JP2677157B2 - Deep water sampling device - Google Patents
Deep water sampling deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、岩盤内の大深度まで穿
孔されたボーリング孔を用いて原位置地下水を採水ため
の採水装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water sampling device for sampling in-situ groundwater using a boring hole drilled to a large depth in rock.
【０００２】[0002]
【従来の技術】岩盤内の地下水の広域的な流動形態を把
握する手法として、地下水中の溶在イオン、同位体、ガ
スなどの地球化学的特性を総合的に解釈し、地下水の流
動経路、涵養域、起源などの情報を得る方法がある。こ
の手法を地下深部の地下水に対して適用する場合はボー
リング孔を用いて調査対象深度の地下水を地下水環境を
乱すことなく、できるだけ自然状態のままでサンプリン
グする必要がある。2. Description of the Related Art As a method of grasping a wide area flow pattern of groundwater in bedrock, a comprehensive interpretation of geochemical characteristics such as dissolved ions, isotopes, and gases in groundwater is carried out, There is a method to obtain information such as recharge area and origin. When this method is applied to deep groundwater, it is necessary to sample the groundwater at the surveyed depth in a natural state as much as possible without disturbing the groundwater environment by using a borehole.
【０００３】従来、地下深部の地下水を採水する方法と
しては、（１）ダブルパッカーにより対象区間を閉塞
し、その区間から孔内ポンプで地下水を連続的にくみ上
げる方法、（２）ボーリング孔にＭＰケーシングと呼ば
れるパッカーの付いたケーシングを設置し、それにより
決められた区間の地下水を採水口の開閉により採水ボト
ルに取り込む方法が知られている。Conventionally, as a method of sampling deep underground water, (1) a method of blocking the target section with a double packer and continuously pumping the groundwater from the section with an in-hole pump, (2) a boring hole A method is known in which a casing with a packer called an MP casing is installed, and groundwater in a section determined by the casing is taken into a water sampling bottle by opening and closing a water sampling port.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記（１）の方法で
は、くみ上げの最初には対象区間に溜まっていた地下水
がくみ上げられるので、対象区間にあった「真の地下
水」を採水するためには、対象区間から地上採水部まで
の全ての配管内が「真の地下水」で満たされるまで揚水
を継続することが必要であり、対象区間が大深度になる
と揚水量も大量となり、そのためボーリング孔周辺の地
下水環境を乱す恐れが大きい。大深度の地下水を地上に
上げて採水しているので、その間の圧力変化で地下水の
溶在成分が変化している恐れが大きい。採水可能な深度
が孔内ポンプの揚水能力で限定される。In the above method (1), since the groundwater accumulated in the target section at the beginning of pumping is pumped up, it is necessary to collect "true groundwater" in the target section. , It is necessary to continue pumping until all pipes from the target section to the ground water sampling section are filled with "true groundwater", and when the target section becomes deep, the amount of pumped water also becomes large, so the boring hole There is a great risk of disturbing the surrounding groundwater environment. Since deep-ground water is collected by raising it to the ground, there is a high possibility that dissolved components of groundwater will change due to pressure changes during that time. The depth at which water can be taken is limited by the pumping capacity of the borehole pump.
【０００５】などの問題がある。There are problems such as
【０００６】一方、上記（２）の方法では、ボーリング
孔にＭＰケーシングを設置するため、任意の深度で採水
できない、ボーリング孔を地下水専用のモニタリング孔
にする必要がある、などの問題がある。On the other hand, in the above method (2), since the MP casing is installed in the boring hole, there are problems that water cannot be sampled at an arbitrary depth and that the boring hole needs to be a monitoring hole dedicated to groundwater. .
【０００７】本発明はこれらの問題点を解決したもの
で、ボーリング孔を専有することなく、任意の深度で採
水でき、大量の水を地上まで上げる必要もなく、孔内ポ
ンプの揚水能力による採水深度の制約を受けない大深度
孔内採水装置を提供することを目的とする。The present invention solves these problems. It can collect water at any depth without occupying a boring hole, does not need to bring a large amount of water to the ground, and is capable of pumping water through a hole pump. It is an object of the present invention to provide a deep hole water sampling device that is not restricted by the water sampling depth.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）採水区
間を閉塞することができるダブルパッカー、採水区間の
直上に設けられたサンプラー、サンプラーの直上に設け
られたモーターポンプ室から構成され、（Ｂ）ダブルパ
ッカーの中の上部パッカーは中央部に水の流通路をもつ
中空円筒状であり、その流通路に逆止弁を備え、（Ｃ）
サンプラーは、水圧計、水質センサー、採水取り出し
口、および上部を閉塞することができる小型パッカーを
備え、（Ｄ）モーターポンプ室はモーターポンプ、流量
計、排水口を備え、逆止弁を介してサンプラーと連絡し
ており、（Ｅ）地表部にデータ観測・記録機器、パッカ
ー制御機器、モーターポンプ制御機器を備えた大深度孔
内採水装置である。The present invention includes (A) a double packer capable of closing a water sampling section, a sampler provided directly above the water sampling section, and a motor pump chamber provided directly above the sampler. (B) The upper packer of the double packer is a hollow cylinder having a water flow passage in the center, and a check valve is provided in the flow passage, (C)
The sampler is equipped with a water pressure gauge, a water quality sensor, a sampling outlet, and a small packer that can close the upper part. (D) The motor pump room is equipped with a motor pump, a flow meter, and a drain port, and a check valve is used. (E) A deep hole water sampling device equipped with data observation / recording equipment, packer control equipment, and motor pump control equipment on the ground surface.
【０００９】本発明の要点は、サンプラーの設置位置お
よびその構成である。サンプラーは上部パッカーの直上
に設置されており、上部パッカ下部に設けられている上
向き逆止弁を介してつながっている。サンプラー内には
水圧計、水質センサーが設けられていて、水圧、水質を
地表部でモニターすることができる。サンプラーの直上
にモーターポンプ室が設けられ、モーターポンプを運転
することによりサンプラー内を上昇してきた水をモータ
ーポンプ室外に排出することができるようになってい
る。サンプラーとモーターポンプ室とはサンプラー上部
の小型パッカーと上向き逆止弁とを介してつながってお
り、小型パッカーを制御することによりサンプラーから
モーターポンプ室への水の流入を制御することができ、
モーターポンプ室に入った水はサンプラーに逆流しない
ように構成されている。The gist of the present invention is the installation position of the sampler and its configuration. The sampler is installed directly above the upper packer, and is connected via an upward check valve provided under the upper packer. A water pressure gauge and a water quality sensor are installed in the sampler, and the water pressure and water quality can be monitored on the ground surface. A motor pump chamber is provided directly above the sampler, and water that has risen in the sampler can be discharged to the outside of the motor pump chamber by operating the motor pump. The sampler and the motor pump chamber are connected via a small packer at the top of the sampler and an upward check valve.By controlling the small packer, the inflow of water from the sampler to the motor pump chamber can be controlled.
The water in the motor pump room is designed not to flow back into the sampler.
【００１０】本発明の採水装置の孔内装置を孔内に下ろ
し、ダブルパッカーで採水区間を閉塞し、モーターポン
プを運転すると、採水区間内の地下水はサンプラー内を
上昇しモーターポンプ室を通って上部パッカーの上に排
出される。最初は採水区間内の溜まり水がサンプラー内
を上昇するので水質センサーにより溜まり水か否かを確
認し、サンプラー内が真の地下水で満たされた時点で、
モーターポンプを停止し、サンプラー上部の小型パッカ
ーを膨らませてサンプラー上部を閉塞する。サンプラー
下部は逆止弁で閉塞されているので、サンプラー内に真
の地下水が原位置の圧力を保ったまま採水される。つい
で、ダブルパッカーを収縮させて孔内装置を引き上げサ
ンプラー内の真の地下水を採水ボトルに採取する。When the device in the hole of the water sampling device of the present invention is lowered into the hole, the water sampling section is closed by the double packer, and the motor pump is operated, the groundwater in the water sampling section rises in the sampler and the motor pump chamber. Through the top packer. At first, the accumulated water in the water sampling section rises in the sampler, so check whether it is accumulated water with a water quality sensor, and when the sampler is filled with true groundwater,
Stop the motor pump and inflate the small packer above the sampler to close the top of the sampler. Since the lower part of the sampler is closed by a check valve, true groundwater is sampled in the sampler while maintaining the original pressure. Then, the double packer is contracted to pull up the device in the hole to collect the true groundwater in the sampler into a water sampling bottle.
【００１１】本発明の採水装置の孔内装置を使用するこ
とにより、（１）任意の採水区間でボーリング孔を専有
せずに真の地下水を原位置の圧力を保ったまま採水でき
る。By using the device in the hole of the water sampling device of the present invention, (1) it is possible to sample true groundwater while keeping the pressure at the original position without occupying the boring hole in any water sampling section. .
【００１２】（２）モーターポンプで溜まり水を採水区
間外に排出するだけでよいので、ポンプの揚水能力は小
さくてよく、ポンプの揚水能力による採水深度の制約は
なく、大深度の採水が可能である。（３）大量の水を揚
水する必要がないので、ボーリング孔周辺の地下水環境
を乱すことなく自然な状態の地下水を採水することがで
きる。（４）ポンプの揚水能力は小さくてよいので、孔
内装置自体を軽量化でき、制御のためのケーブル類が簡
略化される。などの効果が奏される。(2) The pumping capacity of the pump may be small, since it is only necessary to discharge the accumulated water with the motor pump to the outside of the sampling section. Water is possible. (3) Since it is not necessary to pump a large amount of water, it is possible to sample natural groundwater without disturbing the groundwater environment around the borehole. (4) Since the pumping capacity of the pump may be small, the in-hole device itself can be lightened and the cables for control can be simplified. And the like.
【００１３】[0013]
【実施例】以下図面を参照しながら本発明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は本発明の孔内装置の縦断面図であ
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the in-hole device of the present invention.
【００１５】採水区間は上部パッカー１および下部パッ
カー２よりなるダブルパッカーで閉塞されている。採水
区間は上部パッカー１と下部パッカー２をつなぐロッド
の長さを変えることにより自由に設定できる。上部パッ
カー１は中央部に水の流通路をもつ中空円筒状であり、
その流通路の下端が採水口３となり、その上に逆止弁４
を備えている。上部パッカー１の直上にサンプラー５が
直立した形で設けられ、サンプラー５には、小型パッカ
ー６、水圧計７、水質センサー８、採水取り出し口９が
設けられている。サンプラー５の直上にモーターポンプ
室１１が設けられ、モーターポンプ室１１にはモーター
ポンプ１１Ａ、流量計１２、排水口１３が設けられ、モ
ーターポンプ室は逆止弁１０を介してサンプラー５とつ
ながっている。孔内装置はワイヤー１４により地表部よ
り吊り下げられている。また、孔内装置の各機器はケー
ブルで地表部とつながっており、地表部でデータ観測や
記録ができ、地表部より必要な機器を制御できるように
なっている。The water sampling section is closed by a double packer consisting of an upper packer 1 and a lower packer 2. The water sampling section can be freely set by changing the length of the rod connecting the upper packer 1 and the lower packer 2. The upper packer 1 is a hollow cylinder having a water flow passage in the center,
The lower end of the flow passage serves as a water sampling port 3, and a check valve 4 is provided on the water sampling port 3.
It has. A sampler 5 is provided right above the upper packer 1 in an upright form, and the sampler 5 is provided with a small packer 6, a water pressure gauge 7, a water quality sensor 8, and a water sampling outlet 9. A motor pump chamber 11 is provided directly above the sampler 5, a motor pump 11A, a flow meter 12 and a drain port 13 are provided in the motor pump chamber 11, and the motor pump chamber is connected to the sampler 5 via a check valve 10. There is. The device in the hole is suspended from the surface of the ground by the wire 14. In addition, each device of the borehole device is connected to the ground surface by a cable, data can be observed and recorded on the ground surface, and the necessary devices can be controlled from the ground surface.
【００１６】図２はサンプラー５を地表部に引き上げ採
水を取り出すときの概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram when the sampler 5 is pulled up to the surface of the ground and water is taken out.
【００１７】本発明装置を使用して採水する作業につい
て説明する。The operation of collecting water using the device of the present invention will be described.
【００１８】（１）採水するボーリング孔の周辺の地表
部に、データ観測・記録機器、制御機器、および、孔内
装置昇降のためのワイヤー１４、滑車１６、ウインチ１
７などを配置し、孔内装置にはケーブル類を取り付け
る。（２）ボーリング孔内の採水区間まで孔内装置を吊
り降ろし、ダブルパッカー１、２および小型パッカー６
を膨らませる。全てのパッカーが効いていれば採水区間
の湧水圧によりサンプラー５内の水圧が上昇するはずな
ので水圧計７を観測してパッカーの効き具合を確認す
る。（３）パッカーが効いていることを確認した後、小
型パッカー６の気体を抜き収縮させると、サンプラー５
とモーターポンプ室１１が連通し、採水区間内の溜まり
水がサンプラー５、モーターポンプ室１１、排水口１３
を通って、採水区間外へ排出される。このとき、モータ
ーポンプ１１Ａを運転して排水を助ける。（４）地表部
の機器でサンプラー５内の水圧、水質（電気伝動度、水
温、ｐＨなど）および総排水量を観測し、サンプラー５
の水が真の地下水にすっかり入れ替ったことを確認して
モーターポンプ１１Ａを停止する。（５）小型パッカー
６を膨らませてサンプラー５を閉塞し、サンプラー５内
に採水区間内の地下水を原位置の圧力を保ったまま採水
する。（６）ダブルパッカー１、２の気体を抜き収縮さ
せ、ウインチ１７でワイヤー１４を巻き上げサンプラー
５を地表部に出し、採水取り出し口９からサンプラー５
内の真の地下水を採水ボトル１５に採取する。採水取り
出し口９にはバルブが備えられており、真の地下水をサ
ンプラー５から採水ボトル１５へ圧力を保ったまま移さ
れるように留意する。（７）同じボーリング孔の深度の
異なる採水区間について、さらに採水するときは上記
（２）〜（６）を繰り返す。(1) Data observation / recording equipment, control equipment, and wire 14 for raising and lowering the equipment in the bore, pulley 16, winch 1 at the ground surface around the borehole for water sampling
7 etc. are arranged, and cables are attached to the device in the hole. (2) The in-hole device is hung down to the water sampling section in the boring hole, and the double packers 1 and 2 and the small packer 6
Inflate. If all packers are effective, the water pressure in the sampler 5 should rise due to the spring pressure in the water sampling section, so the water pressure gauge 7 is observed to check the effectiveness of the packers. (3) After confirming that the packer is working, the gas of the small packer 6 is extracted and contracted, and the sampler 5
And the motor pump chamber 11 communicate with each other, and the collected water in the water sampling section is the sampler 5, the motor pump chamber 11, and the drain port 13.
It is discharged to the outside of the water sampling section. At this time, the motor pump 11A is operated to assist drainage. (4) Observe the water pressure, water quality (electrical conductivity, water temperature, pH, etc.) in the sampler 5 and the total amount of discharged water with the equipment on the surface, and
Stop the motor pump 11A after confirming that all the water has been replaced with the true groundwater. (5) The small packer 6 is inflated to close the sampler 5, and the groundwater in the water sampling section is sampled in the sampler 5 while maintaining the original pressure. (6) The gas from the double packers 1 and 2 is extracted and contracted, the wire 14 is wound up by the winch 17, the sampler 5 is brought out to the surface of the ground, and the sampler 5 is taken out from the water sampling outlet 9.
The true groundwater inside is collected in the water sampling bottle 15. It should be noted that the water sampling outlet 9 is equipped with a valve so that the true groundwater is transferred from the sampler 5 to the water sampling bottle 15 while maintaining the pressure. (7) When water sampling is further performed in the water sampling sections of the same boring hole having different depths, the above (2) to (6) are repeated.
【００１９】なお、図１ではダブルパッカー１、２およ
び小型パッカー６は全て膨らんでいる状態を示してい
る。In FIG. 1, the double packers 1 and 2 and the small packer 6 are all inflated.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の採水装置を使用することによ
り、（１）任意の採水区間でボーリング孔を専有せずに
真の地下水を原位置の圧力を保ったまま採水できる。
（２）モーターポンプで溜まり水を採水区間外に排出す
るだけでよいので、ポンプの揚水能力は小さくてよく、
ポンプの揚水能力による採水深度の制約はなく、大深度
の採水が可能である。（３）大量の水を揚水する必要が
ないので、ボーリング孔周辺の地下水環境を乱すことな
く自然な状態の地下水を採水することができる。（４）
ポンプの揚水能力は小さくてよいので、孔内装置自体を
軽量化でき、制御のためのケーブル類が簡略化される。
などの効果がある。EFFECTS OF THE INVENTION By using the water sampling device of the present invention, (1) true groundwater can be sampled in an arbitrary water sampling section without occupying a boring hole while maintaining the pressure at the original position.
(2) The pumping capacity of the pump may be small because it is only necessary to discharge the accumulated water with the motor pump to the outside of the water sampling section.
There is no restriction on the water sampling depth due to the pumping capacity of the pump, and it is possible to collect water at a large depth. (3) Since it is not necessary to pump a large amount of water, it is possible to sample natural groundwater without disturbing the groundwater environment around the borehole. (4)
Since the pumping capacity of the pump may be small, the hole device itself can be lightened and the cables for control can be simplified.
And so on.
【図１】本発明の孔内装置の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an in-hole device of the present invention.
【図２】サンプラーを地表部に引き上げ採水を取り出す
ときの概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram when the sampler is pulled up to the surface of the ground and water is taken out.
１・・上部パッカー、２・・下部パッカー、３・・採水
口、４・・逆止弁、５・・サンプラー、６・・小型パッ
カー、７・・水圧計、８・・水質センサー、９・・採水
取り出し口、１０・・逆止弁、１１・・モーターポンプ
室、１１Ａ・・モーターポンプ、１２・・流量計、１３
・・排水口、１４・・ワイヤー、１５・・採水ボトル、
１６・・滑車、１７・・ウインチ1 ・ ・ Upper packer, 2 ・ ・ Lower packer, 3 ・ ・ Water sampling port, 4 ・ ・ Check valve, 5 ・ ・ Sampler, 6 ・ ・ Small packer, 7 ・ ・ Water pressure gauge, 8 ・ ・ Water quality sensor, 9 ・・ Water sampling outlet, 10 ・ ・ Check valve, 11 ・ ・ Motor pump chamber, 11A ・ ・ Motor pump, 12 ・ ・ Flowmeter, 13
..Drainage ports, 14 ... Wires, 15 ... Water sampling bottles,
16 ... pulley, 17 ... winch
Claims (1)
ダブルパッカー、採水区間の直上に設けられたサンプラ
ー、サンプラーの直上に設けられたモーターポンプ室か
ら構成され、（Ｂ）ダブルパッカーの中の上部パッカー
は中央部に水の流通路をもつ中空円筒状であり、その流
通路に逆止弁を備え、（Ｃ）サンプラーは、水圧計、水
質センサー、採水取り出し口、および上部を閉塞するこ
とができる小型パッカーを備え、（Ｄ）モーターポンプ
室はモーターポンプ、流量計、排水口を備え、逆止弁を
介してサンプラーと連絡しており、（Ｅ）地表部にデー
タ観測・記録機器、パッカー制御機器、モーターポンプ
制御機器を備えた大深度孔内採水装置1. A double packer comprising: (A) a double packer capable of closing a water sampling section; a sampler provided immediately above the water sampling section; and a motor pump chamber provided immediately above the sampler, and (B) a double packer. The upper packer in is a hollow cylinder with a water flow passage in the center, and is equipped with a check valve in the flow passage. (C) The sampler includes a water pressure gauge, a water quality sensor, a water sampling outlet, and an upper portion. (D) Motor pump room is equipped with a motor pump, a flow meter, and a drain port, and communicates with the sampler via a check valve. (E) Data observation on the surface・ Deep water sampling device with recording device, packer control device, motor pump control device
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