JP2001174259A - 海面変位計測装置 - Google Patents

海面変位計測装置

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照之 加藤
Yukihiro Terada
幸博 寺田
Masao Kinoshita
正生 木下
Eiji Kakimoto
英司 柿本
Hideki Endo
英樹 遠藤
Hiroshi Isshiki
浩 一色
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Abstract

(57)【要約】 【課題】面倒な解析処理を行うことなく海面の状態を把
握し得る海面変位計測装置を提供する。 【解決手段】所定海域に浮遊される2個の浮体1(1
A,1B)と、これら各浮体1A,1Bに設けられて少
なくとも上下方向での変動を計測し得るGPS受信器2
(2A,2B)とから構成するとともに、一方の浮体1
Aについては、海面付近での水位の変動を検出し得るよ
うにするとともに、他方の浮体1Bについては、棒状部
材11の海面下の所定位置に板状の抵抗部材14を取り
付けて、海面下の所定位置での海水の変動を検出し得る
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海面の変位を計測
するための変位計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、海面の状態を観測する場合、その
海域に浮体を浮かべるとともに、その浮体の変動を、例
えばGPS受信器を用いて計測することにより行われて
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の浮体の変動
による観測においては、その計測データには、原因が異
なる種々の周期を有する波が合成されており、したがっ
て実際の海面の状態を正確に把握するためには、計測デ
ータに、ディジタフィルタを通すなどの解析処理を行う
必要があり、その作業が面倒であった。
【0004】そこで、本発明は、面倒な解析処理を行う
ことなく海面の状態を把握し得る海面変位計測装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の海面変位計測装置は、所定海域に浮遊され
る複数個の浮体と、これら各浮体に設けられて少なくと
も上下方向での変動を計測し得る位置計測器とから構成
するとともに、上記1個の浮体については、海面付近で
の水位の変動を検出し得るようにするとともに、残りの
浮体については、棒状部材の海面下の所定位置に板状の
抵抗部材を取り付けて、海面下の所定位置での海水の変
動を検出し得るようにしたものである。
【0006】また、本発明の他の海面変位計測装置は、
所定海域に浮遊される複数個の浮体と、これら各浮体に
設けられて少なくとも上下方向での変動を計測し得る位
置計測器とから構成し、かつ上記各浮体を、海面に浮遊
する棒状部材と、この棒状部材における海面下の所定位
置に取り付けられる板状の抵抗部材とから構成するとと
もに、各抵抗部材の海面下の取付位置を、それぞれ異な
らせたものである。
【0007】上記各海面変位計測装置によると、浮体を
複数個配置するとともに、一方の浮体を、海面付近に浮
遊させるとともに、他方の浮体を、棒状部材で構成する
とともに、その下端部に設けられる抵抗部材を、所定の
設置深さに位置させることにより、海面付近と海面下に
おける海水の変動をそれぞれ計測することができるの
で、両計測データを比較することにより、例えば津波の
発生の有無を、確実にかつ解析処理を行うことなく、検
知することができる。
【0008】さらに、上記各海面変位計測装置におい
て、深い海水の変動を計測するための浮体における抵抗
部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状部
材の下端部に連結部材を介して取り付けるようにしたも
のである。このように、深い位置での海水の変動を計測
する浮体の抵抗部材を、連結部材を介して、棒状部材の
下端部から吊り下げることにより、簡単な構成にて、す
なわち棒状部材を長くすることなく、深い位置での海水
の変動を計測することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る海面変位計測装置を、図1〜図4に基づき説明する。
この海面変位計測装置は、例えば所定海域に設置され
て、GPSシステムを利用して、異なる深さで、例えば
海面近傍と所定深さでの海水の変動を測定することによ
り、津波を検知するものである。
【0010】すなわち、この海面変位計測装置は、図1
に示すように、所定海域に設置された2個の浮体(ブイ
ともいう)1(1A,1B)と、これら各浮体1A,1
Bに取り付けられてGPS衛星3からの電波を受信して
各浮体1A,1Bの時々刻々変化する位置(変動位置)
を計測するGPS受信器(位置計測器の一例で、勿論、
これには位置を演算する演算部が設けられている)2
(2A,2B)とから構成されている。
【0011】なお、これら各浮体1A,1Bに設けられ
たGPS受信器2A,2Bにて得られた浮体1A,1B
の位置データ(計測データ)は、例えば陸上基地局4に
無線にて送信されて、ここで、海面の状態が検知(観
測)される。上記一方の浮体1Aは、図2に示すよう
に、所定海域に係留索5を介して係留されるとともに比
較的高さが低く(例えば、2m弱程度)かつ所定径(例
えば、直径が2m程度)の円柱部材11により構成され
るとともに、この円柱部材11の上面には、必要な測定
機器の一つとしてGPS受信器2Aが設置されている。
【0012】また、上記他方の浮体1Bは、図3に示す
ように、所定長さ(例えば、8m程度)で所定径(例え
ば、130mm程度)の細長い棒状部材(竿状部材とも
いえる)12により構成されるとともに、海面から所定
深さ(以下、設置深さという)の下端部には、錘13が
取り付けられるとともに、所定面積を有する板状、好ま
しくは円板状の抵抗部材14および重さの微調整用のバ
ラス15が外嵌されて抵抗部材14上に載置されてい
る。この棒状部材12の上端部にGPS受信器2Bが取
り付けられている。
【0013】上記海面変位計測装置を設置する場合、図
1に示すように、まず一方の浮体1Aを海面に浮かべる
とともに係留索5を介して係留し、かつ他方の浮体1B
を連結索6を介して上記一方の浮体1Aに連結して、2
個の浮体1A,1Bを所定海域に浮遊させる。ところ
で、上記一方の浮体1Aの円柱部材11は、高さと径の
比率が1に近い形状であるため、海面に浮かべた場合に
は、海面の変動に追従し、したがってこの一方の浮体1
Aで得られる計測値は、海面付近の変動を示しているた
め、通常の風波などによる小さい変動が計測されること
になる。
【0014】一方、他方の浮体1Bは、棒状部材12で
構成されているため、海面に浮かべた場合には、その下
端部が比較的深い箇所に位置することになるため、風波
の影響を受けない海面下での海水の変動、すなわち津波
などの大きい波の変動に追従することになる。そして、
これら両浮体1A,1Bの各GPS受信機2A,2Bで
得られた計測データは陸上基地局4に無線にて送信さ
れ、ここで、海面の状態、例えば津波の発生の有無が観
測される。
【0015】すなわち、通常の海象状態では、海面には
風波による比較的小さい変動が生じているが、少し深い
箇所では、風波による影響が殆ど無くなり、穏やかな変
動となっている。したがって、一方の浮体1Aの変動量
と、他方の浮体1Bの変動量とが異なるとともに、他方
の浮体1Bの動きが、一方の浮体1Aよりも、ゆっくり
としたものになっている。
【0016】ここで、通常の海象状態における、両浮体
1A,1Bの変動量(波高)を示すと、図4のグラフの
ようになる。図4(a)は、一方の浮体1Aの変動量を
示しており、(b)は他方の浮体1Bの変動量を示して
おり、このグラフから、海面に浮遊している一方の浮体
1Aの変動量が、他方の浮体1Bの変動量よりも、大き
くかつその変動周期が高いことが分かる。
【0017】ところで、津波の場合には、比較的深い範
囲に亘って波が伝わるため、両方の浮体1A,1Bが、
一緒に、変動することになる。したがって、両浮体1
A,1Bにおける計測データが、ほぼ同一の周期および
振幅で変化している場合には、海面の変動が津波による
ものであることが分かる。なお、上記両浮体1A,1B
の計測データの差を求めることにより、例えば海面のう
ねりなどについても、その発生およびその大きさを検出
することができる。
【0018】このように、浮体1を2個配置するととも
に、一方の浮体1Aを、海面の表面付近に浮遊させると
ともに、他方の浮体1Bを、棒状部材12で構成すると
ともに、その下端部に設けられる抵抗部材14を、所定
の設置深さに位置させることにより、海面付近と海面下
における海水の変動をそれぞれ計測することができるの
で、両計測データを比較することにより、津波の発生の
有無を、確実にかつ解析処理を行うことなく、検知する
ことができる。
【0019】ところで、上記実施の形態においては、一
方の浮体1Aを円柱部材11で構成することにより、海
面付近の海水の変動を検出するとともに、他方の浮体1
Bを棒状部材12の下端部に抵抗部材14を取り付けて
構成することにより、海面から所定深さにおける海水の
変動を検出するようにしたが、例えば両方の浮体とも、
棒状部材の下端部に抵抗部材を取り付けて構成したもの
でもよい。
【0020】すなわち、図5に示すように、2個の浮体
21の内、一方の浮体21Aを、短い棒状部材31の海
面下(設置深さ)LAの箇所に、円形板体よりなる抵抗
部材32を取り付けるとともに、他方の浮体21Bにつ
いても、長い棒状部材33の海面下(設置深さ)LB
箇所に円形板体よりなる抵抗部材34を取り付けるよう
にしてもよい。
【0021】勿論、図示しないが、両棒状部材31,3
2の上端部には、GPS受信器が取付けられている。こ
こで、上記両棒状部材31,32の運動について説明す
る。周期T(秒)の波による水塊の運動は、その水深を
D(m)とすると、下記(1)式に示すような範囲で主
に起こる。
【0022】D≦1.56×T2・・・・(1) したがって、上記両浮体21A,21Bが応答する波周
期の最小値を、TA,TBとすると、下記(2)式および
(3)式の関係が成立する。 LA≦1.56×TA 2・・・・(2) LB≦1.56×TB 2・・・・(3) したがって、計測対象となる波の周期Tが、Tk<T<
lである場合、2個の抵抗部材32,34を、下記
(4)式および(5)式により求められる設置深さに、
取り付ければよいことが分かる。
【0023】LA≦1.56×Tk 2・・・・(4) LB≦1.56×Tl 2・・・・(5) このような深さに取り付けることにより、一方の浮体2
1Aの変動は、周期がTk以上の波によるものであり、
また他方の浮体21Bの変動は、周期がTl以上の波に
よるものである。
【0024】したがって、Tk<T<Tlの範囲の波によ
る振幅(変動)を求めるには、両浮体21A,21Bの
変動の振幅の差を求めればよい。すなわち、周期の異な
る波、風波やうねりなどを、別々に検出することができ
る。ところで、上記各実施の形態においては、棒状部材
の下端部に抵抗部材を取り付りるように説明したが、例
えば海面下、数十メートル、またはそれ以上の深さでの
海水の変動を計測したい場合には、棒状部材を長くする
ことは非現実的であり、したがって抵抗部材を索体など
の連結部材を介して、棒状部材の下端部から所定深さだ
け吊り下げればよい。
【0025】また、上記各実施の形態においては、抵抗
部材までの設置深さが異なる浮体を2個設けた場合につ
いて説明したが、例えば抵抗部材までの設置深さが異な
る浮体を3個以上設けることにより、周期が異なる多く
の波を、一緒に検出することができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明の各海面変位計測装
置の構成によると、浮体を複数個配置するとともに、一
方の浮体を、海面付近に浮遊させるとともに、他方の浮
体を、棒状部材で構成するとともに、その下端部に設け
られる抵抗部材を、所定の設置深さに位置させることに
より、海面付近と海面下における海水の変動をそれぞれ
計測することができるので、両計測データを比較するこ
とにより、例えば津波の発生の有無を、確実にかつ面倒
な解析処理を行うことなく、検知することができる。
【0027】また、少なくとも、深い位置での海水の変
動を計測する浮体の棒状部材に設けられる抵抗部材を、
連結部材を介して棒状部材の下端部から吊り下げること
により、簡単な構成にて、すなわち棒状部材を長くする
ことなく、深い位置での海水の変動を計測することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における海面変位計測装置
を使用した津波検知システムの概略構成を示す図であ
る。
【図2】同海面変位計測装置における一方の浮体の側面
図である。
【図3】同海面変位計測装置における他方の浮体の側面
図である。
【図4】同海面変位計測装置の両浮体による海面付近お
よび海面下での海水の変動量を示すグラフである。
【図5】本発明の他の実施の形態における海面変位計測
装置における各浮体の側面図である。
【符号の説明】
1 浮体 2 GPS受信器 3 GPS衛星 4 陸上基地局 5 係留索 11 円柱部材 12 棒状部材 13 錘 14 抵抗部材 21 浮体 31 棒状部材 32 抵抗部材 33 棒状部材 34 抵抗部材
フロントページの続き (72)発明者 寺田 幸博 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 木下 正生 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 柿本 英司 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 遠藤 英樹 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 一色 浩 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 2F013 AA02 BB10 CA16 5J062 AA01 AA08 BB07 BB09 CC07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定海域に浮遊される複数個の浮体と、こ
    れら各浮体に設けられて少なくとも上下方向での変動を
    計測し得る位置計測器とから構成するとともに、 上記1個の浮体については、海面付近での水位の変動を
    検出し得るようにするとともに、残りの浮体について
    は、棒状部材の海面下の所定位置に板状の抵抗部材を取
    り付けて、海面下の海水の変動を検出し得るようにした
    ことを特徴とする海面変位計測装置。
  2. 【請求項2】所定海域に浮遊される複数個の浮体と、こ
    れら各浮体に設けられて少なくとも上下方向での変動を
    計測し得る位置計測器とから構成し、 かつ上記各浮体を、海面に浮遊する棒状部材と、この棒
    状部材における海面下の所定位置に取り付けられる板状
    の抵抗部材とから構成するとともに、各抵抗部材の海面
    下での取付位置を、それぞれ異ならせたことを特徴とす
    る海面変位計測装置。
  3. 【請求項3】深い海水の変動を計測する浮体における抵
    抗部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状
    部材の下端部に連結部材を介して取り付けるようにした
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の海面変位計
    測装置。
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