JP2559654B2 - 地下水の流量と特定水質を監視及び除染する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下水の流量と特定水
質を監視及び除染する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下水の流量の測定方法は、ダル
シー理論に基づいて直径５〜１０センチメートルの円形
パイプの一部にスクリーンを取付けた観測井を、想定す
る地下水流の上流部と下流部に設け、両井の地下水位差
を距離で除した動水勾配、観測井設置時に電気検層等で
得た帯水層の厚さ、及び観測井での揚水試験で得た帯水
層の透水係数という三者の積として間接的な流量を求め
ている。

【０００３】しかし、地下水流は帯水層内を一般に横幅
で数メートル間幅に散在するパイプ状の水みち流から成
り立つので、観測井が水みち流に出会う確率によって観
測井内の地下水位とその変動は大幅に変るという問題点
がある。

【０００４】従来の地下水質の測定方法は、前述した観
測井内の地下水を対象に測定するが、幅の狭い観測井が
水みち流に出会う確率の低さは、循環水中の地下水質が
観測井に出現する確率を大幅に低めている。

【０００５】従来の汚染物質のような特定水質を捕集す
る方法は、前述した観測井又は同じ構造で大口径の新設
井から揚水し、揚水中の特定水質を捕集するという方法
である。

【０００６】しかし、揚水による井内水位の低下で捕集
範囲を拡大しても、循環水流の有効な補集幅は数メート
ル台に止まってしまい、また揚水中には自然の帯水層内
で停滞水であった水の引き抜きや、揚水で井戸周辺から
上方に発達していく水みちを通るより浅層から地下水の
引き込み水等が大量に混入する。これらの混入は揚水中
の特定物質の濃度を低め回収効率を悪くし、不必要な揚
水を大量に生じ、井戸周辺では地盤沈下を引き起こす。
さらに、揚水時以外に流れている特定物質を補集できな
い等の課題があった。

【０００７】また、近年、地下水面上の不飽和層に水み
ち上の水平流が存在し、水の涵養や水質汚染に大きな役
割を果たすことが認められているが、現在のところそれ
を正確に回収する方法や装置は開発されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、集
水断面を大幅に拡大することによって帯水層内の水みち
流をより確実に把握し、かつ特定物質の捕集効率を高め
るようにすることを目的とする。

【０００９】また、揚水水位を常に一定に保つように揚
水し、その揚水量の経時変化を測定・記録することによ
って、地下水流量をより確実に把握するようにする。

【００１０】揚水水位は自然水位の最低値よりやや低い
値に設定することによって、揚水に伴う自然の停滞水の
引き込みや水みちの発達を大幅におさえ、地盤沈下を殆
ど生じないようにする。

【００１１】揚水内の特定物質の濃度を自動測定して記
録するとともに、揚水を瀑気や濾過をさせて特定物質を
除去した後に濃度を再度測定し、許容濃度以下のときは
利用目的に応じて利用又は下水廃棄をさせるが、許容濃
度以上のときはトレンチに戻して再除染させるようにす
る。

【００１２】本発明は、トレンチ工法による諸施設機能
によって、トレンチの下流部には許容濃度以上の特定物
質を流下させないようにする装置を提供することを目的
とするのである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、地下水の流量
及び汚染物等の特定の要監視物質の濃度を連続的に監視
するとともに要監視物質を自動的に除去する方法を実現
するために、帯水層又は及び不飽和層の上流側にスクリ
ーンを設けたほぼ直方体状のトレンチを設置し、このト
レンチの底面部の一部には集水溝を設け、前記底面部は
集水溝方向に傾斜するとともに下流側に斜設し、前記集
水溝には吸込口を設けるとともにこの吸込口に配設した
ポンプに揚水管を連設し、この揚水管を地上に設置した
記録機兼特定物質検出機には採水管を介し及び瀑気塔に
は直接配設し、この瀑気塔から送水管を介して濾過槽に
連設し、この濾過槽下の送出管に前記記録機兼特定物質
検出機との間に戻り管及び逆戻り管を配設し、前記送出
管にバルブを介して地上適所に流出する注水管と再び地
下のトレンチに戻す排水管とを連設して成る装置であ
る。

【００１４】

【作用】トレンチ底面部の集水溝の吸込口からポンプに
よって揚水された地下水の一部は、採水管を経て記録機
兼特定物質検出機に送られ、ここで含有している各物質
の濃度を測定し記録し、地下水の残部は揚水管から瀑気
塔に送られ、ここで揮発ガスを揮発放出し、水部分は連
管を経て濾過槽に送られ、ここで特定物質を吸着し瀘過
する。

【００１５】この濾過槽から一部の水は前記記録機兼特
定物質検出機に再度送られ、物質毎の濃度を測定し記録
されるが、予定値より低い濃度となったときは、バルブ
を開口して注水管を経て適所に送水する。

【００１６】もし依然として許容濃度を超えているとき
は、バルブを切換えて排水管から再びトレンチに送る。
そして、前記作用を循環して行う。

【００１７】

【実施例】本発明のトレンチ１の構造は、対象となる帯
水層ｍ又は及び不飽和層ｎに、例えば長さ１が数メート
ルから１０数メートル，巾ｗが数１０センチメートルの
ほぼ直方体状に成り、その一部にはスクリーン部２を開
口することができる高さｈを有する。ｒは不透水槽であ
る。

【００１８】スクリーン部２を構成するトレンチ１の一
面以外の面は対象としない地層部分である。

【００１９】トレンチ１は、その底面部３の一部に集水
溝４を設け、その底面部は前記集水溝４方向に傾斜する
面になるとともに地下水流の下流側に傾斜する面５を構
成し、トレンチに流入した沈降性の特定物質が集水溝４
に集まり易くする。ａは上流側、ｂは下流側を示す。

【００２０】６は前記集水溝４の底部に溜まった沈降性
特定物質を吸い上げる吸込口である。

【００２１】７は前記吸込口６に配設したポンプで、こ
のポンプによって所定の地下水位を保つように揚水す
る。

【００２２】８は所定の地下水位を保つ制御をするセン
サーで、センサーによる地下水位の経時的記録は記録機
兼特定物質検出機９において行う。

【００２３】この地下水位は、周辺の自然水位の最低値
よりもやや低い値にすることを原則とするが、地下水位
の経年変化が大きい時や、特定物質の流入量が異常に多
い時などには、任意の水位に設定し直すことができる機
能をセンサーにもたせるようにする。

【００２４】揚水管１１から揚水された地下水の一部
は、採水管１０を経由して前記記録機兼特定物質検出機
９に送られ、各物質毎の濃度を測定，記録する。揚水さ
れた地下水の残部は、そのまま揚水管１１を通って瀑気
塔１２に送られ、瀑気塔で揮発性ガスを揮発させ、それ
が許容濃度以上のときは補修装置を通過させ、許容濃度
以下となったことを確認した後に放出する。

【００２５】１３は前記瀑気塔１２から送水管１４を経
て設置した濾過槽で、ここで特定物質を吸着濾過する。
この濾過槽１３を通過した水は送出管１８から戻り管１
９を経て再び前記記録機兼特定物質検出機９に送られ、
各物質毎の濃度を再測定，記録するが、その後再び逆戻
り管２０を経て送出管１８に送られる。

【００２６】濃度が、予定した各物質の許容濃度値のす
べてよりも低い値になったときは、逆戻り管２０を経た
水をバルブ１５を切換え開口して注水管１６に送り、こ
こから利用目的に応じた場所に送水する。

【００２７】また、もし１つ以上の物質が許容濃度を超
えたときは、バルブ１５を切換えて排水管１７からトレ
ンチ１内に戻し、上記した作用を循環して行うようにす
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上のような構成及び作用を有
するものであるため、従来の方法及び装置に比して次の
ような効果を発揮するのである。

【００２９】第１に、自然の地下水流量の把握機能が向
上する。即ち、従来法では地下水位又は動水勾配の値を
指標としてダルシー理論から地下水流量を想定している
が、地下水位の上昇期や下降期の地下水位の変動速度は
不飽和層の含水量で大幅な変化を受け、流量との相関を
大幅に乱す欠点をもつところ、本発明の方法では、揚水
水位を一定に保つように揚水量をコントロールすること
ができるから、その揚水量は地下水流量に比例したもの
となる。

【００３０】第２に、地下水量に含む特定物質の把握率
が向上する。即ち、従来法では観測井によって僅か数セ
ンチから１０数センチの横幅の流れを補集するに過ぎな
かったが、本発明の方法では幅数メートル〜１０数メー
トルの流れの全断面を捕集することができるから、帯水
層内で部分的に散在する水みち流を完全に捕集できる。

【００３１】トレンチの他側面部と下流面部を不透水性
の構造にし、底面部に溝を設け、かつトレンチ内の地下
水位を周辺の地下水位より低くしてあるから、トレンチ
に流入した特定物質は下流側へは全く流出しない。

【００３２】トレンチの底面部に傾斜をもたせて集水溝
を深くし、集水溝の底部の水を揚水する機構であるか
ら、比重が水より重い特定物資も、トレンチ内に停滞す
ることなく揚水することができる。

【００３３】第３に、揚水効率が向上する。即ち、従来
の井戸からの揚水法では、特定物質の除去に関係しない
自然条件で流れない停滞水を大量に引き込み、また井戸
周辺に上方向への水みちを発達させて浅層部の地下水を
引き込んでしまうし、停滞水の大量な引き込みでは地盤
沈下を引き起こすことになるのに対し、自然水位の最低
値よりも僅かに低い揚水水位で揚水する本発明の方法で
は、停滞水の引き込みや上方向への水みちの発達はほと
んど無視できるものとなり、地盤沈下現象は全く起らな
い。

【００３４】第４に、流量と特定物質濃度の監視機能が
向上する。即ち、従来法では一般に間欠的に行なわれる
水位測定や試水の濃度分析に止まるから、間欠部の状態
を把握できないのに対し、本発明の方法ではこれらをほ
ぼ連続的に詳しく知ることができるようになる。

【００３５】第５に、特定物質の除染機能が連続的に自
動化する。即ち、従来法では特定の時期に除染をするに
止まり、残りの期間は放置していたのに対し、本発明の
方法では連続的に除染し、かつ除染効果を連続的に測定
し、その結果と許容濃度との比較から、その後の処理水
の対処を自動的に定めることができるようになる。

【００３６】したがって、特定物質の除染を省力的にか
つ連続して行うことができるばかりでなく、トレンチ下
流部側への特定物質の流去を完全に遮断することができ
る。また、トレンチの施工では、その下流部側で流れを
生じなくなった範囲にある特定物質を下流部側に流動さ
せることを阻止できるようになる。

【００３７】第６に、揚水内の特定物質の濃度を自動測
定して記録できる具体的対象は、水温，電気伝導度，酸
化・還元電位，ｐＨ，色度，濁度等があげられる。水質
汚濁防止法で規制される９項目の物質の濃度測定を連続
して行うことはできないが、対象地点ごとに上述した測
定可能な幾つかの項目を指標として、間接的評価ができ
る場合が多い。

【００３８】また、連続測定にはならないが、任意な時
間間隔で自動採水し、これを後刻に成分分析することが
できる。

【００３９】揚水に含まれた除染したい物質を、瀑気筒
と濾過槽を通過させ連続的に処理することができる。

【００４０】しかし、除染したい物質の種類、揚水に含
まれた混入物質、そのｐＨ等によって、操作方法は個々
に異なる。瀑気筒や濾過槽は断続的に除染・取替えを要
するが、瀑気筒や濾過層を２個以上備えることによっ
て、連続の除染が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体設備の正断面図

【図２】図１要部の側断面図

【符号の説明】

１ トレンチ ２ スクリーン部 ３ トレンチの底面部 ４ 集水溝 ５ 傾斜面部６ 地下水吸込管 ７ 揚水ポンプ ８ 水位センサー ９ 記録機兼特定物質検出機１０ 採水管 １１ 揚水管 １２ 瀑気塔 １３ 濾過槽１４ 送水管 １５ バルブ １６ 注水管 １７ 排水管 １８ 送出管 １９ 戻り管 ２０ 逆戻り管

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯水層又は不飽和層の上流側にスクリー
   ンを設けたほぼ直方体状のトレンチを設置し、このトレ
   ンチの底面部の一部には集水溝を設け、前記底面部は集
   水溝方向に傾斜するとともに下流側に斜設し、前記集水
   溝には吸込口を設けるとともにこの吸込口に配設したポ
   ンプに揚水管を連設し、この揚水管を地上に設置した記
   録機兼特定物質検出機には採水管を介し及び瀑気塔には
   直接配設し、この瀑気塔から送水管を介して濾過槽に連
   設し、この濾過槽下の送出管に前記記録機兼特定物質検
   出機との間に戻り管及び逆戻り管を配設し、前記送出管
   にバルブを介して地上適所に流出する注水管と再び地下
   のトレンチに戻す排水管とを連設して成る地下水の流量
   と特定水質を監視及び除染する装置。
2. 【請求項２】 帯水層及び不飽和層の上流側にスクリー
   ンを設けたほぼ直方体状のトレンチを設置し、このトレ
   ンチの底面部の一部には集水溝を設け、前記底面部は集
   水溝方向に傾斜するとともに下流側に斜設し、前記集水
   溝には吸込口を設けるとともにこの吸込口に配設したポ
   ンプに揚水管を連設し、この揚水管を地上に設置した記
   録機兼特定物質検出機には採水管を介し及び瀑気塔には
   直接配設し、この瀑気塔から送水管を介して濾過槽に連
   設し、この濾過槽下の送出管に前記記録機兼特定物質検
   出機との間に戻り管及び逆戻り管を配設し、前記送出管
   にバルブを介して地上適所に流出する注水管と再び地下
   のトレンチに戻す排水管とを連設して成る地下水の流量
   と特定水質を監視及び除染する装置。
3. 【請求項３】 記録機兼特定物質検出器に地下水位を保
   つ制御をするセンサーを設けて成る請求項１又は２に記
   載した地下水流の流量と特定水質を監視及び除染する装
   置。