この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
小川、河川、貯水池、河口における堆積物と堆積物輸送は、多くの科学、環境、工学、および農業の問題における重要なパラメータです。沈降の問題の管理と解決を成功させるには、堆積物の移動に関する包括的な知識が必要です。これには、高品質のデータを使用した土砂負荷の信頼できる推定方法が必要です。しかし、収集されている土砂輸送データの量は、主にデータ収集に使用されるフィールド方法に関連する困難とコストのために、ここ数十年で着実に減少しています。多くの沈降プロセスをよりよく理解し、より適切に説明するには、高品質の高時間分解能データが必要です。
河床負荷と浮遊負荷は、総土砂負荷を広く構成します。ただし、この国際規格の適用範囲は、浮遊砂の測定に限定されています。河川中の浮遊堆積物濃度を測定するための従来の方法は、適切なサンプリング装置と展開方法を使用して時間と空間のさまざまな時点で水と堆積物の混合物のサンプルを収集し、実験室でサンプルを分析して堆積物濃度を推定するという原則に依存しています。これらの方法は、労働集約的で費用がかかり、危険な場合があります。さらに、一定期間にわたる河川や小川の堆積物濃度を推定する際のこれらの方法の精度は、浮遊堆積物の輸送に関連する大きな空間的および時間的変動のために依存しない場合があります。
浮遊土砂濃度の継続的かつ正確な推定は、次のような特定の状況では不可欠です。
- a)タービンおよびその他の機械の安全のための水力発電プロジェクト、貯水池の沈泥およびフラッシング;
- b)水質監視のための給水プロジェクト。
- c)都市部からの雨水流出。
- d)湿地の沈泥。他の
- e)意思決定に使用できる信頼できるベースラインを取得するための、河川における土砂輸送の長期モニタリング。
このような状況では、懸濁堆積物の濃度と粒子サイズに関する高品質のデータを収集するには、自動化された費用対効果の高い手法が不可欠です。
光学と音響の分野における最近の技術的進歩は、浮遊堆積物のフラックスと特性を決定するための新しい堆積物代理技術と方法を提供しました。これらの方法のいくつかは、従来の方法よりも高度な自動化と潜在的な低コストで、より高い解像度で浮遊堆積物濃度を測定するために使用できます。これらの方法には、光後方散乱、レーザー回折、および音響後方散乱の測定から浮遊堆積物濃度を導き出す代替技術が含まれます。
水サンプル中の懸濁堆積物濃度 (SSC) の測定は、ネフロメトリー、透過率、レーザー回折、および音響後方散乱技術を利用して実行できます。上記の技術の動作原理、アプリケーション、長所と短所、制限、および使用可能な機器は、この国際規格で詳しく説明されています。光後方散乱技術は容易に入手でき、比較的安価です。光後方散乱センサーの感度は、粒子のサイズ、色、および組成によって異なります。利点は、サイズが小さくサンプル量が少ないこと、線形で高周波応答であること、周囲光の影響を受けないこと、測定範囲が広いこと、低コストであることです。レーザー回折 (LD) 技術も容易に利用でき、費用対効果が高いです。音響後方散乱は、水生生態系における SSC を測定するためのもう 1 つの手法です。音響周波数に依存するさまざまな堆積物サイズの測定が可能です。利用可能な最大サンプリング深度は、高濃度では制限されます。
Introduction
Sedimentation and sediment transport in streams, rivers, reservoirs and estuaries are key parameters in many scientific, environmental, engineering, and agricultural problems. Success in managing and solving sedimentation problems requires comprehensive knowledge of sediment movement. This requires reliable methods of estimation of sediment load with high-quality data. The amount of sediment transport data being collected, however, has steadily declined in recent decades largely due to difficulty and costs associated with field methods used for data collection. High temporal resolution data of high quality are needed to better understand and more adequately describe many sedimentation processes.
The bed load and suspended load broadly constitute total sediment load. However, the scope of this International Standard is confined to the measurement of suspended sediment. Conventional methods for measurement of suspended sediment concentrations in streams rely on the principle of collecting samples of water-sediment mixture at various points in time and space using suitable sampling equipment and deployment methods and analysing the samples in laboratory for estimating the sediment concentration. These methods are labour intensive, expensive and can be hazardous. Moreover, the accuracy of these methods in estimating the sediment concentration of rivers and streams over a period of time may not be dependable due to the large spatial and temporal variability associated with the transport of suspended sediment.
Continuous and accurate estimation of suspended sediment concentration is essential in certain situations such as:
- a) in hydropower projects for the safety of the turbines and other machinery, reservoir silting and flushing;
- b) water-supply projects for monitoring water quality;
- c) storm water run-off from urban areas;
- d) silting of wetlands; and
- e) long-term monitoring of sediment transport in rivers and streams, in order to obtain reliable base lines that can be used for decision making.
In such situations, automatic and cost-effective techniques are essential to collect high-quality data on suspended sediment concentrations and particle sizes.
Recent technological advances in the fields of optics and acoustics have provided new sediment-surrogate technologies and methods to determine suspended sediment fluxes and characteristics. Some of these methods can be used to measure suspended sediment concentration at higher resolution, with greater automation and potentially lower cost than traditional methods. These methods involve surrogate technologies that derive the suspended sediment concentration from measurements of optical backscatter, laser diffraction and acoustic backscatter.
The measurement of suspended sediment concentration (SSC) in the water samples can be carried out with the help of nephelometry, transmission, laser diffraction and acoustic back scatter techniques. The working principles, applications, advantages and disadvantages, limitations and usable instruments of the above techniques are elaborated in this International Standard. The optical backscatter technique is readily available and relatively inexpensive. Optical backscatter sensor sensitivity depends on grain size, colour and composition. The advantages are small size and small sample volume, linear and high frequency response, insensitive to ambient light, large measuring range and low cost. The laser diffraction (LD) technique is also readily available and cost effective. The acoustic backscatter is another technique for measurement of SSC in the aquatic ecosystems. Measurements are possible for a range of sediment sizes that is dependent on the acoustic frequency. The available maximum sampling depth will be limited at high concentrations.