JP2018179742A - 地下水位測定装置および地下水位測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、地下水位を一目で容易に確認できる、地下水位測定装置およびこの地下水位測定装置を提供すること。【解決手段】地下水位測定装置１０は、地下水位Ｗの測定装置であって、筒状の地下水位観測井戸２０と、地下水位観測井戸２０内に挿入された測定用棒３０と、を備える。測定用棒３０は、地下水位観測井戸２０の上方まで延びる棒状体３１と、棒状体３１に設けられて浮力を生じさせる浮き３２と、棒状体３１の上端部に設けられて地下水位を示す水位表示部３３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、地下水位を測定する地下水位測定装置、および、この地下水位測定装置を用いた地下水位測定システムに関する。

従来より、地下水位を測定する方法として、以下のような構造が知られている。
特許文献１には、電極が固着された水位センサが挿入された有孔管を用意し、この有孔管を地盤に貫入させつつ、電極間の電気抵抗値を測定し、その変化により地下水位を検出する地下水位測定方法が示されている。

特許文献２には、先端部に抵抗体が設けられた地盤貫入用ロッドが示されている。このロッドには、地下水を受け入れる水受入れ室と、水受入れ室内の水の存在を検知する水検知センサと、この検知センサで水受入れ室内の水の存在を検知したことを地上に信号発信する発信手段とが内蔵されている。ロッドの側面部に開口が設けられ、この開口を通じて水受入れ室に地下水が導入されるようになっている。

特許文献３には、井戸内の空気に振動を与えて井戸の上端と井戸内の地下水の水面との間に定在波を発生させる第１工程と、発生した定在波を井戸の上部側に取付けた音響センサにより検出する第２工程と、音響センサで検出された受波信号の周波数分析により地下水の水面と井戸の上端との距離を求める第３工程と、井戸が掘削された場所の地表と井戸の上端との間の位置関係および上述の距離に基づいて、地表から井戸内の地下水の水面までの深さを求める第４工程と、を有する地下水位測定方法が示されている。
しかしながら、以上の特許文献１〜３の地下水位の測定方法では、地下水位を一目で確認できなかった。

特開２０００−７４７２４号公報 特開２００２−３４８８４６号公報 特開２００４−６１４７３号公報

本発明は、簡易な構成で、地下水位を一目で容易に確認できる、地下水位測定装置およびこの地下水位測定装置を用いた地下水位測定システムを提供することを課題とする。

本発明者は、建設敷地内の地下水位観測井戸内にフロートタイプの測定用棒を設置し、この測定用棒の上端部にテ―プや板材などで水位表示部を設けることで、地下水位の上下変動により測定用棒の上端部に取り付けられた水位表示部も上下するために、地下水位の変動が一目で確認できる点に着眼して、本発明の地下水位測定装置と、該地下水位測定装置を使用した地下水位測定システムを発明するに至った。

第１の発明の地下水位測定装置（例えば、後述の地下水位測定装置１０）は、地下水位（例えば、後述の地下水位Ｗ）の測定装置であって、筒状の地下水位観測井戸（例えば、後述の地下水位観測井戸２０）と、当該地下水位観測井戸内に挿入された測定用棒（例えば、後述の測定用棒３０）と、を備え、当該測定用棒は、前記地下水位観測井戸の上方まで延びる棒状体（例えば、後述の棒状体３１）と、当該棒状体に設けられて浮力を生じさせる浮き（例えば、後述の浮き３２）と、前記棒状体の上端部に設けられて地下水位を示す水位表示部（例えば、後述の水位表示部３３）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、地下水位に応じて、地下水位観測井戸内の測定用棒が上下するので、この測定用棒の水位表示部を目視することで、一目で地下水位を確認できる。
また、地下水位測定装置を、地下水位観測井戸と測定用棒とによる少数の簡単な部品で構成したので、低コストで容易に製作できる。

第２の発明の地下水位測定装置は、前記地下水位観測井戸の上端部には、透過性の高い筒状の透過部（例えば、後述の透過部２２）と、当該透過部の外周面に設けられた水位測定部（例えば、後述の水位測定板２３）と、が設けられ、当該水位測定部には、前記地下水位観測井戸を設置した際の前記測定用棒の水位表示部の位置である初期位置（例えば、後述の初期位置２３Ａ）と、当該初期位置の上下に設けられて地下水位の管理目標である管理領域（例えば、後述の１次管理領域２３Ｂおよび２次管理領域２３Ｃ）と、当該管理領域の上下に設けられたオーバー領域（例えば、後述のオーバー領域２３Ｄ）と、が設けられ、前記管理領域および前記オーバー領域は、目盛りおよび／または互いに異なる色で区分されていることを特徴とする。

この発明によれば、地下水位観測井戸の上部の水位測定部に、管理領域およびオーバー領域を設けるとともに、これらを目盛りや互いに異なる色で色分けしたので、水位測定部上の水位表示部の位置を読み取ることで、地下水位の変動を一目で確認して管理できる。

第３の発明の地下水位測定システム（例えば、後述の地下水位測定システム１）は、複数の上述の地下水位測定装置（例えば、後述の地下水位測定装置１０Ａ）と、当該地下水位測定装置の水位測定部（例えば、後述の水位測定板２３）を撮影する撮影機器（例えば、後述の監視カメラ４０）と、当該撮影機器で撮影した画像を処理する画像処理装置（例えば、後述のコンピュータ５０）と、を備え、当該画像処理装置は、前記撮影機器で撮影した画像に基づいて、前記水位表示部の前記水位測定部上の位置を測定し、前記水位表示部が前記水位測定部上の所定の領域に位置した場合には、警報を発令することを特徴とする。

この発明によれば、地下水位が所定の管理領域（例えば、１次管理領域２３Ｂ、２次管理領域２３Ｃ）から外れた場合、コンピュータが警報を発令する。ここで、管理領域とは、地下工事の精度や安全性を確保するために、地下水位の上下の変動に対して対応できる範囲である。例えば、１次管理領域は、地下水位の変動を許容できる範囲であり、この１次管理領域内であれば、建設工事および周辺環境に影響を及ぼさない。また、２次管理領域は、地下水位の変動を許容できる範囲であり、この２次管理領域内であれば、建設工事および周辺環境に影響を及ぼす可能性はあるものの、揚水ポンプを使用して地下水位の排出量を調整するなどの適切な対応策をとることで、地下水位の変動を管理することが可能である。オーバー領域は、建設作業員に避難を指示すべき範囲である。具体的には、例えば、地下水位が２次管理領域に位置した場合、地下水位がオーバー領域まで到達しないように、コンピュータにより警報を発令して、揚水ポンプを使用して地下水位の排出量を調整する。よって、作業員が各地下水位測定装置を巡回して目視で測定する必要がなく、地下水位の管理に必要なコストを低減できる。また、この警報に従って、水位表示部が所定の管理領域内に収まるように適切な作業を行うことで、建設中の建物や近隣の建物の沈下や変形を防止できる。

本発明によれば、簡易な構成で、地下水位を一目で容易に確認できる。

本発明の第１実施形態に係る地下水位測定装置の縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る地下水位測定システムの構成を示すブロック図である。 前記地下水位測定システムを構成する地下水位測定装置の上部の平面図および縦断面図である。 前記地下水位測定装置の水位測定板の正面図である。 前記地下水位測定システムのコンピュータ構成を示すブロック図である。

本発明は、地下水位観測井戸に測定用棒を設置し、この測定用棒の上端部に取り付けた水位表示部を視認するために、地下水位観測井戸の上端に筒状の透過部を設け、その透過部に目盛りとともに色分け区分された水位測定板を貼り付け、水位表示部とその背面の水位測定板によって地下水位を確認する地下水位測定装置と、その地下水位測定装置の水位表示部と水位測定板とを監視カメラで撮影し、その撮影画像から地下水位を推定して、この推定した地下水位に基づいて警報を発令する地下水位測定システムである。
本発明の第１実施形態は、地下水位観測井戸に設置する測定用棒の上端部に水位表示部を設けた地下水位の測定装置（図１）である。第２実施形態は、第１実施形態の地下水位観測井戸の上端に筒状の透過部を設けて、その透過部に水位測定板を貼り付けた地下水位の測定装置を使用した地下水位測定システムである（図２〜図５）。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る地下水位測定装置１０の縦断面図である。

地下水位測定装置１０は、建設敷地の地盤面１１に設けられて地下水位Ｗを策定する装置である。この地下水位測定装置１０は、地盤面１１に打ち込まれて固定された円筒形状の地下水位観測井戸２０と、地下水位観測井戸２０内に挿入された測定用棒３０と、を備える。ここで、地盤面１１としては、建設敷地の掘削前の表面および掘削後の床付面のどちらであっても良く、この地盤面１１が本発明の地下水位測定装置を設置する基準となる。
測定用棒３０は、地下水位観測井戸２０の上方まで延びる棒状体３１と、棒状体３１に設けられて浮力を生じさせる浮き３２と、棒状体３１の上端部に設けられて地下水位Ｗを示す円盤形状の水位表示部３３と、を備える。具体的には、例えば、棒状体３１には、重量が１０ｇ／ｍ程度のアルミパイプを使用し、浮き３２には最大浮力が７５ｇ程度の釣り用のウレタン製浮きを使用する。

以上の地下水位測定装置１０は、以下のようにして使用する。
予め、測定用棒３０の浮き３２から水位表示部３３までの寸法ｌ_１を測定しておく。
次に、現場にて、地下水位観測井戸２０を地盤面１１に打ち込んで、地下水位観測井戸２０内に測定用棒３０を挿入する。
次に、水位表示部３３の高さを測定し、この水位表示部３３の初期位置として、記録しておく。ここでは、例えば、水位表示部３３の地盤面１１からの高さをｌ_２とすると、地下水位Ｗは、水位表示部３３の地盤面１１からの高さｌ_２より、測定用棒３０の寸法ｌ_１だけ低い位置となる。
その後、定期的に、水位表示部３３の地盤面１１からの高さを測定し、初期位置からの変動を求める。そして、水位表示部３３が初期位置から所定寸法だけ上下に移動した場合には、警報を発令する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）地下水位Ｗに応じて、地下水位観測井戸２０内の測定用棒３０が上下するので、この測定用棒３０の水位表示部３３を目視することで、一目で地下水位を確認できる。
また、地下水位観測井戸２０と測定用棒３０とで地下水位測定装置１０を構成したので、簡易な構成となり、地下水位測定装置１０を低コストで製作できる。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係る地下水位測定装置１０が適用された地下水位測定システム１の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、地下水位測定装置１０Ａの構成、およびこの地下水位測定装置１０Ａを用いて地下水位測定システム１を構成した点が、第１実施形態と異なる。

具体的には、本実施形態では、地下水位測定装置１０Ａに水位測定板２３を設け、この地下水位測定装置１０Ａを作業員が目視で確認するのではなく、監視カメラ４０で撮影し、この撮影した画像をコンピュータ５０で処理する。
すなわち、地下水位測定システム１は、複数の地下水位測定装置１０Ａと、これら地下水位測定装置１０Ａを撮影する撮影機器としての監視カメラ４０と、監視カメラ４０に有線あるいは無線の通信回線４１を介して接続された画像処理装置としてのコンピュータ５０と、を備える。

図３は、地下水位測定装置１０Ａの上部の平面図および縦断面図である。
地下水位測定装置１０Ａは、上述の地下水位測定装置１０と同様の構成であるが、地下水位観測井戸２０の上端部には、透過性の高い円筒状の透過部２２と、透過部２２の外周面に設けられた平面視で半円形の板状の水位測定部としての水位測定板２３と、が設けられている。

図４は、水位測定板２３の正面図である。
水位測定板２３には、地下水位観測井戸２０を設置した際の測定用棒３０の水位表示部３３の位置である初期位置２３Ａと、初期位置２３Ａの上下に設けられて地下水位Ｗの１次管理目標である１次管理領域２３Ｂと、１次管理領域２３Ｂの上下に設けられて地下水位Ｗの２次管理目標である２次管理領域２３Ｃと、２次管理領域２３Ｃの上下に設けられたオーバー領域２３Ｄと、が設けられている。
１次管理領域２３Ｂ、２次管理領域２３Ｃ、およびオーバー領域２３Ｄは、目盛りおよび互いに異なる色で区分されている。
また、水位測定板２３の上面には、測定位置を示す番号が表示されており、これにより、測定位置が明確になっている。
例えば、最大掘削深さが２３ｍ程度の建設敷地においては、１次管理領域は、初期位置の上下１ｍ程度とし、２次管理領域は１次管理領域の上下１ｍ程度とし、オーバー領域は、初期位置より上下２ｍ以上離れた部分とする。なお、各領域の上下の幅は、建設敷地により異なるために一義的には決定できない。

監視カメラ４０は、ブラケット４２を介して、地下水位測定装置１０Ａの地下水位観測井戸２０に固定されている。この監視カメラ４０は、水位測定板２３の側方に配置されており、水位測定板２３上の水位表示部３３の位置を撮影して、画像情報として送信するものである。

図５は、コンピュータ５０の構成を示すブロック図である。
コンピュータ５０は、受信部５１、表示部５２、および演算処理部５３、および記憶部５４を備える。
受信部５１は、監視カメラ４０から送信される画像情報を受信するものである。
表示部５２は、受信部５１で受信した画像情報や演算処理部５３から出力された情報を表示するものであり、例えば、モニタである。

演算処理部５３は、記憶部５４に記憶されたプログラムを読み出して、動作制御を行うＯＳ（Operating System）上に展開して実行するものである。
具体的には、演算処理部５３は、監視カメラ４０で撮影した画像情報に基づいて、水位表示部３３の水位測定板２３上の位置を測定する水位測定手段５３１と、水位表示部３３が水位測定板２３の所定の領域（例えば、２次管理領域２３Ｂ、オーバー領域２３Ｄ）に位置した場合には、警報を発令する警報発令手段５３２と、を備える。警報発令手段５３２は、監視カメラ４０のスピーカまたは単独に設置されたスピーカ（図は省略）に警報発令情報を送信して、スピーカより警報音を発する。また、警報音とともに、建設敷地の複数個所に設置した警告灯を点灯させて、建設従事者に警報情報を伝達してもよい。
記憶部５４は、種々の情報を記憶するものであり、例えばハードディスクである。この記憶部５４は、水位表示部３３の水位測定板２３上の位置を測定時刻とともに記憶する。

以上の地下水位測定システム１は、以下のように動作する。
すなわち、常時、監視カメラ４０により水位測定板２３上の水位表示部３３の位置を撮影し、コンピュータ５０によりこの画像情報を解析して、水位表示部３３が水位測定板２３上の所定の領域に位置した場合には、警報を発令する。

本実施形態によれば、上述の（１）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（２）地下水位観測井戸２０の上部の水位測定板２３に、管理領域２３Ｂ、２３Ｃおよびオーバー領域２３Ｄを設けるとともに、これらを目盛りや互いに異なる色で色分けしたので、水位測定板２３上の水位表示部３３の位置を読み取ることで、地下水位Ｗの変動を一目で確認して管理できる。

（３）地下水位Ｗが所定の管理領域から外れた場合、コンピュータ５０が警報を発令する。よって、作業員が各地下水位測定装置１０Ａを巡回して目視で測定する必要がなく、地下水位Ｗの管理に必要なコストを低減できる。また、この警報に従って、水位表示部３３が所定の管理領域内に収まるように適切な作業を行うことで、建設中の建物や近隣の建物の沈下や変形を防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
また、第２実施形態では、監視カメラ４０とコンピュータ５０とを通信回線４１を介して、直接、接続したが、これに限らず、インターネット回線を介して接続してもよい。
また、第２実施形態では、監視カメラ４０で撮影した画像に基づいて、コンピュータ５０が地下水位測定装置１０Ａを監視したが、これに限らない。すなわち、作業員が、コンピュータ５０の表示部５２に表示された画像を見ることで、地下水位測定装置１０Ａを監視してもよいし、コンピュータ５０と作業員とで二重に地下水位測定装置１０Ａを監視してもよい。
また、第２実施形態では、水位測定部として板状の水位測定板２３を用いたが、これに限らず、水位測定部を塩化ビニル樹脂製や紙製のシート状として、筒状の透過部２２に貼り付けてもよい。

Ｗ…地下水位
１…地下水位測定システム １０、１０Ａ…地下水位測定装置 １１…地盤面
２０…地下水位観測井戸 ２２…透過部 ２３…水位測定板（水位測定部）
２３Ａ…初期位置 ２３Ｂ…１次管理領域 ２３Ｃ…２次管理領域
２３Ｄ…オーバー領域
３０…測定用棒 ３１…棒状体 ３２…浮き ３３…水位表示部
４０…監視カメラ（撮影機器） ４１…通信回線 ４２…ブラケット
５０…コンピュータ（画像処理装置） ５１…受信部 ５２…表示部
５３…演算処理部 ５４…記憶部
５３１…水位測定手段 ５３２…警報発令手段

Claims (3)

1. 地下水位の測定装置であって、
   筒状の地下水位観測井戸と、
   当該地下水位観測井戸内に挿入された測定用棒と、を備え、
   当該測定用棒は、前記地下水位観測井戸の上方まで延びる棒状体と、当該棒状体に設けられて浮力を生じさせる浮きと、前記棒状体の上端部に設けられて地下水位を示す水位表示部と、を備えることを特徴とする地下水位測定装置。
2. 前記地下水位観測井戸の上端部には、透過性の高い筒状の透過部と、当該透過部の外周面に設けられた水位測定部と、が設けられ、
   当該水位測定部には、前記地下水位観測井戸を設置した際の前記測定用棒の水位表示部の位置である初期位置と、当該初期位置の上下に設けられて地下水位の管理目標である管理領域と、当該管理領域の上下に設けられたオーバー領域と、が設けられ、
   前記管理領域および前記オーバー領域は、目盛りおよび／または互いに異なる色で区分されていることを特徴とする請求項１に記載の地下水位測定装置。
3. 複数の請求項１または２に記載の地下水位測定装置と、当該地下水位測定装置の水位測定部を撮影する撮影機器と、当該撮影機器で撮影した画像を処理する画像処理装置と、を備え、
   当該画像処理装置は、前記撮影機器で撮影した画像に基づいて、前記水位表示部の前記水位測定部上の位置を測定し、前記水位表示部が前記水位測定部上の所定の領域に位置した場合には、警報を発令することを特徴とする地下水位測定システム。