JPH0674797A - 河川の流量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自然状況に関わらず、正確な流量を簡単に測定
できる河川の流量測定装置を提供する。 【構成】気体吹き出し口１ａが全長に渡り間隔をおいて
開設され、気体供給手段２に連絡した散気管１を、河床
Ｂを横断するように配管し、該河川岸Ｃに視覚捕捉体３
を配設すると共に該視覚捕捉体３に首振り角及び俯角の
角度検出手段４を連係させ、上記視覚捕捉体３で、上記
気体吹き出し口１Ａから吹き出す気泡の浮上点100 を捕
獲し、この捕獲した視覚捕捉体３の、散気管１からの首
振り角及び俯角と気泡の上昇速度を基にする所定の演算
式で、流速を演算処理し、この一連の行程を、上記気泡
の浮上点100 数箇所毎に行い平均流量値を出す

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は河川の流量を測定する装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】河川の流量は洪水時、平常時ともに、浮
子や流速計を用いた人海戦術をとっている。浮子や流速
計での測定は、緊急な洪水時では非常に危険な上、一時
的に多くの人手を要し、洪水時初期の観測については、
人手に頼る方法では不可能に近い。また、感潮河川で
は、流況が、順流、逆流状態の他、複雑な二層流になる
ことが多く、精度のあるデータを取得できない状況もあ
った。従来、斯様な人海戦術の問題点に対する解決策と
して河川水の表面流速を電波で捕らえ、これで流量の算
定までを自動化する手法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍、河川水の表
面速度を捕らえる方法では風や雨の影響を受け、また水
深毎に流速が異なるので正確な流量を入手できない。

【０００４】本発明は、従来事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、自然状況に関わらず、正確な
流量を簡単に測定できる河川の流量測定装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に講じた技術的手段は、気体吹き出し口が全長に渡り間
隔をおいて開設され、気体供給手段に連絡した散気管
を、河床を横断するように配管し、該河川岸に視覚捕捉
体を配設すると共に該視覚捕捉体に首振り角及び俯角の
角度検出手段を連係させ、上記視覚捕捉体で、上記気体
吹き出し口から吹き出す気泡の浮上点を捕獲し、この捕
獲した視覚捕捉体の、散気管からの首振り角及び俯角と
気泡の上昇速度を基にする所定の演算式で、流速を演算
処理し、この一連の行程を、上記気泡の浮上点数箇所毎
に行い平均流量値を出すことを要旨とする。

【０００６】

【作用】上記技術的手段によれば、下記の作用を奏す
る。 （請求項１）河床に横断状に配管した散気管から吹き出
す気泡の移動距離は、鉛直方向には、ほぼ一定の上昇速
度に等しく、また水平方向には河川水の移動速度と等し
い。それ故、視覚捕捉体で捕獲した際の散気管からの気
泡浮上点までの首振り角、その俯角を角度検出手段で検
出し、その結果と所定の演算式で、河川の流量が演算処
理される。河川中央部と河岸近傍部とでは流速に相違が
あることから、散気管の長さ方向適宜間隔ごとにその位
置から吹き出される気泡の平面視直線距離を、気泡浮上
点数箇所毎で同様に算出し、平均値を割り出し正式の河
川水の流量を算出する。

【０００７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、河
川の表面流の流速を測定するものと異なり、全水深のも
つ平均的な流速を、風や雨等の自然の影響をうけること
なく水中を浮上する気泡を利用して演算処理で流量を得
ることができ、流量値に誤差が少なく正確な流量測定が
行える。その際、流速計や浮子等を用いて測定する従来
方法のように多人数を必要とせず、また河川水に接近す
る必要も無いから、非常に安全であり、人的被害を未然
に防止することができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１乃至図４は本実施例の測定方法を示してい
る。この図面に基づいて、測定方法を説明する。

【０００９】測定に用いられる装置Ａは、河川幅と同等
長さを有する散気管１と、その散気管１に気体を圧送す
る気体供給手段２と、視覚捕捉体３と、その視覚捕捉体
３の首振り角及び俯角を検出する角度検出手段４と、河
川流量を算出する演算処理部５とから構成されている。

【００１０】散気管１は少なくとも河川幅と同等の長さ
を有し且つ全長に渡って気体吹き出し口１ａ…を適宜間
隔をおいて開設してなり、河床Ｂに横断上に配管され、
端部には気体を強制的に圧送する気体供給手段２が連絡
してある。

【００１１】気体供給手段２は、エアーコンプレッサー
等強制的にエアー、またはその他の気体を強制的に散気
管１に圧送する設備であり、河川岸Ｃ等河床Ｂ、河川Ｘ
内以外の場所に設置してある。

【００１２】視覚捕捉体３は双眼鏡等、任意箇所を正確
に視覚で捕捉できる機能を有するものであり、支持脚３
ａ上に上下方向へ傾斜角度設定可能で且つ水平方向に首
振り可能に支承してなり、河川岸Ｃで且つ、気泡の浮上
点100 をレンズ内に収めるように川下方向を向いてセッ
トしてある。

【００１３】この視覚捕捉体３の首振り角及び俯角の角
度検出手段４はトランシット等の測量器械であり、同視
覚捕捉体３に連係してなり、散気管１の気体吹き出し口
１ａから吹き出す気泡の浮上点100 までの同視覚捕捉体
３の首振り角及び上下方向の傾斜角度（俯角）、即ちα
角度、β角度、γ角度を検出する（図３）。

【００１４】演算処理部５は上記角度検出手段４に電気
的に連係され、第一演算部と第二演算部を内臓するケー
シング（図示せず）表面に露出して、入力操作部（図示
せず）が設けられている。

【００１５】第一演算部は図３に示すｄ（散気管１直上
の水面ｘと気泡浮上点100 との平面視移動距離）を算出
する部分である。この第一演算部は、下記に示す演算手
段を内臓した演算回路から構成してある。 （1 ）視覚捕捉体３から散気管１直上の水面ｘと視覚捕
捉体３とが成すα角度と、視覚捕捉体３とその水面ｘと
の鉛直距離ｃとで視覚捕捉体３から上記散気管１直上の
水面ｘ迄の直線距離ａを演算する手段 算出式（ａ＝ｃ／ｃｏｓα）、 （2 ）上記β角度で視覚捕捉体３から気泡の浮上点100
までの直線距離ｂを演算する手段 算出式（ｂ＝ｃ／ｃｏｓβ）、 （3 ）上記γ角度、ｃ、ａ、ｂで前記ｄ（散気管１直上
の水面ｘから気泡浮上点100 までの平面視直線距離）を
演算する手段

【外１】

【００１６】第二演算部は上記第一演算部で算出された
平面視直線距離ｄと既知の気泡の上昇速度Ｖａと、水深
Ｈと、河川の断面積Ａとで流速及び河川の流量を算出す
る部分であり、算出式（Ｑ＝ｄ×Ｖ（流速）／Ｈ×Ａ）
を遂行する所定の演算回路で構成してある。

【００１７】次に測定方法について説明すると、気体供
給手段２を駆動させて気体を気体吹き出し口１ａ個々か
ら吹き出す。気体は気泡となって図２に示すように、河
川流に乗ってほぼ一定した上昇速度で上昇し、川下の所
望水面上で浮上してブクブクとした気泡群100 ’を生成
する。対象とする気体吹き出し口１ａから吹き出す気泡
の浮上点100 にレンズを合わせて同浮上点100 をレンズ
所定位置（中央）に捕らえる。この散気管１から気泡浮
上点100 まで所定の俯角で首を振る視覚捕捉体３のその
首振り角及び俯角を角度検出手段４で検出し、気泡浮上
点100 と散気管１直上の水面ｘとが成す角度γ及び気泡
浮上点100 と上記視覚捕捉体３を通過する鉛直線とが成
す角度β及び視覚捕捉体３と散気管１直上の水面ｘとが
成す角度αとが検出され、その結果が演算処理部５に伝
送される。これにより第一演算部と第二演算部とで演算
処理され、河川の流量が自動的に測定される。 この流
量測定を気泡浮上点100 数カ所毎に行い、平均値を出
す。尚、前記鉛直距離ｃについては予め測定し、入力操
作部からインプットしておけば良い。ちなみに浮上した
気泡の範囲が乱流で乱れる場合は気泡浮上点100 毎で近
い側の気泡浮上点100 ”、遠い側の気泡浮上点100 ”’
で流量を測定し両方の平均値でその気泡浮上点100 の流
速とする。また、この実施例の視覚捕捉体３は好ましく
は散気管１の延長上の河川岸Ｃや、橋（図示せず）が架
橋されている場合はその橋の直下に散気管１を橋と平行
に配管し、その橋に視覚捕捉体３を設置して、気泡の浮
上点100 を捕らえるようにする。

【００１８】また、前記視覚捕捉体３が傾斜角度を任意
に設定可能な撮影機であっても構わない。この撮影機は
カメラやビデオ等であり、該撮影機に旋回動及び上下傾
動用の駆動手段（パルスモーターやロータリーソレノイ
ド等）及びモニターを電気的に連係させ、遠隔操作で、
撮影機を、散気管１所定位置（捕捉対象となる気体を吹
き出す気体吹き出し口上）から気泡の浮上点100 までモ
ニターを見ながら駆動手段で所定角度旋回動または上下
動させて、前記α角度、β角度、γ角度を角度検出手段
４で検出し、その結果を前述のように演算処理部５に伝
送し、第一演算部と第二演算部とで演算処理して、河川
の流量が自動的に測定されるように構成しても任意であ
る。この様に構成すると前もって鉛直距離ｃをインプッ
トしておくことで完全自動化が可能になる。

【００１９】また、気泡は浮上すると発煙したり、発火
するように構成しても構わない。発火させる場合は気体
としてアセチレンガスを用い、コンプレッサーで強制的
に送気するようにすると共に気泡として浮上した時点
で、火種を具備する遠隔操作可能な模型船でその浮上点
まで近づき発火するように構成する。発煙の場合は散気
管に至るコンプレッサーからの連絡路の途中経路に発煙
筒を封入する発煙筒封入部を連結して気体に煙が封入さ
れるように構成する。無論、この発煙筒封入部から使用
済みの発煙筒は回収可能とするように発煙筒封入部の一
部を開閉式にする。また撮影に赤外線放射温度計を用い
ても良い。このようにすれば、夜間や雨が激しく見通し
の悪い時でも確実に気泡の浮上点100 を確認し、レンズ
や映像に収めることができる。

【００２０】本発明の河川の流量測定方法では河床Ｂに
横断するように配管した散気管１から吹き出す気泡が水
面上に浮上するその点を捕らえることを根底とすること
から、河川が逆流しても流量の測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の概略を示す平面図。

【図２】図１の縦断面図で拡大して示す。

【図３】図２の断面斜視図。

【図４】ブロック図。

【符号の説明】

１ ：散気管 １ａ ：気体吹き出し口 Ｂ ：河床 ２ ：気体供給手段 ３ ：視覚捕捉体 ４ ：角度検出手段 ５ ：演算処理部 100 ：気泡浮上点 100 ’：気泡群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体吹き出し口が全長に渡り間隔をおい
   て開設され、気体供給手段に連絡した散気管を、河床を
   横断するように配管し、該河川岸に視覚捕捉体を配設す
   ると共に該視覚捕捉体に首振り角及び俯角の角度検出手
   段を連係させ、上記視覚捕捉体で、上記気体吹き出し口
   から吹き出す気泡の浮上点を捕捉し、この捕捉した視覚
   捕捉体の、散気管からの首振り角及び俯角と気泡の上昇
   速度を基にする所定の演算式で、流速を演算処理し、こ
   の一連の行程を、上記気泡の浮上点数箇所毎に行い平均
   流量値を出すことを特徴とする河川の流量測定方法。