流量計
イギリス、リンカンシャー州ブラント川沿いにあるブラント・ブロートン水位観測所。

流量計、水位計、または流量測定ステーションは、水文学者や環境科学者が陸地の水域を監視および試験するために使用する場所です。通常、水位（「水位」）および/または流量（流量）の水理学的測定が行われ、生物相や水質の観察も行われます。測定ステーションの位置は、多くの場合、地形図に記載されています。一部の測定ステーションは高度に自動化されており、中央データ記録施設に送信されるテレメトリ機能を備えている場合があります。

測定機器

ワシントン州カーネーションの流量観測所

現時点では、河川流量の自動直接測定は困難です。数学的には、河川流量の測定は体積流量を推定することであり、これは一般にフラックス積分であるため、多くの断面速度測定が必要です。河川流量の直接測定の代わりに、1つまたは複数の代替測定値を代理変数として使用して流量値を生成することができます。ほとんどの場合、水位（水面の高さ）測定値が代替変数として使用されます。勾配の緩やかな（または緩やかな）河川は、変化する下流の水路状況の影響を強く受けます。このような河川では、2つ目の流量計を設置し、水位測定値と併せて水面の勾配を計算します。この値は、水位測定値と併せて、より正確に河川流量を決定します。速度センサーの精度向上により、断面積が安定した地点では、水流速度を流量の信頼できる代替指標として使用できるようになりました。これらのセンサーは河川に恒久的に設置され、河川の特定の位置で速度を測定します。

水位測定値のみを代替指標として使用する場合は、流量曲線を作成する必要があります。流量曲線とは、水位と流量の関数関係です。これは、流速計と水路形状を測定する何らかの手段を用いて、流量を離散的に繰り返し測定し、水路の断面積を決定することで決定されます。流量曲線の決定を担当する技術者と水文学者は、定期的に現場を訪問し、水文極値（洪水と干ばつ）を測定するための特別な出張も行います。そして、明確な指示書または標準操作手順（SOP）に従って 流量測定を行います。

2001 年 12 月 12 日、南極マクマードドライバレーのヒューイクリークにあるUSGS流量測定ステーションの写真。

流量曲線が確立されると、水位測定と併せて流量を求めることができます。この記録は、水位計を通過する水量の評価として役立ち、水文学に関連する多くの作業に役立ちます。

速度測定が代替指標として追加的に使用される場合、指標速度の決定が行われます。この解析では、多くの場合磁気式または音響式の速度センサーを用いて、河川断面の特定の位置における流速を測定します。ここでも、技術者または水文学者は、様々な水位において流量の個別測定を行います。流量の個別測定ごとに、流量を断面積で割ることで、断面の平均流速が決定されます。水位流量決定に使用されるものと同様の流量曲線が、平均流速と恒久設置された流量計からの指標流速を用いて作成されます。さらに、水位と断面積を関連付ける流量曲線が作成されます。これらの2つの流量を用いて、自動的に収集された水位から断面積の推定値が生成され、自動的に収集された指標流速から断面積の平均流速の推定値が生成されます。流量は、断面積の推定値と平均流速の推定値の積として計算されます。

ジンバブエ、ムジンワネ川のドディバーンにある複合堰、水位ゲージB62

水位を流量の代替として使用する信頼性を向上させる（評価表の精度を向上させる）ために、次のようなさまざまな水力構造/主要装置が使用されます。

恒久的な流量計で一般的に使用されるその他の機器には、次のようなものがあります。

  • ケーブルウェイ - 川の上に水位計と流速計を吊り下げて高流量を測定する
  • 静水井戸 - センサーで測定できる静かな水位を提供する

水位計：

流量計が設置されていない河川や運河の流量測定は、流速計または音響ドップラー流速計を用いて行うことができます。公式な目的や科学的な目的には認められていませんが、有用な非公式な方法の一つにフロート法があります。これは、木片やオレンジの皮などの浮遊物を流下させて観測する方法です。[ 1 ]

国立流量計ネットワーク

『The Compleat Angler』の著者であるアイザック・ウォルトンに捧げられた、ダブ川水位観測所の建設を記念する銘板。

イギリス

イングランド

イングランドにおける最初の河川流量の定期観測は、1880年代にテムズ川とリー川で開始されました。 [ 2 ]イングランドにおける水文データの収集と分析は環境庁が担当しています。現在の全国流量観測所ネットワークは1970年代初頭までに確立され、約1500の流量観測所と、それに加えて一定数の臨時観測地点で構成されています。[ 2 ] [ 3 ]

スコットランド

スコットランドにおける最初の定期的な河川流量測定は1913年にギャリー川で行われた。 [ 4 ]スコットランド環境保護庁はスコットランドの水文流量データの収集と分析を担当している。[ 3 ]

ウェールズ

ウェールズ天然資源局はウェールズの水文データの収集と分析を担当している。[ 3 ]

北アイルランド

河川庁は北アイルランドの水文データの収集と分析を担当している。[ 3 ]

アメリカ合衆国

2007年3月13日のスノクォルミー川洪水の水位図

アメリカ合衆国では、米国地質調査所（USGS）が河川流量データの記録維持を任務とする主要な連邦機関です。USGS内の水資源部は、水資源の監視を担当しています。

流量計を設置するために、USGSの職員はまず、地形が比較的安定しており、専用機器を使用して流量を個別に直接測定するのに適した場所を河川上で選びます。多くの場合、これは橋やその他の河川横断地点になります。次に技術者が水位（水面の高さ）を測定する機器、またはまれに流速を測定する機器を設置します。さらに、これらの測定値を記録して（静止実用環境衛星経由で）水科学センターに送信するための機器も設置され、記録はそこで保管されます。USGSは、米国のすべての州に水科学センター事務所を置いています。USGSの水量計からの最新の流量データは、 [2]で地図形式で見ることができます。

ジンバブエ

ジンバブエでは、ジンバブエ国立水資源局が全国水位計ネットワークの責任を負っています。これは、国内の主要な河川と集水域をすべて網羅する広範なネットワークです。しかし、既存の水位計の調査により、一部の観測所のデータの信頼性について深刻な懸念が生じました。これは、継続的な資金不足も一因となっています。[ 5 ]

バングラデシュ

バングラデシュ最大の水位計ネットワークは、バングラデシュ水資源開発庁（BWDB）によって管理されています。また、バングラデシュ内陸水運局は、航行上の注意点を提供するために、他のいくつかの地点に水位計を設置しています。

チェコ共和国チョセンのティチャ・オルリチェ川における緊急レベル I、II、III

チェコ共和国

チェコ共和国では、一部の測定地点（プロファイル）において、洪水緊急活動の度合いを3段階に区分する3段階のレベルが定められています。レベルIは警戒レベル、レベルIIは準備レベル、レベルIIIは危険レベルです。

カナダ

カナダ、アルバータ州ビンドロス近郊のレッドディア川、水資源調査局が運営する観測所05CK004の一時的にシフトした水位曲線

カナダの河川や小川は、カナダ環境・気候変動省傘下のカナダ水資源調査局によって監視されています。2021年現在、同局はカナダ全土で2,800以上の観測所を運用または収集しています。[ 6 ] このデータは、州政府および準州政府によって洪水予測や水管理に役立てられています。

スリランカ

スリランカでは、 灌漑局傘下の水文・災害管理部が河川や小川の監視を行っています。同部は島内に約40か所の水位観測所を設置しています。

参照

参考文献

  1. ^ Harrelson, Cheryl C; Rawlins, CL; Potyondy, John P. (1994). 「Stream channel reference sites: an illustration guide to field technique. Gen. Tech. Rep. RM-24」(PDF) . 米国農務省森林局ロッキー山脈森林牧場試験場. 2011年1月13日閲覧。
  2. ^ a b「英国測量所ネットワーク」英国における水文測定生態学・水文学センター2011年3月29日閲覧。
  3. ^ a b c d「測定機関」 .英国における水文測定. 生態学・水文学センター. 2011年3月29日閲覧。
  4. ^ 「スコットランドにおける河川水位監視の簡潔な歴史」スコットランド環境保護庁。 2011年3月29日閲覧。
  5. ^ Nyabeze, WR 2005. ジンバブエの未観測集水域における流出量を推定するための分布モデルの較正.地球の物理と化学, 30 , 625-633. [1]
  6. ^カナダ、環境・気候変動 (2007年1月9日). 「カナダ水資源調査」 www.canada.ca . 2021年6月26日閲覧。

さらに読む

ウィキメディア コモンズには、流量計に関連するメディアがあります。
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