上下水道・給水・給湯

解答正解 1

簡易専用水道は、水道事業から供給を受ける水のみを水源とする貯水槽水道のうち、受水槽の有効容量の合計が 10 m³ を超えるものと定められている。専用水道は 100 人を超える者に居住に必要な水を供給するもの、又は人の生活の用に供する 1 日最大給水量が 20 m³ を超えるものであり、人数のしきい値を 50 人と取り違えやすい。給水装置は「配水管から分岐して設けられた給水管及びこれに直結する給水用具」までであり、受水槽以下の設備は給水装置に含まれない点が頻出の引っかけである。

解答正解 2

凝集剤の注入と沈でんを前処理として組み合わせるのが急速ろ過方式であり、ろ過速度は緩速ろ過方式の 30 倍程度又はそれ以上とされる。緩速ろ過方式は砂層表面に増殖した微生物群の作用を利用するため、ろ過速度は 1 日当たり 4〜5 m とゆっくりしたものになる。塩素消毒は浄水場での消毒にとどまらず、給水栓において残留塩素を保持することが義務付けられている点も併せて押さえる。

解答正解 3

配水管は、給水管を分岐する箇所において最小動水圧 0.15 MPa 以上を確保し、かつ最大静水圧が 0.74 MPa を超えないようにする。導水施設は取水施設で取水した原水を浄水施設まで導く施設であり、浄水場から配水池まで浄水を送るのは送水施設である。導水・送水・配水の順序と対象（原水か浄水か）を取り違えやすく、配水池の有効容量が計画1日最大給水量の 12 時間分を標準とする点と併せて押さえる。

解答正解 4

地下埋設物の明示テープの地色は埋設物の種類ごとに定められており、水道は青（水色）、ガスは緑、下水道は茶、工業用水道は白などと区別されている。同じ色にすると掘削時の誤認による事故につながるため、同色とすることはない。埋設深さについては、道路法施行令で水管の本体の頂部と路面との距離を 1.2 m（やむを得ない場合 0.6 m）以下としないことと規定されている。

解答正解 1

合流式は汚水と雨水を 1 本の管きょで排除するため、雨水量を見込んだ大きな断面が必要になる。一方、分流式は汚水管と雨水管の 2 系統を布設するため、建設費は一般に合流式より高くなる。合流式では一定量を超える降雨時に雨水吐から希釈された下水が未処理のまま公共用水域へ放流されるという弱点があり、これが分流式との最大の違いとして問われる。

解答正解 2

汚水管きょ及び遮集管きょの流速は原則として 0.6〜3.0 m/s、雨水管きょ及び合流管きょは 0.8〜3.0 m/s とする。下限は汚物の沈殿を防ぐため、上限は管きょの摩耗を防ぐために設けられている。流速は下流に行くに従い漸増させ、勾配は下流に行くに従い次第に緩くするのが原則で、向きを逆に覚えると失点しやすい。

解答正解 3

管径が変化する場合や合流する場合の接合は、上流側の水位をせき上げないよう原則として水面接合又は管頂接合とする。地表勾配が急な区間では、マンホールで上下流に落差をつける段差接合により管きょ勾配を緩め、流速が上限を超えるのを防ぐ。マンホールの最大設置間隔は管きょ径 600 mm 以下で 75 m、1,000 mm 以下で 100 m、1,500 mm 以下で 150 m が標準である。

解答正解 4

水道直結直圧方式は配水管の水圧をそのまま利用して給水するため、受水タンクや高置水槽が不要で、タンク内での滞留による水質汚染のおそれが少ない。水道直結増圧方式も受水タンクを設けず、増圧給水設備で不足する圧力を補う方式であり、配水管への逆流を防ぐため逆流防止器の設置が必須である。いずれの直結方式も配水管が断水すれば給水できなくなる点が、受水タンク方式との決定的な違いである。

解答正解 1

高置水槽方式は水位と器具との高低差による位置エネルギーで給水するため、高置水槽の水面は最上階の器具より必要な高さだけ上方に設けなければならない。器具より低い位置では最上階に給水できない。圧力水槽方式は空気の圧縮・膨張を利用するため給水圧力の変動が大きく、高置水槽方式が変動の小さい方式である点と対比して覚える。

解答正解 4

設計給水量は、事務所・ホテル・学校など用途別に定められた 1 人 1 日当たりの単位給水量に給水対象人員を乗じて算定するのが基本である。時間最大予想給水量は使用のピークを見込んだ値であり、時間平均予想給水量より大きい。大便器洗浄弁は瞬間的に大流量を流すため一般の水栓より高い作動水圧を必要とし、逆に圧力が過大な場合は水はねやウォーターハンマーの原因となるため減圧弁等で調整する。

解答正解 3

建築物の内部に給水タンクを設ける場合、六面すべてを外部から保守点検できるようにする必要があり、上部は 100 cm 以上、その他の面（側面及び底部）は 60 cm 以上の空間を確保するのが標準である。天井・底・周壁を建築物の他の部分と兼用することは認められず、内部に飲料水以外の配管設備を設けることも禁止されている。マンホールは直径 60 cm 以上の円が内接できるものとし、45 cm と取り違えないよう注意する。

解答正解 3

オーバーフロー管や水抜管を排水管に直接接続すると排水が逆流してタンク内の水を汚染するため、排水口空間を確保した間接排水とし、管端には防虫網を設ける。通気のための装置は、有効容量 2 m³ 未満の給水タンク等を除いて設けることとされている。流入口と流出口を近接させると槽内の大部分で水が入れ替わらず滞留（死水）を生じるので、両者はできるだけ離して配置する。

解答正解 1

吐水口空間は、吐水口の中心から水受け容器のあふれ縁（越流面）までの垂直距離であり、容器の底面までの距離ではない。呼び径 13 mm 以下では 25 mm 以上、13 mm を超え 20 mm 以下では 40 mm 以上、20 mm を超え 25 mm 以下では 50 mm 以上が必要とされる。吐水口空間を確保できない場合は、負圧時に空気を吸い込んで逆サイホン作用を断つバキュームブレーカ等を設ける。ウォーターハンマー防止器は水撃圧を吸収する器具であり、逆流防止の機能はない。

解答正解 2

クロスコネクションとは、給水装置と井水・工業用水・再生水・消火設備・冷却水配管などを直接連結することをいい、水道法施行令により禁止されている。連結点に仕切弁や逆止弁を設けても、誤操作や弁の故障により配水管側へ逆流するおそれがあるため、弁を介した連結も認められない。バキュームブレーカは、常時圧力がかからない部分に用いる大気圧式と、常時圧力はかかるが逆圧のかからない部分に用いる圧力式を使い分ける。

解答正解 4

ウォーターハンマーは、弁の急閉やポンプの急停止によって流れが急に止められたときに生じる圧力波が管内を往復する現象で、管内流速が大きいほど圧力上昇が大きくなる。したがって防止策は流速を過大にしない管径選定であり、加えて水撃防止器は発生箇所のできるだけ近くに設ける。硬質塩化ビニルライニング鋼管をねじ接合する場合は、ねじ切りで露出した管端の鋼部が腐食するため、管端防食形継手による防食処理が必要である。

解答正解 1

局所式給湯方式は使用箇所の近くで加熱するため配管が短く、配管からの熱損失や湯待ち時間が小さい。中央式給湯方式は機械室等の加熱装置から建物全体へ配管で送る方式であり、給湯箇所ごとに湯沸器を置く方式ではない。貯湯式は湯をためて使うためピーク時の加熱能力を小さくできるのに対し、瞬間式は使用と同時に加熱するため大きな加熱能力を必要とする。

解答正解 2

20 号は 1 分間に 20 L の水を 25 ℃ 上昇させる能力であるから、能力を「流量×温度上昇」で表すと 20×25＝500 L・℃/min となる。本問の温度上昇は 40－10＝30 ℃ であるから、出湯量は 500÷30＝16.66…≒16.7 L/min となる。温度上昇が定義の 25 ℃ より大きくなれば出湯量は号数より小さくなるという関係を押さえておくと、20 L/min や 24 L/min を選ぶ誤りを避けられる。

解答正解 4

レジオネラ症を予防するための技術上の指針では、貯湯槽内の湯温を 60 ℃ 以上、末端の給湯栓でも 55 ℃ 以上となるような加熱装置を備えることとされている。レジオネラ属菌は 20〜50 ℃ 程度で増殖しやすいため、40 ℃ 程度の保持はかえって繁殖に適した条件となる。また、貯湯槽等は 1 年に 1 回以上清掃し、循環式では設備全体に湯が均一に循環するよう循環ポンプや流量弁を調整する必要がある。

解答正解 2

水は加熱されると膨張するため、密閉式の給湯設備では逃し弁により圧力の異常上昇を逃がす。逃し管（膨張管）は膨張した水の逃げ道であり、閉止されると装置の破損につながるため、途中に弁を設けてはならない。また逃し管は膨張タンクの水面より高い位置まで立ち上げて開口させる必要があり、循環ポンプは湯を戻す側である返湯管に設けて配管からの熱損失分を補う循環をつくる。

解答正解 3

湯と水を混合する水栓は、給湯側と給水側の圧力がほぼ等しいことを前提としており、両者の差が大きいと圧力の高い側が優勢になって湯温が安定しない。したがって上流の配管方式や減圧弁により両系統の圧力をバランスさせる必要がある。給湯配管では、加熱により溶存空気が分離してエアだまりとなり循環を妨げるため、空気が抜ける方向に勾配をとり最高部に空気抜き弁を設ける。銅管は流速が過大になると保護皮膜が壊れて潰食を生じるため、流速の抑制が管種選定上の要点となる。