（１−２．コンクリート構造物の劣化について）
次に、図２を用いてコンクリート構造物の劣化進行過程について説明し、図３を用いて、下水施設のコンクリート劣化過程について説明する。
【００３６】
図２に、２００１年度に制定された土木学会コンクリート標準示方書「維持管理編」に示されたコンクリート構造物の劣化進行過程を示す。横軸方向は時間（年）２７、縦軸上方は劣化深さ２３、縦軸下方は性能低下２５を示す。コンクリートの劣化進行は、鋼材腐食開始までを潜伏期２９、鋼材腐食開始から腐食ひび割れ発生までを進展期３１、腐食ひび割れ発生後を加速期３３とする。下水施設におけるコンクリートの劣化は、微生物が関与して生化学的に腐食性物質（硫酸）を生成し、コンクリートを腐食させる。本システムではコンクリートが硫化物により腐食する劣化深さを予測算出し、維持管理方針を立てるものとする。
【００３７】
図３は、下水施設の下水管３５（管きょ）の劣化のメカニズムを示す図である。図３は、下水管３５の断面図である。下水管３５中の下水３７や汚泥中に含まれている硫酸イオンが、硫酸塩還元細菌の作用で硫化水素に変化し、大気中に硫化水素ガス３９として放散される。
【００３８】
次に、硫化水素ガス３９は、コンクリート表面の結露水に溶解し、溶解した硫化水素が硫黄酸化細菌によって硫酸４１に変化する。生成した硫酸４１がコンクリートを腐食させコンクリート劣化部４３が形成される。このコンクリートの劣化の度合いは、発生する硫化水素濃度や劣化深さなどで把握することができる。
【００３９】
本実施の形態では、前述したデータベース５の評価対象データベース５０３、下水環境データベース５０５、下水施設コンクリート配合データベース５０７に登録されているデータの中から必要なデータを用いて、管きょ内のコンクリートの劣化指標となる硫化水素濃度と、劣化深さを算出する。詳細については後述する。
【００４０】
（２．処理手順）
図５に本実施の形態の評価システムの処理手順を示す。
【００４１】
まず、下水施設の劣化評価を行う前に、データベース５に劣化評価に必要なデータを登録しておく。地形データベース５０１には、評価対象となる地域を地図表示するデータ（道路、建築物、河川等）を登録する。
【００４２】
評価対象データベース５０３には、評価対象となる地域に布設されている下水施設のデータ（人孔の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータと、管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータ等）を登録する。
【００４３】
下水環境データベース５０５には、図４に示す、管きょの推定流量４７と、水質検査を行い、その結果として溶存酸素濃度４９、硫化物濃度５１、ＢＯＤ５３のデータを登録する。
【００４４】
下水施設コンクリート配合データベース５０７には、下水施設ごとのコンクリート配合に関するデータを登録する。また、下水施設コンクリート配合データベース５０７には、管きょのデータが予め建設年代および径ごとに整理されて登録されている。従って、本評価システムは、コンクリートの配合が不明な下水施設についても、下水施設コンクリート配合データベース５０７に登録された管きょの建設年代や径を基に、コンクリート配合の値を推定する機能を有する。尚、上記データベース５に登録されているデータは、図示していないが、ネットワーク等を介して別のデータベース等から引き出すようにしても良い。
【００４５】
（２−１．設定）
まず、操作者が、コンピュータ３及び周辺機器等を起動し、本実施の形態の評価システムの実行を指示すると、コンピュータ３の制御部７は、当該システムに関する実行プログラムを記憶部１９から読み出して実行を開始する。尚、当該実行プログラムを、各種記憶メディアに記憶させておき、制御部７は、メディア入出力部９を介して記憶メディアから実行プログラムを読み出すようにしても良い。
【００４６】
操作者の指示に従って、制御部７は本実施の形態のシステムの各種設定を行う（ステップ１００１）。次に制御部７が、ＣＲＴや液晶画面などの表示部１７に、評価対象である下水施設の地域の地図を表示させる処理について説明する。
【００４７】
まず、制御部７は、データベース５に登録されている評価対象データベース５０３、下水環境データベース５０５、及び下水施設コンクリート配合データベース５０７から、必要なデータを引き出して、図６に示す人孔に関する属性データ５５と、図７に示す管きょに関する属性データ５７とを作成する。
【００４８】
更に制御部７は、人孔に関する属性データ５５の項目のうち、人孔の位置情報を示す平面座標ｘ５５−３、平面座標ｙ５５−４から、地図データ上に当該人孔を配置する。また、管きょに関する属性データ５７の上流人孔名称５７−７、下流人孔名称５７−９から、当該管きょの両端の人孔を特定し、地図データ上に配置する。また、後述の図９、図１０、図１５等のように縦断面を表示する際にはデータ（地盤高５５−５、管底高５５−６、上流端管底高５７−１３、下流端管底高５７−１４等）も参照する。
【００４９】
このようにして、制御部７は、地形データベース５０１から読み出す地図データに、下水施設のデータ（人孔、及び管きょのデータ）を重ねて表示する。尚、制御部７は、地図データに人孔・管きょ布設状況を重ねたデータを、新しくデータベースとして登録するようにしても良い。
【００５０】
尚、ここでは図示していないが、操作者は図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９を表示させる際、表示地域を指定する方法として、住所を入力、緯度・経度情報を入力、代表的建築物名を入力、下水施設の番号を入力、など種々の入力方法を選択することができる。
【００５１】
操作者は、表示部１７に表示される人孔・管きょ布設状況表示画面５９上でマウスやキーボードなどの入力部１３から、劣化評価を行う評価領域を図８のように選択領域６３として指定する（ステップ１００２）。
【００５２】
次に操作者は、表示部１７に表示される図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９で、人孔や管きょを指定して、属性データの設定を修正することができる（ステップ１００３）。図９に人孔の入力データ修正画面６７、図１０に管きょの入力データ修正画面８１を示す。
【００５３】
操作者が、図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９で、特定の人孔をクリックすると、新たなウインドウである人孔の入力データ修正画面６７（図９）が開く。図９は、指定された人孔６９−１の縦断図を示し、人孔データ表示部７５で人孔６９−１のデータ確認及びデータ修正を行うことができる。人孔データ表示部７５に表示される項目は、人孔に関する属性データ５５（図６）の項目に一致する。
【００５４】
図９に示す人孔６９−１の縦断図では、選択された人孔６９−１を示す部分は、選択されていることが視覚的に判る様に、例えば赤色で表示される。操作者が「戻る」ボタン８７を押すと、制御部７は人孔の入力データ修正画面６７（図９）を閉じる。また制御部７は修正された人孔に関する属性データ５５（図６）の内容を更新する。更に、制御部７は、データベース５に登録されている人孔に関するデータを更新するようにしても良い。
【００５５】
また、操作者が、図８の人孔・管きょ布設状況表示画面５９で、特定の管きょをクリックすると、新たなウインドウである管きょの入力データ修正画面８１（図１０）が開く。図１０は、指定された管きょ７３−１の縦断図を示し、管きょデータ表示部８３で管きょ７３−１のデータ確認及びデータ修正を行うことができる。管きょデータ表示部８３に表示される項目は、管きょに関する属性データ５７（図７）の項目に一致する。
【００５６】
図１０に示す管きょ７３−１の縦断図では、選択された管きょ７３−１を示す部分は、選択されていることが視覚的に判る様に、例えば赤色で表示される。操作者が「戻る」ボタン８７を押すと、制御部７は管きょの入力データ修正画面８１（図１０）を閉じる。また制御部７は修正された管きょに関する属性データ５７（図７）の内容を更新する。更に、制御部７はデータベース５に登録されている管きょに関するデータを更新するようにしても良い。
【００５７】
ステップ１００１の、評価領域の設定（ステップ１００２）と下水施設の属性の設定（ステップ１００３）が終了し、操作者が劣化評価を実行する指示を行うと（図示していない）、制御部７は次ステップの劣化評価（ステップ１００４）を実行する。
【００５８】
（２−２．劣化評価）
制御部７は、管きょ中に発生する硫化水素濃度７９の算出（ステップ１００５）と、管きょを構成するコンクリートの劣化深さ２３の算出（ステップ１００６）を行う。
【００５９】
まず、硫化水素濃度７９の算出方法について説明する。硫化水素の生成・放散には、溶存酸素の影響が大きく、下水中の溶存酸素濃度が設定値以下になると硫化物が生成し始める。次式は下水中に発生する硫化物の時間変化を示す。式（１）は管きょが自然流下管路の場合であり、式（２）は圧送管路の場合である。
ｄ［Ｓ］／ｄｔ＝Ｒｓａ−Ｒｓｃ−Ｒｓｆ・・・・（１）
ｄ［Ｓ］／ｄｔ＝Ｒ´ｓ ・・・・（２）
ここで、Ｒｓａ：スライムで生成された硫化物によって、硫化物が増加する速度（水温、径深等の関数である）、Ｒｓｃ：硫化物が下水中で酸化され減少する速度（水温、ＢＯＤ、溶存酸素などの関数である）、Ｒｓｆ：硫化水素の気相中への放散により下水中の硫化物が減少する速度（フルード数、エネルギー勾配、飽和度などの関数である）、Ｒ´ｓ：スライム及び下水中で生成された硫化物によって硫化物が増加する速度（硫化物フラックス係数、ＢＯＤ、水温の関数である）。
【００６０】
次に式（３）は、自然流下管路及び圧送管路における溶存酸素濃度の時間変化を示す。
ｄＣ／ｄｔ＝Ｒｆ−Ｒｒ−Ｒｅ・・・・（３）
ここで、Ｒｆ：再曝気による酸素の溶解速度（水温、エネルギー勾配、溶存酸素などの関数であり、圧送管の場合Ｒｆ＝０）、Ｒｓａ：下水中の微生物による酸素消費速度（水温、ＢＯＤ、溶存酸素などの関数である）、Ｒｓａ：管壁のスライムによる酸素消費速度（水温、径深、流速などの関数である）。
【００６１】
制御部７は、上記式（１）乃至式（３）に、図６の人孔に関する属性データ５５の項目中のデータである、流量５５−９、入口溶存酸素濃度５５−１０、入口硫化物濃度５５−１１、ＢＯＤ５５−１２、及び図７の管きょに関する属性データ５７の項目中のデータを入力し、管きょごとに内部の硫化水素濃度７９を算出する。
【００６２】
尚、制御部７は、１つの管きょの長さを例えば１０分割し、当該管きょを流れる下水の流量等を反映させ、１つの管きょについて例えば１０ポイントの硫化水素濃度７９を算出する。
【００６３】
次に、コンクリートの劣化深さの算出方法について説明する。硫化水素濃度７９と、管内壁面に生成される硫酸４１の濃度は比例関係にあると仮定し、コンクリート表面に硫酸イオン濃度Ｃ０（ｍｍｏｌ／Ｌ）を算出する関係式を式（４）に示す。
Ｃ０＝ｋ／ＣＨ２Ｓ・・・・（４）
ここで、ｋ：硫酸生成に関する係数（ｋ＝０．５）、ＣＨ２Ｓ：気相中の硫化水素濃度７９（ｐｐｍ）
【００６４】
また、硫酸によるコンクリート腐食モデルは、次の式（５）、式（６）に示す、カルシウムイオン（以下Ｃａ２＋）、硫酸イオン（ＳＯ４２−）の質量保存側を基本とする。
【００６５】
【数１】
【００６６】
【数２】
【００６７】
ここで、Ｄ１：空隙水中のＣａ２＋の拡散係数（ｃｍ２／ｄａｙ）、Ｄ２：空隙水中のＳＯ４２−の拡散係数（ｃｍ２／ｄａｙ）、Ｖ１：Ｃａ２＋の空隙水での増減速度（ｍｏｌ／Ｌ／ｄａｙ）、Ｖ２：ＳＯ４２−の空隙水での増減速度（ｍｏｌ／Ｌ／ｄａｙ）
【００６８】
尚、Ｖ１、Ｖ２に示すイオンの増減は、(a)水酸化カルシウムの溶解・生成、(b)カルシウムシリケート水和物の溶解・生成、(c)石膏の溶解・生成、(d)エトリンガイトの生成、(e)エトリンガイトの石膏化、の５種類の反応によって決定されると仮定した。反応(a)、(b)、(c)は、式（７）に示すように溶解度積に対するイオン濃度の比率によって決定されると仮定した。反応(d)は、空隙中のＣａ２＋、ＳＯ４２−および固相中のモノサルフェート含有量によって反応速度が決定されるとし、反応(e)は液相中のＳＯ４２−が、１，５００ｍｇ／Ｌ以上の時に反応が進み、その速度は一定と仮定した。
【００６９】
【数３】
【００７０】
ここで、ｋｉ：反応速度、αｉ：反応速度係数、Ｋｓｐｉ：溶解度積を示す。また、配合、使用セメント種類、湿度の影響を加味し、かつコンクリートの空隙が溶解や析出反応によって増減し、さらに空隙の増減によってイオンの拡散係数も変化することとする。
【００７１】
尚、制御部７は、１つの管きょの長さを例えば１０分割し、当該１つの管きょについて例えば１０ポイントの劣化深さ２３を算出する。
【００７２】
（２−３．評価結果表示）
制御部７は、評価結果として算出した硫化水素濃度７９、及び劣化深さ２３を表示する（ステップ１００７）。制御部７が、硫化水素濃度７９、及び劣化深さ２３を表示部１７に表示する画面を、図１１乃至図１５に、評価結果表示画面８９−１〜８９−５として示す。
【００７３】
図１１に示す評価結果表示画面８９−１は、指定領域を平面９３で表示したものであり、地図データ上に黒点表示で人孔６９と、線状の管きょ７３とが表示される。評価結果表示として、硫化水素濃度７９−１の表示が指定されているので、制御部７は、管きょ７３の色又は柄を、硫化水素濃度７９の数値により色分けして表示する。例えば同一管きょを数分割（例えば１０分割）して劣化評価を行っているので、同じ１つの管きょであっても、異なる複数の色で表示される場合がある。
【００７４】
図１２に示す評価結果表示画面８９−２は、評価結果表示として、硫化水素濃度（最大）７９−３の表示が指定されている。制御部７は、１つの管きょ７３の硫化水素濃度７９の最大値を、当該管きょ７３の中央部に色分けした表示１０３部（丸印）で表示する。
【００７５】
図１３に示す評価結果表示画面８９−３は、硫化水素濃度７９を示す評価結果表示画面８９−１の画面上で、任意の管きょ７３の任意の位置がマウスなどでクリックされた際、制御部７は画面上に別のウインドウを開いて、管きょ７３の劣化深さ表示部１０５を表示させる。このウインドウは、供用年数１０７に伴うコンクリート構造物の劣化深さ２３をグラフで示す。
【００７６】
図１４に示す評価結果表示画面８９−４は、任意の管きょ７３がマウスなどでクリックされた際、制御部７は画面上に別のウインドウを開いて、管きょの評価結果表示部１０６を表示させる。このウインドウには、選択された管きょに関するデータが表示される。尚、このウインドウ内に、後述するライフサイクルコスト（以降ＬＣＣ：Life Cycle Costとする）を表示させるようにしても良い。
【００７７】
図１５に示す評価結果表示画面８９−５は、任意の複数の管きょ７３や人孔６９が操作者によって指定された際、制御部７が表示部１７に表示させる画面を示す。図１５は、縦断図の表示が指定され、また、表示項目７７として、劣化深さ２３が時期選択部１０８で２年後、５年後で指定された画面である。即ち、人孔６９−２から人孔６９−６間に布設された、管きょ７３−２から管きょ７３−５の２年後の劣化深さ２３−１、及び５年後の劣化深さ２３−２が示される。
【００７８】
操作者は、算出された評価結果（硫化水素濃度７９、劣化深さ２３）をコンピュータ３の表示部１７に表示させて、結果の検討を行う。評価に用いたデータを修正する場合（ステップ１００８のＹＥＳ）は、図９、図１０の修正画面に戻り、入力データの修正を行う（ステップ１００９）。制御部７は入力データの修正処理を行い、必要に応じてデータベース５のデータ更新を行い、劣化評価（ステップ１００４）の処理に戻る。
【００７９】
入力データの修正を行わない場合（ステップ１００８のＮＯ）、制御部７は、維持管理方針の選択処理（ステップ１０１０）を行う。
【００８０】
維持管理方針の選択の説明を行う前に、図１６に示す下水施設の目視評価１０９の表について説明する。本実施の形態では説明を省略したが、実際に下水施設の目視を行い、その結果を図１６に示す下水施設の目視評価１０９に照合し、各管きょや各人孔ごとに劣化ランク１１１を付与しても良い。その場合、前述した評価結果表示画面８９−１などに目視結果の表示項目を設け、劣化ランク１１１をランク別に色分けして表示するようにしても良い。
【００８１】
目視評価の項目としては、腐食１１３の度合い、たるみ１１５、破損１１７の度合い、ひび割れ１１９・・・等がある。操作者は、硫化水素濃度７９や劣化深さ２３の他、目視評価の劣化ランク１１１を地図上に表示させて、維持管理方針の検討を行うようにしても良い。
【００８２】
（２−４．維持管理方針）
次に、下水施設の維持管理方針について説明する。図１７は、下水施設の維持管理方針１３３について、４通りの維持管理方針とその概要を示す図である。４通りの維持管理方針について図１８乃至図２１を参照しつつ説明する。
【００８３】
図１７において、下水施設の維持管理方針１３３は、供用限界による維持管理１３５、点検時期による維持管理１３７、補修費用による維持管理１３９、耐用年数による維持管理１４１に分類される。
【００８４】
（２−４−１．供用限界による維持管理１３５）
供用限界による維持管理１３５は、供用限界の劣化深さを設定し、限界値に達した時点で補修を実施する維持管理方針である。図１８は供用限界による維持管理１３５について説明する図である。図１８の横軸は供用年数１０７を示し、上グラフの縦軸は劣化深さ２３、下グラフの縦軸はＬＣＣ１４３を示す。尚、図１９乃至図２２における縦軸横軸も同様であるので、以降の縦軸横軸に関する説明は省略する。
【００８５】
上グラフに示すように、供用限界による維持管理１３５は、劣化深さ２３が予め設定している限界値１４７に達した時点で、下水施設の補修を行う。補修を行った際、補修コストが発生し、ＬＣＣ１４３に一定額が加算される（下グラフ参照）。補修後、一定期間は補修効果１４５が持続する。その後、年数が経過し、補修効果が低減すると再び劣化が進行する。再度、劣化深さ２３が限界値１４７に達すると、補修を行う。供用限界による維持管理１３５では、劣化深さ２３が設定された値になったときに補修を行うので、補修費用は毎回ほぼ同じ（即ちＬＣＣの増加量が同じ）であるという特徴がある。尚、実際には割引率（後述の式（８）に示す）などが考慮されるため、集計されるＬＣＣの増分は変わってくる場合がある。
【００８６】
（２−４−２．点検時期による維持管理１３７）
点検時期による維持管理１３７は、点検時期を設定し、点検時の劣化状態に応じて補修を実施する維持管理方針である。図１９は点検時期による維持管理（その１）１３７−１について説明する図である。
【００８７】
上グラフに示すように、点検時期による維持管理１３７は、予め点検時期１５１−１、１５１−２を設定しておき、補修を行う。それぞれ点検時期により、劣化深さ２３が異なるので、補修費用も異なる。点検時期による維持管理（その１）１３７−１の場合、点検時期１５１の設定を誤ると、劣化が進み必要以上のコストを要する場合もある。
【００８８】
図２０は点検時期による維持管理（その２）１３７−２について説明する図である。この場合、点検時期１５３−１〜１５３−５が、補修効果１５５−１〜１５５−４の効果がまだ有効である時期に設定されているので、下水施設の劣化は、劣化深さ２３として現れない。また、補修ごとにかかるコストは毎回ほぼ一定額増加していくという特徴がある。
【００８９】
（２−４−３．補修費用による維持管理１３９）
補修費用による維持管理１３９は、年間の補修費用を設定し、費用の範囲内で、劣化が著しい順番に補修を実施する維持管理方針である。図２１は補修費用による維持管理１３９について説明する図である。
【００９０】
補修費用による維持管理１３９は、全体の下水施設の中で、劣化が著しい施設の順に補修の順番を付けて補修を実施するものであり、補修の順番の年１５７−１、１５７−２に当該施設の補修を行う。
【００９１】
補修費用による維持管理１３９は、下水施設を管理する側の施設全体としての維持管理費用や維持管理計画を重視したものである。従って、補修順番が後回しになった施設では、劣化が進み、補修にコストがかかる場合なども考えられる。
【００９２】
（２−４−４．耐用年数による維持管理１４１）
耐用年数による維持管理１４１は、施設の耐用年数を設定し、耐用年数に達した時点で補修を実施する維持管理方針である。図２２は耐用年数による維持管理１４１について説明する図である。上グラフに示す耐用年数１６１−１は、この下水施設の耐用年数である。劣化深さ２３が一定値になる時期を耐用年数１６１−１として設定し、この時点で補修を行う。
【００９３】
補修工法に想定される補修工法耐用年数１６１−２、１６１−３を、更に図２２に示す。この維持管理方法では、補修工法による補修効果１６３−１、１６３−２が持続していることにより、施設の劣化が進行しないうちに継続して補修を施すことができる。
【００９４】
以上４通りの維持管理方針について説明したが、操作者（下水施設の維持管理方針を決定する者）が方針や予算等を考慮して、本実施の形態のシステム上で維持管理方針を設定する。即ち、図示していないが、操作者は、維持管理方針を選択し、コンピュータ３の入力部１３から維持管理方針を入力指示する（ステップ１０１０）。
【００９５】
（２−５．補修工法の分類と選定）
（２−５−１．補修工法の分類）
次に、下水施設の補修工法の分類について説明する。図２３は、補修工法の分類１６５について説明する図である。図２３には、補修工法別に、工法の概要と耐用年数を示す。
【００９６】
更生工法１６７は、鞘管方式や複合管方式により、管きょを更生する工法である。即ち、管を新しくする工法であり、耐用年数は一例として５０年である。
【００９７】
部分更生工法１６９は、複合管方式や形成工法、リング工法などにより管きょを部分的に更生する工法である。管を部分的に新しくする工法であり、耐用年数は一例として５０年である。
【００９８】
断面修復工法＋防食被覆工法１７１は、耐酸性モルタルなどによる断面修復の後、塗布型の防食被覆を施す工法である。管の痛んだ部分に施す工法であり、耐用年数は一例として１０年である。
【００９９】
防食被覆工法１７３は、塗布型の防食被覆を施す工法である。比較的劣化の浅い場合に施され、耐用年数は一例として１０年である。
【０１００】
（２−５−２．補修工法の選定）
コンピュータ３の制御部７は、操作者から維持管理方針が入力されると、施設ごとに図２４に示す補修工法の選定１７５の図を参照して、自動的に補修工法の選定を行う。
【０１０１】
図２４は、補修工法の選定１７５の一例を示す図であり、横軸は延長方向の劣化状態１７７、即ち人孔間の距離に対する劣化長さの割合（％）を示す。横軸は長さ方向の劣化割合を示す。縦軸は、断面の劣化状態１７９、即ちかぶりに対する劣化深さの割合（％）を示す。縦軸は、断面の劣化深さの割合を示す。
【０１０２】
例えば図２４において、断面の劣化状態１７９が１７％、延長方向の劣化状態１７７が４５％である場合、補修工法は、丁度更生工法１６７と防食被覆工法１７３との境界に当たる。このように境界上に当たる場合、制御部７は、図２４において、境界の上側、境界の右側にある工法を選定するものとする。尚、図２４に示す各工法の境界や境界の数値等は、一例として示したものであり、数値や境界等の変更は可能である。
【０１０３】
コンピュータ３の制御部７は、算出した劣化指標と操作者が選定した維持管理方針から補修時期を算出し、更に図２４を参照にして補修工法を選定する（ステップ１０１１）。
【０１０４】
（２−６．ＬＣＣの算出と集計）
次に、制御部７は、補修時期、補修工法を基にＬＣＣ１４３を算出する（ステップ１０１２）。即ち、制御部７は、個々の下水施設のＬＣＣを合算することで、下水施設全体としてのＬＣＣ１４３を得る。図２５に当該下水施設の、供用年数１０７に対するＬＣＣ１４３の関係を示す。集計Ａ、集計Ｂ、集計Ｃは、例えば維持管理方針の違いによるＬＣＣ１４３を示す。尚、ＬＣＣ１４３の評価式は、式（８）で表される。
【０１０５】
【数４】
【０１０６】
ここで、ＣＩ（ｔ）は点検コスト、ＣＭ（ｔ）は維持補修コスト、ＣＮ（ｔ）は点検・補修の間接損失コスト、ｔは経過時間（年）、ｒは割引率である。対象となる下水施設の構造物ごとの点検コストや維持補修コスト等は、評価対象ごとに算定式がある。
【０１０７】
制御部７は、表示部１７にＬＣＣ１４３（図２５に示す）を表示する。操作者が、下水施設（人孔や管きょ）のデータを修正したり、維持管理方針の選択を変更して、ＬＣＣ１４３を再検討したい場合等は、ステップ１００８に戻る（ステップ１０１３のＮＯ）。
【０１０８】
操作者が本実施の形態のシステムを終了させる場合は、ステップ１０１３のＹＥＳに進み、処理を終了する。
【０１０９】
（３．効果等）
このように、本実施の形態では、地図データ上に検討対象となる下水施設を表示し、更に下水施設の劣化指標を視覚的に表示するので、下水施設の維持管理方針を合理的・効率的に検討できる効果がある。
【０１１０】
また、操作者が下水施設の維持管理方針を入力すると、本実施の形態では補修時期を算出し、自動的に補修工法を選定するので、複雑な下水施設に対しても簡単に補修のＬＣＣの検討を行うことができる。
【０１１１】
また、個々の施設ごとのＬＣＣを合算して、下水施設全体のＬＣＣが簡単に算出されるので、操作者は個々の施設の維持管理方針等を更に検討し、何度でも納得ができるまで下水施設管理に関する検討（維持管理方針やＬＣＣ）を行うことができる。
【０１１２】
尚、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限られるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本実施の形態における劣化評価システム１の構成を示す図
【図２】コンクリート構造物の劣化進行過程を示す図
【図３】下水管３５の劣化メカニズムを示す図
【図４】下水施設の環境調査項目４５
【図５】劣化評価方法のフローチャート
【図６】人孔に関する属性データ５５
【図７】管きょに関する属性データ５７
【図８】人孔・管きょ布設状況表示画面５９
【図９】人孔の入力データ修正画面６７
【図１０】管きょの入力データ修正画面８１
【図１１】評価結果表示画面８９−１
【図１２】評価結果表示画面８９−２
【図１３】評価結果表示画面８９−３
【図１４】評価結果表示画面８９−４
【図１５】評価結果表示画面８９−５
【図１６】下水施設の目視評価１０９
【図１７】下水施設の維持管理方針１３３
【図１８】供用限界による維持管理１３５
【図１９】点検時期による維持管理（その１）１３７−１
【図２０】点検時期による維持管理（その２）１３７−２
【図２１】補修費用による維持管理１３９
【図２２】耐用年数による維持管理１４１
【図２３】補修工法の分類１６５
【図２４】補修工法の選定１７５
【図２５】供用年数１０７とＬＣＣ１４３の関係を示す図
【符号の説明】
【０１１４】
１………劣化評価システム
３………コンピュータ
５………データベース
７………制御部
９………メディア入出力部
１１………通信部
１３………入力部
１５………印刷部
１７………表示部
１９………記憶部
２１………システムバス
２３………劣化深さ
２５………性能低下
２７………時間
２９………潜伏期
３１………進展期
３３………加速期
３５………下水管
３７………下水
３９………硫化水素ガス
４１………硫酸
４３………コンクリート劣化部
４５………下水施設の環境調査項目
４７………流量
４９………溶存酸素濃度
５１………硫化物濃度
５３………ＢＯＤ
５５………人孔に関する属性データ
５７………管きょに関する属性データ
５９………人孔・管きょ布設状況表示画面
６１………地図表示部
６３………選択領域
６５、６９、６９−１、６９−２、６９−３………人孔
６７………人孔の入力データ修正画面
７１………地表
７３、７３−１、７３−２、７３−３………管きょ
７５………人孔データ表示部
７７、９１………表示項目
７９………硫化水素濃度
８１………管きょの入力データ修正画面
８３………管きょデータ表示部
８５、９９………「表示」ボタン
８７………「戻る」ボタン
８９−１〜８９−５………評価結果表示画面
９３………「平面」表示ボタン
９５………「縦断」表示ボタン
９７………「時期」表示ボタン
１０１………「終了」ボタン
１０３………表示
１０５………管きょの劣化深さ表示部
１０６………管きょの評価結果表示部
１０７………供用年数
１０８………時期選択部
１０９………下水施設の目視評価
１１１………劣化ランク
１１３………腐食
１１５………たるみ
１１７………破損
１１９………ひび割れ
１２１………継ぎ目ずれ
１２３………浸入水
１２５………取付管突出
１２７………油脂付着
１２９………樹木根浸入
１３１………モルタル付着
１３３………下水施設の維持管理方針
１３５………供用限界による維持管理
１３７………点検時期による維持管理
１３９………補修費用による維持管理
１４１………耐用年数による維持管理
１４３………ＬＣＣ（Life Cycle Cost）
１４５、１４９−１、１４９−２、１５５−１〜１５５−４、１５９、１６３−１、１６３−２………補修効果
１４７………限界値
１５１−１、１５１−２、１５３−１〜１５３−５………点検時期
１５７−１、１５７−２………補修の順番の年
１６１−１〜１６１−３………耐用年数
１６５………補修工法の分類
１６７………更生工法
１６９………部分更生工法
１７１………断面修復工法＋防食被覆工法
１７３………防食被覆工法
１７５………補修工法の選定
１７７………延長方向の劣化状態
１７９………断面の劣化状態
１８１………補修なし
５０１………地形データベース
５０３………評価対象データベース
５０５………下水環境データベース
５０７………下水施設コンクリート配合データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとからなる評価システムであって、
前記コンピュータは、
前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する手段と、
前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する手段と、
前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する手段と、
前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する手段と、
を具備することを特徴とする評価システム。
【請求項２】
前記コンピュータは、前記地図上で前記下水施設が選択されると、前記選択された下水施設に関する前記下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の表示を行う手段を具備することを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項３】
前記コンピュータは、前記地図上で前記下水施設が選択されると、前記選択された下水施設に関する前記下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の訂正を行う手段を具備することを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項４】
前記下水施設データは、
人孔の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータと、
管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータと、であることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項５】
前記下水環境データは、前記下水施設の流量予測、水質調査等で得られるデータであることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項６】
前記下水施設コンクリート配合データは、前記下水施設を構成するコンクリート構造物のコンクリートの配合に関するデータであることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項７】
前記コンピュータは、前記下水施設の目視評価結果を、前記地図上に表示させることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項８】
前記目視評価結果を、前記下水施設の補修工法の選定に利用することを特徴とする請求項７記載の評価システム。
【請求項９】
前記劣化指標は、硫化水素濃度と劣化深さとであることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項１０】
前記維持管理方針は、前記下水施設の補修を行う時期に関し、前記下水施設の供用限界による維持管理方針、点検時期による維持管理方針、補修費用による維持管理方針、耐用年数による維持管理方針、に分類されることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項１１】
地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとを用いた評価方法であって、
前記コンピュータは、
前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する工程と、
前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する工程と、
前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する工程と、
前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する工程と、
を具備することを特徴とする評価方法。
【請求項１２】
前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１】
地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとからなる評価システムであって、
前記コンピュータは、
前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する手段と、
前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する手段と、
前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する手段と、
前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する手段と、
を具備することを特徴とする評価システム。
【請求項２】
前記コンピュータは、前記地図上で前記下水施設が選択されると、前記選択された下水施設に関する前記下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の表示を行う手段を具備することを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項３】
前記コンピュータは、前記地図上で前記下水施設が選択されると、前記選択された下水施設に関する前記下水施設データ、又は下水環境データ、又は下水施設コンクリート配合データのうちの少なくとも１の訂正を行う手段を具備することを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項４】
前記下水施設データは、
人孔の番号、形状、設置位置、接続等に関するデータと、
管きょの番号、建設年、形状、かぶり、前記人孔との接続関係等に関するデータと、であることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項５】
前記下水環境データは、前記下水施設の流量予測、水質調査等で得られるデータであることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項６】
前記下水施設コンクリート配合データは、前記下水施設を構成するコンクリート構造物のコンクリートの配合に関するデータであることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項７】
前記コンピュータは、前記下水施設の目視評価結果を、前記地図上に表示させることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項８】
前記目視評価結果を、前記下水施設の補修工法の選定に利用することを特徴とする請求項７記載の評価システム。
【請求項９】
前記劣化指標は、硫化水素濃度と劣化深さとであることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項１０】
前記維持管理方針は、前記下水施設の補修を行う時期に関し、前記下水施設の供用限界による維持管理方針、点検時期による維持管理方針、補修費用による維持管理方針、耐用年数による維持管理方針、に分類されることを特徴とする請求項１記載の評価システム。
【請求項１１】
地形データ、下水施設データ、下水環境データ、及び下水施設コンクリート配合データ等を登録したデータベースと、コンピュータとを用いた評価方法であって、
前記コンピュータは、
前記地形データに基づいて表示する地図上に、前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づく情報を表示する工程と、
前記地図上で選択される評価対象領域の前記下水施設データ、前記下水環境データ、及び前記下水施設コンクリート配合データに基づいて、前記評価対象領域の下水施設の劣化指標を算出する工程と、
前記劣化指標を参照して指定される前記下水施設の維持管理方針を基にして、前記下水施設の補修工法を選定する工程と、
前記維持管理方針と、前記選定される補修工法とを基にしてライフサイクルコストを算出する工程と、
を具備することを特徴とする評価方法。
【請求項１２】
前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
前記コンピュータを、請求項１記載の評価システムとして機能させるためのプログラムを記録した記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００６−１１８１９８（Ｐ２００６−１１８１９８Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０６７６２（Ｐ２００４−３０６７６２）
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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