こつぶの「なんで？」
こつぶねえ、カイ父さん！ 滝の水って、高いところから低いところへ流れるよね。でも、山の上にも家があるよ。あんなに高いところまで、どうやって水道の水を届けているの？
カイ父さんふしぎだね。じゃあ、家よりも高いところに水をためておけたら、どうなるかな？
こつぶあっ！ そこから家へは、下へ流れる力を使えそう！
まずは、かんたんに説明
カイ父さんその考え方が使えるよ。飲める水をためておく配水池の水面が、家のじゃぐちより十分に高ければ、その高さの差を利用して、水道管で水を届けられるんだ。
こつぶでも、低いところにある水を、高い配水池まで運びたいときは、どうするの？
カイ父さんそこで役立つのがポンプだよ。水に力を加えて、高いところなどへ送り出す機械なんだ。水道では、高さの差とポンプの力を、使い分けたり組み合わせたりしているよ。
図で見てみよう
高いところに水を届ける2つの方法
A：高い配水池から家へ 家が山の高いところにあっても、左の配水池の水面は、家のじゃぐちより高い位置にあるね。水道管が谷へ下がってから上っていても、必要な水圧があれば家まで水を届けられるんだ。
B：ポンプで高い配水池へ送る 浄水場でつくった水をポンプで高い配水池へ送り、いったんためるよ。そこからは別の管を通り、配水池の水面と家との高さの差を利用して届けるんだ。
配水池の内部は、水のたまり方や管のつながりが見えるように描いた模式図なんだ。
水圧は、水が管の内側を押す強さのことだよ。管の中を流れるときの抵抗を考えて、途中の高いところや家でも必要な水圧を確保することが大切なんだ。
こつぶAの水道管は、一度下がってから、また上っているね。ここにもポンプがいるのかな？
カイ父さん上り坂があるからといって、必ずポンプがいるわけではないよ。配水池の水面が十分に高く、途中の高い部分でも家のじゃぐちでも必要な水圧が保てれば、水は届くんだ。
ただし、水は管の中を流れると、管の抵抗によって水圧が下がるんだ。だから、水道を設計するときは、配水池の高さだけでなく、管の長さや太さ、必要な水の量も確かめているよ。
こつぶポンプが水に力を加えるって、水鉄砲に似ているのかな？ 押し棒を押すと、水が上にも飛ぶよね。
カイ父さん「水に力を加えて送り出す」という働きは似ているね。でも、水道のポンプと水鉄砲は中の仕組みが同じというわけではないよ。水道のポンプは、水を空中へ飛ばすのではなく、管の中を通して送るんだ。
大人も「なるほど！」
水道のポンプは、いつも家まで直接水を押しているわけではない。
図のBでは、ポンプの仕事は高い配水池まで水を送ること。水はいったん配水池にたまり、そこから先は、配水池の水面と給水先との高さの差を利用して流れるんだ。
ほかにも、ポンプで町の水道管へ直接水を送ったり、高い場所の一部の区域で水圧を高めたりする方法があるよ。地形や必要な水の量に合わせて、届け方を選んでいるんだ。
こつぶポンプで高い配水池まで送って、そこからは高さの差で届けるんだね！ ポンプがずっと家まで水を押しているわけじゃないんだ！
こつぶの確認クイズ
第1問 高い配水池から家へ水を送るとき、何を利用しているの？
① 配水池の水面と、家のじゃぐちとの高さの差
② 水道管の色のちがい
③ 家の屋根の大きさ
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正解は①。水面が十分に高く、途中の管や家で必要な水圧を保てれば、高さの差で水を届けられるよ。
第2問 図のBで、ポンプが水を送る先はどこ？
① 家のじゃぐち
② 高いところにある配水池
③ 川の中
答えを見る
正解は②。この例では、ポンプで高い配水池まで送り、いったんためているよ。配水池から家までは、高さの差を利用して届けるんだ。
だれかに教えたくなるまとめ
今日のたんけんでわかったこと
- 配水池の水面と家のじゃぐちとの十分な高さの差を、水を届けるために利用できる
- 高さの差だけで必要な水圧や水量を確保できないときは、ポンプを使う方法がある
- ポンプで高い配水池へ送り、そのあとは高さの差で届ける方法もある
こつぶ「山の上の家にも、もっと高いところの水やポンプの力を使って、水を届けているんだよ」。今度、友だちにも教えてみよう！
次に読む記事
参考にした資料
神奈川県「配水池及びポンプ所」：高い配水池とポンプを利用した水の届け方
横浜市水道局「配水のしくみ」：地形に合わせ、高さの差とポンプを使い分ける仕組み
日本水道協会『水道施設設計指針2012』抜粋版（国土交通省掲載PDF）：7.1.7「配水方式の選定」（本文36ページ）、水を送る原理と方式の確認に参照