JP2004085285A

JP2004085285A - 漏水発生位置検出方式

Info

Publication number: JP2004085285A
Application number: JP2002244525A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Yamazaki; 山崎　宣悦; Tomohide Goto; 後藤　知英
Original assignee: REIDEIKKU KK; Sakata Denki Co Ltd
Current assignee: REIDEIKKU KK; Sakata Denki Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】検出部の設置個数が少なくて済むような漏水発生位置検出方式を提供する。
【解決手段】コンクリートフェーシング２０内に透水性被覆を有する少なくとも１本のツイスト線３０を敷設する。ツイスト線には、これに対して電気パルスを出力するパルス発生回路３１と反射波測定のためのオシロスコープ３２とが接続される。オシロスコープによりパルス発生回路からツイスト線へ入射した入射波と当該ツイスト線内部で生じる反射波を観測し、入射波に対する反射波の発生までの時間を測定することによりコンクリートフェーシング内部の漏水発生位置を検出する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートまたはアスファルト等を遮水フェーシング材料としてダム堤体表面に敷設して造成されたダムフェーシングにおける漏水発生位置検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロックフィルダムでは堤体中心部に遮水層を形成する工事手法が用いられていたが、近年では遮水層を堤体上流表面にダムフェーシングとして施工する方式が用いられる傾向にある。この背景としては、遮水層を堤体上流表面に施工する方式は、遮水層を堤体中心部に設ける方式に比べて施工費用の低減が可能となることが挙げられる。
【０００３】
遮水層を堤体表面に施工する場合、遮水層の健全性を常に監視することが必要となり、この対策として堤体内部に間隙水圧計を多数設置する方式が用いられていた。
【０００４】
堤体表面に施工されるダムフェーシング材料にはコンクリートやアスファルト等が用いられるためダムフェーシングに僅かな亀裂が発生するとそこから漏水が発生し、最悪の場合には堤体自体が損傷を受けることが想定される。このためダムフェーシングに漏水が検出された場合には貯留水位を下げてダムフェーシングの補修を行うことが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の堤体内部の間隙水圧計を用いた漏水検出方式では、実際に堤体内部に設置される間隙水圧計などのセンサの数量には限度があり、漏水箇所を特定するためには膨大な数量が必要になるという欠点があった。
【０００６】
さらに、ダムフェーシング内部に水分計などのセンサを多数配置することも考えられるが、これらのセンサにはそれぞれケーブルを接続する必要がある。しかし、多数のケーブルをフェーシングの内部に通すことは断面欠損の要因となるためダムフェーシング自体の強度低下の点からも好ましくない。このような理由で、ダムフェーシングの漏水発生位置を検出するために必要な多数のセンサを配置することが出来ない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、検出部の設置個数が少なくて済むような漏水発生位置検出方式を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、コンクリートまたはアスファルト等で造成された遮水構造物内に敷設された透水性被覆を有する少なくとも１本のツイスト線と、該ツイスト線に対して電気パルスを出力するパルス発生回路と、前記ツイスト線と前記パルス発生回路の接続部に接続された反射波測定回路からなり、前記反射波測定回路により前記パルス発生回路から前記ツイスト線へ入射した入射波と当該ツイスト線内部で生じる反射波を観測し、入射波に対する反射波の発生までの時間を測定することから前記遮水構造物内部の漏水発生位置を検出することを特徴とする漏水発生位置検出方式が得られる。
【０００９】
さらに本発明によれば、遮水構造物としてのダムフェーシング内部に敷設された透水性被覆を有するレッヘル線と、該レッヘル線に対して電気パルスを出力するパルス発生回路と、前記レッヘル線と前記パルス発生回路の接続部に接続された反射波測定回路からなり、前記反射波測定回路により前記パルス発生回路から前記レッヘル線へ入射した入射波と当該レッヘル線内部で生じる反射波を観測し、入射波に対して逆極性の反射波の発生までの時間を測定することからダムフェーシング内部ヘの漏水発生位置を検出することを特徴とする漏水発生位置検出方式が得られる。
【００１０】
【作用】
上記の漏水発生位置検出方式においては、遮水構造物に亀裂などが生じた場合、ツイスト線の透水性被覆内部に水が侵入することから、その位置においてツイスト線の特性インピーダンスに変化が生じるため、入射波とは極性が異なる反射波が生じる。そして、ツイスト線内部を伝搬する電気パルスの速度は漏水発生箇所では誘電率の増加により遅くなるが、漏水発生の無い領域は水分変化が無いため一定速度となっていることから、ツイスト線の設置箇所と入射波から反射波までの時間間隔を測定することでツイスト線に沿った漏水発生位置を特定することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を参照して、本発明による漏水発生位置検出方式の第１の実施の形態について説明する。図１はコンクリート表面遮水型ロックフィルダムの竣工時におけるダム堤体及びコンクリートフェーシングの断面を示す図である。ダム堤体１０の上流側表面にはコンクリートフェーシング２０が施工される。その際、コンクリートフェーシング２０内部には面と平行な方向、つまり上部から底部に金属線によるツイスト線３０がフェーシング中央部付近に設置される。ツイスト線３０は、ダム堤体１０の幅方向に間隔をおいて複数本設置される。設置間隔は数ｍ〜数十ｍ程度で良い。複数のツイスト線３０にそれぞれ、フェーシング天端においてパルス発生回路３１と反射波測定手段としてのオシロスコープ３２が接続されるが、切換え器を備えることで複数のツイスト線３０に共通に１組のパルス発生回路３１とオシロスコープ３２とを接続するようにしても良い。また、オシロスコープ３２には観測波形を記憶するための記憶装置を接続することが望ましい。
【００１２】
漏水発生位置検出に際しては、パルス発生回路３１からツイスト線３０に対して１０ｎｓｅｃ程度の幅のパルスを１０μｓｅｃ程度の間隔で連続的に出力し、ツイスト線３０からの反射波形をオシロスコープ３２で監視する。
【００１３】
図２はツイスト線３０の周囲に生じる電界の状況を示す図であり、ツイスト線３０の中間部に電気力線が集中しているため、この領域において誘電率に変動が生じれば特性インピーダンスの変化として反射波が生じることから水の浸入を検出することが可能となる。
【００１４】
図３は本発明の第１の実施の形態例において使用されるツイスト線３０の構造を示す断面図である。ツイスト線３０の二本の金属線３０−１は絶縁体３０−２で絶縁処埋されているため所定の間隔を保って連続しており、特性インピーダンスは一様となっている。さらにツイスト線をケーブル化するための外周被覆には透水性のテープが透水性被覆３０−３として巻き付けられている。透水性被覆３０−３の素材としては布テープ、ポリエステルテープ等の素材が適しているが、絶縁体３０−２の素材としては紙テープ等も用いることが可能であることは言うまでもない。
【００１５】
図４は本発明による漏水発生位置検出方式においてパルス入射による反射波発生状況をオシロスコープ３２を用いて観測した例を示す図である。ツイスト線３０における特性インピーダンスＺ０の線路の一部が特性インピーダンスＺ１に変化した場合、その点における反射率Ｒは、以下の式
Ｒ＝（Ｚ１−Ｚ０）／（Ｚ１＋Ｚ０）
で表される。ここで、ツイスト線３０の周囲の透水性被覆３０−３に水が染み込んでいるような場合にはＺ１＜Ｚ０となることから、反射率ＲはＲ＜０となり、特性インピーダンスの変化点における反射波は入射波とは逆極性の反射波が生じることになる。透水性被覆３０−３の水が染み込んでいる領域から水が染み込んでいない領域に変化する所では反射率ＲはＲ＞０となることから反射波の極性は入射波と同じ極性となる。またツイスト線３０の終端でも入射波と同極性の反射波が観測される。これにより、特性インピーダンスの変化点における反射波と終端における反射波とを容易に識別できる。ツイスト線を伝搬する電気パルスの伝搬速度をおよそ２０万ｋｍ／ｓとすると、例えば入射波の立上がりから反射波の立上がりまでが１μｓであればオシロスコープ３２から漏水発生位置までの距離は１００ｍ（２０×１０^７×１０^−６／２＝１００）となる。従って、入射波−反射波間の時間を測定して計算された距離から、オシロスコープ３２からフェーシング天端までの距離を考慮（減算）することで漏水発生位置を特定することができる。なお、前述したように、オシロスコープ３２を１個で共用する場合であって、複数のツイスト線毎にオシロスコープ３２からフェーシング天端までの距離が異なる場合には、ツイスト線毎に考慮すべき値をあらかじめ用意しておけば良い。
【００１６】
図５は本発明による漏水発生位置検出方式の第２の実施の形態として、透水性被覆を有する金属線によるレッヘル線４０をコンクリートフェーシング２０内部へ設置した状況を示す図である。つまり、本形態は、図１で説明したツイスト線３０に代えてレッヘル線４０を設置した点以外は図１と同じである。レッヘル線４０自体は周知であり、その周囲を図３で説明したのと同様の透水性被覆５０で被覆している。これによってコンクリートフェーシング２０内部に侵入してきた水が透水性被覆５０に染み込み、空気と水の比誘電率の違いによる特性インピーダンスの局所的な変化から、図４で説明したのと同様の原理で漏水箇所を検出することができる。
【００１７】
なお、オシロスコープ３２に代えて同様の機能を持つ他の反射波測定手段が用いられても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によるダムフェーシングの漏水位置検出方式は、ダムフェーシング内部に透水性被覆を有するツイスト線あるいはレッヘル線を設置し、漏水発生による水の侵入を透水性被覆に染み込ませることでツイスト線あるいはレッヘル線の特性インピーダンスの変化としてとらえ、その変化を電気パルスの反射として検出する方式であり、少ない設置個数で漏水発生箇所を早期かつ広域的に捉えることが可能となるため得られる効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態が適用された、竣工時におけるダム堤体及びコンクリートフェーシング構造の断面を示す図である。
【図２】本発明で使用されるツイスト線の周囲に生じる電界の状況を説明するための図である。
【図３】本発明で使用される透水性被覆を有するツイスト線の断面構造を示す図である。
【図４】本発明で使用されるツイスト線におけるパルス入力波とその反射波の発生状況を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態が適用された、竣工時におけるダム堤体及びコンクリートフェーシング構造の断面と、コンクリートフェーシング内部に設置されたレッヘル線への浸水状況を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　　ダム堤体
２０　　コンクリートフェーシング
３０　　ツイスト線
４０　　レッヘル線

Claims

遮水構造物内に敷設された透水性被覆を有する少なくとも１本のツイスト線と、該ツイスト線に対して電気パルスを出力するパルス発生回路と、前記ツイスト線と前記パルス発生回路の接続部に接続された反射波測定回路からなり、前記反射波測定回路により前記パルス発生回路から前記ツイスト線へ入射した入射波と当該ツイスト線内部で生じる反射波を観測し、入射波に対する反射波の発生までの時間を測定することから前記遮水構造物内部の漏水発生位置を検出することを特徴とする漏水発生位置検出方式。
請求項１記載の漏水発生位置検出方式において、前記ツイスト線の代わりにレッヘル線を用いることを特徴とする漏水発生位置検出方式。