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路面を傷つけずに水道管周辺の土壌を調査し、腐食リスクを推定

2017-07-16 | 科学・技術
 産業技術総合研究所(産総研)物理探査研究グループ神宮司元治主任研究員は、路面を傷つけずに、地盤の比抵抗を測定できる高周波交流電気探査装置を開発した。この技術は、路面下に敷設された水道管周辺の地盤の比抵抗を測定して、その水道管の腐食リスクを推定する。
 老朽化した水道管の劣化リスクを評価する技術が喫緊の課題になっている。水道管(鉄管)の腐食は、地盤の環境、特に地盤の比抵抗に依存し、例えば比抵抗が低い塩分を含む粘土質土壌ほど腐食が進行しやすい。路面を掘削して土壌試料を採取して比抵抗を測定する調査があるが、コスト・時間・労力がかかり、これらを低減できる技術が必要とされている。
 本調査技術は電気探査である。電気探査技術は、これまで資源探査から土木調査まで幅広く応用されてきた地盤調査技術であり、近年では、地下の比抵抗断面図を取得できる2次元探査から、より広域の比抵抗の3次元立体構造を取得できる3次元探査が可能なまでに発展してきた。
 開発した電気探査測定装置は、高周波を送信する送信機と送信ダイポール、受信する受信機と受信ダイポールで構成される。新たに考案したのは、通電能力が高い小型のローラー電極で、超吸水スポンジを用いて地表面への密着度を高める。このローラー電極を送信ダイポールとして用いて地中に高周波交流電流を効率的に流せるようにした。受信ダイポールにも同様のローラー電極を用いて、お互いに独立した送受信機間でGPS信号により完全に相互同期した直交同期検波により極めて微弱な電位差を検出できる。また、この電気探査測定装置は、極めてノイズ耐性の高い直交同期検波による信号検出を行っているため、同時にさまざまな電気ノイズが発生しても高い耐性を持つ。ローラー状の電極を用いるため前後方向への可動性(移動性)が良くなるとともに、スポンジ素材の電極が路面の凹凸や勾配を埋めるなどして良好な接地性が得られた。
 開発した電気探査測定装置で比抵抗を測定する際には、送信ダイポールと受信ダイポールを路面上に配置し、受信ダイポールと受信機を一定間隔で移動させて、送信ダイポールI(電流送信)と受信ダイポールV(電位差計測)の間隔を変えて測定する。それぞれの電極間隔で計測された電位差と電流値から、地下の見かけ比抵抗を算出する。その後、電極間隔と見かけ比抵抗から逆解析によって、深度ごとの比抵抗を求める。この深度と比抵抗の関係の図から、水道管が埋設されている深度の比抵抗を推定する。推定した比抵抗を地盤の腐食性評価基準の指標のうち比抵抗に関する評価点数から、水道管の腐食リスクを判定できる。
 ◆水道管の腐食に関する標準的な評価基準
 調査項目には、比抵抗(Ω・cm)・pH値・Redox電位(mV)・水分・硫化物がある。
 最も大きいのは比抵抗(Ω・cm)で、合計点数が10点以上になれば腐食性の土壌と判断する。
  比抵抗(Ω・cm)
  測定値  評価点数 
  <1500    10
  1500~1800  8
  1800~2100  5
  2100~2500  2
  2500~3000  1
  >3000    0

 朝は雲が多い晴れ。午後から小雨が降りだした。今日も暑い日となる。
 畑に行ったら、”ラッカセイ”に花が咲きだしている。種を数粒程入手して、芽を出し、苗に育てた”ラッカセイ”だ。作るのは始めてで、とても嬉しい。
 名(ラッカセイ:落花生)の由来は、花が受粉して落ち、地中で実を結ぶからと言う。花が受粉後の花が地面に垂れ下がり、子房が地中に潜って結実する。つまり落花生は、地面の中で実がなる。
 ”ラッカセイ(落花生)”には色々な呼び方がある。ある人の説によると、
  落花生:殻がついたもの
  南京豆:殻なしで薄皮が付いたもの
  ピーナッツ:薄皮を剥いたもの・・・とか、特に根拠なし、とのこと
 日本に来たのは東アジア経由で1706年で、”南京豆(唐人豆)”と呼ばれた。現在での栽培種はこの舶来種ではなく、明治維新以降に導入された品種(初めて栽培は1871年、神奈川県大磯町の渡辺慶次郎)。
 ラッカセイ(落花生)
 別名:南京豆(なんきんまめ)、唐人豆、ピーナッツ
 英名: peanut、groundnut
 学名: Arachis hypogaea
 マメ科ラッカセイ属
 一年草(地下結実性)
 原産地は南アメリカ大陸
  最も古い出土品は、紀元前2500年前のペルー、リマ近郊の遺跡から出土した大量のラッカセイの殻
 開花時期は6月~7月
 食用になる種子は、10月~11月に収穫

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