JP2005091295A - 地下水位調査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地下水位調査が必要な範囲において、ボーリング工事を要することなく、調査の期間及び費用の低減を可能にする地下水位調査方法を提供する。
【解決手段】 複数の湧水地点（２８）の水面高を測定する水位測定ステップと、複数の湧水地点の位置を表した地形図（２１）で、複数の湧水地点の位置と水位測定ステップで測定した各湧水地点の水面高とから水面高の等しい位置を求め、それらの位置を結ぶ地下水位等高線（３３）を描くことで地下水位等高線図（５１）を作成する地下水位等高線図作成ステップとを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地下水位調査方法に関する。

一般に、地下水位調査を含む地下水調査は、透水調査や地すべり調査、地質及び地層の解明、ダムや堤防などの防災施設等の設計、及び土木工事の施工計画等に必要不可欠である。従って、地下水調査はこれらに先立って行われている。

国土調査法第三条第二項の規定に基づく地下水調査作業規程準則の規定によると、地下水調査においては、地下水位の測定並びに帯水層の状況に関する調査を行い、その結果を地図及び簿冊に作成するものとされている。地下水調査の作業は、「現地作業」及び「整理作業」からなる。

現地作業は、地下水位の同時観測、長期観測及び地盤の標高（以下「地盤高」という。）の測定を行うとともに、帯水層の状況を明らかにするために必要な踏査、地質ボーリング及び物理探査（例えば、弾性波探査など）等の地質調査等を行う作業をいう。同時観測とは、数日間降雨のないときに、調査範囲全体に亘って同時に調査を行うものであり、年２回地下水位の高い時期と低い時期を選んで実施することが原則である。長期観測とは、一年以上、毎日一回定時に水位を測定するものである。長期観測を実施する観測井は、同時観測の結果に基づき、地下水の分布の概要を把握し、地形、地質、河川、湖沼、水路等の状況を十分に勘案して決定される。

整理作業とは、現地作業の結果に基づいて、地下水観測表、地下水位年表、地下水位図表、地下水位の等高線図（以下「地下水位等高線図」という。）を含む地下水図、地質柱状断面図及び地下水説明書を作成する作業をいう。

地下水位等高線図等の作成を目的とする地下水位調査は、既存の井戸を観測井として利用するか或いはボーリング孔を掘削して新たに観測井を設置して実施されるが、既存の観測井は、上水道の整備の進展や井戸枯れなどによって、継続して利用できない場合がある。従って、地下水位調査を行うときは、一般的には、ボーリング工事によって観測井が設置される。

従来のボーリング孔を用いた地下水調査方法としては、二次元流速計法、アイソトープトレーサ法、普通トレーサ法、及びプロペラ法などが知られている。

二次元流速計法は、水と異なる比電気抵抗をもつ液を封入した容器内に多数の電極棒を挿入しておき、これをボーリング孔内に垂下して開放し、ボーリング孔内の水流によってこの液が置換されていく状態を各電極棒間の比抵抗の変化から検出するものである。この調査方法は、直径１００ｍｍ以上の大口径のボーリング孔が必要である。

アイソトープトレーサ法は放射性同位体を、普通トレーサ法は電解液、染料等の水とは異質な物質を、それぞれ投入孔に投入して、別に掘削した観測井において、その現出状況を観測するものである。この方法は、観測井の周囲に多数の観測用ボーリング孔を掘削しなければならず、一次元または二次元の測定しか行うことができない。従って、三次元的な地下水の動きを地下水面勾配または地表勾配から推定する方法をとっている。この方法は、多数のボーリング孔の掘削を要するため、調査費用が嵩むばかりでなく、上記のような推定を含むため、精度はあまり高くない。

プロペラ法は、ボーリング孔内に水流によって駆動するプロペラを挿入する方法である。比較的小口径のボーリング孔内の水流測定ができるが、一方向、例えば垂直方向成分のみの測定に限られ、高精度を要求される調査に対しては不向きである。

また、地下水調査を実施するときは、地下水の水位と水質の両方を同時に観測する必要がある場合も多いが、１つの観測井において水位と水質の両方を観測することは困難である。従って、このような場合には複数の観測井を掘削する必要があり、調査費用増大の原因となっている。さらに、従来の観測井は、費用の掛かる１００〜１５０ｍｍ程度の大口径のボーリング孔を必要とするものである。

そこで、ボーリング孔掘削時の費用的負担を従来に比べ低減する技術として、「地盤中の地下水位及び地下水質の観測方法及び観測装置」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ボーリング孔の径を小さくし、地下水位及び地下水質の観測を同一のボーリング孔で行っている。

特開平１０−１２２９３５号公報

上記のように、従来の地下水位調査では、ボーリング工事による観測井の設置が必要不可欠であるため、調査範囲が大きくなればボーリング工事の回数も増える。また、水位の同時観測を行うためには、全ての観測井の設置が完了しなければならず、これらが原因で、調査の長期化及びコスト増大という問題が発生する。従って、ボーリング工事を行わずに地下水位調査が実施できれば、従来の地下水位調査に比べて期間と費用とを格段に低減することが可能である。

本発明の目的は、ボーリング工事を要することなく、調査の期間及び費用の低減を可能にする地下水位調査方法を提供することである。

本発明の地下水位調査方法は、複数の湧水地点の水位（例えば、後述の水面高）を測定する水位測定ステップと、前記複数の湧水地点の位置を表した平面上で、前記複数の湧水地点の位置と前記水位測定ステップで測定した各湧水地点の水位とから水位の等しい位置（例えば、後述の印３２）を求め、それらの位置を結ぶ等高線（例えば、後述の地下水位等高線３３）を描くことで地下水位等高線図（例えば、後述の地下水位等高線図５１）を作成する地下水位等高線図作成ステップとを含むことを特徴とする。

また、前記等高線は、前記湧水地点を直線（例えば、後述の直線３１）で結び、各直線上で両端に位置する湧水地点の水位に基づいて各直線上の水位の等しい位置を求めたとき、それらの位置を結ぶ線である。

また、前記平面は地形図（例えば、後述の地形図２１）であり、前記地下水位等高線図作成ステップでは、前記地形図上に描いた複数の直線（例えば、後述のグリッド線７１）に沿う地形断面図（例えば、後述の地形断面図７５）を作成し、地形断面図と前記複数の湧水地点の位置と前記水位とに基づき、地下水面を示す形状線（例えば、後述の地下水面形状線７３）を想定し、前記等高線は、前記形状線が示す水位に基づいて求められる前記各直線上の水位の等しい位置（例えば、後述の点７４）を結ぶ線である。ここで、前記複数の直線は、前記地形図を格子状に分割するグリッド線であることが好ましい。さらに、前記形状線は、滑らかな曲線を描くように想定するのがよい。

本発明の具体的態様は、前記地下水位の等高線図によって地質構造（例えば、後述の水理地質構造）を評価する。

本発明の具体的態様は、前記水位は、前記湧水地点における水面の標高である。

本発明では、湧水地点が地下水位の流れる経路上にあることに着目し、その水位を測定する。そして、湧水地点の位置とその水位とから地下水位等高線図を作成する。これにより、従来のボーリング工事を行うことなく、調査の期間と費用を格段に低減することができる。

地下水位等高線図は、例えば、複数の湧水地点を直線で結び、各直線上で両端に位置する湧水地点の水位に基づいて各直線上の水位の等しい位置を求めて、その位置を線で結ぶことにより作成されるようにしてもよい。

また、地下水位等高線図は、地形図に描いた複数の直線に沿う地形断面図を作成し、地下水面を示す形状線を想定することにより各直線上の等水位を示す位置を求めて、その位置を線で結ぶという方法で作成されるようにしてもよい。ここで、地形図に描く直線としては、地形図を格子状に分割するグリッド線を採用することができる。さらに、地下水面を示す形状線は、滑らかな曲線を描くように想定すればよい。

このように湧水地点の水位測定に基づいて作成された地下水位等高線図により、地質構造を評価することができる。

また、湧水地点の水位としては、水面の標高を採用することができる。

図１は、本発明の第１実施例の地下水位調査方法を示すフローチャートである。まず、複数人で構成される調査班（以下、「観測者」という。）は、調査計画を策定する（ステップ［以下、ＳＴと表記する］１）。具体的には、観測者は、地下水位調査を実施する調査範囲、調査時期、及び調査終了条件等を決定する。

調査範囲は、例えば、特定のダム貯水池から所定の半径以内としてもよいし、地形図上に当てはめた所定の枠内の範囲としてもよく、地下水位調査が必要な範囲を指定すればよい。

調査時期は、決定した調査範囲において地下水位の高い時期と低い時期とを含む、通年で少なくとも２つの時期を選ぶようにするのがよい。例えば、調査範囲をダム施設周辺に指定したときは、その調査範囲における降雨状況や貯水池の水位等に基づいて定められる渇水期と豊水期、或いは定水位期と高水位期などである。具体的には、降雨量の少ないときが渇水期、多いときが豊水期、及び貯水池の水位が低いときが低水位期、高いときが高水位期である。

調査時期を決定するために雨量や貯水池の水位等を基準とするのは、雨量の増減及び貯水池等からの漏水が地下水面の上昇と下降とに大きな影響を及ぼすからであり、後述の地下水位等高線図５１（図５，図６）の比較等によって、その影響を把握することにより、調査範囲における地盤の水理地質構造を評価することができる。

「水理地質構造」とは、岩盤、断層、破砕帯、風化・変質帯、及び割れ目帯などの地質構造が有する透水性などの水理学的特性をいい、近年のダム建設に際しては、地山の安定性等を評価するために重要視されている。

地山の安定性は、地下水位の上昇等に起因する地滑り発生の可能性の有無などをいい、各調査時期の地下水位等高線図５１（図５，図６）の比較などによって、早急な対策の必要性などを検討することができる。

調査終了条件は、例えば、後述の渇水期及び豊水期の地下水位等高線図５１（図５，図６）を一回ずつ作成したとき、或いは調査計画の見直しが必要になったときなどで、この条件が満たされたときに終了する。観測者は、調査計画を策定後、次のステップ（ＳＴ２）へ移る。

観測者は、ＳＴ１の調査計画で定められた調査時期に至ったかどうかを判別する（ＳＴ２）。渇水期、豊水期、低水位期並びに高水位期等は通年で日数が限られていることなどから、調査時期は地下水位調査を実施する上で非常に重要である。従って、観測者は、地下水位の状況を知るための正確な調査結果を得るためには、ＳＴ１で策定した調査計画に基づいて調査を実施することが必要である。

ＳＴ２の判別が“ＹＥＳ”であれば、観測者は、ＳＴ１で決定した調査範囲において、湧水地点と既存の観測井（例えば、ボーリング孔）等からなる観測点の位置を確認し（ＳＴ３）、ＳＴ４の水位測定ステップへ移る。具体的には、観測者は、調査範囲において地表踏査を行い、所定の記号（例えば、●）を用いて湧水地点の位置を地形図上に記す。これと同時に、既存の観測井の位置も、上記と同じ地形図上に所定の記号（例えば、■）を用いて記入しておく。

湧水は、自由地下水が、台地の崖の前面から湧出する崖線タイプのものと、台地面上の谷間などから湧出するタイプのものとがある。自由地下水は、地表と地表に最も近い不透水層との間の透水層に含まれている地下水である。

観測者は、ＳＴ３で位置を確認した湧水地点の標高（以下「水面高」という。）を測定する（ＳＴ４）。具体的には、湧水地点の水面と地表面とが面一であると仮定することにより、ＳＴ３において地形図上に記入した観測点の位置と、地形図上の等高線が示す標高とに基づいて、読図により各観測点の水面高を求める。

また、既存のボーリング孔を利用した観測井があれば、一般的な水位計を用いて地表面からの水位を測定し、その観測井の地形図上の位置に基づいて水面高を算出すればよい。

こうして得た各観測点における水面高を、地形図上に記した観測点の傍に記入し、次の地下水位等高線図作成ステップ（ＳＴ５）へ移る。

観測者は、各観測点の位置と、ＳＴ４の水位測定ステップで得た各観測点の水面高とに基づいて、後述の方法（図３，図４）により地下水位等高線図５１（図５，図６）を作成し（ＳＴ５）、次のステップ（ＳＴ６）へ移る。

観測者は、ＳＴ１の調査計画で定めた調査終了条件を満たしたかどうかを判別する（ＳＴ６）。観測者は、この判別が“ＹＥＳ”であれば調査を終了し、“ＮＯ”であればＳＴ２へ移る。このようにして、観測者は、ＳＴ６の判別が“ＹＥＳ”になるまでＳＴ２〜ＳＴ６の工程を繰り返す。

図２は、第１実施例の地下水位調査方法において、調査計画において定められた調査範囲の地形図２１（例えば、縮尺二万五千分の一のもの）を模式的に表している。第１実施例では、調査計画の策定は年度末（例えば、３月）に行われ、ダム施設２２を含む所定の範囲（例えば、南北に３ｋｍ及び東西に２ｋｍの範囲）が調査範囲として、この調査範囲における渇水期、豊水期、低水位期、及び高水位期が調査時期として、更に各調査時期の地下水位等高線図を１回ずつ作成することが調査終了条件として、それぞれ定められた。

地形図２１上のダム施設２２は、水路式の発電所２３、貯水池２４、導水路２５、サージタンク２６、及び鉄管路２７を有している。

水路式発電は、貯水池２４の水を、緩い勾配の導水路２５を通して落差の得られる地点まで導き、急勾配の鉄管路２７で一気に発電所へ落とすことによって発電する方式である。これは、水の落差を利用して水車を回すため、急な斜面を有する地形に適した発電方式である。

貯水池２４は、発電用水を貯留することのできる大きな自然の池が利用されている。

導水路２５は、貯水池２４からサージタンク２６まで発電用水を導くためのトンネル式の水路である。

サージタンク２６は、導水路２５と鉄管路２７との接続地点に設置され、発電所２３の水車を起動又は停止したときに導水路２５や鉄管路２７の内面に働く水撃圧を緩和すための筒型の巨大な水槽である。

鉄管路２７は、サージタンク２６から発電所２３まで発電用水を導くための鉄管で、発電用水の落差による水圧を直接受けるため、１０〜２０ｍｍ厚の鉄管が用いられている。

ダム施設２２は、利水計画に基づいて運用されているため、貯水池２４、導水路２５及び鉄管路２７等の破損の早期発見及び破損箇所の推定等を行うことは、ダム施設を健全に運用する上で重要なことである。

観測者は、最初の調査時期に当たる渇水期に近づくと、調査計画に基づく調査範囲において地表踏査を行い、湧水地点２８と既存の観測井２９の位置を確認し、発見した全ての観測点の位置を所定の記号（例えば、湧水地点は●、観測井は■など）を用いて地形図２１上に記入する。具体的には、調査時期は、通年の降雨状況や貯水池２４の水位等からおおよその時期を予測できるため、それに基づいて調査時期が近づいたときに地表踏査を行い、正確な日時については、そのときの降雨量や貯水池２４の水位等に基づいて決定すればよい。

地表踏査は、観測者が調査範囲に指定された現地に行って地形図２１上では得られない情報（例えば、湧水地点の位置など）を調査することである。

観測者は、全観測点の位置を地形図２１上に記入すると、読図により各観測点の水面高を求め、その値を地形図２１上の湧水地点２８及び観測井２９からなる各観測点の傍にこの水面高を記入する。また、観測者は、各観測点の水面高を示す表を作成するようにしてもよい。

地下水位等高線図５１を作成するときは、観測者は、図３に示すように、地形図２１に記されている観測点のうち近接して位置する任意の３点を選び出し、各点間を直線３１で結ぶ。選び出した３点には、例えば、反時計回りに“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”と名付けておくと分かり易い。

ここでは、各観測点の水面高は、点Ａが３４５ｍ、点Ｂが２９５ｍ、点Ｃが３２５ｍである。観測者は、まず、線分ＡＢを点Ａと点Ｂの各水面高に基づいて比例配分し、所定の間隔（例えば、２０ｍ間隔）で区切る。具体的には、点Ａと点Ｂの水面高は３４５ｍと２９５ｍなので、水面高が３００ｍ、３２０ｍ、及び３４０ｍの位置で線分ＡＢを区切って印３２を付けておけばよい。

上記と同様にして、線分ＢＣ及び線分ＣＡにも２０ｍ間隔で区切りの印３２を付け、この３つの線分上において水面高が等しい印３２どうしを直線（図では破線で示す）で結ぶことで、三角形ＡＢＣによって区切られた範囲における２０ｍ間隔の地下水位等高線３３が得られる。

次に、観測者は、図４に示すように、線分ＡＢと線分ＣＡのそれぞれに最も近い位置の観測点を探し出し、各点をＤ，Ｅとする。点Ｄと点Ｅの水面高は、３２５ｍと３７７ｍであり、三角形ＡＢＤと三角形ＡＣＥによって区切られた範囲においても、上記と同様にして２０ｍ間隔の地下水位等高線３３が得られる。

このようにして得た地下水位等高線３３は、フリーハンドで滑らかに描き直すか、或いはＸ−Ｙ座標を適用して、３次スプライン補間法等の一般的な補間法を用いて滑らかに近似するのがよい。この作業を調査範囲内の全ての観測点に対して行うことで、図５に破線で示すように、渇水期の地下水位等高線図５１が得られる。このような地下水位等高線図５１は、予め全観測点間において２０ｍ間隔の印３２を付けた後、水面高が等しい印３２を滑らかな曲線で結んでいくことにより作成されるようにしてもよい。

補間とは、非連続的な値の各観測点間を滑らかな線で結ぶ方法で、各観測点間のデータは滑らかに連続していると仮定される。一般的には、２つの観測点を通る２次曲線を各観測点間で滑らかにつないでいく方法や３次スプライン補間法などがある。

３次スプライン補間法は、２次曲線を求める方法よりもさらに条件を増やしたもので、隣接する等水位の３点を順に選び、第１点及び第２点を通る３次曲線の１次及び２次導関数と、第２点及び第３点を通る３次曲線の１次及び２次導関数とが、第２点を通るようにする方法である。この作業が１点ずつ観測点をずらして全ての観測点において行われることで、滑らかな地下水位等高線３３が得られる。

これらの補間法のいずれを用いても、地下水位等高線３３を得るためにコンピュータで演算処理することが好適である。そして、その演算結果に基づき、コンピュータが作図装置を自動操作することにより、地下水位等高線図５１が作成される。

観測者は、渇水期の地下水位等高線図５１を作成すると、調査終了条件が満たされたかどうかを確認する。しかしながら、第１実施例の調査終了条件は、渇水期、豊水期、低水位期、及び高水位期の地下水位等高線図５１が１回ずつ作成されたことと定められているため、観測者は、残りの３つの調査時期において、渇水期と同一の調査範囲において上記と同様の作業を行い、各調査時期の地下水位等高線図５１を作成する。

図５及び図６は、上記のようにして作成した各調査時期の地下水位等高線図５１であり、図５の破線は渇水期、実線は豊水期、図６の破線は低水位期、実線は高水位期の地下水位等高線を表している。図５及び図６において、各地下水位等高線から引き出した線に沿って記された数字は、各地下水位等高線が表す水面高である。

このようにして、ボーリング工事を行わずに、湧水地点２８を含む観測点の水位を測定することで地下水位等高線図５１を作成することが可能であり、従来の地下水位調査に比べて格段に調査の期間と費用を低減することができる。

次に、各調査時期の地下水位等高線図５１を比較することによって、第１実施例の地下水位調査方法を適用した調査範囲における地盤の水理地質構造を評価する。

図５に示す渇水期と豊水期の地下水位等高線図５１を比較すると、ダム施設２２の左側において、地下水位の変動が大きくなっていることから、この付近の地盤中に不透水層が広く分布していることがわかる。すなわち、渇水期から豊水期にかけての降雨による雨水が不透水層上に帯水していることが予想される。

ダム施設２２のサージタンク２６から発電所２３までの間の急斜面をなす位置は、地下水位は変化しにくいことから、帯水層を含む地盤であることがわかる。従って、ダム施設２２の左側の地盤とサージタンク２６から下方の急斜面における地盤は、連続的な帯水層をなしている可能性がある。

図５の豊水期と図６の低水位期の地下水位等高線図５１を比較すると、ダム施設２２の左側の位置においては、地下水位があまり変化しておらず、豊水期から低水位期にかけて貯水池２４の水位が低下したことによる影響が表れにくい地盤であることがわかる。一方、図５及び図６の右下方の位置においては、低水位期の地下水位等高線図５１の形状が渇水期の地下水位等高線図５１の形状と似ており、貯水池２４の水位低下の影響を受け易い地盤であることがわかる。

図６の低水位期と高水位期の地下水位等高線図５１を比較すると、ダム施設２２の左側の位置においては、大きな変化が見られず、貯水池２４の水位上昇による影響をあまり受けていないことがわかる。このことは、豊水期から低水位期にかけて貯水池２４の水位が低下したときの地下水位の動向と同様であり、ダム施設２２の左側に位置する地盤は、貯水池２４からの地下水の供給量が少ないということがわかる。

上記のように、観測者は、湧水地点２８の水位を測定して作成した各調査時期の地下水位等高線図５１を比較することによって、調査範囲における水理地質構造を評価することができる。

以上、第１実施例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。

第１実施例では、地下水位等高線図５１（図５，図６）は、近接する３点で形成される三角形の各辺を比例配分して求めた等水位点同士を結ぶことで作成されるが、所定の地形断面（例えば、後述のグリッド線７１に沿った断面）における地下水面を示す形状線（以下「地下水面形状線」という。）を想定することで、地下水位等高線図５１を作成する方法を用いてもよい。この方法を第１実施例の地下水位調査方法に適用した場合について説明する。

図７は、観測点の位置が記された地形図２１（図２）上で所定の間隔（例えば、２５０ｍ間隔）をとって複数のグリッド線７１を引き、地形図２１を格子状に分割した状態を示している。グリッド線７１は、任意の位置に描けば良いが、ここでは、１本のグリッド線７１がダム施設２２の導水路２５及び鉄管路２７に沿うようにして描かれている。

観測者は、各グリッド線７１に沿った地下水面形状線を求めるために、各グリッド線７１に沿った地形断面図を作成する。図８、図９及び図１０は、地下水面形状線７３を含む、図７のＩ−Ｉ線、ＩＩ−ＩＩ線、及びＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った地形線７２からなる地形断面図７５Ｉ〜７５ＩＩＩである。

地下水面形状線７３を想定するには、グリッド線７１の両側（例えば、グリッド線の両側に５００ｍの範囲）に位置する湧水地点２８同士を直線で結び、その線分を比例配分して、グリッド線７１と線分との交点における水面高を算出する。この交点の高さ方向の位置を、その水面高に基づいて地形断面図７５上にプロットし、それらを滑らかな曲線で結ぶことにより地下水面形状線７３を想定することができる。

例えば、図７の右下方でＩＩ−ＩＩ線の両側に位置する２つの湧水地点２８を、それぞれ２８ａ，２８ｂとする。湧水地点２８ａ及び２８ｂの水面高は、３５７ｍ及び３２５ｍ（図２）である。この２点間を結ぶ線分（以下「線分ａｂ」という。）とＩＩ−ＩＩ線との交点を「Ｘ」とすると、線分ａｂを比例配分することによって、点「Ｘ」は、線分ａｂを１：３の比に内分する点であることがわかる。これにより、湧水地点２８ａ，２８ｂのそれぞれの水面高に基づいて、点「Ｘ」における水面高（３４９ｍ）が算出される。具体的には、「３５７−（３５７−３２５）×１／４＝３４９」という計算により求められる。

図９の地形断面図７５ＩＩ上にプロットされている点「Ｘ」は、上記のようにして算出した点「Ｘ」の水面高に基づく高さ方向の位置を示している。この作業をＩＩ−ＩＩ線の両側（例えば、ＩＩ−ＩＩ線の両側に５００ｍの範囲）に位置する全ての湧水地点２８に適用し、地形断面図７５ＩＩ上にプロットした点を滑らかな曲線で結ぶことにより、地形断面図７５ＩＩ上の地下水面形状線７３が想定される。地下水面形状線７３は、この曲線を地形線７２よりも下方に位置するようにして想定するのがよい。また、各グリッド線７１に沿った地形断面図７５が交差する位置では、各地下水面形状線７３が交わる（水面高が等しくなる）ようにすればよい。上記の作業を全てのグリッド線７１に沿った地形断面図７５に対して行うことで、各グリッド線７１に沿った地下水面形状線７３を含む地形断面図７５が作成される。

図１１は、地形断面図７５ＩＩ上の地下水面形状線７３が示す水面高に基づいて、ＩＩ−ＩＩ線（図７）上に所定の高さ間隔（例えば、２０ｍ間隔）で点７４をプロットする方法を示している。点７４は、上記のようにして作成した地形断面図７５ＩＩの上方に、この断面に対応するグリッド線７１（ＩＩ−ＩＩ線）を水平に描き、地下水面形状線７３上の２０ｍ毎の水面高（例えば、３８０ｍと４００ｍ）を示す位置に対応するＩＩ−ＩＩ線上の位置（真上の位置）にプロットされる。このようにして、点７４は、各グリッド線７１の全長に亘ってプロットされるが、コンピュータで演算処理することが好適である。

図１２は、グリッド線７１が形成する格子の一部で、２０ｍ毎の高さ間隔で水面高を示す点７４をプロットした図である。ここで、水面高の等しい点７４同士を直線で結ぶことにより、地下水位等高線を描くことができる。観測者は、この作業を各グリッド線７１上の全ての点７４に対して行うことで、地下水位等高線図５１（図５，図６）を作成することができる。また、地下水位等高線は、滑らかに連続するように描いてもよいし、第１実施例で説明した補間法を適用してもよい。いずれも、コンピュータを用いて自動作図することができる。

第１実施例の地下水位調査は、予め定められた調査時期において実施されるが、これに限られるものではない。本発明の地下水位調査方法は、ダム施設２２周辺の水理地質構造の評価に基づいて地山の安定性等を検討するために、調査範囲において地震発生の前後に適用するようにしてもよい。これは、一般に、ダム施設２２を含む多くのダム施設の周辺においては、地震発生後に、水理地質構造の変化や、貯水池２４の底面などに生じた亀裂からの漏水によって、地下水位が変動することがあるからであり、このような地下水位の変動を地下水位等高線図５１（図５，図６）の比較から読み取ることによって、地山の安定性を維持するために、早急な対策の必要性などを検討することができる。

図１３は、ダム施設２２の貯水池２４の水位とダム施設２２からの漏水量の経時変化を示すグラフで、これにより貯水池２４からの漏水が鉄管路２７近辺まで到達するのに要する時間（以下「漏水伝達時間」という。）を算出することができる。このグラフの横軸の単位は、「日」であり、縦軸は、水位と水量の変化を表すだけで「単位なし」とする。

貯水池２４の水位は、一般的に設置されている水位計の値が用いられ、漏水量は、鉄管路２７の上流付近の斜面に位置する複数の湧水地点２８からの湧水を集め、漏水量計によって測定される。

漏水伝達時間は、貯水池２４の水位の下限及び漏水量の下限が現れた日を示すｄａｙ１及びｄａｙ２の日数差により算出され、経年変化の統計をとることが、ダム施設２２の周辺の水理地質構造を評価するために重要である。例えば、漏水伝達時間が毎年徐々に長くなるとすれば、貯水池２４の底部に堆積した土砂等による遮水効果などが推定され、水理地質構造が安定しているという評価が導かれる。

この漏水伝達時間に基づく考察と、地下水位等高線図５１（図５，図６）の比較等に基づく考察とにより、ダム施設２２の周辺の水理地質構造を総合的に評価することができる。

また、ダム施設２２が稼動中である場合は、貯水池２４の水位が著しく変動するため水位の下限が明瞭に表れない故に、長期断水期間におけるデータから漏水伝達時間を求めるようにしてもよい。

第１実施例では、湧水地点２８の水面高は、その水面と地表面とが面一であると仮定し、読図によって求められるが、水準測量によって測定した各湧水地点２８の地盤高と、水位計などによって測定した各湧水地点２８の水位とに基づいて求めるようにしてもよい。

湧水地点２８の地盤高とは、湧水地点２８に近接した位置に定点を設け、水準儀による水準測量で測定した定点の標高をいう。しかしながら、やむを得ず水準測量が実施できない場合には、読図、空中写真測量又は気圧式高度計によって地盤高を測定するようにしてもよい。

気圧高度計は、気圧センサにより気圧を測定し、この気圧の値をＪＩＳ規格の気圧と高度の対照表に照らし合わせることで高度を自動的に算出する装置である。

各湧水地点２８の水位は、観測点に近接する位置に設けた定点から水面までの深さ又は高さで表わされ、地表面よりも水面が低いときは、一般的な水位計によって測定される。このとき、湧水地点２８の数が少なければ、簡易試掘による観測井において水位を測定するようにしてもよい。

簡易試掘とは、簡易な掘削機を用いるか又は手掘り等の方法によって行われる掘削をいい、試掘点の付近に標杭を設置して定点とし、この定点を水位測定の基点とすればよい。観測井における水位の測定は、手動の触針式水位計や自動計測式の水位計を用いた一般的な方法で行えばよい。

崖線タイプの湧水地点２８があるときは、この崖下又は崖の上に定点を設置し、その定点からの高さ又は深さをこの湧水地点２８の水位とすればよい。

湧水が湛水している箇所の水位を測定するときは、観測者は、水中に水位標を立て、この湧水地点２８に近接する位置に設置した定点の標高に基づいて、水準儀を用いて水位標の零点高を測定しておけばよい。この湧水地点２８における水位は、水位標の零点高を示す位置から水面までの深さ又は高さで表される。零点高は、水位標に定めた水位測定のための基準点の標高をいう。

上記のようにして測定した各湧水地点２８の水位を、各湧水地点２８の地盤高に基づいて標高に換算することにより、各湧水地点２８の水面高が求められる。

第１実施例の地下水位調査方法の工程を示すフローチャート。 第１実施例の調査範囲における湧水地点等の位置を示す地形図。 ３つの観測点から地下水位等高線図を作成する方法を示す図。 図３に観測点を追加して地下水位等高線図を作成する方法を示す図。 第１実施例の調査範囲における渇水期及び豊水期の地下水位等高線図。 第１実施例の調査範囲における低水位期及び高水位期の地下水位等高線図。 図２の地形図をグリッド線で均等に分割した状態を示す図。 図７のＩ−Ｉ線に沿った模式的な地形断面図。 図７のＩＩ−ＩＩ線に沿った模式的な地形断面図。 図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式的な地形断面図。 図７のグリッド線上に２０ｍ毎の水面高を示す点をプロットする方法を示す図。 地下水位等高線図の別の作成方法を示す図。 貯水池の水位とダム施設からの漏水量の経時変化を示すグラフ。

符号の説明

２１…地形図、２２…ダム施設、２３…発電所、２４…貯水池、２５…導水路、２６…サージタンク、２７…鉄管路、２８…湧水地点、２９…観測井、３１…直線、３２…印、３３…地下水位等高線、５１…地下水位等高線図、７１…グリッド線、７２…地形線、７３…地下水面形状線、７４…点、７５…地形断面図。

Claims (7)

1. 複数の湧水地点の水位を測定する水位測定ステップと、
   前記複数の湧水地点の位置を表した平面上で、前記複数の湧水地点の位置と前記水位測定ステップで測定した各湧水地点の水位とから水位の等しい位置を求め、それらの位置を結ぶ等高線を描くことで地下水位の等高線図を作成する地下水位等高線図作成ステップと
   を含むことを特徴とする地下水位調査方法。
2. 請求項１記載の地下水位調査方法において、前記等高線は、前記湧水地点を直線で結び、各直線上で両端に位置する湧水地点の水位に基づいて各直線上の水位の等しい位置を求めたとき、それらの位置を結ぶ線であることを特徴とする地下水位調査方法。
3. 請求項１記載の地下水位調査方法において、前記平面は地形図であり、前記地下水位等高線図作成ステップでは、前記地形図上に描いた複数の直線に沿う地形断面図を作成し、該地形断面図と前記複数の湧水地点の位置と前記水位とに基づき、地下水面を示す形状線を想定し、前記等高線は、前記形状線が示す水位に基づいて求められる前記各直線上の水位の等しい位置を結ぶ線であることを特徴とする地下水位調査方法。
4. 請求項３記載の地下水位調査方法において、前記複数の直線は、前記地形図を格子状に分割するグリッド線であることを特徴とする地下水位調査方法。
5. 請求項３又は４記載の地下水位調査方法において、前記形状線は、滑らかな曲線を描くように想定されることを特徴とする地下水位調査方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の地下水位調査方法において、前記地下水位の等高線図によって地質構造を評価することを特徴とする地下水位調査方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか記載の地下水位調査方法において、
   前記水位は、前記湧水地点における水面の標高であることを特徴とする地下水位調査方法。
   

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