JP2008208526A - リチャージ井戸 - Google Patents

Abstract

【課題】リチャージ処理（復水）により井戸近傍の地盤中やフィルター層に目詰まりした微粒子を、洗浄処理時に容易に且つ効果的に除去することが可能で、長期間にわたり良好なリチャージ性能を維持できる構成に改良したリチャージ井戸を提供する。
【解決手段】フィルター層３は、スクリーン部４’から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径を段階的に小さくなる配列の複数層（３ａ〜３ｃ）に構成されている。スクリーン部４’は、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口４０で形成されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、リチャージ井戸の技術分野に属し、更に云えば、リチャージ処理（復水）により井戸近傍の地盤中やフィルター層に目詰まりした微粒子を、洗浄処理時に容易に且つ効果的に除去することが可能で、長期間にわたり良好なリチャージ性能を維持できる構成に改良したリチャージ井戸に関する。

従来、揚水井戸で揚水した地下水を復水管を通じて地盤中へ戻すリチャージ井戸（復水井戸）が知られている。従来一般のリチャージ井戸は、図５及び図６に示すように、被圧帯水層に設置する場合、地盤ｆを構成する難透水層ｊを貫通して帯水層ｋまで例えば地上から３０ｍ程度の深さ掘削して形成した井戸用孔ｉ内へ、下部にスクリーン部ｂを有する井戸ケーシングｍ（外径が３５ｃｍ程度）を挿入し、前記スクリーン部ｂの外周に粒状フィルター材ｅを充填してフィルター層ｄを形成し、更にその上方部分にはシール材ｃを充填して完成している。
揚水井戸から揚水した地下水には、通例、砂や錆などの微粒子ｇが含まれている。該微粒子ｇを含んだ地下水を前記リチャージ井戸ａにより長時間リチャージ処理すると、図７に示すように、復水中に含まれた微粒子ｇが、復水の流れによって地盤中の間隙の小さい箇所、および流速の遅くなる井戸より離れた場所で、沈降・堆積し目詰まりすることが懸念される。そのままでは地盤中での間隙が小さくなり、リチャージ井戸ａは徐々にリチャージ能力が低下してしまう。そこで前記沈降・堆積して目詰まりした微粒子ｇを、逆にポンプｈで揚水することにより吸い出し除去する洗浄処理が実施されている。しかし、前記間隙の小さい箇所に目詰まりした微粒子ｇは、ポンプｈによる揚水で吸い出そうとしても、なかなか除去し難いし、また、せっかく吸い出してもスクリーン部ｂの開口ｎ…に引っ掛かって詰まることが多く、洗浄効果を期待し難いのが通例である。

下記特許文献１〜３には、ろ過や化学反応を利用した除去装置を地上に設置し、該除去装置を利用して揚水井戸から揚水した大量の地下水から微粒子を取り除き、その後、該地下水をリチャージ井戸を通じて地盤中へ戻す技術が開示されている。
したがって、特許文献１〜３に開示された先行技術は、揚水した地下水から微粒子を効果的に除去でき、リチャージ井戸の目詰まりを確実に防止することができるので、有効な技術といえる。しかし、前記除去装置を設置するためには多大なコストが掛かるし、設置する場所の確保も問題となる。

次に、下記特許文献４には、スクリーン部の表面に超音波、高圧空気、高圧水を照射及び噴射させて、目詰まりする微粒子を復水と同時に除去する技術が開示されている。また、下記特許文献５には、フィルター層に開口する洗浄用パイプを予め設けておき、そのパイプから気体又は液体を噴出させることにより、フィルター層の内部に詰まった微粒子を除去する技術が開示されている。

特開平６−１５８６３３号公報 特開２００５−１３９７６３号公報 特開平１０−２１９８０２号公報 特開平５−１７１６３２号公報 特開平５−３１３０６号公報

上記特許文献４及び５に記載された先行技術は、目詰まりした微粒子をフィルター層及びスクリーン部からある程度除去できることは認められる。しかし、フィルター層の表面を物理的に洗浄する構成なので、フィルター層の内部に進入した微粒子を洗浄する効果はほとんど期待できず、リチャージ井戸のリチャージ能力の低下を防止できない。
また、別途の施設及び洗浄機器等が必要であったり、該施設及び洗浄機器等の定期的なメンテナンスも必要とすることから、その作業に手間が掛かって面倒であるし、コストも掛かり不経済である。

本発明の目的は、リチャージ処理によりフィルター層に目詰まりしたであろう微粒子を、洗浄処理によって容易に且つ効果的に除去することが可能で、リチャージ性能を長期間にわたり良好に維持できる構成に改良したリチャージ井戸を提供することである。

本発明の次の目的は、微粒子の目詰まりによるリチャージ性能・能力の低下を可及的に抑制できるリチャージ井戸を提供することである。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るリチャージ井戸は、
地盤１０を掘削して形成した井戸用孔１１内へ、下部にスクリーン部４を有する井戸ケーシング２が挿入され、前記スクリーン部４の外周に粒状フィルター材３０を充填してフィルター層３が形成されているリチャージ井戸１において、
前記フィルター層３は、スクリーン部４から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径を段階的に小さくなる配列の複数層（３ａ〜３ｃ）に構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係るリチャージ井戸は、
地盤１０を掘削して形成した井戸用孔１１内へ、下部にスクリーン部４’を有する井戸ケーシング２が挿入され、前記スクリーン部４’の外周に粒状フィルター材３０を充填してフィルター層３が形成されているリチャージ井戸１において、
前記スクリーン部４’は、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口４０で形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明に係るリチャージ井戸は、
地盤１０を掘削して形成した井戸用孔１１内へ、下部にスクリーン部４’を有する井戸ケーシング２が挿入され、前記スクリーン部４’の外周に粒状フィルター材３０を充填してフィルター層３が形成されているリチャージ井戸１において、
前記フィルター層３は、スクリーン部４’から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径を段階的に小さくなる配列の複数層（３ａ〜３ｃ）に構成され、
前記スクリーン部４’は、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口４０で形成されていることを特徴とする。

請求項１及び３のリチャージ井戸は、フィルター層３を、スクリーン部４から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径が段階的に小さくなる配列の複数層（３ａ〜３ｃ）で構成したので、リチャージ処理時には、スクリーン部４の外周に構成したフィルター層３のうち、粒径が大きいフィルター層３ａから流入が始まるので、水が流れ易く、長い期間良好なリチャージ処理が行える。一方、洗浄処理時に、ポンプ７による揚水で地下水を吸い上げると、前記スクリーン部４の外周に構成したフィルター層３のうち、先ずはスクリーン部４に直近の粒径が大きい層３ａの間隙から微粒子６が良好に吸い出されてゆき、水及び微粒子６が流れ易い。続いて外側の層３ｂの微粒子６も吸い出される、という具合に吸い出しの波及効果が生まれ、フィルター層３の内部に沈降・堆積して目詰まりの原因となっている微粒子６を次々に吸い出すことになり、洗浄効果が高まり、リチャージ性能を回復でき、長期間にわたりリチャージ処理性能を良好に維持できる。

請求項２及び３のリチャージ井戸は、スクリーン部４’を、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、かつ隙間寸法が拡大する開口４０で形成したので、リチャージ処理時の復水中に含まれている微粒子６は、開口４０の中へ進入する際に、重力作用のためスクリーン部４’の下向き傾斜面へ衝突する現象を呈し、開口４０に沿って上向き流となる水流と分離して、重力作用でリチャージ井戸１内の下方へ落下することとなり、微粒子６と水の分離効果が得られる。よって、リチャージ処理時に微粒子６が復水と共にフィルター層３の内部へ進入する数量を低減でき、目詰まりによるリチャージ能力の低下を可及的に抑制することができる。
また、スクリーン部４’の開口４０を、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって隙間寸法が拡大する構成としたので、洗浄処理時に、フィルター層３から吸い出されてきた微粒子６は、開口４０へ進入するとほとんど抵抗なく（引掛かって止まることなく）、下向き流れと共にスクリーン部４’内へ流入し、そのまま開口４０の下向き傾斜面に沿って重力作用で下方へ降下してゆき、前記微粒子６を容易に且つ効果的に除去することができる。

本発明のリチャージ井戸１は、フィルター層３を、スクリーン部４’から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径を段階的に小さくなる配列の複数層（３ａ〜３ｃ）に構成している。また、スクリーン部４’を、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口４０で形成している。

先ず、請求項１の発明に係るリチャージ井戸を、図１及び図２に示した実施例１に基づいて説明する。
図１は、図示しない揚水井戸から揚水された地下水などを、復水管８を通じて地盤１０中へ戻すリチャージ井戸１の全体図を概念的に示したもので、おおよそ図５の構成と共通する。本実施例のリチャージ井戸１の特長は、フィルター層３が、図２に示したように、スクリーン部４から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径が段階的に小さくなる配列の３層（３ａ〜３ｃ）で構成されていることである。前記３層のフィルター層（３ａ〜３ｃ）を構成する手段は、井戸用孔１１内へ井戸ケーシング２を挿入する以前に、スクリーン部４の外周に、粒状フィルター材３０を粒度毎に異なるフィルター層として形成するための透水性容器、例えば金網等により製作した籠状容器１２を２重構造に巻き付けた構成としておいて、各籠状容器１２へ、粒度調整をしたフィルター材３０（３ａ、３ｂ）を充填しておき、このスクリーン部４を井戸ケーシング２と共に、井戸用孔１１内へ挿入し、その後、最外部のフィルター材３０（３ｃ）を充填する方法などで実施できる。フィルター層３を構成する粒状フィルター材３０の粒径は、一例としてスクリーン部４の直近側から順に１０ｍｍ程度、５ｍｍ程度、２ｍｍ程度とする。なお、前記フィルター層３の層数は、図示した３層に限定されない。例えば微粒子６の大きさや数量によって、２層とした構成で実施しても良いし、或いは４層以上の構成で実施しても良い。

本実施例のリチャージ井戸１は、上記の構成であるから、リチャージ処理時には、スクリーン部４の外周に構成したフィルター層３のうち、粒径が大きいフィルター層３ａから復水の流入が始まるので、水が流れ易い。一方、洗浄処理時に、ポンプ７による揚水で地下水を吸い上げると、前記スクリーン部４の外周に構成したフィルター層３のうち、先ずはスクリーン部４に直近の粒径が大きい層３ａの間隙から微粒子６が良好に吸い出されてゆき、図２に示す矢印Ｘの方向へ、水及び微粒子６が流れ易い。続いて外側の層３ｂの微粒子６も吸い出される、という具合に吸い出しの波及効果が生まれ、フィルター層３の内部に沈降・堆積して目詰まりの原因となっている微粒子６を次々に吸い出すことができる。

次に、請求項２の発明に係るリチャージ井戸を図３に示した実施例２に基づいて説明する。
本実施例のリチャージ井戸の特長は、スクリーン部４’が、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、かつ隙間寸法が拡大する開口４０で形成されていることである。開口４０の具体的仕様は、前記スクリーン部４’が上述した作用・効果を発揮するように、下向き傾斜角は４５度〜６０度程度、そして外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって拡大する隙間寸法は、それぞれ最小隙間が２ｍｍ程度、最大隙間が４ｍｍ程度とする。
なお、上記スクリーン部４’の製作は、リング状のスクリーン部材を上下方向に複数円筒形に積み重ねて一体的に接合した構成、或いは長大なスクリーン部材を螺旋状に巻き上げた構成で製作することができる。そして、スクリーン部４’は、その上端部分が、上記井戸ケーシング２の下端部分と一体的に接合される。スクリーン部４’は、通例金属で製作されるが、長期間にわたるリチャージ処理による同スクリーン部４’の腐食・劣化を防止できる耐食性のある強化プラスチック等で製作してもよい。

本実施例のリチャージ井戸は、上記の構成であるから、リチャージ処理時の復水中に含まれている微粒子６が、開口４０の中へ進入する際に、重力作用によってスクリーン部４’の下向き傾斜面へ衝突する現象を呈し、開口４０に沿って上向き流となる水流と分離して、重力作用でリチャージ井戸１内の下方へ落下することとなり、微粒子６と水の分離効果が得られる。
また、洗浄処理時に、フィルター層３から吸い出されてきた微粒子６は、開口４０へ進入するとほとんど抵抗なく（引掛かって止まることなく）、下向き流れと共にスクリーン部４’内へ流入し、図３の矢印Ｙで示すように、そのまま開口４０の下向き傾斜面に沿って重力作用で下方へ降下してゆき、前記微粒子６を容易に且つ効果的に除去することができる。

次に、請求項３の発明に係るリチャージ井戸を図４に示した実施例３に基づいて説明する。
本実施例のリチャージ井戸の特長は、上述した実施例１及び実施例２のリチャージ井戸の両特長を組み合わせて構成したことである。即ち、フィルター層３が、スクリーン部４’から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材３０の粒径を段階的に小さくなる配列の３層（３ａ〜３ｃ）で構成されている。そして、スクリーン部４’が、外径部分４ｂから内径部分４ａに向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口４０で形成されている。従って、本実施例のリチャージ井戸は、実施例１及び実施例２の上述した作用・効果をそれぞれ複合的に奏する。

本発明に係るリチャージ井戸を概念的に示す全体図である 図１に示すII部の拡大図である。 請求項２の発明に係るリチャージ井戸のスクリーン部を示す部分拡大図である。 請求項３の発明に係るリチャージ井戸のスクリーン部およびフィルター層を示す部分拡大図である。 従来のリチャージ井戸を概念的に示す全体図である。 図５に示すVI部の拡大図である。 従来のリチャージ井戸のスクリーン部及びフィルター層の問題点を示す説明図である。

符号の説明

１ リチャージ井戸
２ 井戸ケーシング
３０ 粒状フィルター材
３ａ〜３ｃ フィルター層
４、４’ スクリーン部
４ａ スクリーン部の内径部分
４ｂ スクリーン部の外径部分
４０ スクリーン部の開口

Claims (3)

1. 地盤を掘削して形成した井戸用孔内へ、下部にスクリーン部を有する井戸ケーシングが挿入され、前記スクリーン部の外周に粒状フィルター材を充填してフィルター層が形成されているリチャージ井戸において、
   前記フィルター層は、スクリーン部から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材の粒径が段階的に小さくなる配列の複数層で構成されていることを特徴とする、リチャージ井戸。
2. 地盤を掘削して形成した井戸用孔内へ、下部にスクリーン部を有する井戸ケーシングが挿入され、前記スクリーン部の外周に粒状フィルター材を充填してフィルター層が形成されているリチャージ井戸において、
   前記スクリーン部は、外径部分から内径部分に向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口で形成されていることを特徴とする、リチャージ井戸。
3. 地盤を掘削して形成した井戸用孔内へ、下部にスクリーン部を有する井戸ケーシングが挿入され、前記スクリーン部の外周に粒状フィルター材を充填してフィルター層が形成されているリチャージ井戸において、
   前記フィルター層は、スクリーン部から水平方向外方へ向かうにしたがい粒状フィルター材の粒径が段階的に小さくなる配列の複数層で構成され、
   前記スクリーン部は、外径部分から内径部分に向かって下方へ傾斜し、且つ隙間寸法が拡大する開口で形成されていることを特徴とする、リチャージ井戸。

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