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掃流砂観測装置及び掃流砂観測方法

国内特許コード P140011143
整理番号 13006
掲載日 2014年12月4日
出願番号 特願2013-152734
公開番号 特開2015-021935
出願日 平成25年7月23日(2013.7.23)
公開日 平成27年2月2日(2015.2.2)
発明者
  • 椿 涼太
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 掃流砂観測装置及び掃流砂観測方法
発明の概要 【課題】掃流砂の観測が容易にできる実用的な技術を提供する。
【解決手段】掃流砂を観測するために自然河川に設置される装置1である。河床礫Sの間に設置されるウエイト3の上に一体的に取り付けられる殻状センサ2を備える。一体化された殻状センサ2及びウエイト3の内部に、殻状センサ2に生じる振動を計測する計測装置42、データロガ-43が収容されている。殻状センサ2が、河床礫Sを模したドーム形に形成されている。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



自然河川では、上流から下流に向かって河床の礫や石が移動する。これら礫等のうち、砂のような小さく軽いものは水中を浮遊しながら移動し、礫等の大きく重いものは河床付近を転がったり跳ねたりしながら移動する(前者を浮遊砂、後者を掃流砂という)。





これら浮遊砂や掃流砂は、流れが安定した水流の弱い平常時には、ほとんど発生しないが、水流の勢いが急激に増す、ダムの放水時や洪水時などに発生する。特に掃流砂は、河川の形状に影響を与え易いため、その現象の把握は防災の観点からも重要である。





しかし、掃流砂の観測は、自然環境の、しかも激しい水流の中で発生するため、観測自体が難しく、適切なデータを得るのは容易でない。例えば、洪水の前後で土砂等を直接サンプリングして観測する方法も提案されてはいるが、河床からの土砂の採取等、人的負担が大きいうえ、掃流砂の動きそのものの観測が行えない。





そのため、河床に測定機器を設置して掃流砂を直接観測する方法が検討されており、これまでも様々な提案がなされている(特許文献1~4)。





例えば、特許文献1には、鉄パイプを用いる方法が開示されている。そこでは、マイクロフォンを収容して密閉した鉄パイプを、水流と直交するように寝かせた状態で、水中に半身を露出させるようにして河床に埋設している。そうして、流砂の粒が鉄パイプに当たった時の音を解析し、流砂量を測定している。





特許文献2には、金属板を用いる方法が開示されている。そこでは、加速度計を取り付けた金属板を、水流と平行に河床に敷設している。そうして、流砂が金属板に衝突して発生する弾性波を加速度計で計測し、解析装置で解析することにより、弾性波の波長から流砂の粒度分布を簡易的に推定している。





また、特許文献3には、FBG光ファイバを用いて流砂の粒径や量を計測する技術が開示されており、特許文献4には、水中に設置した一対の送受信アンテナを用いて土砂濃度を計測する技術が開示されている。

産業上の利用分野



本発明は、掃流砂(河床付近を移動する礫等)を観測するために用いられる装置及びその観測方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
掃流砂を観測するために自然河川に設置される装置であって、
河床礫の間に設置されるウエイトと、
前記ウエイトの上に一体的に取り付けられる殻状センサと、
を備え、
一体化された前記殻状センサ及び前記ウエイトの内部に、
前記殻状センサに生じる振動を計測する計測装置と、
前記計測装置の計測値を記録するデータロガーと、
が収容され、
前記殻状センサが、前記河床礫を模したドーム形に形成されている装置。

【請求項2】
請求項1に記載の装置において、
前記データロガーが、前記殻状センサ及び前記ウエイトから脱着可能な装置。

【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の装置において、
前記計測装置が、前記データロガーと一体に構成された録音装置からなり、前記殻状センサと空間を隔てて前記ウエイトに設置されている装置。

【請求項4】
請求項1~請求項3のいずれか一つの装置を用いて、自然河川の掃流砂を観測する方法であって、
前記装置を河床に設置し、
前記データロガーを回収し、
前記データロガーに記録された計測値を解析することにより、前記殻状センサに衝突した掃流砂の粒径及び衝突速度を推定する方法。

【請求項5】
請求項4に記載の方法において、
計測タイミングに合わせて、前記データロガ-による計測値の記録を開始させる方法。

【請求項6】
請求項4又は請求項5に記載の方法において、
前記解析の少なくとも一部を、前記データロガ-に計測値を記録する前に前記装置内で行う方法。

【請求項7】
請求項4~請求項6のいずれか一つに記載の方法において、
前記装置を河床の複数箇所に同時に設置する方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 公開
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