JP2015014637A

JP2015014637A - 地すべりシミュレーター装置

Info

Publication number: JP2015014637A
Application number: JP2013139737A
Authority: JP
Inventors: 酒井　直樹; Naoki Sakai; 直樹酒井
Original assignee: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED)
Current assignee: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED)
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-22

Abstract

【課題】降雨や模擬地下水の流れ等の水の状態を再現し、現実に近い状況をシミュレーションすることが可能な地すべりシミュレーター装置を提供する。【解決手段】地すべりシミュレーター装置は、傾斜する斜面を含む斜面部３ｂと、斜面部３ｂに設けられて模擬地下水を噴出する模擬地下水噴出部５１と、斜面部に対向して設けられて模擬降雨水を噴出する模擬降雨水噴出ノズル６１と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、模擬地下水や降雨による地すべり現象をシミュレーションする地すべりシミュレーター装置に関する。

従来から、山岳地帯が多く急斜面の多い日本では、大雨が降ると土砂崩れによる災害がおこることが多い。

そこで、がけ崩れや地すべりの様子を再現する模型装置が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００４−１３３００４号公報特開２００４−１６３６７７号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された技術は、実際に降雨や模擬地下水の流れ等の水の状態を再現するものではないため、現実の状況をシミュレーションできるものではなかった。

本発明は、前記課題を解決するために、降雨や模擬地下水の流れ等の水の状態を再現し、現実に近い状況をシミュレーションすることが可能な地すべりシミュレーター装置を提供することを目的とする。

課題を解決するために、本発明の地すべりシミュレーター装置は、傾斜する斜面を含む斜面部と、前記斜面部に設けられて模擬地下水を噴出する模擬地下水噴出部と、前記斜面部に対向して設けられて模擬降雨水を噴出する模擬降雨水噴出ノズルと、を備えることを特徴とする。

また、前記模擬地下水及び前記模擬降雨水を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記模擬地下水噴出部まで連結する模擬地下水噴出配管と、前記模擬地下水噴出配管の途中に設けられて水を前記模擬地下水噴出部に送水する模擬地下水ポンプと、前記貯留部から前記模擬降雨水噴出ノズルまで連結する模擬降雨水噴出配管と、前記模擬降雨水噴出配管の途中に設けられて水を前記模擬降雨水噴出ノズルに送水する模擬降雨水ポンプと、を備えることを特徴とする。

また、前記模擬地下水噴出部から噴出する水の量を調節する模擬地下水流量調節バルブと、前記模擬降雨水噴出ノズルから噴出する水の量を調節する模擬降雨水流量調節バルブと、を備えることを特徴とする。

また、前記模擬地下水噴出配管から分かれて前記貯留部に水を戻す模擬地下水リターン配管と、前記模擬地下水リターン配管への水の流れを操作する開閉可能な模擬地下水リターンバルブと、前記模擬降雨水噴出配管から分かれて前記貯留部に水を戻す模擬降雨水リターン配管と、前記模擬降雨水リターン配管への水の流れを操作する開閉可能な模擬降雨水リターンバルブと、を備えることを特徴とする。

また、前記貯留部に連結されて重力によって自然に排水する自然排水管と、自然排水管の水の流れを操作する開閉可能な自然排水バルブと、前記模擬降雨水噴出配管から分かれて前記模擬降雨水ポンプを利用して前記貯留部から水を排水するポンプ排水配管と、前記ポンプ排水配管への水の流れを操作する開閉可能なポンプ排水バルブと、を備えることを特徴とする。

本発明の地すべりシミュレーター装置によれば、傾斜する斜面を含む斜面部と、前記斜面部に設けられて模擬地下水を噴出する模擬地下水噴出部と、前記斜面部に対向して設けられて模擬降雨水を噴出する模擬降雨水噴出ノズルと、を備えるので、降雨や模擬地下水の流れ等の水の状態を再現し、現実に近い状況をシミュレーションすることが可能な地すべりシミュレーター装置を提供することが可能となる。

また、前記模擬地下水及び前記模擬降雨水を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記模擬地下水噴出部まで連結する模擬地下水噴出配管と、前記模擬地下水噴出配管の途中に設けられて水を前記模擬地下水噴出部に送水する模擬地下水ポンプと、前記貯留部から前記模擬降雨水噴出ノズルまで連結する模擬降雨水噴出配管と、前記模擬降雨水噴出配管の途中に設けられて水を前記模擬降雨水噴出ノズルに送水する模擬降雨水ポンプと、を備えるので、所定量の水を継続的に供給することが可能となる。

また、前記模擬地下水噴出部から噴出する水の量を調節する模擬地下水流量調節バルブと、前記模擬降雨水噴出ノズルから噴出する水の量を調節する模擬降雨水流量調節バルブと、を備えるので、異なる状況を精密に再現することが可能となる。

また、前記模擬地下水噴出配管から分かれて前記貯留部に水を戻す模擬地下水リターン配管と、前記模擬地下水リターン配管への水の流れを操作する開閉可能な模擬地下水リターンバルブと、前記模擬降雨水噴出配管から分かれて前記貯留部に水を戻す模擬降雨水リターン配管と、前記模擬降雨水リターン配管への水の流れを操作する開閉可能な模擬降雨水リターンバルブと、を備えるので、配管内に残る水を再利用することが可能となる。

また、前記貯留部に連結されて重力によって自然に排水する自然排水管と、自然排水管の水の流れを操作する開閉可能な自然排水バルブと、前記模擬降雨水噴出配管から分かれて前記模擬降雨水ポンプを利用して前記貯留部から水を排水するポンプ排水配管と、前記ポンプ排水配管への水の流れを操作する開閉可能なポンプ排水バルブと、を備えるので、自然排水管が詰まってしまってもポンプ排水配管から排水することが可能となる。

本実施形態の地すべりシミュレーター装置を示す図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の正面図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の側面図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の平面図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の斜面部の拡大図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の排水部の拡大図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の模擬地下水配水部を示す図である。本実施形態の地すべりシミュレーター装置の模擬降雨水配水部を示す図である。

本発明の実施の形態を図により説明する。

図１は本実施形態の地すべりシミュレーター装置を示す図、図２は本実施形態の地すべりシミュレーター装置の正面図、図３は本実施形態の地すべりシミュレーター装置の側面図、図４は本実施形態の地すべりシミュレーター装置の平面図、図５は本実施形態の地すべりシミュレーター装置の斜面部の拡大図、図６は本実施形態の地すべりシミュレーター装置の回収部の拡大図である。

地すべりシミュレーター装置１は、支持台２と、支持台２の上面に形成された上面部３と、支持台２の内部に形成された配水部４と、を備える。

支持台２は、略直方体の箱状の部材である。支持台２の上面は、上面部３が支持される。また、支持台２の内部には、配水部４が収納されている。支持台２の側面には、開閉可能な扉２ａが設けられ、扉２ａを開くことで配水部４の操作ができるように形成されている。支持台２の下面には車輪２ｂ及びストッパ２ｃが取り付けられている。したがって、地すべりシミュレーター１は、キャスター２ｂにより移動可能であり、ストッパ２ｃにより所定の場所に停止可能である。さらに、支持台２は、後述する模擬降雨水噴出ノズル６１及び模擬降雨水噴出配管６２を支持するノズル支持部材２ｄを有する。

上面部３は、上方から順に、水平又は略水平な平面からなる水平部３ａ、約３０°で傾斜する平面からなる斜面部３ｂと、約５°で傾斜する平面からなる回収部３ｃと、を有する。また、水平部３ａの端部には上壁部３ｄを有し、水平部３ａ及び斜面部３ｂの側方には、側壁部３ｅを有する。

水平部３ａは、上面部３の最も高い位置に配置された水平又は略水平な平面からなる部分である。また、斜面部３ｂは、水平部３ａから連続した傾斜部分であり、水が模擬地下水として噴出する開口部３１を有する。なお、斜面部３ｂは、必ずしも平面である必要はなく、曲面や段差があってもよい。

図５に示すように、開口部３１は、複数の噴出開口３１ａを斜面の傾斜方向及び傾斜方向と直交する方向に並べて配置したものである。

斜面部３ｂとは反対側の水平部３ａの端部には、上壁部３ｄが形成されている。また、斜面部３ｂの側方には、側壁部３ｅが形成されている。

回収部３ｃは、斜面部３ｂに連続して形成されている。回収部３ｃは、図６に示すように、集水マス３ｃ₁が形成され、集水マス３ｃ₁には、水が排水される孔からなる回収口３ｃ₂が形成されている。集水マス３ｃ₁には、図４に示すように、上面フィルター３２が設置され、回収口３ｃ₂には、図６に示すように、下面フィルター３３が設置され、二重にフィルターを設置する。回収口３ｃ₂には、後述するタンク４ａに水を回収する回収管３ｃ₃が連結されている。

配水部４は、水を貯留する貯留部４０と、模擬地下水として使用する水を配水する模擬地下水配水部５０、模擬降雨水として使用する水を配水する模擬降雨水配水部６０、及び排水部７０を有する。

貯留部４０は、水を貯留するタンク４１と、タンク４１内の水位を検知する水位計４２と、を有する。

図７は、本実施形態の地すべりシミュレーター装置の模擬地下水配水部を示す図である。

模擬地下水配水部５０は、斜面部３ｂに対応して上下３段に配置されて、模擬地下水として使用する水を斜面部３ｂの噴出開口３１ａから噴出する模擬地下水噴出部５１、タンク４１から模擬地下水噴出部５１まで連結する模擬地下水噴出配管５２と、タンク４１から模擬地下水噴出配管５２に流れる水の流入口に設けられる模擬地下水フィルター５３と、模擬地下水噴出配管５２の途中に設けられて水を模擬地下水噴出部５１に送水する模擬地下水ポンプ５４と、模擬地下水噴出部５１から噴出する水の量を調節する模擬地下水流量調節バルブ５５と、模擬地下水噴出配管５２から分かれてタンク４１に水を戻す模擬地下水リターン配管５６と、模擬地下水リターン配管５４への水の流れを操作する開閉可能な模擬地下水リターンバルブ５７と、模擬地下水噴出配管５２の水圧を検知するピエゾメーター５８と、を有する。

図８は、本実施形態の地すべりシミュレーター装置の模擬降雨水配水部を示す図である。

模擬降雨水配水部６０は、斜面部３ｂに対応して上下２段に配置されて、模擬降雨水として使用する水を噴出する模擬降雨水噴出ノズル６１と、タンク４１から模擬降雨水噴出ノズル６１まで連結する模擬降雨水噴出配管６２と、タンク４１から模擬降雨水噴出配管６２に流れる水の流入口に設けられる模擬降雨水フィルター６３と、模擬降雨水噴出配管６２の途中に設けられて水を模擬降雨水噴出ノズル６１に送水する模擬降雨水ポンプ６４と、模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する水の量を調節する模擬降雨水流量調節バルブ６５と、模擬降雨水噴出配管６２から分かれてタンク４１に水を戻す模擬降雨水リターン配管６６と、模擬降雨水リターン配管６６への水の流れを操作する開閉可能な模擬降雨水リターンバルブ６７と、模擬降雨水噴出配管６２から分かれて排水部７０に連結されて模擬降雨水ポンプ６４を利用してタンク４１から水を排水するポンプ排水配管６８と、ポンプ排水配管６８への水の流れを操作する開閉可能なポンプ排水バルブ６９と、を有する。

排水部７０は、タンク４１の下方に連結されて重力によって自然に排水する自然排水管７１と、自然排水管７１の水の流れを操作する開閉可能な自然排水バルブ７２と、自然排水管７１から排水する排水口７３と、を有する。

次に、地すべりシミュレーター装置１の使用方法について説明する。

まず、使用前の準備について説明する。

水をタンク４１に補給する。ホース等が無くてタンク４１への補給が困難な場合には、回収部３ｃに水を流すことでタンク４１に補給することが可能である。タンク４１への補給量は水位計４２によって計測することが可能である。補給量は、タンク４１の容量の２／３程度でよい。

模擬地下水ポンプ５４及び模擬降雨水ポンプ６４を駆動させる電源は、商用電源でよい。なお、図示しないスイッチを設けて模擬地下水ポンプ５４及び模擬降雨水ポンプ６４の駆動をＯＮ／ＯＦＦさせてもよい。スイッチは、模擬地下水ポンプ５４用と、模擬降雨水ポンプ６４用で別々に設けてもよい。

次に、各バルブの調節を行う。

まず、模擬地下水配水部５０について説明する。

本実施形態では、模擬地下水流量調節バルブ５５は、３箇所の模擬地下水噴出部５１に対応して、３つ設けられている。そして、それぞれの模擬地下水流量調節バルブ５５の開度を調節することで、対応した模擬地下水噴出部５１から噴出する水の量を調節することが可能となる。

例えば、以下のように、調節する。

まず、模擬地下水流量調節バルブ５５を全開とし、模擬地下水リターンバルブ５７を半開とする。そして、模擬地下水ポンプ５４を駆動する。続いて、ピエゾメーター５８内の水位が水平部３ａよりも少し高い位置になるように模擬地下水リターンバルブ５７の開度を調節する。最後に、模擬地下水流量調節バルブ５５の開度を調節する。なお、模擬地下水流量調節バルブ５５の開度を調節する際には、模擬地下水噴出部５１から噴出する水の状況を確認しながら行ってもよい。

また、模擬地下水流量調節バルブ５５を全開とし、模擬地下水リターンバルブ５７のみによって模擬地下水噴出部５１から噴出する水の量を調節してもよい。この場合、３箇所の模擬地下水噴出部５１から噴出する水の量は等しくなる。

次に、模擬降雨水配水部６０について説明する。

本実施形態では、模擬降雨水流量調節バルブ６５は、２箇所の模擬降雨水噴出ノズル６１に対応して、２つ設けられている。そして、それぞれの模擬降雨水流量調節バルブ６５の開度を調節することで、対応した模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する水の量を調節することが可能となる。

例えば、以下のように、調節する。

まず、模擬降雨水流量調節バルブ６５を全開とし、模擬降雨水リターンバルブ６７を半開とする。そして、模擬降雨水ポンプ６４を駆動する。続いて、模擬降雨水流量調節バルブ６５の開度を調節する。模擬降雨水流量調節バルブ６５の開度を調節する際には、模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する水の状況を確認しながら行うとよい。

また、模擬降雨水流量調節バルブ６５を全開とし、模擬降雨水リターンバルブ６７のみによって模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する水の量を調節してもよい。この場合、２箇所の模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する水の量は等しくなる。

最後に、盛土を行う。盛土は、例えば、５号圭砂を用いて、水平部３ａ及び斜面部３ｂ上に５ｃｍ〜１０ｃｍの厚さで形成する。なお、盛土の上に家、木及び自動車等の模型を設置すると現実的で好ましい。

このように準備が整った後、地すべりシミュレーター装置１を作動するには、図示しないスイッチによって模擬地下水ポンプ５４又は模擬降雨水ポンプ６４を駆動させればよい。

模擬地下水ポンプ５４が作動すると、タンク４１内の水は、模擬地下水フィルター５３を通って模擬地下水噴出配管５２に流れる。そして、模擬地下水噴出配管５２に流れた水は、模擬地下水があふれるように、模擬地下水噴出部５１から噴出する。

模擬降雨水ポンプ６４が作動すると、タンク４１内の水は、模擬降雨水フィルター６３を通って模擬降雨水噴出配管６２に流れる。そして、模擬降雨水噴出配管６２に流れた水は、雨が降っているように、模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する。

なお、模擬地下水ポンプ５４と模擬降雨水ポンプ６４は、どちらか１つのみを作動させてもよいし、両方共作動させてもよい。

その後、模擬地下水の噴出又は模擬降雨水の噴出によって、盛土が崩れて、地すべりが再現される。

実験の終了後は、タンク４１内の水を排水する。

水は、自然排水バルブ７２を開けて、自然排水管７１を通して排水口７３から排水する。

また、排水管７１の詰まり等で水がうまく排水できない場合には、模擬降雨水流量調節バルブ６５及び模擬降雨水リターンバルブ６７を閉じてポンプ排水バルブ６９を開き、模擬降雨水ポンプ６４を作動し、ポンプ排水配管６８を通して排水口７３から排水することも可能である。

このように、本実施形態の地すべりシミュレーター装置１によれば、傾斜する斜面を含む斜面部３ｂと、斜面部ｂに設けられて模擬地下水を噴出する模擬地下水噴出部５１と、斜面部に対向して設けられて模擬降雨水を噴出する模擬降雨水噴出ノズル６１と、を備えるので、降雨や模擬地下水の流れ等の水の状態を再現し、現実に近い状況をシミュレーションすることが可能となる。

また、模擬地下水及び模擬降雨水を貯留する貯留部４０と、貯留部４０から模擬地下水噴出部５１まで連結する模擬地下水噴出配管５２と、模擬地下水噴出配管５２の途中に設けられて水を模擬地下水噴出部５１に送水する模擬地下水ポンプ５４と、貯留部４０から模擬降雨水噴出ノズル６１まで連結する模擬降雨水噴出配管６２と、模擬降雨水噴出配管６２の途中に設けられて水を模擬降雨水噴出ノズル６１に送水する模擬降雨水ポンプ６４と、を備えるので、所定量の水を継続的に供給することが可能となる。

また、模擬地下水噴出部５１から噴出する水の量を調節する模擬地下水流量調節バルブ５５と、模擬降雨水噴出ノズル６１から噴出する水の量を調節する模擬降雨水流量調節バルブ６５と、を備えるので、異なる状況を精密に再現することが可能となる。

また、模擬地下水噴出配管５２から分かれて貯留部４０に水を戻す模擬地下水リターン配管５６と、模擬地下水リターン配管５６への水の流れを操作する開閉可能な模擬地下水リターンバルブ５７と、模擬降雨水噴出配管６２から分かれて貯留部４０に水を戻す模擬降雨水リターン配管６６と、模擬降雨水リターン配管６６への水の流れを操作する開閉可能な模擬降雨水リターンバルブ６７と、を備えるので、配管内に残る水を再利用することが可能となる。

また、貯留部４０に連結されて重力によって自然に排水する自然排水管７１と、自然排水管７１の水の流れを操作する開閉可能な自然排水バルブ７２と、模擬降雨水噴出配管６２から分かれて模擬降雨水ポンプ６４を利用して貯留部４０から水を排水するポンプ排水配管６６と、ポンプ排水配管６６への水の流れを操作する開閉可能なポンプ排水バルブ６７と、を備えるので、自然排水管７１が詰まってしまってもポンプ排水配管６６から排水することが可能となる。

１…地すべりシミュレーター装置
２…支持台
３…上面部
４…配水部
４０…貯留部
４１…タンク
４２…水位計
５０…模擬地下水配水部
５１…模擬地下水噴出部（水噴出部）
５２…模擬地下水噴出配管
５３…模擬地下水フィルター
５４…模擬地下水ポンプ
５５…模擬地下水流量調節バルブ
５６…模擬地下水リターン配管
５７…模擬地下水リターンバルブ
５８…ピエゾメーター
６０…模擬降雨水配水部
６１…模擬降雨水噴出ノズル（水噴出ノズル）
６２…模擬降雨水噴出配管
６３…模擬降雨水フィルター
６４…模擬降雨水ポンプ
６５…模擬降雨水流量調節バルブ
６６…模擬降雨水リターン配管
６７…模擬降雨水リターンバルブ
６８…ポンプ排水配管
６９…ポンプ排水バルブ
７０…排水部
７１…自然排水管
７２…自然排水バルブ
７３…排水口

Claims

傾斜する斜面を含む斜面部と、
前記斜面部に設けられて模擬地下水を噴出する模擬地下水噴出部と、
前記斜面部に対向して設けられて模擬降雨水を噴出する模擬降雨水噴出ノズルと、
を備えることを特徴とする地すべりシミュレーター装置。
前記模擬地下水及び前記模擬降雨水を貯留する貯留部と、
前記貯留部から前記模擬地下水噴出部まで連結する模擬地下水噴出配管と、
前記模擬地下水噴出配管の途中に設けられて水を前記模擬地下水噴出部に送水する模擬地下水ポンプと、
前記貯留部から前記模擬降雨水噴出ノズルまで連結する模擬降雨水噴出配管と、
前記模擬降雨水噴出配管の途中に設けられて水を前記模擬降雨水噴出ノズルに送水する模擬降雨水ポンプと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の地すべりシミュレーター装置。
前記模擬地下水噴出部から噴出する水の量を調節する模擬地下水流量調節バルブと、
前記模擬降雨水噴出ノズルから噴出する水の量を調節する模擬降雨水流量調節バルブと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の地すべりシミュレーター装置。
前記模擬地下水噴出配管から分かれて前記貯留部に水を戻す模擬地下水リターン配管と、
前記模擬地下水リターン配管への水の流れを操作する開閉可能な模擬地下水リターンバルブと、
前記模擬降雨水噴出配管から分かれて前記貯留部に水を戻す模擬降雨水リターン配管と、
前記模擬降雨水リターン配管への水の流れを操作する開閉可能な模擬降雨水リターンバルブと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の地すべりシミュレーター装置。
前記貯留部に連結されて重力によって自然に排水する自然排水管と、
自然排水管の水の流れを操作する開閉可能な自然排水バルブと、
前記模擬降雨水噴出配管から分かれて前記模擬降雨水ポンプを利用して前記貯留部から水を排水するポンプ排水配管と、
前記ポンプ排水配管への水の流れを操作する開閉可能なポンプ排水バルブと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の地すべりシミュレーター装置。