給水装置工事主任技術者試験でよく出る計算問題を反復練習しましょう。
計算問題は必ず得点しなければ、合格できませんので、問題集や過去問を使って、解けるまで練習します。
わからない場合は、過去の記事を読み返して、公式を確認しましょう。
問題
次の図に示す給水装置において、D点の余裕水頭を求めなさい。
ただし、計算にあたってA～D間の給水管の摩擦損失水頭、分水栓、甲型止水栓、水道メーター及び給水栓の損失水頭は考慮するが、管の口径変更及び曲による損失水頭は考慮しないものとする。
また、損失水頭などは図1～3を使用して求めるものとし、計算に用いる数値条件は次のとおりとする。
- A点における配水管の水圧は、水頭として20m
- 給水栓の使用量は0.5L/秒
- 給水管の口径はA～B間は25mm、B～D間は20mm
- 分水栓、甲型止水栓及び水道メーターの口径は25mm、給水栓の口径は20mm
- A～B間の水平距離L1＝35.0m、B～C間の水平距離L2＝8.2m
- C～D間の垂直距離H＝2.8m
問題1
図1
図2
図3
解答
まずは公式を確認します。
直管の摩擦損失の計算式
hf＝i・（L＋Le）/1000
hf：直管の摩擦損失水頭（m）
i ：動水勾配（‰）
L ：直管の長さ（m）
Le：直管換算長（m）
給水栓の余裕水頭を求めるには、配水管の水圧から、すべての損失水頭と摩擦損失と高さを引いた残りの水圧が答えになります。
順番に確認していきましょう。
配水管内の水圧はh=20m
甲型止水栓、分水栓、メーターの損失水頭は図を確認し、流量Q＝0.5L/秒と、口径25mmの交差する点から、損失水頭を確認します。
画質が悪いので見にくいですが、
甲型止水栓＝0.50m
分水栓＝0.20m
メーター＝0.8ｍ
表からは正確な数字を読み取るのは難しいので、おおよそでも大丈夫です。
次に直管です。
口径毎に区間を分けてまとめます。
動水勾配はウエストン公式を見て確認します。
| 流量（L/秒） | 管径 | 動水勾配（‰） | 直管の長さ（m） | |
| 区間Ａ～Ｂ | 0.5 | 25 | 68 | 35.0 |
| 区間Ｂ～Ｄ | 0.5 | 20 | 180 | 8.2＋2.8 |
次にＡ～Ｄの摩擦損失水頭を計算します。
公式を確認しながら何の数字がどこに入るか確認しましょう。
Ａ～Ｂ区間の計算
hf ＝ 68 ✕ 35 / 1000 ＝ 2.38（m）
Ｂ～Ｄ
hf ＝ 180 ✕ （8.2 ＋ 2.8） / 1000 ＝ 1.98（m）
hf ＝ 2.38 ＋ 1.98 ≒ 4.36（m）
Ａ～Ｄ間の動水勾配は 4.36（m）
次に余裕水頭を計算します。
余裕水頭は、配水管内の水圧から器具の損失水頭、動水勾配、管の延長、配水管と給水栓の高低差を引けば求められます。
余裕水頭の公式
hα ＝ h ー （ h分 ＋ h止 ＋ hメ ＋ hL ＋ hf ＋ h給 ） ー h0
hα ：配余裕水頭
h ：配水管内の水圧
h分 ：分水栓の損失水頭
h止 ：止水栓の損失水頭
hメ ：メーターの損失水頭
hL ：曲がりや口径縮小などの損失水頭
hf ：直管の摩擦損失水頭
h給 ：給水栓の損失水頭
h0 ：配水管から給水栓までの立ち上がり高さ
この公式に数値を当てはめていきます。
余裕水頭の計算
hα ＝ 20 ー （ 0.2 ＋ 0.5 ＋ 0.8 ＋ 0 ＋ 4.36 ＋ 1.2 ） ー 2.8
＝ 10.14（ｍ）
答え 10.14（m）
まとめ
他の記事で解説していない公式もでてきたので、難しかったと思います。
実際、実務でもどうやって計算しようか？というのはよくあることで、考える力が必要です。
考え方に慣れないと、難しいので、最初はサッと流し見して構いませんので、次はもう少し詳しく読んでみようとか、解いてみようという気持ちが大切です。
この計算問題だけでなく、他の計算も試験にはでますので、理解できるまで読み返して、繰り返しチャレンジしてみてください。
給水装置工事主任技術者試験に必要な計算知識
