(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定海域に浮遊される複数個の浮体と、これら各浮体に設けられて少なくとも上下方向での変動を計測し得る位置計測器とから構成し、
上記１個の浮体については、海面付近での水位の変動を検出し得るようにするとともに、残りの浮体については、棒状部材の海面下の所定位置に板状の抵抗部材を取り付けて、海面下の海水の変動を検出し得るようになし、
かつ上記１個の浮体により検出された水位の変動量と、残りの浮体により検出された海面下の海水の変動量とを比較することにより、少なくとも津波の有無を検知し得るようにしたことを特徴とする海面変位計測装置。
【請求項２】
残りの浮体における抵抗部材に錘を取り付けるとともに、当該抵抗部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状部材の下端部に索体を介して取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の海面変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海面の変位を計測するための変位計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海面の状態を観測する場合、その海域に浮体を浮かべるとともに、その浮体の変動を、例えばＧＰＳ受信器を用いて計測することにより行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の浮体の変動による観測においては、その計測データには、原因が異なる種々の周期を有する波が合成されており、したがって実際の海面の状態を正確に把握するためには、計測データに、ディジタフィルタを通すなどの解析処理を行う必要があり、その作業が面倒であった。
【０００４】
そこで、本発明は、面倒な解析処理を行うことなく海面の状態を把握し得る海面変位計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の海面変位計測装置は、所定海域に浮遊される複数個の浮体と、これら各浮体に設けられて少なくとも上下方向での変動を計測し得る位置計測器とから構成し、上記１個の浮体については、海面付近での水位の変動を検出し得るようにするとともに、残りの浮体については、棒状部材の海面下の所定位置に板状の抵抗部材を取り付けて、海面下の海水の変動を検出し得るようになし、かつ上記１個の浮体により検出された水位の変動量と、残りの浮体により検出された海面下の海水の変動量とを比較することにより、少なくとも津波の有無を検知し得るようにしたものである。
【０００７】
上記海面変位計測装置によると、浮体を複数個配置し、上記１個の浮体を、海面付近に浮遊させ、また残りの浮体を、棒状部材で構成するとともに、その下端部に設けられる抵抗部材を、所定の設置深さに位置させることにより、海面付近の水位の変動と海面下における海水の変動とをそれぞれ計測し、そして両計測データを比較することにより、少なくとも津波の発生の有無を検知し得るようにしたので、面倒な解析処理を行うことなく、津波を検知することができる。
【０００８】
さらに、上記海面変位計測装置において、残りの浮体における抵抗部材に錘を取り付けるとともに、当該抵抗部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状部材の下端部に索体を介して取り付けるようにしたものである。
このように、錘が取り付けられた抵抗部材を、索体を介して、棒状部材の下端部から吊り下げることにより、簡単な構成にて、すなわち棒状部材を長くすることなく、深い位置での海水の変動を計測することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における海面変位計測装置を、図１〜図４に基づき説明する。
この海面変位計測装置は、例えば所定海域に設置されて、ＧＰＳシステムを利用して、異なる深さで、例えば海面近傍と所定深さでの海水の変動を測定することにより、津波を検知するものである。
【００１０】
すなわち、この海面変位計測装置は、図１に示すように、所定海域に設置された２個の浮体（ブイともいう）１（１Ａ，１Ｂ）と、これら各浮体１Ａ，１Ｂに取り付けられてＧＰＳ衛星３からの電波を受信して各浮体１Ａ，１Ｂの時々刻々変化する位置（変動位置）を計測するＧＰＳ受信器（位置計測器の一例で、勿論、これには位置を演算する演算部が設けられている）２（２Ａ，２Ｂ）とから構成されている。
【００１１】
なお、これら各浮体１Ａ，１Ｂに設けられたＧＰＳ受信器２Ａ，２Ｂにて得られた浮体１Ａ，１Ｂの位置データ（計測データ）は、例えば陸上基地局４に無線にて送信されて、ここで、海面の状態が検知（観測）される。
上記一方の浮体１Ａは、図２に示すように、所定海域に係留索５を介して係留されるとともに比較的高さが低く（例えば、２ｍ弱程度）かつ所定径（例えば、直径が２ｍ程度）の円柱部材１１により構成されるとともに、この円柱部材１１の上面には、必要な測定機器の一つとしてＧＰＳ受信器２Ａが設置されている。
【００１２】
また、上記他方の浮体１Ｂは、図３に示すように、所定長さ（例えば、８ｍ程度）で所定径（例えば、１３０ｍｍ程度）の細長い棒状部材（竿状部材ともいえる）１２により構成されるとともに、海面から所定深さ（以下、設置深さという）の下端部には、錘１３が取り付けられるとともに、所定面積を有する板状、好ましくは円板状の抵抗部材１４および重さの微調整用のバラス１５が外嵌されて抵抗部材１４上に載置されている。この棒状部材１２の上端部にＧＰＳ受信器２Ｂが取り付けられている。
【００１３】
上記海面変位計測装置を設置する場合、図１に示すように、まず一方の浮体１Ａを海面に浮かべるとともに係留索５を介して係留し、かつ他方の浮体１Ｂを連結索６を介して上記一方の浮体１Ａに連結して、２個の浮体１Ａ，１Ｂを所定海域に浮遊させる。
ところで、上記一方の浮体１Ａの円柱部材１１は、高さと径の比率が１に近い形状であるため、海面に浮かべた場合には、海面の変動に追従し、したがってこの一方の浮体１Ａで得られる計測値は、海面付近の変動を示しているため、通常の風波などによる小さい変動が計測されることになる。
【００１４】
一方、他方の浮体１Ｂは、棒状部材１２で構成されているため、海面に浮かべた場合には、その下端部が比較的深い箇所に位置することになるため、風波の影響を受けない海面下での海水の変動、すなわち津波などの大きい波の変動に追従することになる。
そして、これら両浮体１Ａ，１Ｂの各ＧＰＳ受信機２Ａ，２Ｂで得られた計測データは陸上基地局４に無線にて送信され、ここで、海面の状態、例えば津波の発生の有無が観測される。
【００１５】
すなわち、通常の海象状態では、海面には風波による比較的小さい変動が生じているが、少し深い箇所では、風波による影響が殆ど無くなり、穏やかな変動となっている。
したがって、一方の浮体１Ａの変動量と、他方の浮体１Ｂの変動量とが異なるとともに、他方の浮体１Ｂの動きが、一方の浮体１Ａよりも、ゆっくりとしたものになっている。
【００１６】
ここで、通常の海象状態における、両浮体１Ａ，１Ｂの変動量（波高）を示すと、図４のグラフのようになる。
図４（ａ）は、一方の浮体１Ａの変動量を示しており、（ｂ）は他方の浮体１Ｂの変動量を示しており、このグラフから、海面に浮遊している一方の浮体１Ａの変動量が、他方の浮体１Ｂの変動量よりも、大きくかつその変動周期が高いことが分かる。
【００１７】
ところで、津波の場合には、比較的深い範囲に亘って波が伝わるため、両方の浮体１Ａ，１Ｂが、一緒に、変動することになる。したがって、両浮体１Ａ，１Ｂにおける計測データが、ほぼ同一の周期および振幅で変化している場合には、海面の変動が津波によるものであることが分かる。
なお、上記両浮体１Ａ，１Ｂの計測データの差を求めることにより、例えば海面のうねりなどについても、その発生およびその大きさを検出することができる。
【００１８】
このように、浮体１を２個配置するとともに、一方の浮体１Ａを、海面の表面付近に浮遊させるとともに、他方の浮体１Ｂを、棒状部材１２で構成するとともに、その下端部に設けられる抵抗部材１４を、所定の設置深さに位置させることにより、海面付近と海面下における海水の変動をそれぞれ計測することができるので、両計測データを比較することにより、津波の発生の有無を、確実にかつ解析処理を行うことなく、検知することができる。
【００１９】
ところで、上記実施の形態においては、一方の浮体１Ａを円柱部材１１で構成することにより、海面付近の海水の変動を検出するとともに、他方の浮体１Ｂを棒状部材１２の下端部に抵抗部材１４を取り付けて構成することにより、海面から所定深さにおける海水の変動を検出するようにしたが、例えば両方の浮体とも、棒状部材の下端部に抵抗部材を取り付けて構成したものでもよい。
【００２０】
すなわち、図５に示すように、２個の浮体２１の内、一方の浮体２１Ａを、短い棒状部材３１の海面下（設置深さ）ＬAの箇所に、円形板体よりなる抵抗部材３２を取り付けるとともに、他方の浮体２１Ｂについても、長い棒状部材３３の海面下（設置深さ）ＬBの箇所に円形板体よりなる抵抗部材３４を取り付けるようにしてもよい。
【００２１】
勿論、図示しないが、両棒状部材３１，３２の上端部には、ＧＰＳ受信器が取付けられている。
ここで、上記両棒状部材３１，３２の運動について説明する。
周期Ｔ（秒）の波による水塊の運動は、その水深をＤ（ｍ）とすると、下記（１）式に示すような範囲で主に起こる。
【００２２】
Ｄ≦１．５６×Ｔ2・・・・（１）
したがって、上記両浮体２１Ａ，２１Ｂが応答する波周期の最小値を、ＴA，ＴBとすると、下記（２）式および（３）式の関係が成立する。
ＬA≦１．５６×ＴA2・・・・（２）
ＬB≦１．５６×ＴB2・・・・（３）
したがって、計測対象となる波の周期Ｔが、Ｔk＜Ｔ＜Ｔlである場合、２個の抵抗部材３２，３４を、下記（４）式および（５）式により求められる設置深さに、取り付ければよいことが分かる。
【００２３】
ＬA≦１．５６×Ｔk2・・・・（４）
ＬB≦１．５６×Ｔl2・・・・（５）
このような深さに取り付けることにより、一方の浮体２１Ａの変動は、周期がＴk以上の波によるものであり、また他方の浮体２１Ｂの変動は、周期がＴl以上の波によるものである。
【００２４】
したがって、Ｔk＜Ｔ＜Ｔlの範囲の波による振幅（変動）を求めるには、両浮体２１Ａ，２１Ｂの変動の振幅の差を求めればよい。
すなわち、周期の異なる波、風波やうねりなどを、別々に検出することができる。
ところで、上記各実施の形態においては、棒状部材の下端部に抵抗部材を取り付りるように説明したが、例えば海面下、数十メートル、またはそれ以上の深さでの海水の変動を計測したい場合には、棒状部材を長くすることは非現実的であり、したがって抵抗部材を索体などの連結部材を介して、棒状部材の下端部から所定深さだけ吊り下げればよい。
【００２５】
また、上記各実施の形態においては、抵抗部材までの設置深さが異なる浮体を２個設けた場合について説明したが、例えば抵抗部材までの設置深さが異なる浮体を３個以上設けることにより、周期が異なる多くの波を、一緒に検出することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明の海面変位計測装置の構成によると、浮体を複数個配置し、上記１個の浮体を、海面付近に浮遊させるとともに、残りの浮体を、棒状部材で構成し、そしてその下端部に設けられる抵抗部材を、所定の設置深さに位置させることにより、海面付近の水位の変動と海面下における海水の変動とをそれぞれ計測し、そして両計測データを比較することにより、少なくとも津波の発生の有無を検知し得るようにしたので、面倒な解析処理を行うことなく、津波を検知することができる。
【００２７】
また、残りの浮体における抵抗部材に錘を取り付けるとともに、当該抵抗部材を、直接、棒状部材に取り付ける替わりに、棒状部材の下端部に索体を介して吊り下げるようにしたので、簡単な構成にて、すなわち棒状部材を長くすることなく、深い位置での海水の変動を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における海面変位計測装置を使用した津波検知システムの概略構成を示す図である。
【図２】同海面変位計測装置における一方の浮体の側面図である。
【図３】同海面変位計測装置における他方の浮体の側面図である。
【図４】同海面変位計測装置の両浮体による海面付近および海面下での海水の変動量を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施の形態における海面変位計測装置における各浮体の側面図である。
【符号の説明】
１      浮体
２      ＧＰＳ受信器
３      ＧＰＳ衛星
４      陸上基地局
５      係留索
１１      円柱部材
１２      棒状部材
１３      錘
１４      抵抗部材
２１      浮体
３１      棒状部材
３２      抵抗部材
３３      棒状部材
３４      抵抗部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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