農業用管水路における圧力観測を用いた漏水検知に関する研究

农用管道压力观测漏水检测研究

• 批准号: 19J10410
• 负责人: 浅田 洋平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10410/
• 关键词: 管水路; 漏水検知; 圧力変動; 反射波; 減衰; ストックマネジメント

農業用管水路はその大半が高度経済成長期に整備されたものであり，老朽化が進んでいるため漏水・破損事故は年々増加の一途をたどっている。管内の圧力変動を用いた漏水検知法は，他手法と比較して低コスト，少労力で漏水検知が実現できると期待されている。この手法では，管路通水中にバルブを閉塞することで意図的に圧力波を発生させ，この時に管内で圧力観測を行うことで周期的な圧力の時間変動（以下，圧力変動）を取得する。もし，管内に漏水がある場合は，圧力波が漏水部で反射し観測点に到達することで圧力変動に圧力低下が生じ，漏水部からのエネルギー流出によって圧力変動の減衰が大きくなる。よって，本手法は圧力変動の変化を読み取ることで漏水検知する（漏水位置を特定する）方法であると言える。本研究では，（1）漏水部からの反射波を利用した漏水検知法と（2）圧力変動の減衰を利用した漏水検知法について新たな方法を開発した。漏水部から反射波を利用した漏水検知法は，漏水の規模が小さいまたは管構造が複雑で圧力変動が複雑になった際に，目視で漏水による圧力低下を読みとれないという問題点があった。そこで，漏水がない場合と漏水がある場合の圧力変動を比較し，最適化手法を組み合わせることで自動的に漏水による圧力低下を読み取り，漏水位置を推定する手法を開発した。圧力変動の減衰を利用した新たな漏水検知法では，圧力変動の減衰と漏水位置との関係を解析的に導出することを行った。漏水による圧力変動の減衰は漏水部からのエネルギー流出と密接に関係していることから，漏水による管路全体のエネルギー減衰を求めることで，圧力変動の減衰を表す減衰モデル式を導出した。以上の開発した二つの手法は，数値シミュレーション，模型管路実験，現場管路実験によって，有効性が示された。

大多数农业管道水道是在高经济增长期间开发的，随着它们变得越来越破旧，漏水和损害事故逐年继续增加。预计与其他方法相比，使用管道中的压力波动可以通过低成本和精力来实现泄漏检测方法。在此技术中，通过阻止水通道期间的阀门有意产生压力波，此时，在管道内进行压力观察以获得压力的周期性时间波动（以下称为压力波动）。如果管道泄漏，压力波会在泄漏的部位反射并到达观察点，导致压力下降，而泄漏部分的能量流量会增加压力波动的衰减。因此，可以说这种方法是通过读取压力波动的变化来检测漏水泄漏（识别泄漏位置）的方法。在这项研究中，我们为（1）使用泄漏区域反射波的泄漏检测方法开发了一种新方法，以及（2）使用压力波动的衰减进行泄漏检测方法。使用泄漏区域的反射波的泄漏检测方法的问题是，当泄漏的尺度很小或管道结构复杂并且压力波动变得复杂时，无法视觉读取泄漏引起的压降。因此，我们开发了一种方法，该方法比较了没有漏水和漏水的情况之间的压力波动，并自动读取通过结合优化方法来读取漏水引起的压降，并估计泄漏位置。分析得出了一种利用压力波动阻尼的新泄漏检测方法，已分析得出压力波动阻尼与泄漏位置之间的关系。由于漏水引起的压力波动的衰减与泄漏区域的能量流密切相关，因此我们得出了一个衰减模型方程，该方程代表了由于漏水而确定整个管道的能量阻尼，代表压力波动的衰减。通过数值模拟，模型管道实验和现场管道实验证明了上述两种方法的有效性。

项目成果

管内圧力変動を利用した漏水検知法の現場管路における実験的検証

利用现场管道压力波动检测漏水方法的实验验证

• 发表时间: 2020
• 作者: 浅田洋平;鈴木哲也;木村匡臣;安瀬地一作;飯田俊彰
• 通讯作者: 飯田俊彰

管内の圧力変動に対するウェーブレット解析を利用した漏水検知法の検討

管道压力波动小波分析漏水检测方法研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 浅田洋平 ; 木村匡臣 ; 安瀬地一作 ; 飯田俊彰 ; 久保成隆
• 通讯作者: 久保成隆

多点漏水や管固有の構造を有する管水路における圧力波形を利用した漏水検知法

利用多点泄漏和管道特定结构的管道压力波形进行漏水检测的方法

• 发表时间: 2020
• 期刊: 土木学会論文集B1（水工学）
• 作者: Yohei ASADA ;Masaomi KIMURA ;Issaku AZECHI ;Toshiaki IIDA ;Naritaka KUBO;浅田洋平，木村匡臣，安瀬地一作，飯田俊彰
• 通讯作者: 浅田洋平，木村匡臣，安瀬地一作，飯田俊彰

Hydraulic Modelling for Water Leak Detection by Monitoring Damping of Transient Pressure Variation in Pipeline

通过监测管道瞬态压力变化的阻尼进行漏水检测的水力建模

• 发表时间: 2019
• 作者: Yohei ASADA ; Masaomi KIMURA ; Issaku AZECHI ; Toshiaki IIDA ; Naritaka KUBO
• 通讯作者: Naritaka KUBO

Leak detection by monitoring pressure to preserve integrity of agricultural pipe

通过监测压力进行泄漏检测，以保持农业管道的完整性

• DOI: 10.1007/s10333-019-00730-5
• 发表时间: 2019
• 期刊: Paddy and Water Environment
• 影响因子: 2.2
• 作者: Yohei ASADA ; Masaomi KIMURA ; Issaku AZECHI ; Toshiaki IIDA ; Naritaka KUBO
• 通讯作者: Naritaka KUBO