JPH09127033A - 堆積物測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水や堆積物の状況によって誤測定が生じない
ようにし、堆積物の状況を正確に測定できるようにする
ことにある。 【解決手段】 複数の電極間に生じる電気抵抗値、また
は複数の電磁コイル間に生じる磁気誘導値から、電気伝
導度を検出して水と堆積物の境界面を検出する方法であ
って、長尺なロッド１６に長さ方向に沿って複数の電極
Ｅによる電気抵抗値検出部、または複数の電磁コイルに
よる磁気誘導値検出部２２を配して電気伝導度を検出で
きる構成とし、ロッド１６に配された複数の電極Ｅ、ま
たは複数の電磁コイルを夫々切替器１７回路に接続し、
更に少なくとも表面が絶縁された囲繞物２８内にロッド
１６を収納し、囲繞物２８に電極からの電流または電磁
コイルからの誘導電流が流出入する間隙を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として水中に
於ける堆積物の状況を測定する方法及びその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】水中の堆積物の状況を測定することは、
種々の場合に於いて極めて重要な事項である。例えば、
港湾・河口・湖沼・等の水底のヘドロ等の堆積物は、大
きな公害の原因となり、また船舶の運航上の安全を損な
うものであるから、その浚渫時期の目処を立てるために
堆積量の管理等が常に重要な課題となる。

【０００３】また、ダム等の砂泥等の堆積物に関して
は、有効貯水量の判断や安全管理の面で、排砂時期や浚
渫時期の目処を立てるためにその管理が必要である。

【０００４】上下水道設備や発電設備等の取水する箇所
或いは取水直後の箇所である沈砂池や沈殿池の堆積物
も、有効貯水量の判断に影響を与えるものであるから、
その浚渫時期の目処を立てるための管理が必要である。

【０００５】河川の河床や人口水路の堆積物は、例えば
出水時等に大きく変化する。この変化とは、取水堰部へ
の堆積や、河の曲部の河床変化、橋桁基部のえぐられ方
等であり、堆積状況を管理することにより、有効貯水量
の判断、安全・防災・治水上の流量断面積の管理、各種
の水中設備の埋没防止の管理、橋の安全管理、学術研
究、等々を行うものであり、浚渫時期の目処となる。

【０００６】また、暗渠等の下水道路に於ける汚物の堆
積量の測定は、流量断面積の管理、下水処理設備能力設
計用等の流量調査、等々の点よりして必要となる。

【０００７】更には、浄水場の濾過池等では、砂等の濾
過材の間に詰る濾過物たる異物による堆積物が蓄積する
と濾過能力が減少するので浚渫しなければならず、その
堆積量の管理が必要となってくる。

【０００８】そして、河川水等を引き込んで、微生物の
浄化作用による礫間接触法等で水を浄化する浄化施設等
に於いて、礫層間に堆積する汚泥等が一定量以上になる
と浄化機能の減少につながるので浚渫または強制流出さ
せなければならず、その目処のために堆積量の管理が必
要である。この種の施設にあって、汚泥の堆積が一定以
上となると、浄化機能が減少してしまうばかりでなく、
堆積物が水と共に河川に流出してしまう。或いは堆積物
近傍の不純物が溶け出した水、即ち有機物濃度の高い水
が流出してしまう。

【０００９】従来、上記した港湾・河口・湖沼・等の水
底のヘドロ等の堆積物、ダム等の砂泥等の堆積物、沈砂
池や沈殿池の堆積物、河川の河床や人口水路の堆積物、
暗渠等の下水道路に於ける汚物の堆積物等の量の測定
は、人手によってメジャーで計測する、或いは水中の場
合は超音波距離計によっていた。

【００１０】また、浄水場の濾過池や浄化施設等での堆
積物等の量の測定は、砂や礫等が障害となって計測が困
難であった。

【００１１】更には、上記した全ての堆積物の量を測定
するものとして、光学式検知器も存する。この光学式検
知器は、例えば図２０に示すように、水中及び堆積物中
に挿入するロッド１の表面に断面コ字形状の溝２を長さ
方向に沿って設け、この溝２の内側面の一方面に発光ダ
イオード３を、多方面に受光器４を、夫々長さ方向に沿
って多数、且つ相互に対向して配した構成である。

【００１２】そして、ロッド１を水中及び堆積物中に挿
入して溝２に堆積物が侵入し、一対の発光ダイオード３
と受光器４との間が遮光されたならばその現象を高さレ
ベルで検知し、堆積量を測定しようとするものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例にあって、先ず人手によってメジャーで計測す
る手段は、人件費が嵩み、作業が断続的であり、下水の
場合には悪臭や酸欠等による事故が予想され、測定者の
作業環境や安全が保証されず極めて不快または危険であ
る。

【００１４】次に超音波距離計は、高額である問題があ
り、砂や気泡が浮遊していると精度が落ち、下水のよう
に水深が浅いと計測不能であり、同様に流速が早いと計
測不能となり、水温差があると誤差が大きい、等の種々
の欠点がある。

【００１５】更に光学式検知器は、水が濁っていたり、
或いは発光・受光部分に汚れが付着したりすると光路間
の光が遮られるために誤測定の原因となり、また水等の
流れがあると溝内に堆積物が正確に堆積せず、逆に浄化
施設等のように流れが極度に遅い場合にも光路間に正確
に堆積しない、といったような不都合が存する。

【００１６】この発明は、上述した従来技術の欠点、不
都合、不満点を解決するため開発されたもので、水や堆
積物の状況によって誤測定が生じないようにすることを
技術的課題とし、もって、堆積物の状況を正確に測定で
きるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１に記載した本発明の堆積物測定方法は、水中
の電気伝導度、堆積物中の電気伝導度、水中と堆積物中
との合成した電気伝導度を検出することにより、水と堆
積物の境界面を検出することを特徴とする構成である。

【００１８】また、請求項２に記載した本発明の堆積物
測定方法は、水中に於ける堆積物の上面位置を測定する
方法であって、水中から堆積物中までを鉛直方向に多数
の区域に分割し、この各区域中の電気伝導度を検出する
ことにより、水と堆積物の境界面を検出することを特徴
とする構成である。

【００１９】請求項３に記載した本発明の堆積物測定方
法は、請求項１または２に記載した本発明にあって、複
数の電極間に生じる電気抵抗値、または複数の電磁コイ
ル間に生じる磁気誘導値から、電気伝導度を検出するこ
とを特徴とする。

【００２０】次に、請求項４に記載した本発明の堆積物
測定装置は、水中に於ける堆積物の上面位置を測定する
装置であって、長尺なロッドに長さ方向に沿って複数の
電極による電気抵抗値検出部、または複数の電磁コイル
による磁気誘導値検出部を配し、電気伝導度を検出する
ことにより、水と堆積物の境界面を検出することを特徴
とする構成である。

【００２１】請求項５に記載した本発明の堆積物測定装
置は、請求項４に記載した本発明にあって、ロッドに配
された複数の電極、または複数の電磁コイルを夫々切替
器回路に接続し、所定の電極または電磁コイルを切替接
続することを特徴とする構成である。

【００２２】請求項６に記載した本発明の堆積物測定装
置は、請求項４または５に記載した本発明にあって、少
なくとも表面が絶縁された囲繞物内にロッドを収納し、
且つこの囲繞物に電極からの電流または電磁コイルから
の誘導電流が流出入する間隙を形成したことを特徴とす
る。

【００２３】

【作用】上述した構成にあって、請求項１に記載した本
発明の測定方法によれば、水中の電気伝導度、堆積物中
の電気伝導度、水中と堆積物中との合成した電気伝導度
を検出し、各電気伝導度の値から水と堆積物の境界面を
検出する。

【００２４】即ち例えば、仮に水中のみの電気伝導度の
値をρ1 として得、堆積物中の電気伝導度のみの値をρ
2 として得、ここでの水中と堆積物中との合成した電気
伝導度の値がρ1 とρ2 の差の３５％の値であれば、堆
積６５％と考察でき、水と堆積物の境界面位置が検出で
きることになる。

【００２５】また、請求項２に記載した本発明の堆積物
測定方法は、水中から堆積物中までを鉛直方向に多数の
区域に分割し、この各区域中の電気伝導度を検出するこ
とにより、水と堆積物の境界面を検出するものであり、
全ての区域中の電気伝導度を検出する必要はないため、
想定される境界面の上下近傍の複数区域のみの電気伝導
度を検出することによっても、測定できることになる。

【００２６】請求項３に記載した本発明の堆積物測定方
法は、請求項１または２に記載した本発明にあって、電
気伝導度のより正確な数値を得る具体的な手段として、
複数の電極間に生じる電気抵抗値、または複数の電磁コ
イル間に生じる磁気誘導値から検出するものである。

【００２７】次に、請求項４に記載した本発明の堆積物
測定装置は、長尺なロッドに長さ方向に沿って複数の電
極による電気抵抗値検出部、または複数の電磁コイルに
よる磁気誘導値検出部を配しているので、前記した水中
から堆積物中までを鉛直方向に多数の区域に分割しよう
とする場合、一本のロッドに於けるこの適宜の複数の電
極または複数の電磁コイルによってこの区域を形成する
ことができ、従ってこの間の電気抵抗値または磁気誘導
値から電気伝導度を検出することにより、水と堆積物の
境界面を検出することができる。

【００２８】請求項５に記載した本発明の堆積物測定装
置は、請求項４に記載した本発明にあって、一本のロッ
ドに配された複数の電極、または複数の電磁コイルを夫
々切替器回路に接続することにより、何れかをもって電
気抵抗値検出部または磁気誘導値検出部を形成して夫々
選択使用することができ、順次切替えながら伝導度測定
することにより、水と堆積物の境界面を検出することが
できる。

【００２９】請求項６に記載した本発明の堆積物測定装
置は、請求項４または５に記載した本発明にあって、ロ
ッドは囲繞物内に収納されているので、この囲繞物が、
ロッドを水中や礫間中や堆積物中に挿入する際のガイド
として機能し、また外部衝撃や加圧からロッドを保護す
る。

【００３０】但しこの場合、囲繞物に間隙を形成して、
この間隙から囲繞物内に堆積物が流入できるようにし、
ロッド部分で堆積状況を検出することになるのである
が、種々の事情によって堆積物が間隙を通して確実に囲
繞物内に流入するとは限らないことがある。

【００３１】このような場合には、囲繞物外の堆積状況
を検出しなければならないので、この間隙を利用し、電
極からの電流、または電磁コイルによる誘導電流が囲繞
物を通過して外部に流出入及び拡散させることができる
ようにして、囲繞物の有無に拘らず、或る一定の広い範
囲を測定することが可能である。更には、電流のこの流
出入や分布に極力影響が生じないように、囲繞物は少な
くとも表面が絶縁される。

【００３２】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の測定方法の原理を
説明するに、図１のように水だけであれば、水底Ａから
水面Ｂまでの水の電気伝導度ρ1 は、水温差等の微細な
差異を無視するならば一様である。処が図２に示したよ
うに、水中にヘドロ等が堆積すると、その堆積物の上端
境界面Ｃと水面Ｂまでの水の電気伝導度ρ1 と、上端境
界面Ｃと水底Ａまでの堆積物の電気伝導度ρ2 とは通常
異なる。従って、水中と堆積物中との合成した電気伝導
度の値がρ1 とρ2 の差の３５％の値であれば、堆積６
５％と考察でき、水と堆積物の境界面Ｃ位置が検出でき
ることになる。

【００３３】或いは、図３に示したように砂や礫間に接
触法等で水を浄化する浄化施設で、礫層間に堆積する汚
泥等の堆積物の境界面Ｃ位置は、礫の電気伝導度ρ3 と
した場合、水底Ａから境界面Ｃまでは電気伝導度ρ2 と
ρ3 との合成されたもの、水面Ｂから境界面Ｃまでは電
気伝導度ρ1 とρ3 との合成されたものなので、これ等
の値から境界面Ｃ位置を知ることができる。通常、砂や
礫の電気伝導度ρは小さく、逆にヘドロや汚泥の電気伝
導度ρはかなり大きい。

【００３４】但し上記した各手段は、電気伝導度ρ1 、
ρ2 の値が既知で、且つ時間の経過に左右されないこと
が条件である。或いは図２、３の実施例では、その都度
電気伝導度ρ1 、ρ2 及び合成された電気伝導度ρの値
を測定することになろう。

【００３５】そこで、更に実用的な手段としては、図４
に示す如く、水底Ａから水面Ｂまでを鉛直方向にｎ分割
して区間ｄ1 からｄn の区分を仮想することが考えら
れ、このｎ個の各区間ごとの電気伝導度ρを測定すれ
ば、各区間の各電気伝導度ρの値から水と堆積物の境界
面Ｃ位置を検出することができる。

【００３６】即ち、各区間ごとの電気伝導度ρを測定
し、例えばρｄ1 ≒ρｄ2 ≒ρ2 で堆積物の電気伝導度
の値を得、ρｄ4 ≒ρｄ5 ………≒ρｄn ≒ρ1 で水の
電気伝導度の値を得たならば、堆積物の電気伝導度の値
から水の電気伝導度の値に変動した区間、つまりｄ3 の
範囲に堆積物の境界面Ｃが位置することが判明する。

【００３７】更にｄ3 の電気伝導度の値は、通常ρ2 と
ρ1 の値の間となるが、この値がどのくらいρ2 に近い
かρ1 に近いかによって、区間ｄ3 のどのくらいの位置
にまで堆積しているかを詳細に知ることができる。

【００３８】さて、上述した各電気伝導度を計測するた
めの具体的な手段としては電極法と電磁誘導法とがあ
り、また電極法の中には、二電極法、三電極法、四電極
法がある。そこで先ず、図５以下に於いて、電極法によ
る実施例を説明し、その後に電磁誘導法による実施例を
説明する。

【００３９】二電極法は最もシンプルな形態であって、
電流検出回路を介して定電圧源に接続された一対の電極
間の電気抵抗率を計測するものであり、三電極法は、定
電流源に接続された一対の電極の一方電極と、この一対
の電極間に配した信号電極としての第三の電極とを、差
動増幅器等或いは電圧検出回路等に接続し、両電極間に
発生する電位差を検出して電気抵抗率を計測し、電気伝
導度を求めるものである。

【００４０】但し、本発明のように堆積物を測定するよ
うな場合、ヘドロや汚泥が多いためこれ等が電極に非常
に付着し易い問題や、無人で長期の連続検出を前提とす
ることになるため等よりして、異物の付着に対して影響
を殆ど受けない四電極法が望ましい。

【００４１】図５は、この四電極法による電気伝導度を
測定する代表的な回路原理を示すものであり、一定電流
源１１に接続された一対の電源電極１２間に、差動増幅
器等の測定回路１３に接続された一対の信号電極１４を
配した構成であり、両端の電源電極１２から一定電流
（直流、交流、そして正弦波、矩形波を問わず）を被測
定物質中に流し、この電源電極１２間に挟まれた一対の
信号電極１４でピックアップした電位差により電気伝導
度を求めるのである。

【００４２】ここでは四個の電極を使用した例を示した
が、電極１２、１４を一対以上としても良いし、配置も
或る程度の範囲で変更可能である。

【００４３】さて、上述した電極１２、１４で構成され
る電気抵抗値検出部１５を用いて水中を測定する場合、
前述したように水底Ａから水面Ｂまでを鉛直方向にｎ分
割して、図６（ａ）に示したように、電気抵抗値検出部
１５をこの区間ｄごとに設置し、区間ｄ1 からｄn の区
分の夫々について電気伝導度を測定することが考えられ
る。この手段は測定精度の点では高い信頼性が得られる
が、ｎ個の電気抵抗値検出部１５を用意しなければなら
ない点で極めて原始的で非効率的、不経済であることは
明らかである。

【００４４】また、一組の電気抵抗値検出部１５を区間
ｄ1 からｄn の区分まで移動させ、その夫々の区分で電
気伝導度を測定することも考えられる。この手段は、経
済性よりすれば特段の効果があるが、堆積物中を移動さ
せることは一般には容易でなく、また場合によっては移
動によって堆積状態を変動させてしまう虞れもあるた
め、堆積物の境界面Ｃの実際位置の検出が不正確となっ
て好ましくない。更に移動のための自動装置を使用する
ことになるとすれば、コストが上昇する。

【００４５】そこで次に、図６（ｂ）に示したように、
例えば絶縁体のロッド１６に多数の電極Ｅを配列し、或
る区間ｄ内に位置する四個の電極Ｅのうち、上下両端の
電極Ｅを電源電極１２とし、間に挟まれた二つの電極Ｅ
を信号電極１４として、電気抵抗値検出部１５を構成す
るのである。そして、或る任意の区間ｄの測定が終了し
たならば、別の他の任意の区間ｄ’の測定ができるよう
に切り替えが可能となるようにする。

【００４６】図７は、この切り替えが可能な回路例を示
すもので、一対の電源電極１２と一対の信号電極１４と
なる四個の電極Ｅをもって一組の電気抵抗値検出部Ｓと
し、四組の電気抵抗値検出部Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 が
あるとき、四回路四接点の切替器１７を使用すれば、一
定電流源１１と差動増幅器等の測定回路１３の回路は一
個で済むことになる。ここでの切替器１７は、機械接点
方式のものでも、電気的制御が容易な半導体方式のもの
であっても良い。

【００４７】次に図６（ｃ）に示した実施例は、例えば
ロッド１６にｎ分割された区間ｄの境界ごとに電極Ｅを
配列した構成で、或る任意の四個の電極Ｅをもって電源
電極１２と信号電極１４とするものである。

【００４８】そして、この一組の電極Ｅで測定が終了し
たならば、上記と同様に四回路（ｎ−１）接点等の切替
器１７等を利用して電極Ｅ一個分ずらし、この操作を繰
り返すことにより、各電極Ｅを効率的に用いて各区間ｄ
の電気伝導度を検出するのである。

【００４９】この図６（ｃ）の実施例にあって、或る任
意の四個の電極Ｅは必ずしも隣り合っていなくても良
く、切替器１７を利用せずに複数の回路を用意しても良
いし、電極Ｅのずらしは必ずしも一個分とは限らず、複
数個分ずらしても良く、測定順位も例えば上から或いは
下から順にといったように限定されることもない。

【００５０】次いで図８に示した実施例は、図６（ｂ）
（ｃ）に示した実施例に於いて、一方の電源電極１２を
固定電源電極１２x としたもので、常時一定電流源１１
に接続されており、各電極Ｅを他方の電源電極１２と信
号電極１４として選択できるように切替器１７を利用
し、測定を行う。このように構成すれば、固定電源電極
１２x は常に一定電流源１１に接続されているため切り
替える必要はなく、切替器１７の容量、例えば回路数を
３／４に節減できる。

【００５１】この実施例で、固定電源電極１２x の配置
の位置が他の電極Ｅに近接していると、各測定区間ｄ毎
の電流分布に差異が生じるため、測定後に測定区間ｄ毎
に補正等の必要が生じる場合がある。但し、例えばこの
固定電源電極１２x を最も近い他の電極Ｅから、この他
の電極Ｅ同士の距離の数倍以上離して配置すれば電流分
布の差異が少ないため、補正の必要はない。

【００５２】そこで、水中に堆積する堆積物の境界面Ｃ
を検知しようとする場合、この固定電源電極１２x を、
最上位の電極Ｅの上方や各電極Ｅの延長線位置に限ら
ず、上記した所定距離を維持して配置すれば良いことに
なる。この配置位置は、最上位の電極Ｅ直上の水面Ｂ近
傍でも良いし、水平方向に距離を隔てた水面Ｂ近傍、中
間水深区域、水底Ａ近傍等、何れであっても良い。

【００５３】そして、図８に示した実施例の更なる発展
形としては、図６（ｂ）（ｃ）に示した実施例に於い
て、電源電極１２の両方を固定電源電極１２x とするこ
とも考えられる（図示省略）。即ち、両電源電極１２は
常時一定電流源１１に接続されており、各電極Ｅを信号
電極１４として適宜選択できるように切替器１７を利用
して測定を行うのである。

【００５４】このように構成すれば、一対の固定電源電
極１２x は常に一定電流源１１に接続されているため切
り替える必要はなくなり、切替器１７の容量、例えば回
路数を２／４に節減できる。尚、この場合の一対の固定
電源電極１２x の配置条件は上記図８の実施例と同様で
ある。

【００５５】前述してきた処の本発明にかかる堆積物測
定方法の各実施形態に於いて、電源電極１２と信号電極
１４を構成することになる多数の各電極Ｅは、必ずしも
相互に等間隔であったり一直線上に配置されなければな
らないものではない。

【００５６】さて、図９は、図８で説明した本発明の測
定方法の実施形態、即ち、一方の電源電極１２を固定電
源電極１２x として常時一定電流源１１に接続し、各電
極Ｅを他方の電源電極１２と信号電極１４として選択で
きるようにした場合の具体的な電気抵抗値検出部１５の
装置例を示すもので、約２ｍの長尺な円筒形状の絶縁体
製のロッド１６の最上位に固定電源電極１２x としての
電極Ｅを配し、この固定電源電極１２x から所定距離離
れた下方以降に、長さ方向に沿って多数の電極Ｅを等間
隔に配した構成で、その他の電極Ｅは、何れかを他方の
電源電極１２或いは一対以上の信号電極１４として選択
される。

【００５７】各電極Ｅは、リング形状となっていて露出
しており、電極Ｅに接続された各リード線１８（図示省
略）は円筒形状のロッド１６を通して多芯コードにし、
キャプタイヤコード１９としてロッド１６上端から導出
される。

【００５８】各リード線１８が通された円筒形状のロッ
ド１６内は樹脂モールドシール等により防水防食加工が
施されており、各電極Ｅの配列ピッチは要求される測定
範囲と分解能によって変動があるが、実施例の場合、３
０mm間隔に設定している。

【００５９】図１０は、この電気抵抗値検出部１５を用
いた測定装置全体を示すブロックであって、キャプタイ
ヤコード１９の多芯コードは図７に示したような切替器
１７に接続される。この切替器１７はマルチプレクサ等
の切替器回路である。

【００６０】切替器１７は差動増幅器等の測定回路１３
に接続され、測定回路１３はＡ／Ｄコンバーターやマイ
クロコンピュータ等の演算・制御回路２０に接続され
る。そして演算・制御回路２０は、一方では一定電流源
１１に接続されて更に上記切替器１７に接続され、他方
では切り替えコントロール信号を送るため直接切替器１
７に接続されることになる。更に、演算・制御回路２０
は、ディスプレー等の表示・各種出力・記憶等の装置２
１に接続される。尚、図１１は、図９に示した電気抵抗
値検出部１５を図１０で示したブロックのユニットＵに
接続した状態を示す。

【００６１】さて、本発明にかかる測定方法及び測定装
置は、繰返し述べてきたように堆積物の上端境界面Ｃ位
置を検出することにある。従って、原則的には鉛直方向
の測定を行えば足りるのであって、水底Ａから水面Ｂま
でを例えばｎ分割して区間ｄ1 からｄn に区分し、この
ｎ個の各区間ごとの電気伝導度ρを測定すれば良いこと
になる。

【００６２】しかしながら、堆積物は、水中で常に平坦
に堆積するとは限らず、従って境界面Ｃが水平であると
は限らない。それ故、たまたま境界面Ｃの凹部、或いは
凸部分だけで鉛直方向の測定をしてしまうと、その窪ん
だ部分のレベル或いは盛り上がった部分のレベルを平均
的な境界面Ｃとして誤測定してしまう虞れがある。この
誤測定は、例えば前述した従来例のような小さな溝２の
内部のみで検知を行う光学式検知器による手段では、検
出部等が位置することによるそのごく近傍の堆積状態の
異常分も含め、避けることができない。

【００６３】処が本発明の手段では、電流が側方に拡散
して流れることになるので、或る程度の範囲で水平方向
に対しても検知が可能となり、境界面Ｃの凹部、或いは
凸部分に設置したとしても、周囲の状況を測定して正確
な境界面Ｃ位置を検出することができる。

【００６４】即ち、図８で説明した固定電源電極１２x
と、他方の電源電極１２と信号電極１４との組合せで、
図１２に示す如く、無限に小さい電極Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3
、Ｅ4 、………が距離ｄ毎に一直線上に並び、電極Ｅ2
を一定電流源１１に接続される他方の電源電極１２と
すると共に、電極Ｅ3 とＥ4 を差動増幅器等の測定回路
１３に接続される信号電極１４とし、更に遠方に固定電
源電極１２x が位置するとすると、ここでの水平方向の
検知範囲は、最大で２ｄを半径とする円内である（理想
的な点電極の時、最大検知面は正確には電極Ｅ2 を中心
とした半径２ｄの球面となる）。

【００６５】従って、前記した図９の実施例にあって、
電極Ｅの径を３２mmとすると、距離ｄは電極Ｅの配列ピ
ッチとして３０mmであるので、連続する電極Ｅ2 、Ｅ3
とＥ4 三個を使用すれば６０mmとなり、２×６０＋３２
＝１５２mmを直径とする水平方向の円内が検知範囲とな
る。それ故に、このように広範囲の検知が可能であるか
ら、例えば電気抵抗値検出部１５が位置するために発生
することもある堆積状態の異常に左右されることなく、
境界面Ｃの正確なレベル位置を検知できることになる。

【００６６】このように水平方向の検知範囲は、電極Ｅ
の配列ピッチである距離ｄの値により左右されるので、
配列ピッチを大きく取れば検知範囲も拡がることになる
が、鉛直方向での境界面Ｃのレベル位置を検知しようと
する本来の目的よりすると分解能が粗くなる可能性がで
てくる。

【００６７】この問題を解決するには、電極Ｅの配列ピ
ッチの大きい電気抵抗値検出部１５と小さい電気抵抗値
検出部１５とを併用すれば良いが、先に示した実施例を
応用して切替器１７とそのコントロールにより、例えば
先ずは一個以上おきの電極Ｅをもって一組の電極Ｅの配
列ピッチの大きい電気抵抗値検出部１５を構成して水平
方向に広範囲の検知を行って順次測定し、次いで隣合っ
て連続する電極Ｅをもって一組の電極Ｅの配列ピッチの
小さい電気抵抗値検出部１５を構成して分解能の高い検
知をして順次測定する。

【００６８】上述した構成手段を採れば、効率良く経済
的に一つの装置をもってして、より正確な境界面Ｃの検
出が達成されよう。

【００６９】さて次に、電磁誘導法は、或る電磁コイル
によって水中に生じる誘導電流を他の電磁コイルによっ
て捕捉し、その際の磁気誘導値から電気伝導度を検出す
るものであって、本発明に於ける電磁コイルによる磁気
誘導値検出部２２の具体的な原理を図１３に示すなら
ば、トロイダルコイル形態の一次コイル２３と二次コイ
ル２４とをドーナツ形状の絶縁体製ケース内に収納して
（図示省略）並列に配置し、一次コイル２３に交流電圧
Ｖinから電流を流して磁束Φ1 を発生させて、水或いは
堆積物中に誘導電流Ｉを流す。

【００７０】誘導電流Ｉは水等の負荷抵抗Ｒを受けてそ
の値が定まるので、その大きさに比例する磁束Φ2 が二
次コイル２４に発生し、二次コイル２４に誘導起電力が
生じる。この二次コイル２４に生じる誘導起電力は負荷
抵抗Ｒの大きさに逆比例するため、誘導起電力値をＶou
t として検出すれば（電圧でも電流でも可）、水或いは
堆積物の電気伝導度を求めることが可能になる。

【００７１】図１４は、磁気誘導値検出部２２の具体的
な実施例を示すものであり、所定長さの絶縁体製のロッ
ド１６には、径方向に貫通孔とした誘導路２５が複数開
設されてあり、この誘導路２５を軸心とする形態で夫々
に、トロイダルコイル形態の一次コイル２３と二次コイ
ル２４とが並列に埋設配置され、この誘導路２５と一対
の一次コイル２３、二次コイル２４とによって一組の磁
気誘導値検出部２２を形成する。

【００７２】尚、貫通孔としての誘導路２５を開設する
点でコストが嵩む場合や、誘導路２５が泥詰りしてしま
うようなことを避けるためには、貫通孔に相当する部分
を非磁性体の導体２５ａで代替しても良い。

【００７３】さて、上述した図１４の実施例では、所定
の一組の磁気誘導値検出部２２毎の周囲に誘導電流Ｉを
起こし、当該部分の水或いは堆積物の電気誘導度を計測
することになるが、この一組の磁気誘導値検出部２２毎
に一次コイル２３と二次コイル２４が必要となり、また
計四本のリード線を必要とし、極めて煩瑣なものにな
る。更に、諸回路を各一つで兼用させるために切替器１
７を使用する構成とした場合にも最低で二回路の切替器
１７を必要とする。

【００７４】よって、図１５に示すように、一次コイル
２３と二次コイル２４との何れか一方をロッド１６の長
さに匹敵するほどの長径を有する長円形状とし、他方の
みを夫々誘導路２５に配する構成としても良い。図１５
の実施例では長円形状のコア２６の一部に一次コイル２
３を巻回した構成としているが、全体に巻回しても良
く、この場合コア２６は不要である。

【００７５】この図１５のような構成とすれば、図１６
の配線図から明らかなように、ロッド１６の最上端に一
次コイル２３のリード線を導出させて所定の電源に接続
し、各二次コイル２４の数の分だけの夫々のリード線１
８を単回路の切替器１７に接続すると共に、共通リード
線１８’一本を導出するだけで良いことになる。

【００７６】図１７は、電磁誘導法の他の実施形態を示
すもので、ロッド１６内に長さ方向に沿って埋設される
長尺なコア２６に一次コイル２３を巻回すると共に、こ
のコア２６に沿って適宜間隔で多数の二次コイル２４を
配列した構成である。

【００７７】但し、長尺なコア２６に巻回するコイル
は、一次コイル２３と二次コイル２４との何れであって
も良い。仮に図示実施例のように長尺なコア２６に一次
コイル２３を巻回する構成とすれば、誘導電流Ｉはコア
２６の周方向に沿ったループをたどり、このループが全
般に発生することになる。この構成によれば、前記した
図１６の配線と同様のもので良い。

【００７８】尚、一次コイル２３の磁束が直接二次コイ
ル２４を直接励起して磁化させることがないように、一
次コイル２３と二次コイル２４との間を磁気シールドす
る必要がある。或いは、直接励起する分を予め調べてお
いて加減算し、誘導電流Ｉのみによって励起される磁束
による二次コイル２４への誘導値分を求める必要があ
る。更には、誤差を極力抑えるため、二次コイル２４同
士の間も磁気シールドしておいた方が良い。

【００７９】図１８は図１７の変形例であって、ロッド
１６内に長さ方向に沿って一次コイル２３を巻回した長
尺なコア２６を埋設すると共に、ロッド１６内にこのコ
ア２６に沿って平行に長孔２７を開設し、この長孔２７
内に二次コイル２４をスライド移動自在に配置した構成
である。勿論この場合、何れを一次コイル２３としても
良いことは、前記実施例と同様である。

【００８０】この図１８の実施例によれば、長孔２７内
に配置した僅か一つの二次コイル２４をスライド移動さ
せて所定位置で停止させ、当該部分での堆積物の測定が
可能になり、そのリード線は、一次コイル２３と二次コ
イル２４用との四本で済み、切替器１７回路も不要で、
極めて簡便なものになる。

【００８１】

【実施例】以上、電極法と電磁誘導法とによる本発明の
実施形態、実施装置について説明してきたが、本発明の
装置を実際に現場で使用するにあたり、より経済的、効
率的、実用的、良い効果等を得るためには、更に様々な
対処方法がある。以下にその実施例を説明するが、ここ
での実施例は電極法と電磁誘導法とで差異がないため便
宜上、電極法による形態を原則として説明し、電磁誘導
法については電極法とは異なった方が良い箇所だけ適宜
付言する。

【００８２】測定の長さ分だけに電極Ｅをロッド１６に
配して構成された電気抵抗値検出部１５は、測定地の所
定箇所に設置され、図１０で示した電気抵抗値検出部１
５以外の切替器１７、差動増幅器等の測定回路１３、演
算・制御回路２０、ディスプレー等の装置２１、等のユ
ニットＵ全体は、直上の空中や、地中、更には遠隔地に
配しても良い。尚、特に浄水用の濾過池や砂礫接触法の
浄化施設では、ロッド１６は礫層間等に縦埋め支持させ
るだけで良い。

【００８３】処で濾過池や浄化施設は一般に広大であ
り、場所によって、経時を含めて堆積量が異なるのが通
常であり、従って複数箇所での測定が必要である。そし
て、河川に於ける洪水や土石流等と異なり、このような
施設での堆積速度は極めて遅くて、週や一日単位での測
定で概ね済む。

【００８４】よって、測定が必要となる測定ポイント全
てにロッド１６のみを予め配しておき、一日単位、週単
位等でロッド１６以外の装置を順次用いることにより全
体の測定をすることができる。ロッド１６と、それ以外
のユニットＵとは、自動切り替えやコネクター接続する
ことが可能であり、ロッド１６以外の機器を一組で済ま
せることも可能になる。

【００８５】図１９は、ロッド１６を円筒形状の囲繞物
２８内に収納した実施例を示すもので、ロッド１６を含
む電気抵抗値検出部１５やキャプタイヤコード１９等を
保持し、砂礫や堆積物等から保護し、ロッド１６を砂礫
や堆積物等から取り出したり挿入したりする際の作業性
の向上に有益なものになる。

【００８６】円筒形状の囲繞物２８は、絶縁体か或いは
その内外面の少なくとも表面はライニング等により絶縁
されていて、測定時の電流に影響を与えないようにし、
また筒壁には通孔２９が開設されていて、水や外部の堆
積物が囲繞物２８内に入り込むことができるようにする
と同時に、囲繞物２８内の伝導度のみならず外部の伝導
度をも含めて検出できるように、電極Ｅからの電流また
は電磁コイルによる誘導電流が囲繞物２８内外を流出入
可能とするための間隙が形成されている。従ってこの各
通孔２９は相互に、電流の流出入が充分に可能で、囲繞
物２８の内外が電気的に充分関連できるように配置やピ
ッチを配慮する必要がある。

【００８７】尚、電磁誘導法にあっては、外部の伝導度
を含めて測定するには、誘導電流の流出入が充分可能な
ように囲繞物２８の筒壁に開設する通孔２９は周方向に
沿って広く空いているか、二個以上の複数が望ましい。

【００８８】前述した広大な濾過池や浄化施設等で測定
を行う場合、所定箇所にこの囲繞物２８を予め埋設して
おけば、測定毎に囲繞物２８にロッド１６を挿入するだ
けでも良いことになり、仮に囲繞物２８内に埋設物等が
存するならば、強制的に吸引等して排除すれば足りる。

【００８９】囲繞物２８としては、円筒に通孔２９を開
設した構成に限定されるものではなく、角筒でも良い
し、更には網筒状、格子筒状、或いは横断面コ字形状で
あったり、一対の板体を対向配置した構成等でも良く、
このような構成であれば通孔２９を開設しなくても、電
極Ｅ等からの電流が流出入する間隙が形成されることに
なる。

【００９０】何れにしても、囲繞物２８の内外が電気的
に充分関連可能な通孔２９若しくはそれに相当する間隙
を形成することにより、前述したように広い範囲にわた
る計測が可能となるため、例え囲繞物２８中に堆積物等
が浸入しなくても堆積物の境界面Ｃを確実に検知するこ
とができる。

【００９１】処で、例えば砂礫接触法の浄化施設では、
汚染された河川等の水を引き込んで砂礫間に於いて微生
物の浄化作用で浄化し、再度河川に流出させるものであ
り、従って浄化により砂礫間に蓄積堆積した汚泥等が流
出してしまったのでは効果が半減することから、この堆
積状況を把握するのが本発明の目的である。

【００９２】この堆積状況を把握する場合、堆積状況の
測定に限らず、流出する水の電気伝導度の値も一つの目
安となる。即ち、水の電気伝導度の高低自体は水質その
もの良否を表すものではないが、例えば純水や蒸留水の
類の値は殆どゼロであり、山間部の渓流の水は通常著し
く低い値であるのに対し、下流に流下して種々の物質が
混入するに連れ高伝導度となる。従って、電気伝導度の
値は、水質の総合的な指標となり得る。

【００９３】例えば前記囲繞物２８内に堆積物が堆積し
ていない場合、囲繞物２８外に堆積している汚泥等の堆
積物から水に溶け出した不純物が通孔２９から囲繞物２
８内に浸入してくる。処が、浄化施設では流速が極めて
緩慢であるから、囲繞物２８外の堆積物より低い位置で
は、囲繞物２８内に浸入した不純物が溶け出した水、即
ち有機物濃度の高い水が通孔２９から流出することはな
く、高伝導度の水が残留する。

【００９４】それ故に、囲繞物２８内の電気伝導度を測
定するだけでも、間接的に堆積物の境界面Ｃを少なくと
も近似値として検知することができ、悪質な水の流出を
事前に予測して浚渫や強制流出等の対策準備が円滑に達
成される。従来例のような光学式検知器による手段や超
音波方式では達成できない効果である。

【００９５】更には堆積物の境界面Ｃ近傍では、固形化
する直前の不純物濃度の高い水や、汚泥から溶け出した
不純物を多く含んだ水が存在するが、本発明によれば囲
繞物２８の有無に拘らずこれ等の悪質な水の検知が可能
となる。

【００９６】

【発明の効果】上述した構成にあって、請求項１に記載
した本発明の測定方法によれば、水中の電気伝導度、堆
積物中の電気伝導度、水中と堆積物中との合成した電気
伝導度を検出することにより、各電気伝導度の値から水
と堆積物の境界面を検出することができる。

【００９７】請求項２に記載した本発明の堆積物測定方
法によれば、水中から堆積物中までを鉛直方向に多数の
区域に分割することにより、各区域中の電気伝導度の検
出から水と堆積物の境界面を検出でき、想定される境界
面の上下近傍の複数区域の電気伝導度を検出することに
より測定できる。

【００９８】請求項３に記載した本発明の堆積物測定方
法によれば、請求項１または２に記載した本発明にあっ
て、複数の電極間に生じる電気抵抗値、または複数の電
磁コイル間に生じる磁気誘導値から電気伝導度の数値を
具体的に得ることが可能となる。

【００９９】請求項４に記載した本発明の堆積物測定装
置によれば、長尺なロッドに長さ方向に沿って複数の電
極による電気抵抗値検出部、または複数の電磁コイルに
よる磁気誘導値検出部を配しているので、水中から堆積
物中までを鉛直方向に多数の区域に分割しようとする場
合、一本のロッドに於けるこの適宜の複数の電極または
複数の電磁コイルによってこの区域を形成することがで
き、従ってこの間の電気抵抗値または磁気誘導値から電
気伝導度を検出することにより、水と堆積物の境界面を
検出することができる。

【０１００】請求項５に記載した本発明の堆積物測定装
置によれば、請求項４に記載した本発明にあって、一本
のロッドに配された複数の電極または複数の電磁コイル
を夫々切替器回路に接続し、何れかをもって電気抵抗値
検出部または磁気誘導値検出部を形成して夫々選択使用
することができるので、一組の諸回路だけで順次切替え
ながら測定することにより、水と堆積物の境界面を検出
することができる。

【０１０１】請求項６に記載した本発明の堆積物測定装
置によれば、請求項４または５に記載した本発明にあっ
て、ロッドは囲繞物内に収納されているので、この囲繞
物がロッドを水中や堆積物や礫間中に挿入する際のガイ
ドとして機能し、また外部衝撃や加圧からロッドを保護
する。

【０１０２】この場合、囲繞物に間隙を形成しているの
で、電極からの電流、または電磁コイルからの誘導電流
が囲繞物を通過して外部に流出入させることができて、
或る広い一定範囲を確実に測定でき、また囲繞物は少な
くとも表面が絶縁されているため、電流のこの流出入に
影響が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】水中に於いて、堆積物が堆積してない状態を示
す説明図である。

【図２】水中に於いて、堆積物が堆積している状態を示
す説明図である。

【図３】砂や礫間に接触法等で水を浄化する浄化施設の
水中に於いて、堆積物が堆積している状態を示す説明図
である。

【図４】水底から水面までを鉛直方向にｎ分割した場合
の、堆積物が堆積している状態を示す説明図である。

【図５】四電極法による電気伝導度を測定する場合の代
表的な回路原理図である。

【図６】水底から水面までを鉛直方向にｎ分割して、電
気抵抗値検出部を設置する場合の各形態を示す説明図で
あって、（ａ）は電気抵抗値検出部を区間ｄごとに設置
した場合、（ｂ）はロッドに多数の電極を配列して、任
意の区間ｄで電気抵抗値検出部を形成した場合、（ｃ）
はロッドにｎ分割された区間ｄの境界ごとに電極を配列
した場合を示す。

【図７】四回路四接点の切替器を使用した回路図であ
る。

【図８】一方の電源電極を固定電源電極とした場合の回
路図である。

【図９】図８で説明した本発明の測定方法の実施形態を
示す正面図である。

【図１０】測定装置全体を示すブロック図である。

【図１１】電気抵抗値検出部を用いた測定装置全体の外
観図である。

【図１２】水平方向の検知範囲を説明した回路図であ
る。

【図１３】本発明に於ける電磁コイルによる磁気誘導値
検出部の具体的な原理図を示すものにして、（ａ）は左
側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。

【図１４】図１３の磁気誘導値検出部の具体的な実施例
を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向に
沿った断面図、（ｃ）は底面図である。

【図１５】図１４の他の実施例を示すものであり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向に沿った断面図であ
る。

【図１６】図１５の配線図である。

【図１７】磁気誘導値検出部の更に他の実施例を示す正
面図である。

【図１８】図１７の他の実施例を示す正面図である。

【図１９】礫間接触法等で水を浄化する浄化施設の水中
に於いて、本発明に於ける電気抵抗値検出部を使用した
実施例を示す正面図である。

【図２０】従来の堆積物量測定に使用される光学式検知
器を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向
に沿った断面図、（ｃ）は横断面図である。

【符号の説明】

１１；一定電源、１２；電源電極、１２ｘ；固定電源電
極、１３；差動増幅器等の測定回路、１４；信号電極、
１５；電気抵抗値検出部、１６；ロッド、 １７；切替
器、１８；リード線、１９；キャプタイヤコード、 ２
０；演算制御回路、２１；ディスプレー、２２；磁気誘
導値検出部、２３；一次コイル、２４；二次コイル、２
５；誘導路、２６；コア、２７；長孔、２８；囲繞物、
２９；通孔、Ｅ；電極。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中に於ける堆積物の上面位置を測定す
   る方法であって、水中の電気伝導度、堆積物中の電気伝
   導度、水中と堆積物中との合成した電気伝導度を検出す
   ることにより、水と堆積物の境界面を検出することを特
   徴とする堆積物測定方法。
2. 【請求項２】 水中に於ける堆積物の上面位置を測定す
   る方法であって、水中から堆積物中までを鉛直方向に多
   数の区域に分割し、該各区域中の電気伝導度を検出する
   ことにより水と堆積物の境界面を検出することを特徴と
   する堆積物測定方法。
3. 【請求項３】 複数の電極間に生じる電気抵抗値、また
   は複数の電磁コイル間に生じる磁気誘導値から、電気伝
   導度を検出することを特徴とする請求項１または２に記
   載の堆積物測定方法。
4. 【請求項４】 水中に於ける堆積物の上面位置を測定す
   る装置であって、長尺なロッドに長さ方向に沿って複数
   の電極による電気抵抗値検出部、または複数の電磁コイ
   ルによる磁気誘導値検出部を配し、電気伝導度を検出す
   ることにより水と堆積物の境界面を検出することを特徴
   とする堆積物測定装置。
5. 【請求項５】 ロッドに配された複数の電極、または複
   数の電磁コイルを夫々切替器回路に接続し、所定の電極
   または電磁コイルを切替接続することを特徴とする請求
   項４に記載の堆積物測定装置。
6. 【請求項６】 少なくとも表面が絶縁された囲繞物内に
   ロッドを収納し、且つ該囲繞物に電極からの電流または
   電磁コイルからの誘導電流が流出入する間隙を形成した
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の堆積物測定
   装置。