特開 2023-7090 地下水位推定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007090

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】地下水位推定システム

(51)【国際特許分類】

   E02D 1/00 20060101AFI20230111BHJP

   G01V 9/02 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

E02D1/00

G01V9/02

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021110110

(22)【出願日】2021-07-01

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109221

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 充広

(74)【代理人】

【識別番号】100181146

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 啓

(72)【発明者】

【氏名】菊田 真仁

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 崇人

(72)【発明者】

【氏名】勝田 信

(72)【発明者】

【氏名】佐川 俊介

【テーマコード（参考）】

2D043

2G105

【Ｆターム（参考）】

2D043AA07

2D043BA10

2G105AA02

2G105BB09

2G105LL07

(57)【要約】

【課題】簡易でメンテナンスのかからない計測としつつ、精度の良い地下水位の推定が可能となる地下水位推定システムを提供すること。
【解決手段】地下水位推定システム１００は、深さの異なる箇所に設置されて土中の水分を計測する複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果と複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間における深さの差とに基づき地下水位を推定する推定値演算部５３とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

深さの異なる箇所に設置されて土中の水分を計測する複数の水分計測部と、
前記複数の水分計測部による計測結果と前記複数の水分計測部間における深さの差とに基づき地下水位を推定する推定値演算部と
を備える地下水位推定システム。

【請求項2】

前記複数の水分計測部間における深さの差は、各水分計測部における測定可能範囲に応じて定められている、請求項１に記載の地下水位推定システム。

【請求項3】

前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部のうち、最深部に設置した水分計測部から順に飽和判定を行い、不飽和判定となった水分計測部のうち最も深いものについて圧力水頭を推定する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項4】

前記複数の水分計測部は、互いに長さの異なる複数の棒状部材の端部に水分検知部を設けて構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項5】

前記複数の水分計測部は、１つの棒状部材において、複数の水分検知部を所定の間隔で設け、一体化されて構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項6】

前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部における計測値の変化に基づき水位変化を推定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項7】

前記複数の水分計測部による計測結果を発信する発信部と、
前記複数の水分計測部から離隔して配置され、前記発信部からの計測結果を受信する受信部と
を備え、
前記推定値演算部は、前記受信部で受信された計測結果を集約して地下水位を推定する、請求項１～６のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項8】

前記水分計測部は、土中の体積含水率を誘電率から計測する、請求項１～７のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項9】

前記水分計測部は、土壌水分計で構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば斜面崩落の危険度を判定する上での指標の１つとなり得る地下水位の時間変動について推定する地下水位推定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

斜面の監視を行うシステムとして、例えば、斜面安定解析に関する種々の計測や算出方法を利用する技術が知られている（特許文献１参照）。また、斜面の地すべりを監視すべく、間隙水圧計を採用するものが知られている（特許文献２参照）。

【0003】

しかしながら、上記特許文献１及び２では、斜面の監視を行うシステムについて開示されているものの、長期的にメンテナンス性の良い監視あるいは観測を行うことは必ずしも容易でない。斜面の監視に必要となる各種データの計測として、例えば特許文献２のように、水位の計測に際して間隙水圧計を採用する場合、現場に設置した間隙水圧計について定期的なメンテナンスが必要となり、保守管理の容易なシステムを構築するのが難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】再表２０１６／０２７３９０号公報

【特許文献2】特開２０１９－１０１７４４号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、簡易でメンテナンスのかからない計測としつつ、精度の良い地下水位の推定が可能となる地下水位推定システムを提供することを目的とする。

【0006】

上記目的を達成するための地下水位推定システムは、深さの異なる箇所に設置されて土中の水分を計測する複数の水分計測部と、複数の水分計測部による計測結果と複数の水分計測部間における深さの差とに基づき地下水位を推定する推定値演算部とを備える。

【0007】

上記地下水位推定システムでは、複数の水分計測部を互いに深さの異なるところに設置し、各水分計測部のそれぞれの深さ位置において土中の水分を計測し、推定値演算部において、各水分計測部による計測結果とそれらの深さ位置（測定位置）の違いとに基づいて地下水位を推定する構成とすることで、例えば土壌水分計のように土中の水分計測に際して簡易でメンテナンスの負担が軽い、あるいはかからないものを各水分計測部として採用しても、精度の良い地下水位の推定が可能となる。

【0008】

本発明の具体的な側面では、複数の水分計測部間における深さの差は、各水分計測部における測定可能範囲に応じて定められている。この場合、複数の水分計測部を組み合わせることで、水位推定に必要な深さの範囲全体について適切な計測が可能となる。

【0009】

本発明の別の側面では、推定値演算部は、複数の水分計測部のうち、最深部に設置した水分計測部から順に飽和判定を行い、不飽和判定となった水分計測部のうち最も深いものについて圧力水頭を推定する。この場合、手順に沿って推定を行うことで、適切な水位推定ができる。

【0010】

本発明のさらに別の側面では、複数の水分計測部は、互いに長さの異なる複数の棒状部材の端部に水分検知部を設けて構成されている。この場合、各棒状部材の端部に設けた水分検知部における検知結果から水位推定ができる。

【0011】

本発明のさらに別の側面では、複数の水分計測部は、１つの棒状部材において、複数の水分検知部を所定の間隔で設け、一体化されて構成されている。この場合、１つの棒状部材に設けられた複数の水分検知部における検知結果から水位推定ができる。

【0012】

本発明のさらに別の側面では、推定値演算部は、複数の水分計測部における計測値の変化に基づき水位変化を推定する。この場合、計測値の変化を捉えることで、水位の計時的変化を捉えた推定ができる。

【0013】

本発明のさらに別の側面では、複数の水分計測部による計測結果を発信する発信部と、複数の水分計測部から離隔して配置され、発信部からの計測結果を受信する受信部とを備え、推定値演算部は、受信部で受信された計測結果を集約して地下水位を推定する。この場合、複数の水分計測部から離隔した場所において、集約した計測結果に基づく地下水位の推定がなされる。

【0014】

本発明のさらに別の側面では、水分計測部は、土中の体積含水率を誘電率から計測する。この場合、メンテナンスが簡易で、かつ確実な計測となる。

【0015】

本発明のさらに別の側面では、水分計測部は、土壌水分計で構成される。この場合、土壌水分計を複数使用することで、水位推定に必要な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る地下水位推定システムの概要を説明するための概念図である。

【図2】地下水位推定システムの一構成例について説明するためのブロック図である。

【図3】（Ａ）～（Ｃ）は、地下水位の変化の様子を示す概念図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、地下水位の推定について説明するための概念図である。

【図5】比較例としての水位観察の方法について示す図である。

【図6】現場端末における動作について一例を説明するためのフローチャートである。

【図7】データセンターにおける観測データの受付処理について一例を説明するためのフローチャートである。

【図8】データセンターにおける演算処理について一例を説明するためのフローチャートである。

【図9】データセンターにおける判定処理及び表示（出力）処理について一例を説明するためのフローチャートである。

【図10】（Ａ）及び（Ｂ）は、現場端末における異常発生の一例について示す概念図である。

【図11】第２実施形態に係る地下水位推定システムの概要を説明するための概念図である。

【図12】第３実施形態に係る地下水位推定システムの概要を説明するための概念図である。

【図13】（Ａ）～（Ｃ）は、地下水位推定システムの他の一例について概要を説明するための概念図である。

【図14】（Ａ）～（Ｄ）は、地下水位推定システムのさらに他の一例について概要を説明するための概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、第１実施形態に係る地下水位推定システムについて一例を説明する。図１等に示すように、本実施形態に係る地下水位推定システム１００は、地下水位について観測を行う対象となる現場ＳＩに設置される現場端末１０と、現場端末１０からの情報を受け付けるデータセンター５０とを備える。図示の一例では、地下水位の推定を行う対象となる斜面等の現場ＳＩに現場端末１０を複数設置し、各現場端末１０において計測（観測）された結果としての観測データＯＤを、現場ＳＩから離隔された場所に設置されたデータセンター５０に対して無線により発信（送信）する。データセンター５０において、各現場端末１０からの観測データＯＤが集約されることで、現場ＳＩにおける地下水位が推定される。さらに、データセンター５０は、各現場端末１０からの観測データＯＤ等の情報に加え、気象データ等の他の情報を、外部から取得することで、現場ＳＩの状況等を判断し、危険度の判定が可能となっているものとしてもよい。

【0018】

以下、図２として示すブロック図を参照して、地下水位推定システム１００の一構成例について説明する。なお、図示では、簡略化するため、１つの現場端末１０がデータセンター５０と通信している様子を示している。

【0019】

地下水位推定システム１００のうち、現場端末１０は、複数（図示の例では３つ）の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃで構成されるセンサー部１１と、記憶部１２と、通信部１３と、バッテリー１４と、各部と接続する主制御部１５とを備え、各部が筐体ＳＣに収納されている。なお、センサー部１１において、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃについては、一部が筐体ＳＣから地面ＧＮに向けて下方に突き出して地下ＵＮに埋められた状態となっている。また、ここでの一例では、設置位置（深さ）の異なる３つの水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃでセンサー部１１を構成しているが、現場ＳＩの状況や各水分計測部１１ａ等の測定能力に応じて、１つの設置箇所においてセンサー部１１を構成する水分計測部の個数は適宜変更するものとしてもよい。

【0020】

現場端末１０は、既述のように、現場ＳＩに設置され、設置箇所における状況をデータセンター５０に送るための装置である。図示の一例では、現場端末１０は、各部を収納した筐体ＳＣが現場ＳＩの地面ＧＮの上に設置されるとともに、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、深さの異なる箇所に設置されて地面ＧＮから地下（土中）ＵＮに向けて地面ＧＮに対して垂直に埋め込まれた状態で、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより、異なる深さにおいて地下ＵＮの水分が計測される。また、主制御部１５は、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて計測した結果に関する各種データを、設置箇所における状況を示す情報として、データセンター５０に送る。

【0021】

以下、現場端末１０の各部の詳細について説明する。まず、現場端末１０のうち、センサー部１１は、すなわち各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、互いに長さの異なる棒状部材ＢＡを有し、その端部に水分検知部ＭＤとしての電極ＥＲを設けて構成されている。各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、例えば土壌水分計で構成できる。図示の一例では、最も浅い側すなわち地面ＧＮに近い側に水分計測部１１ａが設置され、最も深い側すなわち地面ＧＮから遠い側に水分計測部１１ｃが設置され、これらの中間に水分計測部１１ｂが設置されている。各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、先端部分（最深部）である電極ＥＲにおいて通電を行って土中の誘電率を測定し、測定された誘電率から、電極ＥＲ付近における水分量が算出される。ここでは、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、上記水分量として、体積含水率が観測データＯＤとして取得されるものとする。地下水位推定システム１００では、この観測データＯＤに基づいて水位（斜線のハッチングで示す地下水の領域Ｒ１の上端位置）の推定がなされる。

【0022】

なお、水分計測部１１ａ等として、土壌水分計を採用した場合、土質等にも影響を受けるが、深さ方向についておよそ５０ｃｍ程度の範囲について、計測結果に基づく推定が可能となる。したがって、例えば、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間の距離（深さの差）ＤＤａ，ＤＤｂ，ＤＤｃを５０ｃｍ程度ずつとなるようにし、これを各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃがそれぞれ担う測定範囲とすると、３つの水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ全体として、深さ方向について観察可能範囲ＤＤｘを１５０ｃｍ程度とすることができる。なお、図示の一例では、地下（土中）ＵＮにおいて、岩盤ＬＹ１より上の領域として存在する土層ＬＹ２について計測できるように観察可能範囲ＤＤｘの範囲が、すなわち各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの配置が定められている。

【0023】

記憶部１２は、例えばストレージデバイス等で構成される。記憶部１２は、センサー部１１すなわち３本の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと接続し、水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて検知された土壌水分すなわち体積含水率についての観測データＯＤを記録する。この場合、記憶部１２は、センサー部１１と協働して、観測データＯＤを記録するロガーとして機能している。

【0024】

通信部１３は、データセンター５０との通信を行うための装置であり、主制御部１５からの指令に従って、観測データＯＤを含む各種データの送受信を行う。すなわち、通信部１３は、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果としての観測データＯＤを発信する発信部として機能する。

【0025】

バッテリー１４は、現場端末１０を構成する各部に電力を供給して、各部における電源駆動を維持するための電源である。

【0026】

主制御部１５は、例えばＣＰＵや、電子回路、あるいはこれらとストレージデバイスの組合せ等で構成され、現場端末１０を構成する上記各部と接続されて、これらの動作制御、延いては、現場端末１０全体の動作についての統括制御を行う。ここでは、特に、３本の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける水分検知動作のタイミング制御や、記録した観測データＯＤについて、通信部１３を介して、データセンター５０への送信（出力）を行う。主制御部１５は、このほかにも、例えばバッテリー１４における残量のチェックや、そのチェック結果についてのデータセンター５０への報告等種々の管理動作を行う。

【0027】

以下、地下水位推定システム１００のうち、データセンター５０の詳細について説明する。データセンター５０は、通信部５１と、データサーバ５２と、推定値演算部５３と、出力装置５４とを備える。

【0028】

データセンター５０は、既述のように、現場ＳＩから離隔して設けられ、現場ＳＩの各地に設置された複数の現場端末１０からの情報を通信部５１において受け付け、受け付けた情報を、データサーバ５２において集約し、これに基づき、推定値演算部５３において現場ＳＩにおける地下水位の推定を行う。なお、推定した結果については、例えば表示パネル等の表示部で構成される出力装置５４において表示される。

【0029】

通信部５１は、各地に設置された現場端末１０との通信を行うための装置として機能すべく、現場端末１０の通信部１３との間で交信可能となっている。すなわち、通信部５１は、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃから離隔して配置され、発信部である通信部１３からの計測結果（観測データＯＤ）を受信する受信部として機能する。

【0030】

データサーバ５２は、通信部５１介して受け取った現場端末１０からの観測データＯＤをはじめとする各種データの管理を行う。また、詳細な図示や説明を省略するが、データサーバ５２では、現場端末１０からの情報以外にも、例えば現場ＳＩにおける気象予測情報等といった外部からの各種情報が管理されており、データセンター５０は、これらの情報から現場ＳＩにおける土砂崩れ発生の可能性といった各種の危険性について、総合的に判断することが可能となっている。

【0031】

推定値演算部５３は、例えばＣＰＵや、電子回路等で構成され、現場端末１０からの観測データＯＤに基づいて、現場ＳＩにおける地下水位を推定する。より具体的には、各現場端末１０を構成する複数（３本）の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果と複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間における深さの差とに基づき現場ＳＩにおける地下水位を推定する演算装置である。なお、出力装置５４では、例えば推定値演算部５３による地下水位の推定結果等が出力表示される。

【0032】

以下、現場端末１０を設置した現場ＳＩにおける概念図である図３（Ａ）～図３（Ｃ）を参照して、地下水位の変化の様子と、センサー部１１を構成する水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる水分計測とについて説明する。

【0033】

図３（Ａ）から図３（Ｃ）にかけて、地下ＵＮにおける水位の上昇（あるいは下降）の様子が概念的に示されている。図示の一例では、地下ＵＮは、硬い岩盤ＬＹ１の上に水分を含みやすい土層ＬＹ２が形成された構成となっているものとする。地下ＵＮに含有される地下水は、湧き水等の水分が土層ＬＹ２に浸透することで形成され、図中においては、既述のように、斜線のハッチングで示す領域Ｒ１により示している。すなわち、地下水を示す領域Ｒ１は、岩盤ＬＹ１より上の領域であって土層ＬＹ２中にあり、領域Ｒ１の上端（もっとも地表に近い側の端）は、土層ＬＹ２中における地下水位ＷＬ１を示している。地下水位推定システム１００は、この地下水位ＷＬ１の位置を推定するためのものということになる。また、既述のように、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、地下ＵＮの状況に応じて領域Ｒ１の状況を把握すべく、設けられている。

【0034】

ここで、図３（Ａ）に示すように、まず、深さ方向について地表の位置ＧＮ１から岩盤ＬＹ１（岩盤ＬＹ１と土層ＬＹ２との境界ＢＤ）までの距離である土層厚をｈとし、位置ＧＮ１から各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの電極ＥＲまでの距離である設置深さをＺａ，Ｚｂ，Ｚｃとする。この場合、Ｚａ＜Ｚｂ＜Ｚｃ＜ｈとなる。ここで、これらについては、例えば事前に地下ＵＮに関する調査を行っており、土層厚ｈの値や土質等が既知であり、これらや、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの性能等に応じて、適した設計で設置深さＺａ，Ｚｂ，Ｚｃが定められているものとする。

【0035】

また、既述のように、水分計測部１１ａによる測定範囲は、距離ＤＤａに示す範囲であるものとする。同様に、水分計測部１１ｂによる測定範囲は、距離ＤＤｂに示す範囲であり、水分計測部１１ｃによる測定範囲は、距離ＤＤｃに示す範囲であるものとする。ここでは、分かりやすい一例として、上記各値は、下記の数式を満たす状態となっているものとする。
Ｚａ＋ＤＤａ＝Ｚｂ
Ｚｂ＋ＤＤｂ＝Ｚｃ
Ｚｃ＋ＤＤｃ＝ｈ
つまり、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、測定範囲が重畳せず、かつ、連続した状態で、距離ＤＤａから距離ＤＤｃまでを繋いだ範囲が、現場端末１０における観察可能範囲ＤＤｘとなっているものとする。言い換えると、現場端末１０は、岩盤ＬＹ１と土層ＬＹ２との境界ＢＤから水分計測部１１ａを設置した設置深さＺａの位置までの範囲を観察可能範囲ＤＤｘとしている。

【0036】

ここで、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより測定（計測）された体積含水率に基づく水位の推定については、体積含水率が不飽和の値となるものに基づいてなされる。各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの電極ＥＲの位置が、地下水位ＷＬ１よりも低くなる、すなわち電極ＥＲが領域Ｒ１に含まれた状態になると、体積含水率が飽和となる。つまり、体積含水率が最大値となる。一方、電極ＥＲの位置が、地下水位ＷＬ１よりも高ければ、体積含水率が不飽和となる。つまり、体積含水率が最大値よりも低い値となる。この際、地下水位ＷＬ１が近くなるほど、体積含水率の値が大きくなる。例えば、図３（Ａ）～図３（Ｃ）において、水分計測部１１ｃの電極ＥＲは、図３（Ａ）においてのみ、体積含水率が不飽和となる値を示し、図３（Ｂ）や図３（Ｃ）においては、体積含水率が飽和となる値を示すことになる。これは、図３（Ａ）に示す場合、地下水位ＷＬ１は、距離ＤＤｃに示す範囲にあり、この場合、水分計測部１１ｃにおいて測定される体積含水率に基づいて、地下水位ＷＬ１の位置推定がなされることになる。すなわち、送信される観測データＯＤのうち、水分計測部１１ｃにおける計測結果が採用されることになる。一方、図３（Ｂ）や図３（Ｃ）に示す場合、他の水分計測部１１ａ，１１ｂにおける計測結果が採用されることになる。

【0037】

以下、図３（Ａ）から図３（Ｃ）にそれぞれ示す状態における水分の測定について、より詳しく説明する。

【0038】

まず、図３（Ａ）に示す状態となっている場合、すなわち、地下水位ＷＬ１が、３つの水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃのいずれに対しても、その先端である電極ＥＲ（水分検知部ＭＤ）に到達していない場合について考察する。この場合、例えば最も岩盤ＬＹ１に近い水分計測部１１ｃの電極ＥＲの付近にある土壌がある程度の水分を含んでいると考えられ、測定される誘電率あるいはこれに対応する体積含水率が、ほとんど水分がないと考えられる他の水分計測部１１ａ，１１ｂとは異なる数値で検出されると想定される。したがって、この場合、水分計測部１１ｃにおいて測定される体積含水率に基づいて、地下水位ＷＬ１の位置推定がなされることで、より的確な推定が可能になる。

【0039】

一方、図３（Ｂ）に示す状態となっている場合、すなわち、地下水位ＷＬ１が、水分計測部１１ｃの電極ＥＲの位置よりも上にあり、水分計測部１１ｃの電極ＥＲが領域Ｒ１に含まれているが、２つの水分計測部１１ａ，１１ｂの電極ＥＲには到達していない場合について考察する。この場合、水分計測部１１ｃの電極ＥＲにおいては、飽和体積含水率に到達していることを示す値が検出されると考えられる。つまり、体積含水率が最大値を示すことになる。これに対して、２つの水分計測部１１ａ，１１ｂの電極ＥＲは異なる数値（飽和体積含水率に到達していない値）が検出されると想定される。また、水分計測部１１ａと水分計測部１１ｂとの間においても検出値に差異が生じていると想定される。したがって、この場合、水分計測部１１ｂにおいて測定される体積含水率に基づいて、地下水位ＷＬ１の位置推定がなされることで、より的確な推定が可能になる。

【0040】

最後に、図３（Ｃ）に示す状態となっている場合、すなわち、地下水位ＷＬ１が、２つの水分計測部１１ｂ，１１ｃの電極ＥＲの位置よりも上にあり、２つの水分計測部１１ｂ，１１ｃの電極ＥＲが領域Ｒ１に含まれているが、水分計測部１１ａの電極ＥＲには到達していない場合について考察する。この場合、２つの水分計測部１１ｂ，１１ｃの電極ＥＲにおいては、飽和体積含水率に到達していることを示す値が検出されると考えられる。これに対して、水分計測部１１ａの電極ＥＲは異なる数値（飽和体積含水率に到達していない値）が検出されると想定される。したがって、この場合、水分計測部１１ａにおいて測定される体積含水率に基づいて、地下水位ＷＬ１の位置推定がなされることで、より的確な推定が可能になる。

【0041】

図３（Ａ）～図３（Ｃ）を参照して説明したように、ここでは、不飽和判定となった観測点が複数ある場合、これらのうち最下部観測点（最も地表の位置ＧＮ１から遠い位置）での観測値を採用している。

【0042】

本実施形態では、上記のように、センサー部１１を、深さについて位置が異なる複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃで構成し、これらの間での検出結果の差異に基づいて地下水位ＷＬ１の推定を行う態様としている。これにより、本実施形態の地下水位推定システム１００では、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃとして、例えば土壌水分計のように、土中の水分計測に際して簡易でメンテナンスの負担が軽い、あるいはかからないものを採用しても、精度の良い地下水位の推定が可能となっている。

【0043】

以下、図４として示す概念図を参照して、上記のような構成による地下水位の推定値についての算出手法の具体的一例を説明する。なお、図４（Ａ）は、図３（Ｃ）に対応する図であり、図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）に対応する図である。なお、図示において、土層ＬＹ２のうち、地下水が占める領域Ｒ１を重力水領域ＷＲ１とし、領域Ｒ１（重力水領域ＷＲ１）より上の領域を間隙水領域ＷＲ２とする。

【0044】

ここで、まず、既述の土層厚ｈ、設置深さＺａ，Ｚｂ，Ｚｃについては、既知であるものとし、さらに、設置深さＺａ，Ｚｂ，Ｚｃについては、まとめて設置深さＺと示すこともあるものとする。さらに、設置深さＺの位置を基準とする圧力水頭をψ（≦０；負の値）とする。圧力水頭ψについては、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける観測値である体積含水率から求められる。なお、以後、体積含水率をθとする。したがって、
ψ＝ψ（θ）
とする。なお、圧力水頭ψと体積含水率θとの関係式（体積含水率θに基づく圧力水頭ψの算出）については、具体的一例を後述する。

【0045】

また、岩盤ＬＹ１からの高さが地下水位ＷＬ１を示すものとし、図示のように、この高さをｄとする。すなわち地下水位ＷＬ１を示す高さｄが、地下水位推定システム１００において求めるべき値となるが、これについては、図示のように、上記各パラメータによって、
ｄ＝ｈ－Ｚ＋ψ…（１）
と表現される。例えば図４（Ａ）に示す場合、図３（Ｃ）を参照して示したように、体積含水率として利用される値は、図４（Ａ）において星印で示す水分計測部１１ａにおいて測定される観測値を採用する。すなわち、体積含水率θの値が不飽和となっているもののうち最下部観測点に位置するものを採用する。つまり、図示の一例の場合、水分計測部１１ｃに加え水分計測部１１ｂまでが飽和となっている。したがって、以上の場合、圧力水頭ψを算出する際の基準位置を設置深さＺ＝Ｚａとし、上式（１）は、
ｄ＝ｈ－Ｚａ＋ψ（θ）…（２）
ただし、体積含水率θは、水分計測部１１ａにおいて測定される体積含水率の値
となる。

【0046】

同様に、図４（Ｂ）に示す場合、上式（１）は、
ｄ＝ｈ－Ｚｂ＋ψ（θ）…（３）
ただし、体積含水率θは、水分計測部１１ｂにおいて測定される体積含水率の値
となる。なお、図示等を省略するが、図３（Ａ）に相当する場合については、
ｄ＝ｈ－Ｚｃ＋ψ（θ）…（４）
ただし、体積含水率θは、水分計測部１１ｃにおいて測定される体積含水率の値
となる。

【0047】

ここで、圧力水頭ψの算出方法については、種々の既知の手法を利用することが考えられるが、具体的には、例えば下記のような一例が考えられる。

ここで、体積含水率θを含む各パラメータ等は、以下の通りであり、これらは、土壌の状態等に応じて、適宜定められる。

【0048】

なお、上式（５）は、既知の数式である下記van Genuchtenモデルについて変形することで得られるものである。

【0049】

なお、体積含水率θの適用範囲については、

となる。

【0050】

以上のようにして、高さｄ、すなわち地下水位ＷＬ１の位置についての推定が可能となる。

【0051】

また、上記のようにして推定される高さｄ（地下水位ＷＬ１のの位置）に基づいて、現場端末１０における土壌の安定性について予測することも考えられる。

【0052】

土壌の安定性を解析する（判断する）既知の手法の１つとして、重力水領域ＷＲ１と間隙水領域ＷＲ２との関係に基づいて、せん断応力τ_ｄと、せん断抵抗力τ_ｒとの比として、以下の式で表される斜面安定度Ｆｓを利用するものが知られている。この解析手法を利用することが考えられる。

ここで、上式のうち、ｍは、地下水位比である、つまり、土層厚ｈと高さｄ（地下水位ＷＬ１の位置）との比率であり、以下に示すものとなる。

なお、上式（８）におけるｍ以外のパラメータは、下記の通りである。

【0053】

上式（８）について、一般に、斜面安定度Ｆｓが１以上であれば安定であり、１未満である場合には不安定であるものと考えられる。つまり、上式（９）に示す地下水位比ｍを、現場端末１０での測定に基づく推定結果を利用することで、斜面安定度Ｆｓが１以上であるか１未満であるかを計算でき、この計算結果を、現場端末１０における土壌の危険性を示す指標の１つとして適用することも可能である。

【0054】

以下、図５を参照して、比較例の地下水位推定システムについて説明する。図５は、一比較例として、本実施形態とは異なる手法による水位推定のための観察方法について示す概念的な図である。

【0055】

水位推定のために土中の状態を検知する手法としては、上記実施形態において説明した一例の他にも種々の方法が考えられ、本実施形態とは異なる手法の１つとして、例えば図５に示すうちの１つのように、間隙水圧計ＷＰを利用することが考えられる。すなわち、間隙水圧計ＷＰにより、土中の間隙水圧を測定することで、地下水位の推定を行うことが考えられる。しかしながら、間隙水圧計ＷＰを利用する場合、例えば封入している脱気水の補充や気泡除去等の定期的なメンテナンスが必要となる。特に、自然災害の発生予兆を見るというような場合には、長期に亘って観測を行う必要があるため、上記のようなメンテナンスを要する構成はあまり向かないものと考えられる。

【0056】

これに対して、他の手法の１つとして、例えば同じく図５に示す他の一例のように、棒状部材ＢＡに水分検知部ＭＤ（電極ＥＲ）を有して構成される単独の土壌水分計ＭＭを利用することが考えられる。土壌水分計を利用する場合、上記実施形態において説明した場合と同様に、例えば水分検知部ＭＤ（電極ＥＲ）に電気を流すための電力確保等がなされていれば計測を継続できるため、間隙水圧計ＷＰの場合と比較して、定期的なメンテナンスを要さず、長期間の計測を簡易に行うことが可能である。ただし、土壌水分計ＭＭによって検知可能な範囲は、既述のように、深さ方向についておよそ５０ｃｍ程度となるため、地下水位の変化の様子を観測するために必要な範囲を満たせない可能性がある。

【0057】

これに対して、本実施形態では、複数の水分計測部（例えば３つの水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を深さが異なるように設置しておくことで、例えば土壌水分計のようなメンテナンスは容易だが検出範囲に制限があるようなものを利用しても、地下水位の変化の様子を的確に捉えられる構成としている。

【0058】

なお、以上のような態様の地下水位推定システム１００における地下水位の推定については、データセンター５０を構成する推定値演算部５３において観測データＯＤについて、上記のような演算処理がなされることになる。すなわち、推定値演算部５３は、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、最深部に設置した水分計測部１１ｃから順に、水分計測部１１ｂ、水分計測部１１ａについて飽和判定を順次行い、不飽和判定となった水分計測部のうち最も深いものについて圧力水頭ψを推定する。さらに、推定値演算部５３は、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける計測値の変化に基づき水位変化を予測するものともなっている。

【0059】

以下、図６～図９に示すフローチャートを参照して、地下水位推定システム１００の各部における動作について、一例を説明する。

【0060】

最初に、図６を参照して、現場端末１０における動作処理について、すなわち観測データＯＤの収集について、一例を説明する。

【0061】

まず、現場端末１０の主制御部１５は、単位時間ごと（図示の一例では１０分ごと）に観測データＯＤを収集すべく、まず、所定の時刻であるかを確認し（ステップＳ１０１）、所定の時刻でなければ（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、所定の時刻になるまで待機する（ステップＳ１０２）。所定の時刻になると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、主制御部１５は、センサー部１１を構成する３つ全ての水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて計測を行わせ、記憶部１２にデータの記録をさせる。また、これととともに、これらの計測結果が、観測データＯＤ（体積含水率θ）として収集される（ステップＳ１０３）。

【0062】

次に、主制御部１５は、通信部１３を介して、データセンター５０（データサーバ５２）へ、ステップＳ１０３で収集された観測データＯＤを送信する（ステップＳ１０４）。

【0063】

主制御部１５は、ステップＳ１０４での送信について、送信結果に異常が無ければ（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１からの動作を繰り返す。なお、送信結果に異常がある場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、動作を中止して終了する。典型的には、接続・送信不良等が考えられる。

【0064】

次に、図７を参照して、データセンター５０のうち、主にデータサーバ５２における動作処理について、一例を説明する。

【0065】

まず、データセンター５０のデータサーバ５２は、通信部５１を介して、各現場端末１０から最新の観測データＯＤ（体積含水率θ）を受信したか（データ受信の有無）を確認し（ステップＳ２０１）、確認がされなければ（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、所定の時間待機する（ステップＳ２０２）。所定の時間が経過すると、再びステップＳ２０１の確認を行い、これを繰り返す。ステップＳ２０１において、確認がされると（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、データサーバ５２は、受信した観測データＯＤをデータサーバ５２内の所定の記憶領域に保存し（ステップＳ２０３）、また、演算装置である推定値演算部５３に対して、受信した観測データＯＤを送信（出力）する（ステップＳ２０４）。

【0066】

データサーバ５２は、ステップＳ２０４での送信について、送信結果に異常が無ければ（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１からの動作を繰り返す。なお、送信結果に異常がある場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、動作を中止して終了する。典型的には、接続・送信不良等が考えられる。

【0067】

次に、図８を参照して、データセンター５０のうち、主に演算装置である推定値演算部５３における動作処理について、一例を説明する。すなわち、上述した体積含水率θに基づく地下水位の推定（高さｄの算出）の演算処理について、一例を説明する。また、ここでは、上述した斜面安定度Ｆｓの解析についても、併せて行うものとする。

【0068】

まず、データセンター５０の推定値演算部５３は、データサーバ５２から最新の観測データＯＤ（体積含水率θ）を受信したか（データ受信の有無）を確認し（ステップＳ３０１）、確認がされなければ（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、所定の時間待機し（ステップＳ３０２）、所定の時間が経過すると、再びステップＳ３０１の確認を行い、これを繰り返す。ステップＳ３０１において、確認がされると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、推定値演算部５３は、図３（Ａ）～図３（Ｃ）を参照して説明したように、各深度における飽和・不飽和について判定を行う（ステップＳ３０３）。

【0069】

ステップＳ３０３の判定結果に基づき、重力水領域ＷＲ１の判定をするとともに、併せて全深度において飽和判定となっているか否かを確認する（ステップＳ３０４）。

【0070】

ステップＳ３０４において、全深度において飽和判定とはなっていなければ（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、推定値演算部５３は、不飽和となっているもののうち最深部のものすなわち最下部観測点での観測値（体積含水率θ）から圧力水頭ψを算出する（ステップＳ３０５）。

【0071】

さらに、推定値演算部５３は、ステップＳ３０４で算出された圧力水頭ψに基づき、地下水位の推定値としての高さｄの値を算出するとともに、地下水位比ｍを算出する（ステップＳ３０６）。

【0072】

推定値演算部５３は、ステップＳ３０６で算出された地下水位比ｍに基づき、斜面安定度Ｆｓの解析を行う（ステップＳ３０７）。

【0073】

一方、ステップＳ３０４において、全深度において飽和判定となっている場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、推定値演算部５３は、重力水領域ＷＲ１について、３つの水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、最も浅い位置に設置した水分計測部１１ａの観測範囲よりも水位が高くなっているものと判断する。この場合、推定値演算部５３は、地下水位比ｍの値がｍ＝１となっているものとして、すなわち重力水領域ＷＲ１の上端が地表に相当する高さになっているものとして取り扱い（ステップＳ３０８）、この状態における斜面安定度Ｆｓの解析が行われる（ステップＳ３０７）。

【0074】

ステップＳ３０７の後、推定値演算部５３は、ステップＳ３０７において算出された解析結果としての斜面安定度Ｆｓの値を、データサーバ５２に送信し、データサーバ５２内の所定の記憶領域において当該値が保存（格納）される（ステップＳ３０９）。

【0075】

推定値演算部５３は、ステップＳ３０９でのデータサーバ５２への送信について、送信結果に異常が無ければ（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０１からの動作を繰り返す。なお、送信結果に異常がある場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、動作を中止して終了する。典型的には、接続・送信不良等が考えられる。

【0076】

最後に、図９を参照して、斜面安定度Ｆｓについての判定や、各種データ等の出力表示について、一例を説明する。

【0077】

まず、データセンター５０のデータサーバ５２において、格納されている観測データＯＤ及び斜面安定度Ｆｓの読み込みがなされる（ステップＳ４０１）とともに、例えば推定値演算部５３等において、斜面安定度Ｆｓに基づく土壌の安定・不安定についての判定が行われる、すなわち、斜面安定度Ｆｓの値が１以上であるか、１未満であるかが確認される（ステップＳ４０２）。

【0078】

ステップＳ４０２において、斜面安定度Ｆｓの値が１以上である、すなわち土壌が安定であると判断された場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、データサーバ５２は、出力装置５４において、警報を伴うことなく、観測データＯＤ及び斜面安定度Ｆｓを出力させる（ステップＳ４０３）。

【0079】

一方、ステップＳ４０２において、斜面安定度Ｆｓの値が１未満である、すなわち土壌が不安定であると判断された場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、データサーバ５２は、出力装置５４において、警報をとともに、観測データＯＤ及び斜面安定度Ｆｓを出力させ、注意喚起する（ステップＳ４０４）。

【0080】

なお、上記のように、斜面安定度Ｆｓの値が１未満である、すなわち土壌が不安定であると判断される状況が続くと、例えば図１０（Ａ）のように、現場ＳＩにおいてセンサー部１１が地中に埋められて正常に設置されていた現場端末１０が、図１０（Ｂ）に示すように、土砂崩れ等の異常発生に伴って、地中に埋められていた箇所が地上に出てきてしまう、といった状況になることも想定される。図１０（Ｂ）に示すような状態となった場合、センサー部１１において検知される値（誘電率の値）は、地中においてはあり得ないような数値を示すことになると想定される。したがって、このような数値がデータセンター５０に送信された場合には、図６のステップＳ１０５で例示したような接続不良等に見られる現場端末１０の機器故障等ではなく、現場ＳＩにおいて既に異常が発生しているものとして捉えることができる。

【0081】

以上のように、本実施形態に係る地下水位推定システム１００は、深さの異なる箇所に設置されて土中の水分を計測する複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果と複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間における深さの差とに基づき地下水位を推定する推定値演算部５３とを備える。地下水位推定システム１００では、互いに深さの異なるところに設置した各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれの深さ位置において土中の水分を計測し、推定値演算部５３において、各水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果とそれらの深さ位置（測定位置）の違いとに基づいて地下水位を推定する構成とすることで、例えば土壌水分計のように土中の水分計測に際して簡易でメンテナンスの負担が軽い、あるいはかからないものを各水分計測部として採用しても、精度の良い地下水位の推定が可能となる。

【0082】

〔第２実施形態〕
以下、図１１を参照しつつ、第２実施形態に係る地下水位推定システム１００について一例を説明する。本実施形態では、第１実施形態の一例として説明した地下水位推定システム１００と比較して、センサー部１１の構成が異なっている。なお、上記観点以外についての地下水位推定システム１００の全体構成としては、第１実施形態の場合と同様であるので、全体構成のうち、同符号で示す各構成要素についての詳細な説明を省略する。

【0083】

図１１は、本実施形態に係る地下水位推定システム１００の概要を説明するための概念図であり、図２のうち、現場端末１０に関する部分に対応する図である。図示のように、本実施形態に係る地下水位推定システム１００を構成する現場端末１０において、センサー部１１すなわち複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、１つの棒状部材ＢＡｘにおいて、複数の水分検知部ＭＤ（電極ＥＲ）を所定の間隔で設け、一体化されて構成されている。つまり、本実施形態の場合、１つの棒状部材ＢＡｘに設けられた複数の水分検知部ＭＤ（電極ＥＲ）における検知結果（観測データＯＤ）から水位推定ができる。

【0084】

本実施形態においても、センサー部１１を構成する水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果とそれらの深さ位置（測定位置）の違いとに基づいて地下水位を推定する構成とすることで、簡易でメンテナンスのかからない計測としつつ、精度の良い地下水位の推定が可能となる。特に、本実施形態では、センサー部１１を一体化した構造とすることで、例えば現場端末１０の設置負担の軽減を図ることができる。

【0085】

〔第３実施形態〕
以下、図１２を参照しつつ、第３実施形態に係る地下水位推定システム１００について一例を説明する。本実施形態では、第１実施形態の一例として説明した地下水位推定システム１００等と比較して、１つの現場端末１０においてセンサー部１１を複数設けている点が異なっている。なお、上記観点以外についての地下水位推定システム１００の全体構成としては、第１実施形態の場合と同様であるので、全体構成のうち、同符号で示す各構成要素についての詳細な説明を省略する。

【0086】

図１２は、本実施形態に係る地下水位推定システム１００の概要を説明するための概念図であり、図２のうち、現場端末１０に関する部分に対応する図である。図示のように、本実施形態に係る地下水位推定システム１００を構成する現場端末１０において、センサー部１１が複数（図示の例では３つ）設けられており、各センサー部１１を構成する複数の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、それぞれ計測がなされ、複数のセンサー部１１ごとの検知結果（観測データＯＤ）が、記憶部１２において一括して記録されるとともに、通信部１３により送信される。

【0087】

本実施形態においても、各センサー部１１を構成する水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる計測結果とそれらの深さ位置（測定位置）の違いとに基づいて地下水位を推定する構成とすることで、簡易でメンテナンスのかからない計測としつつ、精度の良い地下水位の推定が可能となる。特に、本実施形態では、複数のセンサー部１１について、一括して設置・管理することができる。

【0088】

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

【0089】

まず、上記各実施形態で説明した事項は、一例であり、これらに限らず種々の変更態様が考えられ、例えば、上記各実施形態で説明した態様を適宜組み合わせて採用することも可能である。

【0090】

さらに、水分計測部を埋め込む方向等についても、種々の態様とすることができる。上記各実施形態では、水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの深さ方向（深さの差を決める方向）を、地面ＧＮを平面と見た場合の法線方向としているが、これに限らず、図１３に一例を示すような態様とすることが考えられる。具体的には図１３（Ａ）に示すように、現場ＳＩが傾斜した面（斜面）を有した形状となっている場合において、破線ＬＬで示すように、重力方向Ｇに沿った方向を深さ方向とし、この方向について、所定の間隔で互いに異なる深さ位置となる測定対象点ＰＰにおいて、水分計測を行う態様とすることが考えられる。また、この場合、図１３（Ｂ）に示すように、各現場端末１０において、センサー部１１を重力方向Ｇに沿って延ばす態様とするもののほか、例えば図１３（Ｃ）に示すように、各現場端末１０のセンサー部１１を、重力方向Ｇに垂直な方向（水平方向）に沿って延ばす態様とするものとしてもよい。

【0091】

また、図１４（Ａ）や図１４（Ｂ）に示すように、多数（Ｎ個；例えばＮは、４以上の整数）のセンサー部１１をひとまとめにして、一括した構成としてもよい。さらに、地下ＵＮにおけるセンサー部１１の拡がり方についても種々の態様が考えられ、例えば、図１４（Ｃ）に示すように、センサー部１１が斜め方向に広がる態様としたり、図１４（Ｄ）に示すように、センサー部１１が深さの異なる位置で水平方向に広がる態様としたりすることも考えられる。

【0092】

また、上記において、センサー部１１におけるセンシング精度を加味して、体積含水率θの飽和を規定してもよい。例えば、センサー部１１の観測誤差をθｅとし、θ≧θｓ－θｅであれば、飽和として取り扱うようにする、といったことが考えられる。

【0093】

また、上記では、現場端末１０の水分計測部１１ａ，１１ｂ，１１ｃで測定される体積含水率θの全てを、観測データＯＤとして送信する態様としているが、必要に足る情報を観測データＯＤとしてデータセンター５０へ送信できれば、目的が達成できることから、これに限らず、種々の態様とすることができる。例えば、現場端末１０において、体積含水率θの飽和・不飽和についてまで確認し、採用されるべき観測値である最下部観測点における体積含水率θのみを観測データＯＤとして送信するものとしてもよい。さらに、危険度を図る指標の１つという観点からは、不飽和となる最下部観測点が明らかに危険ではない深さである場合には、危険はない旨の信号のみを観測データＯＤとして現場端末１０からデータセンター５０へ送信する態様とすることも考えられる。すなわち、データセンター５０の一部の処理を、現場端末１０側において担う構成としてもよい。

【0094】

また、例えばデータセンター５０について、物理的なサーバ等で構成されるものに限らず、例えばクラウド化して構成されるものとしてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１０…現場端末、１１…センサー部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…水分計測部、１２…記憶部、１３…通信部、１４…バッテリー、１５…主制御部、５０…データセンター、５１…通信部、５２…データサーバ、５３…推定値演算部、５４…出力装置、１００…地下水位推定システム、ＢＡ，ＢＡｘ…棒状部材、ＢＤ…境界、ＤＤａ，ＤＤｂ，ＤＤｃ…距離、ＤＤｘ…観察可能範囲、ＥＲ…電極、Ｆｓ…斜面安定度、Ｇ…重力方向、ＧＮ…地面、ＧＮ１…位置、ＬＬ…破線、ＬＹ１…岩盤、ＬＹ２…土層、ＭＤ…水分検知部、ＭＭ…土壌水分計、ＯＤ…観測データ、ＰＰ…測定対象点、Ｒ１…領域、ＳＣ…筐体、ＳＩ…現場、ＵＮ…地下、ＷＬ１…地下水位、ＷＰ…間隙水圧計、ＷＲ１…重力水領域、ＷＲ２…間隙水領域、Ｚ，Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃ…設置深さ、ｈ…土層厚、ｍ…地下水位比、θ…体積含水率、τ_ｄ…せん断応力、τ_ｒ…せん断抵抗力、ψ…圧力水頭、θｅ…観測誤差、θｓ…飽和体積含水率、θｒ…残留体積含水率、ψ１…空気侵入圧パラメータ、ｎ…間隙径パラメータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【手続補正書】

【提出日】2022-03-01

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

深さの異なる箇所に設置されて土中の水分を計測する複数の水分計測部と、
前記複数の水分計測部による計測結果と前記複数の水分計測部間における深さの差とに基づき地下水位を推定する推定値演算部と
を備え、
前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部での計測に基づく飽和判定に応じて圧力水頭を推定する、地下水位推定システム。

【請求項2】

前記複数の水分計測部間における深さの差は、各水分計測部における測定可能範囲に応じて定められている、請求項１に記載の地下水位推定システム。

【請求項3】

前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部のうち、最深部に設置した水分計測部から順に飽和判定を行い、不飽和判定となった水分計測部のうち最も深いものについて圧力水頭を推定する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項4】

前記複数の水分計測部は、互いに長さの異なる複数の棒状部材の端部に水分検知部を設けて構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項5】

前記複数の水分計測部は、１つの棒状部材において、複数の水分検知部を所定の間隔で設け、一体化されて構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項6】

前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部における計測値の変化に基づき水位変化を推定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項7】

前記複数の水分計測部による計測結果を発信する発信部と、
前記複数の水分計測部から離隔して配置され、前記発信部からの計測結果を受信する受信部と
を備え、
前記推定値演算部は、前記受信部で受信された計測結果を集約して地下水位を推定する、請求項１～６のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項8】

前記水分計測部は、土中の体積含水率を誘電率から計測する、請求項１～７のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項9】

前記水分計測部は、土壌水分計で構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【手続補正書】

【提出日】2022-06-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

深さの異なる箇所に設置されて土中の水分を計測する複数の水分計測部と、
前記複数の水分計測部による計測結果と前記複数の水分計測部間における深さの差とに基づき地下水位を推定する推定値演算部と
を備え、
前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部での計測に基づく飽和判定において不飽和判定となった水分計測部のうち最も深いものについて圧力水頭を推定する、地下水位推定システム。

【請求項2】

前記複数の水分計測部間における深さの差は、各水分計測部における測定可能範囲に応じて定められている、請求項１に記載の地下水位推定システム。

【請求項3】

前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部のうち、最深部に設置した水分計測部から順に飽和判定を行う、請求項１及び２のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項4】

前記複数の水分計測部は、互いに長さの異なる複数の棒状部材の端部に水分検知部を設けて構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項5】

前記複数の水分計測部は、１つの棒状部材において、複数の水分検知部を所定の間隔で設け、一体化されて構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項6】

前記推定値演算部は、前記複数の水分計測部における計測値の変化に基づき水位変化を推定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項7】

前記複数の水分計測部による計測結果を発信する発信部と、
前記複数の水分計測部から離隔して配置され、前記発信部からの計測結果を受信する受信部と
を備え、
前記推定値演算部は、前記受信部で受信された計測結果を集約して地下水位を推定する、請求項１～６のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項8】

前記水分計測部は、土中の体積含水率を誘電率から計測する、請求項１～７のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。

【請求項9】

前記水分計測部は、土壌水分計で構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の地下水位推定システム。