JP2001323477A - 揚水管理システム - Google Patents
揚水管理システムInfo
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Abstract
性を是正する。 【解決手段】 少数点配置の電動弁8を付設の揚水井戸
W、揚水井戸Wに合わせて少数点配置の観測井戸の夫々の
孔内水位を水圧計9等で計測し、設定水位と計測水位の
差を解消するよう電動弁8の開度を全開100%に対し
て0.1%の精度でリアルタイムに自動制御し、揚水井
戸Wのケーシング内外の水位差(井戸ロス)が大きい場
合、地下水位の低下速度が遅い場合は、各井戸の揚水量
を電磁流量計12等にて計測し、揚水流量と地下水位の
関係の推定に必要な地盤の浸透特性を、システム運転時
の揚水井戸Wの揚水量と観測井戸A内水位の計測値より逆
解析し自動算定し、揚水量の計測値から現状地下水位を
推定し、設定水位との差を解消するよう電動弁8の開度
を全開100%に対して0.1%の精度でリアルタイム
に自動制御するとしたものである。
Description
礫層または砂層における大深度地下工事での揚水工法で
必要最小限な揚水量を自動制御にて可能とする揚水管理
システムに関する。
る大深度地下工事ではドライワークや盤膨れ防止のため
の地下水位低下工法として揚水工法が一般的に適用され
ている。この際に、周辺の井戸枯や地盤沈下防止、さら
に下水道への排水量抑制を満足させるためには、不要な
揚水を伴なうことのない必要最小限な揚水が要求され
る。
下水は遮断されることなく互いに高い透水性のもとで連
絡し合い、一点での揚水は一次的に当該揚水点に向けて
地下水位は不均衡の傾斜態様にあるが、いずれは経時を
もって同一レベルに均衡する。
厳密な制御が困難であることから、必要以上に揚水し
て、上記の井戸枯や地盤沈下をもたらす場合がある。
限の揚水をして必要以上の揚水を避けねばならない。
861号がある。
て多数配置の揚水井戸を夫々制御して揚水するもので、
地下水位を制御して低下せしめるにあたって、揚水井戸
とは別に観測井戸を設け、この観測井戸に設けた水位検
出器において常時現水位を検出し、比較器においては、
現水位と目標水位を比較してその差を求め、演算器にお
いては揚水井戸の揚水量が観測井戸水位変化に及ぼす影
響関係と比較器よりの水位差より各揚水井戸の必要とす
る揚水量を演算し、これによって各揚水井戸は揚水量を
制御されて揚水して地下水位を目標値に保つとしたもの
である。これを図5〜7に紹介すると以下の通りであ
る。
は外側より土圧、水圧が作用する。揚水前の地下水位3
は高く、大きな水位が鋼管矢板2に作用するが、揚水後
の水位4は低くなり、作用する水圧を低減せしめること
ができる。また、この水圧は掘削部1周囲において釣合
がとれて鋼管矢板2に不均衡な力の作用するのを防止し
ている。
ックする必要のある鋼管矢板2の外縁部に間隔を保って
設けてあり、その内部の所定の位置には水位を測定する
水位検出器5が設置されている。当該観測井戸Anの水位
は揚水井戸Wmに向って勾配をもった水位となり、揚水井
戸Wmの揚水量によって変化するが、その関係は周囲の地
盤の形状、地質、障害物等に影響され複雑であり、理論
的には求められない。そこで、各揚水井戸Wmを実験的に
揚水して、その揚水量と各観測井戸Anの水位変化量との
関係である影響係数を求める。
位と目標とすべき水位との間の差から揚水必要量を算出
し、揚水井戸Wに設置の各種揚水量の3種の電磁バルブ
6のうち適したいずれかを選択してバルブ断続制御のも
と揚水する。つまり、揚水井戸とは別に水位観測用の観
測井戸を設け、観測井戸の孔内水位を水位計で計測しな
がら揚水井戸の揚水管に取り付けられた必要とする揚水
量に適した電磁弁を自動開閉(全開もしくは全閉)し、
揚水井戸の稼動本数および揚水量を制御することで、地
下水位を制御するシステムである。
1−25861号の提案は、断続揚水制御を基本とする
ために、揚水井戸以外に観測井戸を複数本設置しなけれ
ばならないこと、また、各井戸の揚水管を揚水量に応じ
て複数系統に分岐して、それぞれに電磁弁を取り付け、
各井戸からの揚水量を制御するため、弁、配管の数量が
増えるだけでなく、各井戸の微妙な揚水量調整ができな
いことから、揚水井戸が多数設置されていなければ制御
が困難であることなどの制約条件があった。
ので、その目的とするところは、地下水の性状に合致し
たところの地下工事の進捗状況に応じて設定した地下水
位低下を満たす必要最小限な揚水量を自動制御にて連続
的に揚水する揚水管理システムを提供せんとするもので
ある。
に、本発明の揚水管理システムは、地下水位を制御して
低下せしめるにあたって、揚水井戸及び観測井戸に設け
た水位検出器において常時現水位を検出し、比較器にお
いては、現水位と目標水位を比較してその差を求め、演
算器においては揚水井戸の揚水量が観測井戸水位変化に
及ぼす影響関係と比較器よりの水位差より各揚水井戸の
必要とする揚水量を演算し、これによって各揚水井戸は
揚水量を制御されて揚水して地下水位を目標値に保つと
したものにおいて、揚水流量と地下水位の関係の推定に
必要な地盤の浸透特性は、システム運転時の揚水井戸の
揚水量と観測井戸内水位の計測値より逆解析し自動算定
し、少数点配置の電動弁を付設の揚水井戸、揚水井戸に
合わせて少数点配置の観測井戸の夫々の孔内水位を水圧
計等で計測し、設定水位と計測水位の差を解消するよう
電動弁の開度を全開100%に対して0.1%の精度で
リアルタイムに自動制御し、揚水井戸のケーシング内外
の水位差(井戸ロス)が大きい場合、地下水位の低下速
度が遅い場合は、各井戸の揚水量を電磁流量計等にて計
測し、揚水量の計測値から現状地下水位を推定し、設定
水位との差を解消するよう電動弁の開度を全開100%
に対して0.1%の精度でリアルタイムに自動制御する
としたものである。
究極の正確さでの揚水制御をもたらす。
最小限の揚水量の実現を達成することができる。
す。
であるが、揚水井戸W内、観測井戸A内に水圧計9等を設
置し、揚水井戸Wからの配管7には電動弁8を設置す
る。水圧計9、電動弁8は現地に設置してある制御装置
10に接続されている。制御装置10は水圧計9の出力
信号を水位(計測水位)に換算して、設定水位を維持す
るように電動弁8を自動調整する。
有線もしくは電話回線を通じて室内のパソコン11等で
行なう。パソコンから届く揚水井戸W内の設定水位を指
示すると、現地の制御装置10が計測水位との差を解消
するよう電動弁8の開閉を行なう。
ための電動弁8開閉の割合を判断するので、制御装置1
0とパソコン11を常時接続しておく必要はない。ま
た、制御装置10内には、時間、バルブ開度、設定水
位、計測水位等がバッテリバックアップ付メモリに保持
される。保持されるデータには、過去数時間分の詳細な
データ(例えば1分間隔)と、メモリが許す限り過去に
遡る比較的長い時間間隔(例えば30分間隔)のデータ
の2種類がある。パソコン11と制御装置10の交信を
行なう際には、自動的にこのデータがパソコン11側に
転送され、パソコン11側では、いつでも最新のデータ
を参照することが可能となる。
ついて説明する。例えば、設定水位に対して計測水位が
高い場合は電動弁8の開度を上げていき、設定水位に近
づくにしたがって、開度を徐々に下げていく。最終的に
設定水位と計測水位が同等となったときの電動弁8の開
度を保持する。周辺地下水位の変動等で孔内水位が変動
するとそれに応じて電動弁8の開度を定期的に微調整す
る。ここに、電動弁8の開閉は、制御信号を電動弁8に
送った場合の全開から全閉までに要する時間に対しての
割合で管理し、開度30%に設定する場合は、一旦全開
(100%)にした後、電動弁全開から全閉までに要す
る時間の70%の時間で弁を閉じる信号を出すものとす
る。
一定であること、上記手段により開度を調整した場合、
開度と制御流量の関係の再現性が高いことを試験施工に
より確認している(0%から30%にもっていく場合に
はスタート部での遊びが混入するため)ためである。
係を図2に示す。また、現地の井戸を用いた制御事例を
図3に示す。本システムでの制御により設定水位をGL−
19mとしたところ、制御開始後1時間足らずで設定水
位を満足し、その後約2日間設定水位を維持しているこ
とがわかる。
戸ロス)が大きい場合、地下水位の低下速度が遅い場合
は、揚水井戸W内の地下水位でなく、各揚水井戸Wからの
揚水量を配管7に配設の電磁流量計12等により計測し
電動弁8の開閉を制御する。この場合、揚水量と地下水
位の関係を地盤の浸透特性を用いて推定しなければなら
ないが、システム運転時の揚水量と観測井戸4内水位の
計測値から地盤の浸透特性を逆解析し、揚水量と地下水
位の関係を自動で算定する。このような場合の制御フロ
ーを図4に示す。ここで扱う地盤の浸透特性は、透水係
数と貯留係数、影響圏半径であり、透水係数は水平方
向、鉛直方向に分離して評価することが可能である。
よりも地下水の動きに合致し、地下工事の進捗状況、周
辺地下水位低下の制約に応じた必要最小限の揚水が可能
となり、さらに地下水位低下工法の設計に必要な地盤浸
透特性のデータの蓄積が可能となる。また、本発明シス
テムは、揚水井戸1本、観測井戸1本の条件下から適用
可能であり、井戸の配置、本数による制約をあまり受け
ないため、大規模大深度地下工事のみならず、中小規模
の地下工事にも適用可能である。
と揚水量の関係図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 地下水位を制御せしめるにあたって、揚
水井戸及び観測井戸に設けた水位検出器において常時現
水位を検出し、比較器において現水位と目標水位を比較
してその差を求め、制御装置において現水位と設定水位
の差を解消するよう揚水井戸に設置された電動弁の開度
を全開100%に対して、0.1%の精度でリアルタイ
ムに自動制御することを特徴とした井戸内水位制御の揚
水管理システム。 - 【請求項2】 揚水井戸及び観測井戸に設けた水位検出
器と揚水管に設けた電磁流量計もしくは、ノッチタンク
に設けた水位検出器の計測結果から、揚水量と地下水位
の関係の推定に必要な地盤の浸透特性を逆解析により算
定し、揚水量の計測値から現状地下水位を推定し、設定
水位との差を解消するよう揚水井戸に設置された電動弁
の開度を全開100%に対して、0.1%の精度でリア
ルタイムに自動制御することを特徴とした揚水流量制御
の揚水管理システム。
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- 2000-05-15 JP JP2000141230A patent/JP4743355B2/ja not_active Expired - Fee Related
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