老朽化が進む上下水道インフラの維持管理をデジタル化：自治体における課題と解決策、政策論点
はじめに：喫緊の課題としての上下水道インフラ老朽化
日本の社会インフラ、特に上下水道施設の多くは高度経済成長期に整備され、現在その多くが耐用年数を超過または接近しており、老朽化が深刻な課題となっています。管路の破損による漏水や道路陥没、施設の機能低下は、住民生活への影響だけでなく、修繕・更新費用の増大という財政的な負担も自治体に重くのしかかっています。
一方で、多くの自治体では財源や専門技術を持つ人材の不足が進んでおり、効率的かつ効果的な維持管理手法の確立が急務となっています。こうした状況において、デジタル技術の活用は、老朽化対策と効率的な維持管理の両立を実現するための重要な鍵として期待されています。
本稿では、上下水道インフラの維持管理における現状の課題を整理し、それに対してデジタル技術がどのように貢献できるのか、具体的な技術や導入事例、そして自治体が直面する現実的な課題と政策的な論点について解説いたします。
上下水道インフラ維持管理の現状と課題
上下水道施設の維持管理は、広範囲にわたる管路網、ポンプ場、浄水場、下水処理場など多岐にわたります。現在の維持管理は、定期的な巡回点検や法定検査が中心ですが、以下のような課題があります。
- 老朽化の進行と修繕・更新費用の増大: 多くの施設が耐用年数を超え、大規模な修繕や更新が必要となるケースが増加しており、財政負担が増大しています。
- 点検・監視業務の非効率性: 広大な管路網を目視や聴音器などで点検するには膨大な時間と労力が必要であり、効率化が求められています。異常の早期発見が難しく、被害が拡大するリスクもあります。
- 熟練技術者の高齢化・不足: 施設の維持管理や補修には高度な専門知識や技術が必要ですが、従事者の高齢化が進み、後継者不足が深刻化しています。技術継承の仕組みも十分ではありません。
- 情報管理の煩雑さ: 管路台帳や修繕履歴などが紙ベースや個別のシステムで管理されている場合があり、最新情報の共有やデータに基づいた分析・意思決定が困難です。
- 災害時の対応力: 地震や豪雨などの災害時において、施設の被害状況を迅速かつ正確に把握し、復旧計画を立てるための情報収集や連携体制に課題が見られます。
デジタル技術がもたらす解決策
こうした課題に対し、様々なデジタル技術が有効な手段となり得ます。主な活用例を以下に示します。
1. 資産情報のデジタル化と「見える化」（GISの活用）
地理情報システム（GIS）を活用し、管路の種類、設置年、材質、修繕履歴、劣化情報などを地理情報と紐づけて一元管理することで、施設の「見える化」を進めることができます。これにより、老朽化の傾向を分析したり、優先的に点検・修繕が必要な箇所を特定したりすることが可能になります。これにより、勘や経験に頼るのではなく、データに基づいた計画的な維持管理（アセットマネジメント）への移行が進みます。
2. 点検・監視業務の高度化・効率化（IoT、センサー、ドローン、AI）
- IoTセンサーによる常時監視: 管路内に設置したセンサーで水圧、流量、水質などをリアルタイムで計測したり、異音や振動を検知したりすることで、漏水などの異常を早期に発見できます。これにより、大規模な被害に至る前に対応できるようになります。
- ドローンによる点検: 人が立ち入りにくい場所（高所、地下、危険区域など）にあるポンプ場や処理場、貯水槽などの施設点検にドローンを活用することで、安全かつ効率的な点検が可能になります。空撮画像から施設の劣化状況を詳細に把握できます。
- AIによる画像診断・劣化予測: ドローンやカメラで撮影した管路内部の画像データをAIで解析し、ひび割れや腐食などの劣化箇所を自動検出・診断します。これにより、点検作業の負担を軽減し、見落としを防ぐことができます。また、過去の点検データや修繕履歴、環境データなどをAIが分析することで、将来的な施設の劣化を予測し、予防保全に基づいた修繕計画を立てるのに役立ちます。
3. 業務プロセスの効率化（クラウド、モバイル）
点検結果や修繕記録を現場からタブレットなどのモバイル端末で直接入力し、クラウドシステムでリアルタイムに共有することで、紙ベースの報告書作成や事務所でのデータ入力といった手間を省き、業務を効率化できます。関係者間での情報共有もスムーズになります。
4. 災害対応力の強化
リアルタイム監視システムからのデータやGISで管理された施設情報を、災害対策本部と現場作業員が共有することで、被災状況の把握、応急復旧の優先順位付け、住民への情報提供などを迅速に行うことが可能になります。
自治体における導入・活用事例（一例）
ある自治体では、老朽化が進む管路の漏水対策として、IoTセンサーを用いた常時監視システムを導入しました。これにより、これまでは発見が難しかった地下の小規模な漏水を早期に検知できるようになり、修繕コストの削減と貴重な水資源の保全に繋がっています。導入当初はセンサーの設置場所の選定やデータの分析方法に課題がありましたが、ベンダーとの連携や段階的なエリア拡大により、運用ノウンスを蓄積しています。
別の自治体では、GISによる管路台帳のデジタル化と、ドローンを用いた施設の定期点検を組み合わせて実施しています。これにより、膨大な管路情報を一元管理し、点検業務の負担を大幅に軽減することができました。課題としては、過去の紙台帳データの移行作業に多大な労力が必要だった点、ドローン操縦やデータ解析ができる人材育成が今後の課題となっています。
導入・活用における現実的な課題と克服策
デジタル技術の活用は大きな可能性を秘めている一方で、地方自治体が導入を進める上ではいくつかの現実的な課題に直面します。
- 財源の確保: システム導入やセンサー設置、人材育成には一定の初期投資が必要です。国の補助金や交付税措置の活用、PFI（プライベート・ファイナンス・イニシアティブ）などの公民連携手法による資金調達を検討する必要があります。複数の自治体で共同でシステムを整備する広域連携も有効です。
- 専門人材の育成・確保: デジタル技術を活用・運用できる人材が不足しています。既存職員への研修、外部の専門家やベンダーとの連携、他の自治体との人事交流によるノウハウ共有、地域おこし協力隊制度の活用などが考えられます。
- 既存システムとの連携とデータ標準化: 既に導入されている様々なシステムとのデータ連携がスムーズに行えるか、データの形式をどのように標準化するかが課題となります。導入計画段階で互換性や拡張性を慎重に検討し、必要であれば標準化に向けた取り組みを進める必要があります。
- 住民理解と合意形成: 上下水道料金の値上げに繋がる可能性など、住民の理解を得るための丁寧な説明や合意形成プロセスが重要です。デジタル化によるサービス向上やコスト抑制効果を分かりやすく伝える必要があります。
政策的な論点
上下水道インフラの維持管理におけるデジタル化を効果的に推進するためには、自治体の努力だけでなく、国や都道府県レベルでの政策的な後押しも不可欠です。
- 技術標準・データ標準の策定と普及: デジタル技術やシステムの導入を円滑に進めるため、国や関連団体が技術仕様やデータ形式の標準を策定し、その普及を促進することが望まれます。これにより、異なるシステム間の連携が容易になり、ベンダーロックインのリスクを低減できます。
- 財政支援措置の拡充: デジタル化に必要な初期投資や運用コストに対する国の補助金、交付税措置、地方債の活用要件緩和など、財政的な支援を拡充することで、財政基盤が弱い自治体でも導入が進めやすくなります。
- 人材育成・確保支援: 自治体職員向けのデジタル技術研修プログラムの充実、専門人材を確保するための支援制度、自治体間での人材派遣や技術共有を促進する仕組みづくりが必要です。
- 広域連携の推進とデジタル基盤整備: 上下水道事業の広域連携は、施設の集約や経営効率化だけでなく、デジタル化に必要な投資を複数の自治体で分担できるメリットがあります。広域連携の推進と、それに合わせたデジタル基盤の共同整備を一体的に支援する政策が必要です。
- 民間技術・ノウハウ活用の促進: 高度なデジタル技術や運用ノウハウを持つ民間事業者との連携（PPP/PFI、業務委託など）をさらに促進するためのガイドライン策定や成功事例の共有が重要です。
結論：デジタル化による持続可能な上下水道事業の実現に向けて
上下水道インフラの老朽化は、将来にわたり安全で安定したサービスを提供し続けるために、待ったなしの課題です。デジタル技術は、この課題に対し、維持管理の効率化、コスト削減、事故リスク低減、そして災害対応力強化といった側面から多大な貢献が期待できます。
しかし、技術導入にはコスト、人材、既存システムとの連携といった課題も伴います。これらの課題を乗り越えるためには、自治体内部での計画策定と着実な実施に加え、国や都道府県による政策的な支援、そして民間との連携が不可欠です。
本稿で述べたデジタル技術の活用は、単に最新技術を導入すること自体が目的ではなく、あくまでも持続可能で強靭な上下水道事業を確立し、将来にわたって住民が安心して暮らせる地域を維持するための手段です。
皆様の自治体では、上下水道インフラの維持管理においてどのような課題に直面し、デジタル技術の活用についてどのようなお考えがありますでしょうか。ぜひ、未来地域デジタルフォーラムで知見や経験を共有し、議論を深めていきましょう。どのような政策が必要か、具体的な提言に繋がる活発な意見交換を期待しております。