JP3048784U - 土中水分センサケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下の水分やその移動速度を精度良く測定で
きる土中水分センサケーブルを提供すること。 【解決手段】 少なくとも１本の光ファイバ１１にこれ
と一定間隔を隔てて平行に延びるように２本の加熱用の
金属線１２を隣接させて絶縁性樹脂１３で一体化した構
造の土中水分センサケーブル。前記土中水分センサケー
ブルを土中に設置し、前記金属線に通電加熱した状態
で、前記光ファイバの長さ方向に沿った温度分布を測定
して、前記センサケーブル周囲の水分や水の移動速度を
判定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、土中の水の流れやその流速を測定するために用いられる土中水分セ ンサケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

堤防は長い治水工事の歴史の中でできた構造物であり、堤体の土質や締固めの 程度は場所により大きく異なる。また、場所によって使用する堤体の土質が異な るため、堤防全体としての安全性には相当ばらつきがあることになる。堤防調査 では対象とする堤防の土質構成が極めて複雑で、水平方向にも垂直方向にも土質 が急変することがある。

【０００３】 このような土質状況を調査するためボーリング調査や電気探査法が採用されて いる。これらの調査は定期的には行われているが、常時監視する方式とはなって いない。

【０００４】 堤防の強度は堤体内の土中の水分の増加によって低下し、この低下により堤防 が崩壊する場合が多い。このような崩壊を防止するためには、川表からの河川水 や天端、法面からの降雨の浸透による堤体内の土中の水分の上昇を早期に検出す ることが重要となっている。

【０００５】 これまで、堤防のような長い構造物を監視することを目的として、堤体内部に 光ファイバを埋設し、水分の移動に伴う温度変化から、特に降雨量が多量となり 河川水位が急上昇した場合の安全性を監視すること（これを第１の光ファイバ方 式と呼ぶ）が行われている。

【０００６】 また、光ファイバを金属管内部に配置したセンサを堤体内の土中に埋設し、金 属管自体に通電加熱して、季節による温度変動や水温変動の影響を考慮して測定 を行う方式（これを第２の光ファイバ方式と呼ぶ）も提案されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記第１の光ファイバ方式では、堤体内の土中の温度が季節や 水温により変動することから、光ファイバによる温度分布の測定だけでは堤体内 の土中の水分の移動による温度変化を正確に検出することができないという欠点 がある。

【０００８】 また、上記第２の光ファイバ方式では、金属管と光ファイバの接触状態が一様 とはならないことと、金属管が直接堤体の構造物すなわち、土に接触しているこ とから熱放散量が多くなり、水分の移動による温度変化を受け難いことから測定 上の誤差が生じるという欠点があった。

【０００９】 そこで、本考案の課題は、センサ部が配置された場合の周囲物質との接触状態 を一定の状態にすることで、季節や水温による影響を受けること無く、地下の水 分やその移動速度を精度良く測定できる土中水分センサケーブルを提供すること にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案による土中水分センサケーブルは、少なくとも１本の光ファイバにこれ と一定間隔を隔てて平行に延びるように２本の加熱用の金属線を隣接させて絶縁 性樹脂で一体化した構造のセンサケーブルであって、前記センサケーブルを土中 に設置し、前記金属線に通電加熱した状態で、前記光ファイバの長さ方向に沿っ た温度分布を測定して、前記センサケーブル周囲の水分や水の移動速度を判定す ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案による土中水分センサケーブルにおいては、２本の金属線の一端側を電 源に接続し、他端側を短絡させることでセンサケーブルが発熱し、電源電圧を変 えることで発熱量を制御してセンサケーブルを任意の温度状態にすることができ る。

【００１２】 本考案で使用される土中水分センサケーブルは、金属線が絶縁材料により周囲 から熱的にも絶縁されることから、センサケーブルの温度を上昇させるためのエ ネルギーを低く抑えることができる。

【００１３】 光ファイバは、周知の温度分布測定器により長さ方向に沿った温度分布を測定 することができるため、堤防の漏水を測定するラインセンサとして機能させるこ とが可能となる。

【００１４】

【考案の実施の形態】

次に、本考案による土中水分センサケーブルを堤防用の漏水測定装置に適用し て使用する場合について説明する。図１は、本考案の好ましい実施の形態による 土中センサケーブルの断面を示している。図２は、図１の土中水分センサケーブ ルを用いた堤防用の漏水測定装置の構成を示している。

【００１５】 図１において、土中水分センサケーブル１０は、その中心部に光ファイバ１１ を配置し、光ファイバ１１の両側にはそれぞれ加熱用の金属線１２を配置し、光 ファイバ１１と２本の金属線１２とが一定間隔を隔てて平行に延びるような状態 で絶縁樹脂１３で被覆した一体構成となっている。

【００１６】 図２において、堤体２０内の土中には、破線で示すような浸潤線と呼ばれる水 分の多い領域が常に存在していることが知られている。そこで、堤防の崩壊を事 前に検出するために、ここでは堤体２０内の土中に水平方向に蛇行させて見かけ 上、複数本の土中水分センサケーブルが並行するように埋設している。特に、こ の埋設深さは、見かけ上複数本の土中水分センサケーブルのいずれかが浸潤線を 横切るように設定される。

【００１７】 土中水分センサケーブル１０内部の２本の金属線１２の一端側を通電装置２１ に接続し、他端側を短絡することで土中水分センサケーブル１０自体の温度を上 昇させる。特に、通電装置２１は、２本の金属線１２に印加する電圧を任意に設 定可能であり、季節によって水温や土中の温度が変動してもそれに応じて土中水 分センサケーブル１０自体の温度が一定になるように電圧を制御することにより 、季節や水温による影響を受けることなく測定を行うことができる。光ファイバ １１は、ラマン散乱現象を利用した周知の温度分布測定器２２に接続されており 、土中水分センサケーブル１０に沿った温度分布が測定される。

【００１８】 土中水分センサケーブル１０が浸潤線の下側にあれば、水分が多いので金属線 １２による発熱量の熱放散率が高くなって温度が低くなるが、土中水分センサケ ーブル１０が浸潤線よりも上側にあれば水分が少ないので熱放散率は低く、下側 に比べて温度は高くなる。従って、熱放散率の違いは温度分布の差となって示さ れるため、堤体２０内部に埋設された土中水分センサケーブル１０の光ファイバ １１に沿った温度分布から浸潤線の広がりを判定することができる。温度分布の 測定結果は、例えば横軸に土中水分センサケーブル１０の長さ（温度分布測定器 ２２からの距離）をとり、縦軸に温度をとって表され、温度に応じたレベル波形 が示される。

【００１９】 上記のような温度分布の測定に加えて、土中水分センサケーブル１０自体の温 度、水温、温度分布の測定結果とから流速に基づく熱放散量を逆算して土中水分 センサケーブル１０の周囲を流れる水の流速を計算することができる。このよう な計算方式自体は、公知であり、本考案の特徴ではないので、詳しい説明は省略 する。

【００２０】 なお、本考案による土中水分センサケーブルを、地すべり地帯に設置されてい るストレーナ管や孔内傾斜計の測定管を用いた水位観測井などに設置することで 、水中と大気中の熱放散量に変化が生じることから、地下水観測にも適用するこ とができる。

【００２１】 また、土中水分センサケーブルを、地すべり地帯に設置されているストレーナ 管や岩盤のボーリング孔内にみず道が存在する場合において、みず道が存在する 深度において熱放散量に変化が生じることから、みず道測定のための地下水測定 装置用として使用することもできる。

【００２２】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案においては、堤体内の土中に埋設され た光ファイバによる温度分布測定の際に、金属線への通電加熱により光ファイバ の温度を上昇させることで、自然状態の温度ではなく上昇させた一定の状況にお いて温度分布を測定することで、季節的な温度変動要因による誤差を小さくでき る。従って、堤防の漏水測定装置用に使用する場合には、測定誤差を小さくして 堤防の安全管理上の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の好ましい実施の形態による土中水分セ
ンサケーブルの断面図である。

【図２】本考案による土中水分センサケーブルを使用し
て堤防における漏水測定装置を構成する場合の構成を示
した図である。

【符号の説明】

１０ 土中水分センサケーブル １１ 光ファイバ １２ 金属線 １３ 絶縁樹脂 ２０ 堤体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１本の光ファイバにこれと一
   定間隔を隔てて平行に延びるように２本の加熱用の金属
   線を隣接させて絶縁性樹脂で一体化した構造のセンサケ
   ーブルであって、前記センサケーブルを土中に設置し、
   前記金属線に通電加熱した状態で、前記光ファイバの長
   さ方向に沿った温度分布を測定して、前記センサケーブ
   ル周囲の水分や水の移動速度を判定することを特徴とす
   る土中水分センサケーブル。