湧水槽容量計算・排水ポンプの選定方法を動画と記事で解説します

湧き水がでる地質の現場で地階の湧水槽の設置が必要になったが、容量の決定方法なんてわからない。ましてや排水ポンプの能力の計算方法なんて皆目見当がつかず困っている。

水道局の資料の計算例を見ても入ってこない。

そんな方に参考になればと湧水槽の容量計算の方法と排水ポンプの選定方法について解説いたします。

尚、５以降の手順は地下排水槽ほぼ（汚水・雑排水・混合・雨水・湧水）同じです。

ちなみに、私は京都の水道屋さんで15年以上勤務しております。資格は排水設備工事責任技術者・１級管工事施工管理技士を保有しております。

水道修理のことから水理計算方法まである程度の信頼の担保になると思います。

管材・ポンプ屋さんで見積するとざっくりとした計算で能力選定されます。
今回の計算を自力で行うことでポンプ能力を下げられる可能性もあり、結果的に予算削減になるというメリットがあります

計算手順はYoutube動画でご説明します

湧水槽の有効容量の計算方法と排水ポンプの設定・水位設定の動画で分割しております。

排水槽（汚水・雑排水・混合）の場合はこちら

 

雨水槽の場合はこちら

 

湧水槽及び排水ポンプの計算手順

１．湧水対象面積を求める

湧水対象面積を計算します。

地下水位面はボーリング調査など建築側で調査してもらってください。

上記の図を基に計算してみると

（床面積）　20.0 × 18.0 ＝ 360.0㎡・・・床面積

（壁面積）　（20.0 × 2 + 18.0 × 2 ）× 1.5 ＝ 114.0㎡・・・ドライエリア上部

湧水対象面積＝　474.0㎡　

２．湧水量を求める

湧水流入量を１～５ℓ/㎡・ｈの量とすると

474.0㎡ × １ℓ/㎡・h ≒ 474.0ℓ/h ＝ 0.474㎥/h

474.0㎡ × ５ℓ/㎡・h ≒ 2,370ℓ/h ＝ 2.37㎥/h

１日の総流入量は

0.474㎥/h × 24h ＝ 11.376㎥/d

2.37㎥/h × 24h ＝ 56.88㎥/d

※無駄に式が長くなるので（ℓ）を使わず終始（㎥）で計算してます

３．湧水量から有効容量・槽の大きさを計算する

湧水槽の有効容量を求めていきます。

今回、湧水槽の有効容量は仮に５ℓ/㎡・ｈとします。

2.37㎥/h × 2h ＝ 4.74（㎥）

よって有効容量は4.74 ㎥とします。

又、湧水槽の大きさは有効容量の1.5倍以上なので。

4.74 ㎥の場合、7.11  ㎥ 以上必要になります。

仮に３×２×1.5として9.0㎥の大きさの湧水槽をイメージすると下記のようになります。


ただし有効容量の水位は、流入および吐出し管より下部になるように検討しなければなりません（下記図参考）

計算した槽の大きさに合う体積（容積）になるように計算します。

ここでは汚水槽のときと同様の図を引用させていただいてます。

体積イは四角錐台なのでオベリスクの公式を用いて計算しています。

詳細は下記の表をご覧下さい。

４．湧水量から排水ポンプの能力を求める

先ほどの湧水流入量の３分～10分間貯留した量を１分で排出できる能力を選定します。

0.474㎥/h ÷ 60分 × 3～10分 ≒ 0.0237～0.079㎥/min

2.37㎥/h ÷ 60分 × 3～10分 ≒ 0.1185～0.395㎥/min

先ほど湧水流入量を５分で求めた場合は、１台当たりの

ポンプ能力が 0.15（㎥/min）のポンプならぎりぎり可能

という意味です。

ただ正直、結構幅があります。

※ただし、0.4（㎥/min）以下にすること。

以降は汚水槽等と同様の手順です。

５．配管経路を確認する

まずは、下記の（落書きみたいですが）平面図から立面図を作成します。

配管の高さのみを集計します。

このとき、ポンプの停止水位とます深を差し引いて計算して下さい。

配管延長および継手・弁の数を各口径ごとに集計します。

排水ポンプからの配管口径は２本を合流させる場合は１ランク上の口径を使用して下さい。

 

６．排水ポンプの口径を求める

ここで４で求めた排水ポンプの能力（１分当たりの流量）0.15（㎥/min ）を使います

D（ポンプ口径）＝ 146 × 0.150（流量）÷ 1.5（単独運転の流速V）＝ 46.17

46.17 <  50なので、50mmとします。

さらに流速の確認も行います。排水は流速 0.6m/s 〜 3.0m/s の範囲に設定します。

詳細は下記の表をご覧下さい。

７．排水ポンプの全揚程を求め、表から選定する

排水ポンプの全揚程を求めていきます。

１．Ｈａ（実揚程）を求める

先ほどの高さを確認したのはこのためです。

今回は 2.9m とします。

２．ｈｆ（延長部）の損失を求める

ｈｆ ＝ ｆｍ × （Ｌ÷Ｄ）×（Ｖ＾２÷２ｇ）

※Ｌは管延長,Ｄは口径（ｍ）,Ｖは計算結果の流速,ｇは重力加速度

ｆｍ ＝ 124.6 ÷ Ｄ＾ 1/3 × ｎ＾２　※ｎは粗度係数。塩ビの場合は0.01

公式が複雑なため、詳細は下記の表をご覧下さい。

３．ｈａ（継手部）の損失を求める

継手・弁類						口径				損失係数				V^2/2g				個数			小計
エルボ９０°						50				0.29				0.0823				2			0.04773
仕切弁						50				0.17				0.0823				1			0.01399
逆止弁						50				1.2				0.0823				1			0.09875
エルボ９０°						65				0.29				0.0287				1			0.00832
合　計																					0.169

４．Ｈｆ（管路損失）を求める

ｈｆ（延長部） ＋ ｈａ（継手部）＝ Ｈｆ（管路損失）

Ｈｆ

0.20（50mm）

＋

0.00（65mm）

＋

0.169

＝

0.373

 ５．Ｈｏ（放流速度損失）を求める

Ｈｏ＝ ｆｏ × （Ｖ＾２÷２ｇ）　ｆｏ＝　１（角端）　ｆｏ ・・・放流損失

＝ 1 × 0.287（各口径で比較して小さい方） ＝ 0.287

放流部の形状で下記の図を参考にｆｏを変更します。

６．ＴＨ（全揚程）を求める

ＴＨ （ポンプ全揚程）＝ Ｈｆ（管路損失）＋ Ｈａ（実揚程） ＋ Ｈｏ（放流速度損失）

＝ 0.373 ＋ 2.9 ＋ 0.287

＝ 3.302 × 安全値 1.2 ＝ 3.962 ≒ 4.0m

７．ポンプを選定する

ポンプメーカーの性能成績書からポンプの能力と全揚程の数値が交わる点を確認し選定を行います。

ポンプ能力は 150ℓ/min ，全揚程が4.0m とすると下記の図のようになります。

８．排水ポンプの水位設定をする

水位の設定は停止水位、起動水位、並列運転水位、警報水位、規定水位があります。

・停止水位・・・ポンプの停止水位（ポンプの仕様書に記載）

停止水位は仮に0.2mとします。以降は下記の図をもとに計算します。

・起動水位・・・ポンプ３分稼動した数値から停止水位を差し引いた釜場の容積（釜場の有効容量）を引いた数値を槽本体の面積で割った高さ

{（0.15 × 3）- 0.8 × 0.8 × 0.3 } ÷ （2.0 × 1.0） ＝ 0.129

起動水位は0.129mとします。

・並列運転水位・・・起動水位の10cm上部もしくはポンプ３分稼動した数値を槽本体の面積で割った高さ

（0.15 × 3）÷ 2.0 × 1.0 ＝ 0.225

並列運転水位は0.225mとします。

・警報水位・・・並列起動水位の10cm上部

警報水位は0.1mとします。

・規定水位・・・槽の有効容量から釜場の有効容量を引いた数値を槽本体の面積で割った高さ

有効容量（仮の数値）より　1.8 – 0.192 ＝1.608（ ㎥/min）

1.608 ÷ 2.0 ＝ 0.804

規定水位は 0.804m とします。

以上の計算結果を図で表すと下記の通りになります。

おわりに

以上、湧水槽の容量の計算方法及び排水ポンプの決定手順です。是非参考にしていただけると嬉しいです。

又、後日Excel計算書を販売する予定です！お役立ていただけるように入力手間を最小限にするように作成するつもりですので是非ご利用いただけたらなと思います。

質問も受け付けておりますのでお問合せフォームにて送信お願い致します。

 

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