JP2002365034A - 流砂系における堆積層厚測定装置 - Google Patents

流砂系における堆積層厚測定装置

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JP2002365034A
JP2002365034A JP2001168297A JP2001168297A JP2002365034A JP 2002365034 A JP2002365034 A JP 2002365034A JP 2001168297 A JP2001168297 A JP 2001168297A JP 2001168297 A JP2001168297 A JP 2001168297A JP 2002365034 A JP2002365034 A JP 2002365034A
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layer thickness
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thickness
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Masahito Okuda
政仁 奥田
Hideyuki Koike
秀之 小池
Atsuo Shimane
厚夫 嶌根
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流砂系における堆積層厚の時間的変化を計測
し、それらの移動・堆積によって生じる災害規模の予知
や予測、砂防施設に対する評価技術の確立等へのデータ
を管理できるようにした 【解決手段】 河川の最上流部の山腹斜面Aから海岸B
の漂砂域までの土砂移動が起こる領域全体である流砂系
において、この領域全体を、山腹斜面A、渓流・ダムC
および河道Dの3区域に分け、前記渓流・ダムCの区域
に透過型砂防ダム11が設けられ、この透過型砂防ダム
11を境にして上流側の堆積層厚を測定する堆積層厚測
定装置3であって、河床に埋設された超音波送受信器1
9と、音波の発射をコントロールする制御器21と、反
射波形をリアルタイムに記録するアナログ記録器23
と、計測データをデジタル記録するデータ収録装置25
とで構成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、流砂系における
堆積層厚測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】流砂系とは、河川の最上流部の山腹斜面
から海岸の漂砂域までの土砂移動が起こる領域全体を総
称するものである。そして、流砂系において、この領域
全体が山腹斜面、渓流・ダムおよび河道の3区域に分け
られ、前記渓流・ダムの区域には砂防ダムが設けられて
いる。
【0003】河川の最上流部の山腹斜面に雨が降って洪
水になったときには、残留土砂が土石流として流れ落
ち、この残留土砂が前記渓流・ダムの区域に設けられて
いる砂防ダムの上流側に堆積するが、この堆積層厚は、
出水が終わった後、人界戦術で測量が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の堆積層厚は、後日把握しているため、洪水が発生し
たときの時系列的な把握をすることができなかった。そ
のため、今後の対策を講じる資料としては充分なもので
なかった。
【0005】したがって、流砂系では、山腹・渓流にお
ける土砂災害の発生、ダム等の築造に伴う下流河川への
土砂供給の低減、砂利採取等によって生じた河床低下、
海岸浸食等の安全・利用上の問題に加えて生態系への影
響、海浜の喪失等の環境上の問題も顕在化している。
【0006】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、流砂系における堆積層厚の
時間的変化を計測し、それらの移動・堆積によって生じ
る災害規模の予知や予測、砂防施設に対する評価技術の
確立等へのデータを管理できるようにした流砂系におけ
る堆積層厚測定装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1によるこの発明の流砂系における堆積層厚測
定装置は、河川の最上流部の山腹斜面から海岸の漂砂域
までの土砂移動が起こる領域全体である流砂系におい
て、この領域全体を、山腹斜面、渓流・ダムおよび河道
の3区域に分け、前記渓流・ダムの区域に透過型砂防ダ
ムが設けられ、この透過型砂防ダムを境にして上流側の
堆積層厚を測定する堆積層厚測定装置であって、河床に
埋設された超音波送受信器と、音波の発射をコントロー
ルする制御器と、反射波形をリアルタイムに記録するア
ナログ記録器と、計測データをデジタル記録するデータ
収録装置とで構成されていることを特徴とするものであ
る。
【0008】したがって、渓流・ダムの区域に設けられ
た透過型砂防ダムを境にして上流側に設けられ、かつ河
床に埋設された超音波送受信器から超音波が上方へ送信
された後、反射されて戻ってきた反射波が制御器を経て
アナログ記録器に記録される。この記録された反射波に
よってデータ収録装置で例えば洪水のときにおける堆積
層厚が演算されて計測される。
【0009】請求項2によるこの発明の流砂系における
堆積層厚測定装置は、請求項1記載の流砂系における堆
積層厚測定装置において、前記超音波送受信器は、河床
面から下方へ向けて変動想定深度に不感帯を加えた距離
の河床位置に埋設されていることを特徴とするものであ
る。
【0010】したがって、超音波送受信器が、河床面か
ら下方へ向けて変動想定深度に不感帯を加えた距離の河
床位置に埋設されているから、超音波送受信器から送信
された反射が超音波送受信器で受信され、正確な堆積層
厚が測定される。
【0011】請求項3によるこの発明の流砂系における
堆積層厚測定装置は、請求項1または2記載の流砂系に
おける堆積層厚測定装置において、前記不感帯の距離
が、2m前後であることを特徴とするものである。
【0012】したがって、不感帯の距離を2m前後とす
ることにより、超音波送受信器から送信された反射波が
超音波送受信器で受信され、より正確で、しかも安定し
た堆積層厚が測定される。
【0013】請求項4によるこの発明の流砂系における
堆積層厚測定装置は、請求項1、2または3記載の流砂
系における堆積層厚測定装置において、前記超音波送受
信器が埋設されている河床面の上方に、水位測定装置が
設けられていることを特徴とするものである。
【0014】したがって、水位測定装置により水位が測
定されるので、堆積層厚と水位とが同時に時間的変化で
測定される。
【0015】請求項5によるこの発明の流砂系における
堆積層厚測定装置は、請求項1、2、3または4記載の
流砂系における堆積層厚測定装置において、前記水位測
定装置が超音波水位計であることを特徴とするものであ
る。
【0016】したがって、前記水位測定装置を超音波水
位計とすることにより、水位が簡単かつ正確に測定され
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1を参照するに、流砂系は、河川の最上
流部の山腹斜面Aから海岸Bの漂砂域までの土砂移動が
起こる領域全体を総称するものである。この流砂系にお
ける領域全体は、山腹斜面A、渓流・ダムCおよび河道
Dの3区域に分けられる。前記渓流・ダムCの区域には
透過型砂防ダム1が設けられている。この透過型砂防ダ
ム1を境にして透過型砂防ダム1の上流側近傍には堆積
層厚測定装置3と水位測定装置としての例えば超音波水
位計5が設けられていると共に、透過型砂防ダム1を境
にして透過型砂防ダム1の下流側近傍には洪水流量と透
過部を通過する土砂量を計測する流速・流量測定装置7
が設けられている。また、河道Dの区域には河床低下測
定装置9が設けられている。前記流速・流量測定装置7
および河床低下測定装置9の近傍には水位測定装置とし
ての例えば超音波水位計11、13が設けられている。
さらに、前記各測定装置で測定されたデータを管理する
管理装置15が設けられていて、これらの各装置から土
砂移動モニタリングシステム17が構成されている。
【0019】前記堆積層厚測定装置3は、図2および図
3に示されているように、河床に埋設された超音波送受
信器19と、音波の発射をコントロールする制御器21
と、反射波形をリアルタイムに記録するアナログ記録器
23と、計測データをデジタル記録するデータ収録装置
(パーソナルコンピュータ)25とで構成されている。
しかも、前記超音波送受信器19は河床における泥の表
面から砂、礫を経て下方に変動想定深度+不感帯2mの
位置に埋設されている。この距離を初期値H0として予
め測定し設定しておく。
【0020】前記超音波送受信器19は、周波数が約
6.5KHz、指向角が65度、最大入力電圧が500
Vp.p、外径寸法は104W*104D*178H±
2mmであり、また、前記制御器21は、周波数が約
6.5KHz、測定距離が10m、送信出力が500V
p.p、送信間隔が1秒、5秒、10秒の切替式、外径
寸法は430W*149D*350H±5mm、電源が
AC100Vである。前記データ収録装置(パーソナル
コンピュータ)25には前記初期値D0を記憶せしめて
おく初期値・メモリ27、第1、第2演算装置29、3
1が接続されている。
【0021】上記構成により、前記超音波送受信器19
から超音波が上方へ送信された後、反射されて戻ってき
た反射波が制御器21を経て受信してアナログ記録器2
3に例えば図4に示されているようなグラフとして記録
される堆積層は土砂と水、水面は水と空気と媒質の境界
となるので反射が起こる。当然のことながら超音波送受
信器19の近傍で反射した音波は早く戻り遠いものは遅
くなる。これをデータ処理すると図4に示したグラフの
左寄りに強く現れ、遠いものはそれより右寄りに弱く現
れる。
【0022】図4において、グラフの横軸は、音波の発
射が戻ってくるまでの時間が示される。この時間に音速
1500m/secを乗じることで距離として表現され
る。縦軸は、音波の強度を表している。音波は、媒質の
異なるところで反射するという性質があり、グラフに表
現すると、波形の固まりの一番左の波形(↓で示した位
置)が「変化点」となり、後に続く波形は、遅れて戻っ
た反射波(残響)として取り扱っている。而して、一番
左に現れる波形の固まりは、音波打出し時の残響、次に
現れるのが河床(堆積層と水の境界)、一番右に現れる
波形の固まりが、水面と読みとれる。
【0023】したがって、図4に示されたグラフの横軸
における左から2番目の山の最初の立ち上がりまでの時
間T1を算出し、この算出された時間T1が前記第1演
算装置29に取り込まれる。この第1演算装置29には
すでに音速1500m/secが取り込まれているか
ら、第1演算装置29で距離D(m)=音速C(m/s
ec)・伝搬時間T(sec)/2の式より、D1=1
500・T1/2で実際の距離D1が算出される。この
算出された距離D1が前記第2演算装置31に取り込ま
れる。この第2演算装置31にはすでに初期値D0が取
り込まれているから、第2演算装置31では、H1=D
1ーD0で堆積層厚H1が算出されることになる。
【0024】この第2演算装置31で算出された堆積層
厚H1が予め決められた各時間毎例えば60分毎にその
都度算出され、その結果が例えば図5に示されているよ
うに表される。このように、堆積層厚を時間的変化で連
続的に得ることができる。
【0025】前記水位測定装置としての超音波水位計
5、11、13は、図6に示されているように、例えば
河岸から立設されたポール33から河床上方に張り出し
たアーム棒35に取り付けた超音波送受波器37と音速
の補正用の気温計39、送受信信号の並べ替えを行う中
継ボックス41および受信信号から水位を演算する変換
器43で構成されている。しかも、前記超音波送受波器
37は、測定場所の基準高さ(測定0点)から上方に予
め決められた高さに設置されている。この距離を初期値
S0として測定し設定しておく。
【0026】変換器43から中継ボックス41を経て超
音波送受波器37へ送られた信号は下方に向かって発射
され水面で反射して超音波送受波器37、中継ボックス
41を経て変換器43に入力される。また音速を補正す
るための前記気温計39の信号も中継ボックス41を経
て変換器43に入力される。
【0027】変換器43では、超音波の発射から反射し
て戻ってきた時間と気温計39の温度情報を元に距離を
演算し、その結果を予め変換器43に記憶せしめて於い
た初期値S0の値より引き算をし基準高さ(測定0点)
からの高さすなわち水位が演算されることになる。
【0028】この変換器43で算出された水位が予め決
められた各時間毎例えば60分毎にその都度算出され、
その結果、水位を時間的変化で連続的に得ることができ
る。
【0029】したがって、堆積層厚測定装置3および超
音波水位計5で計測された各データが管理装置15に送
られることにより、前記各測定装置3,5で測定された
各データを管理することができる。而して、流砂系にお
ける土砂移動状況を時系列に把握することができる。す
なわち、流砂系における堆積層厚と水位の時間的変化を
計測し、それらの移動・堆積によって生じる災害規模の
予知や予測、砂防施設に対する評価技術の確立へのデー
タを提供することができる。
【0030】なお、この発明は前述した実施の形態に限
定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他
の態様で実施し得るものである。
【0031】
【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項1の発明によれば、渓流・
ダムの区域に設けられた透過型砂防ダムを境にして上流
側に設けられた河床に埋設された超音波送受信器から超
音波が上方へ送信された後、反射されて戻ってきた反射
波が制御器を経てアナログ記録器に記録される。この記
録され反射波によってデータ収録装置で例えば洪水のと
きにおける堆積層厚を演算せしめて計測することができ
る。
【0032】而して、流砂系における堆積層厚の時間的
変化を計測し、それらの移動・堆積によって生じる災害
規模の予知や予測、砂防施設に対する評価技術の確立等
へのデータを管理できる。
【0033】請求項2の発明によれば、超音波送受信器
が、河床面から下方へ向けて変動想定深度に不感帯を加
えた距離の河床位置に埋設されているから、超音波送受
信器から送信された反射が超音波送受信器で受信され、
正確な堆積層厚を測定することができる。
【0034】而して、流砂系における土砂移動状況の時
間的変化を計測し、それらの移動・堆積によって生じる
災害規模の予知や予測、砂防施設に対する評価技術の確
立等へのデータを管理できる請求項3の発明によれば、
不感帯の距離を、2m前後とすることにより、超音波送
受信器から送信された反射が超音波送受信器で受信さ
れ、より正確で、しかも安定した堆積層厚を測定するこ
とができる。
【0035】請求項4の発明によれば、水位測定装置に
より水位が測定されるので、堆積層厚と水位とを同時に
時間的変化で測定することができる。
【0036】請求項5の発明によれば、前記水位測定装
置を超音波水位計とすることにより、水位を簡単かつ正
確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】流砂系における土砂移動モニタリングシステム
の全体を示す図である。
【図2】堆積層厚測定装置を示す図である。
【図3】堆積層厚測定装置の超音波送受信器を河床に埋
設した状態の説明図である。
【図4】堆積層厚測定装置のデータ集録装置で集録され
た一例のグラフを示す図である。
【図5】堆積層厚測定装置のデータ集録装置で収録され
た一例のグラフを示す図である。
【図6】各超音波水位計を示す図である。
【図7】各超音波水位計のデータ集録装置で収録された
一例のグラフを示す図である。
【符号の説明】
1 透過型砂防ダム 3 堆積層厚測定装置 5 超音波水位計(超音波測定装置) 7 流量・土砂量測定装置 9 河床低下測定装置 11、13 超音波水位計(水位測定装置) 15 管理装置 17 土砂移動モニタリングシステム 19 超音波送受信器 21 制御器 23 アナログ記録器 25 データ集録装置 27 初期値・メモリ 29 第1演算装置 31 第2演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶌根 厚夫 東京都千代田区内神田1丁目4番15号 株 式会社拓和内 Fターム(参考) 2F014 FB01 2F068 AA28 BB14 CC05 DD13 FF03 FF12 GG01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 河川の最上流部の山腹斜面から海岸の漂
    砂域までの土砂移動が起こる領域全体である流砂系にお
    いて、この領域全体を、山腹斜面、渓流・ダムおよび河
    道の3区域に分け、前記渓流・ダムの区域に透過型砂防
    ダムが設けられ、この透過型砂防ダムを境にして上流側
    の堆積層厚を測定する堆積層厚測定装置であって、河床
    に埋設された超音波送受信器と、音波の発射をコントロ
    ールする制御器と、反射波形をリアルタイムに記録する
    アナログ記録器と、計測データをデジタル記録するデー
    タ収録装置とで構成されていることを特徴とする流砂系
    における堆積層厚測定装置。
  2. 【請求項2】 前記超音波送受信器は、河床面から下方
    へ向けて変動想定深度に不感帯を加えた距離の河床位置
    に埋設されていることを特徴とする請求項1記載の流砂
    系における堆積層厚測定装置。
  3. 【請求項3】 前記不感帯の距離が、2m前後であるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の流砂系における
    堆積層厚測定装置。
  4. 【請求項4】 前記超音波送受信器が埋設されている河
    床面の上方に、水位測定装置が設けられていることを特
    徴とする請求項1、2または3記載の流砂系における堆
    積層厚測定装置。
  5. 【請求項5】 前記水位測定装置が超音波水位計である
    ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の流砂
    系における堆積層厚測定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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