JP2007315850A

JP2007315850A - 融雪水量予測装置

Info

Publication number: JP2007315850A
Application number: JP2006144002A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Shimazaki; 輝之島崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: JP4776434B2

Abstract

【課題】積雪地域での融雪水量を適切に推定することができる融雪水量予測装置を提供する。
【解決手段】降雪場所に設けられ、上面に降雪を積雪させ、この積雪の融雪水を外部に導出する導出部を設けた融雪水収集装置２を用い、この融雪水収集装置から導出される融雪水の水量を水量測定手段３で測定する。融雪水量演算手段５は、測定された水量値と融雪収集装置の積雪部面積とから求まる単位面積当りの融雪水量を、予め設定した対象区域面積に乗算して対象区域の融雪水量を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水などに流入する融雪水量を適切に予測可能な融雪水量予測装置に関する。

一般に、下水道設備として雨水を下水に流入させる合流式下水道が広く用いられている。このような合流式下水道では、下水処理場への流入予測を行い、降雨時においても支障なく所定の下水処理が行えるように制御している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら多量の降雪がある地帯での下水流量は、冬季や春先など、融雪による下水流量の変動が大きく、流量予測に影響を与える。すなわち、積雪量、積雪層状態、気温、湿度、雨水などによって融雪水量が変動するため、この融雪水が流れ込む下水流量を実際に予測することが困難であった。
特開平５−１３４０５６号公報

このように多量の降雪がある地域では、積雪状態や天候などにより融雪水量が種々変化するため、その予測が難しかった。また、降雪後、積雪が融け、下水流量として発生するまで長時間要するため、これまで特別な処置は考慮されていなかった。しかし、寒冷地における春先の融雪水量は下水流量に大きく影響を及ぼすため、下水処理施設の有効的運用に融雪水量予測が必要となった。

本発明の目的は、積雪地域での融雪水量を適切に推定することができる融雪水量予測装置を提供することにある。

本発明の融雪水量予測装置は、降雪場所に設けられ、上面に降雪を積雪させ、この積雪の融雪水を外部に導出する導出部を設けた融雪水収集装置と、この融雪水収集装置の前記導出部から導出される融雪水の水量を測定する水量測定手段と、この水量測定手段により測定された水量値と前記融雪収集装置の積雪部面積とから求まる単位面積当りの融雪水量と、予め設定した対象区域面積とから対象区域の融雪水量を求める融雪水量演算手段とを備えたことを特徴とする。

本発明では、融雪水収集装置は、予め設定した複数のサンプル区域毎に設けられ、融雪水量演算手段は、前記各融雪水収集装置により収集された融雪水量と、各融雪水収集装置に対応するサンプル区域の面積とからサンプル区域毎の融雪水量を求め、これらサンプル区域毎の融雪水流量に基いて対象区域全体の融雪水量を求めるようにしてもよい。

また、本発明の融雪水量予測装置は、過去の実績データまたは実験データから積雪高及び気温に対する融雪水量の関係が設定されているデータベースを有し、このデータベースに設定されている前記関係を用い、現状の積雪高さ及び気温から融雪水量を求める融雪水量演算手段を備えたことを特徴とする。

本発明では、降雨が融雪水量に与える影響を降雨量に対応して予め補正値として求め、融雪水量演算手段により求めた融雪水量を補正する融雪水量補正手段をさらに設けてもよい。

また、本発明では、雪の積層状態が融雪水量に与える影響を積雪状態毎に対応して予め補正値として求め、融雪水量演算手段により求めた融雪水量を補正する融雪水量補正手段をさらに設けてもよい。

また、本発明では、融雪水量演算手段が算出する融雪水量は単位面積当りであり、予め設定した対象区域面積から対象区域の融雪水量を求める区域内融雪水量演算手段をさらに備えた構成でもよい。

さらに、本発明では、融雪水量演算手段が算出するのは予め設定した複数のサンプル区域毎の融雪水量であり、これらサンプル区域毎の融雪水量を加算することで対象区域全体の融雪水量を求める区域内融雪水量演算手段をさらに備えてもよい。

本発明によれば、積雪が解けることによって生じる融雪水量を推定することができるので、下水流量などを的確に予測でき、下水処理施設等の有効的運用を可能とすることができる。

以下、本発明による融雪水量予測装置の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は実融雪流量測定による区域内融雪水量予測装置の実施形態を示している。図１において、２は融雪水収集装置で、降雪場所に設けられ、上面に降雪を積雪させる。図中、積雪状態の雪を符号１で示す。この融雪水収集装置２は、例えば、皿状に形成されており、その下部には融雪水を外部に導出する導出部２ａが設けられている。この融雪水収集装置２の積雪１が積載される部分には、融雪水を導出部２ａに案内するために、図示しないが、例えば、テーパ状の傾斜面を形成するとよい。すなわち、この融雪水収集装置２は、その上部の積雪１による融雪水が積雪部上から外方に流れ出ずに、全て導出部２ａに案内されるように形成され、かつ外部からの融雪水が流れ込まないように形成されている。３は水量測定手段で、例えば、流量計などが用いられ、この融雪水収集装置２の導出部２ａから導出される融雪水の水量を測定する。この流量計のほか、導出された融雪水を貯留し、その貯留水位を測定することにより水量を測定するようにしてもよい。

５は融雪水量演算手段で、水量測定手段３により測定された水量値と融雪収集装置２の積雪部面積とから単位面積当りの融雪水量を求める。そして、この単位面積当りの融雪水量と予め設定した対象区域面積４とから対象区域の融雪水量６を求める。

上記構成において、上述した単位面積当りの積雪量は自然状態におけるサンプルで、融雪水収集装置２により実際の積雪１から溶け出した融雪水量を測定した結果に基いている。対象区域面積４としては、例えば、融雪水が下水道に流れ込む地域を予め特定し、この特定された地域の面積を設定すればよい。そして、このようにして設定した上記サンプルを採用できる対象区域面積と、前記単位面積当りの実測融雪水量を融雪水量演算手段５にて乗算することで、対象区域内の融雪水量を的確に求めることができる。

なお、融雪水収集装置２は、予め設定した複数のサンプル区域にそれぞれ設けてもよい。この場合、融雪水量演算手段５は、各融雪水収集装置２により収集された融雪水量から、対応するサンプル区域における単位面積当りの融雪水量を求める。そして、各融雪水収集装置２が設けられたサンプル区域の単位面積当りの融雪水量と対応するサンプル区域の面積とから、各サンプル区域の融雪水量をそれぞれ求める。さらに、これらサンプル区域毎の融雪水量に基いて、これらを加算することにより、対象区域全体の融雪水量を求めることができる。

上述した複数のサンプル区域を設けることは、対象区域が広範囲で、場所毎に積雪状態が異なる場合等に有効である。

このように、実融雪水量を測定することにより対象区域内の融雪水量を的確に予測することができるので、春先など融雪水量が下水流量に大きく影響する場合であっても、事前に下水処理流量を予測できるため、下水処理施設の有効的運用が可能となった。

次に、図２により、積雪高さや気温などを含む環境測定データにより、融雪水量を予測する実施の形態を説明する。

図２において、１０は融雪水量演算手段で、過去の実績データまたは実験データから、積雪高さ、気温及び湿度等の環境測定値に対する融雪水量の関係が設定されているデータベースを有する。７は積雪高さ測定手段、８は気温測定手段、９は湿度測定手段で、これらの測定値は融雪水量演算手段１０にそれぞれ入力される。融雪水量演算手段１０は、前記データベースに設定されている前記関係を用い、現状の積雪高さ、気温及び湿度に対応する融雪水量を求める。

なお、積雪高さ測定手段７としては、図示しないが、例えば、単位面積当りの積雪重量をロードセルなどにより測定し、この積雪重量から積雪高さを得るように構成する。或いは、充分な高さの位置に超音波、レーザなどを用いた距離測定器を設置し、これらの距離測定器から超音波やレーザを積雪上面に照射して、その反射波を受けることにより積雪高さを測定するようにしてもよい。また、気温測定手段８や、湿度測定手段９については通常の温度計や湿度計を用いればよい。

１３は融雪水量補正手段で、春先などの降雨に伴う融雪水量の影響を補正するため、融雪水量演算手段１０で求めた融雪水量を、降雨量１２や積雪状態１１に基づく補正値を用いて補正する。

降雨量に基く補正値は、降雨量が融雪水量に与える影響を、予め実験により実測するなどして確認し、数値化することで、降雨量に対応して求めておく。融雪水量補正手段１３は、図示しない通常の雨量計により降雨量１２を測定し、この降雨量１２に対応した補正値を用いて融雪水量演算手段１０により求めた融雪水量を補正する。

また、融雪水量補正手段１３は、上述のように、積雪層状態による融雪水量の補正機能も有する。すなわち、積雪層状態が、新雪状態、圧雪状態、氷雪状態、氷状態のいずれか、或いはこれらの組合せ状態かにより、融雪水量が変化する。一般的には、新雪状態又はこの状態に近いほど融雪量は多くなると思われるが、各種の条件により異なるので、各積雪層状態の融雪水量を予め実験により実測するなどして確認しておく。そして、これを数値化し、補正値として用いる。この積雪層状態は、対象区域の積雪断面をカメラなどで撮影し、画像処理すること等によりオンラインで捕らえることができる。したがって、融雪水量補正手段１３は、積雪層状態１１がどのような状態かをとらえて、対応する補正値により、融雪水量演算手段１０により求めた融雪水量を補正する。

ここで、前記融雪水量演算手段１０が算出する融雪水量は、ここでは単位面積当りの値とする。一方、対象区域（例えば、融雪水が直接的に下水道に流れ込む区域とする）の面積１４は予め求めておく。区域内融雪水量演算手段１５は、融雪水量演算手段１０が算出した単位面積当りの融雪水量と、予め設定した対象区域面積１４とから、対象区域の融雪水量１６を求める。

上記構成において、図２で示した実施の形態は、現在の対象区域における積雪高さ７、気温８、湿度９などを測定し、融雪水量演算手段１０に入力する。融雪水量演算手段１０は、これらの環境測定データに対応した融雪水量が蓄積されているデータベースを用いて、上記環境データの測定値に対応する融雪水量を求める。このようにして求められた融雪水量は、融雪水量補正手段１３において、降雨量１２や積雪層状態１１に応じて補正される。さらに、対象区域の面積１４を乗算することで、対象区域全体の融雪水量を予測することができる。

このように、この実施の形態では、積雪高さ７、気温８、湿度９などの環境測定データを用いて融雪水量を求めているので、図１の実施の形態のように、融雪水収集装置２のような特別の設備が無い場合でも、計装設備とパソコンなどにより容易に構成することができる。また、融雪水演算手段１０は、過去の蓄積データおよび実験データを有するデータベースを基に、上記環境データから融雪水量を演算するので、的確な融雪水量を求めることができる。また、補正演算手段１３では、積雪層状態１１や降雨量１２を入力し、これらに対応した補正値により補正演算するので、各種の気象・環境状況に対応した正確な融雪水量を求めることができる。

上記実施の形態では、対象区域を一つの区域として設定したが、予め特定した複数のサンプル区域としてもよい。この場合、複数のサンプル区域について、それぞれ区域面積を求めておく。また、融雪水量演算手段１０は、サンプル区域毎の融雪水量を、環境データの測定値によりサンプル区域毎のデータが蓄積されたデータベースから求め、これらサンプル区域毎の融雪水流量を加算することにより、対象区域全体の融雪水流量を求める。もちろん、補正演算手段１３による積雪層状態１１や降雨量１２に対応した補正値による、融雪水量に対する補正演算は同様に実行する。

このように構成すると、対象区域が広範囲で、場所毎に積雪状態が異なる場合であっても区域全体の融雪水量を的確に予測することができる。

これらの結果、春先など融雪水量が下水流量に大きく影響する場合など、事前に下水処理流量を予測できるため下水処理施設の有効的運用が可能となった。

なお、図２では環境測定データとして、積雪高さ７、気温８、湿度９を例示し、これらから融雪水量を求めているが、湿度９は融雪に対する影響が比較的少ないため、これを省略してもよい。さらに、補正演算手段１３は、積雪層状態１１と降雨量１２の値を入力し、これらに対応した補正値を用いて補正演算を行っているが、必ずしも積雪層状態１１と降雨量１２とをそれぞれ入力する必要は無く、状況に応じて少なくともいずれか一方又は双方を入力し、対応する補正値を用いて融雪水量に対する補正演算を行ってもよい。

本発明による融雪水量予測装置の一実施の形態を示す概念図である。本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１積雪状態の雪
２融雪水収集装置
３融雪水量測定手段
４、１４区域面積
５、１５区域内融雪水量演算手段
６、１６区域内融雪水量
１１積雪層状態
１２降雨量
１３融雪水量補正手段

Claims

降雪場所に設けられ、上面に降雪を積雪させ、この積雪の融雪水を外部に導出する導出部を設けた融雪水収集装置と、
この融雪水収集装置の前記導出部から導出される融雪水の水量を測定する水量測定手段と、
この水量測定手段により測定された水量値と前記融雪収集装置の積雪部面積とから求まる単位面積当りの融雪水量と、予め設定した対象区域面積とから対象区域の融雪水量を求める融雪水量演算手段と
を備えたことを特徴とする融雪水量予測装置。
融雪水収集装置は、予め設定した複数のサンプル区域毎に設けられ、融雪水量演算手段は、前記各融雪水収集装置により収集された融雪水量と、各融雪水収集装置に対応するサンプル区域の面積とからサンプル区域毎の融雪水量を求め、これらサンプル区域毎の融雪水流量に基いて対象区域全体の融雪水量を求めることを特徴とする請求項１に記載の融雪水量予測装置。
過去の実績データまたは実験データから積雪高及び気温に対する融雪水量の関係が設定されているデータベースを有し、このデータベースに設定されている前記関係を用い、現状の積雪高さ及び気温から融雪水量を求める融雪水量演算手段を備えたことを特徴とする融雪水量予測装置。
降雨が融雪水量に与える影響を降雨量に対応して予め補正値として求め、融雪水量演算手段により求めた融雪水量を補正する融雪水量補正手段をさらに設けたことを特徴とする請求項３に記載の融雪水量予測装置。
雪の積層状態が融雪水量に与える影響を積雪状態毎に対応して予め補正値として求め、融雪水量演算手段により求めた融雪水量を補正する融雪水量補正手段をさらに設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の融雪水量予測装置。
融雪水量演算手段が算出する融雪水量は単位面積当りであり、予め設定した対象区域面積から対象区域の融雪水量を求める区域内融雪水量演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに記載の融雪水量予測装置。
融雪水量演算手段が算出するのは予め設定した複数のサンプル区域毎の融雪水量であり、これらサンプル区域毎の融雪水量を加算することで対象区域全体の融雪水量を求める区域内融雪水量演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに記載の融雪水量予測装置。