TW201903253A - 植被影響計算裝置、植被影響計算系統及儲存有植被影響計算程式之記錄媒體 - Google Patents

植被影響計算裝置、植被影響計算系統及儲存有植被影響計算程式之記錄媒體 Download PDF

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    • A01G7/00—Botany in general
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Abstract

本發明旨在提供一種植被影響計算裝置，其可計算植被對於邊坡穩定性的影響的變化。本發明的植被影響計算裝置至少具備：輸出入部、修正值計算部及修正部。輸出入部取得：邊坡的水分量、邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、邊坡中的最佳含水比、及叢生於邊坡的植被的固著力亦即植被固著力。植被影響計算部利用所取得的該邊坡的水分量及所取得的水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值，修正部利用所取得的植被固著力及所算出的修正值，算出修正後的植被固著力。

Description

植被影響計算裝置、植被影響計算系統及儲存有植被影響計算程式之記錄媒體
本發明係關於邊坡的穩定分析，特別係關於將邊坡崩塌中的植被影響予以定量化的技術。
道路或鐵路路線的建設、土地開墾、水壩或堤防的建設中，藉由挖土或填土來製作人工邊坡。又，在山坡地及丘陵地佔國土的大約七成的日本，於山坡地或丘陵地的自然邊坡附近，設有許多建築物。此等邊坡隱含有邊坡崩塌(山崩或地滑)的危險。
用以避免或減輕如此的邊坡崩塌的危險的技術之一，為「邊坡穩定分析」。所謂「邊坡穩定分析」，係藉由分析某個物體滑下邊坡的力與利用摩擦抵抗的力的平衡，以調查邊坡穩定性的技術。邊坡穩定分析有Fellenius法、Janbu法、Bishop法等方法。
藉由實驗，已確認邊坡穩定性會依土中所含的水分量而變化。
又，自然邊坡非皆為同樣的土壤，而存有樹木等植被。而如此的植被可能會使邊坡穩定性產生變化。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］國際公開第2016／027291號
［發明欲解決之問題］
專利文獻1中，記載如下技術：依據土壤特徵(土塊重量、內摩擦角、固著力)及土粒間的間隙水壓(以實驗事先求得的量測值)，算出土壤的參數，從所算出的土壤的參數與土中的水分量(利用埋設於土中的水分感測器所測得的即時測量值)，進行邊坡穩定分析，藉此而算出邊坡穩定性。
專利文獻1所記載的技術中，於進行邊坡穩定分析時，係假設邊坡皆為同樣的土壤。亦即，於專利文獻1所記載的技術中，並無法得知植被對於邊坡穩定性的影響。
植被固著力，係顯示如此之植被對邊坡穩定性的影響之參數之一。所謂「植被固著力」，意指植被緊固土壤層的力。植被固著力有時亦稱為「土壤緊縛力」或「緊縛力」。
由於邊坡穩定性依土中所含的水分量而變化，故推論植被固著力亦依水分量而變化。此情形時，為了進行更準確的邊坡穩定分析，有必要計算因水分量所造成的植被固著力的變化。
本發明的目的在於提供可計算因水分量所導致之植被對於邊坡穩定性的影響的變化之裝置等。 ［解決問題之方法］
本發明的植被影響計算裝置至少具備：輸出入部、修正值計算部及修正部，輸出入部取得邊坡的水分量、邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於邊坡的植被的固著力亦即植被固著力，植被影響計算部利用所取得的該邊坡的水分量及所取得的水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值，修正部利用所取得的植被固著力及所算出的修正值，算出修正後的植被固著力。
本發明的植被影響計算系統具備：植被影響計算裝置、記憶部、取得部及邊坡穩定分析裝置。記憶部事先記錄：每個邊坡的水分量與土壤固著力之關係式、及每個邊坡的植被固著力。取得部取得邊坡的水分量及植被固著力，並記錄於記憶部。植被影響計算裝置至少具備：輸出入部、修正值計算部及修正部。取得部取得：邊坡的水分量、邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於邊坡的植被的固著力亦即植被固著力。植被影響計算部利用所取得的邊坡的水分量及水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值。修正部利用所取得的植被固著力及所算出的修正值，算出修正後的植被固著力。邊坡穩定裝置利用修正後的植被固著力，算出該邊坡中的安全係數。
本發明的植被影響計算方法，其特徵為：取得邊坡的水分量、邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於邊坡的植被的固著力亦即植被固著力，利用所取得的邊坡的水分量及所取得的水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值，利用所取得的植被固著力及所算出的修正值，算出修正後的植被固著力。
本發明之儲存於記錄媒體之程式，其使電腦發揮功用以作為下述機構：取得機構，取得邊坡的水分量、邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於邊坡的植被的固著力亦即植被固著力；修正值計算機構，利用所取得的邊坡的水分量及所取得的水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值；及植被固著力計算機構，利用所取得的植被固著力及所算出的修正值，算出修正後的植被固著力。 ［發明效果］
依據本發明，可提供因水分量所導致之植被對於邊坡穩定性的影響的變化之裝置等。
以下，參考圖式，詳細說明實施形態。又，於以下說明中，有時對具有相同功能者賦予相同符號，而省略其說明。 ［第1實施形態］ 圖1係第1實施形態的植被影響計算裝置100的功能構成方塊圖。植被影響計算裝置100，係用以計算植被對於邊坡穩定性的影響的植被影響計算裝置。植被影響計算裝置100至少具備：輸出入部110、修正值計算部120及修正部130。
輸出入部110取得：邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、該邊坡中的最佳含水比、及叢生於該邊坡的植被(以下稱植被)的固著力(植被固著力)。所謂「植被固著力」，意指植被緊固土壤層的力。植被固著力有時亦稱為「土壤緊縛力」或「緊縛力」。植被固著力為顯示植被對於邊坡穩定性的影響的參數之一。植被固著力愈大邊坡愈不易崩塌。
修正值計算部120，利用從輸出入部110所取得的邊坡的水分量及該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值。
修正部130，利用從輸出入部110所取得的植被固著力與由修正值計算部120所算出的修正值，算出修正後的植被固著力。
圖2係第1實施形態的植被影響計算裝置100的動作的一例的流程圖。又，植被影響計算裝置100，於對作用或效果不產生歧異的範圍內，亦可改變圖2所示步驟的執行順序。
輸出入部110取得：邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、該邊坡中的最佳含水比、及植被固著力(步驟S101)。此時，輸出入部110亦可從植被影響計算裝置100內的未圖示記錄媒體取得資料，或亦可從植被影響計算裝置100外的其他裝置等取得資料。再者，輸出入部110將所取得的邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及植被固著力，送往修正值計算部120。或者，輸出入部110亦可先經由記錄媒體等，以代替將所取得的邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及植被固著力直接送往修正值計算部120。
修正值計算部120，利用透過輸出入部110所取得的邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及該邊坡中的最佳含水比，算出用以修正植被固著力的修正值(步驟S102)。求得修正值的方法之一，例如為：求「測量時點的水分量的邊坡的土壤固著力」相對於「含水分的最緊密狀態(以下稱最佳含水狀態)的邊坡的土壤固著力」的比率。又，求修正值的其他方法如為：求「測量時點的水分量的邊坡的土壤的剪應力」相對於「最佳含水狀態的邊坡的土壤的剪應力」的比率。以此方法求修正值的情形時，修正值計算部120透過輸出入部110取得「測量時點的水分量的邊坡的土壤的剪應力」及「最佳含水狀態的邊坡的土壤的剪應力」。
修正部130，利用從輸出入部110所取得的植被固著力及由修正值計算部120所算出的修正值，算出修正後的植被固著力(步驟S103)。求得修正後的植被固著力的最簡易方法之一，例如為使用植被固著力與修正值的乘積。
修正部130，將所算出的修正後的植被固著力輸出至外部(步驟S104)。修正後的植被固著力，例如可於其他裝置中用於安全係數的計算。
以上係第1實施形態的植被影響計算裝置100的動作的一例。依據本實施形態可算出因水分量所導致之植被對於邊坡穩定性的影響的變化。 ［第2實施形態］ 圖3係第2實施形態的植被影響計算系統20的構成方塊圖。植被影響計算系統20係將植被對於邊坡穩定性的影響予以最佳化的系統。植被影響計算系統20具備：植被影響計算裝置100、記憶部200、取得部210及邊坡穩定分析裝置220。植被影響計算裝置100至少具備：輸出入部110、修正值計算部120及修正部130。
記憶部200事先記錄：每個邊坡的水分量與土壤固著力之關係式、每個邊坡的最佳含水比、及每個邊坡的植被固著力。記憶部200不一定非為單一記錄媒體，亦可由複數個別的記錄媒體所構成。
取得部210取得邊坡的水分量m及植被固著力，並記錄於記憶部200。
邊坡穩定分析裝置220利用修正後的植被固著力，算出既定地區中之邊坡的安全係數。所謂「既定地區」，意指例如容易發生邊坡崩塌等土石流災害的地區。
圖4係第2實施形態的植被影響計算系統20的動作的一例的流程圖。
取得部210從設於邊坡的水分計等感測器取得邊坡的水分量m，並記錄於記憶部200(步驟S201)。
又，取得部210取得植被固著力，並記錄於記憶部200(步驟S202)。此時，取得部210亦可從植被影響計算系統20內的未圖示記錄媒體取得資料，或亦可從植被影響計算系統20外的其他裝置等取得資料。
修正值計算部120透過輸出入部110取得記錄於記憶部200的邊坡的水分量m。接著，修正值計算部120從邊坡的水分量m特定出邊坡(步驟S203)。
修正值計算部120，透過輸出入部110取得記錄於記憶部200的被特定邊坡中的水分量和土壤固著力之關係式。接著，修正值計算部120，從邊坡的水分量m及被特定邊坡中的水分量和土壤固著力之關係式，算出被特定邊坡的土壤固著力Cs(m)(步驟S204)。
修正值計算部120，透過輸出入部110取得記錄於記憶部200的被特定邊坡中的最佳含水比。接著，修正值計算部120，從被特定邊坡中的最佳含水比及被特定邊坡中的水分量和土壤固著力之關係式，算出被特定邊坡的最佳含水狀態的邊坡的土壤固著力Cs(mopt )(步驟S205)。
修正值計算部120，從於步驟S203所算出的被特定邊坡的土壤固著力Cs(m)及於步驟S204所算出的被特定邊坡的最佳含水狀態的邊坡的土壤固著力Cs(mopt )，算出修正植被固著力的修正值Cs(m)/Cs(mopt )(步驟S206)。
修正部130，透過輸出入部110取得記錄於記憶部200的被特定邊坡中的植被固著力。接著，修正部130從植被固著力及於步驟S206所算出的修正值Cs(m)/Cs(mopt )，算出修正後的植被固著力(步驟S207)。再者，修正部130將透過輸出入部110所算出的修正後的植被固著力，記錄於記憶部200。
邊坡穩定分析裝置220，透過輸出入部110取得記錄於記憶部200的被特定邊坡的修正後的植被固著力。接著，修正部130利用修正後的植被固著力，算出被特定邊坡中的安全係數(步驟S208)。
以上係第2實施形態的植被影響計算系統20的動作的一例。依據本實施形態，可算出因水分量所導致之植被對於邊坡穩定性的影響的變化。再者，依據本實施形態，可進行更正確的邊坡穩定分析。 (硬體結構) 圖5係實施形態的電腦裝置300的硬體結構的一例的方塊圖。電腦裝置300係實現上述的植被影響計算裝置100、邊坡穩定分析裝置220的裝置的一例。電腦裝置300具備：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)301、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)302、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)303、記憶裝置304、驅動裝置305、通訊介面306及輸出入介面307。CPU301、ROM302、RAM303、記憶裝置304、驅動裝置305、通訊介面306及輸出入介面307，經由匯流排308而相互連接。植被影響計算裝置100與邊坡穩定分析裝置220，可藉由圖5所示的構成(或其部分)而實現。
CPU301利用RAM303執行程式。CPU301、RAM303及程式，可用作為計算的機構。程式亦可記錄於ROM302。又，程式可記錄於快閃記憶體等記錄媒體而藉由驅動裝置305讀取，亦可從外部裝置經由網路發送。通訊介面306經由網路與外部裝置交換資料。輸出入介面307與周邊設備(輸入裝置、顯示器、測量器、感測器等)交換資料。通訊介面306及輸出入介面307可用作為取得或輸出資料的機構。
又，輸出入部110、修正值計算部120、修正部130、取得部210等之各自的功能部，可由單一電路(處理器等)構成，亦可由複數電路的組合而構成。在此所謂的電路(circuitry)，專用或通用皆可。又，輸出入部110、修正值計算部120、修正部130、取得部210等亦可由單一電路構成。
本發明不限於上述實施形態，於專利請求的範圍所記載的發明範圍內，可有各種變形，該等變形當然亦包含於本發明的範圍內。於本發明的範圍內，可適用於所屬技術區域中具通常知識者能理解之各式各樣的態樣。
此申請案以於2017年3月31日所申請之日本申請案特願2017－071073為基礎主張優先權，並於此引用該揭示的全文。
100‧‧‧植被影響計算裝置
110‧‧‧輸出入部
120‧‧‧修正值計算部
130‧‧‧修正部
20‧‧‧植被影響計算系統
200‧‧‧記憶部
210‧‧‧取得部
220‧‧‧邊坡穩定分析裝置
300‧‧‧電腦裝置
301‧‧‧CPU(Central Processing Unit)
302‧‧‧ROM(Read Only Memory)
303‧‧‧RAM(Random Access Memory)
304‧‧‧記憶裝置
305‧‧‧驅動裝置
306‧‧‧通訊介面
307‧‧‧輸出入介面
308‧‧‧匯流排
S101～S104、S201～S208‧‧‧步驟
【圖1】第1實施形態的植被影響計算裝置100的功能構成方塊圖。 【圖2】第1實施形態的植被影響計算裝置100的動作的一例的流程圖。 【圖3】第2實施形態的植被影響計算系統20的構成方塊圖。 【圖4】第2實施形態的植被影響計算系統20的動作的一例的流程圖。 【圖5】實施形態的電腦裝置300的硬體結構的一例的方塊圖。

Claims (5)

  1. 一種植被影響計算裝置，具備： 輸出入部，取得邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於該邊坡的植被的固著力亦即植被固著力； 修正值計算部，利用所取得的該邊坡的水分量及所取得的該水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值；及 修正部，利用所取得的該植被固著力及所算出的該修正值，算出修正後的植被固著力。
  2. 如申請專利範圍第1項之植被影響計算裝置，其中， 該輸出入部，更取得該邊坡中的最佳含水比， 該修正值計算部，利用所取得的該邊坡的水分量、所取得的該水分量與土壤固著力之關係式、及該最佳含水比，算出該修正值。
  3. 一種植被影響計算系統，具備： 記憶部，事先記錄每個邊坡的水分量與土壤固著力之關係式、每個邊坡的最佳含水比、及每個邊坡的植被固著力； 取得部，取得邊坡的水分量及植被固著力，並記錄於該記憶部； 植被影響計算裝置，具有輸出入部、修正值計算部及修正部；及 邊坡穩定分析裝置； 該取得部取得該邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於該邊坡的植被的固著力亦即植被固著力， 該修正計算部利用所取得的該邊坡的水分量及該水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值， 該修正部利用所取得的該植被固著力及所算出的該修正值，算出修正後的植被固著力， 該邊坡穩定分析裝置利用該修正後的植被固著力，算出該邊坡中的安全係數。
  4. 一種植被影響計算方法，其特徵為： 取得邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於該邊坡的植被的固著力亦即植被固著力， 利用所取得的該邊坡的水分量及所取得的該水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值， 利用所取得的該植被固著力及所算出的該修正值，算出修正後的植被固著力。
  5. 一種儲存有植被影響計算程式之記錄媒體，該植被影響計算程式使電腦發揮作為下述機構的功能： 取得機構，取得邊坡的水分量、該邊坡中的水分量與土壤固著力之關係式、及叢生於該邊坡的植被的固著力亦即植被固著力； 修正值計算機構，利用所取得的該邊坡的水分量及所取得的該水分量與土壤固著力之關係式，算出修正值；及 植被固著計算機構，利用所取得的該植被固著力及所算出的該修正值，算出修正後的植被固著力。
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