JP2016098540A - 地下水の揚注水管理システム及び地下水の揚注水工法 - Google Patents

Abstract

【課題】揚水井戸を介して揚水した地下水を、注水井戸を介して対象領域周辺地盤に効率よく注水して還元する地下水の揚注水管理システム及び地下水の揚注水工法を提供する。
【解決手段】定期管理時刻毎に注水井戸における井戸内水位を検出することで注水能力を把握するとともに、検出した井戸内水位に基づいて設定注水流量を増減する補正をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下水低下工法にて揚水した地下水を地盤に注水して還元する地下水の揚注水管理システム及び地下水の揚注水工法に関する。

地中構造物の構築等を伴う施工現場において、ドライワークで地盤掘削を行うべく施工現場領域内に揚水井戸を設置し地下水を揚水するとともに、施工現場領域の周辺に注水井戸を設置し、揚水した地下水を地盤へ注水して還元するリチャージ工法が広く採用されている。

たとえば特許文献１には、リチャージ工法に用いる地下水の揚水及び還元排水装置において、揚水井戸に設置する揚水用保護管および還元井戸に設置する還元用保護管の両者に密閉部を設け、揚水した地下水の酸化を防止するとともに集水効率及び注水効率を高める構成が開示されている。

特開平０６−１４６２５７号公報

しかし、特許文献１に示すようなリチャージ工法は、施工現場領域内に設置する揚水井戸と施工現場領域の周辺に設置する注水井戸とがそれぞれ１対１の関係にあるから、注水井戸の注水能力と揚水井戸の揚水流量とのバランスをとることが難しい。

このため、たとえば、揚水井戸の運転中に揚水流量が増大し注水井戸の注水能力を超えた場合や、継続使用により注水井戸の目詰まりが進行し注水能力が低下した場合、揚水した地下水を地盤中に注水しきれず、その余剰水を下水施設等場外へ排水するなどしていたために膨大なコストを費やしていた。

また、注水井戸の注水能力を維持させるべく井戸内水位を常時モニタリングし、目詰まりの進行状況を把握する方法が検討されている。しかし、目詰まりを検出して洗浄を実施した後、洗浄により注水井戸の目詰まりがどの程度回復しているのかを把握する手段がない。

このため、目詰まりが十分回復しないままに集水井戸の使用を再開すると、ますます目詰まりは進行することとなり、注水井戸のさらなる能力低下を招いていた。一方、目詰まりが十分除去され、注水井戸の注水能力が向上する場合であっても、洗浄後に再度注水試験を実施するには手間がかかることから注水流量を再設定することは行われておらず、注水井戸の注水能力を最大限に発揮されることがなかった。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、揚水井戸を介して揚水した地下水を、注水井戸を介して対象領域周辺地盤に効率よく注水して還元する地下水の揚注水管理システム及び地下水の揚注水工法を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明における地下水の揚注水管理システムは、揚水井戸と、該揚水井戸を介して揚水した地下水を貯留する集水タンクと、集水タンクに貯留した地下水を地盤中に注水し還元する注水井戸とを備える地下水の揚注水管理システムであって、前記注水井戸の井戸内水位を検出する注水井戸水位計と、前記集水タンクから前記注水井戸に送水される地下水の送水量を制御する調整弁と、該調整弁の開度を調整する流量制御手段とを有してなり、該流量制御手段は、定期管理時刻毎に前記注水井戸水位計にて検出される井戸内水位に基づき、前記注水井戸の設定注水流量を増減させる補正をし、補正した設定注水流量を維持するよう前記調整弁の開度を調整して集水タンクから注水井戸に向けた送水量を制御することを特徴とする。

上記の地下水の揚注水管理システムによれば、定期管理時刻毎に注水井戸の井戸内水位を検出することで注水能力を把握するとともに、検出した井戸内水位に基づいて設定注水流量を補正する。これにより、たとえば長期運転による目詰まりの発生等により注水井戸の注水能力が変動する場合にも、設定注水流量は常に、変動する注水能力に追従してその時点の注水能力に見合った注水流量とすることができ、注水井戸を健全な状態に保持しながら、効率的な注水作業を行うことが可能となる。

また、前記揚水井戸と前記注水井戸との間に前記集水タンクを介在させるから、揚水井戸による揚水流量や注水井戸による注水流量が経時的に変動する場合であっても、その差分を集水タンクで補完することができる。このため、たとえば揚水流量が急激に増大して注水流量を上回る事態が生じてもその過剰な揚水を集水タンクで貯留でき、地盤中に注水しきれない余剰水の発生を抑制することが可能となる。

本発明における地下水の揚注水管理システムは、前記揚水井戸と前記注水井戸がそれぞれ複数設置されるとともに、前記調整弁が複数の注水井戸各々に対応して設置されており、前記流量制御手段は、複数の前記調整弁各々の開度を一括して調整することを特徴とする。

上記の地下水の揚注水管理システムによれば、複数の揚水井戸より揚水される地下水を集約して前記集水タンクに一旦貯留するから、揚水した地下水を集水タンクにて一元管理できるため、注水井戸に向けて送水する地下水を安定して供給することが可能となる。

また、複数の注水井戸各々に対応して設置される調整弁各々の開度を前記流量制御手段にて一括して調整するから、集水タンクに集水した地下水を複数の注水井戸に対して各々が有する注水能力に応じて効率よく分配することができる。このため、地下水の揚注水管理システム全体としての注水効率を大幅に向上することが可能となる。

本発明における地下水の揚注水管理システムは、前記注水井戸に上限許容水位及び下限許容水位をあらかじめ設定しておき、前記注水井戸の井戸内水位が定期管理時刻より早く上限許容水位に達する場合には前記設定注水流量に対して低減する補正をし、一方、前記注水井戸の井戸内水位が定期管理時刻において下限許容水位に達しない場合には前記設定注水流量に対して増加する補正をすることを特徴とする。

上記の地下水の揚注水管理システムによれば、定期管理時刻毎に注水井戸の注水能力を把握し、注水井戸が注水限界に達していない場合には設定注水流量を増加するよう補正するから、注水井戸の注水能力を最大限にまで発揮させることが可能となる。

本発明における地下水の揚注水管理システムは、前記定期管理時刻が、前記注水井戸の定期洗浄時刻であることを特徴とする。

上記の地下水の揚注水管理システムによれば、定期管理時刻毎に注水井戸に対して洗浄による定期的なメンテナンスを施すことができるため、注水井戸の注水能力の低下を未然に防ぐことが可能となる。

また、洗浄によるメンテナンス後の注水井戸における注水能力の変化を、その後の定期管理時刻時における井戸内水位により把握することができるため、注水井戸の健全性を経時的に把握することが可能となる。

本発明の地下水の揚注水工法は、地下水の揚注水管理システムを用いて、揚水した地下水を地盤へ注水する地下水の揚注水工法であって、前記揚水井戸を地下水低下対象領域内に設置し、前記注水井戸を前記地下水低下対象領域の周辺に設置することを特徴とする。

上記の地下水の揚注水管理システムによれば、地下水低下対象領域より揚水した地下水を、効率よく地下水低下対象領域の周辺の地盤内に注水できるから、下水施設等場外へ排水するような余剰水を大幅に削減でき、排水に係るコストを大幅に削減することが可能となる。

本発明によれば、定期管理時刻毎に注水井戸における井戸内水位を検出することで注水能力を把握するとともに、検出した井戸内水位に基づいて設定注水流量を増減する補正する。このため、注水井戸の注水能力に変動が生じても、設定注水流量は常に注水能力に見合った注水流量に補正されるため、注水井戸を健全な状態に保持しながら、効率よく注水作業を行うことが可能となる。

地下水の揚注水管理システムの基本構成を示す図である。 注水井戸の井戸内水位の時間変化を示す図である。 地下水の揚注水管理システムに複数の揚水井戸および注水井戸を適用した事例を示す図である。

以下に、本発明における地下水の揚注水管理システム１を、図１〜図３を用いて説明する。

本発明における地下水の揚注水管理システム１は、図１に示すように、地下水位低下対象領域Ａに設置した揚水井戸２を介して地盤から揚水した地下水を集水タンク３にて一旦貯留した後、地下水位低下対象領域の周辺地盤Ｂに注水井戸４を介して注水し還元するにあたり、注水井戸４の井戸内水位をモニタリングする。

そして、定期管理時刻毎で検出した井戸内水位に基づき、注水井戸４への設定注水流量を増減する補正をし、補正した設定注水流量を維持するよう、集水タンク３から注水井戸４に向けて送水する地下水の送水量を、流量制御手段１１１にて流量制御する。これにより、注水井戸４の注水能力が経時的に変化しても、常にその時点の注水能力に見合った最適な注水流量で注水作業を行えるようにするものである。

なお、注水井戸４を運転するにあたり、あらかじめ井戸内水位の上限値である上限許容水位Ｈ１と初期注水流量Ｑ０を設定しておき、運転開始時はこの初期注水流量Ｑ０を注水井戸４の設定注水流量に採用し、初期注水流量Ｑ０を維持するよう集水タンク３からの送水量を流量制御する。

上限許容水位Ｈ１及び初期注水流量Ｑ０は、たとえば、注水井戸４の運転前に実施する段階注水試験にて設定することができる。段階注水試験は一般に広く知られた注水試験の１つであり、注水井戸４における注水流量と井戸内水位との関係を求めるべく、一定時間ごとに注水流量を変化させて注水を行う試験である。

この段階注水試験により、注水井戸４の井戸内水位が急激に上昇する直前の井戸内水位を検出し、これを注水井戸４における上限許容水位Ｈ１として設定するとともに、この時の注水流量を初期注水流量Ｑ０として設定すればよい。

これと併せて、初期注水流量Ｑ０を採用する井戸内水位の下限値を、下限許容水位Ｈ２として設定しておく。そして、定期管理時刻毎で検出した井戸内水位が下限許容水位Ｈ２を下回る場合には、初期注水流量Ｑ０に対して注水流量を増加する補正を行うものである。なお、下限許容水位Ｈ２の設定方法は特に限定されるものではなく、先に実施した段階注水試験の結果等を勘案し適宜設定すればよい。

図１に示すように、地下水の揚注水管理システム１は、地盤中の地下水を揚水するための揚水井戸２、揚水井戸２より揚水した地下水を貯留するための集水タンク３、集水タンク３に貯留された地下水を地盤に注水して還元するための注水井戸４を備えている。

揚水井戸２は、地下水位を低下させたい対象領域内に配置され、その内方には揚水井戸水位計２１及び揚水ポンプ２２が設置されており、揚水井戸２内に流入する地下水を揚水ポンプ２２にて揚水する、いわゆるディープウェル工法が採用されている。なお、揚水井戸２による地下水位低下方法は、必ずしもディープウェル工法に限定されるものではなくいずれの方法を採用してもよい。

また、本実施の形態では、揚水井戸２を施工対象領域内に１本設置しているがその数量はいずれでもよく、後に述べるが図３に示すように複数本設置してもよい。当該揚水井戸２内に設置した揚水ポンプ２２にて揚水した地下水は、集水タンク３に貯留される。

集水タンク３は、密閉式のタンクにより構成されており、余剰な地下水を下水施設等場外へ排水するための排水管１４と、タンク内の空気を開放する図示しない空気抜き弁を備えている。このように密閉式のタンクを採用すると、集水タンク３に貯留した地下水は空気に触れて酸化することがない。

なお、集水タンク３は必ずしも密閉式のタンクに限定されるものではなく、たとえばノッチタンクのような大気圧下で貯留するタンクを採用してもよい。当該集水タンク３に貯留された地下水は、注水井戸４に向けて送水される。

注水井戸４は、地下水位を低下させたい施工対象領域の周辺に配置されており、集水タンク３より送水された地下水を地中に注水するものであり、その内方には、目詰まりが生じた際の洗浄に用いる逆洗浄用水中ポンプ４１が設置されている。本実施の形態では、注水井戸４を施工対象領域の周辺に１本設置しているがその数量はいずれでもよく、後に述べるが図３に示すように複数本設置してもよい。

そして、地下水位低下対象領域Ａ内には、観測水位計５１を備えた観測井戸５が設置されており、観測井戸５の井戸内水位を目標の水位以下に保持するように揚水井戸２から揚水を行う。そして、揚水した地下水は、集水タンク３を介して注水井戸４に向けて送水され、地下水位を低下させたい対象領域の周辺地盤Ｂに注水される。

<注水井戸に着目した地下水の揚注水管理システム１の詳細>
以下に、注水井戸４に着目して地下水の揚注水管理システム１の詳細を述べる。

本発明における地下水の揚注水管理システム１は、上記の構成に加え、注水井戸４の井戸内水位を検出する注水井戸水位計４２、集水タンク３から注水井戸４に向けて地下水を送水する際の送水量を制御する送水調整弁６、送水調整弁６を介して注水井戸４に注水される地下水の、注水流量を検出する注水流量計７、及び送水調整弁６の開度を調整する流量制御手段１１１を備えている。

流量制御手段１１１は、施工対象現場の工事事務所等に設置される施工業者端末１０の情報処理装置１１に備えられており、情報処理装置１１は演算処理装置及び記憶装置等のハードウェアと、該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成されている。

施工者端末装置１０は、情報処理装置１１のほかに少なくとも情報処理装置１１に種々のデータを入力する通信装置やキーボード等の入力装置１２と、情報処理装置１１で行われた演算処理結果を出力するディスプレイ及び記憶装置等からなる出力装置１３とを備えている。

そして、送水調整弁６、注水流量計７及び注水井戸水位計４２は、入力装置１２を介して施工者端末装置１０と通信接続されている。これにより、施工管理者は施工者端末装置１０における出力装置１３の一つである出力モニタを介して、注水井戸水位計４２にて検出された注水井戸４の井戸内水位実測値ｓ、注水流量計７にて検出された注水井戸４に注水される注水流量実測値ｑ、および流量制御手段１１１にて調整される送水調整弁６の開度を常時モニタリングすることができる。

また、施工者端末装置１０の情報処理装置１１は、流量制御手段１１１に加えて、注水井戸水位計４２にて検出される井戸内水位を監視する井戸内水位監視手段１１２と、注水井戸４の逆洗浄用水中ポンプ４１の動作を制御する注水井戸洗浄手段１１３と、注水井戸４の井戸内水位に基づき設定注水流量の補正値を算出する設定注水流量算出手段１１４を備えている。

井戸内水位監視手段１１２には、あらかじめ設定した注水井戸４における上限許容水位Ｈ１と、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・が格納されている。
そして、図２におけるＬ１のように、注水井戸水位計４２にて検出される井戸内水位実測値ｓが上限許容水位Ｈ１に達した場合に、出力装置１３にその時刻ｔ１とともに警告信号を出力する。また、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・を検出した場合にも、注水井戸水位計４２にて検出される井戸内水位実測値ｓを定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・とともに出力装置１３に出力する。

定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・は、注水井戸４の井戸内水位を定期的に検出する時刻を設定したものであり、本実施の形態では図２に示すように、定期管理時刻を注水井戸４の定期洗浄開始時刻と同一時刻に設定している。

なお、本実施の形態では、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・の時間間隔ΔＴを２４時間としているが、必ずしもこれに限定されるものではない。定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・は、施工管理者が任意の時刻および時間間隔ΔＴを設定すればよい。これら時刻や時間間隔ΔＴは、施工管理者が施工者端末装置１０の入力装置１２を介して、井戸内水位監視手段１１２に適時入力することも可能である。

注水井戸洗浄手段１１３は、逆洗浄用水中ポンプ４１の動作を制御し、注水井戸４の周辺地盤に生じる目詰まりを回復させるものであり、洗浄を終了すると、出力装置１３に洗浄終了信号を出力する。

具体的には、井戸内水位監視手段１１２が出力した定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・を検出すると、図２におけるＬ２のように、逆洗浄用水中ポンプ４１を作動させて注水井戸４内の地下水を吸い上げ、所定時間の経過後に逆洗浄用水中ポンプ４１を停止させる動作を、複数回繰り返す制御を行う。

このようにして注水井戸４の周囲にて地下水を脈動させることで地盤の土粒子間隙に詰まった細粒分の運動を促し、土粒子間隙を緩めて目詰まりを効率的に回復させることができるものである。

なお、後に述べるが、洗浄中は集水タンク３から注水井戸４に向けた送水は制限される。また、本実施の形態では、図２に示すように、逆洗浄用水中ポンプ４１の運転を３回繰り返したが、その回数はいずれに設定してもよく、その設定回数は、あらかじめ注水井戸洗浄手段１１３に格納しておくが、施工管理者が施工者端末装置１０の入力装置１２を介して注水井戸洗浄手段１１３に適時入力することも可能である。

また、注水井戸洗浄手段１１３は定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・のみでなく、図２におけるＬ１のように、時刻ｔ１において井戸内水位が上限許容水位Ｈ１に達したことが検出され出力装置１３に警告信号が出力された場合にも、この警告信号を検出して直ちに上記の動作を開始する。

設定注水流量算出手段１１４には、あらかじめ算定された注水井戸４における上限許容水位Ｈ１、下限許容水位Ｈ２及び初期注水流量Ｑ０が格納されている。そして、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・毎に井戸内水位監視手段１１２より出力された注水井戸４の井戸内水位実測値ｓを検出すると、これと下限許容水位Ｈ２とを比較する。比較した結果、図２におけるＬ２のように、井戸内水位実測値ｓが下限許容水位Ｈ２以上にある時は、最適な注水流量が初期注水流量Ｑ０と判断し、出力装置１３に設定注水流量を初期注水流量Ｑ０として出力する。

一方、図２におけるＬ３のように、井戸内水位実測値ｓが下限許容水位Ｈ２以下にある時は、注水能力に余裕があるものと判断し、初期注水流量Ｑ０に注水流量ΔＱ２だけ増加させた増加注水流量Ｑ２を設定注水流量の補正値として出力装置１３に出力する。

なお、初期注水流量Ｑ０に追加する注水流量ΔＱ２は、たとえば、井戸内水位実測値ｓが下限許容水位Ｈ２より低くなるに従ってその量を増大させるとよい。これら追加する注水流量ΔＱ２はいずれの量に設定してもよく、過去の実績や先に実施した段階注水試験等を勘案し施工管理者が適宜設定すればよい。また、追加する注水流量ΔＱ２の数量は、あらかじめ設定注水流量算出手段１１４に格納しておくか、もしくは施工管理者が施工者端末装置１０の入力装置１２を介して設定注水流量算出手段１１４に適時入力してもよい。

また、図２におけるＬ１のように、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・となる前に注水井戸４の井戸内水位実測値ｓが上限許容水位Ｈ１に達したことが検出され、警告信号が出力された場合には、設定注水流量算出手段１１４はこの警告信号を検出し、注水井戸４の注水能力が低下したものと判断する。そして、初期注水流量Ｑ０から注水流量ΔＱ１だけ低減させた低減注水流量Ｑ１を設定注水流量の補正値として出力装置１３に出力する。

初期注水流量Ｑ０から差し引く注水流量ΔＱ１は、たとえば、定期管理時刻間隔ΔＴに対する運転開始時刻Ｔ１から警告信号が出力される時刻ｔ１までの時間間隔Δｔの比率に応じて、その量を低減させるとよい。これら差し引く注水流量ΔＱ１はいずれの量に設定してもよく、過去の実績や先に実施した段階注水試験等を勘案し施工管理者が適宜設定すればよい。また、差し引く注水流量ΔＱ１は、あらかじめ設定注水流量算出手段１１４に格納しておくか、もしくは施工管理者が施工者端末装置１０の入力装置１２を介して設定注水流量算出手段１１４に適時入力してもよい。

最後に、流量制御手段１１１には、初期運転開始時の設定注水流量として初期注水流量Ｑ０が格納されている。
流量制御手段１１１は、初期運転開始時に送水調整弁６を開放した後、注水流量計７にて検出される注水流量実測値ｑをモニタリングしながら、注水流量実測値ｑが初期注水流量Ｑ０を維持するよう、たとえばＰＩＤ制御にて送水調整弁６の開度を調整し、集水タンク３より注水井戸４に向けて送水される地下水の送水量を流量制御する。

また、井戸内水位監視手段１１２が出力した定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・を検出すると、設定注水流量を維持する制御を一旦停止して送水調整弁６の開度を最小値に絞り、注水井戸４の洗浄に備える。その後、注水井戸洗浄手段１１３が出力した洗浄終了信号を検知すると、再度送水調整弁６を開放し注水井戸４に向けて送水を開始する。

この時、流量制御手段１１１が、設定注水算出定手段１１４にて出力された設定注水流量の補正値を検出した場合には、設定注水流量を初期注水流量Ｑ０から設定注水流量の補正値である増加注水流量Ｑ２もしくは低減注水流量Ｑ１に置き換える。そして、注水流量計７にて検出される注水流量実測値ｑをモニタリングしながら、注水流量実測値ｑが増加注水流量Ｑ２もしくは低減注水流量Ｑ１を維持するよう、送水調整弁６の開度を調整し集水タンク３より送水される地下水の送水量を流量制御する。

なお、送水調整弁６の開度を調整し、集水タンク３より注水井戸４に向けて送水される地下水の送水量を流量制御する手段は、必ずしも流量制御手段１１１に限定されるものではない。たとえば、施工管理者が出力装置１３の一つである出力モニタに出力される種々の情報をモニタリングしながら、施工者端末装置１０の入力装置１２を介して送水調整弁６の開度を手動で適時調整することも可能である。

以下に、注水井戸４が一本の場合を事例として、本発明における地下水の揚注水管理システム１にて集水タンク３に貯留した地下水を注水井戸４に注水する手順を詳述する。

まず、井戸内水位監視手段１１２にて井戸内水位を監視しながら、流量制御手段１１１にて送水調整弁６を開放し、集水タンク３より注水井戸４に向けて地下水の送水を開始する。このとき、注水流量計７にて検出される注水流量実測値ｑが初期注水流量Ｑ０を維持するよう、流量制御手段１１１にて集水タンク３より送水される地下水の送水量を流量制御する。

井戸内水位監視手段１１２が上限許容水位Ｈ１を検出し警告信号を出力すると、この警告信号を流量制御手段１１１、注水井戸洗浄手段１１３及び設定注水流量算出手段１１４が検出する。

そして、流量制御手段１１１は、送水調整弁６を最小値に絞って送水量の流量制御を停止する。注水井戸洗浄手段１１３は逆洗浄用水中ポンプ４１を作動させ、注水井戸４の洗浄作業を開始する。さらに、設定注水流量算出手段１１４は、警告信号が出力された時刻を特定し、上述した方法にて低減注水流量Ｑ１を出力装置１３に出力する。この時、洗浄作業中も揚水井戸２にて揚水作業は行われており、集水タンク３にて貯留しきれない余剰水は、集水タンク３に設置した排水管１４を介して下水施設等場外へ排水する。

注水井戸洗浄手段１１３より洗浄終了信号が出力された後、流量制御手段１１１は出力装置１３より低減注水流量Ｑ１を検出し、設定注水流量を初期注水流量Ｑ０から設定注水流量の補正値である低減注水流量Ｑ１に置き換え、送水調整弁６を開放する。その後、注水流量計７の送水流量実測値ｑが低減注水流量Ｑ１を維持するよう送水調整弁６の開度を調整し、集水タンク３より注水井戸４に向けて送水される地下水の送水量を流量制御する。

一方、井戸内水位が上限許容水位Ｈ１に達することのないまま、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・を迎えると、井戸内水位監視手段１１２は定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・とともに注水井戸水位計４２にて検出された井戸内水位実測値ｓを出力する。すると、この井戸内水位実測値ｓを流量制御手段１１１、注水井戸洗浄手段１１３及び設定注水流量算出手段１１４が検出する。

そして、流量制御手段１１１は、送水調整弁６を最小値に絞って送水量の流量制御を停止する。注水井戸洗浄手段１１３は逆洗浄用水中ポンプ４１を作動させ、注水井戸４の洗浄作業を開始する。さらに、設定注水流量算出手段１１４は、井戸内水位実測値ｓと下限許容水位Ｈ２とを比較し、上述した方法にて初期注水流量Ｑ０または増加注水流量Ｑ２を出力装置１３に出力する。また、洗浄作業中に継続されている揚水井戸２の揚水作業により、集水タンク３にて貯留しきれない余剰水は、集水タンク３に設置した排水管１４を介して下水施設等場外へ排水する。

注水井戸洗浄手段１１３より洗浄終了信号が出力された後、流量制御手段１１１は、出力装置１３より初期注水流量Ｑ０を検出した場合には設定注水流量をそのまま、増加注水流量Ｑ２を検出した場合には設定注水流量を初期注水流量Ｑ０から設定注水流量の補正値である増加注水流量Ｑ２に置き換え、送水調整弁６を開放する。その後、注水流量計７の注水流量実測値ｑが初期注水流量Ｑ０もしくは増加注水流量Ｑ２を維持するよう送水調整弁６の開度を調整し、集水タンク３より送水される地下水の送水量を流量制御する。

このように、本実施の形態では、注水井戸４の井戸内水位が上限許容水位Ｈ１に達した時点、及び定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・を迎えた時点の両者のタイミングで注水井戸４の井戸内水位を検出し、検出した井戸内水位に基づいて設定注水流量を補正することから、設定注水流量は常に、変動する注水能力に追従してその時点の注水能力に見合った注水流量とすることができ、注水井戸を健全な状態に保持しながら、効率的な注水作業を行うことが可能となる。

さらに、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・毎に注水井戸４の井戸内水位を検出し、井戸内水位が下限許容水位Ｈ２に達していない場合には注水能力に余裕があるものと判断し、設定注水流量を増加するよう補正するから、注水井戸４の注水能力を最大限にまで発揮させることが可能となる。

一方、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・毎に注水井戸４に対して洗浄による定期的なメンテナンスを施すことができるため、注水井戸４における注水能力の低下を未然に防ぐことが可能となる。

また、洗浄によるメンテナンス後の注水井戸４における注水能力の変化を、その後の定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・時における井戸内水位により把握することができるため、注水井戸４の健全性を経時的に把握することが可能となる。

次に、図３に示すように、地下水の揚注水管理システム１が複数本の注水井戸４を備える場合について詳述する。

注水井戸４が複数本の場合にも、地下水の揚注水管理システム１にて集水タンク３に貯留した地下水を注水井戸４に注水する手順は基本的に同様であるが、以下の点が異なる。

注水井戸４の注水能力は、構築する際の構築方法や配置された位置の地盤状況、井戸の深さ等の影響を大きく受けて変動が生じやすい。このため、複数の注水井戸４を構築すると、その大きさを同じくしても複数の注水井戸４各々でその集水能力は均一とはならずバラツキを生じる。

したがって、地下水の揚注水管理システム１に注水井戸４を複数採用する場合、あらかじめ設定する上限許容水位Ｈ１、下限許容水位Ｈ２及び初期注水流量Ｑ０は、注水井戸４各々に対して個別に設定しておく。そして、図３に示すように、注水井戸４各々に対応して送水調整弁６を設けておき、これら送水調整弁６を流量制御手段１１１にて一括して調整する。

こうすると、集水タンク３に貯留した地下水を複数の注水井戸４に対して各々が有する注水能力に見合った設定注水流量で分配することができるため、複数の注水井戸４各々を健全な状態に保持しながら、揚注水管理システム１全体としての注水効率を大幅に向上することが可能となる。

また、定期管理時刻Ｔ１、Ｔ２・・つまり定期洗浄開始時刻を注水井戸４各々で異なる時間に設定し、注水井戸４に注水される地下水に対して流量制御手段１１１による流量制御が実施されていない時間帯を、注水井戸４各々でずらしておく。

こうすると、複数の注水井戸４のうちいずれか１つの注水井戸４では注水流量が大幅に低減されるものの、その他の注水井戸４では流量制御手段１１１による流量制御がなされている注水作業が継続されることとなる。このため、揚水井戸２による地下水位低下工法を継続しても、集水タンク３に貯留しきれない余剰水の発生を抑制することができ、下水施設等場外への排水を削減することが可能となる。
このように、地下水の揚注水管理システム１に複数の注水井戸４を適用すると、注水井戸４各々についてメンテナンスを定期的に行いながら、地下水の揚注水管理システム１全体は、常時稼働している状態とすることができる。

<揚水井戸に着目した地下水の揚注水管理システム１の詳細>
以下に、図３に示すように、地下水の揚注水管理システム１が複数本の揚水井戸２を備える場合を事例とし、揚水井戸２に着目して地下水の揚注水管理システム１の詳細を述べる。

揚水井戸２の運転を開始するにあたり、あらかじめ観測井戸５の目標井戸内水位Ｈ３、揚水井戸２における揚水により井戸内水位を下降させる際の下限許容水位Ｈ４及び限界揚水流量を設定しておく。

ここで、揚水井戸２も注水井戸４と同じように、構築方法や井戸が配置されている地盤状況等の影響を受けてその揚水能力が均一とならずバラツキを生じる。また、揚水井戸２に設置される揚水ポンプ２２も同一機種を採用してもそれぞれ性能が異なり、揚水能力にバラツキを生じる場合が多い。

このため、複数の揚水井戸２を採用する場合には、揚水井戸２各々について使用する揚水ポンプ２２による揚水試験を行い、揚水井戸２の水位が急激に低下し始める限界揚水流量および下限許容水位Ｈ４を複数の揚水井戸２各々に対して個別に設定する。

図３に示すように、地下水の揚注水管理システム１は上述する構成に加えて、観測井戸５の井戸内水位を検出する観測井戸水位計５１、揚水井戸２の井戸内水位を検出する揚水井戸水位計２１、地下水を揚水する揚水ポンプ２２、揚水ポンプ２２により揚水される地下水の揚水流量を検出する揚水流量計８、揚水ポンプ２２により揚水される地下水の揚水流量を制御する揚水調整弁９、及び揚水調整弁９の開度を調整する揚水流量制御手段１１５をさらに備える。

そして、観測井戸水位計５１、揚水井戸水位計２１、揚水ポンプ２２、揚水流量計８及び揚水調整弁９は、入力装置１２を介して施工者端末装置１０と通信接続されている。これにより、施工管理者は施工者端末装置１０における出力装置１３の一部である出力モニタを介して、観測井戸水位計５１にて検出された観測井戸５の井戸内水位、揚水井戸水位計２１にて検出された揚水井戸２の井戸内水位、揚水ポンプ２２の入り切り、揚水流量計８にて検出された揚水井戸２より揚水される揚水流量、および揚水流量制御手段１１５にて調整される揚水調整弁９の開度を常時モニタリングすることができる。

揚水流量制御手段１１５には、観測井戸５の目標井戸内水位Ｈ３、揚水井戸２各々の下限許容水位Ｈ４及び限界揚水流量を格納しておく。
そして、揚水流量制御手段１１５は、観測井戸５の井戸内水位が目標井戸内水位Ｈ３以下を保持するよう観測井戸水位計５１をモニタリングし、複数の揚水井戸２を介して地下水を揚水する。

このとき、揚水流量計８にて揚水流量をモニタリングし、揚水流量実測値が限界揚水流量を超えることがないよう、揚水調整弁９の開度を調整して揚水流量を制御する。また、揚水井戸２各々において揚水井戸水位計２１をモニタリングし、井戸内水位が下限許容水位Ｈ４に達した場合には、揚水ポンプ２２の作動を停止する。

これにより、揚水井戸２各々が有する揚水能力に応じて効率よく地下水を揚水することが可能となる。

また、複数の揚水井戸２より揚水される地下水を集約して集水タンク３に一旦貯留するから、揚水した地下水を集水タンク３にて一元管理できるため、注水井戸４に向けて送水する地下水を安定して供給することが可能となる。

本発明の地下水の揚注水管理システム１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、揚水井戸２と注水井戸４の関係は、図１に示すような一本の揚水井戸２と一本の注水井戸、図３に示すような複数本の揚水井戸２と複数本の注水井戸の組み合わせのほかに、複数本の揚水井戸２と一本の注水井戸、一本の揚水井戸２と複数本の注水井戸等、現場の状況等に応じて適宜の組み合わせが可能である。

また、流量制御手段１１１、井戸内水位監視手段１１２、注水井戸洗浄手段１１３、設定注水流量算出手段１１４、揚水流量制御手段１１５にて出力される出力値は、いずれも施工者端末装置１０の出力装置１３にて出力することが可能である。したがって、出力装置１３にディスプレイを備えていれば、施工管理者はディスプレイを介して上記の出力値を工事事務所等にてモニタリングすることが可能である。

さらに、施工者端末装置１０は、揚水井戸２、集水タンク３および注水井戸４の各々に設けた各種計器類との接続を無線としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく有線としてもよい。

本発明によれば、定期管理時刻毎に注水井戸４における井戸内水位を検出することで注水能力を把握するとともに、検出した井戸内水位に基づいて設定注水流量を増減する補正する。このため、注水井戸４の注水能力に変動が生じても、設定注水流量は常に注水能力に見合った注水流量に補正されるため、注水井戸４を健全な状態に保持しながら、効率よく注水作業を行うことが可能となるものである。

１ 地下水の揚注水管理システム
２ 揚水井戸
２１ 揚水井戸水位計
２２ 揚水ポンプ
３ 集水タンク
４ 注水井戸
４１ 逆洗浄用水中ポンプ
４２ 注水井戸水位計
５ 観測井戸
５１ 観測井戸水位計
６ 送水調整弁
７ 注水流量計
８ 揚水流量計
９ 揚水調整弁
１０ 施工者端末装置
１１ 情報処理装置
１１１ 流量制御手段
１１２ 井戸内水位監視手段
１１３ 注水井戸洗浄手段
１１４ 設定注水流量算出手段
１１５ 揚水流量制御手段
１２ 入力装置
１３ 出力装置
１４ 排水管
Ａ 地下水位低下対象領域
Ｂ 地下水位低下対象領域の周辺地盤

Claims (5)

1. 揚水井戸と、該揚水井戸を介して揚水した地下水を貯留する集水タンクと、集水タンクに貯留した地下水を地盤中に注水し還元する注水井戸とを備える地下水の揚注水管理システムであって、
   前記注水井戸の井戸内水位を検出する注水井戸水位計と、
   前記集水タンクから前記注水井戸に送水される地下水の送水量を制御する調整弁と、
   該調整弁の開度を調整する流量制御手段とを有してなり、
   該流量制御手段は、定期管理時刻毎に前記注水井戸水位計にて検出される井戸内水位に基づき、前記注水井戸の設定注水流量を増減させる補正をし、補正した設定注水流量を維持するよう前記調整弁の開度を調整して、集水タンクから注水井戸に向けた送水量を制御することを特徴とする地下水の揚注水管理システム。
2. 請求項１に記載の地下水管理システムであって、
   前記揚水井戸と前記注水井戸がそれぞれ複数設置されるとともに、前記調整弁が複数の注水井戸各々に対応して設置されており、
   前記流量制御手段は、複数の前記調整弁各々の開度を一括して調整することを特徴とする地下水の揚注水管理システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の地下水の揚注水管理システムであって、
   前記注水井戸に上限許容水位及び下限許容水位をあらかじめ設定しておき、
   前記注水井戸の井戸内水位が定期管理時刻より早く上限許容水位に達する場合には前記設定注水流量に対して低減する補正をし、一方、前記注水井戸の井戸内水位が定期管理時刻において下限許容水位に達しない場合には前記設定注水流量に対して増加する補正をすることを特徴とする地下水の揚注水管理システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の地下水管理システムであって、
   前記定期管理時刻が、前記注水井戸の定期洗浄開始時刻であることを特徴とする地下水の揚注水管理システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の地下水の揚注水管理システムを用いて、揚水した地下水を地盤へ注水する地下水の揚注水工法であって、
   前記揚水井戸を地下水低下対象領域内に設置し、前記注水井戸を前記地下水低下対象領域の周辺に設置することを特徴とする地下水の揚注水工法。

Images