JP2002285535A - 水平透水係数の鉛直分布測定方法 - Google Patents

水平透水係数の鉛直分布測定方法

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JP2002285535A
JP2002285535A JP2001089574A JP2001089574A JP2002285535A JP 2002285535 A JP2002285535 A JP 2002285535A JP 2001089574 A JP2001089574 A JP 2001089574A JP 2001089574 A JP2001089574 A JP 2001089574A JP 2002285535 A JP2002285535 A JP 2002285535A
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Japan
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hydraulic conductivity
observation
well
permeability
horizontal
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JP2001089574A
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Kazuhiro Hataji
和洋 籏持
Makoto Asakawa
誠 朝川
Seiichiro Takezawa
請一郎 竹澤
Seiki Ito
成輝 伊藤
Akira Nitta
昭 新田
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Kansai Electric Power Co Inc
Newjec Inc
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Kansai Electric Power Co Inc
Newjec Inc
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 堆積した複数の層の各々の水平透水計数を測
定できるよう、水平透水計数の鉛直分布測定方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】 透水計数の異なる複数の層に対して、所
定の動水勾配でトレーサ物質を注入し、観測井戸内に所
定の間隔で設置したセンサーの観測結果をもとに、各層
の透水計数を算定する水平透水計数の鉛直分布測定方法
とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水平透水係数の鉛
直分布測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、注入井戸から帯水層にトレーサ
物質を注入し、注入井戸から所定距離へだてて設けた観
測井戸からトレーサ物質の濃度変化を測定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】注入井戸から注入され
たトレーサ物質の濃度変化を観測井戸から測定して水平
透水係数を測定していたが、堆積した複数の層の各々の
水平透水係数の測定はできなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
の事情に鑑み、堆積した複数の層の各々の水平透水係数
を測定できるようにすべく、透水係数の異なる複数の層
に対して、所定の動水勾配でトレーサ物質を注入し、観
測井戸内に所定の間隔で設置したセンサーの観測結果を
もとに、各層の透水係数を算定する水平透水係数の鉛直
分布測定方法とした。
【0005】また、本発明は、堆積した複数の層の各々
の水平透水係数を測定できるようにすべく、透水係数の
異なる複数の層に対して、所定の動水勾配でトレーサ物
質を注入し、観測井戸内に所定の間隔で設置した濃度セ
ンサーの濃度観測結果をもとに、各層の透水係数を算定
する水平透水係数の鉛直分布測定方法とした。
【0006】さらに、本発明は、堆積した複数の層の各
々の水平透水係数を測定できるようにすべく、観測井戸
内の鉛直方向の水流を抑制し、観測地点の正確な濃度を
観測する水平透水係数の鉛直分布測定方法とした。
【0007】さらにまた、本発明は、堆積した複数の層
の各々の水平透水係数を測定できるようにすべく、観測
井戸での濃度観測からトレーサ物質の移動速度を算定
し、逆解析的に透水係数を算定する水平透水係数の鉛直
分布測定方法とした。
【0008】さらにその上に、本発明は、堆積した複数
の層の各々の水平透水係数を測定できるようにすべく、
トレーサ物質として温水または冷水を利用した水平透水
係数の鉛直分布測定方法とした。
【0009】
【発明の実施の態様】本発明を添付する図面に示す具体
的な実施例に基づいて、以下詳細に説明する。
【0010】本発明のハードウェアの構成は、図1に示
すように、注入井戸1、観測井戸2、濃度センサー3、
流量計4および流量制御装置よりなる。
【0011】下の不透水層11と上の不透水層12の間
の複数の層が堆積してなる帯水層13の水平透水係数を
測定するために、上の不透水層12および帯水層13を
貫通させて注入井戸1を設け、注入井戸1から所定距離
へだてて観測井戸2を同様に設ける。
【0012】地上のポンプ14から注入井戸1に塩水な
どのトレーサ物質15を圧送し、流量計4によりトレー
サ物質15の圧送量を測定する。なお、トレーサ物質と
しては、種々のものが考えられるが、色素類(フローレ
ッセン等)、電解質類(食塩等)、RI類がある。食塩
をトレーサとして用いる場合、地下水の電気伝導度を測
定して到達を確認する。
【0013】観測井戸2内に上下方向において所定距離
へだてて濃度センサー3を収容する。
【0014】また、データロガー17を配置する。
【0015】ポンプ14によりトレーサ物質15を注入
井戸1に圧送し、注入井戸1から帯水層13にトレーサ
物質15を注入する。
【0016】観測井戸2においては、濃度センサー3に
より複数の層の濃度変化を同時に観測する。
【0017】濃度変化を入力値とした数値解析による各
層の水平透水係数をコンピューター20により算定し、
水平透水係数の分布の算定を行う。
【0018】帯水層13内の濃度観測方法は、図2に示
すように、ガイド31に所定の間隔で濃度センサー3を
配置し、観測井戸2内に挿入する。その際、センタライ
ザ32を用いて濃度センサー3が観測井戸2の中央にく
るようにし、観測地点のずれによる測定誤差を抑える。
また、観測井戸2内部と周辺地盤との透水性を差異を小
さくし、観測井戸2内部の鉛直方向の水の流速を抑制す
る目的で観測井戸2内には砂33を充填する。なお、観
測井戸2の井戸ストレーナ34の周面には複数個のスリ
ット35が刻設してある。
【0019】透水係数の逆解析的算定手法は、図3に示
すように、トレーサ物質15の観測井戸2への到達時間
およびその後の濃度変化のデータを入力値として、移流
拡散解析を実施し、水平透水係数の鉛直方向分布を算定
する。
【0020】ここで、 h:水頭 μ:水の粘性係数 g:重力の加速度 ρ:水の密度 Ss:比貯留係数 K:固有透過度 Dd:分散係数 v:地下水流速 C:濃度 t:時間 (ρg/μ)K:透水係数 本発明の具体例の温水または冷水を利用したシステム例
を図4に示す。
【0021】トレーサ物質として温水または冷水41
を、濃度センサーとして温度センサー42を利用するこ
とが考えられる。温水、冷水41を製造する熱源機43
としてはヒートポンプなどが考えられる。この場合のメ
リットおよび留意点としては以下のものが考えられる。
【0022】・メリット 化学物質などのトレーサ物質を使用しないため、環境に
与える影響を抑制できる。
【0023】温度センサー42は、安価で取扱いが容易
なため、本測定法に向いている。
【0024】水源水の温度が安定していて、かつ自然地
下水と水源水にある程度の温度差がある場合、熱源機4
3を省略できて、コストを削減できる。
【0025】・留意点 観測井戸2のケーシングは実地盤と熱伝導係数が近い材
質を使用する。例えば、塩化ビニール管などである。
【0026】観測井戸2内の充填した砂33についても
実地盤と熱伝導係数、透水性を近づけるため、粒度など
を調整する。
【0027】注入井戸1のストレーナの上方にも温度セ
ンサー42を設置し、注入温度変化を観測する。
【0028】
【実施例】実験施設の概要を説明する。
【0029】井戸配置および地下構造を図5に示す。
【0030】調査対象の地盤の周囲には、連壁があり、
粘土層DC −3、砂層DS −3、粘土層DC −2が堆積
し、砂層DS −3が調査対象の地層である。実施例では
対象となる砂層の層厚7mを7等分してそれぞれ (1)〜
(7) 層とし、この7つの層の透水係数を求める。建物床
板から井戸1、井戸2、観測井戸a、観測井戸b、観測
井戸c、観測井戸dをそれぞれ垂直状に穿設する。
【0031】次に、井戸および観測井戸の構造を図6に
示す。
【0032】井戸には管体を埋設し、管体の帯水層の部
分に多数個のスリットが刻設してあり、注水用配管、先
端に水中ポンプを取付けた揚水用配管、温度センサーが
収容されている。
【0033】観測井戸にも同様に管体を埋設し、管体の
帯水層の部分に多数個のスリットが刻設してあり、管体
内の帯水層に対応する部分に温度センサーが垂直状に吊
り下げられて7個設けられ、下から順に「0」、
「1」、「2」、「3」、「4」、「5」、「6」の符
号が付されている。観測井戸内の鉛直方向の水流を抑制
するとともに、周辺地盤との透水性、熱伝導性の差異を
小さくするために、温度センサーを収容した管体内には
充填砂を充満させてある。
【0034】実験設備の概要を図7に示す。
【0035】井戸1が注水井戸で、井戸2が揚水井戸
で、井戸1から注水し、井戸2から水中ポンプで揚水
し、除砂装置、流量計を経てチラーに流入させる。
【0036】透水係数分布の算定は、図8に示すように
して行う。
【0037】まず、平面二次元解析をして、観測孔の温
度が3℃(3℃に限定する必要はないが、本実験では3
℃とした)低下するまでの時間と透水係数の関係を求め
る。
【0038】次に、透水係数実験で、各温度センサーが
3℃の温度低下を観測するまでの時間を調べる。
【0039】前記平面二次元解析と透水係数実験とか
ら、解析値と実測値のフィッティングを行い、透水係数
分布を決定する。
【0040】(1)平面二次元解析 解析条件は図9および図10に示す通りである。
【0041】図9に主な物性値の間隙率、熱容量
(水)、熱容量(土粒子)、熱伝導係数(水)、熱伝導
係数(土粒子)、層厚が示されている。
【0042】図10に解析モデル図が示されている。解
析モデル図は調査対象地盤の形状に準じており、調査対
象地盤は連壁で囲まれ、井戸1、井戸2が図示の位置に
設けられている。
【0043】(2)透水係数実験 透水係数実験は、図11に示すように、約5℃の水を井
戸1から注水し、井戸2から揚水する。注揚水量は25
L/minである。この時、各観測井戸a,b,c,d
で3℃までの時間を観測する。
【0044】(3)解析値と実測値のフィッティングに
よる透水係数分布算定 前記で行った実験と同じ条件で解析を実施し、各観測井
戸a,b,c,dにおける3℃低下までの時間と透水係
数の関係を図12に示す。
【0045】各観測井戸a,b,c,dにおける深度ご
との透水係数が算定されるので,各深度の透水係数値の
相乗平均値をもって、その深度の水平透水係数とする。
各深度の透水係数の算定結果を図13に示す。各深度に
おける透水係数が示され、全層平均の透水係数は1.5
×10-2cm/sである。
【0046】実施例では平面二次元解析によって、透水
係数と到達時間の関係を求めているため、鉛直方向に熱
が対流・伝導・分散する効果が無視されている。さら
に、算定の精度を向上させるためには、解析は三次元解
析で実施することが望ましい。
【0047】
【発明の効果】本発明は、上述のように、透水係数の異
なる複数の層に対して、所定の動水勾配でトレーサ物質
を注入し、観測井戸内に所定の間隔で設置したセンサー
の観測結果をもとに、各層の透水係数を算定する水平透
水係数の鉛直分布測定方法であるので、堆積した複数の
層の各々の水平透水係数を測定できるようにした。
【0048】また、本発明は、透水係数の異なる複数の
層に対して、所定の動水勾配でトレーサ物質を注入し、
観測井戸内に所定の間隔で設置した濃度センサーの濃度
観測結果をもとに、各層の透水係数を算定する水平透水
係数の鉛直分布測定方法であるので、堆積した複数の層
の各々の水平透水係数を測定できるようにした。
【0049】さらに、本発明は、観測井戸内の鉛直方向
の水流を抑制し、観測地点の正確な濃度を観測する水平
透水係数の鉛直分布測定方法であるので、堆積した複数
の層の各々の水平透水係数を測定できるようにした。
【0050】さらにまた、本発明は、観測井戸での濃度
観測からトレーサ物質の移動速度を算定し、逆解析的に
透水係数を算定する水平透水係数の鉛直分布測定方法で
あるので、堆積した複数の層の各々の水平透水係数を測
定できるようにした。
【0051】さらにその上に、本発明は、トレーサ物質
として温水または冷水を利用した水平透水係数の鉛直分
布測定方法であるので、堆積した複数の層の各々の水平
透水係数を測定できるようにした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステムの全体構想図である。
【図2】本発明の観測井戸での濃度観測方法を示す。
【図3】本発明の透水係数の逆解析的算定手法を示す図
である。
【図4】本発明の温水または冷水を利用したシステム例
を示す図である。
【図5】本発明の実施例における井戸配置および地下構
造の平面図と断面図との2面図である。
【図6】本発明の実施例における井戸および観測井戸の
構造を示す断面図である。
【図7】本発明の実施例における実験設備の概要を示す
図である。
【図8】本発明の実施例における透水係数分布の算定方
法を示す図である。
【図9】本発明の実施例における主な物性値を示す表で
ある。
【図10】本発明の実施例における解析モデル図であ
る。
【図11】本発明の実施例における透水係数実験を示す
断面図である。
【図12】本発明の実施例における各観測井戸の温度が
3℃低下するまでの時間と透水係数の関係を示すグラフ
に実測結果をプロットした図である。
【図13】本発明の実施例における各深度における透水
係数の算定結果を示す表である。
【符号の説明】
1…注入井戸 2…観測井戸 3…濃度センサー 11・12…不透水層 13…帯水層 14…ポンプ 15…トレーサ物質 17…データロガー 31…ガイド 32…センタライザ 33…砂 34…井戸ストレーナ 35…スリット 42…温度センサー 43…熱源機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝川 誠 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社 (72)発明者 竹澤 請一郎 大阪市中央区島之内1丁目20番19号 株式 会社ニュージェック (72)発明者 伊藤 成輝 大阪市中央区島之内1丁目20番19号 株式 会社ニュージェック (72)発明者 新田 昭 大阪市中央区島之内1丁目20番19号 株式 会社ニュージェック Fターム(参考) 2D043 AA05 AB00 BA10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透水係数の異なる複数の層に対して、所
    定の動水勾配でトレーサ物質を注入し、観測井戸内に所
    定の間隔で設置したセンサーの観測結果をもとに、各層
    の透水係数を算定する水平透水係数の鉛直分布測定方
    法。
  2. 【請求項2】 透水係数の異なる複数の層に対して、所
    定の動水勾配でトレーサ物質を注入し、観測井戸内に所
    定の間隔で設置した濃度センサーの濃度観測結果をもと
    に、各層の透水係数を算定する水平透水係数の鉛直分布
    測定方法。
  3. 【請求項3】 観測井戸内の鉛直方向の水流を抑制し、
    観測地点の正確な濃度を観測する請求項2記載の水平透
    水係数の鉛直分布測定方法。
  4. 【請求項4】 観測井戸での濃度観測からトレーサ物質
    の移動速度を算定し、逆解析的に透水係数を算定する水
    平透水係数の鉛直分布測定方法。
  5. 【請求項5】 トレーサ物質として温水または冷水を利
    用した請求項2または請求項4記載の水平透水係数の鉛
    直分布測定方法。
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