JP2005257550A - 土砂移動検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 埋設地点における周囲土砂の移動に伴う移動体の離脱を、残った回転角検出器で検知することで、継続的に土砂移動の有無や移動に及んだ深さ等を発生地点において速やかに計測できる土砂移動検知装置を提供する。
【解決手段】 複数個の移動体２０がそれぞれ回転部１２に所定の回転角度変位を与えつつ回転角検出器１０上に連結され、この連結した移動体２０の分離を、分離した移動体２０からの拘束を解かれた回転部１２の元に戻ろうとする回転角度変位から検知可能とし、こうした装置全体を土砂移動が予想される箇所に埋設し、土砂移動をこの土砂と共に移動する移動体２０の分離状態から検知することから、埋設固定された回転角検出器１０の位置で回転角検出器１０上に移動体２０が連結して残存する限り、周囲土砂の移動を素早く検知可能であり、且つ移動体２０ごとの電源を不要にでき、長期にわたり継続的に観測を行える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、河川や海岸、干潟等、水中に堆積する土砂の、水流や土砂流による浸食移動状況を、当初埋設位置において即時かつ継続的に検知できる土砂移動検知装置、及びこれを用いて土砂移動状況を自動計測する土砂移動状態計測方法に関する。

河川や海岸においては、河床や干潟等に堆積する土砂が洪水時などにどのように変化するかが重要な問題となっている。とくに近年は、中・上流域での砂利採取やダム堆砂等に伴う下流側への土砂供給減少による河床の低下、瀬や干潟の喪失、また、気象条件や土地利用状況の変化等による土石流等の土砂災害の増加などに伴い、土砂に関連する環境や防災問題への関心が高くなっている。

河川や海岸等に堆積する土砂が水流によってどのように動いているのかを知ることは、防災対策や環境保全を考える上で重要なことであり、これまでもいくつかの方法で土砂の移動実態を把握しようとなされてきた。

従来、その基本となっているのは測量による方法で、洪水前後に河床や海底の測量を行ってその形状の変化を調べることにより、河床や海底の土砂がどのように動いたのかを間接的に調べる方法が通常行われてきた。しかしながら、この方法では洪水後にしか河床土砂の移動を把握することができず、かつ一度土砂が浸食された後、同じ場所に再堆積した場合には、見かけ上、河道形状の変化が生じないため、結果としては土砂移動はなかったということになる。また、洪水が複数回あればその度に測量を行う必要が生じ、手間・経費は多大なものであった。

また、従来の他の土砂移動を把握する方法として、着色移動体を土中に積み重ねておき、洪水後に流出した移動体の数や、その流下停止位置を調査することにより、土砂の移動状況を間接的に把握する方法もあった。しかしながら、この方法では浸食を受けた時間や浸食箇所の順序などを知ることは不可能であると共に、下流に流出した着色移動体を調査するのに多大な手間を必要とした。

このため、近年、上下方向に複数分離可能な測定用装置を土砂移動の予想される箇所の土砂中に埋設して、土砂の移動に伴うこの装置の一部離脱を検知することで土砂の移動状況をより迅速に把握する方法が種々提案されている。こうした計測方法に用いられる測定用装置の一例として、電波発信器を内蔵したセンサを土中に複数積み重ねて埋設しておき、その各センサが土砂の移動に伴って浮上・流下してきたところを受信機での電波受信で捕えることにより、浸食深さや浸食時間等を把握しようとするものが、特許第３４８８４４５号公報に示されている。
特許第３４８８４４５号公報

従来の測定装置は以上のように構成されており、各センサが土砂の移動に伴って浮上・流下してはじめて電波を発信可能となっていることから、センサ埋設位置の下流側所定地点にて受信する必要があり、且つ浮上したセンサの前記受信地点までの到達時間が河川水の流況に左右されるため、浸食が発生した正確な時間・順番をとらえられないおそれがあること、また、センサからの電波到達範囲との関係で、川幅の広い河川における適用性に問題があること、さらに、センサの内蔵バッテリー寿命との関係で、長期間にわたる計測ができない危険性があるなどの課題を有していた。

上記のように、河川や海岸に堆積する土砂が洪水時などに実際どのように移動しているのか、また瀬や干潟はどのように変化しているのかを直接的に把握することは、これまでほとんど困難であった。しかしながら、土砂の正確な挙動を知ることは、河川や海域における環境・防災対策を講じる上で重要であり、河床土砂の移動を直接的、且つ即時把握しつつ、この移動を長期間継続して検知できること、並びに、浸食された土砂がどこまで流動し、堆積するかを観測できることが強く求められている。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、埋設地点における周囲土砂の移動に伴う移動体の離脱を、残った回転角検出器で検知することで、継続的に土砂移動の有無や移動に及んだ深さ等を発生地点において速やかに計測できる土砂移動検知装置、並びに当該土砂移動検知装置を用いて土砂移動の有無、発生位置、その範囲等を確実に計測できる土砂移動状態計測方法を提供することを目的とする。

本発明に係る土砂移動検知装置は、河川流域から海に至る水底に堆積する土砂の移動が起り得る領域で、土砂移動の予想される所定地点に埋設されて周囲土砂と共に移動可能とされ、且つ前記地点から移動したか否かを判別可能な移動体を少なくとも備え、前記移動体の移動により土砂の移動を検知する土砂移動検知装置において、前記所定地点に埋設され、固定状態とされる基盤部及び当該基盤部に対し回転可能に支持されると共に回転変位に対し当初位置に戻そうとする付勢力が与えられる回転部を有してなり、当該回転部の前記基盤部に対する回転変位を検出して外部に出力可能な回転角検出器と、当該回転角検出器の回転部と共に回転可能とされる部分を少なくとも有して回転部に着脱自在且つ一体で回転可能に係合させられ、且つ上部と下部を互いに着脱自在且つ一体で回転可能に係合させられる形状とされて、回転角検出器上側に積重なった状態で連結され、回転角検出器と共に埋設される複数個の移動体とを備え、前記回転角検出器直上に連結される移動体が、前記回転部上側に係合し、回転部と一体に所定回転方向へ所定角度分回転させられ、当該回転後の位置で前記基盤部に前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束される過程を経て回転角検出器と連結状態となり、また、移動体同士で連結される各移動体が、前記回転角検出器上に既に連結された一又は複数の移動体の最上部に係合し、前記既に連結された移動体及び回転部と一体に前記所定回転方向へ前記所定角度分回転させられ、当該回転後の位置で前記基盤部に前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束される過程を経て移動体同士で連結状態となり、前記回転角検出器及び移動体の埋設状態で、一又は複数の移動体が周囲土砂の移動に追従して連結状態から分離した際の、移動体の分離前位置及び分離数に応じた前記回転部の前記所定回転方向と逆方向への回転変位から、分離した移動体を識別し、当該移動体に対応する深さの土砂移動を検知するものである。

このように本発明においては、複数個の移動体がそれぞれ直接あるいは他の移動体を介して回転部に所定の回転角度変位を同じ所定回転方向に与えつつ回転角検出器上に連結され、この連結した移動体の分離を、分離した移動体からの回転に対する拘束を解かれた回転部の元に戻ろうとする回転の有無によって検知すると共に、その戻る方向への回転角度変位の位置と大きさで、連結されていた移動体が上から何個まで分離したかを検知可能とし、こうした装置全体を水流による土砂移動が予想される箇所に埋設し、土砂移動をこの土砂と共に移動する移動体の分離状態から検知することにより、埋設固定された回転角検出器の位置で回転角検出器上に移動体が連結して残存する限り、周囲土砂の移動を素早く検知可能であり、且つ移動体ごとの電源を不要にでき、長期にわたり継続的に観測を行える。また、連結した移動体それぞれが回転角度変位を回転部に与えているため、土砂の大規模な移動により移動体が一つずつ順次時間をおいて分離せずに一度に複数個まとめて分離した場合でも、回転部の戻る方向への回転変位量から容易に移動体の分離数が取得でき、これから土砂がどの深さまで侵食されたかを確実に検知でき、土砂の移動状態を適切に把握できる。

また、本発明に係る土砂移動検知装置は必要に応じて、前記移動体が、略筒状の外筒部と、当該外筒部内側に所定角度範囲内で回動可能に配置される略円柱状の内軸部とからなり、前記外筒部が、下部を前記回転角検出器の基盤部に着脱自在に係合させられ、且つ上部と下部を着脱自在に係合させられる形状とされてなり、前記内軸部が、下部を前記回転角検出器の回転部に着脱自在に係合させられ、且つ上部と下部を着脱自在に係合させられる形状とされてなり、前記移動体が、前記内軸部を前記外筒部に対する回動限界に位置させて内軸部の外筒部に対する前記所定回転方向とは逆方向への回転を規制された状態で、内軸部で回転部又は他の移動体の内軸部と係合し、係合した回転部又は他の内軸部と一体に前記所定回転方向へ前記所定角度分回転させられると、当該回転後の位置で外筒部が前記基盤部又は他の移動体の外筒部と係合し、前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束される過程を経て、前記連結状態となるものである。

このように本発明においては、移動体を外筒部と内軸部からなる二重構造とし、連結状態で各外筒部を回転角検出器の基盤部と、各内軸部を回転部とそれぞれ一体化し、外筒部が内軸部の回転を一部拘束しつつ基盤部と一体化されることで回転部の戻り方向への回転が拘束されると共に、連結していた移動体が分離した際には、連結状態で残っている移動体の、分離した上側の移動体に拘束されていた各内軸部、及びこれと連結する回転部が所定角度分だけ戻り方向へ回転して戻ることにより、回転部と共に戻り方向に回転変位する部分が内軸部のみとなり、移動体の分離状態を伝達する重要部分であるこの戻り方向への回転部分に外部の土砂をほとんど接触させないこととなり、土砂との接触に伴う摩擦等の影響を排除して移動体の分離数に相当する回転変位を確実に回転部に発生させられ、回転角検出器で正確に検出できる。さらに、外筒部と内軸部の材質をそれぞれ異なるものとして移動体全体の比重を適宜設定することが容易となり、埋設する箇所の土砂の性質に合わせた移動体として土砂の静止、移動の各状態に移動体を確実に一致させられる。

また、本発明に係る土砂移動検知装置は必要に応じて、前記移動体が、外筒部の周囲に外方へ略鍔状に突出形成されるフランジ部を有するものである。

このように本発明においては、移動体外周にフランジ部を配設し、様々な状況でフランジ部の上面又は下面に面圧が加わることにより、埋設状態にある場合には土砂の重さがフランジ部に加わることとなり、移動体が動きにくく、誤って分離状態となって回転角検出器の回転部が誤回転するのを防ぎ、確実に土砂移動時のみ離脱させて正確な測定が行える一方、移動体が土砂の移動で表面に露出した場合には、流水からフランジ部が上向きの力を受けられることから、連結状態から分離しやすくなり、移動体周囲の土砂がなくなった場合に速やかに他の移動体又は回転角検出器から離脱させて分離状態に移行させられ、移動体を土砂の移動に確実に追随させて正確な移動検知が行える。

また、本発明に係る土砂移動検知装置は必要に応じて、前記移動体が、外筒部及び内軸部のそれぞれ上下部の互いに係合する部分として、突出状態のピン、又は当該ピンを挿入可能な孔をそれぞれ形成されてなり、内軸部側のピン先端位置及び／又は孔開口位置を外筒部側の各位置に対し上部でより上側、下部でより下側として配設されるものである。

このように本発明においては、移動体の係合部分をピンと孔の組合わせとし、且つ内軸部側のピン先端位置及び／又は孔開口位置を外筒部のそれらに対し上部でより上方、下部でより下方に位置させ、移動体を係合させる際に内軸部側に設けられたピンの先端と孔開口が外筒部のそれより先に係合開始する位置関係とされることにより、例えば、連結対象の移動体を回転部又は既に連結状態の移動体に上から近づけて内軸部のピンと孔とを先に係合させ、さらに上から押しながら移動体全体を回転させると所定の回転角度に達した場合に外筒部も下側の基盤部又は別の外筒部と互いにピンと孔位置を一致させて係合することとなり、外筒部のみを操作して連結することができ、内側の内軸部を強引に操作することもなく、連結作業性を向上させられる。

また、本発明に係る土砂移動検知装置は必要に応じて、前記移動体が、少なくとも土砂と識別可能な外観とされてなるものである。

このように本発明においては、移動体の外観を着色するなど土砂と識別可能な外観とし、回転角検出器又は他の連結された移動体から分離して流出した移動体の到達位置を視覚的に特定しやすくすることにより、移動体位置を観測して、浸食され移動した土砂がどこまで流下して堆積したかを容易に推定でき、土砂移動の規模を適切に把握可能となる。

また、本発明に係る土砂移動検知装置は必要に応じて、前記移動体が、外部からの遠隔読取りで読取り可能な固有識別情報を有する所定の情報格納媒体を内部に組込まれるものである。

このように本発明においては、移動体内部に、読取り装置等でその位置を検出できる情報格納媒体を組み込み、回転角検出器又は他の連結された移動体から分離して流出した移動体の到達位置を検知用センサ（読取り装置）を用いて各移動体それぞれを識別しながら探索できることにより、移動体位置の特定でその移動体の当初位置に対応する所定の深さ位置の土砂が浸食、移動でどこまで流下して堆積したかを容易に推定でき、土砂移動の規模と実態をより詳細に把握可能となる。

また、本発明に係る土砂移動状態計測方法は、前記土砂移動検知装置を、土砂移動の予想される一又は複数地点にそれぞれ埋設し、前記移動体が周囲土砂の移動に追従して連結状態から一又は複数分離していく状況を、移動体の分離前位置及び分離数に応じた前記回転部の前記所定回転方向と逆方向への回転変位値として取得し、当該回転変位値を前記回転角検出器にケーブルを介して接続した測定記録装置で継続的に記録するものである。

このように本発明においては、回転角検出器及びこれに連結される複数個の移動体からなる土砂移動検知装置を、水流による浸食等で土砂移動の予想される地点に埋設し、周囲土砂と共に移動可能な移動体の分離状態を回転角検出器における回転部の回転角度変位で識別して土砂移動として検知すると共に、所定の測定記録装置を用いて土砂の移動状況を移動体の分離状況の形で継続的に取得して記録し、土砂の移動過程を把握可能とすることにより、埋設された回転角検出器上に移動体が連結して残存する限り、周囲土砂の移動並びに土砂がどの深さまで侵食されたかを当初の測定位置から動くことなく短時間で確実に検知でき、土砂の移動状態を長期にわたり継続的に自動計測でき、土砂移動の実態を適切に把握できる。

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図８に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体の平面図、縦断面図及び底面図、図２は本実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体と回転角検出器の連結前状態説明図、図３は本実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体と回転角検出器の連結状態説明図、図４は本実施の形態に係る土砂移動検知装置における二つの移動体と回転角検出器の連結状態説明図、図５は本実施の形態に係る土砂移動検知装置の埋設過程前半説明図、図６は本実施の形態に係る土砂移動検知装置の埋設過程後半説明図、図７は本実施の形態に係る土砂移動検知装置の河床配置状態説明図、図８は本実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体分離状態説明図である。

前記各図において本実施の形態に係る土砂移動検知装置１は、地中に埋設固定される基盤部１１及びこの基盤部１１に対し所定角度範囲内で回転可能に支持される回転部１２を有する回転角検出器１０と、この回転角検出器１０上に着脱自在に連結可能とされる複数個の移動体２０とを備える構成である。

前記回転角検出器１０は、略円柱状の箱状体として形成される基盤部１１と、この基盤部１１と上面を同一平面上に位置させる状態で基盤部１１上部に埋込まれて配設される回転部１２とを備え、基盤部１１で回転部１２を回転可能に支持し、基盤部１１に対する回転部１２の回転変位を検出可能とされると共にこの回転変位の値を外部に出力可能とされる構成である。この回転角検出器１０では、回転部１２が所定の基準位置から所定回転方向（図２中、時計回り）に回転すると回転部１２を基準位置に戻そうと逆に回転させる付勢力を付与可能としており、回転部１２を回転させた位置で拘束しないと回転部１２が元に戻る仕組みとなっている。前記基盤部１１及び回転部１２上面には、移動体２０連結用のピンの入る孔１３、１４がそれぞれ回転部１２の回転中心を通る直線上に位置する配置とされて穿設される。

回転角検出器１０は、川岸等の土砂の移動が起りにくい安全な箇所に設置された前記測定記録装置としてのデータロガー(歪み測定器)５０とケーブル４０で接続される。なお、データロガー５０は降水・降雪や防風等から防護するため保護箱や計測建家等の中に収容される。このデータロガー５０は、あらかじめ計測時間間隔を設定されるが、その最短間隔は装置の仕様に依存するため、即時対応性を考慮すると、最短で１分間隔程度のインターバル計測の可能な装置が望ましい。

前記移動体２０は、略筒状の外筒部２１と、この外筒部２１内側に所定角度範囲内で回動可能に配置される略円柱状の内軸部２２とからなる二重構造の略円柱状体とされる構成である。この移動体２０の外筒部２１と内軸部２２の各下面には連結用のピン２３、２４が突設される一方、各上面にはこれらのピン２３、２４を挿脱可能な孔２５、２６が穿設されており、移動体２０は外筒部２１同士、また、内軸部２２同士でそれぞれ上下に着脱自在且つ一体で回転可能に係合させられると共に、外筒部２１は回転角検出器１０の基盤部１１と、内軸部２２は回転部１２とそれぞれ着脱自在且つ一体で回転可能に係合させることができ、移動体２０は回転角検出器１０上側に積重なった状態で連結され、回転角検出器１０と共に埋設される。

外筒部２１と内軸部２２におけるピン２３、２４及び孔２５、２６の各配設関係は、内軸部２２が外筒部２１に対する回動限界に位置する基準状態（図１参照）で、上面側で各孔２５、２６が一直線上となる一方、下面側では外筒部２１と内軸部２２とでピン２３、２４位置がそれぞれ所定角度（θ）ずらして設定され、外筒部２１の他の外筒部２１又は基盤部１１との係合可能な位置と、内軸部２２の他の内軸部２２又は回転部１２との係合可能な位置とが回転方向に前記所定角度θずれる状態となっており、移動体２０同士又は移動体２０と回転角検出器１０との連結時にこのずれの分だけ下側の内軸部２２又は回転角検出器１０の回転部１２に所定回転方向への回転変位を与えつつ係合させることで、連結を完了できる仕組みである。

この連結においては、まず、回転部１２上面の一直線上に配置された孔１４に移動体２０内軸部２２下面のピン２４を係合させ、さらに移動体２０全体を前記所定回転方向へ所定角度（θ）回転させ、基盤部１１上面の孔１３に移動体２０外筒部２１下面のピン２３を挿入係合させることで、回転角検出器１０上に移動体２０が連結される。この移動体２０と回転角検出器１０との連結で、回転角検出器１０の回転部１２がこの所定角度θ分だけ回転した状態で拘束される（図３参照）。なお、内軸部２２のピン２４の突出量を外筒部２１のピン２３のそれより大きく形成しており、連結時に回転させる必要のある内軸部２２を外筒部２１より先に係合させることで、内軸部２２の係合の際に内側にあって取扱いにくい内軸部２２を回転させずに済み、連結操作を容易かつ確実に行えるようにしている。

次いで同じ構造の新たな移動体２０を、連結済の移動体２０上部の孔２６に新たな移動体２０内軸部２２下面のピン２４を係合させて、さらに新たな移動体２０全体を前記所定回転方向へ所定角度θ回転させ、連結済の移動体２０上部の孔２５に新たな移動体２０外筒部２１下面のピン２３を係合させることで連結・固定すると、回転角検出器１０の回転部１２は基盤部１１に対しさらに角度θだけ回転し、回転部１２の回転角検出器１０に対する累積回転角は２θとなる（図４参照）。このようにして回転部１２を回転させながら、必要とする任意の個数(α個)の移動体２０を逐次連結、固定していくと、回転部１２の回転角検出器１０に対する累積回転角はα×θとなる。

よって、移動体２０によって回転角検出器に与える回転角θを１０°とすれば、回転部が有効動作可能な一周３６０°の範囲で３６段、５°とすれば７２段というように、移動体２０の段数を適宜設定できる。こうした移動体２０の最大連結可能な段数を与えるピン２３、２４配設位置のずれ角度θや、移動体２０の径や高さを調節することで、計測しようとする侵食深さや必要精度に応じた移動体２０とすることができ、様々な箇所で計測が可能である。

一方、移動体２０の材質についても、比重を軽くする場合には樹脂材料等を、重くする場合には金属材料等をそれぞれ用いるなど適宜設定でき、外筒部２１と内軸部２２の材質をそれぞれ同じにしたり変えたりすることで、例えば周囲の土砂と同程度に比重を調整するなど、想定される流速や土質に応じた最適な比重設定も可能である。

また、外筒部２１の下部周縁にはフランジ部２７が配設され、このフランジ部２７についても、想定される周囲土砂又は水流の流速に応じて、分離しやすくする場合にはその径を大きくすると共に、比重の小さい軽量材料を用い、逆に分離しにくくする場合には、径を小さくし、且つより比重の大きい金属材料を用いることができる。さらに、外筒部２１上面には、連結状態で上側の他の移動体２０の外筒部２１と密着する弾性材製のＯリング２８が装着されており、連結、埋設状態で上下の外筒部２１間の隙間を塞ぐことで、泥分の内軸部２２側への侵入を防ぎ、内軸部２２の確実な回転動作を可能にしている。

この他、移動体２０は、表面を着色するなど土砂と識別可能な外観とされたり、外部からの遠隔読取りで読取り可能な固有識別情報を有して位置を特定できる無線ＩＣタグや磁気タグ等の情報格納媒体を内部に組込まれたりする構成とすることもでき、回転角検出器１０又は他の連結された移動体２０から分離して流出した際の移動体の到達位置を視覚的に特定しやすく、あるいは検知用センサ（読取り装置）を用いて各移動体それぞれを識別しながら探索可能となり、移動体位置から土砂の移動状態を把握する際の作業効率を向上させられる。

次に、本実施形態に係る土砂移動検知装置の組立及び埋設作業について説明する。あらかじめ埋設前の組立段階として、まず、移動体２０の内軸部２２を外筒部２１に対する回動限界に位置させ、内軸部２２の外筒部２１に対する前記所定回転方向とは逆方向への回転を規制した状態で、回転角検出器１０の回転部１２上面の孔１４に、移動体２０内軸部２２下面のピン２４を係合させる。

この時、外筒部２１と内軸部２２の各係合位置が所定角度θずれている分、外筒部２１下面のピン２３位置と基盤部１１上面の孔１３位置がずれているので、移動体２０全体を所定回転方向（図２中、時計回り）に回転させ、内軸部２２と一体の回転部１２を共に回転させながら、基盤部１１上面の孔１３に移動体２０外筒部２１下面のピン２３を合わせて係合させ、回転角検出器１０の上に移動体２０を連結した状態を得る（図３参照）。この時、回転部１２は基盤部１１に対し所定角度θだけ回転した状態となっている。この回転位置で、回転部１２は、回転について一体となった内軸部２２が基盤部１１と一体の外筒部２１により前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束されていることで、同様に拘束され、前記所定回転方向への回転動作以外は固定状態にある。

次いで別の移動体２０を、連結済の移動体２０における内軸部２２上部の孔２６に内軸部２２下面のピン２４を係合させ、別の移動体２０全体を所定回転方向に回転させ、下側の内軸部２２及びさらに下側の回転部１２を共に回転させながら、下側の外筒部２１上面の孔２５に上側の外筒部２１下面のピン２３を係合させる手順で連結・固定する。この時、回転角検出器１０の回転部１２は基盤部１１に対しさらにθだけ回転し、回転部１２の基盤部１１に対する累積回転角は２θとなる（図４参照）。

この後、埋設箇所に応じて必要とする移動体の個数(α個)だけ、連結済の移動体２０上部に新たな別の移動体２０を前記同様の手順で係合、連結していくと、回転角検出器１０における回転部１２の累積回転角はα×θとなる。この状態で、回転部１２は、各移動体２０一つごとに所定角度θ分ずつ戻り方向の付勢力に逆らって前記所定回転方向へ回転させて拘束された状態を累積させており、上から移動体２０が一つ連結状態を外れるごとに拘束解除により所定角度θだけ逆方向に回転可能な状態となっている。

必要な全ての移動体２０の連結が終了したら、回転角検出器１０及び各移動体２０に支圧板３０及び支圧ロッド３１を組付け、容易に移動体２０が分離しないよう防護する。一方、保護箱や計測建家等の中にデータロガー５０を設置し、この設置箇所から計測予定箇所までケーブル４０を敷設しておく。

回転角検出器１０及びこれと連結された移動体２０からなる土砂移動検知装置１を、支圧板３０と支圧ロッド３１にて防護しながら、河床や海底、干潟などの浸食が予想される地点の地中に空けられた穴６０の中に静置する。この際、設置用の穴の壁面が崩壊するのを防止するため、塩化ビニル管などの保護管３２による防護を適宜行っておく（図５（Ｂ）参照）。

装置全体の穴６０内への設置が完了した後、敷設したケーブル４０と回転角検出器１０、データロガー５０を接続する。ケーブル４０の接続が終了したら、回転角検出器１０及びこれと連結された移動体２０の周囲を支圧板３０の上面近くまで土砂にて埋め戻し（図５（Ｃ）参照）、その後支圧板３０及び支圧ロッド３１を取外し（図６（Ａ）参照）、さらに保護管３２周囲への埋め戻しを行って保護管３２を撤去すれば（図６（Ｂ）参照）、埋設完了となる。

続いて、本実施形態に係る土砂移動検知装置を用いた土砂移動状態計測方法について説明する。土砂移動検知装置１の埋設設置終了後、洪水等の流水により移動体２０の周囲の土砂が浸食され移動すると、上側から順次移動体２０が地中から地表あるいは水中に露出し、この露出した移動体２０においては、フランジ部２７に土圧が付与されなくなると共にフランジ部２７に水流からの揚力が加わることもあって、連結状態を維持しにくくなり、連結状態にあった他の移動体２０や回転角検出器１０から分離する（図８参照）。

こうして移動体２０が分離すると、その移動体２０の外筒部２１及び内軸部２２の係合によって拘束されていた他の移動体２０の内軸部２２及び回転角検出器１０の回転部１２における前記所定回転方向とは逆方向への回転が可能となり、回転部１２を元に戻そうとする付勢力で、各内軸部２２及び回転部１２が、新たな最上部の内軸部２２がその外側の外筒部２１に当接してそれ以上回転できなくなるまで、すなわち、連結の際回転させた所定角度θ分だけ前記逆方向に回転し、この逆方向への回転変位の角度値が、回転角検出器１０から出力され、ケーブル４０を介して別の場所のデータロガー５０にてこの戻り回転の生じた時間と共に記録される。

そして、新たな移動体２０一つが分離するごとに、残った各移動体２０の内軸部２２及び回転部１２が前記逆方向に所定角度θずつ回転し、この逆方向への回転変位の角度値が、回転角検出器１０からデータロガー５０に伝送されて記録される過程が繰返される。なお、この逆方向への戻り回転角度は、移動体２０一つが分離するごとに所定角度θ分となっており、最上段の移動体２０が分離した場合にはθだけ戻るが、移動体２０が複数個まとめて分離した場合、例えば、上から２段目の移動体２０まで分離した場合には２θ、また、α個の移動体２０が一度に分離した場合にはα×θ、それぞれ回転角検出器１０の回転部１２が元に戻る向きに回転し、データロガー５０ではそれぞれ移動体２０が２個又はα個同時に分離したことを認識することができる。

データロガー５０では、記録した回転部１２の回転変位とその発生時間に基づき、どの移動体２０がいつ分離したか、すなわち、装置埋設地点の所定深さの土砂がいつ移動したかを、連続的に自動計測することができる。こうして、河床や海岸に堆積した土砂の侵食状況(時間・位置・場所)を検知することができる。移動体２０が一度に複数個まとめて分離した場合でも、回転部１２の戻る方向への回転変位量から容易に移動体２０の分離数が取得でき、これから土砂がどの深さまで侵食されたかを確実に検知でき、土砂の移動状態を適切に把握できる。

また、移動体２０を着色して土砂と識別可能な外観としたり、移動体２０の内部に所定の検知用センサでその位置や識別情報を検出できる情報格納媒体を組込んだりしている場合には、埋設位置から分離・流出した移動体２０の停留・埋没位置を調査、特定しやすく、着色した移動体を用いた場合には目視による探索を、情報格納媒体を組込んだ移動体２０を用いた場合には、検知用センサを用いて探査を行い、分離・流出した移動体がどこまで流れ、停留・埋没しているかを判別でき、この移動体２０の位置から、浸食され移動した土砂が下流側のどの地点まで流動・堆積したかを判定可能となり、土砂移動の規模と実態をより詳細に把握できる。

このように、本実施の形態に係る土砂移動検知装置においては、複数個の移動体２０が直接あるいは他の移動体２０を介して回転部１２に所定の回転角度変位を同じ所定回転方向に与えつつ回転角検出器１０上に連結され、この連結した移動体２０の分離を、分離した移動体２０からの回転に対する拘束を解かれた回転部１２の元に戻ろうとする回転の有無によって検知すると共に、その戻る方向への回転角度変位の位置と大きさで、連結されていた移動体２０が上から何個まで分離したかを検知可能とし、こうした装置全体を水流による土砂移動が予想される箇所に埋設し、土砂移動をこの土砂と共に移動する移動体の分離状態から検知することから、埋設固定された回転角検出器１０上に移動体２０が連結して残存する限り、周囲土砂の移動を素早く検知可能であり、且つ移動体２０ごとの電源を不要にでき、長期にわたり継続的に観測を行える。

本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体の平面図、縦断面図及び底面図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体と回転角検出器の連結前状態説明図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体と回転角検出器の連結状態説明図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置における二つの移動体と回転角検出器の連結状態説明図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置の埋設過程前半説明図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置の埋設過程後半説明図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置の河床配置状態説明図である。 本発明の一実施の形態に係る土砂移動検知装置における移動体分離状態説明図である。

符号の説明

１ 土砂移動検知装置
１０ 回転角検出器
１１ 基盤部
１２ 回転部
１３、１４ 孔
２０ 移動体
２１ 外筒部
２２ 内軸部
２３、２４ ピン
２５、２６ 孔
２７ フランジ部
２８ Ｏリング
３０ 支圧板
３１ 支圧ロッド
３２ 保護管
４０ ケーブル
５０ データロガー
６０ 穴

Claims (7)

1. 河川流域から海に至る水底に堆積する土砂の移動が起り得る領域で、土砂移動の予想される所定地点に埋設されて周囲土砂と共に移動可能とされ、且つ前記地点から移動したか否かを判別可能な移動体を少なくとも備え、前記移動体の移動により土砂の移動を検知する土砂移動検知装置において、
   前記所定地点に埋設され、固定状態とされる基盤部及び当該基盤部に対し回転可能に支持されると共に回転変位に対し当初位置に戻そうとする付勢力が与えられる回転部を有してなり、当該回転部の前記基盤部に対する回転変位を検出して外部に出力可能な回転角検出器と、
   当該回転角検出器の回転部と共に回転可能とされる部分を少なくとも有して回転部に着脱自在且つ一体で回転可能に係合させられ、且つ上部と下部を互いに着脱自在且つ一体で回転可能に係合させられる形状とされて、回転角検出器上側に積重なった状態で連結され、回転角検出器と共に埋設される複数個の移動体とを備え、
   前記回転角検出器直上に連結される移動体が、前記回転部上側に係合し、回転部と一体に所定回転方向へ所定角度分回転させられ、当該回転後の位置で前記基盤部に前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束される過程を経て回転角検出器と連結状態となり、
   また、移動体同士で連結される各移動体が、前記回転角検出器上に既に連結された一又は複数の移動体の最上部に係合し、前記既に連結された移動体及び回転部と一体に前記所定回転方向へ前記所定角度分回転させられ、当該回転後の位置で前記基盤部に前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束される過程を経て移動体同士で連結状態となり、
   前記回転角検出器及び移動体の埋設状態で、一又は複数の移動体が周囲土砂の移動に追従して連結状態から分離した際の、移動体の分離前位置及び分離数に応じた前記回転部の前記所定回転方向と逆方向への回転変位から、分離した移動体を識別し、当該移動体に対応する深さの土砂移動を検知することを
   特徴とする土砂移動検知装置。
2. 前記請求項１に記載の土砂移動検知装置において、
   前記移動体が、略筒状の外筒部と、当該外筒部内側に所定角度範囲内で回動可能に配置される略円柱状の内軸部とからなり、
   前記外筒部が、下部を前記回転角検出器の基盤部に着脱自在に係合させられ、且つ上部と下部を着脱自在に係合させられる形状とされてなり、
   前記内軸部が、下部を前記回転角検出器の回転部に着脱自在に係合させられ、且つ上部と下部を着脱自在に係合させられる形状とされてなり、
   前記移動体が、前記内軸部を前記外筒部に対する回動限界に位置させて内軸部の外筒部に対する前記所定回転方向とは逆方向への回転を規制された状態で、内軸部で回転部又は他の移動体の内軸部と係合し、係合した回転部又は他の内軸部と一体に前記所定回転方向へ前記所定角度分回転させられると、当該回転後の位置で外筒部が前記基盤部又は他の移動体の外筒部と係合し、前記所定回転方向と逆の方向への回転を拘束される過程を経て、前記連結状態となることを
   特徴とする土砂移動検知装置。
3. 前記請求項２に記載の土砂移動検知装置において、
   前記移動体が、外筒部の周囲に外方へ略鍔状に突出形成されるフランジ部を有することを
   特徴とする土砂移動検知装置。
4. 前記請求項２又は３に記載の土砂移動検知装置において、
   前記移動体が、外筒部及び内軸部のそれぞれ上下部の互いに係合する部分として、突出状態のピン、又は当該ピンを挿入可能な孔をそれぞれ形成されてなり、内軸部側のピン先端位置及び／又は孔開口位置を外筒部側の各位置に対し上部でより上側、下部でより下側として配設されることを
   特徴とする土砂移動検知装置。
5. 前記請求項１ないし４のいずれかに記載の土砂移動検知装置において、
   前記移動体が、少なくとも土砂と識別可能な外観とされてなることを
   特徴とする土砂移動検知装置。
6. 前記請求項１ないし５のいずれかに記載の土砂移動検知装置において、
   前記移動体が、外部からの遠隔読取りで読取り可能な固有識別情報を有する所定の情報格納媒体を内部に組込まれることを
   特徴とする土砂移動検知装置。
7. 前記請求項１ないし６のいずれかに記載の土砂移動検知装置を、土砂移動の予想される一又は複数地点にそれぞれ埋設し、前記移動体が周囲土砂の移動に追従して連結状態から一又は複数分離していく状況を、移動体の分離前位置及び分離数に応じた前記回転部の前記所定回転方向と逆方向への回転変位値として取得し、当該回転変位値を前記回転角検出器にケーブルを介して接続した測定記録装置で継続的に記録することを
   特徴とする土砂移動状態計測方法。

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