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摩擦損失
流体が管や流路の中を流れる時に管の内壁との接触や管内の凹凸や流れ方の変化によって少しずつエネルギーを失う現象を指します。水はまっすぐ静かに流れているように見えても実際には管の表面との間で抵抗を受けておりその抵抗が大きいほど流れにくくなります。管や流路が十分に滑らかでない時や流れる距離が長い時や水の流れが速い時ほど損失は大きくなり同じ水量を送るためにより多くの圧力が必要になります。摩擦損失は流体力学や配管設備の設計や解析で重要な考え方であり正確に見ておかないと末端で水が弱い蛇口を開けた時に勢いが出ない高い位置で給水しにくいといった不具合につながるため流体を効率よく動かし設備全体の働きを安定させるうえで重要です。摩擦損失は以下の要因によって影響を受けます。

●管の表面の状態
管の内壁が滑らかかどうか表面の粗さがどの程度かが影響します。新しい管でも材質によって流れやすさに差があり古い配管ではさびや付着物で内面が荒れて損失が増えやすくなります。水の出が以前より弱くなった時は配管内部の状態悪化が関わることもあります。
●流体の性質
流体の粘性や密度が摩擦損失に影響します。粘りのある流体ほど抵抗を受けやすく水でも温度や混入物の状態で流れ方が変わることがあります。水道では濁りや異物混入そのものが別の不具合の合図になるため流体の性質を見ることは原因の切り分けにも役立ちます。
●流速
流体の速さが大きくなるほど摩擦損失も増加します。一度に多くの水を流そうとすると圧力低下が目立ちやすく複数の蛇口を同時に使った時だけ水勢が弱くなる場合は流速上昇に伴う損失の影響が疑われます。
●管の形状と長さ
管の内径や長さや曲がりの数も摩擦損失に影響します。細い管や長い配管経路や曲がりの多い取り回しでは水が進むたびに抵抗を受けやすくなり末端での水圧不足につながります。増改築後に水の出方が変わった時は配管経路の変化が関係することもあります。

摩擦損失は流体の運動方程式やベルヌーイの定理などを用いて計算することが可能であり設備設計や効率の評価で重要な指標になります。計算だけでなく現場では実際の水圧や流量や使用状況を見ながら判断することが大切であり理論上は問題がなくても古い配管や継手の詰まりで想定より大きな損失が生じることがあります。

水道水における摩擦損失とは
水道水の流れでいう摩擦損失とは配管内部を流れる水が管壁や内部の凹凸に触れながら進むことで圧力や勢いを少しずつ失う現象を指します。これは水の流速や配管の材質や内径や長さや表面の粗さによって大きく変わります。とくに管が長いほど内壁が荒れているほど損失は増えやすく水圧低下の要因となります。一般に配管の摩擦損失はダーシー・ワイスバッハの式を使って考えられ流速や管径や摩擦係数から損失水頭を見ていきます。摩擦係数はレイノルズ数や管の相対粗さに左右され流れが乱れやすい状態では大きくなりやすいため注意が必要です。現場で起こりやすい状況としては二階だけ水の勢いが弱い台所と浴室を同時に使うと急に出が悪くなる古い鉄管の住宅で年々水量が落ちるといった例があります。見分け方としては一つの蛇口だけではなく複数箇所で同じように弱さが出るか時間帯や同時使用で差が出るかを確認すると配管全体の損失か機器単体の故障かを考えやすくなります。初期対応としては止水栓が十分開いているかストレーナーにごみが詰まっていないかを確認しそれでも改善しない時は配管の内径不足や内部付着や経路の問題も疑います。配管では直管部分だけでなくエルボやバルブや継手といった局所部分でも流れが急に変わるため追加の圧力損失が生じます。とくにバルブの開きが小さい状態や曲がりが多い配管では影響が強く出やすく流量調整のつもりで絞り過ぎると末端で使いにくくなることがあります。水道設計では摩擦損失を抑えるために適切な配管径の選定や内壁が滑らかな材質の採用が重要になります。塩化ビニル管やポリエチレン管は鋼管に比べて内壁が滑らかで損失低減に役立つ一方で管径を大きくすれば流速が下がり損失も抑えやすくなりますが費用や施工条件との兼ね合いがあるため全体のバランスを見て決める必要があります。水道施設ではポンプの揚程設定でも不足分を補いますが損失が過大なままでは末端での給水不良や流量不足が起こりやすくなるため設計段階から十分な検討が必要です。家庭でも蛇口の先の掃除では改善しない全体的な水圧低下や増築後の出水不良や古い配管での著しい水量低下がある時は摩擦損失の増大や配管条件の不適合が関わることがあるため水道業者へ相談して点検を受けることが役立ちます。