JP2006091018A

JP2006091018A - 塩淡境界面形状把握調査法

Info

Publication number: JP2006091018A
Application number: JP2005276672A
Authority: JP
Inventors: Seiki Ito; 成輝伊藤; Atsuhisa Marui; 敦尚丸井
Original assignee: Newjec Inc
Current assignee: Newjec Inc
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】塩淡境界の実分布評価を高精度に行うことができるよう、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づき塩化地下水浸入状況を評価する塩淡境界面形状把握調査法を提供することを目的とする。
【解決手段】スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩淡境界面形状把握調査法に関するものである。

塩淡境界形状把握調査法には、単独の観測井戸で得られた地下水観測結果から解釈する方法と複数の観測井戸で得られた地下水観測結果を統合して解釈する方法があり、従来の方法として、前者には、井戸掘削中に孔口から溢流する泥水のイオン濃度分析による方法（例えば、特許文献１参照）、後者には、複数の位置で不攪乱状態の地質サンプルを採取し、これより間隙水を抽出して水質分析を実施する方法（例えば、非特許文献１参照）があった。

文献の例をあげると以下のとおりである。
特許公開２００５−３０８０３号広報丸井敦尚ほか著「塩水−淡水境界に関わる地下水流動研究」，日本水文科学会誌第２９巻第１号，１９９９年

以上に述べた従来の塩淡境界面形状把握調査法では、単独の観測井戸しか用いない場合、塩化地下水の三次元的な分布を把握することはできず、複数の観測井戸を用いる場合でも、時間経過に伴う観測値の変動を捉えることができず、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づいて、塩淡境界の実分布評価を高精度に行うことができなかった。

そこで、本発明は、このような従来法が有していた問題を解決し、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づいて、塩淡境界の実分布評価を高精度に行うようにすべく、スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法とした。

また、本発明は、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づいて、塩淡境界の実分布評価を高精度に行うようにすべく、スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた物理量センサの物理量観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法とした。

さらに、本発明は、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づいて、塩淡境界の実分布評価を高精度に行うようにすべく、地下水観測における物理量観測項目として電気伝導度および温度を利用した塩淡境界面形状把握調査法とした。

さらにまた、本発明は、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づいて、塩淡境界の実分布評価を高精度に行うようにすべく、地下水観測結果に対する検証用に土質試料の分析結果を利用する塩淡境界面形状把握調査法とした。

さらにその上、本発明は、原位置における空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果に基づいて、塩淡境界の実分布評価を高精度に行うようにすべく、地下水観測結果に対する検証用の土質試料分析として元素分析計を用いたＣＮＳ分析を利用する塩淡境界面形状把握調査法とした。

本発明は、上述のように、スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法であるので、空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果を得ることができ、塩淡境界面形状を三次元的に精度よく把握できるようにした。

また、本発明は、スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた物理量センサの物理量観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法であるので、空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果を得ることができ、塩淡境界面形状を三次元的に精度よく把握できるようにした。

さらに、本発明は、地下水観測における物理量観測項目として電気伝導度および温度を利用した塩淡境界面形状把握調査法であるので、空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果を得ることができ、塩淡境界面形状を三次元的に精度よく把握できるようにした。

さらにまた、本発明は、地下水観測結果に対する検証用に土質試料の分析結果を利用する塩淡境界面形状把握調査法であるので、空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果を得ることができ、塩淡境界面形状を三次元的に精度よく把握できるようにした。

さらにその上に、本発明は、地下水観測結果に対する検証用の土質試料分析として元素分析計を用いたＣＮＳ分析を利用する塩淡境界面形状把握調査法であるので、空間的かつ時間的に高密度な地下水観測結果を得ることができ、塩淡境界面形状を三次元的に精度よく把握できるようにした。

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。

本発明のハードウェアの構成は、図１に示すように、観測井戸１、観測井戸２、観測井戸３、物理量センサ４よりなる。

複数の層が堆積してなる深度ごとの塩化地下水分布を把握するために、区間１１および区間１２を無孔管、区間１３をスクリーン構造として貫通させた観測井戸１を設ける。

また、観測井戸１から所定距離をへだてて、区間１１を無孔管、区間１２および区間１３をスクリーン構造として貫通させた観測井戸２を設ける。

さらに、観測井戸２から所定距離をへだてて、全長をスクリーン構造として貫通させた観測井戸３を設ける。

地上から各観測井戸内に上下方向において所定距離をへだてて複数深度に物理量センサ４を収納し、複数深度の物理量を同時に測定する。なお、測定する物理量項目には、圧力、地下水速度、ｐＨ、電気伝導度、濁度、溶存酸素量、温度、酸化還元電位等が考えられる。

また、データロガー１５を配置する。

区間１３における物理量分布の特徴は、観測井戸１の観測結果から評価する。

区間１２における物理量分布の特徴は、観測井戸２と観測井戸１の観測結果の関係から評価する。

区間１１における物理量分布の特徴は、観測井戸３と観測井戸２の観測結果の関係から評価する。

各区間の評価結果を重ね合わせた調査対象域全体の物理量分布について、土質試料の分析結果を用いた検証を実施する。

さらに、物理量分布と地下構造との関係に関する解析から、塩化地下水浸入状況を評価し、塩淡境界面形状を把握する。

本発明の具体例の電気伝導度および温度を利用したシステム例を図２に示す。また、具体例では土質試料の分析による検証として、元素分析計を用いたＣＮＳ分析を利用した。

物理量を観測するセンサとして電気伝導度センサ２１、水位センサ２２、１線式温度センサ２３を利用することが考えられる。この場合のメリットおよび留意点として以下のものが考えられる。

・メリット
電気伝導度は、塩化地下水濃度を評価できる直接の指標であるため、本調査法に向いている。

１線式温度センサ２３は、連続的な時系列データを多点で容易に入手でき、かつ、他の観測井戸で得たデータと合わせてデータロガー１５による無人管理とデータ送信が可能なため、本調査法に向いている。

・留意点
観測井戸のケーシングは実地盤の電気伝導度と熱伝導係数が近い材質を使用する。例えば、塩化ビニル管などである。

電気伝導度センサ２１は巻上げ機２５を使って、井戸内の地下水の攪拌を引き起こさない速度で上下させる。

調査施設および調査結果の概要を説明する。

井戸配置、井戸構造および地下構造を図３に示す。

試験地は海岸に面する平坦な海岸線を有し、試験地周辺の地質は、上位より砂丘砂、沖積層、段丘砂礫、見和層、多賀層（新第三系）が、ほぼ水平に堆積している。実施例では、調査対象深度である深度２００ｍまでを３区分して、それぞれの区分における塩淡境界面形状を求める。地上から観測井Ｎｏ．０４０１、観測井Ｎｏ．０４０１−２、観測井Ｎｏ．０４０２をそれぞれ垂直状に穿設する。なお、海岸線までの距離は、観測井Ｎｏ．０４０１−２から約２００ｍである。また、観測井Ｎｏ．０３０１を観測井Ｎｏ．０４０２に対して海岸線と平行方向となる位置に設け、三次元的な塩淡境界形状を高精度に捉えられるようにしている。

３区分された調査区間は０〜６８ｍ、６８〜１４０ｍ、１４０〜２００ｍであり、それぞれの境界深度はＮｏ．０４０２とＮｏ．０４０１−２のスクリーン深度と合致している。

井戸の掘削工法はロータリー式のオイルフィード（油圧）型で、掘削に伴う孔曲がりは０．８度以下である。

観測井戸には管体を埋設し、管体の観測区間の部分に多数個のスリットを刻設したスクリーンを設けている。管体はＶＰ−５０〜６５の塩化ビニル製パイプであり、スクリーンの開口率は７〜１０％である。

電気伝導度の観測結果を図４に示す。図中には、各観測井戸の構造と地下の地質構造が示されている。また、電気伝導度は変換式によって塩分濃度に換算されている。

図中（ｃ）の観測井Ｎｏ．０４０１−２（スクリーン区間：１４０ｍ以深）では、塩分濃度が深度１７０ｍで突出して大きく、当該深度では狭在する凝灰岩が関連して、塩化地下水が局所的に存在している可能性を示している。

また、深度１００ｍでは、スクリーンが切られていない観測井Ｎｏ．０４０１−２を除くすべての観測井で塩分濃度が相対的に大きく、中粒砂岩層を挟む地質構造との関連を示している。

温度の連続観測結果を図５に示す。図中には、観測井戸Ｎｏ．０３０１の複数深度で連続観測した温度の時系列データ、地下水位の時系列データ、近隣潮位の時系列データが示されている。

また、温度の時系列データと潮汐との関係について相関解析を実施した結果、深度５０ｍ付近において温度と潮位の連動パターンが潮汐の約半周期だけずれることが示され、電気伝導度の観測だけで予測できなかった地下水流動系の存在が推定できる。

土質試料のＣＮＳ分析結果を図６に示す。図中には複数深度で採取した土質試料の硫黄濃度とＣ／Ｓ比（炭素濃度と硫黄濃度の比）が示されている。泥質試料では硫黄濃度が０．３％以上、またはＣ／Ｓ比が５以下の場合に海水環境下での堆積を示すことから、深度５０ｍ（見和層下部）において、淡水環境下で堆積した泥質試料が存在することを示している。これは当該深度が旧河川の河谷に相当し、当時の淡水環境を保存している可能性を示している。他には、表層から深度１５ｍ（砂丘砂〜沖積層）で淡水環境下での堆積を、深度９０ｍで海水環境下での堆積を明瞭に示している

電気伝導度観測結果、温度観測結果およびＣＮＳ分析結果を地質構造と重ね合わせ、塩化地下水浸入状況を評価すると図５に示すとおりであり、塩淡境界面形状は深度によって位置が異なることが示された。

実施例では、電気伝導度データを手動観測によって得ているため、データ量の蓄積に時間を要する。さらに、評価制度を向上させるためには、電気伝導度観測を多点で自動化することが望ましい。

本発明のシステムの全体構成図である。本発明の電気伝導度および温度を利用したシステム例を表す図である。本発明の実施例における井戸配置の平面図、井戸構造および地下の地質構造を示す図である。本発明の実施例における電気伝導度の観測結果を示す図である。本発明の実施例における温度の連続観測結果と解析結果を示す図である。本発明の実施例における土質試料のＣＮＳ分析結果を示す図である。本発明の実施例における塩化地下水浸入状況または塩淡境界面形状の評価結果を示す図である。

符号の説明

１・２・３…観測井戸
４…物理量センサ
１５…データロガー
２１…電気伝導度センサ
２２…水位センサ
２３…１線式温度センサ
２５…巻上げ機

Claims

スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法。
スクリーンを設置した深度が異なる複数の観測井戸に対して、所定の時間間隔で地下水観測を実施し、観測井戸内の所定の間隔で得られた物理量センサの物理量観測結果をもとに、地下深部における三次元的な塩化地下水の分布状況を推定する塩淡境界面形状把握調査法。
物理量観測項目として電気伝導度および温度を利用した請求項２記載の塩淡境界面形状把握調査法。
地下水観測結果に対する検証用に土質試料の分析結果を利用する請求項２または請求項３記載の塩淡境界面形状把握調査法。
地下水観測結果に対する検証用の土質試料分析として元素分析計を用いたＣＮＳ分析を利用した請求項４記載の塩淡境界面形状把握調査法。