JP2632766B2 - 地下水流測定方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下水の流速や流向を
１本のボーリング孔を使用して測定する単孔式の地下水
流測定方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の単孔式の地下水流測定方法とし
て、従来、薬液や染料などのトレーサを測定ケース内に
流入し、そのトレーサの流下方向や位置を測定して水流
の流速や流向を測定するトレーサ方式、或は測定ケース
内にビデオカメラを挿入し浮遊物を測定ケースに流入さ
せてその動きを測定するカメラ法などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ビデオカメラ
を使用するカメラ法は、装置が大形化すると共に、カメ
ラの前方をライトにより明るく照明するため、ライトに
よって水温が部分的に上昇し、対流が発生して地下水流
の正確な動きを測定しにくくする問題があった。

【０００４】トレーサ方式は、現在、多く実施され、地
下水流の動向をかなりの精度で測定することができる
が、水流の動きが非常に遅く、水が自由に動き得る状態
の場合、トレーサを水中に注入することによっても、水
が不安定に移動するため、高精度の地下水流の測定がで
きにくい問題があった。

【０００５】また、トレーサを注入する方式は、一度ト
レーサを注入して測定を行った後、再度測定を行いたい
場合には、測定ケースをボーリング孔から引き上げてト
レーサを充填しなおす必要があり、連続した測定ができ
ない課題があった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、トレーサを使用せずに安定して正確に地下水流の動
きを測定することができ、連続した測定が可能な地下水
流測定方法とその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の地下水流測定方法は、測定ケース内に地下
水を導入し、空気供給手段により測定ケース内に空気を
供給してその上部に空気層を形成し、測定ケースの底部
中央に配設した電磁石の磁力により、１本のフロートを
測定ケースの中央に位置させた後、電磁石の磁力を解除
してフロートを空気層下の水面に自由に浮遊させ、測定
ケースの上部に設けたフロート位置検出手段によって該
フロートの位置を時間と共に測定することにより、フロ
ートの動く方向と速度を地下水流の流向と流速として測
定するように構成される。

【０００８】また、本発明の地下水流測定装置は、地下
水を流通可能な流通口を有し円錐形の底部を有する測定
ケースと、その円錐形の底部中央に配設された電磁石
と、測定ケース内に浮遊自在に配置され下端部に磁性体
を有する１本のフロートと、測定ケース内に空気を供給
する空気供給手段と、測定ケース内の水位を検出する水
位センサと、測定ケースの上部に設けられ、自由に浮遊
するフロートの位置を非接触で検出するフロート位置検
出手段と、フロート位置検出手段から送られる検出信号
と時間に基づき、フロートの動く方向と速度を地下水流
の流向と流速として演算する測定処理回路と、を備えて
構成される。

【０００９】このように構成された地下水流測定方法で
は、先ず、測定ケースをボーリング孔に挿入し、測定ケ
ース内に流通口から地下水をケース内に充満させた状態
で、空気供給手段荷より空気を測定ケース内に送って、
空気層を測定ケース内上部に形成し、測定ケースの底部
中央に配設した電磁石の磁力により、１本のフロートを
測定ケースの中央に位置させた後、電磁石の磁力を解除
してフロートを空気層下の水面に自由に浮遊させる。

【００１０】この状態で、フロート位置検出手段により
フロートの位置を時間と共に測定し、位置検出信号を測
定処理回路に送る。測定処理回路は、フロート位置検出
手段から計時的に送られる検出信号に基づき、フロート
の動く方向と速度を地下水流の流向と流速として演算
し、記録・表示する。

【００１１】再び繰り返して測定する場合、空気供給手
段を逆に使用して測定ケース内から空気を排出し、これ
により、地下水をケース内に充満させた状態に戻し、再
び、空気供給手段により空気を測定ケース内に送って、
空気層を測定ケース内上部に形成し、１本のフロートを
測定ケースの中央位置の水上に浮遊させ、フロートの位
置を時間と共に測定する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１は地下水流測定装置の断面構成図を示
している。１は挿入用ロッド４の下端に取付けられた測
定ケースであり、測定ケース１は、下部に円錐形部を設
けた円筒形に形成され、上部を上板２により閉鎖して形
成される。また、測定ケース１の略中間周縁部には網状
の流通口１ａが形成され、円錐形部の下端中央には尖頭
下端部１ｂが設けられ、その尖頭下端部１ｂ内に電磁石
３が取付けられる。

【００１４】測定ケース１内にはフロート５が浮遊可能
に配設される。フロート５は下部に重心を持つ縦長の浮
状に形成され、下端部に鉄等の磁性体６（永久磁石を含
む）が取付けられ、さらに、フロート５の上端部に永久
磁石７が取付けられる。このフロート５は、水上に置か
れたとき、図１に示すように、上部を空気中に出し、下
部を水中に入れて略垂直に浮くように、浮きと重りを調
整して形成される。

【００１５】測定ケース１の上板２の裏側（内側）に
は、図２に示すように、フロート位置検出手段となる多
数のホール素子８が碁盤の目状に配設される。ホール素
子８はホール効果を有する素子で、素子中に流れる電流
に対し垂直方向の磁界が作用したとき、起電力が発生す
る。したがって、先端に永久磁石７を持つフロート５が
接近したホール素子８からは起電力（検出信号）が発生
し、フロート５の位置を示す信号が得られる。また、各
ホール素子８は、測定時に測定ケース１が配置される正
確な方位（東西南北）に対応してそれらの位置を決めら
れている。

【００１６】１０は多数のホール素子８から送られた検
出信号を取り込み、フロート５の位置を計時的に測定
し、フロート５つまり地下水流の流向と流速を演算する
測定処理回路である。測定処理回路１０は、例えばマイ
クロコンピュータを主要部にして構成され、多数のホー
ル素子８の出力回路を一定時間毎に走査することによ
り、各ホール素子８からの検出信号を取り込み、メモリ
に記憶する。そして、記憶した検出データに基づき、フ
ロート５つまり地下水流の流向と流速を演算し、ＣＲＴ
等に表示し記録する。

【００１７】測定ケース１の上部には外部から導かれた
空気供給用のチューブ１１が接続される。チューブ１１
にはポンプ等の空気供給源１２がバルブ１３を介して接
続され、また、バルブ１４を介して排気口が設けられ
る。

【００１８】さらに、測定ケース１内には２個の水位セ
ンサ１５、１６が流通口１ａと上板２の略中間部、及び
流通口１ａの直上に取付けられる。水位センサ１５、１
６の出力端子、バルブ１３、１４、電磁石３は図示しな
い制御回路に接続される。

【００１９】次に、上記構成の地下水流測定装置を使用
して行う測定方法を説明する。

【００２０】先ず、予め穿設したボーリング孔、或は既
設の井戸の中に測定ケース１を挿入し、測定ケース１を
方位に対し正確に位置させて地下水中に入れる。そし
て、測定を開始し、チューブ１１のバルブ１４を開き、
排気口を開くことにより、図４の（ａ）に示すように、
測定ケース１内に流通口１ａから地下水をケース１内に
充満させる。このとき、電磁石３は通電状態にあり、フ
ロート５はケース内中央で電磁石３に吸着され、水中に
水没している。

【００２１】次に、バルブ１４を閉じ、バルブ１３を開
き、空気供給源１２を作動してチューブ１１を通して空
気を測定ケース１内に送り、水位センサ１５の位置まで
水位が下がった時、空気供給を停止する。すると、図４
の（ｂ）のように、空気層が測定ケース１内の上部に形
成される。地下水位が充分安定した状態で、電磁石３の
通電を停止し、フロート５を測定ケース１の中央位置の
水上に浮上させる。このとき、フロート５が完全に測定
ケース１や上板２から離れ、フロート５上端の永久磁石
７は上板２から僅かに離れた位置にあり、この状態で、
地下水流の測定を開始する。

【００２２】測定処理回路１０は、碁盤の目状に配置し
た多数のホール素子８を所定時間毎に走査して各ホール
素子８から検出信号を取り込み、入力した検出データを
メモリに記憶していく。フロート５の先端の永久磁石７
が接近する程、ホール素子８の検出信号値が増大し、フ
ロート５の位置が各ホール素子８の出力値から検出され
る。

【００２３】このようなフロート５の位置測定処理は所
定時間毎に行われ、測定処理回路１０は、計時的に入力
され記憶された検出データから、フロート５の動く方位
と速度を地下水流の流向と流速として演算する。そし
て、図４の（ｃ）に示すように、フロート５が測定ケー
ス１の側壁に当り停止した時、測定を終了し、測定処理
回路１０は、ＣＲＴ等の表示器上にその流速・流向を表
示し記録する。

【００２４】再び繰り返して測定する場合、空気供給源
１２を動作させ、チューブ１１を通して測定ケース１内
に空気を供給し、ケース内の水位が水位センサ１６の位
置まで下がった時、空気供給を停止する。このとき、フ
ロート５は、水位の低下と共に、円錐形のケース壁に沿
って中央に移動し、図４（ｄ）のレベルまで水位が下が
った時、電磁石３に通電し、フロート５の下端部を電磁
石３に吸着させる。

【００２５】次に、上記と同様に、バルブ１４を開きチ
ューブ１１を通して測定ケース１内から空気を排出し、
これにより、地下水をケース内に充満させた状態に戻
す。そして、再び、空気供給源１２により空気を測定ケ
ース１内に送って、空気層を測定ケース１内上部に形成
し、上記と同様に、フロート５を測定ケース１の中央位
置の水上に浮遊させ、フロート５の位置を計時的に測定
する。

【００２６】このように、ボーリング孔や既設の井戸に
測定ケース１を挿入した状態で、繰り返し地下水流の測
定を行うことができる。また、トレーサ等を水中に注入
しないため、地下水がトレーサ等の注入や熱により不安
定に移動することがなく、高い精度で地下水流の動きを
測定することができる。

【００２７】なお、フロート５の位置を測定ケース１の
中央に戻す手段としては、ケース内に複数のアームを取
付け、そのアームを動かしてフロートをケースの中央に
戻し、測定時にはアームをフロート５が接触しない位置
に退避させるようにしてもよい。また、フロート位置検
出手段としては、ホール素子の他に受光素子を使用する
こともでき、この場合にはフロートの上端に発光素子を
取付けておく。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地下水流
測定方法とその装置によれば、測定ケース内に地下水を
導入し、空気供給手段により測定ケース内に空気を供給
してその上部に空気層を形成し、測定ケースの底部中央
に配設した電磁石の磁力により、１本のフロートを測定
ケースの中央に位置させた後、電磁石の磁力を解除して
フロートを空気層下の水面に自由に浮遊させ、測定ケー
スの上部に設けたフロート位置検出手段によってフロー
トの位置を時間と共に測定することにより、フロートの
動く方向と速度を地下水流の流向と流速として測定する
から、ボーリング孔に測定ケースを挿入した状態で、空
気供給手段と電磁石の動作により繰り返し地下水流の測
定を容易に行うことができる。また、従来のように固定
トレーサ等を水面に放出して測定を開始することがない
ため、地下水の動きを乱さずに、高い精度で地下水流の
流向や流速を測定することができる。さらに、空気供給
手段により測定ケース内の水位を最適に調整することが
できるため、高い精度で測定することができる。また、
フロートが、他の部材と係合せず、ケース内で自由に浮
遊するため、流速が非常に遅い場合でも、流向と流速を
正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す地下水流測定装置の断
面構成図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】測定ケースの斜視図である。

【図４】地下水流測定の行程を示す説明図である。

【符号の説明】

１−測定ケース、１ａ−流通口、５−フロート、８−ホ
ール素子、１０−測定処理回路、１１−チューブ、１２
−空気供給源。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−106590（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−171687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−132569（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−166340（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定ケース内に地下水を導入し、空気供
   給手段により該測定ケース内に空気を供給してその上部
   に空気層を形成し、該測定ケースの底部中央に配設した
   電磁石の磁力により、１本のフロートを該測定ケースの
   中央に位置させた後、該電磁石の磁力を解除して該フロ
   ートを空気層下の水面に自由に浮遊させ、該測定ケース
   の上部に設けたフロート位置検出手段によって該フロー
   トの位置を時間と共に測定することにより、該フロート
   の動く方向と速度を地下水流の流向と流速として測定す
   ることを特徴とする地下水流測定方法。
2. 【請求項２】 地下水を流通可能な流通口を有し円錐形
   の底部を有する測定ケースと、該円錐形の底部中央に配設された電磁石と、 該測定ケース内に浮遊自在に配置され下端部に磁性体を
   有する１本のフロートと、 該測定ケース内に空気を供給する空気供給手段と、 該測定ケース内の水位を検出する水位センサと、 測定ケースの上部に設けられ、自由に浮遊する該フロー
   トの位置を非接触で検出するフロート位置検出手段と、 該フロート位置検出手段から送られる検出信号と時間に
   基つき、該フロートの動く方向と速度を地下水流の流向
   と流速として演算する測定処理回路と、 を備えた地下水流測定装置。