圧電振動子を用いた飛砂量計の開発－飛砂粒子衝突時のセンサー出力に関する実験

摘要

飛砂は海岸の砂が風によって運ばれる現象であり，これによる災害は古くから問題となってきた．過去には飛砂が河口の閉塞や航路·港湾の埋没を引き起こしたこともあるが，今日では海岸道路への砂の侵入による交通障害が主たる問題となっている．飛砂量の測定は従来から捕砂器により行われてきた（例えば，Hotta·Horikawa，1993）．捕砂器により得られる飛砂量は測定期間中の平均値であり，捕砂器自体が砂と空気の流れを乱すことなどのために捕砂効率の問題も有している．飛砂量の瞬時値を電気的に測定することは飛砂現象の理解に役立つとともに，風速計群と合わせて使用することにより砂浜の飛砂量の時空間分布を得ることも可能となるので，砂浜の地形変化予測手法の検証データをもたらすと考えられる．著者らは，超音波風速計のセンサーとして使われている圧電振動子に飛砂が衝突するとノイズが生じることにヒントを得て，これを利用した飛砂計（以下，圧電飛砂計と呼ぶ）の開発を行っている．2003年度には粒径2mmの砂1粒を圧電振動子に繰り返し衝突させる実験および中央粒径0.112mmの海岸砂を用いた風洞実験から，①飛砂の衝突信号はノイズよりも大きく，②その信号と風のまさつ速度との関係が認められたことから，飛砂衝突数の測定の可能性が示された（保坂ら，2004）．圧電飛砂計として現地で使用するためには，今後様々なテストが必要になるが，ここでは，小さい砂に対する応答を調べる目的で，4種類の硅砂（中央粒径0.045，0.140，0.180，0.230mm）を用いた風洞実験を行い，粒径や風速の違いによる飛砂の衝突信号の変化を調べることとした．