(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気探知手法を利用して河川の河床変動を調査するための河床探査具であって、
調査対象河川の河床材料に大きさおよび形状を模した固形の本体と、
この本体に埋め込まれた永久磁石とを備え、
前記固形の本体は、その重量に前記永久磁石の重量を加えた総重量が前記河床材料の重量とほぼ等しくなるような比重を有する材料で作られたことを特徴とする河床探査具。
【請求項２】
前記永久磁石は棒形状を有することを特徴とする請求項１に記載の河床探査具。
【請求項３】
前記棒形状を有する永久磁石は、その軸方向が前記固形の本体の長尺方向に対して略平行になるように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の河床探査具。
【請求項４】
前記固形の本体は、調査対象河川の河床材料を型取りして得た型から形成されたコンクリートであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の河床探査具。
【請求項５】
前記コンクリートには、着色剤が混ぜられていることを特徴とする請求項４に記載の河床探査具。
【請求項６】
前記固形の本体の長尺は、５０ｍｍから１００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の河床探査具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河床変動を調査するための河床探査具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河床材料、即ち、川底の石や礫の経時的な位置変動（以下、「河床変動」と記す）を知ることは、河道の水理的特性を知る上で重要である。
【０００３】
例えば、河川の堤防の高さや強度をどの程度にしたら良いか、あるいは、橋脚の太さや強度をどの程度にするかなどは、河床変動に基づいて判断される。
【０００４】
従来ではこの河床変動は、模型実験あるいは、洪水前後の河床形状の変化の調査結果に基づいて求めらた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、このように模型実験や河床形状の変化の調査結果に基づいて河床変動が求められた。
【０００６】
しかし、間接的な手法による従来の河床変動の調査では、必ずしも実際の河床変動を正確に知ることはできず、改善が求められていた。
【０００７】
そこで、この発明は上記従来の課題を解決すべくなされたもので、より現実に近い河床変動を知り得る河床探査具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の従来課題を解決するために、この発明による河床探査具は、磁気探知手法を利用して河川の河床変動を調査するための河床探査具であって、調査対象河川の河床材料に大きさおよび形状を模した固形の本体と、この本体に埋め込まれた永久磁石とを備え、前記固形の本体は、その重量に前記永久磁石の重量を加えた総重量が前記河床材料の重量とほぼ等しくなるような比重を有する材料で作られたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この発明による河床探査具は、本体に永久磁石を埋め込んだことにより、磁気探査手法を利用して位置が特定でき、また、固形の本体は、その重量に永久磁石の重量を加えた総重量が河床材料の重量とほぼ等しくなるような比重を有する材料で作られているので、河床探査具に河床材料と同様の流水抵抗をもたせることができる。
【００１０】
前記永久磁石は、棒形状を有することが好ましい。永久磁石を棒形状とすることで、磁気センサで河床を走査するときに検知される磁界強度の波形から、河床探査具がどの方向に向いて位置しているかが判定できる。
【００１１】
また、前記棒形状を有する永久磁石は、その長軸方向を前記固形の本体の長尺方向に対して略平行に配置されることが好ましい。棒形状の永久磁石をその軸方向が本体の長尺方向に対して略平行になるように配置したことで、重量配分の偏りがなくなり、より実際の河床材料に近い動きをさせることができる。
【００１２】
前記固形の本体は、調査対象河川の河床材料を型取りして得た型から形成されたコンクリートであることが好ましい。このような型から本体を形成することで、河床探査具の形状および大きさが調査対象河川の河床材料のものとほぼ同一となり、さらに表面の摩擦係数も実際の河床材料のものに近くなるので、流水抵抗を調査対象河川の河床材料のものとほぼ同じくできる。
【００１３】
前記コンクリートは、視認性の点から着色剤が混ぜられていることが好ましく、こうすることで洪水後の濁った川においても、河床探査具を肉眼で発見しやすくなる。
【００１４】
前記固形の本体の長尺は、５０ｍｍから１００ｍｍの範囲にあれば、河床材料の一般的サイズに一致しており好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による河床探査具の実施の形態を図１ないし図６を参照して詳述する。
【００１６】
図１は、この発明の河床探査具の第１の実施の形態の構造を示す斜視図である。河床探査具１は、コンクリートで形成された本体１ａと、その本体１ａの中に埋め込まれた金属製の棒形状の永久磁石１ｂとからなる。
【００１７】
図２は、この河床探査具１を利用した河床探査の概念図である。
【００１８】
河床探査具１は、探査対象河川の両岸を直線で結ぶように、川底に多数沈めて配置される。河床探査具１は、時間経過とともに、上流からの水流により矢印で示すように下流に流される。そして、適宜磁気センサで川を横断するように探査すれば、磁気センサは河床探査具１から発せられる磁気の磁界強度を検出するので、河床探査具１の位置を検知できる。従って、検知された河床探査具１の位置から、河床変動、即ち河床材料の移動の傾向を知ることができる。さらに、この河床探査具１は、磁気によって位置が検知されるので、河床の土砂に隠れていてもその位置を検出することができ、探査は容易である。
【００１９】
次にこの実施の形態の河床探査具１の特徴を説明する。
【００２０】
河床探査具１は、棒状の永久磁石が埋め込まれており、磁気センサで河床を直線的に走査することで、河床探査具１の向きを検知できる。
【００２１】
即ち、図３は河床探査具１の向きの判定方法を説明するための、磁気センサと永久磁石１ｂとの位置関係図であり、図４は、永久磁石１ｂの向きの違いにより異なる検出磁界強度の波形図である。
【００２２】
図３に示すように、河床での河床探査具１の向きは、磁気センサでの走査方向に対し、その永久磁石１ｂが垂直に位置する（垂直位置）か、あるいは平行に位置する（平行位置）かに２分される。垂直位置のときは、検出磁界強度波形は、図４（ａ）のように、磁気センサの中心線が永久磁石１ａの真横を通過するときに検出される１箇所のピークと、その前後で検出される前記ピークと逆極性の小さい２箇所のピークを有する。一方、平行位置のときは、その検出磁界強度波形は、図４（ｂ）に示すように、中心線が永久磁石１ａの真横を通過する前後で検出される互いに極性が逆の２つのピークを有する。
【００２３】
従って、磁気センサでの直線的走査の際の検出された磁界強度の波形から、磁気センサの走査方向に対する河床探査具１の向きを判別できる。
【００２４】
また、棒形状を有する永久磁石１ｂは、その軸方向を本体１ｂの長尺方向に対して略平行に配置されることが好ましい。このような配置にすることで、重量の偏りがなくなり、実際の河床材料により近い動きを河床探査具にさせることができる。
【００２５】
次にこの実施の形態の河床探査具の製作方法を説明する。
【００２６】
製作工程は、図５に示すように、河床材料の採取、型の製作、およびコンクリートの流し込みに大別される。
【００２７】
先ず調査対象の河川に赴いて実際に河床材料を採取し、その河床材料から本体を形成するための型を製作する。このような型から河床探査具の本体を形成することで、その形状および大きさを調査対象河川の河床材料のものとほぼ同一となる。
【００２８】
この実施の形態では、基本的には、採取された河床材料の型を製作して、河床探査具を製作するが、従来の研究や経験則から、後述するように河床材料の一般的な形状係数が得られているので、実際にはこの形状係数に近い河床材料を選択採取して、その型取りをすることが好ましい。
【００２９】
河床材料の形状は、偏平な物から球形に近いものまで様々である。河床材料の形状を表現するには、一般的には、以下の形状係数（Shape factor，以下SFと記す) が使用される。即ち、図６に示すように、河床材料の長尺をａ、中尺をｂ、短尺をｃとしたとき形状係数SFは、SF＝ｃ／√（ａｂ）となる。自然摩擦を受けた河床材料の形状係数SFは、０．３〜１．０の範囲にあり、実際の河川では、形状係数が０．７程度の材料が支配的である。形状係数が小さすぎると、他の河床材料とのかみ合わせや水流方向のなどの不確定な要素の影響を受けやすくなる。従って、形状係数SFが、０．５〜１．０の範囲のなかに入るような河床材料を選択して採取するのが好ましい。
【００３０】
河床材料のサイズも、調査対象河川が上流か下流か、あるいは河川の水量により様々であるが、調査対象河川から代表的な河床材料を選択する。一般的な河床材料のサイズに鑑み、長尺が５０ｍｍから１００ｍｍの範囲で選択設定するが、急流河川では３００ｍｍ以上とする場合もある。
【００３１】
本体に埋め込む永久磁石は、直径１０ｍｍ程度の金属製の棒磁石で、かつ表面に凹凸形状を有する。この凹凸部分が後述するコンクリートと磁石との結合を頑強なものにすることができる。
【００３２】
永久磁石の長さは河床探査具の長尺に応じて決定するが、磁界の強さが磁石の長さに比例するため、最低でも３０ｍｍ程度の長さとすることで、磁気探査が効率良くできる。
【００３３】
河床探査具の本体はコンクリートを材料として製作する。コンクリートに使用するセメントは、一般的なポルトランドセメントである。コンクリートから製作された本体表面の摩擦係数は、現実の河床材料のものに近くなるので、河床探査具の流水抵抗を現実に則したものにできる。
【００３４】
本体の強度を向上させるために、セメントには骨材、即ち、礫を混ぜる。河床探査具本体の長尺、中尺および短尺の平均が、５０ｍｍ程度までは、２ｍｍ〜８ｍｍの細礫を使用し、それ以上の大きさの河床探査具には、前記平均の１／１０以下のものを標準的に使用する。
【００３５】
また、河床探査具の視認性を向上させるため、セメントには必要に応じて着色剤を混ぜることが好ましい。こうすることで洪水後の濁った川においても、河床探査具を肉眼で発見しやすくなる。この着色剤は、耐アルカリ性顔料系の材料で作られたものを使用する。このように耐アルカリ性顔料系の材料を使用することで、河床探査具は、長期間河川に置かれても色あせが少なくなる。
【００３６】
これらセメント、骨材および着色剤の材料を選択する場合は、河床探査具の重量が採取型取りされた河床材料のものとほぼ等しくなるように、適当な比重を有するものを選択する。ただし、従来から河床材料の一般的な比重は、２．６５の近傍にあることがわかっているので、河床探査具の比重もこの値と大きく乖離しないほうが望ましい。
【００３７】
こうして用意された、セメント、骨材および着色剤を混ぜ合わせ、これに水を加え、適当な粘度に練り上げて型に流し込み、永久磁石を型の長尺方向と平行に配置して埋め込む。コンクリートが固まるまで放置した後、型を外せば河床探査具が完成する。
【００３８】
このように実際の河川で採取された河床材料を模して製作された河床探査具は、実際の河床変動の調査に適しているが、標準的な型を作っておき、形状、サイズおよび重量の等しい河床探査具を多数製作して複数の対象河川の調査に用いることで、各河川の水理特性の対比が可能となる。
【００３９】
以上説明したように、この発明による河床探査具は、本体に永久磁石を埋め込んだことにより、磁気探査手法を利用して位置が特定でき、また、固形の本体は、その重量に永久磁石の重量を加えた総重量が河床材料の重量とほぼ等しくなるような比重を有する材料で作られたことにより、河床探査具に河床材料と同様の流水抵抗をもたせることができ、この発明の河床探査具を実際の調査対象河川の河床に適宜配置して、磁気探査手法を利用して流された河床探査具の位置を求めることにより、より現実に近い河床変動を得られるという優れた効果がある。
【００４０】
【発明の効果】
この発明の河床探査具によれば、本体に永久磁石を埋め込んだことにより、磁気探査手法を利用して位置が特定でき、また、固形の本体が、その重量に永久磁石の重量を加えた総重量が河床材料の重量とほぼ等しくなるような比重を有する材料で作られたことにより、河床探査具に河床材料と同様の流水抵抗をもたせることができるので、磁気探査手法を用いてより現実に近い河床変動を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による河床探査具の第１の実施の形態の構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示す河床探査具の利用形態を示す模式図である。
【図３】図１に示す河床探査具の方向の検知方法を示す模式図である。
【図４】図３に示す検知方法における磁界強度の検出波形図であり、（ａ）は、永久磁石が垂直配置された場合、（ｂ）は水平配置された場合の波形図である。
【図５】図１に示す河床探査具の製作工程を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す河床探査具の製作の目安となる形状係数を説明するための正面図および上面図である。
【符号の説明】
１  河床探査具
１ａ  本体
１ｂ  永久磁石
【図１】
0003989633.tif 000002
【図２】
0003989633.tif 000003
【図３】
0003989633.tif 000004
【図４】
0003989633.tif 000005
【図５】
0003989633.tif 000006
【図６】
0003989633.tif 000007