流出土砂計測枡、及び流出土砂計測装置
【課題】屋外の圃場などから流出する流水に含まれる土砂の量を容易且つ低コストで測定することが可能な流出土砂計測枡を提供する。
【解決手段】第１番目の分取計測室から第ｎ番目の分取計測室及び第ｎ＋１番目の最終計測室が昇順に連接口を介して連接されて構成された計測枡において、各計測室の側面に、同形状且つ同じ高さに設けられた複数の窓部を形成するとともに、隣り合う計測室との連接口として上記窓部と同形状且つ同じ高さの連接口を形成することによって、該計測室に流入する土砂含有の流水を、一定の割合で隣り合う計測室に分取する。
【解決手段】第１番目の分取計測室から第ｎ番目の分取計測室及び第ｎ＋１番目の最終計測室が昇順に連接口を介して連接されて構成された計測枡において、各計測室の側面に、同形状且つ同じ高さに設けられた複数の窓部を形成するとともに、隣り合う計測室との連接口として上記窓部と同形状且つ同じ高さの連接口を形成することによって、該計測室に流入する土砂含有の流水を、一定の割合で隣り合う計測室に分取する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水中に含まれる土砂量を測定するための計測枡、計測装置及び測定方法に関し、詳しくは、全流水から一定の割合で分取された分取水量及びこれに含まれる土砂量を計測することにより、全流水量に含まれる土砂量を簡易に算出することを可能とする流出土砂計測枡及び流出土砂計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場や開発工事現場等から流出する土砂が、河川や海域に流入して堆積することにより、生態系や自然環境、漁業、或いは観光産業等に影響を与えることが問題となっている。開発工事現場では、工事期間中の流出土砂の観測や対策工の実施等が進展している場合もあるが、特に通年に亘り問題となる圃場からの土砂流出問題は、未だ充分な解決策が見出されていないのが現状である。
【０００３】
従って上記土砂流出問題の取り組みとして、まず、圃場等から流出する土砂量を把握することが求められている。現在、知られている流出土砂観測方法としては、例えば自記測定機等を用いた観測手段が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の流出土砂観測システムでは、河川に設けられた砂防ダムの袖部に水深別に複数の取水孔が設けられ、該取水口から自動的且つ連続的に取水し、土砂量や水量を測定し、データ処理装置により土砂濃度を検出可能とするシステムである。また別の流出土砂観測方法としては、降水量に見合う貯水槽を作成し、これに降雨時の流水を貯水し、貯水された流水及びこれに含まれる土砂量を、人力或いは機械的に実測する方法が考えられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８６５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述した自記測定機等を用いる流出土砂観測方法は、各農家或いは地元の農業共同組合にとってコストがかかりすぎ、導入が困難であるという問題点を有している。また後述した貯水槽に流水を貯水し実測する方法では、非常に大きい貯水槽が必要になるため該貯水槽を作成するためのスペースを確保することが困難な場合がある上、貯水された流水及びこれに含まれる土砂を人力により実測することは労力が大きすぎ、一方、実測するための機械を導入するにはコストがかかるという問題点を有している。
【０００６】
従って、本発明は、上記問題点を解決し、従来の観測方法に比べてコスト及び労力を軽減することができ、簡易に流出土砂量を測定することが可能な流出土砂計測枡及び流出土砂計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流出土砂計測枡は、計測室の側面に、同形状且つ同じ高さに設けられた複数の窓部を形成するとともに、隣り合う計測室との連接口として上記窓部と同形状且つ同じ高さの連接口を形成することによって、該計測室に流入する土砂含有の流水を、一定の割合、即ち、連接口の数／（窓部の数＋連接口の数）だけ隣り合う計測室に分取することを可能とするものである。
即ち、
（１）第１番目の分取計測室から第ｎ（但し、ｎは２以上の整数である）番目の分取計測室及び第ｎ＋１番目の最終計測室が、昇順に、連接口を介して連接されて構成されており、上記第１番目の分取計測室から第ｎ番目の分取計測室の其々の側面には複数の窓部を有し、また上記第１番目の分取計測室にはその上面に流入口を有し、上記窓部が、１つの分取計測室においては同形状且つ同じ高さで設けられているとともに、隣り合う分取計測室同士の関係では昇順毎に窓部底部の位置が低くなるよう形成されており、また、隣り合う分取計測室間あるいはｎ番目の分取計測室と第ｎ＋１番目の最終計測室との間において形成される上記連接口が、順序の小さい方の計測室の側面に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置で設けられていることを特徴とする流出土砂計測枡、
（２）上記（１）に記載の流出土砂計測枡を用いる流出土砂計測装置であって、測定対象領域から集水された流水を流すための送水路と、上記送水路内を送水される流水を一定の割合で分取することが可能な分取路と、上記（１）に記載の流出土砂計測枡と、を少なくとも備えており、上記分取路によって分取された分取水の全量が、上記流出土砂計測枡における第１番目の分取計測室に導かれることを特徴とする流出土砂計測装置、
（３）上記分取路の少なくとも上流側端部が上記送水路の下流領域に設けられており、且つ、上記分取路の上流側の端部の手前に、側面が網目状であって中空の回転可能なゴミ除去用筒体が該ゴミ除去用筒体の側面が起立する姿勢で設置されていることを特徴とする上記（２）に記載の流出土砂計測装置、及び
（４）上記送水路に流れる流水から上記分取路によってその一部が一定の割合で分取された後の排流水と当接する位置に水車羽が設けられ、一方、上記ゴミ除去用筒体内部には該筒体の一部と少なくとも連結し、上記ゴミ除去用筒体に回転運動用の動力を伝達する駆動芯が設けられ、且つ、上記水車羽の回転動力を伝達可能なトルク伝達部材により、上記水車羽と上記駆動芯とが連結されていることを特徴とする上記（３）に記載の流出土砂計測装置、
を要旨とするものである。
【０００８】
尚、本発明あるいは本明細書の記載において、「上流側」とは、流水の流れる方向において、より上流の方向、即ち測定対象領域側を意味し、また 「上流領域」とは、上記上流側の領域を意味し、一方「下流側」とは、上記上流側とは反対の方向、即ち流水の流れる方向において、より下流の方向を意味し、「下流領域」とは、上記下流側の領域を意味する。
【０００９】
また本明細書あるいは本明細書の記載において、単に「計測室」という場合には、分取計測室および／または最終計測室を、意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流出土砂計測枡を測定地に設置し、これに測定対象領域から流出する流水を集水して第１番目の分取計測室に流入せしめることにより、所望の割合で、順次、流水を分取することを容易に行うことができる。
即ち、第１番目の分取計測室における貯留水の量が該計測室に設けられた窓部の底面を越えると、自動的に、流水は窓部からあふれ出ると同時に、一部は連接口から第２の計測室へと流入する。第１の分取計測室の最大貯留容量を越えて流れ込んだ流水に対する、第２の計測室へ移行した流水の量の割合（即ち、第２の計測室に分取される割合）は、流水の流れ込んだ分取計測室の連接口の数／（流水の流れ込んだ分取計測室の窓部数＋連接口の数）である。したがって、上記流水が第１の分取計測室から第２の分取計測室へと分取された割合を把握することができる。このようにして、最終計測室へと分取された流水の貯留水量が、最終計測室の貯留容量を越える前の適当な時期に、全分取計測室および最終計測室に貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量を測定し、各計測室における分取の割合を乗じた値を合計すれば、本発明の計測枡に流れ込んだ全流水量及び、これに含まれていた土砂量を算出することができる。
したがって、流出土砂の計測者は、本発明品を所定の場所に設置し、一定期間経過した後（あるいは降雨のあった後）、各計測室に貯留された土砂量を計測し、これに分取された割合を乗ずる計算を行うだけで、上記一定期間中（或いは降雨中）に、測定対象領域から流出した土砂量を容易に知ることができる。
【００１１】
しかも本発明の流出土砂計測枡は、持ち運び可能な程度の大きさに形成された連続する計測室により構成することができるため取り扱いが容易であり、小さなスペースに設置可能である。
【００１２】
また本発明の流出土砂計測用装置は、測定対象領域から流出する流水を集水して、該流水を一定の割合で分取し、この分取水を第１番目の分取計測室に流入せしめることができる。したがって、測定対象領域から流出する流水の量が多い場合などであっても、一度、該流水を分取しているので、流出土砂計測室に流入する流量を小さく抑えることができる。したがって、流出土砂計測室における最終計測室の容量が一杯になるまでの期間を長くすることができるので、流水量の多い地域で計測を実施する場合であっても計測枡を大型化する必要がない。例えば、１haの圃場を観測の対象とした場合には、後述する実施例において形成する実施例１の流出土砂観測装置程度の大きさの装置により、雨量230mmに対応できる。更に多くの雨量が見込まれる場合には、オーバーフローする水を貯留する小型のタンク（ポリエチレン容器など）を接続することにより対応が可能である。
【００１３】
本発明の流出土砂計測枡及び装置は単純な構造であって、安いコストで簡易に建設することができる上、計測期間中のランニングコストやメンテナンスもほとんど必要なく、且つ、測定方法も簡易であり、専門の知識を有しない者や費用の乏しい者であっても、容易に流出土砂を測定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の流出土砂計測枡（以下、単に「計測枡」という場合がある）およびこれを用いた流出土砂計測装置（以下、単に「計測装置」という場合がある）の最良の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
（流出土砂計測枡について）
図１は、本発明の一実施形態を示す流出土砂計測枡１（以下、単に「計測枡１」ともいう）の斜視図である。計測枡１は、第１分取計測室２（以下、単に「計測室２」ともいう）、第２分取計測室３（以下、単に「計測室３」ともいう）、第３分取計測室４（以下、単に「計測室４」ともいう）、最終計測室５（以下、単に「計測室５」ともいう）がこの順で連続して連接されて形成されている。そして計測室２の側面には窓部６が、計測室３の側面には窓部７が、計測室４の側面には窓部８が、それぞれ複数設けられている。また計測室２および計測室３と連接する連接壁９には、窓部６と同形状の連接口１０が、窓部６と同じ高さで設けられている。
【００１６】
計測室３乃至計測室５には、その上面に天板１６乃至天板１８が其々設けられている。上記天板は、本発明において必須の構成要件ではないが、天板を備えることにより、各分取計測室に雨水などが貯留することを防止することができるので好ましい。
【００１７】
上記計測枡１をさらに詳しく説明するために、図１における計測枡１の上部切欠斜視図である図２を示す。
【００１８】
窓部について：
図２によれば、計測室２の３つの側面には１０ヶの長方体形状の窓部６が設けられており、計測室３の２つの側面には１０ヶのスリット状の窓部７が設けられており、計測室４の側面には１０ヶのスリット状の窓部８が設けられていることがわかる。これらの各窓部は、計測室に貯留される流水の量が、窓部の底面を越えたときに、該流水を溢れ出させるためのものである。したがって、各計測室の側面に設けられる窓部の形状及び数は任意であり、以下に説明する測定実施期間、測定対象領域における測定期間中の降雨量、及び該領域の面積等を勘案して適宜設計することができ、また各計測室の窓部の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１９】
但し、後述する流水の分取の割合を把握するために、一つの計測室に設けられる複数の窓部は、同形状、且つ同じ高さに形成される必要がある。また第１番目の計測室から第ｎ番目の計測室へと分取される流水の逆流を防ぐために、計測室における窓部の高さは、第１番目から第ｎ番目の計測室まで、昇順で数の大きい計測室の窓部ほど底面の位置を低く設ける必要がある。尚、最終計測室５における窓部の形成は任意である。最終計測室５に窓部が形成されている場合には、該計測室５に流れ込んだ流水の量が窓部の底面以上になるとそれ以上に流水の流入があった場合には窓部よりあふれ出ることになり、計測枡１に流入する流水の全量が把握できなくなるため、この点に留意し、計測室５の窓部より流水があふれ出る前に測定期間を終了するか、あるいはあふれ出た流水を一時貯留するためのさらなる枡を別途設置することが望ましい。
以下の明細書の記載においては、各分取計測室における下面から窓部の底面までの容量、あるいは最終計測室における連接口の底面までの容量を、流水を実質的に貯留できる容量として、計測室の「最大貯留容量」という場合がある。
【００２０】
連接壁及び連接口について：
計測室２と計測室３との境界には、２つの部屋を連接している連接壁９が形成されており、また連接壁９には、窓部６と同形状であって同じ高さ位置に形成された連接口１０が形成されている。同様に、計測室３と計測室４との間には連接壁１１が形成され、この連接壁１１には窓部７と同形状であって同じ高さ位置に連接口１２が形成されており、また、計測室４と計測室５との間には連接壁１３が形成され、この連接壁１３には窓部８と同形状であって同じ高さ位置に連接口１４が形成されている（図２参照）。そして上記連接壁９、１１及び１３は、いずれも２つの計測室を仕切る境界として一枚の板状の壁から構成されている。
【００２１】
上記連接壁は、本発明における互いに隣接する計測室を連接させるための態様を限定するものではない。本発明における計測室は、いずれも独立し、隣接する計測室同士が、連接口によって連接されており、その結果、一の計測室に設けられた連接口から分取される流水の全量が隣り合う次の計測室に流れ込むことが可能であればよい。したがって、例えば、独立した第１の計測室の壁に設けられた連接口から伸びる流水路を、隣り合う第２の計測室の壁に通じせしめ、これによって第１の計測室から分取された流水を第２の計測室へと流し込む態様等を採用することができる。かかる態様の場合には、上記第２の計測室の壁に設けられる分取された流水を受け入れる受け入れ口を設ける必要がある。上記受け入れ口は、流水の受け入れを阻害しない程度の形状及び大きさであればよいが、その高さ位置は、分取された流水が第１の計測室から第２の計測室へと流れ込むことを阻害しないよう上記第１の計測室に設けられた連接口と同じ高さ以下に設ける必要があり、また、第２計測室の最大貯留容量を実質的に小さくしないために第２計測室における窓部の底面の高さよりも高い位置に設けられる必要がある。
【００２２】
本発明における連接口は、隣り合う分取計測室間あるいはｎ番目の分取計測室と第ｎ＋１番目の最終計測室との間において、順序の小さい方の計測室の側面に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置で設けられている。したがって、第１番目の分取計測室と最終計測室との間に設けられる分取計測室では、隣り合う順序の小さい方の計測室との間に形成される連接口（以下、「流入連接口」ともいう）と、隣り合う順序の大きい方の計測室との間に形成される連接口（以下、「流出連接口」ともいう）の２種の連接口を有することとなる。このとき、上記流入連接口は、隣り合う順序の小さい計測室に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置に設けられたものであり、一方、上記流出連接口は、当該分取計測室に設けられる窓部と同形状且つ同じ高さ位置に設けられたものである。ここで本発明における窓部は、隣り合う分取計測室同士の関係では昇順毎に窓部底部の位置が低くなるよう形成されるため、結果として、上記流入連接口と流出連接口との関係では、流出連接口の底部の高さ位置の方が低く形成されることとなる。したがって、流水は、第１分取計測室から最終計測室に向けて、昇順に流れながら分取される結果となり、逆流が防止されている。
【００２３】
そして、分取計測室に流れ込んだ流水が該分取計測室における最大貯留容量を超えたときに、流水が当該分取計測室における窓部から溢れ出すと同時に、その一部を連接口（流出連接口）を介して隣り合う順序の大きい分取計測室に一定の割合で流し込ませることができる。換言すると、窓部から溢れ出す量に対し、一定の割合で隣り合う分取計測室に流水を分取することができるのである。一の計測室において、当該計測室の最大貯留量を超えて流れ込む流水の量に対し、隣り合う計測室に分取される流水の割合Ｘ（％）は、一の計測室における流出連接口の数をＡ、窓部の数をＢとしたときに、下記式（１）により算出される。したがって連接口の数及び窓部の数を調整することにより分取比率を決定することができる。
（式１） Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）×１００ （１）
【００２４】
第１分取計測室２について：
第１分取計測室２は、図１に示されるとおり、その上面が全面開口して形成されており、この開口部分によって流入口１５が構成されている。第１分取計測室２は、本発明の第１番目の分取計測室に相当し、本発明の計測枡に流れ込む流水を受け入れ、かかる流水を一定の割合で隣り合う第２分取計測室３に分取する役割を果たすものである。第１分取計測室２に流れ込む流水は、測定対象領域より集水された土砂含有の流水をそのまま流し込むこともできるし、事前に上記流水を一定の割合で分取したものを流し込んでもよい。
【００２５】
第１番目の分取計測室に設けられる流入口は、図１に示すとおり、計測室の上面を略全面開口してこれを流入口としてもよいし、あるいは、第１番目の分取計測室に天板を設け、この一部を開口させて、流入口としてもよい。
【００２６】
第２分取計測室３および第３分取計測室４について：
図１に示される本発明の流出土砂計測枡１は、計測室の順番を表す係数ｎが２の場合における一実施態様である。したがって、分取計測室は第３番目まで形成されている。第２番目以降の分取計測室は、第１番目の分取計測室より分取された流水をさらに一定の割合で分取するために設けられるものであるので、対象となる流水量が多いことが予想される場合、あるいは、測定期間を長期間に設定したい場合には、第２番目以降の分取計測室を多く形成することが望ましい。
【００２７】
最終計測室５について：
最終計測室５は、ｎ＝４の本発明における態様において、ｎ＋１番目の計測室に相当し、本発明の計測枡の最後に設けられる計測室である。最終計測室５には、特に窓部は設けられておらず、連接口１４を経て、第３分取計測室４から分取された流水を貯留するに留まる。
【００２８】
排出口について：
図１に示す計測枡のＸ−Ｘ断面図を図３に示す。計測室２〜５の底面にはそれぞれ排出口１９ａ〜１９ｄが形成されている。これら排出口は、測定期間終了の後、各計測室に沈殿し貯留した土砂を測定するために各計測室から該土砂を取り出すために設けられたものである。したがって、かかる趣旨を逸脱しない限りにおいて、排出口の形状、大きさあるいは設ける位置などについては適宜変更することができる。
【００２９】
界面活性剤の使用について：
上述したとおり本発明の計測枡は、計測室に流入する流水を窓部より溢れ出させると同時に隣接する計測室に一定の割合で流水を移行させて分取する機構が採用されている。従って、第１分取計測室に流入した流水が、連接口を介して最終計測室へと流れる流れ、及び各窓部からのオーバーフローがスムーズであるほど、より正確な流出土砂量を得ることができる。上記流水のスムーズな流れを補助するための例として、流水に界面活性剤を添加する方法が挙げられる。流水へ界面活性剤を添加する方法は特に限定するものではないが、例えば、固形の界面活性剤を予め各計測室に設置しておき、貯留した流水によって除々に界面活性剤を溶出させ、これによって貯留した流水に界面活性剤を懸濁させることができる。また第１分取計測室に隣接して、界面活性剤滴下装置を設置してもよい。
上記界面活性剤の添加によれば、計測室への流入量が少ない場合（即ち、窓部からのオーバーフローする量及び隣り合う計測室へ移行する流水量が少ない場合）であっても、各窓部及び連接口を形成するために計測室の側面あるいは連接壁を切削した切削面の微妙な違い等によるメニスカス（液面の凹凸）に起因する流動の不均一を良好に緩和することができ好ましい。
【００３０】
（計測枡１に流れ込む流水の動きについて）
以下に、上記構成を有する本発明の計測枡１に流水が流れ込んできた際の流水の動きを説明する。まず、測定対象領域から集水された土砂含有の流水が、流入口１５を介して第１分取計測室２に流れ込み、該計測室２に上記流水が貯留され始める。連続して、あるいは断続的に計測室２に流れ込み貯留される流水の水嵩が、窓部６の底面を越えて、計測室２の最大貯留容量を超えると、１１ヶの窓部６の其々から流水のオーバーフローが始まる。それと同時に、連接口１０からも流水のオーバーフローが始まる。上記連接口１０からオーバーフローした流水は、第２分取計測室３に流れ込む。第２分取計測室３に流れ込んだ流水は、第２分取計測室３に貯留され、その水嵩が窓部７の底面を越えて計測室３の最大貯留容量を超えると、窓部７から流水のオーバーフローが始まる。それと同時に、連接口１２からも流水のオーバーフローが始まる。このオーバーフローした流水は、第３分取計測室４に流れ込む。続いて第３分取計測室４から最終計測室５に流水が流れ込む作用も上述と同様である。
【００３１】
このように本発明の計測枡１では、各計測室に流れ込んだ流水の量が、計測室の最大貯留容量を超えると窓部及び連接口から流水のオーバーフローが始まり、特に連接口からオーバーフローする流水が隣り合う次の計測室へと流れる仕組みとなっている。ことのき、１つの計測室において、窓部と連接口とが、同形状且つ同一に形成されることによって、オーバーフローする流水のうち一定比率の流水が隣り合う計測室へと流出したことを確認することができる。従って、窓部及び連接口は、計測室毎に形状及び形成される高さが等しく揃えられていることが重要である。また、その形状自体は、特にスリット型に限定されるものではなく、例えば、円形や、正方形等の他の形状に形成されていてもよい。
【００３２】
次に、本発明の計測枡１において各計測室に流れ込む流水量に対して、隣接する計測室に移行することによって分取される流水の割合について、さらに詳しく説明する。
まず、計測室２の最大貯留容量を越えて流れ込んだ流水に対する、計測室３へ移行した流水の量の割合Ｘ（即ち、計測室３に分取される割合）は、上記式（１）により、１／（１０＋１）×１００＝約９．１％である。従って、流入口１５から計測室２に流入する流水のうち、第１分取計測室２の最大貯留容量を越えて流入する流水の約９．１％が常に計測室３に流入することになる。同様にして、計測室３からオーバーフローする流水のうち計測室４へと分取される流水の比率は、約９．１％である。従って、連接口１０から計測室３に流入する流水のうち、計測室３の最大貯留容量を越えて流入する流水の約９．１％が常に計測室４に流入することになる。計測室４から計測室５にも、上述と同様に流水が分取される。
【００３３】
一方、計測室５は、計測枡１における最終の計測室なので、窓部は設けられていない。従って、一旦、計測室５に分取され貯留された流水が、連接口１４から計測室４に逆流しないためにも、最終計測室５に貯留される流水は、計測室５の最大貯留容量以下であることが望ましい。換言すると、流水の測定実施期間は、流入量が最終計測室５の最大貯留容量を越える前に終了するよう設定されることが望ましい。
【００３４】
（流出土砂量の測定方法について）
以下に、本発明における流水の分取の過程を一般的な概念でさらに説明するとともに、あわせて、分取された流水量及び該流水に含まれる流出土砂量から、計測装置に流入した全流水量及び全流水量に含まれる全流出土砂量を算出する方法を説明する。
【００３５】
以下の説明には、４つの連続する分取計測室及びこれに続く最終計測室を有する計測枡Ｒを想定し、第１番目の分取計測室（以下、第１計測室という）の最大貯留容量をＡリットル、第２番目の分取計測室（以下、第２計測室という）の最大貯留容量をＢリットル、第３番目の分取計測室（以下、第３計測室という）の最大貯留容量をＣリットル、第４番目の分取計測室（以下、第４計測室という）の最大貯留容量をＤリットル、上記第４計測室に続く最終計測室の最大貯留容量をＥリットルであるものとし、流水の分取は、最終計測室に分取された流水の貯留量がちょうど最大貯留容量になるまで行うものとする。
また上記式（１）より得られる各計測室間における分取の割合として、第１計測室から第２計測室へと分取され流水の割合Ｘをａ％、第２計測室から第３計測室へと分取され流水の割合Ｘをｂ％、第３計測室から第４計測室へと分取され流水の割合Ｘをｃ％、第４計測室から最終計測室へと分取され流水の割合Ｘをｄ％とする。尚、第１計測室は、測定対象領域から集水された流水が直接流入するものとし、分取比率は１（即ち分取される割合１００％）とした。
尚、各計測室の底面にはそれぞれ、貯留された流水を排出させるための排出口を備えるものとする。
【００３６】
上記計測枡Ｒでは、第１計測室に流入した流水量がＡリットルを越えると、第１計測室に設けられた窓部からオーバーフローが始まるとともに、流入する流水のａ％が第１計測室及び第２計測室間に設けられた連接口を介して、第２計測室に流入する。次いで、第２計測室に流入した流水量がＢリットルを越えると、第２計測室に設けられた窓部からオーバーフローが始まるとともに、流入する流水のｂ％が第２計測室及び第３計測室間に設けられた連接口を介して、第３計測室に流入する。同様に、第３計測室に流入する流水がＣリットルを越えると流入する流水のうちｃ％が第４計測室に流入し、第４計測室に流入する流水がＤリットルを越えると流入する流水のうちｄ％が第五計測室に流入する。第五計測室に流入する流水がＥリットルになった時点で、測定の実施を終了する。
尚、以上の計測枡Ｒにおける種々の設定及び、後述する計算結果を、表１に示す。
【００３７】
次に、各計測室に分取した流水を計測室の底面に設けられている排出口から排出させ、貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量を各計測室毎に計測する。ここで、第１計測室乃至第４計測室、及び最終計測室に貯留された流水量は、順にＡリットル、Ｂリットル、Ｃリットル、Ｄリットル、Ｅリットル（即ち各計測室の最大貯留容量）であり、これに含まれる土砂の量を計測したところ、表１に示すとおり、第１計測室から順に、Ｍ１グラム、Ｍ２グラム、Ｍ３グラム、Ｍ４グラム、Ｍ５グラムであったものとする。
続いて上記数値に、全流水量に対する分取の比率を乗じると、各計測室に流れ込んだ全流水量及び上記全流水量に含まれていた全土砂量を算出することができる。具体的には、各計測室に流れ込んだ全流水量は、下記のとおり算出される。
第１計測室：Ａ×１＝Ａ（リットル）
第２計測室：Ｂ×１００／ａ＝Ｇ（リットル）
第３計測室：Ｃ×１００／ａ×１００／ｂ＝Ｈ（リットル）
第４計測室：Ｄ×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ＝Ｉ（リットル）
最終計測室：Ｅ×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ×１００／ｄ＝Ｊ（リットル）
また同様に、各計測室に流れ込んだ全流水量に含まれる全土砂量は、下記のとおり算出される。
第１計測室：Ｍ１×１＝Ｋ（グラム）
第２計測室：Ｍ２×１００／ａ＝Ｌ（グラム）
第３計測室：Ｍ３×１００／ａ×１００／ｂ＝Ｎ（グラム）
第４計測室：Ｍ４×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ＝Ｏ（グラム）
最終計測室：Ｍ５×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ×１００／ｄ＝Ｐ（グラム）
【００３８】
そして最後に、計測装置に流入した全流水量Ｓ（リットル）及び全流水量Ｓに含まれる全土砂量Ｔ（グラム）を、以下の式にて算出することができる。
全流水量Ｓ＝Ａ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｊ
全土砂量Ｔ＝Ｋ＋Ｌ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐ
【００３９】
上述のとおり、本発明の計測枡を用いれば、測定対象領域から集水される流水をそのまま、あるいは、事前に一定の割合で分取した後、第１計測室に流し込むだけで、連続する計測室に一定の割合で分取することができる。そして各計測室に分取されて貯留された流水を排出せしめ、計測室毎にその貯留された流水の量及びこれに含まれる土砂量を測定し、測定量に分取された比率を乗じて得られた数値の総和を求めることにより、計測枡に流れ込んだ流水の全量及びこれに含まれる土砂量を求めることができる。
【００４０】
尚、本発明の計測枡において測定される流水量の限界（以下、「測定限界量」ともいう）は、上述した全流水量Ｓに相当する。即ち、各計測室の最大貯留容量に全流水量に対する分取比率を乗じ、これを加算した量である。
【００４１】
本発明の計測枡を用い、上述する算出方法によれば、一定期間内に降った雨の影響により圃場から流出する土砂量を測定することができる。この場合、計測枡の基本的構造（及び寸法）は、計測対象領域の降雨規模等を解析し、これを基に任意に決定することができる。例えば、一ヶ月に一度、計測枡に貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量を計測し目的の圃場より流出した土砂量を算出する場合には、まず計測の対象とする圃場の面積を求め、該面積に一ヶ月間の平均月雨量を乗じ、さらにこれに流出率を乗じることにより、計測対象となる圃場から一ヶ月間に流出する流水量の総量の予想量（降雨規模）を計算する。そして計測枡の測定限界量が、上記一ヶ月間に流出する流水量の総量を上回るように、計測室の数、窓数、各計測室の最大貯留容量などを適宜決定して、用いる計測枡を作成する必要がある。あるいは、既に形成された計測枡の測定限界量及び上記降雨規模を勘案し、計測期間を決定してもよい。
但し、持ち運びを容易にし、また設置スペースについて広い面積を確保しなくてもよいという観点からは、本発明の計測枡の寸法は、例えば矩形状の横断面の一辺が４０ｃｍ〜２００ｃｍ、他辺が２０ｃｍ〜１８０ｃｍ、高さが３０ｃｍ〜１００ｍ程度であることが好ましい。
【００４２】
上述によれば、目的の圃場より流出した流水を集水し第１計測室に流れ込むよう本発明を設置し、所定の期間放置し、該期間経過後に各計測室に貯留された流水及びこれに含まれる土砂量を計測し、上述の説明に従って全流水量及び全土砂量を算出するだけで、目的の圃場より所定の期間中に流出した土砂量を得ることができる。尚、本発明において流出率とは、降雨量に対し地盤に染み込まず地盤表面を流出する水量の比を意味する。
【００４３】
（流出土砂計測装置について）
次に、本発明の流出土砂計測装置（以下、単に「計測装置」という場合がある）について図４を用いて説明する。本発明の流出土砂計測装置１０１は、測定対象領域から流れる流水を送水するための送水路であるＵ字溝１０３と、Ｕ字溝１０３に流れる流水の一部を一定の割合で分取するための分取路であるスリット板１０４と、スリット板１０４により分取された分取水を導く流水導入路１０５と、流水導入路１０５から流れる分取水１０６を受ける流出土砂計測枡１とから構成されている。尚、Ｕ字溝１０３に流れる水は、測定対象領域から集水パイプ１０２を経て流れてきたものである。またＵ字溝１０３は、これを支えるために組まれた支持台１１１の上に積置されている。
【００４４】
本計測装置１０１の構成によれば、測定対象領域から流れ出る流水が計測枡１に流れ込む前に、スリット板１０４により一定の割合で分取されている。このように第１番目の 分取計測室の手前で、一定の割合で分取することができるため、測定対象領域から流れ出る全流水量に対し第一計測室に流れ込む流水の量を少なくさせることができる。従って、計測枡の寸法をコンパクトにすることを可能とし、あるいは測定期間を長期に設定でき好ましい。尚、Ｕ字溝１０３を流れる流水のうち、スリット板１０４に分取されなかった流水は排流水１０７として、Ｕ字溝の下流方向端部より下方に落水させている。排流水１０７は、そのまま地盤に放水してもよいし、或いは排水用の水路を別に設け河川や、貯水池などに導いてもよい。
【００４５】
Ｕ字溝１０３とスリット板１０４についてより詳しく説明するために図５を示す。Ｕ字溝１０３は、略平面状の底面と、略垂直に起立する側面とからなる断面がＵ字状の溝構造をしている。したがって、Ｕ字溝１０３に流れる流水の水量は、Ｕ字状の断面で観察したときに、上記側面間に亘って略等しい水位であることが理解される。一方、スリット板１０４は、２枚の側面板とその上部を繋ぐ天板とより構成されており、断面が略均一な長方形となるように形成されている。図６において、スリット板１０４の斜視図及び該斜視図におけるＹ−Ｙ断面図を示す。そして、スリット板１０４の上流側端部が、Ｕ字溝１０３の下流領域に設置されており、Ｕ字溝１０３に流れる流水の一部がスリット板１０４内を通って流水導入路１０５へと流れるよう構成されている。
【００４６】
上記Ｕ字溝１０３とスリット板１０４との構成によれば、スリット板１０４を構成する側面の内側間を計った内径幅寸法と、Ｕ字溝１０３の側面の内側間を計った内径幅寸法とにより、Ｕ字溝１０３を流れる流水に対する分取の割合が決定される。
【００４７】
例えば、Ｕ字溝１０３の内径幅寸法に対し、スリット板１０４の内径幅寸法が１０分の１であれば、Ｕ字溝１０３に流れる流水のうち、その約１０％がスリット板１０４を通り、分取水として計測枡１に流れ込むことになる。したがってスリット板１０４に測定対象領域から流れ出る流水を予め分取した後、その分取水を計測枡１に流し込む本発明の計測装置１で、流出土砂量を算出するためには、第１の分取計測室１に貯留する流水量及びこれに含まれる土砂量の実測値に、上記Ｕ字溝１０３の内径幅に対するスリット板１０４の幅の割合を乗じる必要がある。次いで第２の分取計測室３に貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量の実測値には、Ｕ字溝１０３の内径幅に対するスリット板１０４の幅の割合及び第１の分取計測室２から第２の分取計測室３へと分取される割合を乗じる必要がある。第３の分取計測室４及び最終計測室５についても同様の考え方により算出される。
【００４８】
上述するＵ字溝１０３及び上述するスリット板１０４は、それぞれ本発明における計測装置における送水路及び分取路の例示であって、これに限定することを意図するものではない。本発明の計測装置における送水路とは、測定対象領域から流れ出た土砂含有の流水を流すための水路であって、また分取路は、この送水路を流れる流水を一定の割合で分取するための水路であって、上記送水路を流れる流水のうち上記分取路で、一定の割合の流水を分取できる関係にあればよい。
【００４９】
（ゴミ除去用筒体について）
ところで、計測対象領域から集水された流水には、土砂だけでなく、落ち葉等の種々のゴミが含まれていることがある。流水量及びこれに含まれる土砂量を測定する場合に、これらのゴミが計測装置に入り込むことは測定値の誤差を生じる原因となるため好ましくない。また上述のようにスリット板１０４を用いた場合には、スリット板１０４に上記ゴミが入り込むことによってスリットが目詰まりし、Ｕ字溝１０３に流れる流水から一定の割合で流水を分取することが出来なくなる虞がある。
【００５０】
従って、上述のような流水中のゴミの問題を回避するための手段として、図７に示すようにＵ字溝１０３内であって、スリット板１０４の上流側手前に、ゴミ除去用筒体１２１を設置することができる。ゴミ除去用筒体１２１は、上面方向から観察した際に時計周りあるいは反時計回りに回転可能な筒体であって、側面が網目状の中空体である。
【００５１】
Ｕ字溝に流水が流れているときに、ゴミ除去用筒体１２１を回転させた状態を図８に示す。Ｕ字溝の上流側からは上述のとおり流水とともに落ち葉などのゴミ１３１が流れている。これらのゴミ１３１のうち、特にＵ字溝１０３の中央領域を流れるものは、ゴミ除去用筒体１２１の側面に接し、流水の力を受けて該側面に一時付着する。そしてゴミ除去用筒体１３１の回転にあわせてその位置が移動し、Ｕ字溝１０３の側面に近い位置にきたときに、今度は、流水の力によりゴミ除去用筒体１２１の側面から剥離される。剥離されたゴミ１３１は、Ｕ字溝側面寄りの領域において流水と流されて移動し、Ｕ字溝１０３の下流方向端部より、排流水とともに落下する。即ち、Ｕ字溝１０３の中央領域であって、スリット板１０４の手前に流れていたゴミ１３１は、ゴミ除去用筒体１２１の側面に付着してＵ字体側面方向に寄せられるので、結果として、スリット板１０４の手前に流れてくるゴミを除去することができるのである。かかる作用を得るためには、ゴミ除去用筒体１２１の回転速度は、緩やかなものでよく、水流を大きく変化させるほどのスピードで回転させることを好まない。
【００５２】
図７及び図８に示すゴミ除去用筒体１２１は、断面が円形の円筒形状の筒体を用いた態様を示したが、本発明におけるゴミ除去用筒体の形状としては、これに限定されるものではない。筒体の断面形状は、上流方向から流れてきて筒体の側面に接したゴミを該側面に付着させた状態で回転し該ゴミの位置を移動させ、次いで、スリット板の手前にくる前に、流水の力によって該ゴミを剥離させ、Ｕ字溝の側面に沿って流すことによって、ゴミがスリット板に流れ込むことを防止することができる形状であれば、いずれの形状を採用してもよい。例えば、断面が三角形、あるいは四角形以上の多角形である筒体であってよい。
【００５３】
上記ゴミ除去用筒体１２１の側面は網目状の中空体で形成する理由は、Ｕ字溝１０３における流水の流れを大きく変化させないためである。即ち、流水の流れの中に何等かの障害物を置くと、障害物を境に流水の流れる方向が左右に分割され、さらにその外側であってまっすぐに流れてくる流水とぶつかり渦を形成する。すると、障害物を設置した付近におけるＵ字溝の縦断面において水の流れを観察したときに、Ｕ字溝の側面間を亘って水の流れが均一ではなくなり、その結果、スリット板で分取される流水は、Ｕ字溝の内径幅寸法に対するスリット板の内径幅寸法より得られる割合で正確に分取することができなくなってしまうのである。
これに対し、本発明におけるゴミ除去用筒体は側面が網目状であって、且つ、中空体のため、流水の大半は、ゴミ除去用筒体の網目を通過し、筒体内部を通って流れることができるため、その流れる方向を、該ゴミ除去用筒体の存在により大きく変えることがない。
【００５４】
ゴミ除去用筒体の側面を網目状に形成するための具体的な部材としては、金網、メッシュシート、パンチングメタルシート等が挙げられるが、これに限定されるものではない。ゴミ除去用筒体に当接する水流を大きく変えることなく、流水中のゴミを付着させて回転し、再度、該ゴミを剥離させて、ゴミの流れる方向を変えるという趣旨を逸脱しない限り、公知の部材を適宜選択して使用してよい。網目の目の寸法は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以上８ｍｍ以下がより好ましく、４ｍｍ以上６ｍｍ以下であることがさらに好ましい。網目の目の寸法が１ｍｍ未満であると、水の抵抗を受け易くなり、流水がスムーズに網目をとおって流れ難くなる虞がある。一方、網目の目の寸法が１０ｍｍを超えると、スリット板の目詰まりの原因となるサイズのゴミが網目を通過してゴミ除去用筒体１２１を通り過ぎ、スリット板に流れ込む虞がある。
【００５５】
ゴミ除去用筒体を回転させる手段は、特に制限されるものではなく、従来公知の手段を選択して適宜設計し実施することができる。特に、本発明の計測装置は、屋外で実施されるため、電池などを用いてモーターにより回転させてもよい。
本発明の一実施形態として示す図７の装置１０１におけるゴミ除去用筒体１２１は、長さ方向の中心に駆動芯１２４を備えており、駆動芯１２４とゴミ除去用筒体１２１の側面とは天板１２２を介して連結している。またゴミ除去用筒体１２１は、駆動芯１２４と略垂直な向きに伸長し、少なくともＵ字溝１０３の側面間以上の長さを備える支持具１２３を備えている。支持具１２３の中央付近において駆動芯１２４が回転可能に軸通されており、支持具１２３の両端をＵ字溝１０３の側面上面に掛け渡すことによって、ゴミ除去用筒体１２１を吊り下げる状態で支持することができる。このため、ゴミ除去用筒体１２１をスムーズに回転させることができる。
一方、Ｕ字溝１０３の下流方向端部より、分取後の排流水１０７を下方向に落水させており、この排流水１０７に当接する位置に水車羽１２６が設けられている。水車羽１２６は、トルク伝達部材１２５により駆動芯１２４と連結されている。
【００５６】
トルク伝達部材１２５としては、水車羽１２６の回転を駆動芯１２４に伝達し、該駆動芯１２４を回転させることができるものであれば、従来公知のいずれの部材を用いてもよい。例えば、代表的な例としてはフレキシブルシャフトを挙げることができる。他にも、かさ歯車や自在継手を複数、直列的に連結して、全体にフレキシブルなトルク伝達部材を構成することもできる。
【００５７】
上記態様によれば、排流水１０７が水車羽１２６の羽部分に当接することにより、図面中矢印方向に水車羽１２６が回転する。この回転力は、トルク伝達手段によって駆動芯１２４に伝達され、この結果、駆動芯１２４が回転し、該駆動芯１２４と天板１２２を介して連結するゴミ除去用筒体１２１も回転する。したがって、電力などのエネルギーを何ら利用することなくゴミ除去用筒体１２１を回転させることができる。しかも、ゴミ除去用筒体１２１は、測定実施期間中、降雨などにより測定対象領域より流水が流れ出て、Ｕ字溝１０３に流水が流れているときだけ回転すればよいところ、電力などのエネルギーを用いて上記回転をさせるためには、その都度、スイッチを入れるなどの人的な管理と作業とが必要とされるが、上述のとおり、排流水１０７が水車羽１２６に当接すると自動的にゴミ除去用筒体１２１が回転する本態様であれば、回転の必要なときにだけ何等の管理も必要とせずにゴミ除去用筒体１２１を回転させることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明にかかる実施例について説明するが、本発明は以下に示す実施例により何ら制限されるものではなく、計測装置の基本的構造、例えば各計測室の数、寸法、窓部等の形状及び数は、計測対象領域の面積や計測期間、月間降雨量等により適宜決定してよい。また上記実施例と併せて、界面活性剤の添加効果、スリット板の分取比率の確認実験及び、ゴミ除去装置のゴミ除去効果についても説明する。尚、界面活性剤の添加、スリット板及びゴミ除去装置は、必ずしも用いる必要はないが、いずれか１つ或いは２種の組み合わせ、或いは全部を本発明の計測装置に採用することにより、上述した効果が得られるものである。
【００５９】
実施例１
厚み１．５ｍｍのステンレス板で構成される横断面が長方形で上面全面が開口する箱体であって、高さ４４ｃｍ、該長方形の長辺が７０ｃｍ、短辺が３０ｃｍの横長の箱体を用い、長さ方向における一方の側面から２５ｃｍの位置、３５ｃｍの位置、６０ｃｍの位置にそれぞれ側面と略平行の仕切り板を設けて該側面から第１分取計測室、第２分取計測室、第３分取計測室、最終計測室を構成した。そして、第１計測室に面する箱体の側面において、高さ１０ｃｍ、幅１．５ｃｍの細長状の窓部１を上記箱体の側面を切削して、計２９ヶ形成した。同様に、第２分取計測室の側面には、高さが１２ｃｍ、幅１ｃｍの細長状の窓部２を計１０ヶ形成し、第３分取計測室の側面には、高さが１３ｃｍ、幅１ｃｍの細長状の窓部３を計４ヶ形成し、最終計測室の側面には、高さが１４ｃｍ、幅１ｃｍの細長状の窓部４を計１ヶ逆流防止のため形成した。また窓部１乃至窓部４は、その上面の高さ位置を揃えて形成し、窓部１の底面が、箱体の底面から３０ｃｍの位置、窓部２の底面が、箱体の底面から２８ｃｍ、窓部３の底面が箱体の底面から２７ｃｍの位置、窓部４の底面が箱体の底面から２６ｃｍの位置にくるよう設計した。
【００６０】
次に、各分取計測室をしきる仕切り板に、それぞれ連接口を形成した。第１分取計測室と第２分取計測室との間における仕切り板には、窓部１と同じ形状であって同じ高さ位置の連接口１を仕切り板の幅方向略中央部に１ヶ形成した。同様に、第２分取計測室と第３分取計測室との間における仕切り板には、窓部２と同じ形状であって同じ高さ位置の連接口２を１ヶ形成し、第３分取計測室と第４分取計測室との間における仕切り板には、窓部３と同じ形状であって同じ高さ位置の連接口３を１ヶ形成し、最終計測室の流出口として側面に、窓部３と同じ形状であって連接口３より高さ位置を１ｃｍ下げた窓部４を１ヶ形成した。最後に、第２分取計測室乃至第３分取計測室及び最終計測室の上面を覆って板を設置し、各計測室の天板として、本発明の流出土砂計測枡を形成した。
【００６１】
次に、上記流出土砂計測枡を用いて、本発明の流出土砂計測装置を以下のとおり形成して実施例１とした。実施例１の概略図を図９に示す。尚、図９において上記流出土砂計測枡は、２０３の符号を付して示す。
実施例１を形成するために測定対象領域としての農地５．２ｈａを指定し、該領域から流れ出す全流水を集水するための排水路を設けた。そして該排水路に連結して、水路幅８０ｃｍ、深さ８０ｃｍのＵ字溝２０１を送水路として設置した。そして上記Ｕ字溝２０１の下流側領域にスリット幅１ｃｍのスリット板２０２を、Ｕ字溝２０１の幅方向略中央に設置し、Ｕ字溝２０１に流れる流水の略８０分の１がスリット板２０２に分取されるよう設計した。尚、スリット板２０２は、縦６０ｃｍ、横６０ｃｍ、高さ６０ｃｍのステンレス製の板状部材を、面と面との距離が１ｃｍとなるよう向かい合わせた状態で固定して形成した。
【００６２】
最後に、上記スリット板２０２により分取された流水が上記第１分取計測室に注ぎ込まれる位置に上記流出土砂計測枡２０３を設置して流出土砂計測装置２０４を形成し、実施例１とした。
【００６３】
尚、実施例１で分取され測定され、その測定量をもとに算出された上記測定対象領域からの流水に含有される全土砂量と、実測値とを比較するために、Ｕ字溝２０１を流れる流水のうちスリット板２０２に分取されなかった排流水２０５及び流出土砂計測枡２０３から排出された排流水２０６を受け取り、こられ排流水の中に含有されていた比較的粒径の大きい土砂を沈殿させるための沈砂枡２０７を設置するとともに、沈砂枡２０７が備える排水路２１０から流れ出る流水の流量及び濁度を測定するために、排水路２１０の下流領域に流量計２０８及び濁度計２０９を設置した。
【００６４】
そして、流出土砂計測枡２０３及び沈砂枡２０７に沈殿した土砂量の実測値と、濁度計２０９により測定された土砂量とを足し合わせることにより、流出土砂量の実測値を計測した。
【００６５】
上記実施例１および流出土砂量を実測する装置を用いて、測定対象領域より流出する土砂量を測定し。測定は、８月２７日〜１０月５日（４０日間）を測定期間１、１０月６日〜１１月２日（２８日間）を測定期間２、１１月３日〜１２月３日（３１日間）を測定期間３、１２月４日〜１月７日（３５日間）を測定期間４、１月８日〜２月５日（２９日間）を測定期間５として、それぞれ計測した。実施例１の装置に隣接して降雨計２１１を設置し、測定期間中の雨量を同時に測定した。
期間中の雨量及び降雨係数、流出率流出率、実施例１における全流出土砂量算定値[１]、全流出土砂量実測値[２]及び算定値[１]と実測値[２]との比率を、表２に示す。また算定値[１]と実測値[２]との比率を縦軸とし、各測定期間における降雨係数を横軸にとったグラフを図１０として示す。
【００６６】
尚、降雨係数とは、世界的に認知された土砂流出量を予測する経験式（USLE：Universal Soil Loss Equation）により定義された降雨による耕土の流亡量と相関する指数であり、次式で算出される。
(式２) 〔降雨係数〕＝〔一連降雨の降雨エネルギーの累計（雨滴および表流水による土砂剥離に関する指標）×〔最大60分降雨強度〕÷100 （２）
また流出率とは、降雨量に対し地盤に染み込まず地盤表面を流出する水量の比を意味し、降雨量に対する、流量計２０８により測定された流量より算出される。
【００６７】
表２に示すとおり、本測定の結果から、全測定期間中、測定対象領域から流出した土砂量の総量は３６４１ｋｇであり、これに対し、実施例１により算定した全流出土砂量は、３４４０ｋｇであった。したがって実測値に対し算定値は９４％であり、即ち算定値は６％の誤差で示された。
本測定結果をより詳しく見みるために図１０に測定期間毎の実測値に対する算定値の比率と、降雨係数をプロットしたグラフを示す。図１０によれば、本発明の流出土砂計測装置では測定期間毎の降雨係数が３０．０以上あれば、実測値に対する算定値の割合が約８０％以上となり、算定による測定誤差が±２０％以内の精度で測定対象領域から流出する流出土砂量を測定できることが示された。
一方、降雨係数３０．０未満の測定期間においては、測定誤差が２０％以上と大きくなることが示された。ただし土壌侵食が問題となる地域であっても、降雨係数が約３０％未満と小さい係数が示される期間においては土砂流出量も少なく、そのような期間の土砂流出量は合計しても年間の流出土砂量の数％に過ぎない。したがって長期的に行う測定において、降雨量の少ない期間における数％の測定誤差は、全測定期間をとおしてみた場合には、観測精度への影響は僅かである。その結果、９月から１月という比較的降雨量が少ない時期に行った本測定試験においてさえ、全観測期間では約９４％の正確さで測定できた。このことから、特に土壌侵食が問題となる降雨の多い環境下での長期観測において、本発明の流出土砂計測装置が非常に有効に機能することが示唆された。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の流出土砂計測枡の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す流出土砂計測装置の上部切欠斜視図である。
【図３】図１に示す流出土砂計測装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】本発明の流出土砂計測装置の一実施形態を示す側面図である。
【図５】本発明の流出土砂計測装置における送水路及び分取路の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】スリット板の一例を示す斜視図及び該スリット板のＹ−Ｙ断面図である。
【図７】本発明の流出土砂計測装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の流出土砂計測装置の一実施形態を示す上面図である。
【図９】本発明の実施例を示す概略図である。
【図１０】実測値に対する実施例１を用いて測定される算定値の比率と、降雨係数の関係をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１ 流出土砂計測枡
２ 第１分取計測室
３ 第２分取計測室
４ 第３分取計測室
５ 最終計測室
６、７、８ 窓部
９、１１、１３ 連接壁
１０、１２、１４ 連接口
１５ 流入口
１６、１７、１８ 天板
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 排出口
１０１ 流出土砂計測装置
１０２ 集水パイプ
１０３ Ｕ字溝
１０４ スリット板
１０５ 流水導入路
１０６ 分取水
１０７ 排流水
１１１ 支持台
１２１ ゴミ除去用筒体
１２２ 天板
１２３ 支持具
１２４ 駆動芯
１２５ トルク伝達手段
１２６ 水車羽
１３１ ゴミ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水中に含まれる土砂量を測定するための計測枡、計測装置及び測定方法に関し、詳しくは、全流水から一定の割合で分取された分取水量及びこれに含まれる土砂量を計測することにより、全流水量に含まれる土砂量を簡易に算出することを可能とする流出土砂計測枡及び流出土砂計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場や開発工事現場等から流出する土砂が、河川や海域に流入して堆積することにより、生態系や自然環境、漁業、或いは観光産業等に影響を与えることが問題となっている。開発工事現場では、工事期間中の流出土砂の観測や対策工の実施等が進展している場合もあるが、特に通年に亘り問題となる圃場からの土砂流出問題は、未だ充分な解決策が見出されていないのが現状である。
【０００３】
従って上記土砂流出問題の取り組みとして、まず、圃場等から流出する土砂量を把握することが求められている。現在、知られている流出土砂観測方法としては、例えば自記測定機等を用いた観測手段が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の流出土砂観測システムでは、河川に設けられた砂防ダムの袖部に水深別に複数の取水孔が設けられ、該取水口から自動的且つ連続的に取水し、土砂量や水量を測定し、データ処理装置により土砂濃度を検出可能とするシステムである。また別の流出土砂観測方法としては、降水量に見合う貯水槽を作成し、これに降雨時の流水を貯水し、貯水された流水及びこれに含まれる土砂量を、人力或いは機械的に実測する方法が考えられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８６５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述した自記測定機等を用いる流出土砂観測方法は、各農家或いは地元の農業共同組合にとってコストがかかりすぎ、導入が困難であるという問題点を有している。また後述した貯水槽に流水を貯水し実測する方法では、非常に大きい貯水槽が必要になるため該貯水槽を作成するためのスペースを確保することが困難な場合がある上、貯水された流水及びこれに含まれる土砂を人力により実測することは労力が大きすぎ、一方、実測するための機械を導入するにはコストがかかるという問題点を有している。
【０００６】
従って、本発明は、上記問題点を解決し、従来の観測方法に比べてコスト及び労力を軽減することができ、簡易に流出土砂量を測定することが可能な流出土砂計測枡及び流出土砂計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流出土砂計測枡は、計測室の側面に、同形状且つ同じ高さに設けられた複数の窓部を形成するとともに、隣り合う計測室との連接口として上記窓部と同形状且つ同じ高さの連接口を形成することによって、該計測室に流入する土砂含有の流水を、一定の割合、即ち、連接口の数／（窓部の数＋連接口の数）だけ隣り合う計測室に分取することを可能とするものである。
即ち、
（１）第１番目の分取計測室から第ｎ（但し、ｎは２以上の整数である）番目の分取計測室及び第ｎ＋１番目の最終計測室が、昇順に、連接口を介して連接されて構成されており、上記第１番目の分取計測室から第ｎ番目の分取計測室の其々の側面には複数の窓部を有し、また上記第１番目の分取計測室にはその上面に流入口を有し、上記窓部が、１つの分取計測室においては同形状且つ同じ高さで設けられているとともに、隣り合う分取計測室同士の関係では昇順毎に窓部底部の位置が低くなるよう形成されており、また、隣り合う分取計測室間あるいはｎ番目の分取計測室と第ｎ＋１番目の最終計測室との間において形成される上記連接口が、順序の小さい方の計測室の側面に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置で設けられていることを特徴とする流出土砂計測枡、
（２）上記（１）に記載の流出土砂計測枡を用いる流出土砂計測装置であって、測定対象領域から集水された流水を流すための送水路と、上記送水路内を送水される流水を一定の割合で分取することが可能な分取路と、上記（１）に記載の流出土砂計測枡と、を少なくとも備えており、上記分取路によって分取された分取水の全量が、上記流出土砂計測枡における第１番目の分取計測室に導かれることを特徴とする流出土砂計測装置、
（３）上記分取路の少なくとも上流側端部が上記送水路の下流領域に設けられており、且つ、上記分取路の上流側の端部の手前に、側面が網目状であって中空の回転可能なゴミ除去用筒体が該ゴミ除去用筒体の側面が起立する姿勢で設置されていることを特徴とする上記（２）に記載の流出土砂計測装置、及び
（４）上記送水路に流れる流水から上記分取路によってその一部が一定の割合で分取された後の排流水と当接する位置に水車羽が設けられ、一方、上記ゴミ除去用筒体内部には該筒体の一部と少なくとも連結し、上記ゴミ除去用筒体に回転運動用の動力を伝達する駆動芯が設けられ、且つ、上記水車羽の回転動力を伝達可能なトルク伝達部材により、上記水車羽と上記駆動芯とが連結されていることを特徴とする上記（３）に記載の流出土砂計測装置、
を要旨とするものである。
【０００８】
尚、本発明あるいは本明細書の記載において、「上流側」とは、流水の流れる方向において、より上流の方向、即ち測定対象領域側を意味し、また 「上流領域」とは、上記上流側の領域を意味し、一方「下流側」とは、上記上流側とは反対の方向、即ち流水の流れる方向において、より下流の方向を意味し、「下流領域」とは、上記下流側の領域を意味する。
【０００９】
また本明細書あるいは本明細書の記載において、単に「計測室」という場合には、分取計測室および／または最終計測室を、意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流出土砂計測枡を測定地に設置し、これに測定対象領域から流出する流水を集水して第１番目の分取計測室に流入せしめることにより、所望の割合で、順次、流水を分取することを容易に行うことができる。
即ち、第１番目の分取計測室における貯留水の量が該計測室に設けられた窓部の底面を越えると、自動的に、流水は窓部からあふれ出ると同時に、一部は連接口から第２の計測室へと流入する。第１の分取計測室の最大貯留容量を越えて流れ込んだ流水に対する、第２の計測室へ移行した流水の量の割合（即ち、第２の計測室に分取される割合）は、流水の流れ込んだ分取計測室の連接口の数／（流水の流れ込んだ分取計測室の窓部数＋連接口の数）である。したがって、上記流水が第１の分取計測室から第２の分取計測室へと分取された割合を把握することができる。このようにして、最終計測室へと分取された流水の貯留水量が、最終計測室の貯留容量を越える前の適当な時期に、全分取計測室および最終計測室に貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量を測定し、各計測室における分取の割合を乗じた値を合計すれば、本発明の計測枡に流れ込んだ全流水量及び、これに含まれていた土砂量を算出することができる。
したがって、流出土砂の計測者は、本発明品を所定の場所に設置し、一定期間経過した後（あるいは降雨のあった後）、各計測室に貯留された土砂量を計測し、これに分取された割合を乗ずる計算を行うだけで、上記一定期間中（或いは降雨中）に、測定対象領域から流出した土砂量を容易に知ることができる。
【００１１】
しかも本発明の流出土砂計測枡は、持ち運び可能な程度の大きさに形成された連続する計測室により構成することができるため取り扱いが容易であり、小さなスペースに設置可能である。
【００１２】
また本発明の流出土砂計測用装置は、測定対象領域から流出する流水を集水して、該流水を一定の割合で分取し、この分取水を第１番目の分取計測室に流入せしめることができる。したがって、測定対象領域から流出する流水の量が多い場合などであっても、一度、該流水を分取しているので、流出土砂計測室に流入する流量を小さく抑えることができる。したがって、流出土砂計測室における最終計測室の容量が一杯になるまでの期間を長くすることができるので、流水量の多い地域で計測を実施する場合であっても計測枡を大型化する必要がない。例えば、１haの圃場を観測の対象とした場合には、後述する実施例において形成する実施例１の流出土砂観測装置程度の大きさの装置により、雨量230mmに対応できる。更に多くの雨量が見込まれる場合には、オーバーフローする水を貯留する小型のタンク（ポリエチレン容器など）を接続することにより対応が可能である。
【００１３】
本発明の流出土砂計測枡及び装置は単純な構造であって、安いコストで簡易に建設することができる上、計測期間中のランニングコストやメンテナンスもほとんど必要なく、且つ、測定方法も簡易であり、専門の知識を有しない者や費用の乏しい者であっても、容易に流出土砂を測定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の流出土砂計測枡（以下、単に「計測枡」という場合がある）およびこれを用いた流出土砂計測装置（以下、単に「計測装置」という場合がある）の最良の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
（流出土砂計測枡について）
図１は、本発明の一実施形態を示す流出土砂計測枡１（以下、単に「計測枡１」ともいう）の斜視図である。計測枡１は、第１分取計測室２（以下、単に「計測室２」ともいう）、第２分取計測室３（以下、単に「計測室３」ともいう）、第３分取計測室４（以下、単に「計測室４」ともいう）、最終計測室５（以下、単に「計測室５」ともいう）がこの順で連続して連接されて形成されている。そして計測室２の側面には窓部６が、計測室３の側面には窓部７が、計測室４の側面には窓部８が、それぞれ複数設けられている。また計測室２および計測室３と連接する連接壁９には、窓部６と同形状の連接口１０が、窓部６と同じ高さで設けられている。
【００１６】
計測室３乃至計測室５には、その上面に天板１６乃至天板１８が其々設けられている。上記天板は、本発明において必須の構成要件ではないが、天板を備えることにより、各分取計測室に雨水などが貯留することを防止することができるので好ましい。
【００１７】
上記計測枡１をさらに詳しく説明するために、図１における計測枡１の上部切欠斜視図である図２を示す。
【００１８】
窓部について：
図２によれば、計測室２の３つの側面には１０ヶの長方体形状の窓部６が設けられており、計測室３の２つの側面には１０ヶのスリット状の窓部７が設けられており、計測室４の側面には１０ヶのスリット状の窓部８が設けられていることがわかる。これらの各窓部は、計測室に貯留される流水の量が、窓部の底面を越えたときに、該流水を溢れ出させるためのものである。したがって、各計測室の側面に設けられる窓部の形状及び数は任意であり、以下に説明する測定実施期間、測定対象領域における測定期間中の降雨量、及び該領域の面積等を勘案して適宜設計することができ、また各計測室の窓部の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１９】
但し、後述する流水の分取の割合を把握するために、一つの計測室に設けられる複数の窓部は、同形状、且つ同じ高さに形成される必要がある。また第１番目の計測室から第ｎ番目の計測室へと分取される流水の逆流を防ぐために、計測室における窓部の高さは、第１番目から第ｎ番目の計測室まで、昇順で数の大きい計測室の窓部ほど底面の位置を低く設ける必要がある。尚、最終計測室５における窓部の形成は任意である。最終計測室５に窓部が形成されている場合には、該計測室５に流れ込んだ流水の量が窓部の底面以上になるとそれ以上に流水の流入があった場合には窓部よりあふれ出ることになり、計測枡１に流入する流水の全量が把握できなくなるため、この点に留意し、計測室５の窓部より流水があふれ出る前に測定期間を終了するか、あるいはあふれ出た流水を一時貯留するためのさらなる枡を別途設置することが望ましい。
以下の明細書の記載においては、各分取計測室における下面から窓部の底面までの容量、あるいは最終計測室における連接口の底面までの容量を、流水を実質的に貯留できる容量として、計測室の「最大貯留容量」という場合がある。
【００２０】
連接壁及び連接口について：
計測室２と計測室３との境界には、２つの部屋を連接している連接壁９が形成されており、また連接壁９には、窓部６と同形状であって同じ高さ位置に形成された連接口１０が形成されている。同様に、計測室３と計測室４との間には連接壁１１が形成され、この連接壁１１には窓部７と同形状であって同じ高さ位置に連接口１２が形成されており、また、計測室４と計測室５との間には連接壁１３が形成され、この連接壁１３には窓部８と同形状であって同じ高さ位置に連接口１４が形成されている（図２参照）。そして上記連接壁９、１１及び１３は、いずれも２つの計測室を仕切る境界として一枚の板状の壁から構成されている。
【００２１】
上記連接壁は、本発明における互いに隣接する計測室を連接させるための態様を限定するものではない。本発明における計測室は、いずれも独立し、隣接する計測室同士が、連接口によって連接されており、その結果、一の計測室に設けられた連接口から分取される流水の全量が隣り合う次の計測室に流れ込むことが可能であればよい。したがって、例えば、独立した第１の計測室の壁に設けられた連接口から伸びる流水路を、隣り合う第２の計測室の壁に通じせしめ、これによって第１の計測室から分取された流水を第２の計測室へと流し込む態様等を採用することができる。かかる態様の場合には、上記第２の計測室の壁に設けられる分取された流水を受け入れる受け入れ口を設ける必要がある。上記受け入れ口は、流水の受け入れを阻害しない程度の形状及び大きさであればよいが、その高さ位置は、分取された流水が第１の計測室から第２の計測室へと流れ込むことを阻害しないよう上記第１の計測室に設けられた連接口と同じ高さ以下に設ける必要があり、また、第２計測室の最大貯留容量を実質的に小さくしないために第２計測室における窓部の底面の高さよりも高い位置に設けられる必要がある。
【００２２】
本発明における連接口は、隣り合う分取計測室間あるいはｎ番目の分取計測室と第ｎ＋１番目の最終計測室との間において、順序の小さい方の計測室の側面に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置で設けられている。したがって、第１番目の分取計測室と最終計測室との間に設けられる分取計測室では、隣り合う順序の小さい方の計測室との間に形成される連接口（以下、「流入連接口」ともいう）と、隣り合う順序の大きい方の計測室との間に形成される連接口（以下、「流出連接口」ともいう）の２種の連接口を有することとなる。このとき、上記流入連接口は、隣り合う順序の小さい計測室に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置に設けられたものであり、一方、上記流出連接口は、当該分取計測室に設けられる窓部と同形状且つ同じ高さ位置に設けられたものである。ここで本発明における窓部は、隣り合う分取計測室同士の関係では昇順毎に窓部底部の位置が低くなるよう形成されるため、結果として、上記流入連接口と流出連接口との関係では、流出連接口の底部の高さ位置の方が低く形成されることとなる。したがって、流水は、第１分取計測室から最終計測室に向けて、昇順に流れながら分取される結果となり、逆流が防止されている。
【００２３】
そして、分取計測室に流れ込んだ流水が該分取計測室における最大貯留容量を超えたときに、流水が当該分取計測室における窓部から溢れ出すと同時に、その一部を連接口（流出連接口）を介して隣り合う順序の大きい分取計測室に一定の割合で流し込ませることができる。換言すると、窓部から溢れ出す量に対し、一定の割合で隣り合う分取計測室に流水を分取することができるのである。一の計測室において、当該計測室の最大貯留量を超えて流れ込む流水の量に対し、隣り合う計測室に分取される流水の割合Ｘ（％）は、一の計測室における流出連接口の数をＡ、窓部の数をＢとしたときに、下記式（１）により算出される。したがって連接口の数及び窓部の数を調整することにより分取比率を決定することができる。
（式１） Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）×１００ （１）
【００２４】
第１分取計測室２について：
第１分取計測室２は、図１に示されるとおり、その上面が全面開口して形成されており、この開口部分によって流入口１５が構成されている。第１分取計測室２は、本発明の第１番目の分取計測室に相当し、本発明の計測枡に流れ込む流水を受け入れ、かかる流水を一定の割合で隣り合う第２分取計測室３に分取する役割を果たすものである。第１分取計測室２に流れ込む流水は、測定対象領域より集水された土砂含有の流水をそのまま流し込むこともできるし、事前に上記流水を一定の割合で分取したものを流し込んでもよい。
【００２５】
第１番目の分取計測室に設けられる流入口は、図１に示すとおり、計測室の上面を略全面開口してこれを流入口としてもよいし、あるいは、第１番目の分取計測室に天板を設け、この一部を開口させて、流入口としてもよい。
【００２６】
第２分取計測室３および第３分取計測室４について：
図１に示される本発明の流出土砂計測枡１は、計測室の順番を表す係数ｎが２の場合における一実施態様である。したがって、分取計測室は第３番目まで形成されている。第２番目以降の分取計測室は、第１番目の分取計測室より分取された流水をさらに一定の割合で分取するために設けられるものであるので、対象となる流水量が多いことが予想される場合、あるいは、測定期間を長期間に設定したい場合には、第２番目以降の分取計測室を多く形成することが望ましい。
【００２７】
最終計測室５について：
最終計測室５は、ｎ＝４の本発明における態様において、ｎ＋１番目の計測室に相当し、本発明の計測枡の最後に設けられる計測室である。最終計測室５には、特に窓部は設けられておらず、連接口１４を経て、第３分取計測室４から分取された流水を貯留するに留まる。
【００２８】
排出口について：
図１に示す計測枡のＸ−Ｘ断面図を図３に示す。計測室２〜５の底面にはそれぞれ排出口１９ａ〜１９ｄが形成されている。これら排出口は、測定期間終了の後、各計測室に沈殿し貯留した土砂を測定するために各計測室から該土砂を取り出すために設けられたものである。したがって、かかる趣旨を逸脱しない限りにおいて、排出口の形状、大きさあるいは設ける位置などについては適宜変更することができる。
【００２９】
界面活性剤の使用について：
上述したとおり本発明の計測枡は、計測室に流入する流水を窓部より溢れ出させると同時に隣接する計測室に一定の割合で流水を移行させて分取する機構が採用されている。従って、第１分取計測室に流入した流水が、連接口を介して最終計測室へと流れる流れ、及び各窓部からのオーバーフローがスムーズであるほど、より正確な流出土砂量を得ることができる。上記流水のスムーズな流れを補助するための例として、流水に界面活性剤を添加する方法が挙げられる。流水へ界面活性剤を添加する方法は特に限定するものではないが、例えば、固形の界面活性剤を予め各計測室に設置しておき、貯留した流水によって除々に界面活性剤を溶出させ、これによって貯留した流水に界面活性剤を懸濁させることができる。また第１分取計測室に隣接して、界面活性剤滴下装置を設置してもよい。
上記界面活性剤の添加によれば、計測室への流入量が少ない場合（即ち、窓部からのオーバーフローする量及び隣り合う計測室へ移行する流水量が少ない場合）であっても、各窓部及び連接口を形成するために計測室の側面あるいは連接壁を切削した切削面の微妙な違い等によるメニスカス（液面の凹凸）に起因する流動の不均一を良好に緩和することができ好ましい。
【００３０】
（計測枡１に流れ込む流水の動きについて）
以下に、上記構成を有する本発明の計測枡１に流水が流れ込んできた際の流水の動きを説明する。まず、測定対象領域から集水された土砂含有の流水が、流入口１５を介して第１分取計測室２に流れ込み、該計測室２に上記流水が貯留され始める。連続して、あるいは断続的に計測室２に流れ込み貯留される流水の水嵩が、窓部６の底面を越えて、計測室２の最大貯留容量を超えると、１１ヶの窓部６の其々から流水のオーバーフローが始まる。それと同時に、連接口１０からも流水のオーバーフローが始まる。上記連接口１０からオーバーフローした流水は、第２分取計測室３に流れ込む。第２分取計測室３に流れ込んだ流水は、第２分取計測室３に貯留され、その水嵩が窓部７の底面を越えて計測室３の最大貯留容量を超えると、窓部７から流水のオーバーフローが始まる。それと同時に、連接口１２からも流水のオーバーフローが始まる。このオーバーフローした流水は、第３分取計測室４に流れ込む。続いて第３分取計測室４から最終計測室５に流水が流れ込む作用も上述と同様である。
【００３１】
このように本発明の計測枡１では、各計測室に流れ込んだ流水の量が、計測室の最大貯留容量を超えると窓部及び連接口から流水のオーバーフローが始まり、特に連接口からオーバーフローする流水が隣り合う次の計測室へと流れる仕組みとなっている。ことのき、１つの計測室において、窓部と連接口とが、同形状且つ同一に形成されることによって、オーバーフローする流水のうち一定比率の流水が隣り合う計測室へと流出したことを確認することができる。従って、窓部及び連接口は、計測室毎に形状及び形成される高さが等しく揃えられていることが重要である。また、その形状自体は、特にスリット型に限定されるものではなく、例えば、円形や、正方形等の他の形状に形成されていてもよい。
【００３２】
次に、本発明の計測枡１において各計測室に流れ込む流水量に対して、隣接する計測室に移行することによって分取される流水の割合について、さらに詳しく説明する。
まず、計測室２の最大貯留容量を越えて流れ込んだ流水に対する、計測室３へ移行した流水の量の割合Ｘ（即ち、計測室３に分取される割合）は、上記式（１）により、１／（１０＋１）×１００＝約９．１％である。従って、流入口１５から計測室２に流入する流水のうち、第１分取計測室２の最大貯留容量を越えて流入する流水の約９．１％が常に計測室３に流入することになる。同様にして、計測室３からオーバーフローする流水のうち計測室４へと分取される流水の比率は、約９．１％である。従って、連接口１０から計測室３に流入する流水のうち、計測室３の最大貯留容量を越えて流入する流水の約９．１％が常に計測室４に流入することになる。計測室４から計測室５にも、上述と同様に流水が分取される。
【００３３】
一方、計測室５は、計測枡１における最終の計測室なので、窓部は設けられていない。従って、一旦、計測室５に分取され貯留された流水が、連接口１４から計測室４に逆流しないためにも、最終計測室５に貯留される流水は、計測室５の最大貯留容量以下であることが望ましい。換言すると、流水の測定実施期間は、流入量が最終計測室５の最大貯留容量を越える前に終了するよう設定されることが望ましい。
【００３４】
（流出土砂量の測定方法について）
以下に、本発明における流水の分取の過程を一般的な概念でさらに説明するとともに、あわせて、分取された流水量及び該流水に含まれる流出土砂量から、計測装置に流入した全流水量及び全流水量に含まれる全流出土砂量を算出する方法を説明する。
【００３５】
以下の説明には、４つの連続する分取計測室及びこれに続く最終計測室を有する計測枡Ｒを想定し、第１番目の分取計測室（以下、第１計測室という）の最大貯留容量をＡリットル、第２番目の分取計測室（以下、第２計測室という）の最大貯留容量をＢリットル、第３番目の分取計測室（以下、第３計測室という）の最大貯留容量をＣリットル、第４番目の分取計測室（以下、第４計測室という）の最大貯留容量をＤリットル、上記第４計測室に続く最終計測室の最大貯留容量をＥリットルであるものとし、流水の分取は、最終計測室に分取された流水の貯留量がちょうど最大貯留容量になるまで行うものとする。
また上記式（１）より得られる各計測室間における分取の割合として、第１計測室から第２計測室へと分取され流水の割合Ｘをａ％、第２計測室から第３計測室へと分取され流水の割合Ｘをｂ％、第３計測室から第４計測室へと分取され流水の割合Ｘをｃ％、第４計測室から最終計測室へと分取され流水の割合Ｘをｄ％とする。尚、第１計測室は、測定対象領域から集水された流水が直接流入するものとし、分取比率は１（即ち分取される割合１００％）とした。
尚、各計測室の底面にはそれぞれ、貯留された流水を排出させるための排出口を備えるものとする。
【００３６】
上記計測枡Ｒでは、第１計測室に流入した流水量がＡリットルを越えると、第１計測室に設けられた窓部からオーバーフローが始まるとともに、流入する流水のａ％が第１計測室及び第２計測室間に設けられた連接口を介して、第２計測室に流入する。次いで、第２計測室に流入した流水量がＢリットルを越えると、第２計測室に設けられた窓部からオーバーフローが始まるとともに、流入する流水のｂ％が第２計測室及び第３計測室間に設けられた連接口を介して、第３計測室に流入する。同様に、第３計測室に流入する流水がＣリットルを越えると流入する流水のうちｃ％が第４計測室に流入し、第４計測室に流入する流水がＤリットルを越えると流入する流水のうちｄ％が第五計測室に流入する。第五計測室に流入する流水がＥリットルになった時点で、測定の実施を終了する。
尚、以上の計測枡Ｒにおける種々の設定及び、後述する計算結果を、表１に示す。
【００３７】
次に、各計測室に分取した流水を計測室の底面に設けられている排出口から排出させ、貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量を各計測室毎に計測する。ここで、第１計測室乃至第４計測室、及び最終計測室に貯留された流水量は、順にＡリットル、Ｂリットル、Ｃリットル、Ｄリットル、Ｅリットル（即ち各計測室の最大貯留容量）であり、これに含まれる土砂の量を計測したところ、表１に示すとおり、第１計測室から順に、Ｍ１グラム、Ｍ２グラム、Ｍ３グラム、Ｍ４グラム、Ｍ５グラムであったものとする。
続いて上記数値に、全流水量に対する分取の比率を乗じると、各計測室に流れ込んだ全流水量及び上記全流水量に含まれていた全土砂量を算出することができる。具体的には、各計測室に流れ込んだ全流水量は、下記のとおり算出される。
第１計測室：Ａ×１＝Ａ（リットル）
第２計測室：Ｂ×１００／ａ＝Ｇ（リットル）
第３計測室：Ｃ×１００／ａ×１００／ｂ＝Ｈ（リットル）
第４計測室：Ｄ×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ＝Ｉ（リットル）
最終計測室：Ｅ×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ×１００／ｄ＝Ｊ（リットル）
また同様に、各計測室に流れ込んだ全流水量に含まれる全土砂量は、下記のとおり算出される。
第１計測室：Ｍ１×１＝Ｋ（グラム）
第２計測室：Ｍ２×１００／ａ＝Ｌ（グラム）
第３計測室：Ｍ３×１００／ａ×１００／ｂ＝Ｎ（グラム）
第４計測室：Ｍ４×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ＝Ｏ（グラム）
最終計測室：Ｍ５×１００／ａ×１００／ｂ×１００／ｃ×１００／ｄ＝Ｐ（グラム）
【００３８】
そして最後に、計測装置に流入した全流水量Ｓ（リットル）及び全流水量Ｓに含まれる全土砂量Ｔ（グラム）を、以下の式にて算出することができる。
全流水量Ｓ＝Ａ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｊ
全土砂量Ｔ＝Ｋ＋Ｌ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐ
【００３９】
上述のとおり、本発明の計測枡を用いれば、測定対象領域から集水される流水をそのまま、あるいは、事前に一定の割合で分取した後、第１計測室に流し込むだけで、連続する計測室に一定の割合で分取することができる。そして各計測室に分取されて貯留された流水を排出せしめ、計測室毎にその貯留された流水の量及びこれに含まれる土砂量を測定し、測定量に分取された比率を乗じて得られた数値の総和を求めることにより、計測枡に流れ込んだ流水の全量及びこれに含まれる土砂量を求めることができる。
【００４０】
尚、本発明の計測枡において測定される流水量の限界（以下、「測定限界量」ともいう）は、上述した全流水量Ｓに相当する。即ち、各計測室の最大貯留容量に全流水量に対する分取比率を乗じ、これを加算した量である。
【００４１】
本発明の計測枡を用い、上述する算出方法によれば、一定期間内に降った雨の影響により圃場から流出する土砂量を測定することができる。この場合、計測枡の基本的構造（及び寸法）は、計測対象領域の降雨規模等を解析し、これを基に任意に決定することができる。例えば、一ヶ月に一度、計測枡に貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量を計測し目的の圃場より流出した土砂量を算出する場合には、まず計測の対象とする圃場の面積を求め、該面積に一ヶ月間の平均月雨量を乗じ、さらにこれに流出率を乗じることにより、計測対象となる圃場から一ヶ月間に流出する流水量の総量の予想量（降雨規模）を計算する。そして計測枡の測定限界量が、上記一ヶ月間に流出する流水量の総量を上回るように、計測室の数、窓数、各計測室の最大貯留容量などを適宜決定して、用いる計測枡を作成する必要がある。あるいは、既に形成された計測枡の測定限界量及び上記降雨規模を勘案し、計測期間を決定してもよい。
但し、持ち運びを容易にし、また設置スペースについて広い面積を確保しなくてもよいという観点からは、本発明の計測枡の寸法は、例えば矩形状の横断面の一辺が４０ｃｍ〜２００ｃｍ、他辺が２０ｃｍ〜１８０ｃｍ、高さが３０ｃｍ〜１００ｍ程度であることが好ましい。
【００４２】
上述によれば、目的の圃場より流出した流水を集水し第１計測室に流れ込むよう本発明を設置し、所定の期間放置し、該期間経過後に各計測室に貯留された流水及びこれに含まれる土砂量を計測し、上述の説明に従って全流水量及び全土砂量を算出するだけで、目的の圃場より所定の期間中に流出した土砂量を得ることができる。尚、本発明において流出率とは、降雨量に対し地盤に染み込まず地盤表面を流出する水量の比を意味する。
【００４３】
（流出土砂計測装置について）
次に、本発明の流出土砂計測装置（以下、単に「計測装置」という場合がある）について図４を用いて説明する。本発明の流出土砂計測装置１０１は、測定対象領域から流れる流水を送水するための送水路であるＵ字溝１０３と、Ｕ字溝１０３に流れる流水の一部を一定の割合で分取するための分取路であるスリット板１０４と、スリット板１０４により分取された分取水を導く流水導入路１０５と、流水導入路１０５から流れる分取水１０６を受ける流出土砂計測枡１とから構成されている。尚、Ｕ字溝１０３に流れる水は、測定対象領域から集水パイプ１０２を経て流れてきたものである。またＵ字溝１０３は、これを支えるために組まれた支持台１１１の上に積置されている。
【００４４】
本計測装置１０１の構成によれば、測定対象領域から流れ出る流水が計測枡１に流れ込む前に、スリット板１０４により一定の割合で分取されている。このように第１番目の 分取計測室の手前で、一定の割合で分取することができるため、測定対象領域から流れ出る全流水量に対し第一計測室に流れ込む流水の量を少なくさせることができる。従って、計測枡の寸法をコンパクトにすることを可能とし、あるいは測定期間を長期に設定でき好ましい。尚、Ｕ字溝１０３を流れる流水のうち、スリット板１０４に分取されなかった流水は排流水１０７として、Ｕ字溝の下流方向端部より下方に落水させている。排流水１０７は、そのまま地盤に放水してもよいし、或いは排水用の水路を別に設け河川や、貯水池などに導いてもよい。
【００４５】
Ｕ字溝１０３とスリット板１０４についてより詳しく説明するために図５を示す。Ｕ字溝１０３は、略平面状の底面と、略垂直に起立する側面とからなる断面がＵ字状の溝構造をしている。したがって、Ｕ字溝１０３に流れる流水の水量は、Ｕ字状の断面で観察したときに、上記側面間に亘って略等しい水位であることが理解される。一方、スリット板１０４は、２枚の側面板とその上部を繋ぐ天板とより構成されており、断面が略均一な長方形となるように形成されている。図６において、スリット板１０４の斜視図及び該斜視図におけるＹ−Ｙ断面図を示す。そして、スリット板１０４の上流側端部が、Ｕ字溝１０３の下流領域に設置されており、Ｕ字溝１０３に流れる流水の一部がスリット板１０４内を通って流水導入路１０５へと流れるよう構成されている。
【００４６】
上記Ｕ字溝１０３とスリット板１０４との構成によれば、スリット板１０４を構成する側面の内側間を計った内径幅寸法と、Ｕ字溝１０３の側面の内側間を計った内径幅寸法とにより、Ｕ字溝１０３を流れる流水に対する分取の割合が決定される。
【００４７】
例えば、Ｕ字溝１０３の内径幅寸法に対し、スリット板１０４の内径幅寸法が１０分の１であれば、Ｕ字溝１０３に流れる流水のうち、その約１０％がスリット板１０４を通り、分取水として計測枡１に流れ込むことになる。したがってスリット板１０４に測定対象領域から流れ出る流水を予め分取した後、その分取水を計測枡１に流し込む本発明の計測装置１で、流出土砂量を算出するためには、第１の分取計測室１に貯留する流水量及びこれに含まれる土砂量の実測値に、上記Ｕ字溝１０３の内径幅に対するスリット板１０４の幅の割合を乗じる必要がある。次いで第２の分取計測室３に貯留された流水量及びこれに含まれる土砂量の実測値には、Ｕ字溝１０３の内径幅に対するスリット板１０４の幅の割合及び第１の分取計測室２から第２の分取計測室３へと分取される割合を乗じる必要がある。第３の分取計測室４及び最終計測室５についても同様の考え方により算出される。
【００４８】
上述するＵ字溝１０３及び上述するスリット板１０４は、それぞれ本発明における計測装置における送水路及び分取路の例示であって、これに限定することを意図するものではない。本発明の計測装置における送水路とは、測定対象領域から流れ出た土砂含有の流水を流すための水路であって、また分取路は、この送水路を流れる流水を一定の割合で分取するための水路であって、上記送水路を流れる流水のうち上記分取路で、一定の割合の流水を分取できる関係にあればよい。
【００４９】
（ゴミ除去用筒体について）
ところで、計測対象領域から集水された流水には、土砂だけでなく、落ち葉等の種々のゴミが含まれていることがある。流水量及びこれに含まれる土砂量を測定する場合に、これらのゴミが計測装置に入り込むことは測定値の誤差を生じる原因となるため好ましくない。また上述のようにスリット板１０４を用いた場合には、スリット板１０４に上記ゴミが入り込むことによってスリットが目詰まりし、Ｕ字溝１０３に流れる流水から一定の割合で流水を分取することが出来なくなる虞がある。
【００５０】
従って、上述のような流水中のゴミの問題を回避するための手段として、図７に示すようにＵ字溝１０３内であって、スリット板１０４の上流側手前に、ゴミ除去用筒体１２１を設置することができる。ゴミ除去用筒体１２１は、上面方向から観察した際に時計周りあるいは反時計回りに回転可能な筒体であって、側面が網目状の中空体である。
【００５１】
Ｕ字溝に流水が流れているときに、ゴミ除去用筒体１２１を回転させた状態を図８に示す。Ｕ字溝の上流側からは上述のとおり流水とともに落ち葉などのゴミ１３１が流れている。これらのゴミ１３１のうち、特にＵ字溝１０３の中央領域を流れるものは、ゴミ除去用筒体１２１の側面に接し、流水の力を受けて該側面に一時付着する。そしてゴミ除去用筒体１３１の回転にあわせてその位置が移動し、Ｕ字溝１０３の側面に近い位置にきたときに、今度は、流水の力によりゴミ除去用筒体１２１の側面から剥離される。剥離されたゴミ１３１は、Ｕ字溝側面寄りの領域において流水と流されて移動し、Ｕ字溝１０３の下流方向端部より、排流水とともに落下する。即ち、Ｕ字溝１０３の中央領域であって、スリット板１０４の手前に流れていたゴミ１３１は、ゴミ除去用筒体１２１の側面に付着してＵ字体側面方向に寄せられるので、結果として、スリット板１０４の手前に流れてくるゴミを除去することができるのである。かかる作用を得るためには、ゴミ除去用筒体１２１の回転速度は、緩やかなものでよく、水流を大きく変化させるほどのスピードで回転させることを好まない。
【００５２】
図７及び図８に示すゴミ除去用筒体１２１は、断面が円形の円筒形状の筒体を用いた態様を示したが、本発明におけるゴミ除去用筒体の形状としては、これに限定されるものではない。筒体の断面形状は、上流方向から流れてきて筒体の側面に接したゴミを該側面に付着させた状態で回転し該ゴミの位置を移動させ、次いで、スリット板の手前にくる前に、流水の力によって該ゴミを剥離させ、Ｕ字溝の側面に沿って流すことによって、ゴミがスリット板に流れ込むことを防止することができる形状であれば、いずれの形状を採用してもよい。例えば、断面が三角形、あるいは四角形以上の多角形である筒体であってよい。
【００５３】
上記ゴミ除去用筒体１２１の側面は網目状の中空体で形成する理由は、Ｕ字溝１０３における流水の流れを大きく変化させないためである。即ち、流水の流れの中に何等かの障害物を置くと、障害物を境に流水の流れる方向が左右に分割され、さらにその外側であってまっすぐに流れてくる流水とぶつかり渦を形成する。すると、障害物を設置した付近におけるＵ字溝の縦断面において水の流れを観察したときに、Ｕ字溝の側面間を亘って水の流れが均一ではなくなり、その結果、スリット板で分取される流水は、Ｕ字溝の内径幅寸法に対するスリット板の内径幅寸法より得られる割合で正確に分取することができなくなってしまうのである。
これに対し、本発明におけるゴミ除去用筒体は側面が網目状であって、且つ、中空体のため、流水の大半は、ゴミ除去用筒体の網目を通過し、筒体内部を通って流れることができるため、その流れる方向を、該ゴミ除去用筒体の存在により大きく変えることがない。
【００５４】
ゴミ除去用筒体の側面を網目状に形成するための具体的な部材としては、金網、メッシュシート、パンチングメタルシート等が挙げられるが、これに限定されるものではない。ゴミ除去用筒体に当接する水流を大きく変えることなく、流水中のゴミを付着させて回転し、再度、該ゴミを剥離させて、ゴミの流れる方向を変えるという趣旨を逸脱しない限り、公知の部材を適宜選択して使用してよい。網目の目の寸法は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以上８ｍｍ以下がより好ましく、４ｍｍ以上６ｍｍ以下であることがさらに好ましい。網目の目の寸法が１ｍｍ未満であると、水の抵抗を受け易くなり、流水がスムーズに網目をとおって流れ難くなる虞がある。一方、網目の目の寸法が１０ｍｍを超えると、スリット板の目詰まりの原因となるサイズのゴミが網目を通過してゴミ除去用筒体１２１を通り過ぎ、スリット板に流れ込む虞がある。
【００５５】
ゴミ除去用筒体を回転させる手段は、特に制限されるものではなく、従来公知の手段を選択して適宜設計し実施することができる。特に、本発明の計測装置は、屋外で実施されるため、電池などを用いてモーターにより回転させてもよい。
本発明の一実施形態として示す図７の装置１０１におけるゴミ除去用筒体１２１は、長さ方向の中心に駆動芯１２４を備えており、駆動芯１２４とゴミ除去用筒体１２１の側面とは天板１２２を介して連結している。またゴミ除去用筒体１２１は、駆動芯１２４と略垂直な向きに伸長し、少なくともＵ字溝１０３の側面間以上の長さを備える支持具１２３を備えている。支持具１２３の中央付近において駆動芯１２４が回転可能に軸通されており、支持具１２３の両端をＵ字溝１０３の側面上面に掛け渡すことによって、ゴミ除去用筒体１２１を吊り下げる状態で支持することができる。このため、ゴミ除去用筒体１２１をスムーズに回転させることができる。
一方、Ｕ字溝１０３の下流方向端部より、分取後の排流水１０７を下方向に落水させており、この排流水１０７に当接する位置に水車羽１２６が設けられている。水車羽１２６は、トルク伝達部材１２５により駆動芯１２４と連結されている。
【００５６】
トルク伝達部材１２５としては、水車羽１２６の回転を駆動芯１２４に伝達し、該駆動芯１２４を回転させることができるものであれば、従来公知のいずれの部材を用いてもよい。例えば、代表的な例としてはフレキシブルシャフトを挙げることができる。他にも、かさ歯車や自在継手を複数、直列的に連結して、全体にフレキシブルなトルク伝達部材を構成することもできる。
【００５７】
上記態様によれば、排流水１０７が水車羽１２６の羽部分に当接することにより、図面中矢印方向に水車羽１２６が回転する。この回転力は、トルク伝達手段によって駆動芯１２４に伝達され、この結果、駆動芯１２４が回転し、該駆動芯１２４と天板１２２を介して連結するゴミ除去用筒体１２１も回転する。したがって、電力などのエネルギーを何ら利用することなくゴミ除去用筒体１２１を回転させることができる。しかも、ゴミ除去用筒体１２１は、測定実施期間中、降雨などにより測定対象領域より流水が流れ出て、Ｕ字溝１０３に流水が流れているときだけ回転すればよいところ、電力などのエネルギーを用いて上記回転をさせるためには、その都度、スイッチを入れるなどの人的な管理と作業とが必要とされるが、上述のとおり、排流水１０７が水車羽１２６に当接すると自動的にゴミ除去用筒体１２１が回転する本態様であれば、回転の必要なときにだけ何等の管理も必要とせずにゴミ除去用筒体１２１を回転させることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明にかかる実施例について説明するが、本発明は以下に示す実施例により何ら制限されるものではなく、計測装置の基本的構造、例えば各計測室の数、寸法、窓部等の形状及び数は、計測対象領域の面積や計測期間、月間降雨量等により適宜決定してよい。また上記実施例と併せて、界面活性剤の添加効果、スリット板の分取比率の確認実験及び、ゴミ除去装置のゴミ除去効果についても説明する。尚、界面活性剤の添加、スリット板及びゴミ除去装置は、必ずしも用いる必要はないが、いずれか１つ或いは２種の組み合わせ、或いは全部を本発明の計測装置に採用することにより、上述した効果が得られるものである。
【００５９】
実施例１
厚み１．５ｍｍのステンレス板で構成される横断面が長方形で上面全面が開口する箱体であって、高さ４４ｃｍ、該長方形の長辺が７０ｃｍ、短辺が３０ｃｍの横長の箱体を用い、長さ方向における一方の側面から２５ｃｍの位置、３５ｃｍの位置、６０ｃｍの位置にそれぞれ側面と略平行の仕切り板を設けて該側面から第１分取計測室、第２分取計測室、第３分取計測室、最終計測室を構成した。そして、第１計測室に面する箱体の側面において、高さ１０ｃｍ、幅１．５ｃｍの細長状の窓部１を上記箱体の側面を切削して、計２９ヶ形成した。同様に、第２分取計測室の側面には、高さが１２ｃｍ、幅１ｃｍの細長状の窓部２を計１０ヶ形成し、第３分取計測室の側面には、高さが１３ｃｍ、幅１ｃｍの細長状の窓部３を計４ヶ形成し、最終計測室の側面には、高さが１４ｃｍ、幅１ｃｍの細長状の窓部４を計１ヶ逆流防止のため形成した。また窓部１乃至窓部４は、その上面の高さ位置を揃えて形成し、窓部１の底面が、箱体の底面から３０ｃｍの位置、窓部２の底面が、箱体の底面から２８ｃｍ、窓部３の底面が箱体の底面から２７ｃｍの位置、窓部４の底面が箱体の底面から２６ｃｍの位置にくるよう設計した。
【００６０】
次に、各分取計測室をしきる仕切り板に、それぞれ連接口を形成した。第１分取計測室と第２分取計測室との間における仕切り板には、窓部１と同じ形状であって同じ高さ位置の連接口１を仕切り板の幅方向略中央部に１ヶ形成した。同様に、第２分取計測室と第３分取計測室との間における仕切り板には、窓部２と同じ形状であって同じ高さ位置の連接口２を１ヶ形成し、第３分取計測室と第４分取計測室との間における仕切り板には、窓部３と同じ形状であって同じ高さ位置の連接口３を１ヶ形成し、最終計測室の流出口として側面に、窓部３と同じ形状であって連接口３より高さ位置を１ｃｍ下げた窓部４を１ヶ形成した。最後に、第２分取計測室乃至第３分取計測室及び最終計測室の上面を覆って板を設置し、各計測室の天板として、本発明の流出土砂計測枡を形成した。
【００６１】
次に、上記流出土砂計測枡を用いて、本発明の流出土砂計測装置を以下のとおり形成して実施例１とした。実施例１の概略図を図９に示す。尚、図９において上記流出土砂計測枡は、２０３の符号を付して示す。
実施例１を形成するために測定対象領域としての農地５．２ｈａを指定し、該領域から流れ出す全流水を集水するための排水路を設けた。そして該排水路に連結して、水路幅８０ｃｍ、深さ８０ｃｍのＵ字溝２０１を送水路として設置した。そして上記Ｕ字溝２０１の下流側領域にスリット幅１ｃｍのスリット板２０２を、Ｕ字溝２０１の幅方向略中央に設置し、Ｕ字溝２０１に流れる流水の略８０分の１がスリット板２０２に分取されるよう設計した。尚、スリット板２０２は、縦６０ｃｍ、横６０ｃｍ、高さ６０ｃｍのステンレス製の板状部材を、面と面との距離が１ｃｍとなるよう向かい合わせた状態で固定して形成した。
【００６２】
最後に、上記スリット板２０２により分取された流水が上記第１分取計測室に注ぎ込まれる位置に上記流出土砂計測枡２０３を設置して流出土砂計測装置２０４を形成し、実施例１とした。
【００６３】
尚、実施例１で分取され測定され、その測定量をもとに算出された上記測定対象領域からの流水に含有される全土砂量と、実測値とを比較するために、Ｕ字溝２０１を流れる流水のうちスリット板２０２に分取されなかった排流水２０５及び流出土砂計測枡２０３から排出された排流水２０６を受け取り、こられ排流水の中に含有されていた比較的粒径の大きい土砂を沈殿させるための沈砂枡２０７を設置するとともに、沈砂枡２０７が備える排水路２１０から流れ出る流水の流量及び濁度を測定するために、排水路２１０の下流領域に流量計２０８及び濁度計２０９を設置した。
【００６４】
そして、流出土砂計測枡２０３及び沈砂枡２０７に沈殿した土砂量の実測値と、濁度計２０９により測定された土砂量とを足し合わせることにより、流出土砂量の実測値を計測した。
【００６５】
上記実施例１および流出土砂量を実測する装置を用いて、測定対象領域より流出する土砂量を測定し。測定は、８月２７日〜１０月５日（４０日間）を測定期間１、１０月６日〜１１月２日（２８日間）を測定期間２、１１月３日〜１２月３日（３１日間）を測定期間３、１２月４日〜１月７日（３５日間）を測定期間４、１月８日〜２月５日（２９日間）を測定期間５として、それぞれ計測した。実施例１の装置に隣接して降雨計２１１を設置し、測定期間中の雨量を同時に測定した。
期間中の雨量及び降雨係数、流出率流出率、実施例１における全流出土砂量算定値[１]、全流出土砂量実測値[２]及び算定値[１]と実測値[２]との比率を、表２に示す。また算定値[１]と実測値[２]との比率を縦軸とし、各測定期間における降雨係数を横軸にとったグラフを図１０として示す。
【００６６】
尚、降雨係数とは、世界的に認知された土砂流出量を予測する経験式（USLE：Universal Soil Loss Equation）により定義された降雨による耕土の流亡量と相関する指数であり、次式で算出される。
(式２) 〔降雨係数〕＝〔一連降雨の降雨エネルギーの累計（雨滴および表流水による土砂剥離に関する指標）×〔最大60分降雨強度〕÷100 （２）
また流出率とは、降雨量に対し地盤に染み込まず地盤表面を流出する水量の比を意味し、降雨量に対する、流量計２０８により測定された流量より算出される。
【００６７】
表２に示すとおり、本測定の結果から、全測定期間中、測定対象領域から流出した土砂量の総量は３６４１ｋｇであり、これに対し、実施例１により算定した全流出土砂量は、３４４０ｋｇであった。したがって実測値に対し算定値は９４％であり、即ち算定値は６％の誤差で示された。
本測定結果をより詳しく見みるために図１０に測定期間毎の実測値に対する算定値の比率と、降雨係数をプロットしたグラフを示す。図１０によれば、本発明の流出土砂計測装置では測定期間毎の降雨係数が３０．０以上あれば、実測値に対する算定値の割合が約８０％以上となり、算定による測定誤差が±２０％以内の精度で測定対象領域から流出する流出土砂量を測定できることが示された。
一方、降雨係数３０．０未満の測定期間においては、測定誤差が２０％以上と大きくなることが示された。ただし土壌侵食が問題となる地域であっても、降雨係数が約３０％未満と小さい係数が示される期間においては土砂流出量も少なく、そのような期間の土砂流出量は合計しても年間の流出土砂量の数％に過ぎない。したがって長期的に行う測定において、降雨量の少ない期間における数％の測定誤差は、全測定期間をとおしてみた場合には、観測精度への影響は僅かである。その結果、９月から１月という比較的降雨量が少ない時期に行った本測定試験においてさえ、全観測期間では約９４％の正確さで測定できた。このことから、特に土壌侵食が問題となる降雨の多い環境下での長期観測において、本発明の流出土砂計測装置が非常に有効に機能することが示唆された。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の流出土砂計測枡の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す流出土砂計測装置の上部切欠斜視図である。
【図３】図１に示す流出土砂計測装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】本発明の流出土砂計測装置の一実施形態を示す側面図である。
【図５】本発明の流出土砂計測装置における送水路及び分取路の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】スリット板の一例を示す斜視図及び該スリット板のＹ−Ｙ断面図である。
【図７】本発明の流出土砂計測装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の流出土砂計測装置の一実施形態を示す上面図である。
【図９】本発明の実施例を示す概略図である。
【図１０】実測値に対する実施例１を用いて測定される算定値の比率と、降雨係数の関係をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１ 流出土砂計測枡
２ 第１分取計測室
３ 第２分取計測室
４ 第３分取計測室
５ 最終計測室
６、７、８ 窓部
９、１１、１３ 連接壁
１０、１２、１４ 連接口
１５ 流入口
１６、１７、１８ 天板
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 排出口
１０１ 流出土砂計測装置
１０２ 集水パイプ
１０３ Ｕ字溝
１０４ スリット板
１０５ 流水導入路
１０６ 分取水
１０７ 排流水
１１１ 支持台
１２１ ゴミ除去用筒体
１２２ 天板
１２３ 支持具
１２４ 駆動芯
１２５ トルク伝達手段
１２６ 水車羽
１３１ ゴミ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１番目の分取計測室から第ｎ（但し、ｎは２以上の整数である）番目の分取計測室及び第ｎ＋１番目の最終計測室が、昇順に、連接口を介して連接されて構成されており、
上記第１番目の分取計測室から第ｎ番目の分取計測室の其々の側面には複数の窓部を有し、また上記第１番目の分取計測室にはその上面に流入口を有し、
上記窓部が、１つの分取計測室においては同形状且つ同じ高さで設けられているとともに、隣り合う分取計測室同士の関係では昇順毎に窓部底部の位置が低くなるよう形成されており、また、
隣り合う分取計測室間あるいはｎ番目の分取計測室と第ｎ＋１番目の最終計測室との間において形成される上記連接口が、順序の小さい方の計測室の側面に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置で設けられていることを特徴とする流出土砂計測枡。
【請求項２】
請求項１に記載の流出土砂計測枡を用いる流出土砂計測装置であって、
測定対象領域から集水された流水を流すための送水路と、
上記送水路内を送水される流水を一定の割合で分取することが可能な分取路と、
上記請求項１に記載の流出土砂計測枡と、
を少なくとも備えており、
上記分取路によって分取された分取水の全量が、上記流出土砂計測枡における第１番目の分取計測室に導かれることを特徴とする流出土砂計測装置。
【請求項３】
上記分取路の少なくとも上流側端部が上記送水路の下流領域に設けられており、且つ、
上記分取路の上流側の端部の手前に、側面が網目状であって中空の回転可能なゴミ除去用筒体が該ゴミ除去用筒体の側面が起立する姿勢で設置されていることを特徴とする請求項２に記載の流出土砂計測装置。
【請求項４】
上記送水路に流れる流水から上記分取路によってその一部が一定の割合で分取された後の排流水と当接する位置に水車羽が設けられ、
一方、上記ゴミ除去用筒体内部には該筒体の一部と少なくとも連結し、上記ゴミ除去用筒体に回転運動用の動力を伝達する駆動芯が設けられ、且つ、
上記水車羽の回転動力を伝達可能なトルク伝達部材により、上記水車羽と上記駆動芯とが連結されていることを特徴とする請求項３に記載の流出土砂計測装置。
【請求項１】
第１番目の分取計測室から第ｎ（但し、ｎは２以上の整数である）番目の分取計測室及び第ｎ＋１番目の最終計測室が、昇順に、連接口を介して連接されて構成されており、
上記第１番目の分取計測室から第ｎ番目の分取計測室の其々の側面には複数の窓部を有し、また上記第１番目の分取計測室にはその上面に流入口を有し、
上記窓部が、１つの分取計測室においては同形状且つ同じ高さで設けられているとともに、隣り合う分取計測室同士の関係では昇順毎に窓部底部の位置が低くなるよう形成されており、また、
隣り合う分取計測室間あるいはｎ番目の分取計測室と第ｎ＋１番目の最終計測室との間において形成される上記連接口が、順序の小さい方の計測室の側面に設けられた窓部と同形状且つ同じ高さ位置で設けられていることを特徴とする流出土砂計測枡。
【請求項２】
請求項１に記載の流出土砂計測枡を用いる流出土砂計測装置であって、
測定対象領域から集水された流水を流すための送水路と、
上記送水路内を送水される流水を一定の割合で分取することが可能な分取路と、
上記請求項１に記載の流出土砂計測枡と、
を少なくとも備えており、
上記分取路によって分取された分取水の全量が、上記流出土砂計測枡における第１番目の分取計測室に導かれることを特徴とする流出土砂計測装置。
【請求項３】
上記分取路の少なくとも上流側端部が上記送水路の下流領域に設けられており、且つ、
上記分取路の上流側の端部の手前に、側面が網目状であって中空の回転可能なゴミ除去用筒体が該ゴミ除去用筒体の側面が起立する姿勢で設置されていることを特徴とする請求項２に記載の流出土砂計測装置。
【請求項４】
上記送水路に流れる流水から上記分取路によってその一部が一定の割合で分取された後の排流水と当接する位置に水車羽が設けられ、
一方、上記ゴミ除去用筒体内部には該筒体の一部と少なくとも連結し、上記ゴミ除去用筒体に回転運動用の動力を伝達する駆動芯が設けられ、且つ、
上記水車羽の回転動力を伝達可能なトルク伝達部材により、上記水車羽と上記駆動芯とが連結されていることを特徴とする請求項３に記載の流出土砂計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２４９３７６（Ｐ２００８−２４９３７６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８２１６（Ｐ２００７−８８２１６）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００２３０９７３）日本工営株式会社 (39)
【出願人】（５０２１０２２６８）内閣府沖縄総合事務局長 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００２３０９７３）日本工営株式会社 (39)
【出願人】（５０２１０２２６８）内閣府沖縄総合事務局長 (2)
【Ｆターム（参考）】
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