JP2007171136A - 水底堆積物の堆積深さ測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡潔で壊れにくい測定装置と、簡便な水底堆積物の堆積深さ測定方法を提供する。
【解決手段】 測定装置（１）は、目盛を有する紐状部材（４）と、その先端に取り付けられた測定部材（５）とを備える。測定部材は、水中に沈み且つ水路の水底堆積物の表面上に接地したときに堆積物中に埋没しない形状である。この測定装置を用いて、水路の壁の上面から堆積物の表面までの深さを測定し、この深さを水路の深さから差し引くことにより堆積物の堆積深さを求めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水路の水底堆積物の堆積深さ測定方法及び装置に関する。

水力発電所の導水路や沈砂池などの水路では、礫や土砂等が堆積することによって、水の流れを阻害したり、流水量を低下させたりしてしまう。これを防ぐために、導水路などの壁の上面から礫や土砂等の水底堆積物を監視して、水底堆積物の堆積深さを測定し、水底堆積物の取り除きが必要か否かを判断している。

小規模の水力発電所の導水路のように水深が小さい場合には、目視で堆積深さを測定できるが、水深が大きい場合には水の透明度が低下することもあり、目視で堆積深さを測定することは困難である。

一般に、水底堆積物の堆積深さを測定するための装置又は方法として、下記の装置あるいは方法が知られている。

第１は、超音波を用いた水路の堆積物測定装置である。水路上方から水路内に貫通する測定孔を形成し、測定孔内に昇降機構により昇降駆動される支持ロッドを配置し、該支持ロッドの下端部に超音波送受波器を取り付けて、この送受波器から超音波を発射し、反射波が入射するまでの時間により堆積物の堆積厚さを測定する（下記特許文献１）。

第２は、先端を敷砂層に嵌入させる貫入用ロッドと、該貫入用ロッドをガイドさせる直状のガイドと、該ガイドの先端に固定され、敷砂層表面に当接させる砂層表面当接プレートとを備えてなる水底敷砂層厚測定装置を使用する方法である。具体的には、砂層表面当接プレートを水底の敷砂層表面に当接させた状態で、前記貫入ロッドを敷砂層の表面より圧入し、圧入開始後の圧入抵抗の変化によって敷砂層貫通を検出し、その時のロッドと前記ガイドとの相対位置を測定することにより、敷砂層貫通時のロッド貫入長さ、すなわち敷砂層厚を求める（下記特許文献２）。

特開平７−１３４１７２号公報 特開平７−２３８５４９号公報

しかしながら、上記特許文献１の装置は、装置の構造が複雑であるため、高価であり、維持費用も高い。また、水路に取り付けられた装置が、水の流れを阻害する恐れがある。

また、上記特許文献２の方法は、堆積層が土砂のように粒径の細かい場合にはよいが、堆積層が礫のように粒径の大きい場合にはロッドを堆積層に貫入するのが困難であり、装置を破損する恐れがある。

本発明の目的は、簡便な水底堆積物の堆積深さ測定方法、及び構造が簡潔で壊れにくい測定装置を提供することである。

本発明の測定方法は、所定の深さを有する水路の水底堆積物の堆積深さを測定するための方法であって、水中に沈みかつ水路の水底堆積物の表面に接地したときに前記堆積物中に埋没しない形状の測定部材を、目盛を有する紐状部材の先端に取り付けて構成した測定装置を用いて、前記水路の壁の上面から前記堆積物の表面までの深さを測定し、前記深さを前記水路の深さから差し引くことにより前記堆積物の堆積深さを求めることを特徴とする。

本発明の測定方法では、前記水路の壁の上面から水底堆積物の表面までの深さは、水路の壁の上面から底部に向けて前記測定部材を降下させ、水底堆積物の表面に接地させたとき、水路の壁の上面と同じ高さ位置に対応する、前記紐状部材の目盛から読み取ることができる。

本発明の測定装置は、水路の水底堆積物の堆積量の測定に用いられる測定装置であって、目盛を有する紐状部材と前記紐状部材の先端に取り付けられた測定部材とを備え、前記測定部材は、水中に沈みかつ堆積物の表面上に接地したときに堆積物中に埋没しない形状であることを特徴とする。

本発明の測定装置において、前記測定部材は、円錐体の先端を下面に対して平行に切断した形状のように、上面よりも下面の面積が大きい形状を持つ錘で構成することができる。あるいは、任意形状の錘の底面にこれよりも面積が大きい部材を取り付けたものでもよい。

前記紐状部材は、巻尺のテープであることが望ましい。巻尺のハンドル等の巻き取り機能により、水路の底から水面に向けて測定部材を容易に引き上げることができる。

また、水路内での測定部材の移動を案内するためのガイド部材を備えることが望ましい。これにより、測定部材の揺れを抑えて、測定部材を水路の水面から底にスムースに下ろすことができる。また、水の流れがある場所で測定装置を使用する場合には、ガイド部材を流れの上流側に備えることにより、流れの影響を受けることなく測定部材を垂直に下ろすことができる。

さらに、前記ガイド部材を任意地点に固定するための固定部材を備えることが望ましい。これにより、ガイド部材を人手で支える必要がなくなる。

また、ガイド部材は、前記測定部材を上下動自在に収納する管で構成され、その長手方向にスリットを有するものとし、測定部材は、前記スリットを通って管の外側に突出する突出部を有し、該突出部は、前記測定部材が水底堆積物の表面に接地したとき当該堆積物の表面に面接触する形状を有することが望ましい。これにより、測定部材が堆積物中に埋没しないことに加えて、スリットの幅よりも粒径が大きい礫がスリットに挟まって測定部材の上下移動を妨げるのを防ぐことができる。

本発明の測定方法によれば、測定部材を水底堆積物の表面に接地させて、紐状部材の目盛を読み取ることで、水路の壁の上面から水底堆積物の表面までの深さがわかる。そして、その深さから簡単な計算によって水底堆積物の堆積深さが求められるので、簡便かつ的確な測定方法が実現される。

また、本発明の測定装置は、測定部材と紐状部材の２部材のみで構成されていて、かつ測定部材を紐状部材に取り付けた構造であることから、構造が簡潔で壊れにくい装置を実現できる。また、構造が簡潔である故に、安価であるという利点がある。

図１は実施例の堆積深さ測定装置の一部断面図、図２は使用状態を表す堆積深さ測定装置の概略図である。

以下、水力発電所の導水路の底に堆積した砂、礫等の水底堆積物の堆積深さを測定する場合について説明する。

測定装置１は、円管２、アンカーフレーム３、巻尺４、測定部材５で構成される。

円管２の直径は約 35 mm であるが、水の流れを阻害しないのであれば大きさは問わない。円管２の長さは、導水路７の壁７ａの高さ（約 10 m）よりも約 20 cm 短い。円管２の材質は、ステンレスやコンクリート等がよいが、容易に入手できて壊れにくい物であれば何でもよい。

円管２の外側には、アンカーフレーム３が溶接されている。アンカーフレーム３をアンカーボルト６で固定することによって、円管２は導水路の壁７ａに取り付けられおり、その取付け位置は、導水路の上流側、下流側の左岸壁と右岸壁の計４箇所である。具体的には、円管２は、その長手方向が導水路の底７ｂに対して垂直になるように、その上端が導水路の壁の上面７ｃと同じ高さになる位置で、壁７ａに取り付けられている。円管２の下端が底７ｂから約 20 cm 上に位置するのは、円管２の内側に溜まった砂を排出させるためである。

円管２は、その長手方向に、円管と同じ長さのスリット２ａを有している。水の流れに対し、導水路の内側方向 30 〜 60 ° の位置にスリット２ａを設けるのが望ましい。なぜなら、後述する測定部材５の上下移動が水の流れによって阻害されることを防ぐために、スリットを導水路の下流側に設ける必要があるが、スリットを水の流れと一致する方向（0 °の位置）に設けると、測定部材５が上下移動する際にアンカーフレーム３やアンカーボルト６に接触してしまうからである。

スリット２ａの幅は、礫の粒径よりも小さいのが望ましく、2 mm 程度がよい。スリットの幅よりも粒径が大きい礫がスリットに挟まって、測定部材５の上下移動を妨げてしまうことを防ぐことができる。

巻尺４は、目盛を有するテープ４ａの先端に、金具４ｂを有している。ハンドル４ｃを回して、テープ４ａを巻き取ることができる。

測定部材５は、錘５ａ、フック５ｂ、測定板５ｃ、測定板支え５ｄで構成される。

錘５ａの上面には溶接等によりフック５ｂが取り付けられている。フック５ｂを、金具４ｂに引っ掛けることで、錘５ａがテープ４ａの先端に取り付けられている。

錘５ａは、円柱型の鉛である。錘５は、直径約 20 mm、高さ約 20 mm であるが、円管２の内側をスムースに上下移動できる直径で、かつテープ４ａに吊り下げられる重さであれば、その大きさは問わない。錘５ａの材質は、水よりも比重が重いのであれば何でもよい。

測定板５ｃは、測定板支え５ｄによって、円管２の外側で、かつ測定板５ｃの下面が錘５ａの下面と同じ高さとなる位置で、錘５ａに取り付けられている。

測定板５ｃは厚さ約 1 mm、幅約 10 mm、長さ約 20 mm であるが、錘５ａが水底堆積物の表面８上に接地したときに測定板５ｃが面接触することによって、錘５ａが堆積物中に埋没するのを防ぐことができるとともに、測定板５ｃの浮力が錘５ａの沈降を妨げず、測定板５ｃが水の流れを阻害しないのであれば、そのサイズは問わない。測定板５ｃの材質は、ステンレスやアルミニウム等がよいが、錘５ａの材質よりも比重が小さければ何でもよい。

測定部材５を導水路の底７ｂに向けて下ろすと、測定部材５は水中に沈んでいき、テープ４ａは引き出される。測定部材５が底７ｂへ沈んでいくときに、錘５ａは円管２の内側を、測定板５ｃは円管２の外側を、測定板支え５ｄはスリット２ａを移動する。測定部材５が、水底堆積物の表面８上に到達すると、前記堆積物中に埋没することなく表面上に接地する。このとき、テープ４ａの引き出しが停止する。

巻尺４のハンドル４ｃを回転すると、テープ４ａが巻き取られ、測定部材５を底７ｂから水上に引き上げることができる。

以下に示す手順で、水力発電所の導水路の底に堆積した、砂、礫等の水底堆積物の堆積深さを測定する。
（１）導水路の上流側、下流側の左岸壁と右岸壁の各地点における、導水路の壁の上面７ｃから水底堆積物の表面８までの深さ（以下「Ｄ_{(ＴＣ−ＳＳ)ｉ}」で表す）を計測する。具体的には、各地点において、壁の上面７ｃから底７ｂに向けて、測定部材５をゆっくりと垂直に下ろし、前記測定部材５を前記堆積物の表面８上に静かに接地させる。壁の上面７ｃと同じ高さとなる位置で、巻尺のテープ４ａの目盛を読み取る。読み取りが終了したら、巻尺のハンドル４ｃを回して、前記測定部材５を水上に引き上げる。
（２）各地点における壁の上面７ｃから底７ｂまでの深さ、すなわち各地点における導水路７の深さ（以下「Ｄ_Ｃｉ」で表す）を求める。この深さは、例えば水路の設計図等の資料から得られる。
（３）次式により、各地点における前記堆積物の表面８から底７ｂまでの深さ、すなわち各地点における水底堆積物の堆積深さ（以下「Ｄ_Ｓｉ」で表す）を算出する。
Ｄ_Ｓｉ＝Ｄ_Ｃｉ−Ｄ_{(ＴＣ−ＳＳ)ｉ} …(2)
（４）次式により、導水路の水底堆積物の堆積深さ（以下「Ｄ_S」で表す）を算出する。

以上、図示の実施例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、ガイド部材はスリットを有する円管に限らず、測定部材の移動を案内できるものであれば、任意の径又は長さのものでよい。

実施例の堆積深さ測定装置の一部断面図。 使用状態を表す堆積深さ測定装置の概略図。

符号の説明

１…測定装置、２…円管、３…アンカーフレーム、４…巻尺、５…測定部材、６…アンカーボルト、７…導水路、８…水底堆積物の表面。

Claims (7)

1. 所定の深さを有する水路の水底堆積物の堆積深さを測定するための方法であって、
   水中に沈みかつ前記水底堆積物の表面に接地したときに前記堆積物中に埋没しない形状の測定部材を、目盛を有する紐状部材の先端に取り付けて構成した測定装置を用いて、前記水路の壁の上面から前記水底堆積物の表面までの深さを測定し、
   前記深さを前記水路の深さから差し引くことにより前記堆積物の堆積深さを求めることを特徴とする測定方法。
2. 請求項１記載の測定方法において、
   前記水路の壁の上面から前記水底堆積物の表面までの深さは、前記水路の壁の上面から底部に向けて前記測定部材を降下させ、前記水底堆積物の表面に接地させたとき、前記水路の壁の上面と同じ高さ位置に対応する、前記紐状部材の目盛から読み取られる
   ことを特徴とする測定方法。
3. 水路の水底堆積物の堆積深さの測定に用いられる測定装置であって、
   目盛を有する紐状部材と、
   前記紐状部材の先端に取り付けられた測定部材とを備え、
   前記測定部材は、水中に沈み、前記堆積物の表面に接地したときに前記堆積物中に埋没しない形状であること
   を特徴とする測定装置。
4. 請求項３記載の測定装置において、
   前記紐状部材は巻尺のテープであること
   を特徴とする測定装置。
5. 請求項３又は４記載の測定装置において、
   前記水路内での前記測定部材の移動を案内するためのガイド部材
   を備えたことを特徴とする測定装置。
6. 請求項５記載の測定装置において、
   前記ガイド部材を任意地点に固定するための固定部材
   を備えたことを特徴とする測定装置。
7. 請求項５又は６記載の測定装置において、
   前記ガイド部材は、前記測定部材を上下動自在に収納する管で構成され、かつその長手方向に延びたスリットを有し、
   前記測定部材は、前記スリットを通って前記管の外側に突出する突出部を有し、該突出部は、前記測定部材が前記水底堆積物の表面に接地したとき当該表面に面接触する形状を有することを特徴とする測定装置。

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