(57)【要約】【課題】高精度で水底マウンド用材料の堆積形状を予測でき、実際の水底マウンド形状に近い予測結果を得ることができる水底マウンド用材料の堆積形状予測方法の提供を目的としてなされたものである。【解決手段】水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を計測し、計測された水底マウンド用材料投入域の流向及び流速と、予め設定された水底マウンド用材料１，１...の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測した後、各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて投入される水底マウンド用材料の予測堆積形状を予測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に投入される水底マウンド用材料の水底部における予測堆積形状を演算により予測する水底マウンド用材料の堆積形状予測方法において、
水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を計測し、該計測された水底マウンド用材料投入域の流向及び流速と、予め設定された水底マウンド用材料の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測した後、
該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される水底マウンド用材料の予測堆積形状を予測することを特徴としてなる水底マウンド用材料の堆積形状予測方法。
【請求項２】
水底マウンド用材料が投入される水域を所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の水底マウンド用材料の粒度別予測堆積形状を前の水深区域における水底マウンド用材料の粒度別予測堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより水底部における前記粒度別予測堆積形状を予測する請求項１に記載の水底マウンド用材料の堆積形状予測方法。
【請求項３】
水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を所望の水深毎に分割された各層の流向及び流速を多層状に計測可能な多層流向流速計で計測する請求項１又は２に記載の水底マウンド用材料の堆積形状予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底に捨石等の水底マウンド用材料を投入し、水底マウンドを造成するに際し、水底マウンド用材料投入作業によって形成される水底マウンド形状を予測するための水底マウンド用材料の堆積形状予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水底マウンドの造成に際しては、底開式の土運船(バージ船)を使用して捨石等の水底マウンド用材料を水底に投入する工法や、ガット船を使用し、ガット船又は他の土運船に積載された捨石等の水底マウンド用材料をオレンジピールグラブバケット（以下、オレンジバケットという）等で掴んで複数回に分けて水底に投入する工法が知られている。
【０００３】
従来、このような水底マウンド用材料を水底に投入する作業では、ＧＰＳ機器を用いてバージ船又はオレンジバケットの位置を計測し、バージ船又はオレンジバケットの位置により水底マウンド用材料投入位置を管理するとともに、作業員がレッド等で水深を計測し、それに基づいて水底マウンド形状を想像し、その水底マウンド形状のイメージに基づきバージ船又はオレンジバケットの誘導を行っていた。
【０００４】
しかし、この様な水底マウンド用材料投入方法では、誘導を行う作業員やバージ船又はオレンジバケットを操作するオペレータの技術と経験に依るところが大きく、水底マウンド形状の客観的判断が難しく、また、オペレータや他の作業員に対し視覚的に水底マウンド造成の状況を把握させることも困難であった。
【０００５】
そこで、近年では、コンピュータ機器により水底マウンド用材料投入毎の水底マウンド用材料の堆積形状を予測し、その予測された堆積形状と既存の水底部形状とに基づいて水底マウンド形状を予測するようにした水底マウンド形状予測装置が開発されている。
【０００６】
この水底マウンド形状予測装置は、水底マウンド用材料投入位置及び水底マウンド用材料投入時を計測し、左右対称な正規分布（ガウス分布）型等の堆積形状モデルに基づいて水底マウンド用材料の予測堆積形状を演算により予測し、その水底マウンド用材料の予測堆積形状と既存の水底部形状とを重ね合わせることにより水底マウンド用材料投入後の予測水底マウンド形状を予測するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
また、水底マウンド用材料投入域に潮流等の水の流れがある場合には、投入した水底マウンド用材料が水中に投入された後に潮流や水流で流され、所望の投入位置からずれる場合があることから、余分な水底マウンド用材料の消費を軽減し、その投入作業効率の向上を図るために、水底マウンド用材料投入時の潮流や水流を考慮して水底マウンド用材料の予測堆積形状を求める技術も開発されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４４００号公報
【特許文献２】特開平１１−  ８１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の如き従来の技術では、全水底マウンド用材料の平均粒径に基づいて水底マウンド用材料の水底部における堆積形状を演算により予測しているところ、実際には投入される水底マウンド用材料が一定範囲内で様々な粒径を有し、その沈下過程において予測の如き画一的な挙動を示さないことから、水底マウンド用材料の予測堆積形状と水底マウンド用材料投入後の実際の水底マウンド用材料の堆積形状とに差が生じていた。
【００１０】
更に、水底マウンド用材料投入時の潮流や水流を考慮する場合にも、水底マウンド用材料の粒径が影響するため、従来の全水底マウンド用材料の平均粒径に基づく予測方法では、水底マウンド用材料の堆積形状の予測精度に限界があるという問題があった。
【００１１】
水底マウンド用材料の予測堆積形状の予測精度については、底開式土運船を利用した場合、十分な精度をもって水底マウンド用材料の予測堆積形状を予測することができると考えられるが、比較的平均粒径の小さい少量の水底マウンド用材料を多数回にわたって投入するオレンジバケットによる水底マウンド用材料投入作業の場合、投入毎の誤差が蓄積され、実際の水底マウンド形状と予測した予測水底マウンド形状との差が大きくなる虞があることから、投入毎の精密な水底マウンド用材料の予測堆積形状の予測が望まれる。
【００１２】
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、高精度で水底マウンド用材料の水底部における堆積形状を予測でき、実際の水底マウンド形状に近い予測結果を得ることができる水底マウンド用材料の堆積形状予測方法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、水中に投入される水底マウンド用材料の水底部における予測堆積形状を演算により予測する水底マウンド用材料の堆積形状予測方法において、水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を計測し、該計測された水底マウンド用材料投入域の流向及び流速と、予め設定された水底マウンド用材料の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測した後、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される水底マウンド用材料の予測堆積形状を予測する水底マウンド用材料の堆積形状予測方法にある。
【００１４】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、水底マウンド用材料が投入される水域を所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の水底マウンド用材料の粒度別予測堆積形状を前の水深区域における水底マウンド用材料の粒度別予測堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより水底部における前記粒度別予測堆積形状を予測することにある。
【００１５】
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を所望の水深毎に分割された各層の流向及び流速を多層状に計測可能な多層流向流速計で計測することにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る水底マウンド用材料の堆積形状予測方法は、上述したように、水中に投入される水底マウンド用材料の水底部における予測堆積形状を演算により予測する水底マウンド用材料の堆積形状予測方法において、水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を計測し、該計測された水底マウンド用材料投入域の流向及び流速と、予め設定された水底マウンド用材料の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測した後、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される水底マウンド用材料の予測堆積形状を予測することにより、粒径が水底マウンド用材料の落下挙動に与える影響を考慮し、従来技術に比べ実際の水底マウンド材料の堆積形状に近い精度の高い予測結果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明において、水底マウンド用材料が投入される水域を所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の水底マウンド用材料の粒度別予測堆積形状を前の水深区域における水底マウンド用材料の粒度別予測堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより水底部における前記粒度別予測堆積形状を予測することにより、精度の高い予測結果を得ることができる。
【００１８】
更に、本発明において、水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を所望の水深毎に分割された各層の流向及び流速を多層状に計測可能な多層流向流速計で計測することにより、高精度の予測結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る水底マウンド用材料の堆積形状予測方法及びそれを使用した水底マウンド形状予測方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】同上の水底マウンド用材料の堆積形状予測方法の実施態様の一例を示す正面図である。
【図３】同上の水底マウンド用材料の堆積形状予測方法に使用する装置の構成を示す概略図である。
【図４】図３中の粒度別予測堆積形状の算出方法を説明するための堆積形状の概略断面図である。
【図５】水深区域毎の予測堆積形状の算出方法を説明するための概略断面図である。
【図６】予測堆積形状の算出方法を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明による予測水底マウンド形状と従来技術による予測水底マウンド形状とを比較した等高線図であって、（ａ）は本発明方法による等高線図、（ｂ）は従来技術による等高線図である。
【図８】予測水底マウンド形状の算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る水底マウンド用材料の堆積形状予測方法の実施態様を図１〜図８に示した実施例に基づいて説明する。
【００２１】
本実施例においては、図２に示すように、捨石等の水底マウンド用材料１，１...の投入にガット船２を使用する場合を例に説明し、図中符号２はガット船、符号Ａは水底、符号Ｂは水底マウンドである。
【００２２】
ガット船２は、捨石等の水底マウンド用材料１，１...が積載される船倉部４を備え、船倉部４内の水底マウンド用材料１，１...をオレンジピールグラブバケット（以下、オレンジバケットという）５で掴み、そのオレンジバケット５をクレーン操作により船縁外側に移動させ、その位置でオレンジバケット５を解放することにより水底マウンド用材料１，１...を水中に投入するようになっている。
【００２３】
本実施例に使用する装置は、図３に示すように、水底マウンド用材料１，１...の投入位置を計測する投入位置手段１０と、水底マウンド用材料投入域の流向及び流速を計測する流向流速計１１と、投入位置計測手段１０及び流向流速計１１が有線又は無線で接続されたコンピュータ機器１２とを備え、コンピュータ機器１２で水底マウンド用材料１，１...投入毎の水底Ａにおける予測堆積形状２０を演算により予測するようになっている。
【００２４】
また、コンピュータ機器１２では、予測堆積形状２０と既存の水底部形状２１とを合成して予測水底マウンド形状２２を予測し、その予測結果を記憶するとともにモニターＭ等に表示できるようになっている。
【００２５】
尚、コンピュータ機器１２には、例えば、モニターＭ等の表示手段を備えたノートパソコンやタブレットＰＣ等を使用する。
【００２６】
次に、このような装置を使用した捨石等からなる水底マウンド材料１，１...の水底部における堆積形状を予測する具体的な方法を説明する。
【００２７】
まず、事前準備として、演算手段を構成するコンピュータ機器１２に、捨石等の水底マウンド用材料１，１...の投入条件、本実施例においては、オレンジバケット５の容量（バケット容量）、オレンジバケット５の掴み量（バケット容量に対する実際に掴まれる水底マウンド用材料１，１...の割合）、水底マウンド用材料１，１...の粒度分布及びオレンジバケット５のバケット開度を入力する（ステップ１）。
【００２８】
また、その他の事前準備としては、既存の水底Ａの地盤高を実際に測量し、その測量結果を初期の既存の水底部形状２１としてコンピュータ機器１２に設定する（ステップ２）。
【００２９】
そして、実際の予測は、まず、投入位置計測手段１０による計測を開始し、水底マウンド用材料１，１...の投入位置（オレンジバケット５位置）の計測データを随時コンピュータ機器１２に送信する（ステップ３）。
【００３０】
投入位置計測手段１０の態様は、特に限定されないが、例えば、ＧＰＳ測位器や測距儀等の機器を用いてオレンジバケット５の位置を計測する。
【００３１】
次に、水底マウンド用材料１，１...の投入位置を含む水底マウンド用材料投入域における流向及び流速を流向流速計１１により多層状に計測し、その計測した各層の流向及び流速の計測データを随時コンピュータ機器１２に送信する（ステップ４）。  
【００３２】
尚、流向流速計１１は、別途用意された計測用浮体又はガット船２の船底に取り付けられ、水底マウンド用材料投入水域の所望の水深毎に分割された各層の流向及び流速をそれぞれリアルタイムに計測可能な多層流向流速計１１、例えば、超音波ドップラー多層流向流速計（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ：以下、ＡＤＣＰと記す）を使用する。
【００３３】
また、コンピュータ機器１２は、計測された捨石投入位置（オレンジバケット５位置）に基づいてその位置の水深ｈを予め設定された既存の水底部形状２２（既存の地盤高）に基づき算出し設定する（ステップ５）。
【００３４】
そして、コンピュータ機器１２では、予め設定された水底マウンド用材料の投入条件と、送信された水底マウンド用材料１，１...の投入位置と、水底マウンド用材料投入水域の流向及び流速とに基づき所望の粒度範囲毎の水底マウンド用材料１，１...の粒度別予測堆積形状２３ａ〜２３ｄを順次演算により予測する（ステップ６）。
【００３５】
各粒度範囲（平均粒径ｄｎ）の粒度別予測堆積形状２３ａ〜２３ｄの予測は、図５に示すように、まず、水底マウンド用材料１，１...投入位置における水深ｈを所望の水深毎に等分割した複数の水深区域Δｈ１〜Δｈｎを設定する（ステップ６−１）。尚、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎは、多層流向流速計１１の計測対象となる各層に合わせて設定することが好ましい。
【００３６】
次に、水深区域Δｈ１〜Δｈｎ毎の水底マウンド用材料１，１...の堆積形状２４ａ〜２４ｄを前の水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける水底マウンド用材料１，１...の堆積形状に基づいて水深ｈの浅い側から逐次予測し、最終的に水底部における堆積形状を予測する（ステップ６−２）。
【００３７】
即ち、水深ｈ方向に等分割された各水深区域Δｈ１〜Δｈｎでの水底マウンド用材料１，１...の散乱分散特性が所定のモデル（例えば、正規分布）でそれぞれ近似できることから、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける水底マウンド用材料１，１...の堆積形状２４ａ〜２４ｄの予測にマルコフ・チェーンを適用し、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける水底マウンド用材料１，１...の落下位置に関する確率分布を前の水深区域Δｈ１〜Δｈｎ−１における水底マウンド用材料１，１...の落下位置に関する確率分布に基づいて順次算出し、その確率分布と投入される水底マウンド用材料１，１...の体積との積により各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける水底マウンド用材料１，１...の堆積形状２４ａ〜２４ｄを予測する。
【００３８】
そして、最終的に水底Ａにおける水底マウンド用材料１，１...の落下位置に関する確率分布を算出し、その確率分布と投入される水底マウンド用材料１，１...の体積との積により水底Ａ、即ち、水深区域Δｈｎにおける予測堆積形状２４ｄを予測する。
【００３９】
尚、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける捨石の落下位置に関する確率分布２５はオレンジバケット５の開口部を所望の値で分割した各位置から水底マウンド用材料１，１...が個々に投入されるものと想定し、各位置より落下した水底マウンド用材料１単粒子が所望の位置に落下する確率分布２５ａ〜２５ｍをそれぞれ算出し、その確率分布２５ａ〜２５ｍの重ね合わせにより求める。
【００４０】
また、最も浅い水深区域Δｈ１における水底マウンド用材料１，１...の堆積形状２４ａはオレンジバケット５解放時における水底マウンド用材料１，１...の堆積形状２４ｅに基づき予測しオレンジバケット５解放時における水底マウンド用材料１，１...の堆積形状はオレンジバケット５の形状等に基づいたモデル形状、例えば、放物線形状に予め設定しておく。
【００４１】
そして、各粒度範囲に属する各水底マウンド用材料１，１...の潮流等の流れによる移動量を平均粒径ｄｎと、計測された各層の流向流速とに基づき運動量方程式より求め（ステップ６−４）、この水底マウンド用材料１，１...の移動量と水底Ａにおける予測堆積形状２４ｄとに基づいて粒度別予測堆積形状２３ａ〜２３ｄを予測する（ステップ６−３）。
【００４２】
そして、各粒度範囲についてステップ６―１〜６−４の粒度別堆積形状２３ａ〜２３ｄの算出を繰り返し（ステップ７）、全ての粒度別予測堆積形状２３ａ〜２３ｄの予測が完了した後、全粒度別予測堆積形状２３ａ〜２３ｄを重ね合わせ、水底マウンド用材料１，１...投入毎の予測堆積形状２０を予測する（ステップ８）。
【００４３】
この水底マウンド用材料１，１...投入毎の予測堆積形状２０は、図７（ａ）に示すように、水底マウンド用材料１，１...の落下挙動に大きな影響を与える粒径に着目し、所望の粒度範囲毎に各粒度別予測堆積形状２３ａ〜２３ｄを算出し、それを重ね合わせて算出するようにしたことにより、図７（ｂ）に示す同一条件で予測した従来手法による予測堆積形状２６に比べ、実際の堆積形状に近い形状を想定することができる。
【００４４】
このように予測された水底マウンド用材料１，１...の水底部における予測堆積形状２０は、例えば、図８に示すように、既存の水底部形状２１と重ね合わせることによる新たな予測水底マウンド形状２２の予測（ステップ９）に用いることができ、この予測水底マウンド形状２２を記憶部に記憶するとともに、表示手段であるモニターＭに表示する（ステップ１０）。
【００４５】
また、オレンジバケット５による水底マウンド用材料１，１...投入作業を複数回に分けて行う場合には、既存の水底部形状２１を予測水底マウンド形状２２に書き換えて新たな既存の水底部形状２１とした上で、上述したステップ３〜ステップ９の工程を繰り返すので、水底マウンド用材料１，１...の投入毎に水底部における予測堆積形状２０を本発明方法によって予測することで高精度な水底マウンド形状２２を得ることができる。
【００４６】
尚、上述の実施例では、水底マウンド用材料１，１...の投入にオレンジバケット５を使用した例について説明したが、本発明においては、オレンジバケット以外のバケット類を使用した場合や、底開式土運船による水底マウンド用材料１，１...の投入作業にも適用することができる。
【００４７】
また、水底マウンド用材料１，１...は、上述した捨石に限定されず、例えば、土砂、石材、コンクリートブロック又はそれらの混合物等でもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ  既存の水底
Ｂ  水底マウンド
１  水底マウンド用材料
２  ガット船
３  水底マウンド用材料の堆積形状予測装置
４  船倉
５  オレンジバケット
１０  投入位置計測手段
１１  流向流速計
１２  コンピュータ機器
２０  予測堆積形状
２１  既存の水底部形状
２２  予測水底マウンド形状
２３ａ〜２３ｄ  粒度別予測堆積形状
２４ａ〜２４ｍ  水深区域毎の予測堆積形状
２５ａ〜２５ｍ  確率分布
【図１】
2015148100.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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【図７】
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【図８】
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