(57)【要約】【課題】雪の含水率の測定において、測定にかかるコストを低減させることができると共に従来に比べて測定の手間を軽減させることができるようにする。【解決手段】雪採取容器に雪試料を収容すると共に雪試料の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、水位観測管を通過させて０℃の水を雪採取容器内に注入すると共に水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、雪採取容器内部の収容物が全て水になった状態の水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって雪試料の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって雪試料の含水率ξ〔％〕を求めるステップとを有するようにした。【選択図】図１
2012220413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と該本体に対して水密性を発揮して取り付けられる蓋と前記本体の内部と連通する水位観測管とを有する雪採取容器の前記本体の内部に雪試料を収容すると共に当該雪試料の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、前記雪試料を収容し且つ前記蓋が取り付けられた状態で前記水位観測管を通過させて該水位観測管内に水面が位置するまで０℃の水を前記雪採取容器内に注入すると共に前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、前記本体の内部の収容物が全て水になった状態の前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、前記Ｓ２の処理における前記水位と前記Ｓ３の処理における前記水位とに基づいて前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、前記水位の低下分の体積Ｖiを用いて Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって前記雪試料の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、前記雪試料の重量Ｗs及び前記雪試料の氷成分の重量Ｗiを用いて ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって前記雪試料の含水率ξ〔％〕を求めるステップとを有することを特徴とする雪の含水率測定方法。
【請求項２】
前記雪採取容器の容積Ｖc〔cc〕と前記水位観測管の内径Φs〔cm〕とが、Φs≦√[0.12／π×(１−ρi)／ρi×Ｖc]（ただし、πは円周率を表す）の関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載の雪の含水率測定方法。
【請求項３】
前記Ｓ２の処理の際から前記Ｓ３の処理の際にかけての前記本体の温度上昇による前記本体の膨張分の体積を前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖiから差し引くことを特徴とする請求項１記載の雪の含水率測定方法。
【請求項４】
本体と該本体に対して水密性を発揮して取り付けられる蓋と前記本体の内部と連通する水位観測管とを有して雪採取容器を構成し、前記本体の内部に雪試料を収容すると共に当該雪試料の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、前記雪試料を収容し且つ前記蓋が取り付けられた状態で前記水位観測管を通過させて該水位観測管内に水面が位置するまで０℃の水を前記雪採取容器内に注入すると共に前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、前記本体の内部の収容物が全て水になった状態の前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、前記Ｓ２の処理における前記水位と前記Ｓ３の処理における前記水位とに基づいて前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、前記水位の低下分の体積Ｖiを用いて Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって前記雪試料の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、前記雪試料の重量Ｗs及び前記雪試料の氷成分の重量Ｗiを用いて ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって前記雪試料の含水率ξ〔％〕を求めるステップとによる前記雪試料の含水率の測定に用いられることを特徴とする雪の含水率測定器具。
【請求項５】
前記雪採取容器の容積Ｖc〔cc〕と前記水位観測管の内径Φs〔cm〕とが、Φs≦√[0.12／π×(１−ρi)／ρi×Ｖc] （ただし、πは円周率を表す）の関係を満たしていることを特徴とする請求項４記載の雪の含水率測定器具。
【請求項６】
前記Ｓ２の処理の際から前記Ｓ３の処理の際にかけての前記本体の温度上昇による前記本体の膨張分の体積を前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖiから差し引くことを特徴とする請求項４記載の雪の含水率測定器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雪の含水率測定方法及び含水率測定器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
雪の含水率を測定する従来の器具・装置としては、例えば、図４に示すように、測定対象の積雪の一部を採取する透明な容器１０２と、この透明な容器１０２を通して採取雪試料１０１に対し赤外線を照射すると共に採取雪試料１０１の表面からの反射光１０６の強度を検出する赤外線反射型センサ１０３と、透明な容器１０２の支持部に組み込まれたロードセル１０４と、赤外線反射型センサ１０３の出力及びロードセル１０４の出力を取り込んで反射光強度と密度との相関により含水率を判定するＡＮＤ回路１０５とを備えるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４２１４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の雪の含水率測定装置では、採取雪試料の表面に赤外線を照射してこの採取雪試料の表面からの反射光に基づいて含水率を測定するため、赤外線が透過することができない採取雪試料内部の含水率も考慮した測定をすることができないという問題がある。また、特許文献１の雪の含水率測定装置では、採取雪試料に赤外線を照射すると共にこの採取雪試料表面からの反射光を受光する赤外線反射型センサなどの特別の装置が必要であって装置が大型化しコストが高くなってしまうという問題や、反射光強度と密度との相関を予め導出して準備しておく必要があり手間がかかるという問題がある。そしてこれらのために特許文献１の雪の含水率測定装置は汎用性が高いとは言い難い。
【０００５】
そこで、本発明は、特別の装置を必要としないので測定にかかるコストを低減させることができると共に従来に比べて測定の手間を軽減させることができ、加えて、現地における雪試料のサンプリングを簡便に済ませることができる雪の含水率測定方法及び含水率測定器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の雪の含水率測定方法は、本体と該本体に対して水密性を発揮して取り付けられる蓋と前記本体の内部と連通する水位観測管とを有する雪採取容器の前記本体の内部に雪試料を収容すると共に当該雪試料の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、前記雪試料を収容し且つ前記蓋が取り付けられた状態で前記水位観測管を通過させて該水位観測管内に水面が位置するまで０℃の水を前記雪採取容器内に注入すると共に前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、前記本体の内部の収容物が全て水になった状態の前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、前記Ｓ２の処理における前記水位と前記Ｓ３の処理における前記水位とに基づいて前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、前記水位の低下分の体積Ｖiを用いて Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって前記雪試料の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、前記雪試料の重量Ｗs及び前記雪試料の氷成分の重量Ｗiを用いて ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって前記雪試料の含水率ξ〔％〕を求めるステップとを有するようにしている。
【０００７】
また、請求項４記載の雪の含水率測定器具は、本体と該本体に対して水密性を発揮して取り付けられる蓋と前記本体の内部と連通する水位観測管とを有して雪採取容器を構成し、前記本体の内部に雪試料を収容すると共に当該雪試料の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、前記雪試料を収容し且つ前記蓋が取り付けられた状態で前記水位観測管を通過させて該水位観測管内に水面が位置するまで０℃の水を前記雪採取容器内に注入すると共に前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、前記本体の内部の収容物が全て水になった状態の前記水位観測管内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、前記Ｓ２の処理における前記水位と前記Ｓ３の処理における前記水位とに基づいて前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、前記水位の低下分の体積Ｖiを用いて Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって前記雪試料の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、前記雪試料の重量Ｗs及び前記雪試料の氷成分の重量Ｗiを用いて ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって前記雪試料の含水率ξ〔％〕を求めるステップとによる前記雪試料の含水率の測定に用いられるものである。
【０００８】
これらの雪の含水率測定方法及び含水率測定器具によると、下記に説明する原理によって、概要としては雪を構成する氷と水との体積のうち氷が融解する前後での体積変化に着目して氷成分の体積を求めて当該氷成分の重量を求めることによって、雪の含水率を求めることができる。
【０００９】
具体的には、雪の氷成分の重量Ｗiは、当該雪の氷成分が融解していない状態と融解している状態とでの体積変化量Ｖiと氷の密度ρiとを用いて数式１のように表される。
（数１）  Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi
【００１０】
そして、雪の含水率(重量含水率)ξ〔％〕は、雪の水成分の重量Ｗwと雪の重量Ｗsとを用いて数式２のように表される。
（数２）  ξ＝Ｗw／Ｗs×100
【００１１】
また、雪の重量Ｗsは、雪の氷成分の重量Ｗiと雪の水成分の重量Ｗwとの合計であるので、数式３のように表される。したがって、数式２は数式４のように表される。
（数３）  Ｗs＝Ｗi＋Ｗw
（数４）  ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100
【００１２】
すなわち、雪の含水率(重量含水率)ξは、雪の重量Ｗsと雪の氷成分のみの重量Ｗiとによって表される。そして、雪の氷成分のみの重量Ｗiは、数式１に示すように、雪の氷成分が融解していない状態と融解している状態とでの体積変化量Ｖiと氷の密度ρiとによって表される。よって、雪の含水率(重量含水率)ξは、雪の重量Ｗsと氷成分の融解前後での雪の体積変化Ｖiと氷の密度ρiとによって表される。
【００１３】
したがって、本発明の雪の含水率測定方法及び含水率測定器具によれば、測定において必要とされる計測は重量計測及び水位観測のみであると共に含水率の算定方法も簡便であり、特殊な機器や設備及び特別の知識や技術を用いることなく雪試料の含水率が測定される。また、測定対象の雪試料の採取を行う現地における作業が容易・簡便であるので、細かい作業や高度の技術が必要とされる場合のような誤差の発生が回避される。また、採取した雪試料の全てを用いて含水率の測定を行うようにしているので、例えば試料表面の一部分のみなどのように雪試料の一部分の性状の偏りの影響をできる限り排除して正確な含水率が測定される。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の雪の含水率測定方法において、前記雪採取容器の容積Ｖc〔cc〕と前記水位観測管の内径Φs〔cm〕とが、Φs≦√[0.12／π×(１−ρi)／ρi×Ｖc] （ただし、πは円周率を表す）の関係を満たしているようにしている。また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の雪の含水率測定器具において、前記雪採取容器の容積Ｖc〔cc〕と前記水位観測管の内径Φs〔cm〕とが、Φs≦√[0.12／π×(１−ρi)／ρi×Ｖc] （ただし、πは円周率を表す）の関係を満たしているようにしている。これらの場合には、水位観測管内の水位を雪試料採取地点（即ち積雪現地）において目視によって観測する場合の読み取り精度を考慮した上で含水率測定誤差を５％以内にするための、雪採取容器の容積と水位観測管の内径との関係が達成される。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の雪の含水率測定方法において、前記Ｓ２の処理の際から前記Ｓ３の処理の際にかけての前記本体の温度上昇による前記本体の膨張分の体積を前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖiから差し引くようにしている。また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の雪の含水率測定器具において、前記Ｓ２の処理の際から前記Ｓ３の処理の際にかけての前記本体の温度上昇による前記本体の膨張分の体積を前記水位観測管内の水位の低下分の体積Ｖiから差し引くようにしている。これらの場合には、温度変化に起因して雪採取容器の本体が膨張することによる水位観測管内の見かけ上の水位低下が是正される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の雪の含水率測定方法及び含水率測定器具によれば、特殊な機器や設備及び特別の知識や技術を用いることなく雪試料の含水率を測定することができるので、含水率の測定にかかるコストを低減すると共に手間を軽減することが可能になり、雪の含水率測定技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。また、測定対象の雪試料の採取を行う現地における作業が容易・簡便で済むので、含水率測定作業にかかる手間を軽減して作業効率の向上を図ることが可能になり、雪の含水率測定技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。また、細かい作業や高度の技術が必要とされる場合のような誤差の発生を回避することができるので、雪の含水率測定の信頼性の向上を図ることが可能になる。また、雪試料の一部分のみの性状の偏りの影響をできる限り排除して正確な含水率を測定することができるので、雪の含水率測定の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００１７】
また、請求項２記載の雪の含水率測定方法及び請求項５記載の雪の含水率測定器具によれば、目視によって観測する場合の読み取り精度を考慮した上で含水率測定誤差を５％以内にするための、雪採取容器の容積と水位観測管の内径との関係を達成することができるので、雪の含水率測定の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００１８】
また、請求項３記載の雪の含水率測定方法及び請求項６記載の雪の含水率測定器具によれば、温度変化に起因して雪採取容器の本体が膨張することによる水位観測管内の見かけ上の水位低下を是正することができるので、雪の含水率測定の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の雪の含水率測定方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の雪の含水率測定器具の実施形態の一例を説明する斜視図である。
【図３】実施形態の雪採取容器に０℃の水を注入する処理を説明する図である。
【図４】従来の雪の含水率測定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１から図３に、本発明の雪の含水率測定方法及び含水率測定器具の実施形態の一例を示す。本実施形態の雪の含水率測定方法は、図２及び図３に示す本実施形態の雪の含水率測定器具としての雪採取容器１を用い、図１に示すように、本体２と該本体２に対して水密性を発揮して取り付けられる蓋３と本体２の内部と連通する水位観測管４とを有する雪採取容器１の本体２の内部に雪試料５を収容すると共に当該雪試料５の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、雪試料５を収容し且つ蓋３が取り付けられた状態で水位観測管４を通過させて該水位観測管４内に水面が位置するまで０℃の水を雪採取容器１内に注入すると共に水位観測管４内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、本体２の内部の収容物が全て水になった状態の水位観測管４内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、Ｓ２の処理における水位とＳ３の処理における水位とに基づいて水位観測管４内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、水位の低下分の体積Ｖiを用いて Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって雪試料５の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、雪試料５の重量Ｗs及び雪試料５の氷成分の重量Ｗiを用いて ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって雪試料５の含水率ξ〔％〕を求めるステップとを有するようにしている。
【００２２】
また、本実施形態における雪の含水率測定器具としての雪採取容器１は、図１から図３に示すように、本体２と該本体２に対して水密性を発揮して取り付けられる蓋３と本体２の内部と連通する水位観測管４とを有するものとして構成され、本体２の内部に雪試料５を収容すると共に当該雪試料５の重量Ｗs〔ｇ〕を計測するステップ（Ｓ１）と、雪試料５を収容し且つ蓋３が取り付けられた状態で水位観測管４を通過させて該水位観測管４内に水面が位置するまで０℃の水を雪採取容器１内に注入すると共に水位観測管４内の水位を観測するステップ（Ｓ２）と、本体２の内部の収容物が全て水になった状態の水位観測管４内の水位を観測するステップ（Ｓ３）と、Ｓ２の処理における水位とＳ３の処理における水位とに基づいて水位観測管４内の水位の低下分の体積Ｖi〔cm3〕を求めるステップ（Ｓ４）と、水位の低下分の体積Ｖiを用いて Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi（ただし、ρiは氷の密度〔ｇ／cm3〕を表す）によって雪試料５の氷成分の重量Ｗi〔ｇ〕を算出するステップと、雪試料５の重量Ｗs及び雪試料５の氷成分の重量Ｗiを用いて ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100 によって雪試料５の含水率ξ〔％〕を求めるステップとによる雪試料５の含水率の測定に用いられるものである。
【００２３】
本実施形態における雪の含水率測定器具としての雪採取容器１は、図２に示すように、円筒周壁と底とを有するコップ形の本体２と、当該本体２の上端の開口部を密封するための円盤形の蓋３と、下端部分が蓋３を上下方向に貫通して本体２の内部と連通する円筒形状の水位観測管４とを有する。
【００２４】
蓋３は、雪採取容器１の本体２の上端開口部に、本体２との間で水密性を発揮すると共に着脱可能に取り付けられる。本実施形態では、本体２の円筒周壁上端部分の環状形状に合わせた環状の溝が蓋３の下面に形成され、当該環状溝に本体２の円筒周壁上端部分が差し込まれ嵌められて水密性が確保されるようにしている。
【００２５】
水位観測管４は、下端部分が蓋３を上下方向に貫通し、前記下端部分が蓋３との間で水密性を有するようにして固定されて蓋３に対して取り付けられる。本発明では、水位観測管４内の水位を観測する必要があるので、水位観測管４は内部の水位を外部から認識できるように透明若しくは半透明の材質によって形成される。
【００２６】
本発明における雪採取容器１の本体２の内部の容量は特定の大きさに限定されるものではなく、小さ過ぎると、後述のＳ１の処理における雪試料の採取の際に取り扱い難くなって作業の円滑性が低下してしまったり、後述のＳ２の処理とＳ３の処理との間での差違が小さくなってしまって誤差が大きくなってしまったりする一方で、大き過ぎると、複数の雪試料採取地点を回る際の携帯に不向きになってしまったりすることを考慮しながら適当に設定される。具体的には例えば２０〜５０〔cc〕程度の範囲で、測定対象の雪試料の採取可能量に合わせて適宜設定される。すなわち、測定対象の雪の試料が少量しか確保できない場合には例えば２０〜３０〔cc〕程度とし、一方、測定対象の雪の試料が或る程度の量確保できる場合には例えば４０〜５０〔cc〕程度とすることなどが考えられる。
【００２７】
また、雪採取容器１の本体２や蓋３の材質は特定のものに限定されるものではないが、温度変化によって容器が膨張・収縮すると測定結果に誤差が生じてしまうので、雪採取容器１は熱膨張率が小さい材質で温度変化による体積変化が小さいように製作されることが好ましい。また、雪採取容器１は或る程度の保温性を有する材質で製作されることが好ましい。雪採取容器１（即ち、本体２，蓋３，水位観測管４）は、具体的には例えば、合成樹脂や金属などによって製作される。
【００２８】
また、雪採取容器１について、予め、空(から)且つ乾燥状態での重量（即ち、本体２と蓋３と水位観測管４との合計重量）を計測しておく。
【００２９】
そして、本発明による雪の含水率の測定においては、まず、雪採取容器１に収容された雪試料５の重量Ｗsを計測する（Ｓ１）。
【００３０】
具体的には、雪採取容器１の本体２内に測定対象の積雪から採取した雪試料５を投入する。そして、水位観測管４が固定されている蓋３を本体２に嵌め、雪試料５を本体２内部に収容した状態の雪採取容器１の重量〔ｇ〕を計測する。
【００３１】
なお、本発明においては、本体２内に雪試料５が投入されれば良く、例えばすり切り一杯丁度にしたりする必要はない。また、本体２内に雪試料５が収容された状態で本体２と雪試料５との間に隙間があっても良いし、隙間なく詰め込まれていても良い。なお、雪試料５を採取する際に自然状態(積雪状態)の雪を手で触ると体温によって雪の性状に影響を与えてしまうことがあり得るので、本体２で直接掬って採取するようにしたり匙や篦などで掬って本体２に投入したりすることが好ましい。
【００３２】
そして、雪試料５を収容した状態の雪採取容器１の重量から、予め計測しておいた空(から)且つ乾燥状態での雪採取容器１の重量を引いて、雪採取容器１に収容された雪試料５の重量Ｗsを求める。
【００３３】
次に、雪試料５を収容した状態の雪採取容器１に０℃の水を注入し、水位観測管４内の水位Ｌ0を観測する。（Ｓ２）。
【００３４】
Ｓ２の処理では、雪採取容器１内に収容された雪試料５の氷成分が氷の状態（即ち、積雪状態における雪の氷成分が氷のままで融解していない状態）での水位観測管４内の水位Ｌ0を観測する。
【００３５】
Ｓ２の処理では、雪採取容器１内の空気泡をできる限り排出させる（言い換えると、本体２内を雪試料５と０℃の水とで満たす）ことができるように０℃の水を注入することが好ましい。具体的には、水位観測管４よりも一層細い注入管６を水位観測管４から本体２の底部直近に至るまで挿入し、この注入管６によって０℃の水を徐々に注入して本体２内の雪試料５に０℃の水を底の方から染み込ませるようにすることが好ましい。なお、細い注入管６による０℃の水の注入は、具体的には図３に示すように、注入管６を備える注射器７などを用いることが考えられる。また、０℃の水としては例えば氷水を用いる。
【００３６】
なお、Ｓ２からＳ４までの処理に亘って空気泡が雪採取容器１内に入ったままであれば雪の重量含水率の測定結果に影響はなく測定誤差の原因にはならない。言い換えると、雪採取容器１内に空気泡が一切入っていないことが本発明の条件ではなく、雪採取容器１内に空気泡が入っていても構わない。
【００３７】
ここで、本発明では、水位観測管４内における水位の変化、具体的には水位の低下を観測する。そこで、Ｓ２の処理においては、後に或る程度低下しても水位が水位観測管４内にあるように、言い換えると、後の水位の低下を見越し、水位が水位観測管４の上側位置になるまで０℃の水を注入するようにすることが考えられる。
【００３８】
ここで、水位観測管４内の水位の観測は、Ｓ２の処理における０℃の水の注入後の水位を読み取るための目盛を水位観測管４に予め付けておいて当該目盛から読み取った水面位置を水位としても良いし、水位目印を水位観測管４に予め付けておいて当該水位目印まで水を注入することによってＳ２の処理における水位としても良いし、水位観測管４の任意の位置まで水を注入して当該位置に印を付けるようにしても良い。印を付ける場合には、具体的には例えば、水位観測管４に取り付けた輪ゴムやクリップの位置を水面位置に合わせて動かすようにしたり、水面位置に印を書き付けたりすれば良い。なお、Ｓ２の処理における水位Ｌ0としては、水位観測管４から注入管６を引き抜いた状態での水位を観測する。また、本発明では、予め決めておいた水位まで水を注入すること、及び、任意で注入した水の水位を特定しておくこと、のどちらも含めて水位の観測という。
【００３９】
次に、Ｓ２の処理において雪採取容器１に０℃の水を注入したことによってＳ１の処理において雪採取容器１に収容された雪試料５の氷成分が融解した状態での水位観測管４内の水位Ｌ1を観測する（Ｓ３）。
【００４０】
Ｓ３の処理では、雪採取容器１内に収容された雪試料５の氷成分が融解して容器１内の収容物が全て水の状態での水位観測管４内の水位Ｌ1を観測する。
【００４１】
次に、水位観測管４内の水位の低下分の体積Ｖiを求める（Ｓ４）。
【００４２】
具体的には、Ｓ２の処理における水位観測管４内の水位Ｌ0とＳ３の処理における水位観測管４内の水位Ｌ1との差である水位の低下量Ｌ(＝Ｌ0−Ｌ1)を求め、当該水位の低下量Ｌを用いて数式５によって水位観測管４内の水位の低下分の体積Ｖiを求める。
（数５）  Ｖi＝π／４×ｄ2×Ｌ
ここに、  Ｖi：雪採取容器の水位観測管内の水位の低下分の体積〔cm3〕，
ｄ ：雪採取容器の水位観測管の内径〔cm〕，
Ｌ ：雪採取容器の水位観測管内の水位の低下量〔cm〕，
π ：円周率  をそれぞれ表す。
【００４３】
次に、雪採取容器１に収容された雪試料５の氷成分の重量Ｗiを算出する（Ｓ５）。
【００４４】
具体的には、Ｓ４の処理において算出された水位の低下分の体積Ｖiは雪試料５の氷成分の融解前後での体積変化量に等しいので、当該水位の低下分の体積Ｖiを用いて数式６によって雪採取容器１に収容された雪試料５の氷成分の重量Ｗiを算出する。
（数６）  Ｗi＝ρi／(１−ρi)×Ｖi
ここに、  Ｗi：雪採取容器に収容された雪試料の氷成分の重量〔ｇ〕，
Ｖi：雪採取容器の水位観測管内の水位の低下分の体積〔cm3〕，
ρi：氷の密度〔ｇ／cm3〕  をそれぞれ表す。
【００４５】
次に、雪採取容器１に収容された雪試料５の含水率を算出する（Ｓ６）。
【００４６】
具体的には、Ｓ１の処理において計測された雪採取容器１に収容された雪試料５の重量ＷsとＳ５の処理において算出された雪試料５の氷成分の重量Ｗiとの差分が雪試料５の水成分の重量であるので、これら雪試料５の重量Ｗsと氷成分の重量Ｗiとを用いて数式７によって雪採取容器１に収容された雪試料５の含水率(重量含水率)ξを算出する。
（数７）  ξ＝(Ｗs−Ｗi)／Ｗs×100
ここに、  ξ ：雪採取容器に収容された雪試料の含水率〔％〕，
Ｗs：雪採取容器に収容された雪試料の重量〔ｇ〕，
Ｗi：雪採取容器に収容された雪試料の氷成分の重量〔ｇ〕
をそれぞれ表す。
【００４７】
以上の処理により、採取した雪試料５の含水率ξが求められる。
【００４８】
以下では、本発明による雪の含水率の測定において良好な精度を確保するための検討を行う。
【００４９】
〈検討１〉雪採取容器１の容量と水位観測管４の内径との関係
まず、雪採取容器１の容量と水位観測管４の内径との間の好ましい関係について検討する。
【００５０】
本発明は雪に占める氷成分の体積変化を水位観測管４内の水位変化に基づいて検出するものであるので、雪採取容器１の容量（厳密には、雪採取容器１内に収容される雪試料５の容積）と水位観測管４の内径とは、良好な測定精度を確保するために以下の条件を満たすことが好ましい。
【００５１】
ここでの検討の条件を以下の通りとする。
〈設定条件〉
含水率測定誤差（許容範囲）      ：５％以内
雪採取容器の容量                ：Ｖc〔cc〕
水位観測管の内径                ：Φs〔cm〕
水位観測管内の水位の読み取り精度：0.1〔cm〕
雪試料の最低密度                ：0.10〔ｇ／cm3〕
雪試料の最大含水率              ：40〔％〕
氷の密度                        ：ρi〔ｇ／cm3〕
【００５２】
なお、水位観測管内の水位の読み取り精度は、水位観測管内の水位を雪試料採取地点（即ち積雪現地）において目視によって観測する場合の読み取り可能な最小幅（言い換えると、最小単位）である。また、雪採取容器の容量Ｖcは、本体２と蓋３とによって区画される空間の容量である。
【００５３】
上記条件の下では、最低密度で最大含水率の雪試料５を雪採取容器１に隙間なく収容した場合、含まれる氷成分の融解前後での体積変化、即ち、雪採取容器１の水位観測管４内の水位の低下分の体積Ｖiは数式８で求められる。
（数８）  Ｖi＝Ｖc×0.10×(１−0.4)／ρi×(１−ρi)
【００５４】
含水率測定誤差に相当する水位観測管４内の体積変化Ｖsが水位観測管内の水位の読み取り精度に相当する水位観測管４内の体積以上であれば、良好な測定精度を確保することができる。したがって、数式９の関係が満たされていれば良い。
（数９）  Ｖs＝Ｖi×0.05≧π／４×Φs2×0.1
【００５５】
数式８と数式９とから数式１０が導出される。そして、この数式１０によって表される条件が、雪採取容器１の容量Ｖcと水位観測管４の内径Φsとの間の好ましい関係である。
（数１０）  Φs≦√[0.12／π×(１−ρi)／ρi×Ｖc]
【００５６】
具体的には例えば、雪採取容器１の容量Ｖcが30〔cc〕である場合には、水位観測管４の内径Φsは0.32〔cm〕以下であることが好ましい。
【００５７】
〈検討２〉空気泡の残留による含水率測定精度への影響
次に、Ｓ２の処理において雪採取容器１内に空気泡が残留した場合の、当該残留空気泡が測定精度に与える影響について検討する。
【００５８】
本発明における、空気泡が雪採取容器１内に残留した場合の測定精度に与える影響は、具体的には、Ｓ２の処理の際の温度（即ち０℃）からＳ３の処理の際の温度への変化に起因する残留空気泡の体積膨張による水位観測管４内の水位低下の抑制(低減)である。
【００５９】
ここでの検討の条件を以下の通りとする。
〈設定条件〉
残留空気泡          ：１〔mm3〕が５粒
Ｓ２の処理の際の温度：０〔℃〕
Ｓ３の処理の際の温度：20〔℃〕
【００６０】
温度上昇による空気泡の膨張分の体積Ｖa〔cc〕は数式１１によって表される。
（数１１）  Ｖa＝3.00×10-3×20×(1.0×10-3)×５＝300×10-6
【００６１】
上記の空気泡の膨張分の体積Ｖa＝300×10-6〔cc〕は、水位観測管４の内径を例えば0.32〔cm〕とした場合の水位観測管内の水位の読み取り精度(0.1〔cm〕)に相当する水位観測管４内の体積0.0080〔cm3〕よりも十分に小さいので、含水率測定精度に与える影響は殆どないと言える。
【００６２】
〈検討３〉温度上昇に起因する雪採取容器の膨張による含水率測定誤差への影響
次に、Ｓ２の処理の際の温度（即ち０℃）からＳ３の処理の際の温度への上昇に起因する雪採取容器１の膨張による含水率測定値への影響について検討する。
【００６３】
具体的には、雪採取容器１の本体２が例えば合成樹脂によって製作されて温度変化によって膨張・収縮する場合、本体２の膨張によって水位観測管４内の水位が低下するので、Ｓ２の処理からＳ３の処理にかけて温度が上昇すると本体２が膨張して測定誤差が生じることになる。
【００６４】
ここでの検討の条件を以下の通りとする。
〈設定条件〉
雪採取容器の本体の高さＬ      ：５〔cm〕
雪採取容器の本体の直径Ｄ      ：３〔cm〕
雪採取容器の材質の線膨張係数κ：100〜180×10-6〔１／℃〕
Ｓ２の処理の際の温度          ：０〔℃〕
Ｓ３の処理の際の温度          ：20〔℃〕（即ち、温度変化Δｔ＝20〔℃〕）
【００６５】
なお、上記設定条件のうちの膨張係数κの値は、ポリエチレンの線膨張係数に相当する値を想定している。
【００６６】
温度変化による雪採取容器１の本体２の膨張分の体積ΔＶc〔cm3〕は数式１２によって求められる。
（数１２）  ΔＶc＝ΔＳc×(Ｌ＋ΔＬ)
＝ΔＳc×Ｌ(１＋κ×Δｔ)
＝π／４×(２Ｄ2κ＋Ｄ2κ2Δｔ)×Δｔ×Ｌ(１＋κ×Δｔ)
＝π／４×２Ｄ2κ×Δｔ×Ｌ(１＋κ×Δｔ)
ここに、  ΔＬ ：雪採取容器の本体の高さの温度変化による変化量〔cm〕，
ΔＳc：雪採取容器の本体の底面積の温度変化による変化量〔cm2〕
をそれぞれ表す。
なお、π／４×Ｄ2κ2Δｔ×Δｔはごく小さい値となるのでゼロとみなした。
【００６７】
したがって、上述の設定条件を数式１２に当てはめると、温度変化による雪採取容器１の本体２の膨張分の体積ΔＶcは数式１３のように算出される。
（数１３）  ΔＶc＝π／４×２×３2×180×10-6×20×５×(１＋180×10-6×20)
＝0.255〔cc〕
【００６８】
上記の本体２の膨張分の体積ΔＶc＝0.255〔cc〕は、水位観測管４の内径を例えば0.32〔cm〕とした場合の水位観測管内の水位の変化量Ｌ'に換算すると、数式１４に示すように、水位の変化量Ｌ'＝1.6〔mm／℃〕になる。
（数１４） π／４×0.322×Ｌ'＝0.255 より Ｌ'＝3.17〔cm／20℃〕＝1.6〔mm／℃〕
【００６９】
したがって、水位観測管４の内径が0.32〔cm〕である場合には、０℃からの温度上昇１℃あたり1.6〔mm〕を、Ｓ３の処理における水位Ｌ1に加えるか、又は、Ｓ４の処理における水位の低下量Ｌ(＝Ｌ0−Ｌ1)から差し引くことによって含水率測定精度を向上させることができる。すなわち、Ｓ３の処理の際の雪採取容器１の本体２の温度がｔ℃である場合には、1.6×ｔ〔mm〕を、Ｓ３の処理における水位Ｌ1に加えるか、Ｓ４の処理における水位の低下量Ｌ(＝Ｌ0−Ｌ1)から差し引くかすれば良い。
【００７０】
以上の検討より、Ｓ２の処理の際からＳ３の処理の際にかけて本体２の温度が上昇している場合には、温度変化に起因して雪採取容器１の本体２が膨張することによるものであって雪試料５の氷成分の融解前後での体積変化とは関係がない水位観測管４内の見かけ上の水位低下を是正するため、Ｓ２の処理の際からＳ３の処理の際にかけての本体２の温度上昇による本体２の膨張分の体積を水位観測管４内の水位の低下分の体積から差し引くようにすることが好ましい。
【００７１】
以上のように構成された本発明の雪の含水率測定方法及び含水率測定器具によると、特殊な機器や設備及び特別の知識や技術を用いることなく雪試料５の含水率を測定することができるので、含水率の測定にかかるコストを低減すると共に手間を軽減することが可能になり、雪の含水率測定技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。また、測定対象の雪試料５の採取を行う現地における作業が容易・簡便で済むので、含水率測定作業にかかる手間を軽減して作業効率の向上を図ることが可能になり、雪の含水率測定技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。また、細かい作業や高度の技術が必要とされる場合のような誤差の発生を回避することができるので、雪の含水率測定の信頼性の向上を図ることが可能になる。また、雪試料の一部分のみの性状の偏りの影響をできる限り排除して正確な含水率を測定することができるので、雪の含水率測定の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００７２】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、雪採取容器として図２に示す雪採取容器１を用いるようにしているが、本発明の雪の含水率測定方法を実行する際に適用可能な雪採取容器はこれに限られるものではない。具体的には例えば、図２に示す雪採取容器１では本体２は円筒周壁を有するコップ形に形成されているが、本体２の形状はこれに限られるものではなく、例えば断面多角形の直方体形状や多角柱形状でも良い。また、水位観測管４の取付位置も上述の実施形態における雪採取容器１におけるものには限られない。
【００７３】
また、上述の実施形態では、雪採取容器１の蓋３は円盤形に形成されているが、蓋３の下面は、水位観測管４が貫通する箇所を頂点としてすり鉢状に形成されているようにしても良い。この場合には、そしてまた水位観測管４の下端部が蓋３の下面よりも下方に突出しないようにすることにより、Ｓ２の処理において０℃の水を注入する際に、本体２内の残留空気泡を水面の上昇に合わせて蓋３下面のすり鉢形状の頂点である水位観測管４の貫通孔に集めてより一層確実に排出することができるという作用効果を発揮する。
【００７４】
また、上述の実施形態では、Ｓ２の処理とＳ３の処理とにおいて水位観測管４内の水位を観測してＳ４の処理において水位観測管４内の水位の低下分の体積Ｖiを算出するようにしているが、水位観測管４内の水位の変化量を水位の変化分の体積Ｖiに換算した目盛を水位観測管４の周壁に予め付けておいて、Ｓ２の処理とＳ３の処理とにおいてこの換算目盛を読み取ることによって水位の低下分の体積Ｖiを求める（Ｓ４）ようにしても良い。この場合には、この体積換算目盛を読み取ることがＳ２とＳ３との処理における水位観測管４内の水位の観測に該当する。
【符号の説明】
【００７５】
１  雪採取容器
２  本体
３  蓋
４  水位観測管
５  雪試料
【図１】
2012220413.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012220413.tif 000006