JPH07324964A - 地下水位計 - Google Patents
地下水位計Info
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- JPH07324964A JPH07324964A JP8269095A JP8269095A JPH07324964A JP H07324964 A JPH07324964 A JP H07324964A JP 8269095 A JP8269095 A JP 8269095A JP 8269095 A JP8269095 A JP 8269095A JP H07324964 A JPH07324964 A JP H07324964A
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- Japan
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- temperature
- pressure
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 計測用圧力センサーが水中に浸かることな
く、また温度変化に影響をされることなく、正確に地下
水位を計測することである。 【構成】 地表２から地下水層４に達する長さの計測用
パイプ５の上端に計測用圧力センサー６を装着し、地表
２の近辺の温度の異なる複数箇所に温度センサー８を設
置し、上記圧力センサー６によって検知された圧力変化
に基づき水位変化ΔＨを演算するに際して、温度変化に
基づく圧力変化分を差引いて演算する構成とした。
く、また温度変化に影響をされることなく、正確に地下
水位を計測することである。 【構成】 地表２から地下水層４に達する長さの計測用
パイプ５の上端に計測用圧力センサー６を装着し、地表
２の近辺の温度の異なる複数箇所に温度センサー８を設
置し、上記圧力センサー６によって検知された圧力変化
に基づき水位変化ΔＨを演算するに際して、温度変化に
基づく圧力変化分を差引いて演算する構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、地すべり対策等のた
めに用いられる地下水位計に関するものである。
めに用いられる地下水位計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】地下水位を電気的に計測する方法とし
て、ケーブルの先端に圧力センサーを取付け、その圧力
センサーの部分を地下水中に挿入して、該圧力センサー
に作用する水圧により、水位を知る方式が知られてい
る。
て、ケーブルの先端に圧力センサーを取付け、その圧力
センサーの部分を地下水中に挿入して、該圧力センサー
に作用する水圧により、水位を知る方式が知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方式
は、圧力センサーが水中に浸かることになるので、寿命
が短い欠点があった。また、その圧力センサーの零点補
正や経時変化の修正の際に、ケーブルと共に圧力センサ
ーを地上まで引上げる必要があり、作業が煩わしいとい
う問題もあった。
は、圧力センサーが水中に浸かることになるので、寿命
が短い欠点があった。また、その圧力センサーの零点補
正や経時変化の修正の際に、ケーブルと共に圧力センサ
ーを地上まで引上げる必要があり、作業が煩わしいとい
う問題もあった。
【０００４】そこで、この発明は、圧力センサーを用い
た地下水位計において、上記のごとき問題点を解決する
ことを課題とする。
た地下水位計において、上記のごとき問題点を解決する
ことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は地表から地下水層に達する長さの下端
開放の計測用パイプと、上記計測用パイプの上端に気密
を保持して装着した計測用圧力センサーと、上記計測用
パイプ又はその近傍に取付けられた温度センサーと、プ
ロセッサユニットとにより構成され、上記プロセッサユ
ニットは予め計測された所要の初期値の記憶手段と、温
度補正手段と、水位演算手段とを有し、上記記憶手段は
計測用パイプ内の初期圧力、同じく初期温度及び初期水
位が入力記憶され、前記温度補正手段は、前記温度セン
サーにより検知された計測時温度と初期温度との差から
圧力変化分を演算し、前記水位演算手段は前記計測用圧
力センサーにより検知された計測時圧力と初期圧力との
差から水位の変化分を演算し、上記の水位演算手段にお
ける水位の演算に際し、前記温度補正演算手段によって
演算された圧力変化分を上記の計測時圧力から差引いた
圧力に基づいて水位を演算するようにしたものである。
めに、この発明は地表から地下水層に達する長さの下端
開放の計測用パイプと、上記計測用パイプの上端に気密
を保持して装着した計測用圧力センサーと、上記計測用
パイプ又はその近傍に取付けられた温度センサーと、プ
ロセッサユニットとにより構成され、上記プロセッサユ
ニットは予め計測された所要の初期値の記憶手段と、温
度補正手段と、水位演算手段とを有し、上記記憶手段は
計測用パイプ内の初期圧力、同じく初期温度及び初期水
位が入力記憶され、前記温度補正手段は、前記温度セン
サーにより検知された計測時温度と初期温度との差から
圧力変化分を演算し、前記水位演算手段は前記計測用圧
力センサーにより検知された計測時圧力と初期圧力との
差から水位の変化分を演算し、上記の水位演算手段にお
ける水位の演算に際し、前記温度補正演算手段によって
演算された圧力変化分を上記の計測時圧力から差引いた
圧力に基づいて水位を演算するようにしたものである。
【０００６】上記の構成によると、初期水位を計測した
ときから一定時間経過したのちの地下水位の変化を計測
演算するに際し、その間の温度変化による圧力の変化分
を差引く処理、即ち温度補正を行うようにしたので、温
度変化の影響を受けることなく地下水位を知ることがで
きる。
ときから一定時間経過したのちの地下水位の変化を計測
演算するに際し、その間の温度変化による圧力の変化分
を差引く処理、即ち温度補正を行うようにしたので、温
度変化の影響を受けることなく地下水位を知ることがで
きる。
【０００７】また、計測パイプの内部の温度は、地表か
らの深さによって変化するので、１個以上の温度センサ
ーを深さ方向に設置して、その平均温度を用いて前記の
温度補正を行うことが望ましい。
らの深さによって変化するので、１個以上の温度センサ
ーを深さ方向に設置して、その平均温度を用いて前記の
温度補正を行うことが望ましい。
【０００８】更に、計測用パイプが長い場合は地表に近
い部分は温度センサーを用いると共に、それより深い部
分に熱伝導方程式を用いて総合平均温度を得、これによ
り前記の温度補正を行うようにしてもよい。
い部分は温度センサーを用いると共に、それより深い部
分に熱伝導方程式を用いて総合平均温度を得、これによ
り前記の温度補正を行うようにしてもよい。
【０００９】また、上記計測用圧力センサーのセンサー
素子の上面を大気に開放することにより、該圧力センサ
ーが感知する計測用パイプ内の圧力から大気圧の圧力分
を除くようにすることができる。
素子の上面を大気に開放することにより、該圧力センサ
ーが感知する計測用パイプ内の圧力から大気圧の圧力分
を除くようにすることができる。
【００１０】
【実施例】図１に示した第１実施例の地下水位計は、下
端開放の外パイプ１を地表２から地盤３中に挿入し、そ
の下端を地下水層４内に到達させる。
端開放の外パイプ１を地表２から地盤３中に挿入し、そ
の下端を地下水層４内に到達させる。
【００１１】上記の外パイプ１内に計測用パイプ５を挿
入し固定する。この計測用パイプ５の下端も地下水層４
に達しており、その下端は開放されている。
入し固定する。この計測用パイプ５の下端も地下水層４
に達しており、その下端は開放されている。
【００１２】上記計測用パイプ５の上端は外パイプ１の
上端に突出しており、その計測用パイプ５の外周と外パ
イプ１との間に間隙がある。計測用パイプ５の突出端に
計測用圧力センサー６が気密を保持して取付けられる。
この圧力センサー６は計測用パイプ５内の圧力に感応す
る半導体素子のセンサーを内装しており、その圧力に応
じた電圧を計測信号Ａとして、プロセッサユニット７に
入力する。
上端に突出しており、その計測用パイプ５の外周と外パ
イプ１との間に間隙がある。計測用パイプ５の突出端に
計測用圧力センサー６が気密を保持して取付けられる。
この圧力センサー６は計測用パイプ５内の圧力に感応す
る半導体素子のセンサーを内装しており、その圧力に応
じた電圧を計測信号Ａとして、プロセッサユニット７に
入力する。
【００１３】また、外パイプ１に沿った地盤３中の地下
約５メートルまでの範囲の３箇所に、上下方向に一定の
間隔をおいてサーミスターなどの温度センサー８が設置
される。これらの温度センサー８から出力される電圧は
温度信号Ｂとして、プロセッサユニット７に入力され
る。
約５メートルまでの範囲の３箇所に、上下方向に一定の
間隔をおいてサーミスターなどの温度センサー８が設置
される。これらの温度センサー８から出力される電圧は
温度信号Ｂとして、プロセッサユニット７に入力され
る。
【００１４】一方、地下５メートル以上の温度は、熱伝
導方程式に基づき、平均温度を演算し、その平均温度と
前記の各温度センサー８により検知された温度との総合
平均温度がプロセッサユニット７における水位演算に用
いられる。
導方程式に基づき、平均温度を演算し、その平均温度と
前記の各温度センサー８により検知された温度との総合
平均温度がプロセッサユニット７における水位演算に用
いられる。
【００１５】上記のように、地下５メートルまでは温度
センサー８により検知される温度を用い、それ以上深い
部分の温度は、熱伝導方程式を演算して得られる平均温
度を用いることとし、全てを熱伝導方程式によらないの
は、地下５メートル程度までは地表の温度条件を受けや
すく、演算が複雑であるが、これより深くなると、地表
の影響が少なくなり、演算が容易になるからである。
センサー８により検知される温度を用い、それ以上深い
部分の温度は、熱伝導方程式を演算して得られる平均温
度を用いることとし、全てを熱伝導方程式によらないの
は、地下５メートル程度までは地表の温度条件を受けや
すく、演算が複雑であるが、これより深くなると、地表
の影響が少なくなり、演算が容易になるからである。
【００１６】上記の熱伝導方程式というのは、次に示す
ごときものをいう。
ごときものをいう。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここに、 θｚは深度ｚまでの平均温度 θは年平均地温 θｓは年変化の片振幅
【００１９】
【数２】
【００２０】である。
【００２１】一方、プロセッサユニット７は、温度補正
演算手段９と、水位演算手段１０、表示手段１１及び記
憶手段１５を有し、前記の熱伝導方程式は、記憶手段１
５に予め入力記憶される。また、深度ｚ、年平均地温
θ、年変化の片振幅θS 等のデータも外部信号Ｃとして
予め記憶手段１５に入力記憶される。また、温度センサ
ー８により検知された温度信号Ｂも温度補正演算手段９
に入力され、前記の熱伝導方程式により求めた平均温度
θｚと合わせて総合平均温度が演算され、その総合平均
温度が水位演算手段１０に入力され、圧力センサー６か
ら入力された計測信号Ａに基づき水位を演算する場合
に、その総合平均温度を用いる。
演算手段９と、水位演算手段１０、表示手段１１及び記
憶手段１５を有し、前記の熱伝導方程式は、記憶手段１
５に予め入力記憶される。また、深度ｚ、年平均地温
θ、年変化の片振幅θS 等のデータも外部信号Ｃとして
予め記憶手段１５に入力記憶される。また、温度センサ
ー８により検知された温度信号Ｂも温度補正演算手段９
に入力され、前記の熱伝導方程式により求めた平均温度
θｚと合わせて総合平均温度が演算され、その総合平均
温度が水位演算手段１０に入力され、圧力センサー６か
ら入力された計測信号Ａに基づき水位を演算する場合
に、その総合平均温度を用いる。
【００２２】更に、地下水位の計測に先立ち、予め計測
された初期水位Ｈ0 、初期温度Ｔ0、圧力センサー６に
より検知される初期圧力Ｐ0 、計測用パイプ５の地下水
層内への挿入深さＨａなどのデータも入力記憶される。
された初期水位Ｈ0 、初期温度Ｔ0、圧力センサー６に
より検知される初期圧力Ｐ0 、計測用パイプ５の地下水
層内への挿入深さＨａなどのデータも入力記憶される。
【００２３】計測に先立ち上記のごときデータを得る時
点、即ち初期状態から１時間、半日、１日等の時間が経
過すると、地下水位が変動する。その変化分を図１では
ΔＨで表わしている。これにより地下水位はＨ0 ’とな
る。このＨ0 ’を自動的に計測することがこの地下水位
計の目的である。
点、即ち初期状態から１時間、半日、１日等の時間が経
過すると、地下水位が変動する。その変化分を図１では
ΔＨで表わしている。これにより地下水位はＨ0 ’とな
る。このＨ0 ’を自動的に計測することがこの地下水位
計の目的である。
【００２４】地下水位の変動により、計測用パイプ５内
の圧力が変化するので、圧力センサー６でその圧力を検
知し、その検知圧力から前記のΔＨを演算するのである
が、初期状態からの時間の経過により計測用パイプ５の
内部温度も変化する。このため、温度変化に伴う圧力の
変化分も圧力センサー６に作用する。
の圧力が変化するので、圧力センサー６でその圧力を検
知し、その検知圧力から前記のΔＨを演算するのである
が、初期状態からの時間の経過により計測用パイプ５の
内部温度も変化する。このため、温度変化に伴う圧力の
変化分も圧力センサー６に作用する。
【００２５】従って、圧力センサー６の出力値から水位
の変動を演算すると、温度変化による変動分も加わるこ
とになるので、地下水位の変動（ΔＨ）を正確に知るこ
とができない。
の変動を演算すると、温度変化による変動分も加わるこ
とになるので、地下水位の変動（ΔＨ）を正確に知るこ
とができない。
【００２６】そこで、この発明では温度変化に伴う圧力
の変化分を演算し、その変化分を圧力センサー６の出力
値から差引いた圧力により、ΔＨを演算するようにして
いる。
の変化分を演算し、その変化分を圧力センサー６の出力
値から差引いた圧力により、ΔＨを演算するようにして
いる。
【００２７】まず、上記の温度変化に伴う圧力の変化分
を演算するために、計測用パイプ５内の温度は、温度セ
ンサー８により検知された温度信号Ｂによる平均温度
と、前記の熱伝導方程式により求めた平均温度θｚとに
基づき演算した総合平均温度を用いる。この総合平均温
度は定常的には計測用パイプ５内の平均温度とみて差支
えない。
を演算するために、計測用パイプ５内の温度は、温度セ
ンサー８により検知された温度信号Ｂによる平均温度
と、前記の熱伝導方程式により求めた平均温度θｚとに
基づき演算した総合平均温度を用いる。この総合平均温
度は定常的には計測用パイプ５内の平均温度とみて差支
えない。
【００２８】次に、計測時の圧力がＰ0 ’であるとする
と、Ｐ0 ’は次の式で表わされる。
と、Ｐ0 ’は次の式で表わされる。
【００２９】 Ｐ0 ’＝Ｐ0 ＋ΔＰ1 ＋ΔＰ2 ・・・・・（１） ここに、ΔＰ1 は水位変動ΔＨに伴う圧力変化分、ΔＰ
2 は温度変化に伴う圧力変化分であり、 ΔＰ2 ＝Ｐ0 ×ΔＴ／２７３ ・・・・・（２） である。ΔＴ＝Ｔ0 −Ｔであり、Ｔ0 は初期温度、Ｔは
計測時の温度である。
2 は温度変化に伴う圧力変化分であり、 ΔＰ2 ＝Ｐ0 ×ΔＴ／２７３ ・・・・・（２） である。ΔＴ＝Ｔ0 −Ｔであり、Ｔ0 は初期温度、Ｔは
計測時の温度である。
【００３０】上記の（２）式は温度補正演算手段９にお
いて演算され、そのΔＰ2 を水位演算手段１０に出力す
る。
いて演算され、そのΔＰ2 を水位演算手段１０に出力す
る。
【００３１】水位演算手段１０においては、 Ｐ0 ’−ΔＰ2 ＝Ｐ0 ＋ΔＰ1 ＝Ｐ’・・・（３） の演算を行い、上記Ｐ’からΔＨを演算する。
【００３２】Ｐ’からΔＨを演算する手法は、初期圧力
Ｐ0 とＨａとがほぼ比例関係にあるから、 ΔＨ＝Ｈａ／Ｐ0 ×Ｐ’ ・・・・・（４） である。
Ｐ0 とＨａとがほぼ比例関係にあるから、 ΔＨ＝Ｈａ／Ｐ0 ×Ｐ’ ・・・・・（４） である。
【００３３】求めるべき地下水位Ｈ0 ’は Ｈ0 ’＝Ｈ0 −ΔＨ ・・・・・（５） である。このＨ0 ’を表示手段１１に出力して印字或い
は画面表示を行う。
は画面表示を行う。
【００３４】なお、温度補正手段９における演算の温度
は上記実施例のように複数の温度センサー８によって得
られる平均温度と熱伝導方程式による平均温度との総合
平均温度を用いるほかに、格別精度を要求されない場合
は、複数の温度センサー８の平均温度のみ、場合によっ
ては１個の温度センサー８により計測された温度を用い
てもよい。
は上記実施例のように複数の温度センサー８によって得
られる平均温度と熱伝導方程式による平均温度との総合
平均温度を用いるほかに、格別精度を要求されない場合
は、複数の温度センサー８の平均温度のみ、場合によっ
ては１個の温度センサー８により計測された温度を用い
てもよい。
【００３５】上記の実施例において、図２に示すよう
に、計測用圧力センサー６のケーシング１６に開口１７
を設け、その開口１７からケーシング内部に大気圧Ｐ1
を導入するようにすると、センサー素子６ａを支持する
シリコンチップ基板１８の下面に作用する計測用パイプ
５の圧力Ｐａ又はＰａ’から大気圧Ｐ1 が差し引かれる
ため、大気圧の変動の影響を減少させることができる。
なお、１９はガラス台座である。
に、計測用圧力センサー６のケーシング１６に開口１７
を設け、その開口１７からケーシング内部に大気圧Ｐ1
を導入するようにすると、センサー素子６ａを支持する
シリコンチップ基板１８の下面に作用する計測用パイプ
５の圧力Ｐａ又はＰａ’から大気圧Ｐ1 が差し引かれる
ため、大気圧の変動の影響を減少させることができる。
なお、１９はガラス台座である。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明は計測パイプの
上端に計測用圧力センサーを装着しているので、該圧力
センサーが水に浸かることがない。従って、長寿命であ
ると共に取扱いが容易になる効果がある。
上端に計測用圧力センサーを装着しているので、該圧力
センサーが水に浸かることがない。従って、長寿命であ
ると共に取扱いが容易になる効果がある。
【００３７】また、初期状態と計測時との間に生じる温
度変化の影響を受けることなく地下水位の変動を検知で
きるので、地下水位の計測精度を高めることができる。
度変化の影響を受けることなく地下水位の変動を検知で
きるので、地下水位の計測精度を高めることができる。
【図１】第１実施例の断面図
【図２】同上の変形例の一部断面図
１ 外パイプ ２ 地表 ３ 地盤 ４ 地下水層 ５ 計測用パイプ ６ 計測用圧力センサー ７ プロセッサユニット ８ 温度センサー ９ 温度補正手段 １０ 水位演算手段 １１ 表示手段 １５ 記憶手段 １６ ケーシング １７ 開口
Claims (4)
- 【請求項１】 地表から地下水層に達する長さの下端開
放の計測用パイプと、上記計測用パイプの上端に気密を
保持して装着した計測用圧力センサーと、上記計測用パ
イプ又はその近傍に取付けられた温度センサーと、プロ
セッサユニットとにより構成され、上記プロセッサユニ
ットは予め計測された所要の初期値の記憶手段と、温度
補正手段と、水位演算手段とを有し、上記記憶手段は計
測用パイプ内の初期圧力、同じく初期温度及び初期水位
が入力記憶され、前記温度補正手段は、前記温度センサ
ーにより検知された計測時温度と初期温度との差から圧
力変化分を演算し、前記水位演算手段は前記計測用圧力
センサーにより検知された計測時圧力と初期圧力との差
から水位の変化分を演算し、上記の水位演算手段におけ
る水位の演算に際し、前記温度補正演算手段によって演
算された圧力変化分を上記の計測時圧力から差引いた圧
力に基づいて水位を演算することを特徴とする地下水位
計。 - 【請求項２】 上記の温度センサーを１個以上深さ方向
に間隔をおいて設置し、プロセッサユニットにおいて上
記温度センサーにより検知された温度の平均温度を演算
し、その平均温度を用いて前記温度補正演算手段におけ
る演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の地下水
位計。 - 【請求項３】 上記の温度センサーを地表近辺に設け、
これより深い地中の温度については熱伝導方程式に基づ
いて平均温度を演算し、その平均温度と前記温度センサ
ーにより検知された平均温度との総合平均温度を用いて
前記温度補正演算手段における演算を行うことを特徴と
する請求項１に記載の地下水位計。 - 【請求項４】 上記計測用圧力センサーのセンサー素子
の上面を大気に開放することにより、該圧力センサーが
感知する計測用パイプ内の圧力から大気圧の圧力分を除
いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の地下水位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8269095A JPH07324964A (ja) | 1994-04-07 | 1995-04-07 | 地下水位計 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6969294 | 1994-04-07 | ||
| JP6-69692 | 1994-04-07 | ||
| JP8269095A JPH07324964A (ja) | 1994-04-07 | 1995-04-07 | 地下水位計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324964A true JPH07324964A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=26410859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8269095A Pending JPH07324964A (ja) | 1994-04-07 | 1995-04-07 | 地下水位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07324964A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001330496A (ja) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Nobuo Nakayama | 地下水位計 |
| CN102261942A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-11-30 | 中国矿业大学 | 松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置及方法 |
| KR101980522B1 (ko) * | 2018-10-18 | 2019-05-21 | (주)동명엔터프라이즈 | 지중오염 확산방지 모니터링 장치 |
| WO2020046745A1 (en) * | 2018-08-25 | 2020-03-05 | Evigia Systems, Inc. | Liquid pressure and level sensor systems and sensors, methods, and applications therefor |
| JP2021089183A (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 栗田工業株式会社 | タンク内液位の計測装置及び計測方法 |
| JP2021089184A (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 栗田工業株式会社 | 液位計測装置 |
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| CN119290108A (zh) * | 2024-12-16 | 2025-01-10 | 同纳检测认证集团有限公司 | 一种地下水位监测方法及系统 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP8269095A patent/JPH07324964A/ja active Pending
Cited By (10)
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| WO2020046745A1 (en) * | 2018-08-25 | 2020-03-05 | Evigia Systems, Inc. | Liquid pressure and level sensor systems and sensors, methods, and applications therefor |
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