流量計

流量計、流量計、または流量計測ステーションは、水文学者または環境科学者が陸上の水域を監視およびテストするために使用する場所です。通常、水位表面の標高 (「ステージ」) および/または流量(フロー)の水理測定が行われ、生物相および水質の観察も行われます。計測ステーションの位置は、地形図に記載されていることがよくあります。一部の計測ステーションは高度に自動化されており、中央データ ロギング施設に送信される遠隔測定機能を備えている場合があります。

現時点では、流量の自動直接測定は困難です。数学的には、流量の測定は体積流量を推定することであり、これは一般にフラックス積分であるため、多くの断面速度測定が必要です。流量の直接測定の代わりに、1 つ以上の代替測定値をプロキシ変数として使用して流量値を生成することができます。ほとんどの場合、水位 (水面の高さ) 測定が代替として使用されます。勾配の低い (または傾斜が緩やかな) 河川は、変化する下流の水路条件の影響を強く受けます。これらの河川では、2 つ目の水位計が設置され、水位計間の水面の傾斜が計算されます。この値は、水位測定とともに、流量流量をより正確に決定するために使用されます。速度センサーの精度が向上したため、断面積が安定した場所では、水流の流量の信頼できる代替として水流速度を使用することもできます。これらのセンサーは河川に恒久的に取り付けられ、河川の特定の場所で速度を測定します。

代替として水位測定のみを使用する場合は、流量曲線を作成する必要があります。流量曲線は、水位と流量の機能的な関係です。これは、流速計と水路形状を測定する何らかの手段を使用して、水流流量を繰り返し個別に測定し、水路の断面積を決定することで決定されます。流量曲線の決定を担当する技術者と水文学者は、定期的に現場を訪れ、水文学的極値 (洪水と干ばつ) を測定するために特別に出張し、明確な一連の指示または標準操作手順 (SOP) に従って 流量測定を行います。

流量曲線が確立されると、水位測定と組み合わせて使用​​して、体積流量を決定できます。この記録は、水位計を通過する水量の評価として使用され、水文学に関連する多くのタスクに役立ちます。

速度測定が代替として追加で使用される場合、指標速度の決定が行われます。この分析では、多くの場合磁気式または音響式の速度センサーを使用して、河川断面の特定の位置での流れの速度を測定します。ここでも、技術者または水文学者がさまざまな段階で流量の離散測定を行います。流量の離散測定ごとに、流量を断面積で割ることによって断面の平均速度が決定されます。平均速度と恒久的に取り付けられたメーターからの指標速度を使用して、水位流量の決定に使用されるものと同様の評価曲線が作成されます。河川の水位と断面積を関連付ける追加の評価曲線が作成されます。これらの 2 つの評価を使用して、自動的に収集された水位から断面積の推定値が生成され、自動的に収集された指標速度から断面の平均速度の推定値が生成されます。流量は、断面積の推定値と河川の平均速度の推定値の積として計算されます。

水位を流量の代替として使用する信頼性を向上させる（評価表の精度を向上させる）ために、次のようなさまざまな水理構造/主要装置が使用されます。

• 堰堤
  • Vノッチ、
  • 広冠羽、
  • 鋭い冠羽と
  • 組み合わせ堰
• 水路
  • パーシャル水路

常設流量計で一般的に使用されるその他の機器には、次のものがあります。

• ケーブルウェイ - 川の上に水路測量機と流速計を吊り下げて高流量を測定する
• 静水井戸 - センサーで測定できる静かな水位を提供する

水位計:

• スタッフ（ヘッド）ゲージ- 水深を視覚的に表示します
• 水圧測定装置（バブラー） - 圧力によって水位を測定する（通常は静水井を使わずに水流内で直接行う）
• ステージエンコーダ-静水井戸のフロートに接続されたホイールとプーリーシステムを備えたポテンショメータで、水位を電子的に読み取ります。
• シンプルな超音波装置- 静水井戸または運河内の水位を直接測定します。
• 電磁ゲージ

流量計が設置されていない河川や運河の流量測定は、流速計や音響ドップラー流速計を使って行うことができます。公式または科学的な目的には受け入れられませんが、有用な非公式な方法の1つはフロート法です。これは、木片やオレンジの皮などの浮遊物が川を流れていくのを観察するものです。^[1]

イングランドにおける最初の定期的な河川流量測定は、1880年代にテムズ川とリー川で始まり、 ^[2] スコットランドでは1913年にギャリー川で始まりました。 ^[3] 全国流量観測所ネットワークは、1970年代初頭までに現在の形で確立され、約1500の流量測定所と、さまざまな数の臨時監視地点で構成されています。^[2]イングランドでは 環境庁が、ウェールズではウェールズ天然資源局が水文データの収集と分析を担当しており、スコットランドと北アイルランドはそれぞれスコットランド環境保護庁と河川庁が責任を負っています。^[4]

米国では、米国地質調査所(USGS) が天然資源の記録を保持する任務を負う主要な連邦機関です。USGS 内では、水資源部門が水資源の監視を担当しています。

流量計を設置するために、USGS の職員はまず、形状が比較的安定していて、特殊な装置を使用して流量を直接個別に測定するのに適した場所がある河川上の場所を選択します。多くの場合、これは橋やその他の河川横断点になります。次に、技術者が水位(水面の高さ) またはまれに流速を測定する装置を設置します。追加の装置が設置され、これらの測定値が記録され、記録が保管されている水科学センター オフィスに (静止実用環境衛星経由で) 送信されます。USGS は、米国内のすべての州に水科学センター オフィスを持っています。USGS 流量計からの現在の流量データは、[2] で地図形式で表示できます。

ジンバブエでは、国営水位計ネットワークはジンバブエ国立水道局の管轄である。これは国内の主要な河川と集水域をすべて網羅する大規模なネットワークである。しかし、既存の水位計の見直しにより、資金不足が続いていることもあり、少数の観測所のデータの信頼性について深刻な懸念が浮上した。^[5]

バングラデシュ最大の水位計ネットワークは、バングラデシュ水資源開発委員会 (BWDB) によって管理されています。その他のいくつかの場所では、バングラデシュ内陸水運局が航行上のアドバイスを提供するためにいくつかの水位計を管理しています。^{[引用が必要]}

チェコ共和国では、いくつかの測定地点（プロファイル）で、洪水緊急活動の 3 つのレベルが定義されています。レベル I は警戒状況、レベル II は準備状況、レベル III は危険状況です。

カナダの小川や河川は、カナダ環境・気候変動省の一部門であるカナダ水資源調査局によって監視されています。2021年現在、同局はカナダ全土の2,800以上の計測器を運用または収集しています。^[6] このデータは、州政府や準州政府によって洪水予測や水管理に役立てられています。

スリランカでは、小川や河川は灌漑局の一部門である水文学・災害管理部によって監視されています。同部は島内に約 40 か所の水位観測所を設置しています。

• エンブド水位観測所 – ニューメキシコ州エンブドの史跡フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• ウィロービーチ計測ステーション
• 洪水期
• ハイドログラフ – 水の流れの速度を示すグラフ
• 水文測定 – 水循環の構成要素の監視
• ハイエトグラフ
• 水文モデル – 水資源の予測と管理
• 水文輸送モデル
• 潮位計 – 基準点に対する海面の変化を測定する装置
• 水柱 – 水面から水域の底までの概念的な水柱
• 水位 – 指定された垂直基準点に対する河川、湖、貯水池の自由表面の高さ
• ナイロメーター – ナイル川の透明度と水位を測定するための構造物

• 世界気象機関（2010）水位測定マニュアル。
  • 第1巻 フィールドワーク[3]
  • 第2巻 流量の計算[4]

ウィキメディア・コモンズには、ストリームゲージに関連するメディアがあります。

• コントゥークック川流量観測所、ニューハンプシャー州とバーモント州の水資源
• 「米国地質調査所の全国地表水データ」
• 英国水文水文登録簿 (pdf) 英国内の河川流量測定所、観測井、ボーリング井戸のカタログと、水文水文統計および空間統計の概要。
• 「ラジオ計器が水位上昇による洪水を警告」ポピュラーメカニクス、1935年7月