JP2009008567A - 河川の流量測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】新規な河川の流量測定システムを提供すること
【解決手段】この河川の流量測定システムは、河川の流速を測定する流速計と、前記流速計を河川の深さ方向へ位置決めする水深方向位置決め手段と、前記流速計を河川の川幅方向へ移動する川幅方向移動手段と、前記流速計、前記水深方向位置決め手段及び前記川幅方向移動手段を支持する手段とを備え、前記流速計を河川の特定の箇所に移動して設定し、その箇所の流速を測定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、河川の流量測定システムに関する。

水力発電所の建設を計画する際には、予め、予定のダムに流れ込む河川の流量を測定して流量データを収集しておくことが必要となる。水田に対する灌漑用水を計画する際も同様である。

図１及び２は、従来の河川の流量測定方法を説明する図である。従来の流量測定は、一言で言えば、測定箇所毎に簡易な橋を架け、その橋の上から作業員が流速計を水中に沈めて測定していた。

具体的には、河川１１に単管梯子５２を渡し、その上に複数枚の足場板５４を乗せて番線で固定し簡易な橋を造り、既設のフェンス４０，既設の手摺り４２等に固定する。作業員Ｐは、流速計１２を取り付けた測定棒４８を人力で水中に沈め流速を測定する。

このような流量測定方法にしたがって、例えば、一つの水路に対して２５箇所で流量測定を実施している。流速計１２には、流れ防止錘（おもり）が付いているので非常に重いため、流れに抗して流速計１２を上下させるためにはチェーンブロック（図示せず。）を用いている。このような測定方法では、河川の一箇所の流量測定に、約２日間を必要としている。

また、簡易な橋を造っていたためコストがかかり、足場上で人力で作業を行うために危険も伴っていた。

従って、本発明は、これらの問題点に鑑みて、新規な河川の流量測定システムを提供することを目的とする。

前記目的に鑑みて、本発明に係る河川の流量測定システムは、河川の流速を測定する流速計と、前記流速計を河川の深さ方向へ位置決めする水深方向位置決め手段と、前記流速計を河川の川幅方向へ移動する川幅方向移動手段と、前記流速計、前記水深方向位置決め手段及び前記川幅方向移動手段を支持する手段とを備え、前記流速計を河川の特定の箇所に移動して設定し、その箇所の流速を測定する。

更に、上記河川の流量測定システムでは、前記流速計は、水中の所望の深さに沈むように錘が取り付けられていてもよい。更に、上記河川の流量測定システムでは、前記錘は、前記流速計の軸方向に取り付けられ、該流量計が河川の流れに沿って方向決め出来るようにその一端に流れ方向安定翼を有していてもよい。更に、上記河川の流量測定システムでは、前記水深方向位置決め手段は、前記流量計を吊り下げたワイヤの一端又は途中に取り付けた巻き上げ機を有していてもよい。更に、上記河川の流量測定システムでは、前記巻き上げ機は、無線操作可能な電動ウィンチであり、操作員の無線操作により、前記流速計を水深方向へ移動して河川の所望の深さに位置決めすることが出来るようにしてもよい。更に、上記河川の流量測定システムでは、前記川幅方向移動手段は、河川を横断するように張られた河川横断ワイヤから滑車を介して吊り下げて該河川横断ワイヤに沿って移動可能とした前記流速計を吊り下げたワイヤと、該流速計吊り下げワイヤをその左右に夫々牽引する牽引用ロープとを有するようにしてもよい。更に、上記河川の流量測定システムでは、前記水深方向位置決め手段は、前記流速計の水深方向の位置を表示する手段を有し、前記川幅方向移動手段は、前記流速計の川幅方向の位置を表示する手段を有するようにしてもよい。更に、上記河川の流量測定システムでは、更に、前記流速計が河川の流れに流されて、所望に位置からずれるのを防止するため、該流速計を流れの上流方向に引っ張る補助ワイヤを備えていてもよい。

更に、本発明に係る河川の流量測定システムは、河川の上方に川幅方向に張られた第１のワイヤと、前記第１のワイヤから該第１のワイヤに沿って移動自在に吊り下げた第２のワイヤと、前記第２のワイヤの一端又は途中に取り付けられた電動ウィンチと、前記第２のワイヤ又は前記電動ウィンチに取り付けた流速計とを備える。

更に、本発明に係る河川の流量測定方法は、ワイヤの一端又は途中に取り付けられた電動ウィンチに流速計を吊り下げ、前記ワイヤを、川幅方向に張られた別のワイヤに沿って移動させ、前記流速計を所望の川幅方向の位置及び所望の河川の深さ方向の位置に設定して、流速を測定し、流速データと河川の断面積データから、該河川の流量を算出する。

更に、本発明に係る河川の流量測定システムの設置方法は、工事の準備をし、接地箇所へ移動し、河川の両岸に単管パイプを夫々設置し、各々の単管パイプの近くにアンカーを打ち込み、該単管パイプと連結してこれを補強し、前記単管パイプ間に河川横断ワイヤを張り、前記河川横断ワイヤに沿って移動自在に、流速計を吊り下げたワイヤを取り付け、流速計吊り下げワイヤには、電動ウィンチを介して流速計を取り付ける。

本発明によれば、新規な河川の流量測定システムを提供することができる。

以下、本発明に係る河川の流量測定システムの実施形態に関し、添付の図面を参照しながら説明する。図面中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。

［流量測定システム］
図３は、本実施形態に係る流量測定システムを河川の川幅方向に見た図である。この流量測定システム１０は、河川１１の特定の箇所の流速を測定する流速計１２と、この流速計１２を河川１１の深さ方向へ位置決めする手段（即ち、水深方向位置決め手段）１６，１８と、この流速計１２を河川１１の川幅方向へ移動する川幅方向移動手段２０，３２と、これらの手段を支持する手段２４，２８，３０とを備える。この流量測定システム１０は、河川１１を横断するように設置され、流速計１２を、特定の箇所（即ち、川幅方向の任意の位置及び河川の深さ方向の任意の位置）に移動して設定し、その箇所の流速を測定することが出来る。

流量測定システムの各要素に関して説明する。

流速計１２は、例えば、市場で入手可能なオープン水路流速計を使用できる。例えば、三映測量器株式会社製の三映式３形流速計Ｉ型等である。図４に示すように、流速計１２は、概して円柱形又は紡錘形の本体と、軸方向に回転軸をもつプロペラとを有し、河川１１の流れによってプロペラが回転して流速を測定する。流速の測定結果は、(i)本体の液晶に表示により、(ii)手元の指示計の表示により、或いは(iii)一回転毎に発せられる音，信号等を単位時間毎にカウントすることにより、得られる。

図４に示すように、流速計１２は、好ましくは、水中の所望に深さに沈み、河川の流れに沿って方向決め出来るように、錘（おもり）１４を軸方向に取り付けてもよい。錘１４は、例えば、外形は紡錘形であり、一端に流れ方向安定翼１５を有し、所定の重量となっている。錘１４を流速計１２の軸方向に取り付けることにより、流速計１２は、安定して河川１１の流れ方向に姿勢制御され、流速を一層正確に測定することが出来る。

再び図３を参照すると、この流速計１２を河川１１の深さ方向へ位置決めする手段（水深方向位置決め手段）は、例えば、上方の河川横断ワイヤ２２から吊した別のワイヤ（流速計吊り下げワイヤ）１６の一端又は途中に取り付けた巻き上げ機１８からなる。流速計吊り下げワイヤ１６には、好ましくは、流速計１２の水深方向の位置を表示する手段を設けている。例えば、流速計吊り下げワイヤ１６には一定間隔でメモリが表示され、水深をチェックすることが出来る。巻き上げ機１８は、例えば、無線操作可能な電動ウィンチであり、操作員の無線操作により、流速計１２を上下方向へ移動し、河川の所望の深さに位置決めすることが出来る。巻き上げ機１８は、市場で入手可能な、例えば、石川県能美市所在の株式会社富士製作所製の小型電動ホイスト、小型電動チェーンブロック等を使用することが出来る。

この流速計１２を河川１１の川幅方向へ移動する手段（川幅方向移動手段）は、流速計吊り下げワイヤを、河川を横断するように張られた河川横断ワイヤ２２から滑車２０を介して吊り下げて、河川横断ワイヤ２２に沿って移動可能とし、流速計吊り下げワイヤ１６をその左右に夫々牽引する牽引用ロープ３２-1，３２-2からなる。河川横断ワイヤ２２には、好ましくは、流速計の川幅方向の位置を表示する手段を設けている。例えば、河川横断ワイヤ２２に一定間隔でメモリが表示され、川幅方向の位置をチェックできるようになっている。

これらの手段を支持する手段は、例えば、河川横断ワイヤ２２の端部を係止する、両岸に夫々設置された支柱２４（例えば、単管パイプ）２４と、これらの支柱を夫々固定する既設のフェンス２６とを有する。更に、好ましくは、これらの手段を支持する手段は、例えば、地面に強固に固定された固定手段（例えば、アンカープラグ，アンカーボルト等）２８と、支柱２４を固定手段２８に連結する連結手段（例えば、ワイヤ，ロープ等）２０とを有していてもよい。

更に、流速計１２及び錘（おもり）１４が、河川の流れに流されて、所望に位置からずれるのを防止するため、流速計１２及び錘（おもり）１４を流れの上流方向に引っ張る補助ワイヤ（図示せず。）を設けてもよい。

（流量測定方法）
流量測定方法の詳細は、基本的に、経済産業省資源エネルギー庁公益事業部電力技術課監修、電力土木技術協会編纂「発電水力流量調査の手引き」にしたがって実施される。

上述の河川の流量測定システムの流速計で得られた流速データに基づき、所定の方法で平均流速を求め、これに河川の断面積を乗じて、単位時間当たりの流量を算出する。

或いは、河川の断面積を所定の個数に分割し、分割された断面積毎に流速を測定し、分割された断面積毎に流速を乗じて各断面毎の流量を求め、これらを合計して総流量を算出する。

［流量測定システムの設置方法］
図５は、本実施形態に係る河川の流量測定システム１０の設置方法を説明するフローである。

ステップＳ０１で、工事の準備のため、工具の点検、動作確認等の事前点検を行う。

ステップＳ０２で、接地箇所への移動のため、工具、資材の運搬等を行う。

ステップＳ０３で、支柱（単管パイプ）２４の設置のため、例えば、河川の両岸に、支柱（単管パイプ）２４の先端部を地中に夫々打ち込み固定する。この際、固定箇所の強度を十分確認する。

ステップＳ０４で、支柱（単管パイプ）２４の補強のため固定手段を設置する。例えば、河川の両岸に設置された単管プラグの近くにアンカープラグ，アンカーボルト等を、地中に夫々打ち込み堅固に固定する。この際、固定箇所の強度を十分確認する。

ステップＳ０５で、河川横断ワイヤ２２を取り付ける。例えば、河川１１の上流より補助ロープ（図示せず。）を横断させ、流量測定システム１０の設置箇所まで移動させ、補助ロープ先端に河川横断ワイヤ２２を結び、片岸より補助ロープを巻き取って河川横断ワイヤ２２を横断させる。その後、片岸にある支柱（単管パイプ）２４の先端に、河川横断ワイヤ２２の一端をクリップで固定し、対岸からチェーンバインダー（図示せず。）で河川横断ワイヤ２２の他端を引っ張り、支柱２４に固定する。

ステップＳ０６で、水深方向位置決め手段を取り付ける。例えば、河川横断ワイヤ２２に滑車２０を取り付け、この滑車２０に流速計吊り下げワイヤ１６を取り付け、このワイヤの一端又は途中に巻き上げ機１８を取り付ける。巻き上げ機１８には、予め、流速計１２及び錘１４を吊しておく。その後、河川１１の流量測定を実施する。

ステップＳ０７で、河川１１の流量測定が終了したら、これらの流量測定システム１０を設置順序とは逆の順番で解体し、工具、資材等を片付け、搬出する。

［代替例等］
以上により、本実施形態に係る河川の流量測定システムを説明した。しかし、これらの実施形態は例示であって、本発明を何等限定するものではない。本発明は、これらの実施形態に対して当業者が容易になしえる追加・削除・変更・改良を含むものである。

例えば、支柱を補強する手段は、その地形に応じて種々の手段がある。以下、図６〜８を参照しながら簡単に説明する。

図６（Ａ），（Ｂ）に示す手段は、支柱２４を三角錐形状に組み立てた６本の単管パイプとし、その先端部を近くの樹木に連結して補強している。

図７（Ａ），（Ｂ）に示す手段は、河川に沿って既設のフェンスが設置されている例であって、単管パイプから成る支柱２４の中程を既設のフェンスに固定し、支柱下端部を既設のフェンスのコンクリート台座に固定している。

図８（Ａ），（Ｂ）に示す手段も河川に沿って既設のフェンスが設置されている例であるが、単管パイプから成る支柱の中程を既設のフェンスに固定し、支柱上端部を他の単管パイプを用いて補強している。

このように、各手段に対して種々の代替例が挙げられる。本発明は、これらの代替例を全て含むものである。

本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。

図１は、図２と共に、従来の河川の流量測定方法を説明する図である。 図２は、図１と共に、従来の河川の流量測定方法を説明する図である。 図３は、本実施形態に係る流量測定システムを河川の川幅方向に見た図である。 図４は、流速計と錘の詳細を示す図である。 図５は、本実施形態に係る河川の流量測定システムの設置方法を説明するフローである。 図６は、支柱を補強する手段のその他の例を説明する図である。 図７は、更に、支柱を補強する手段のその他の例を説明する図である。 図８は、更に、支柱を補強する手段のその他の例を説明する図である。

符号の説明

１０：流量測定システム、 １１：河川、 １２：流速計、 １４：錘（おもり）、 １５：流れ方向安定翼、 １６：流速計吊り下げワイヤ、 １８：水深方向位置決め手段、 ２０，３２：川幅方向移動手段、 ２０：連結手段，ワイヤ，ロープ、 １８：巻き上げ機、 ２０：滑車、 ２４：支柱，単管パイプ、 ２８：固定手段，アンカープラグ，アンカーボルト、 酒田案４０：既設フェンス、 ４２：既設の手摺り、 ５４：足場板、 ５２：単管梯子、 Ｐ：作業員、

Claims (11)

1. 河川の流速を測定する流速計と、
   前記流速計を河川の深さ方向へ位置決めする水深方向位置決め手段と、
   前記流速計を河川の川幅方向へ移動する川幅方向移動手段と、
   前記流速計、前記水深方向位置決め手段及び前記川幅方向移動手段を支持する手段とを備え、前記流速計を河川の特定の箇所に移動して設定し、その箇所の流速を測定する、河川の流量測定システム。
2. 請求項１に記載の河川の流量測定システムにおいて、
   前記流速計は、水中の所望の深さに沈むように錘が取り付けられている、河川の流量測定システム。
3. 請求項２に記載の河川の流量測定システムにおいて、
   前記錘は、前記流速計の軸方向に取り付けられ、該流量計が河川の流れに沿って方向決め出来るようにその一端に流れ方向安定翼を有している、河川の流量測定システム。
4. 請求項１に記載の河川の流量測定システムにおいて、
   前記水深方向位置決め手段は、前記流量計を吊り下げたワイヤの一端又は途中に取り付けた巻き上げ機を有している、河川の流量測定システム。
5. 請求項４に記載の河川の流量測定システムにおいて、
   前記巻き上げ機は、無線操作可能な電動ウィンチであり、操作員の無線操作により、前記流速計を水深方向へ移動して河川の所望の深さに位置決めすることが出来る、河川の流量測定システム。
6. 請求項１に記載の河川の流量測定システムにおいて、
   前記川幅方向移動手段は、河川を横断するように張られた河川横断ワイヤから滑車を介して吊り下げて該河川横断ワイヤに沿って移動可能とした前記流速計を吊り下げたワイヤと、該流速計吊り下げワイヤをその左右に夫々牽引する牽引用ロープとを有する、河川の流量測定システム。
7. 請求項１に記載の河川の流量測定システムにおいて、
   前記水深方向位置決め手段は、前記流速計の水深方向の位置を表示する手段を有し、
   前記川幅方向移動手段は、前記流速計の川幅方向の位置を表示する手段を有する、河川の流量測定システム。
8. 請求項１に記載の河川の流量測定システムにおいて、更に、
   前記流速計が河川の流れに流されて、所望に位置からずれるのを防止するため、該流速計を流れの上流方向に引っ張る補助ワイヤを備える、河川の流量測定システム。
9. 河川の上方に川幅方向に張られた第１のワイヤと、
   前記第１のワイヤから該第１のワイヤに沿って移動自在に吊り下げた第２のワイヤと、
   前記第２のワイヤの一端又は途中に取り付けられた電動ウィンチと、
   前記第２のワイヤ又は前記電動ウィンチに取り付けた流速計とを備える、河川の流量測定システム。
10. ワイヤの一端又は途中に取り付けられた電動ウィンチに流速計を吊り下げ、
    前記ワイヤを、川幅方向に張られた別のワイヤに沿って移動させ、
    前記流速計を所望の川幅方向の位置及び所望の河川の深さ方向の位置に設定して、流速を測定し、
    流速データと河川の断面積データから、該河川の流量を算出する、河川の流量測定方法。
11. 工事の準備をし、
    接地箇所へ移動し、
    河川の両岸に単管パイプを夫々設置し、
    各々の単管パイプの近くにアンカーを打ち込み、該単管パイプと連結してこれを補強し、
    前記単管パイプ間に河川横断ワイヤを張り、
    前記河川横断ワイヤに沿って移動自在に、流速計を吊り下げたワイヤを取り付け、
    流速計吊り下げワイヤには、電動ウィンチを介して流速計を取り付ける、河川の流量測定システムの設置方法。