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費用対効率に優れた洪水防御:更に高精度な波浪モデル

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オランダの当局は、最小限の費用で洪水を防ぐための堤防を計画するにあたり、堤防の高さと構造の問題に直面していました。というのも、暴風雨の状況下で海がどのような動きをするのか正確なデータを持っていなかったためです

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Druckのお客様の直面した課題

オランダの北に位置するワッデン海からドラルト湾を含むエムス川河口に至る地域は複雑な海洋環境ですが、これは散在する多くの島と激しい潮流、そしてエムス川河口が漏斗のような形状となっていることによります。これらの要素に局地的な風が加わることにより水位や波浪に異常効果がもたらされ、既存の予報モデルに難題を投げかけることになりました。

    既存の予報モデルを改良するために、暴風雨や超波を測定するソリューションが必要という課題に対し、そのお客様は、堤防の中に超波タンクを設置することにより波浪および潮の高さについて正確なデータを収集し、その結果、毎年の海水位を深く把握できるようになりました。これは、地球温暖化から生じる災害の脅威が続く中、市民の安全を確保する目的に役立っています。この改善モデルは堤防の強度と高さを決めるのに用いられ、費用を最小限に抑えながらオランダ沿岸の被害リスクを減らすことが可能となりました。

    オランダの北に位置するワッデン海とエムス・ドラード河口は、非常に複雑な海上環境です。 これは散在する多くの島と、潮位とエムス・ドラードの漏斗状の河口にの形状によるものです。風の影響とこうした現場の状況の複合要素は、水位や波浪と合わさると更に突発的な影響をもたらし、予測可能なモデルを割り出すという大きな課題に直面することになります。 

    この測定に必要とされるセンサは、冷たい海水で浸水したり、様々な大気条件に晒されることが交互に起こる海洋環境に対峙します。離れた場所に設置されたセンサは、太陽光パネルと電池により電源供給され、GSM経由でデータを送信します。各タンクの中の水位は比較的低く、僅か100ミリバール相当の約1メートルです。

     

    Druckのソリューション 

    暴風雨の影響を長期的に測定するため、堤防の主要な場所に“wave transfer bin”と呼ばれる容器を2個上下に設置しました。波が堤防に打ち上げると、波の水の一部が容器に入ります。センサはその容器に入った水量および容器から流れ出す水の速度を測定します。これにより科学者は波がどのような動きをするのか知ることができるようになりました。

    弊社のチームは、UNIK5000シリーズの中から、4カ所すべての場所に最適化されたソリューションを選択しました。選択にあたり検討された項目は、

    測定範囲、精度、反応速度、材料適合性、消費電力、イングレスプロテクション(保護等級)、電気出力および価格です。

    最初に選ばれたセンサーはUNIK5000 (製品コード PDCR5031)です。このセンサーは沖合深くに埋め込まれ、監視用タンクに流れ込む波を検知します。タンクに波の水が入ると、このセンサーはその他のセンサーやデータロガーを含む残りのシステムを作動させます。

     

    堤防に設置されるタンク用水位計にはUNIK5700(製品コード PTX57N2)が選ばれました。この水位計は各タンクに2台、計4台が設置されました。これらの水位計は、タンクに越流してくる波に関する水位を測定するのに使用されます。

    タンクに設置された2番目のセンサは、校正済みの流路を通してどの様に海水がタンクから流れ出るのかを測定します。ここでもUNIK5700(製品コードPTX57N2)が使用されますが、今回は圧力レンジが通常よりもわずかに高いものが指定されました。

    弊社は、お客様が状況を現場の大気圧に関連付けられるように、気圧計を追加することを提案し、UNIK5000(製品コードPDCR5021)の追加が決まりました。これは750~1150ミリバールの気圧レンジをカバーする経済的な気圧計です。

    海水位、波の高さ、タンク中の水位、タンクからの流れ出し、そして大気圧―これらのデータが組み合わさることによりお客様はより良い暴風雨予報モデルを構築することができるようになり、傾向分析も提供しています。

     

    Druckがもたらした付加価値

    当社は、安定性の高いセンサにより適正水準の精度を備えた頑強なソリューションを提供しました。これにより、低コストで長年に渡りデータ収集を行うことが可能となります。すべて当社一社から供給しました。

    上記の異なる機種が選ばれた理由は以下です:

    • 二つのセンサー出力が選択されました。沖合の監視用センサーはmV出力で、沖合の気圧計が使用する電力を少なくすることができました。このような場所ではセンサーは永続的にスイッチが入った状態となります(また、沖合では非常に速いサンプルレートで作動します)。
    • 低電力センサーにより大型で高価な太陽パネルの必要性は少なくなりました。タンク内のセンサーからはmA出力で、長いケーブルを経て送られた出力信号の正確な読み取りが維持されました。
    • 一般的で低コストのケーブルが選択された気圧計を除き、当然のことながら、射出成型された水中ケーブルが選ばれました。
    • 用途に合わせて異なる圧力レンジが選ばれ、高分解能データの必要性とダメージを与えるような加圧からの保護とのバランスを取りました。
    • 自然に波がたつ際に海水と空気が交互に現れるような場所では、腐食を防ぐためにチタン製の本体を提供しました。

     

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