流量の測定について

流量の測定方法について調べてみました。
 
(1)流量測定を行う目的
地表水の流量は、流域、降水量、蒸発量や地下水との流出・流入量などによって変化しています。
このため、流域や降水量などがわかっている場合では、地表水の流量を測定することで、地下水の流出・流入量を想定することが可能となります。
地表水の流量は降雨時の土壌の飽和度や中間流出までの時間的な速さなどの要因によっても変化しますが、直接的な測定ができない地下水の流出・流入量を想定し、地質との関連を検討するために、有効な手段となります。
特に、岩盤が露出し地下水への流入がほとんどない条件で長期間にわたり降雨がない場合には、地下水の流出のみ(基底流量)となり、地質と地下水量の関係を把握しやすくなります。
地質調査の観点から、地表水の流量測定を行う目的として、
①地質区分と水理地質や地下水の関係の把握
②地表水の帯水層への涵養量の推定、或いは帯水層から地表への流出量の推定
③断層などの地下水の供給源の推定
といった内容が挙げられます。
これは、地質調査のなかでも水文調査の項目になりますが、具体的には、
①トンネルや大規模な切土などを対象とする土木工事で問題となる地下水調査
②岩盤地帯での地下水探査

などのような適用事例となります。
 
(2)流量の測定方法について
ここで、当社が行っている小規模な河川や渓流などでの地表水の流量測定方法を紹介します。
測定手法として、
①容器法(直接計測法)
②流速計法
③堰法
④投入試薬の希釈度の測定(塩分希釈法)
が挙げられ、各々の測定方法や適用条件などについて下表にまとめました。

表1 地表水の流量測定手法
測定方法概要適用条件備 考
1.容器法渓流を土嚢や粘土などにより止水し、VP管などを通して流下させ、流量を直接測定する方法です。直接的な測定であり精度は高いが、流量が多い場合は測定が困難です。簡易な方法では地表水の完全な捕捉が難しくなります。
2.流速計法通水断面を測量により作成し、流速計により数ヶ所の流速を測定し流量を求める方法です。
流速計で測定できないような浅い断面では浮きを使用することもあります。
流量が多い場合に適していますが、逆に水量が少ない場合には、測定が難しく精度が悪くなります。
また、流速が通水断面内で大きく変化する条件では精度が悪くなります。
容器法や堰法に比べると、流速計の精度が問題になります。
3.堰 法河川や渓流の途中に三角堰や四角堰を設置しノッチ高を測定する方法です。
流量の少ない場合には三角堰、多い場合には四角堰を設置しますが、四季で変動の大きい所には適していません。
玉石の分布地での堰の設置は困難です。
砂や礫などの堆積物が分布する場合、地表水が地下へ浸透しやすくなります。
岩盤での堰の設置は、コンクリートでの施工となり手間や経費はかかりますが、浸透水がないので精度は高くなります。
一般に堰は常時設置するため、簡易な構造の場合には、豪雨時に破損する可能性があります。
4.塩分希釈法一定時間、定量の食塩水を継続的に渓流に投入し、下流側にて電気伝導度を測定し、流量を計算にて求める方法です。流量の多寡によらず、比較的簡易に測定可能です。食塩以外の試薬もありますが、食塩を利用することがほとんどです。











































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