渓流における流量を測定と「塩分希釈法」

渓流などの流量を測定する場合にはいろいろな測り方があります。

測定方法として、
①容積法
②流速計法
③堰法
④塩分希釈法
が挙げられます。
これらの測定方法や適用条件などについてまとめてみました。

表1 地表水の流量測定手法
測定方法概要適用条件備 考
容積法渓流を土嚢などにより止水し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のですが、流量が多い場合には測定は困難です。簡易な方法では地表水の完全な捕捉が困難です。
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。流量が多い場合に適していまます。水量が少ない場合は、測定が難しく精度が悪くなります。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。 流速計は、深度10cm以下の水深では測定が困難です。
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。岩盤や玉石の分布地での堰の設置は難しくなります。 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。一般に堰は常時設置するため、簡易な構造の場合、豪雨時に破損する可能性があります。
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が精度はよくありません。食塩以外の試薬もありますが、食塩を利用することが多くなっています。




































この中で、あまり知られていない「塩分希釈法」について説明します。
「塩分希釈法」は、山の中の渓流など水の流れが乱れているようなところで、流速計法や容積法などが使えないような時に用いています。
この方法は測定結果の精度や再現性は高くはありませんが、山中の小さな渓流などにおける簡便調査法として実用的なものとされています。
方法としては、上流側から1リットルの食塩水を流します。
同時に下流側で電気伝導度の計測を開始し、食塩水投入から5秒間隔で電気伝導度を記録していきます。
食塩水が流れてくると、下流側の測定地点ではどんどん塩分の影響により電気伝導度が高くなり、あるところまで来ると食塩水は薄められてもとの値に下がっていきます。
もとの電気伝導度に落ち着いたら測定終了です。
増加した電気伝導度と増加から減少までかかった時間から流量に換算します。

塩分希釈法.gif

時間と、電気伝導度の関係は概ね上図のようになります。
上流側から食塩水を流すときは、その間に流れが分かれているところや淵など流れが留まっているところは避ける必要があります。
「塩分希釈法」による流量算出式は下式で計算します。
Q=q・T/[λ(tn-to)]
ここに
q:投入塩水の量
T:投入塩水の電気伝導度
tn:渓流の電気伝導度の増加終了時間
to:渓流の電気伝導度の増加開始時間
λ:渓流の平均増加電気伝導度(λ:Tave-To)
Tave:測定中の渓流の電気伝導度
To:塩水投入前の渓流の電気伝導度
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