(57)【要約】【課題】本発明は、金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部を利用し、かつ、この本体の破損を伴わなくとも土石流を捕捉したことを検知することができる金属製の透過型砂防堰堤、および、土石流を捕捉したことを通知対象者へ通知することができる土石流監視システムを提供することを目的とする。【解決手段】格子状壁１４ａが土石流を捕捉したことに起因してフランジ付きパイプ１５に起こる物理量の変化を検知するためにフランジ付きパイプ１５同士が接続されるフランジ面の裏面であり、かつ、水路１１の下流側に加速度センサを設置したことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の幅をもった水路に設置された金属製の透過型砂防堰堤本体と、前記金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部が土石流を捕捉したことに起因して前記金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部に起こる物理量の変化を検知するために前記金属製の透過型砂防堰堤本体の一部に取付けられた土石流検知センサと、を備えたことを特徴とする金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項２】
前記金属製の透過型砂防堰堤本体は、複数本の鋼製部材が縦横に交差するように組み合わされて形成された格子状壁を有し、この格子状壁が前記水路を幅方向に横切るように立設された構成である請求項１に記載の金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項３】
前記鋼製部材は、フランジ付きパイプが接続された構成である請求項２に記載の金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項４】
前記金属製の透過型砂防堰堤本体は、複数本の鋼製部材が縦横に交差するように組み合わされて形成された複数の格子状壁と、この複数の格子状壁が前記水路を幅方向に横切るように立設されるとともに、前記複数の格子状壁を前記水路の流れ方向に連結し、櫓状に組み上げるための複数本の鋼製連結部材と、を有した構成である請求項１に記載の金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項５】
前記鋼製部材と前記鋼製連結部材は、フランジ付きパイプが接続された構成である請求項４に記載の金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項６】
前記土石流検知センサは、前記複数本の鋼製連結部材に少なくとも１つ取付けられ、この取付けられた前記土石流検知センサの位置は、前記フランジ付きパイプ同士が接続されるフランジ面の裏面であり、かつ、前記水路の下流側であることを特徴とする請求項５に記載の金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項７】
前記土石流検知センサは、加速度センサであり、この加速度センサには前記土石流や外部環境から前記加速度センサを保護するための保護部材が設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤を構成する前記土石流検知センサにより検知された土石流検知信号を基に通知対象者へ通知するための通知手段を備えた土石流監視システム。
【請求項９】
前記通知手段は、前記土石流検知信号を増幅するための増幅器と、この増幅器により増幅された信号を記録保存するための記録保存手段と、この記録保存手段から出力した信号を通知対象者へ伝送するための通信手段と、を有したことを特徴とする請求項８に記載の土石流監視システム。
【請求項１０】
前記通知手段は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤を構成する前記金属製の透過型砂防堰堤本体外の所定の場所に設置されたことを特徴とする請求項８または９に記載の土石流監視システム。
【請求項１１】
前記通知手段は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤を構成する前記金属製の透過型砂防堰堤本体の一部に設置されたことを特徴とする請求項８または９に記載の土石流監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土石流を捕捉したことを検知する機能を有した金属製の透過型砂防堰堤、および、土石流を捕捉したことを通知対象者へ通知することができる土石流監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
砂防堰堤は、梅雨、台風等の集中豪雨で発生する土石流の被害から民家、施設、道路等を守るために設置されたものであり、一般に透過型砂防堰堤と不透過型砂防堰堤の二種類に大別されたタイプが知られている。
【０００３】
また、砂防ダムの多くがコンクリート製であることから砂防堰堤の多くもコンクリート製の不透過型砂防堰堤である。しかし、この不透過型砂防堰堤は、建設後数年で、その上流側に土砂が溜まってしまい、急速に砂防堰堤としての機能を失ってしまう。したがって、実際に土石流を捕捉できる容量としては、非常に小さなものである。
【０００４】
上記不透過型砂防堰堤の問題点を改善した透過型砂防堰堤では、通常時に流れる小さな礫や泥水を下流側に通過させているため、いざ土石流が発生した際の実際に
土石流を捕捉できる容量として大きなものを確保できる。このような透過型砂防堰堤として、近年は鋼製の透過型砂防堰堤が見られるようになってきた（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
また、激しい河川の流れが堤防にぶつかって、土が削り取られてしまうのを検知するシステムも開発されている。このシステムは、堤防の土砂中に光ファイバとこの光ファイバに取付けた重りからなる光歪センサを埋設しておき、堤防が上記河川の流れにより浸食されると、重りが露出し、この重りの重量により上記光ファイバに発生する伸び歪を検知するものである（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平７−８２７２５号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された鋼製の透過型砂防堰堤には、以下のような問題点が存在する。
【０００７】
１）この鋼製の透過型砂防堰堤には、土石流を捕捉できる大きな容量を備えるという基本機能は有している。しかし、この鋼製の透過型砂防堰堤自体には、そもそも土石流を捕捉したことを検知できる何らの手段も有していないため、通知対象者は、この鋼製の透過型砂防堰堤が土石流を捕捉したか否かを知るすべがない。
２）したがって、土石流発生時に、すぐに現地に行き上記鋼製の透過型砂防堰堤の健全性を点検したり、必要に応じて補修したり、住民に避難警報を出したりすることも叶わない。
３）また、土石流が治まった後、直ちに上記鋼製の透過型砂防堰堤の除石等を実施し、速やかに次の土石流に備えることもできないといった問題点があった。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された光歪センサやそれを用いた堤防監視システムには、以下のような問題点が存在する。
【０００９】
１）上記光歪センサは、堤防の土砂中に埋設され、堤防自体が水により浸食されてはじめて機能するものであるため、原理的に堤防本体の破損を伴うという問題点があった。
２）また、このシステムは、水路の幅方向の侵食（洗堀）を検知するものであり、そもそも水路の流れ方向（すなわち、上記鋼製の透過型砂防堰堤に対する土石流）の動きを検知することを意図したものではない。
【００１０】
本発明の目的は、金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部を利用し、かつ、この本体の破損を伴わなくとも土石流を捕捉したことを検知することができる金属製の透過型砂防堰堤、および、土石流を捕捉したことを通知対象者へ通知することができる土石流監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
特定の幅をもった水路に設置された金属製の透過型砂防堰堤本体と、前記金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部が土石流を捕捉したことに起因して前記金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部に起こる物理量の変化を検知するために前記金属製の透過型砂防堰堤本体の一部に取付けられた土石流検知センサと、を備えたことを特徴とする金属製の透過型砂防堰堤である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記金属製の透過型砂防堰堤本体は、複数本の鋼製部材が縦横に交差するように組み合わされて形成された格子状壁を有し、この格子状壁が前記水路を幅方向に横切るように立設された構成である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記鋼製部材は、フランジ付きパイプが接続された構成である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記金属製の透過型砂防堰堤本体は、複数本の鋼製部材が縦横に交差するように組み合わされて形成された複数の格子状壁と、この複数の格子状壁が前記水路を幅方向に横切るように立設されるとともに、前記複数の格子状壁を前記水路の流れ方向に連結し、櫓状に組み上げるための複数本の鋼製連結部材と、を有した構成である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記鋼製部材と前記鋼製連結部材は、フランジ付きパイプが接続された構成である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記土石流検知センサは、前記複数本の鋼製連結部材に少なくとも１つ取付けられ、この取付けられた前記土石流検知センサの位置は、前記フランジ付きパイプ同士が接続されるフランジ面の裏面であり、かつ、前記水路の下流側であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、
前記土石流検知センサは、加速度センサであり、この加速度センサには前記土石流や外部環境から前記加速度センサを保護するための保護部材が設けられたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤を構成する前記土石流検知センサにより検知された土石流検知信号を基に通知対象者へ通知するための通知手段を備えた土石流監視システムである。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記通知手段は、前記土石流検知信号を増幅するための増幅器と、この増幅器により増幅された信号を記録保存するための記録保存手段と、この記録保存手段から出力した信号を通知対象者へ伝送するための通信手段と、を有したことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の発明において、
前記通知手段は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤を構成する前記金属製の透過型砂防堰堤本体外の所定の場所に設置されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項８または９に記載の発明において、
前記通知手段は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製の透過型砂防堰堤を構成する前記金属製の透過型砂防堰堤本体の一部に設置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明に係る金属製の透過型砂防堰堤によれば、
特定の幅をもった水路に設置された金属製の透過型砂防堰堤本体と、前記金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部が土石流を捕捉したことに起因して前記金属製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部に起こる物理量の変化を検知するために前記金属製の透過型砂防堰堤本体の一部に取付けられた土石流検知センサと、を備えた構成であるため、金属製の透過型砂防堰堤本体を利用し、かつ、この本体の破損を伴わなくとも土石流を捕捉したことを検知することができる。
【００２３】
また、本発明に係る土石流監視システムによれば、
金属製の透過型砂防堰堤を構成する土石流検知センサにより検知された土石流検知信号を基に通知対象者へ通知するための通知手段を備えた構成であるため、土石流を捕捉したことを通知対象者へ通知することができる。また、土石流を捕捉したことを通知対象者が知ることができるため、土石流発生時に、すぐに現地に行き上記鋼製の透過型砂防堰堤の健全性を点検したり、必要に応じて補修したり、住民に避難警報を出したりすることもできる。さらに、土石流が治まった後、直ちに上記鋼製の透過型砂防堰堤の除石等を実施し、速やかに次の土石流に備えることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態の鋼製の透過型砂防堰堤の正面図（上流側から見たもの）、図２は同側面図、図３は図２に示すＡ部及びＢ部拡大図、図４は図３のＣ方向（下流側から見た）矢視図、図５は図４に示すＤ部をＥ方向から見た拡大断面図、図６は本発明の一実施形態の土石流監視システムの概要を模式的に説明する説明図である。
【００２５】
まず、本発明に係る鋼製の透過型砂防堰堤および土石流監視システムの構成について説明する。
【００２６】
図１〜図６において、１０はダム、１１はダム１０の所定箇所に設けられた特定の幅をもった水路、１２は鋼製の縦部材を構成するためのフランジ付きパイプ、１３は鋼製の横部材を構成するためのフランジ付きパイプ、１４ａ、１４ｂはフランジ付きパイプ１２が接続されて構成された複数の鋼製の縦部材とフランジ付きパイプ１３が接続されて構成された複数の鋼製の横部材が交差するように組み合わされて形成された格子状壁、１５は格子状壁１４ａ、１４ｂを水路１１の流れ方向に連結し、櫓状に組み上げるための鋼製の連結部材を構成するためのフランジ付きパイプ、１６は土石流検知センサとしての加速度センサ、１７は土石流や外部環境から加速度センサ１６を保護するための保護部材としての硬質パテ、１８は加速度センサ１６により検知された土石流検知信号を伝送するケーブル、１９はケーブル１８により伝送された土石流検知信号を増幅するための増幅器（図示せず）を介して、この増幅された信号を記録保存するための記録保存手段としてのデータロガー、２０は増幅器、データロガー１９や各種データ処理用パソコン（図示せず）に電源を供給するための既設の商用電源（ＡＣ１００Ｖ）、２１はデータロガー１９から出力した信号を通知対象者としての管理者のもとへ伝送するための通信手段としての光ファイバケーブル、２２は光ファイバケーブル２１が接続される管理者のもとに設置された光通信ルーター、２３は光通信ルーター２２を介して上記信号を収集するためのパソコンである。
【００２７】
鋼製の透過型砂防堰堤本体は、格子状壁１４ａ、１４ｂ、上述の鋼製の連結部材と格子状壁１４ｂを下流側からサポートするためのフランジ付きパイプが接続されて構成された鋼製の斜材より構成されている。
【００２８】
上記増幅器、データロガー１９や各種データ処理用パソコンは、防水収納箱に収納され、所定かつ安定な場所に設置されている。
【００２９】
また、加速度センサ１６により検知された土石流検知信号を基に管理者へ通知するための通知手段は、少なくとも上記増幅器と、データロガー１９と光ファイバケーブル２１から構成される。
【００３０】
次に、上述の鋼製の透過型砂防堰堤本体の少なくとも一部が土石流を捕捉したことに起因して、この本体の少なくとも一部に起こる物理量の変化を加速度センサ１６により検知するメカニズムについて、以下に説明する。
【００３１】
一般的に、下流側に設置された格子状壁１４ｂよりも上流側に設置された格子状壁１４ａに、かつ、格子状壁１４ａ内でも下方ほど土石流による大きな衝撃力を及ぼす。この土石流による衝撃力が、連結部材を構成するフランジ付きパイプ１５を介して、図２に示すＡ部、Ｂ部に伝達され、Ａ部、Ｂ部にそれぞれ設けられた加速度センサ１６で加速度の大小（物理量の変化）として検知される。この検知された信号が、すなわち土石流検知信号である。また、これらの土石流検知信号としては、Ａ部に設けられた加速度センサ１６で得られる土石流検知信号よりもＢ部に設けられた加速度センサ１６で得られる土石流検知信号の方が大きい。このように鋼製の透過型砂防堰堤本体の一部、即ち、本実施形態においては、Ａ部、Ｂ部が、計測装置の一部（あるいは増幅器）としても機能し、かつ、この本体の破損を伴わなくとも土石流を捕捉したことを検知することができる。
【００３２】
上記Ａ部、Ｂ部に設けられた加速度センサ１６でそれぞれ得られる土石流検知信号をケーブル１８により伝送し、増幅器でそれぞれ増幅した後、データロガー１９に記録保存される。また、データロガー１９に記録保存され各土石流検知信号が適宜パソコンで処理され、光ファイバケーブル２１で管理者のもとに設置された光通信ルーター２２に伝送され、光通信ルーター２２を介して上記各信号がパソコンに収集される。したがって、土石流を捕捉したことを管理者へ通知することができる。また、土石流を捕捉したことを管理者が知ることができるため、土石流発生時に、すぐに現地に行き上記鋼製の透過型砂防堰堤の健全性を点検したり、必要に応じて補修したり、住民に避難警報を出したりすることもできる。さらに、土石流が治まった後、直ちに上記鋼製の透過型砂防堰堤の除石等を実施し、速やかに次の土石流に備えることもできる。
【００３３】
また、本実施形態においては、透過型砂防堰堤本体として、格子状壁１４ａ、１４ｂ、上述の鋼製の連結部材と格子状壁１４ｂを下流側からサポートするためのフランジ付きパイプが接続されて構成された鋼製の斜材より構成された例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、格子状壁は１つのみ使用するとか、さまざまな形式のものが考えられる。また、透過型砂防堰堤本体は、強度とコストの点から鋼製を使用したものについて説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、さまざまな金属材料を使用することが可能である。また、透過型砂防堰堤本体を構成する縦横の部材や連結部材等に関しても、フランジ付きパイプが接続されて構成される例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３４】
また、本実施形態においては、土石流検知センサとして加速度センサを使用した例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、荷重センサ、振動センサ、音響センサ等さまざまなものが使用可能である。例えば、振動センサを土石流検知センサとして使用した場合は、土石流の衝撃力により透過型砂防堰堤本体の振動振幅が上方ほど大きくなるため、振動センサから得られる土石流検知信号も上方ほど大きくなるといった加速度センサを使用した場合とは異なる傾向を示す。このような特徴をそれぞれ使用するセンサに応じて、活かすことが可能である。
【００３５】
また、本実施形態においては、土石流を直接受ける可能性が低いことを考慮に入れ、加速度センサを連結部材を構成するためのフランジ付きパイプ１５同士が接続されるフランジ面の裏面であり、かつ、水路１１の下流側に設置する例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば鋼製パイプの内部等、本件発明の効果を奏する限り、さまざまな取り付け位置が考えられる。
【００３６】
また、本実施形態においては、上述のようにＡ部、Ｂ部に設けられた加速度センサ１６から大きさの異なる土石流検知信号が得られるため、これらの信号を活用して論理和演算を行ったり、論理積演算を行ったりすることも可能である。このような処理を行うことで、信号の冗長性を高めたり、精度の高い土石流監視システムを構築することも可能になる。
【００３７】
また、本実施形態においては、土石流監視システムとして、既設の商用電源（ＡＣ１００Ｖ）が使用可能であることを前提としたシステムの例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）の代わりにソーラーシステムを採用することも可能である。また、通信手段としても光ファイバケーブル２１で土石流検知信号を管理者のもとに伝送する例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、衛星通信をはじめとした無線通信システムを採用することも可能である。
【００３８】
また、本実施形態においては、通知対象者として管理者を例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、通知対象者として管理者以外に近隣住民等、さまざまな者が該当する。
【００３９】
また、本実施形態においては、土石流監視システムが透過型砂防堰堤本体外の所定の場所に設置された例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、上述のソーラーシステムや無線通信システム等を採用し、土石流監視システム自体を透過型砂防堰堤本体の一部に設置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態の鋼製の透過型砂防堰堤の正面図（上流側から見たもの）である。
【図２】同側面図である。
【図３】図２に示すＡ部及びＢ部拡大図である。
【図４】図３のＣ方向（下流側から見た）矢視図である。
【図５】図４に示すＤ部をＥ方向から見た拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の土石流監視システムの概要を模式的に説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：ダム
１１：水路
１２、１３、１５：フランジ付きパイプ
１４ａ、１４ｂ：格子状壁
１６：加速度センサ
１７：硬質パテ
１８：ケーブル
１９：データロガー
２０：商用電源（ＡＣ１００Ｖ）
２１：光ファイバケーブル
２２：光通信ルーター
２３：パソコン
【図１】
2010053602.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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