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流速・流量観測

断面流量観測システム

H-ADCP断面流量観測システム

水平型流向流速計H-ADCPを用いて河川の断面流速分布を詳細に計測し、流量の常時モニタリングが可能なシステムです。
H-ADCPとは水平方向(Horizontal)にビームを発射させて流速分布を計測するドップラー流速計で、ダム背水域や感潮区間などでも正確に流量を計測したいという日本国内のニーズから生まれた流速計です。開発当初は、上下昇降や回転など機械的な駆動装置によって断面の流速分布を計測させる流量観測システムのセンサーとして活用されていましたが、装置が大がかりなことと、メカニカルなメンテナンスが不可欠なことから、近年では固定測線式のH-ADCP流量計が主流になっています。
固定測線式とは、河川断面内の一定の高さにH-ADCPセンサーを設置して水平方向の流速分布を計測させ、流量を算出する方式です。H-ADCPで得られた各ポイントの流速実測値を元に、そのポイントにおける鉛直流速カーブを計算で求めることで、断面流速分布の計算値を得ることが出来ます。流速鉛直カーブは、安芸・春日屋の二次曲線式を応用したもので、H-ADCPの実測値と同化計算することで精度を高めています。二次曲線式のパラメーターは、ADCPの曳航観測結果を元に設定することが可能です。

固定測線式H-ADCP断面流量観測システムの設置例

固定測線式にも様々なシステム構成が可能です。一般的な1測線式、高さ方向に2台設置する2測線式、両岸から対面に設置する対向方式、など自由にシステム構成を組むことができます。
インフラとしての長期設置だけでなく、出水期間限定の簡易的な設置観測も可能です。簡易設置方式であれば、電池とメモリーを内蔵しセンサー単体での観測や簡易的なテレメトリーシステムでデータを遠隔転送させることも可能です。

  • 1測線式

  • 2測線式

  • 対向1測線式

H-ADCPセンサーの種類

H-ADCPセンサーは、周波数やビームの角によっていくつかのラインナップをご用意しております。

ワークホースタイプ ・H-ADCP 300kHz 2beam
・H-ADCP 300kHz 3beam
・H-ADCP 600kHz 3beam
チャネルマスタータイプ ・Channelmaster H-ADCP 300kHz 2beam
・Channelmaster H-ADCP 600kHz 2beam
・Channelmaster H-ADCP 1200kHz 2beam

※周波数としては、300kHz,600kHz,1200kHzの3タイプありますが、低周波タイプほど計測距離が長く、かつ濁りに強くなります。高周波タイプは計測距離が20m程度と短いですが、小水路など幅の狭い河川に適応可能です。

アウトプットサンプル

H-ADCPでは、流向流速データが水平方向に一定距離間隔で計測することができます。ベクトル図の描画に加えて、流下軸成分のみを抽出した流速時系列コンター図も出力可能です。

  • 流向流速ベクトル図

  • 流速コンター図

鉛直流速曲線のキャリブレーション

河川では横断方向の流速分布を計算で求めるのは非常に難しいですが、鉛直流速曲線は比較的高精度に求めることができます。計算方法としては、対数則式、指数関数式、二次曲線式などがありますが、当社のシステムでは安芸・春日屋の二次曲線式をベースに、H-ADCPの実測値との同化計算を行うことで、精度を高める独自アルゴリズムを採用しています。ただ、鉛直曲線カーブの形状を定義するためのパラメーターと最大流速が出現する水深比率を設定する必要があり、これらはADCPの曳航観測の結果から導き出す必要があります。一旦これらパラメーターを導き出した後は、断面が大きく変わらない限りは変更する必要はありません。

H-ADCP断面流量観測システム設置事例
常時モニタリング
  • 上下昇降・回転方式の設置事例です。センサーは特殊な600kHzスーパーナロータイプです。

  • 同じく上下昇降・回転方式で河口部付近に設置している事例です。センサーは300kHzタイプです。

  • 両岸の観測柱にH-ADCPを対面に設置している、対向方式の事例です。

  • 垂直護岸を利用すれば、簡便な工事で設置することができます。

  • センサーを設置する際は、チルト・ピッチを0.5°以内の誤差で設置する必要があります。

  • 汐留堰の上流側に設置して常時流量を監視しています。結氷河川ですが長期安定運用中です。

単独設置式
  • 高水敷きの石積みの上にアンカーボルトで固定しました。水位が高水敷きを越えたときに計測します。

  • 堤防法面のコンクリート基礎にアンカーボルトで固定しました。出水後はゴミが山のようにかかっていますが無事データ取得できています。

  • 湾口にH形鋼杭を打設し、センサーを取り付けています。感潮域でも正確な流量を計測出来ます。

  • 階段状の護岸を利用して設置しています。水位が1m程度上昇すれば計測開始できます。

  • 高水敷きにH形鋼を埋め込んでセンサーを取付けました、出水の度に大きく地形が変わります。

  • 水平計測用に1台、河床計測用に斜めに1台設置しています。

  • 河道内にH形鋼杭を打設し、センサーを取り付けています。同時に河床変動センサーも設置しています。

  • 600kHzと300kHz、2種類のセンサーで比較しました、300kHzタイプの方が濁りに強いため、より遠方まで計測できます。

  • 2ビームと3ビーム、併せて5ビームで計測することが出来ます。

  • 単管パイプでお手軽に設置することも可能です。ただし、流速は3m/s程度が限界です。

システム構成
ADCPH-ADCP300kHz 2beam 、H-ADCP300kHz 3beam
制御ソフトADCP Controller(ADCPコントローラー)
演算ソフトADCP Monitor(ADCPモニター)

カタログダウンロード

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