特許 7393704 水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-29

(45)【発行日】2023-12-07

(54)【発明の名称】水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法

(51)【国際特許分類】

   E02B 11/00 20060101AFI20231130BHJP

   E02D 3/10 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

E02B11/00 Z

E02D3/10 101

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022577973

(86)(22)【出願日】2021-01-29

(86)【国際出願番号】 JP2021003357

(87)【国際公開番号】W WO2022162900

(87)【国際公開日】2022-08-04

【審査請求日】2023-05-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100164471

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100176728

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】吉村 勇祐

(72)【発明者】

【氏名】板坂 浩二

(72)【発明者】

【氏名】日吉 健至

(72)【発明者】

【氏名】玉松 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 航

(72)【発明者】

【氏名】内堀 大輔

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－２９３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６２７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３２４０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４８６７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｂ １１／００

Ｅ０２Ｄ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤材料が充填された土槽と、
前記地盤材料からの排水を貯留する貯水槽と、
前記土槽と前記貯水槽とを連通し、前記排水を前記貯水槽へ導水する複数の排水管と、
前記排水管のそれぞれに設けられた弁装置と、
前記土槽の水位を調整する制御部と、を備え、
前記排水管は、それぞれ、鉛直方向における異なる高さ位置で前記土槽に接続されており、
前記制御部は、目標水位に対応する高さ未満の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を閉じた後、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を開き、前記水位を前記目標水位に調整する水位調整土槽システム。

【請求項2】

前記貯水槽から排水する排水ポンプと、
前記貯水槽の貯水状態を検知する貯水センサと、を更に備え、
前記制御部は、
前記貯水センサが貯水を検知している場合、前記排水ポンプで前記貯水槽を排水してから前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管の前記弁装置のうち、閉状態の最も高い位置の前記弁装置を開き、
前記貯水センサが貯水を検知していない場合、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管の前記弁装置のうち、閉状態の最も高い位置の前記弁装置を開く請求項１に記載の水位調整土槽システム。

【請求項3】

前記貯水槽の隔壁が透水性の材料で形成されており、
前記貯水槽に貯水された排水を、前記隔壁を介して当該貯水槽の外部へ排水する請求項１又は２に記載の水位調整土槽システム。

【請求項4】

前記隔壁における、側壁が鉛直方向と交差している、又は、底壁が水平方向と交差している請求項３に記載の水位調整土槽システム。

【請求項5】

地盤材料が充填された土槽の水位を調整する排水槽であって、
前記土槽からの排水を貯留する貯水槽と、
前記土槽と連通し、前記排水を前記貯水槽へ導水する複数の排水管と、
前記排水管のそれぞれに設けられた弁装置と、
前記水位を調整する制御部と、を備え、
前記排水管は、それぞれ、鉛直方向における異なる高さ位置で前記土槽に接続されており、
前記制御部は、目標水位に対応する高さ未満の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を閉じた後、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を開き、前記水位を前記目標水位に調整する排水槽。

【請求項6】

前記貯水槽から排水する排水ポンプと、
前記貯水槽の貯水状態を検知する貯水センサと、を更に備え、
前記制御部は、
前記貯水センサが貯水を検知している場合、前記排水ポンプで前記貯水槽を排水してから前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管の前記弁装置のうち、閉状態の最も高い位置の前記弁装置を開き、
前記貯水センサが貯水を検知していない場合、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管の前記弁装置のうち、閉状態の最も高い位置の前記弁装置を開く請求項５に記載の排水槽。

【請求項7】

地盤材料が充填された土槽と、
前記地盤材料からの排水を貯留する貯水槽と、
前記土槽と前記貯水槽とを連通し、前記排水を前記貯水槽へ導水する複数の排水管と、
前記排水管のそれぞれに設けられた弁装置と、を備え、
前記排水管が、それぞれ、鉛直方向における異なる高さ位置で前記土槽に接続されている水位調整土槽システムにおける、前記土槽の水位を調整する水位調整方法であって、
前記土槽の目標水位に対応する高さ未満の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を閉じる閉弁工程と、
前記閉弁工程の後に実行され、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を開く開弁工程と、を含む水位調整方法。

【請求項8】

前記貯水槽から排水する排水工程と、
前記貯水槽の貯水状態を検知する検知工程と、を更に含み、
前記検知工程で貯水が検知された場合、前記排水工程を実行した後、前記開弁工程を実行し、
前記検知工程で貯水が検知されなかった場合、前記排水工程を実行せずに、前記開弁工程を実行し、
前記開弁工程では、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管の前記弁装置のうち、閉状態の最も高い位置の前記弁装置を開く請求項７に記載の水位調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

土壌中の間隙水は、液状化現象の発現に影響している。非特許文献１には、固体状態にある砂地盤が地震動を受けることにより生じる液状化現象に関するモデル化を土槽実験により行う場合が記載されている。非特許文献１では、横６０ｃｍ、幅１５ｃｍ、高さ３０ｃｍの小型の土槽容器で形成した土槽モデルにより液状化現象を実験した事例が記載されている。

【0003】

非特許文献２には、地中レーダー技術として、電磁波（電波）の地下物体からの反射を利用した地下計測法が記載されている。地中レーダー技術は、埋設物探査に多く利用されている他、地下水や土壌水分の計測に利用されている。地中レーダー技術では、土壌と周囲土壌との間の空隙率や含水率等の違いが計測に影響することが記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】土槽実験による液状化現象のモデル化、土木学会年次学術講演会講演概要集第３部（Ａ）、ｖｏｌ：５６：２００１、Ｐ２８４－２８５、国松ら、［令和２年１月１２日検索］、インターネット＜https://www.jsce.or.jp/library/eq10/proc/00035/56-3A-0142.pdf＞

【文献】地中レーダー技術に関する調査検討会報告書、H29.3総務省 地中レーダー技術に関する調査検討会、［令和２年１月１２日検索］、インターネット＜https://www.soumu.go.jp/main_content/000477180.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のごとく、土壌、地中、地盤など（以下、単に地盤等と記載する）のにおける水分は、種々の現象に影響を及ぼしている。そのためこれら現象の調査研究及びこれら現象を利用した研究開発において、地盤等の水分状態の調整を可能とした水位調整土槽システム、土槽の水位調整を実現する排水槽及び土槽の水位調整方法の提供が望まれる。

【0006】

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、土槽に充填されている地盤材料中の水位を調整することができる水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための本発明に係る水位調整土槽システムは、
地盤材料が充填された土槽と、
前記地盤材料からの排水を貯留する貯水槽と、
前記土槽と前記貯水槽とを連通し、前記排水を前記貯水槽へ導水する複数の排水管と、
前記排水管のそれぞれに設けられた弁装置と、
前記土槽の水位を調整する制御部と、を備え、
前記排水管は、それぞれ、鉛直方向における異なる高さ位置で前記土槽に接続されており、
前記制御部は、目標水位に対応する高さ未満の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を閉じた後、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を開き、前記水位を前記目標水位に調整している。

【0008】

上記目的を達成するための本発明に係る排水槽は、
前記土槽からの排水を貯留する貯水槽と、
前記土槽と連通し、前記排水を前記貯水槽へ導水する複数の排水管と、
前記排水管のそれぞれに設けられた弁装置と、
前記水位を調整する制御部と、を備え、
前記排水管は、それぞれ、鉛直方向における異なる高さ位置で前記土槽に接続されており、
前記制御部は、目標水位に対応する高さ未満の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を閉じた後、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を開き、前記水位を前記目標水位に調整する。

【0009】

上記目的を達成するための本発明に係る水位調整方法は、
地盤材料が充填された土槽と、
前記地盤材料からの排水を貯留する貯水槽と、
前記土槽と前記貯水槽とを連通し、前記排水を前記貯水槽へ導水する複数の排水管と、
前記排水管のそれぞれに設けられた弁装置と、を備え、
前記排水管が、それぞれ、鉛直方向における異なる高さ位置で前記土槽に接続されている水位調整土槽システムにおける、前記土槽の水位を調整する水位調整方法であって、
前記土槽の目標水位に対応する高さ未満の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を閉じる閉弁工程と、
前記閉弁工程の後に実行され、前記目標水位に対応する高さ以上の高さ位置で前記土槽に接続された前記排水管に設けられた前記弁装置を開く開弁工程と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

土槽に充填されている地盤材料中の水位を調整することができる水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】水位調整土槽システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】土槽の構成を示す模式図である。

【図3】水位調整土槽システムの機能ブロック図である。

【図4】水位調整土槽システムのフロー図である。

【図5】水位調整後の水位調整土槽システムの状態を示す模式図である。

【図6】別の水位調整土槽システムの概略構成を示す模式図である。

【図7】別の貯水槽の構成を示す模式図である。

【図8】別の貯水槽の構成を示す模式図である。

【図9】別の貯水槽の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図面に基づいて、本発明の実施形態に係る水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法について説明する。

【0013】

（概略構成の説明）
図１に示すように、本実施形態に係る水位調整土槽システム１００は、地盤材料Ｓが充填された土槽１と、土槽１の水位Ｌが目標水位Ｔとなるように水位を調整する排水槽２００とを備えている。

【0014】

排水槽２００は、地盤材料Ｓからの排水Ｄを貯留する貯水槽４と、土槽１と貯水槽４とを連通し、排水Ｄを貯水槽４へ導水する複数の排水管２と、排水管２のそれぞれに設けられた弁装置３と、土槽１の水位Ｌを調整する制御部９と、を備えている。

【0015】

本実施形態において、排水槽２００は、更に、貯水槽４から排水Ｄを排水する排水ポンプ６と、貯水槽４の貯水状態を検知する貯水センサ５と、を備えている。

【0016】

制御部９は、弁装置３を制御して、土槽１中の水位Ｌが目標水位Ｔとなるように制御する。これにより、水位調整土槽システム１００は、土槽１の水位Ｌの調整を低コストで実現することができる。また、貯水センサ５で検知した貯水槽４の貯水状態に基づいて、排水ポンプ６を制御して貯水槽４から排水Ｄを排水する。これにより、水位調整土槽システム１００は、土槽１の水位の調整を適切に実現することができる。

【0017】

（各部の説明）
図１，２に示すように、土槽１は、土槽容器１０と地盤材料Ｓとを備えている。土槽１は、コンクリートなどで形成された擁壁を備えた有底筒状の土槽容器１０に、地盤材料Ｓを充填されている。土槽容器１０は、地面Ｇ側が外部に開口する状態で、例えば地中に埋設されている。本実施形態では、土槽容器１０が有底角筒状である場合を例示して説明しているが、土槽容器１０は有底角筒状である場合に限られず、多角形状や円筒状の有底筒状であってもよい。土槽容器１０の大きさは、検証や実験の目的に応じて定める。

【0018】

土槽容器１０は、評価対象となるモデル地盤を形成する地盤材料Ｓと、地盤材料Ｓに含ませる水分とをその筒の内部に保持可能な容器である。本実施形態において、土槽容器１０は、コンクリートなどで形成された擁壁及び底壁で形成されている。土槽容器１０の容器内側には内部の水分の保持性を高めるべく、一例として、防水シートの敷設、ＦＲＰ加工、防水塗装等の防水加工が施されたりしている。なお、土槽容器１０はコンクリート製に限られず、アクリル製などの樹脂製の容器であってもよいし、地中に掘った穴の壁面に防水シートを敷設したものでもよい。

【0019】

土槽容器１０中には上述の水分として、地盤材料Ｓの粒子間に存在する土壌水と、自然環境における地盤中の地下水に対応する、土槽容器１０内における地盤材料Ｓの下層部分に溜まった滞留水Ｗとが存在している。図１では、滞留水Ｗの水位Ｌが水位Ｌ１である場合を例示している。

【0020】

図２に示すように、地盤材料Ｓは、評価対象となるモデル地盤を形成するための土壌成分である。地盤材料Ｓは、一例として、地盤材料Ｓの下層部分である路床１２と、地盤材料Ｓの表層部分であり、路床１２の上部に配置された層である路盤１１とを含む。

【0021】

路床１２は、土や砂、砂利などを含む。路床１２中には、例えば電気配線、都市ガス、水道水などの埋設管のようなモデル埋設物Ｘが評価対象として埋設されることがある。図１の場合では、モデル埋設物Ｘが、路床１２中において、滞留水Ｗが存在している領域内に位置している場合を例示している。なお、土槽容器１０の大きさは、モデル埋設物Ｘの個数や埋設深さに応じて定めてよい。

【0022】

路盤１１は、例えばアスファルトコンクリート舗装を模して形成されている。図２では、表層側から順に、路盤１１が、表層となる密粒度アスファルトコンクリート層１１ａ、基層となる粗粒度アスファルトコンクリート層１１ｂ、上層路盤となる粒度調整砕石層１１ｃ及び下層路盤となる切込砂利層１１ｄを含む場合を示している。路盤１１は、表層側から水が透過可能に形成されており、地盤材料Ｓに滞留水Ｗを供給可能となっている。例えば、路盤１１は透水性舗装とされている。また、路盤１１を透水性ではない通常舗装とする場合は、路盤１１を鉛直方向に沿って貫通する穴を設けて滞留水Ｗを注水可能とされている。

【0023】

図１に示すように、排水槽２００は、土槽１から滞留水Ｗの排水Ｄを受け入れて土槽１の水位Ｌを目標水位Ｔに調整する排水システムである。上述のごとく、排水槽２００は、貯水槽４、土槽１と貯水槽４とに接続された排水管２、排水管２に設けられた弁装置３、貯水槽４の貯水状態を検知する貯水センサ５、貯水槽４を排水する排水ポンプ６及び制御部９、を備えている。

【0024】

貯水槽４は、土槽１における地盤材料Ｓからの排水Ｄを一時貯留、すなわち貯水するための容器である。貯水槽４は、一例として長方体状の柱状に形成されている。貯水槽４は、円柱状や円錐状、その他の形状を取り得る。本実施形態では、貯水槽４の隔壁４０における底壁４０ｂは水平方向に平行となるように配置されている。隔壁４０における側壁４０ｓは垂直方向に平行となるように配置されている。

【0025】

貯水槽４の上部には、貯水槽４の槽内部を外部に開放可能なポート４１が形成されている。貯水槽４は、例えばポート４１を介し、後述する排水ポンプ６などにより排水Ｄをくみ出して槽の外部に排水可能となっている。貯水槽４は、一例として地中に埋設されている。貯水槽４の内部における底面の高さは、土槽１の土槽容器１０の内部における底面よりも低くなっている。これにより、土槽１からの滞留水Ｗの排水を円滑に行える。また、土槽１の水位Ｌを十分に低く調整可能としている。

【0026】

貯水槽４における地中に埋設されている隔壁４０は、例えば網目状材料のような透水性の素材で形成するとよい。これにより、貯水槽４は、後述する排水ポンプ６による排水に加えて、隔壁４０を介して排水Ｄを地中に浸透させて排水可能となっている。本実施形態において、貯水槽４の隔壁４０は、矢板などの金属板、コンクリートや樹脂のような、土圧に耐える強度で形成された不透水性の材料に多数の貫通孔を形成して網目状構造とした透水性の素材で形成されている。そして貯水槽４は、これら網目状構造を有する隔壁４０外面に透水性のシートを張って、土砂の侵入を防ぎつつ、土中に排水Ｄを浸透可能とされている。

【0027】

貯水槽４の排水にあたり、隔壁４０を介した土中への浸透による排水と排水ポンプ６による排水とを併用すれば、貯水槽４の排水の効率が高まる。例えば、貯水槽４の排水速度が高まって、土槽１の水位Ｌを調整する工程時間を短縮することができる。また、隔壁４０を介した土中への浸透による排水を行えば、下水へ放出される排水量を削減して環境負荷を低減することもできる。なお、土中への排水は、法令等に定められる排水基準を順守できる場合に限られるが、土槽１を用いた調査研究においては、通常、有害物質を含む排水Ｄは生じない。また、隔壁４０を介した土中への浸透による排水を行うことにより、貯水槽４へ貯水しなければならない排水Ｄの貯水量が削減できることから、貯水槽４の容量を小さくすることができる。貯水槽４の建設費用は必要となる掘削容積と相関があり、貯水槽４の容量を小さくすれば、貯水槽４の建設費用を削減できる。すなわち、隔壁４０を介した土中への浸透による排水を行うことにより貯水槽４の容量を小さくして、水位調整土槽システム１００の構築や水位調整土槽システム１００を用いた実験等のコスト削減が可能となる。

【0028】

なお、隔壁４０は透水性の材料で形成される場合に限られず、全体が非透水性の材料で形成されてもよい。この場合であっても、貯水槽４は、排水ポンプ６により排水可能である。

【0029】

排水管２は、土槽１の土槽容器１０の内部空間と貯水槽４の内部空間とを連通接続する、管状の部材である。土槽容器１０内の滞留水Ｗは、排水管２を流れて排水Ｄとして貯水槽４に導水される。

【0030】

排水管２は、複数の管Ｐ１～Ｐｎ（ただし、ｎは２以上の整数）を含み、これら管Ｐ１～Ｐｎは、鉛直方向における異なる高さ位置で土槽１の土槽容器１０に接続されている。排水管２は、例えば、その長手方向が水平方向に沿うように、又は、土槽１から貯水槽４に向けて、その長手方向が下方に傾斜するように配置される。排水管２は、直管でもよいし、土槽１から貯水槽４に向けて、下方側に湾曲する湾曲管であってもよい。なお、図１では、排水管２が水平方向に沿い配置されている場合を図示している。

【0031】

本実施形態では、排水管２は、鉛直方向において等間隔に配置されている。排水管２は、鉛直方向における上方側から下方側に向けて、管Ｐ１～Ｐｎの順に配置されている。本実施形態では、排水管２は、鉛直方向に沿って一列に配列されているが、例えば鉛直方向に沿ってジグザグに配列してもよい。

【0032】

排水管２は、例えば鉛直方向において３０ｃｍ間隔で配置する。排水管２の呼び径は、例えば７５ｍｍや１５０ｍｍとすることができる。本実施形態では、排水管２が鉛直方向に沿って一列に配列されている場合を例示して説明しているが、排水管２が更に、水平方向に隣接させて複数列配置されていると、滞留水Ｗを土槽１から貯水槽４に排水する時間を短くすることができる。すなわち、管Ｐ１～Ｐｎのそれぞれを、水平方向に隣接させて配置してもよい。排水管２を水平方向に隣接させて配置する場合は、例えば、水平方向において３０ｃｍ間隔で配置する。

【0033】

鉛直方向における排水管２の配置間隔は、後述する水位Ｌの調整において、調整の最小単位となる。したがって、水位Ｌの調整の最小単位を小さくしたい場合は、鉛直方向における排水管２の配置間隔を狭くするとよい。鉛直方向における排水管２の配置間隔が３０ｃｍ間隔である場合は、水位Ｌの調整の最小単位が３０ｃｍとなる。

【0034】

排水管２は、地面Ｇを掘削してから埋設してもよいが、土槽１又は貯水槽４を構築する際に掘削した穴から他方の穴に向けて、推進工法により敷設してもよい。

【0035】

排水管２には、後述する制御部９の指令に基づいて排水管２の通水を許容する状態と、排水管２の通水を禁止する状態とを切り替える弁装置３が設けられている。弁装置３は、例えば電動アクチュエータを有する止水栓のような開閉弁である。

【0036】

弁装置３は、排水管２としての管Ｐ１～Ｐｎのそれぞれに取り付けられた止水栓Ｂ１～Ｂｎを含む。本実施形態では、止水栓Ｂ１～Ｂｎは、開閉動作により管Ｐ１～Ｐｎの通水を許容又は禁止する弁体と、当該弁体を開閉する、電動モーターやエアシリンダなどのアクチュエータとを有し、後述する制御部９の指令に基づいて弁体を開閉して管Ｐ１～Ｐｎの通水の許容又は禁止を制御する。

【0037】

貯水センサ５は、貯水槽４の貯水状態を検知するセンサである。貯水センサ５は、貯水状態として、少なくとも貯水槽４に排水Ｄが貯水されているか否かを検知することができるセンサであればよい。貯水センサ５は、一例として、排水Ｄの水位を検知する水位センサを用いることができる。本実施形態において、貯水センサ５は、排水Ｄの水位の変動により浮き沈みするフロートによって排水Ｄの水位を検知することができるフロート式水位センサである。貯水センサ５は、貯水槽４に排水Ｄが貯水されているか否かを示す信号として、水位を検出しているか否かの情報を含む信号（以下、水位検出情報と記載する）を、後述する制御部９に送出する。貯水センサ５が水位を検知していれば、貯水槽４に貯水されていると判断することができる。貯水センサ５が水位を検知していなければ、貯水槽４に貯水されていないと判断することができる。

【0038】

排水ポンプ６は、貯水槽４の排水Ｄを排水するためのポンプ装置である。排水ポンプ６は、本実施形態では、後述する制御部９の指令に基づいて動作する電動モーターを有する電動ポンプである。排水ポンプ６は、タービンポンプやダイヤフラムポンプなどの液体を送出可能なものであればよく、ポンプの形式は問わない。

【0039】

制御部９は、図３に示すように、目標水位Ｔ（図１参照）と貯水センサ５が送出する信号に基づいて、弁装置３と排水ポンプ６とを制御する機能部である。制御部９は、例えば排水槽２００を制御する端末装置Ｃによりハードウェア又はソフトウェア（プログラム）により実現される。端末装置Ｃと、弁装置３、貯水センサ５及び排水ポンプ６とは、これらを通信可能に接続する通信路Ｎで接続されている。通信路Ｎは、バスやポート、無線や有線の電気通信回線（イーサーネットなどのネットワーク回線や、携帯電話通信網、インターネット回線を含む）である場合を含む。制御部９は、通信路Ｎを介して貯水センサ５から水位検出情報を取得し、弁装置３と排水ポンプ６とを制御する。

【0040】

図３では、制御部９として、貯水センサ５が送出した水位検出情報に基づいて、排水ポンプ６に動作指令を送出して排水ポンプ６の動作を制御する排水制御部９１と、当該水位検出情報及び目標水位Ｔに基づいて弁装置３に動作指令を送出して弁装置３の開閉状態を制御する水位制御部９２とを含む場合を示している。

【0041】

図１に示すように、制御部９が土槽１の水位Ｌを目標水位Ｔに制御する場合、制御部９は以下の制御を実行する。まず、水位制御部９２（図３参照）が、少なくとも目標水位Ｔに対応する高さ未満の高さ位置で土槽１に接続された排水管２に設けられた弁装置３を閉じる。本実施形態では、水位制御部９２は全ての弁装置３を閉じる（閉弁工程の一例）。

【0042】

次に、水位制御部９２（図３参照）が、目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１に接続された排水管２に設けられた弁装置３を開き、土槽１から貯水槽４に滞留水Ｗを排水させる（開弁工程の一例）。目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１に接続された排水管２に設けられた弁装置３を開くと、土槽１の水位Ｌが、目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１に接続された排水管２のうち、最も低い位置の排水管２の底部と高さと同じ高さ（本実施形態では目標水位Ｔに同じ）になるまで滞留水Ｗが貯水槽４に排水されて、土槽１の水位Ｌが目標水位Ｔに調整される。

【0043】

なお、貯水センサ５が貯水を検知（検知工程の一例）している場合、目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１に接続された排水管２に設けられた弁装置３を開く前に又は同時に、排水制御部９１（図３参照）が排水ポンプ６で貯水槽４を排水するとよい（排水工程の一例）。これにより、貯水槽４の水位を低下させ、土槽１の排水を確実に行うことができる。

【0044】

本実施形態では、排水制御部９１が排水ポンプ６で貯水槽４を排水すると同時に又はその後に、水位制御部９２が目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１に接続された排水管２の弁装置３のうち、閉状態の最も高い位置の弁装置３を開き、土槽１から貯水槽４に滞留水Ｗを排水させる。貯水センサ５が貯水を検知していない場合、水位制御部９２が目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１の土槽容器１０に接続された排水管２の弁装置３のうち、閉状態の最も高い位置の弁装置３を開き、土槽１から貯水槽４に滞留水Ｗを排水させる。以後、目標水位Ｔに対応する高さ位置で土槽１の土槽容器１０に接続された排水管２の弁装置３を開くまで、貯水槽４の排水と閉状態の最も高い位置の弁装置３の開弁とを交互に繰り返し、土槽１の水位Ｌを目標水位Ｔに調整する。このように、貯水槽４を排水しつつ、目標水位Ｔに対応する高さ以上の高さ位置で土槽１に接続された排水管２の弁装置３のうち、閉状態の最も高い位置の弁装置３から順に開いていくことにより、土槽１からの排水を確実ならしめる。

【0045】

上述した端末装置Ｃとして機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal Computer）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。

【0046】

コンピュータは、プロセッサと、記憶部と、入力部と、出力部と、通信インターフェースとを備える。プロセッサは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）などであり、同種又は異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。プロセッサは、記憶部からプログラムを読み出して実行することで、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。なお、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェアで実現することとしてもよい。入力部は、ユーザの入力操作を受け付けてユーザの操作に基づく情報を取得する入力インターフェースであり、ポインティングデバイス、キーボード、マウスなどである。出力部は、情報を出力する出力インターフェースであり、ディスプレイ、スピーカなどである。通信インターフェースは、外部の装置と通信するためのインターフェースである。

【0047】

プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性（non-transitory）の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどであってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0048】

本実施形態では、例えば記憶部に記憶された土槽水位調整機能を実現させるプログラムの実行により、プロセッサに制御部９の機能を実現させることができる。制御部９は、例えば記憶部に記憶された目標水位Ｔに基づいて水位Ｌ（図１参照）を制御することができる。目標水位Ｔは、例えば端末装置Ｃに接続されたキーボードやマウスなどの入力装置を介して水位調整土槽システム１００の使用者が端末装置Ｃに入力することができる。

【0049】

以下では、更に図４に示すフローチャートを用いて、土槽１の水位Ｌの調整方法の一例を具体的に説明する。以下の説明では簡便のため、排水制御部９１及び水位制御部９２による制御を包括して単に、制御部９の制御として説明する。また、ステップＳ１などの記載は、単にＳ１などと省略して記載する。また、変数ｋを１以上ｎ以下の整数と定義し、止水栓Ｂ１～Ｂｎのいずれか一つを示す場合は、止水栓Ｂｋと記載する。

【0050】

土槽１の水位Ｌの調整が開始されると、制御部９は止水栓Ｂ１～Ｂｎ（弁装置３）の全てを閉じる（Ｓ１）。Ｓ１を実行後、Ｓ２へ移行する。

【0051】

Ｓ２では、水位検出情報に基づいて、貯水センサ５が水位を検知しているか否かを制御部９が判定する。貯水センサ５が水位を検知していない場合（Ｓ２のＮｏ）は、そのままＳ３へ移行する。貯水センサ５が水位を検知している場合（Ｓ２のＹｅｓ）は、Ｓ７へ移行し、制御部９が排水ポンプ６で貯水槽４を排水してからＳ３へ移行する。なお、本実施形態において、貯水センサ５が水位を検知している場合とは、貯水センサ５が貯水槽４の水位がゼロではないと検知している場合のことを言い、貯水センサ５が水位を検知していない場合とは、貯水センサ５が貯水槽４の水位がゼロであると検知している場合のことを言う。

【0052】

Ｓ３では、変数ｋに１を代入し、制御部９が最初に開く弁装置３として止水栓Ｂ１を選択してＳ４へ移行する。

【0053】

Ｓ４では、制御部９が止水栓Ｂｋを開き、土槽１から滞留水Ｗを排水させて、Ｓ５へ移行する。

【0054】

Ｓ５では、水位検出情報に基づいて、貯水センサ５が水位を検知しているか否かを制御部９が判定する。貯水センサ５が水位を検知していない場合（Ｓ５のＮｏ）は、そのままＳ６へ移行する。貯水センサ５が水位を検知している場合（Ｓ５のＹｅｓ）は、Ｓ８へ移行し、制御部９が排水ポンプ６で貯水槽４を排水してからＳ６へ移行する。

【0055】

Ｓ６では、目標水位Ｔに基づいて、止水栓Ｂ１～Ｂｎのうち、目標水位Ｔに対応する高さ位置の止水栓（弁装置３）を開いたか否かを制御部９が判定する。目標水位Ｔに対応する高さ位置の止水栓（弁装置３）を開いている場合（Ｓ６のＹｅｓ）は、土槽１の水位Ｌの調整を終了する。目標水位Ｔに対応する高さ位置の止水栓を開いていない場合（Ｓ６のＮｏ）は、Ｓ９へ移行し、変数ｋの値を１だけ増加させ（ｋ＝ｋ＋１）、Ｓ４へ戻る。なお、図１の場合は、管Ｐ２の下部が目標水位Ｔに対応する高さ位置と一致することから、管Ｐ２に設けられた止水栓Ｂ２が目標水位Ｔに対応する高さ位置の止水栓に該当する。図１の場合では、Ｓ４で目標水位Ｔに対応する高さ位置の止水栓Ｂ２を開いた場合は、Ｓ６で土槽１の水位Ｌの調整を終了する（Ｓ６のＹｅｓ）。

【0056】

図５には、水位調整後の水位調整土槽システム１００の状態を示している。図５では、土槽１の滞留水Ｗの水位は水位Ｌ２に調整されている。水位Ｌ２は、目標水位Ｔと同じ水位である。図５の場合では、モデル埋設物Ｘが、路床１２中において、滞留水Ｗが存在していない領域内に位置している。例えば、モデル埋設物Ｘを地中レーダーによって検出する実験を行う場合、排水槽２００によって土槽１の水位Ｌを調整し、モデル埋設物Ｘと水位Ｌとの位置関係が地中レーダーによるモデル埋設物Ｘの検出状態に対してどのような影響を及ぼすのか、といった評価等をすることが可能となる。より具体的には、土槽１の状態を図１に示す状態と図５に示す状態とに切り替えて、滞留水Ｗの存在している領域内にモデル埋設物Ｘが存在する場合と滞留水Ｗが存在していない領域内にモデル埋設物Ｘが存在している場合とにおける、モデル埋設物Ｘの地中レーダーによる検出状態の違いを評価等することが可能となる。

【0057】

以上のようにして、土槽に充填されている地盤材料中の水位を調整することができる水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法を提供することができる。

【0058】

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、土槽容器１０や貯水槽４が地中に埋設されている場合を例示して説明したが、これに限られない。土槽容器１０や貯水槽４は、図６に示すように、地面Ｇ上に配置してもよい。この場合、貯水槽４の隔壁４０は、非透水性の材料で形成することが好ましい。

【0059】

（２）上記実施形態では、貯水槽４は、柱状に形成されている場合を例示して説明した。そして、貯水槽４における地中に埋設されている隔壁４０は透水性の素材で形成されており、隔壁４０を介して排水Ｄを地中に浸透させて排水可能となっている場合を例示して説明した。しかし、貯水槽４の態様はこのような場合に限られない。

【0060】

図７に示すように、貯水槽４には更に、透水性の素材で形成されており、隔壁４０から貯水槽４の外部へ延出する透水管４９を設けてもよい。透水管４９は、その内部空間が貯水槽４内と連通し、透水管４９を介して貯水槽４内の排水Ｄを土中に浸透させて排水することができる。これにより、更に排水の効率を向上させ、コストを低減することができる。図７では、複数（一例として２本）の透水管４９が側壁４０ｓから水平方向に沿い延出している場合を図示しているが、透水管４９を底壁４０ｂから延出させてもよい。図７では、透水管４９が直管である場合を例示して図示しているが、透水管４９は曲管などであってもよい。また、透水管４９は水平に沿い配置される場合に限られず、傾斜したり鉛直方向に沿い配置したりしてもよい。

【0061】

（３）上記実施形態では、貯水槽４は、柱状に形成されている場合を例示して説明した。しかし、貯水槽４の形状はこのような場合に限られない。図８に示すように、隔壁４０における側壁４０ｓの一部又は全部を鉛直方向と交差するように傾斜させてもよい。図８に示す場合では、貯水槽４の垂直断面が上辺より下辺が長い台形状に形成されている。また、図９に示すように、隔壁４０における底壁４０ｂを水平方向と交差するように傾斜させてもよい。図９に示す場合では、貯水槽４の全部又は下方部分の形状が下方に突出する四角錐状に形成されている。その他、貯水槽４の全部又は下方部分の形状を円錐状等に形成してもよい。このように、側壁４０ｓや底壁４０ｂを傾斜させることで、貯水槽４の単位容量当たりにおける隔壁４０の表面積を増加せしめ、これにより隔壁４０からの排水Ｄの浸透による土中への排水速度を増大させることができる。そして、更に排水の効率を向上させ、コストを低減することができる。

【0062】

なお、図８では、側壁４０ｓにおける底部が貯水槽４の外側に開くように傾斜する場合を例示しているが、側壁４０ｓにおける上部が貯水槽４の外側に開くように傾斜してもよい。また、図９では、底壁４０ｂにおける中央部分が下方へ窪み、外周部分が上方へ持ち上がるように傾斜する錐体状となっている場合を例示しているが、底壁４０ｂにおける中央部分が上方へ持ち上がるように傾斜させてもよい。

【0063】

（４）上記実施形態では、Ｓ７において、制御部９が排水ポンプ６で貯水槽４を排水してからＳ３へ移行する場合を説明したが、制御部９が排水ポンプ６で貯水槽４を排水しながらＳ３へ移行するようにしてもよい。

【0064】

（５）上記実施形態では、Ｓ８において、制御部９が排水ポンプ６で貯水槽４を排水してからＳ３へ移行する場合を説明したが、制御部９が排水ポンプ６で貯水槽４を排水しながらＳ６へ移行するようにしてもよい。

【0065】

（６）上記実施形態では、Ｓ２やＳ５において、貯水センサ５が水位を検知しているか否かを判定する場合を例示して説明したが、これに代えて、貯水センサ５が検知した貯水槽４の水位が所定の水位（一例として、目標水位Ｔに対応する高さ未満の水位）未満であるか否かを判定するように変形してもよい。Ｓ５を例示して説明すると、貯水センサ５が所定の水位未満であると検知している場合（Ｓ５のＮｏ）は、そのままＳ６へ移行し、貯水センサ５が所定の水位以上を検知している場合（Ｓ５のＹｅｓ）は、Ｓ８へ移行するようにしてもよい。Ｓ２についてもＳ５と同様に変形可能である。Ｓ２やＳ５においては、貯水槽４の水位が、目標水位Ｔに対応する高さ位置の止水栓（弁装置３）を開いた際に当該開かれた止水栓から排水可能な水位、すなわち、目標水位Ｔに対応する高さ未満の水位であるか否かを判定すれば足りる。

【0066】

（７）上記実施形態では、排水槽２００が貯水槽４から排水Ｄを排水する排水ポンプ６と貯水槽４の貯水状態を検知する貯水センサ５とを備えている場合を例示して説明したが、貯水センサ５と排水ポンプ６とは必須ではなく省略可能である。図４に示すフローチャートで示した土槽１の水位Ｌの調整方法を例示して説明すると、貯水センサ５と排水ポンプ６とを省略する場合、図４に示すフローチャート中のＳ２、Ｓ５、Ｓ７及びＳ８を省略する。なお、貯水槽４は、排水ポンプ６が省略された場合であっても、上記実施形態で述べたように、隔壁４０を介して排水Ｄを地中に浸透させて排水可能となっていれば足りる。

【0067】

なお、貯水槽４からの排水Ｄの排水を地中への浸透のみで行う場合は、貯水槽４の容量を十分大きくして、常に、土槽１の水位Ｌが貯水槽４の水位以上となる関係を維持する必要がある。そのため、周辺土壌への透水性をあらかじめ確認したうえで、貯水槽４の容積を決定することが好ましい。貯水槽４の容積を決定する試験方法としては例えば、周辺土壌において、一定容積の水が一定面積の土質に対し、どれくらいの時間で浸透していくかを確認するとよい。例えば、土槽１の構築時の掘削孔に対し、ビーカーやバケツなどの容積と面積が既知である入れ物に水を入れ、周辺土質ではどの程度浸透に時間がかかるかを確認し、ここで得た知見をもとに土槽１内の水量から必要となる貯水槽４の容積を決定するとよい。

【0068】

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、水位調整土槽システム、排水槽及び水位調整方法に適用できる。

【符号の説明】

【0070】

１ ：土槽
２ ：排水管
３ ：弁装置
４ ：貯水槽
５ ：貯水センサ
６ ：排水ポンプ
９ ：制御部
１０ ：土槽容器
１１ ：路盤
１１ａ ：密粒度アスファルトコンクリート層
１１ｂ ：粗粒度アスファルトコンクリート層
１１ｃ ：粒度調整砕石層
１１ｄ ：切込砂利層
１２ ：路床
４０ ：隔壁
４０ｂ ：底壁
４０ｓ ：側壁
４１ ：ポート
４９ ：透水管
９１ ：排水制御部
９２ ：水位制御部
１００ ：水位調整土槽システム
２００ ：排水槽
Ｂ１～Ｂｋ：止水栓
Ｃ ：端末装置
Ｄ ：排水
Ｇ ：地面
Ｌ ：水位
Ｌ１ ：水位
Ｌ２ ：水位
Ｎ ：通信路
Ｐ１～Ｐｎ：管
Ｓ ：地盤材料
Ｔ ：目標水位
Ｗ ：滞留水
Ｘ ：モデル埋設物
ｋ ：変数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】