JP2003294860A - 簡易型降雨強度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば豪雨時の降雨強度を定性的に容易に識
別可能でしかも安価な簡易型降雨強度計を提供する。 【解決手段】 簡易型降雨強度計１は、一定面積上に降
る雨水を受けて集水するロート部３と、このロート部３
を支持する固定台５と、この固定台５内に収納し且つ前
記ロート部３で集水された雨水を受けて降雨強度を計測
するほぼ透明な計測管７と、この計測管７の側壁に設け
たオリフィス排水口２９と、このオリフィス排水口２９
の断面積と前記計測管７内の水位と単位時間当たりのオ
リフィス排水口２９の流量との関係式に基づいて換算し
た降雨強度に相当する水位を段階的に設定し且つ前記計
測管７の側壁に設けた降雨強度表示目盛３１と、から構
成される。雨水はオリフィス排水口２９から流出する
が、降雨強度に応じて計測管７内の水位が増減する。こ
の水位が位置する降雨強度表示目盛３１の降雨強度範囲
により降雨強度が容易に識別される。

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、簡易型降雨強度
計に係り、特に豪雨時の降雨強度を定性的に把握可能な
簡易型降雨強度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、雨量強度とは、降水量の強さを
表している。一般的に、「時間雨量が何ｍｍ」という表
現は、実際に１時間に降った雨水量を示しているが、強
い雨であっても例えば実際に１０分間だけの雨水量では
さほど大きな値にはならない。そこで、雨の強さを比較
できるように、ある時間内の強さの雨が１時間続いたと
した場合の雨量を雨量強度として表現している。

【０００３】なお、雨量とは、降雨がすべて地上に溜ま
ったときの深さ（ｍｍ）で表わされている。例えば、１
年間の雨量の集計を「年雨量」と称し、雨量を月別に集
計したものを「月雨量」と称し、１日、つまり２４時間
内の雨量の集計が「日雨量」と称している。これらの雨
量のうちで、河川に密接に関係するのは「月雨量」であ
り、この「月雨量」の大きさにより、洪水時期とその洪
水の程度を予測することができる。

【０００４】上記の雨量強度は、自記雨量計や一般の雨
量計で計測される。ちなみに、日本の最多雨地は奈良県
大台ヶ原、三重県尾鷲、神奈川県箱根などである。

【０００５】一方、短時間での降雨量は各地域により違
っており、降雨強度とは、降雨のピーク時においてどれ
くらいの強さで降るかを１時間当たりの降雨量（ｍｍ／
ｈｒ）に換算して表現したものである。

【０００６】従来、雨量強度を測定する雨量強度計とし
ては転倒ます型雨量計が広く使用されている。転倒ます
型雨量計は、受水器を備えた漏斗状体と、この漏斗状体
の下方に配置された逆円錐形状のろ水器と、このろ水器
の下方に揺動自在に設けられた左右対称形状の転倒ます
と、この転倒ますの揺動支点に設けられ且つ転倒ますの
揺動により作動するマイクロスイッチと、から構成され
ている。前記転倒ますは上方と左右両側方が開放された
構造となっており、中央の隔壁で左右の隔室に区画され
ている。また、上記のろ水器には底蓋に溜まったろ水を
外部の転倒ますへ排水するためのサイホン式の排水管が
設けられている。

【０００７】したがって、上記の転倒ます型雨量計にお
いては、受水器に入った雨水は漏斗状体によりろ水器に
入り、ろ水器の底蓋に溜まった雨水は排水管を経て転倒
ますの一方の隔室に入る。この一方の隔室内に一定量の
雨水、例えば降雨量１ｍｍ又は０．５ｍｍに対応する量
の水が入ると、上記の転倒ますは雨水の重さにより反対
方向に揺動し、雨水が下方へ落下する。このとき、転倒
ますの傾倒によりマイクロスイッチが作動してパルスが
発生する。

【０００８】以後、同様にして、次の降雨量の一定量に
対応する雨水が転倒ますの他方の隔室に入ると、転倒ま
すは雨水の重さにより反対方向に揺動してマイクロスイ
ッチが作動してパルスが発生し、雨水が下方へ落下す
る。

【０００９】上記のマイクロスイッチによるパルスはリ
ード線を通じて屋内の自記電接計数器に転倒ますの転倒
回数として記録される。電接計は例えばクオーツ仕掛け
の自記円筒時計に１ｍｍ単位で記録される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の転倒
ます型雨量計においては、降雨強度を測定するには短時
間におけるマイクロスイッチによるパルスから降雨量を
算出し、これを１時間当たりの降雨量に換算して求める
ことになるので、演算装置などの高価な装置が必要とな
り、高価であるという問題点があった。

【００１１】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、例えば豪雨時の降雨強度を
定性的に容易に識別可能でしかも安価な簡易型降雨強度
計を提供することにある。

【００１２】

【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によるこの発明の簡易型降雨強度計は、一定
面積上に降る雨水を受けて集水するロート部と、このロ
ート部を支持する固定台と、この固定台内に収納し且つ
前記ロート部で集水された雨水を受けて降雨強度を計測
するほぼ透明な計測管と、この計測管の側壁に設けたオ
リフィス排水口と、このオリフィス排水口の断面積と前
記計測管内の水位と単位時間当たりのオリフィス排水口
の流量との関係式に基づいて換算した降雨強度に相当す
る水位を段階的に設定し且つ前記計測管の側壁に設けた
降雨強度表示目盛と、からなることを特徴とするもので
ある。

【００１３】したがって、雨水はロート部で集水されて
下方の計測管に流入する。雨水量がオリフィス排水口か
ら流出する流量より多いときは計測管内に貯留し、降雨
強度に応じて計測管内の水位が増減する。この水位は降
雨強度表示目盛のどの段階の降雨強度範囲に位置してい
るかを容易に識別される。つまり、この簡易型降雨強度
計により豪雨時の降雨強度が容易に定性的に把握され
る。しかも、簡単な構造であるので安価な簡易型降雨強
度計である。

【００１４】請求項２によるこの発明の簡易型降雨強度
計は、請求項１記載の簡易型降雨強度計において、前記
降雨強度表示目盛が、各段階毎に異なる色彩で識別可能
に設けてなることを特徴とするものである。

【００１５】したがって、降雨強度表示目盛が各段階毎
に異なる色彩で表示されているので、計測管内の水位が
どの段階の降雨強度範囲に位置しているかをより一層容
易に識別される。

【００１６】

【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説明する。

【００１７】図１及び図２を参照するに、この実施の形
態に係わる簡易型降雨強度計１（以下、単に「降雨強度
計」という）は、一定面積上に降る雨水を受けて集水す
るロート部３と、このロート部３を支持する固定台５
と、この固定台５内に収納し且つ前記ロート部３で集水
された雨水を受けるためのほぼ透明な計測管７と、から
構成されている。

【００１８】上記のロート部３は漏斗状をなしており、
一定面積上に降る雨水を受ける受水口９と、集水された
雨水を下方へ落下せしめる集水口１１を備えた円筒形状
の集水管１３と、から構成されている。この実施の形態
では受水口９の直径は例えば４００ｍｍで、集水口１１
の直径は例えば３２ｍｍであり、集水管１３の外周には
ねじ部１５が設けられている。また、受水口９の周縁部
は外方に向けて突出するようにフランジ形状をなしてお
り、周縁部の上端は雨水の切れを良くするために外方に
傾斜面を有する刃形状に形成されている。また、この実
施の形態では前記受水口９の周縁部の下面には４箇所の
掛止部１７が下方に向けて突設されている。

【００１９】上記の固定台５は円筒形状をなしており、
その上端面にはロート部３の４つの掛止部１７を嵌合し
て支持するための溝部１９が設けられているので、上記
のロート部３は周縁部の下面が固定台５の上端面に載置
されると共に掛止部１７が溝部１９に嵌合して回り止め
となる。また、固定台５の側面にはのぞき窓あるいは操
作用窓となる切欠き部２１が設けられている。なお、固
定台５は内部を見易くするためにほぼ透明の材質である
ことが望ましいが、上記のように切欠き部２１を設けて
いれば透明でなくても構わない。

【００２０】図３及び図４を併せて参照するに、上記の
計測管７はこの実施の形態では例えば内径４０ｍｍの円
筒形状をなしており、計測管７の内周の上端側にはロー
ト部３の集水管１３のねじ部１５に螺合するねじ部２３
が設けられており、計測管７の内周の下端側にはねじ部
２５が設けられている。したがって、計測管７は上記の
ねじ部１５，２３を介してロート部３に一体的に取り付
けられ、計測管７の下端は底蓋２７によりねじ部２５を
介して螺着され閉塞されている。なお、この実施の形態
では計測管７は内部の水位が見えるように例えばアクリ
ル樹脂などの透明の材質で製作されている。

【００２１】また、図５を併せて参照するに、上記の計
測管７の側壁にはこの実施の形態では上記の底蓋２７の
底面に近い位置に例えば直径１．５ｍｍのオリフィス排
水口２９が設けられており、このオリフィス排水口２９
はナイフカットされている。

【００２２】また、図６を併せて参照するに、計測管７
の側壁には降雨強度に相当する水位を段階的に表示した
降雨強度表示目盛３１を備えた計測用ラベル３３が貼着
されている。上記の降雨強度表示目盛３１は各降雨強度
の段階毎に異なる色彩で識別可能に設けられており、こ
の実施の形態では５段階に異なる色彩で設けられてい
る。なお、計測用ラベル３３は計測管７の内部の水位が
見えるように、例えばアクリル樹脂などの透明の材質で
製作されたり、あるいは切欠き部が設けられても構わな
い。

【００２３】上記の降雨強度表示目盛３１の設定が降雨
強度計１の基本となるもので、その設定原理を説明す
る。

【００２４】図７を参照するに、降雨強度表示目盛３１
の設定原理は、簡単に述べると、オリフィス排水口２９
の断面積ａと計測管７内の水位Ｈと単位時間当たりのオ
リフィス排水口２９の流量Ｑとの関係式に基づいて換算
した降雨強度に相当する水位Ｈを段階的に表示できるよ
うに設定したものである。

【００２５】オリフィス構造において出現する水面の位
置（水位Ｈ）は、一般に、その時の流量Ｑに応答するも
のである。そこで、オリフィス排水口２９の形状が予め
与えられた条件とし且つオリフィス排水口２９の中心を
０（ゼロ）点として、この０点からの水位Ｈと流量Ｑの
関係を実験により把握する。次に、降雨受水面の形状を
決めた上で、降雨強度をオリフィス流入量Ｑに換算する
ことにより、上記の水位・流量の関係式に基づいて上記
の水位Ｈからその時の降雨強度を知ることができる。

【００２６】 オリフィスの理論式は、Ｑ＝Ｃ・ａ√(２ｇＨ)・・・・・・・・・・・・（１） である。ただし、Ｑは流量で、Ｈはオリフィス排水口２
９の中心（０点）から水面までの水深（水位）で、ａは
オリフィス排水口２９の断面積で、Ｃは流量係数であ
る。

【００２７】図１ないしは図４の降雨強度計１における
上記の理論式（１）の流量係数Ｃを算出するために、以
下の実験を行った。

【００２８】水位Ｈがほぼ一定となるように降雨強度計
１に一定の水を連続して注入し続ける。そして、水位Ｈ
の上下動がない安定した状態になったことを確認してか
ら、オリフィス排水口２９から流出した水が１分間、メ
スシリンダに採水される。このときの水位Ｈが測定され
る。

【００２９】以上の操作により、流量Ｑが大、中、小の
３ケースについて５回ずつ計測された。この計測結果は
表１に示されている通りである。

【００３０】

【表１】 表１の１５組の実験結果の流量Ｑと水位Ｈのデータがそ
れぞれ、理論式（１）に当てはめられて流量係数Ｃが逆
算される。表１の各データに対応する流量係数Ｃの計算
数値は図２に示されている通りである。

【００３１】

【表２】 表２から、流量Ｑの大小が流量係数Ｃの実験結果に影響
していることは認められず、数値は０．７３１〜０．７
４２までの範囲に分布していることが分かる。表２から
全数の平均値、最大値及び最小値を除外した平均値など
を求めると、以下に示されているように流量係数Ｃはい
ずれも０．７３７である。

【００３２】全１５組の流量係数Ｃの平均値は、１１．
０５２８４÷１５≒０．７３７となり、最大値と最小値
を除外した流量係数Ｃの平均値は、９．５８０４２÷１
３≒０．７３７となり、最大、最小２位迄を除外した流
量係数Ｃの平均値は、８．１０８００÷１１≒０．７３
７となる。

【００３３】以上のことから、実験に使用された図１の
簡易型降雨強度計１の流量係数Ｃは０．７３７と決定さ
れる。

【００３４】したがって、図１の簡易型降雨強度計１に
おける実際の水位Ｈと流量Ｑの関係式は、Ｑ＝０．７３
７・ａ√（２ｇＨ）となり、オリフィス排水口２９の直
径が例えば１．５ｍｍであるので、Ｑ＝０．７３７×
（０．１５／２）^２π√（２×９８０・Ｈ）（cm³/s）
となり、 Ｈ＝３．０１×Ｑ^２（cm）・・・・・・・・・・・（２） が得られる。

【００３５】したがって、降雨強度が１０，２０，３
０，４０，５０（mm/h）の５段階に目盛を設けるには、
各段階における換算流入量Q（cc/s）に対応する水位H
（cm）が上記の実験式（２）に基づいて算出される。そ
の結果は表３に示される通りである。

【００３６】

【表３】 以上のことから、降雨強度１０，２０，３０，４０，５
０（mm/h）の５段階に対応する水位Ｈの範囲は各段階毎
の降雨強度表示目盛３１（警報目盛範囲）として図８に
示されているように１０mm/h単位で表示されることな
り、この降雨強度表示目盛３１が図６に示されているよ
うに計測用ラベル３３に反映される。

【００３７】したがって、実際の降雨時にロート部３の
受水口９に受けられた雨水は集水口１１から計測管７へ
流入する。この流入した雨水はオリフィス排水口２９か
ら流出されるが、降雨強度が大きくなるにつれてオリフ
ィス排水口２９への流入量Ｑより降雨量が大きくなるの
で水位Hが大きくなる。水位Ｈがある位置で一定になっ
たときにオリフィス排水口２９の流入量Ｑと降雨量とが
等しくなるのであるから、このときに水位Ｈが位置する
降雨強度表示目盛３１の該当する段階を識別することに
より、豪雨時の降雨強度が定性的に把握可能となり、簡
易的に容易に測定される。

【００３８】なお、この簡易型降雨強度計１は構造的に
簡単であるので安価なものであり、簡易型の言わば教育
玩具としても使用される。さらに、上記の降雨強度表示
目盛３１の段階がもっと細かくされることにより、より
一層正確な降雨強度が容易に測定されることになる。つ
まり、降雨強度表示目盛３１の設定は計測目的に応じて
行うことができる。

【００３９】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。

【００４０】

【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、ロート
部で集水されて下方の計測管に流入される雨水量がオリ
フィス排水口から流出する流量より多いときは計測管内
に貯留し、降雨強度に応じて計測管内の水位が増減す
る。計測管には降雨強度表示目盛を設けているので、水
位が降雨強度表示目盛のどの段階の降雨強度範囲に位置
しているかを容易に識別できる。したがって、簡易型降
雨強度計により豪雨時の降雨強度を容易に定性的に把握
できる。しかも、簡単な構造であるので安価な簡易型降
雨強度計を提供できる。

【００４１】請求項２の発明によれば、降雨強度表示目
盛が各段階毎に異なる色彩で表示されているので、計測
管内の水位がどの段階の降雨強度範囲に位置しているか
をより一層容易に識別できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の簡易型降雨強度計の正
面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１における計測管の要部断面を含む拡大正面
図である。

【図４】図３の要部断面を含む平面図である。

【図５】この発明の実施の形態におけるオリフィス排水
口の拡大断面図である。

【図６】この発明の実施の形態の降雨強度表示目盛を備
えた計測用ラベルの正面図である。

【図７】オリフィス構造の水位を示す概略的な説明図で
ある。

【図８】５段階の降雨強度に対応する水位と各段階毎の
降雨強度表示目盛（警報目盛範囲）をしめすグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 降雨強度計 ３ ロート部 ５ 固定台 ７ 計測管 ９ 受水口 １１ 集水口 １３ 集水管 １７ 掛止部 １９ 溝部 ２１ 切欠き部 ２７ 底蓋 ２９ オリフィス排水口 ３１ 降雨強度表示目盛 ３３ 計測用ラベル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定面積上に降る雨水を受けて集水する
   ロート部と、このロート部を支持する固定台と、この固
   定台内に収納し且つ前記ロート部で集水された雨水を受
   けて降雨強度を計測するほぼ透明な計測管と、この計測
   管の側壁に設けたオリフィス排水口と、このオリフィス
   排水口の断面積と前記計測管内の水位と単位時間当たり
   のオリフィス排水口の流量との関係式に基づいて換算し
   た降雨強度に相当する水位を段階的に設定し且つ前記計
   測管の側壁に設けた降雨強度表示目盛と、からなること
   を特徴とする簡易型降雨強度計。
2. 【請求項２】 前記降雨強度表示目盛が、各段階毎に異
   なる色彩で識別可能に設けてなることを特徴とする請求
   項１記載の簡易型降雨強度計。