JP3196821U - 自然水圧を利用した地下水流止水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地下水の自然水圧による流入・流出を利用して、地下水の水流を止水するための止水装置を提供する。【解決手段】地中Ｇに埋設され、地下水Ｗの流入及び流出による自然水圧を利用して地下水Ｗの水流を止水するための止水装置であって、所要長さ及び径を有し中空状を為して鉛直方向に延伸する枠体１０から成り、該枠体１０における所定高さ位置より下方に、地下水が流入及び流出するための複数の孔部１２が備えられた構成を採る。また、要長さ及び径を有し中空状を為して直管状若しくは曲管状に延伸する複数の孔部２２が備えられた分岐体２０が、該枠体１０に連通して接続された構成を採用し得る。【選択図】図４

Description

本考案は、地下水の流れを止めるための止水装置に関し、詳しくは、地下水の自然水圧による流入・流出を利用して、地下水の水流を止水するための止水装置に関するものである。

地下水とは、広義には地表面より下にある水の総称であり、狭義では、特に地下水面より深い場所の帯水層と呼ばれる地層に飽和した水を地下水と呼ぶ。

そもそも水は、地上や地下そして大気中を長い時間をかけて循環しており、地下深くに浸透した水は、涵養，流動，流出という過程を経てふたたび地上や海洋に出現する大きな循環系を構成している。なお、地下水はゆっくりと流れ、概ね１日に数ｃｍから数百ｍ、平均では１ｍ／日ほどである。かかる地面より下の水の循環は「地下水循環系」と呼ばれている。

かかる地下水循環系において、いわゆる汚染水の循環・流出が問題となっている。特に、２０１１年の東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）における地震動と津波の影響により、福島第一原子力発電所にて炉心溶融などが発生し、放射性物質が放出されるという事故が発生した。そして、この放出された放射性物質によって、汚染された汚染水が地下に浸透し、地下水循環系に涵養・流動して海洋等に流出しているという問題が起こっている。

そこで、放射能に汚染された地下水の流出を阻止すべく、例えば特許文献１に記載の技術のように、地下に障害物を埋設・造成することで、地下水流を遮断する方法が採られている。具体的には、例えばコンクリート壁を地下に埋設する手法や、地下に人工的に水を注入してその注入した水を凍らせて壁状の障害物を造成する手法が採られている。

しかしながら、かかる障害物による地下水流を遮断する方法によれば、地下水脈を遮断することで上流側からの水流を堰き止めて下流側へ流さないようにする手法であるが、堰き止められた地下水は障害物の上流側で貯留して範囲を拡げながら増水し続けることになり、その増水しつつ貯留された地下水が水圧で押されて逃げ道を作るように新たな水脈を形成するおそれがあると共に、障害物にぶつかった地下水は重力と自らの張力によって当該障害物表面を伝って下方へ潜り、障害物最下端を通過して結局のところ下流側へ流出してしまうこととなるため、完全に地下水流を遮断することができないものであった。

本出願人は、以上のような障害物による地下水流を遮断する方法の失態に着目し、確実に地下水の流れを止めることができないものかという着想の下、地下水の流入及び流出による自然水圧を利用して、地下水の水流を止水するための止水装置を開発し、本考案における「自然水圧を利用した地下水流止水装置」の提案に至るものである。

特開平１０−２７７５３２号公報

本考案は、地下水の自然水圧による流入・流出を利用して、地下水の水流を止水するための止水装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本考案の自然水圧を利用した地下水流止水装置は、地中に埋設され、地下水の流入及び流出による自然水圧を利用して地下水の水流を止水するための止水装置であって、所要長さ及び径を有し中空状を為して鉛直方向に延伸する枠体から成り、該枠体における所定高さ位置より下方に、地下水が流入及び流出するための複数の孔部が備えられている構成となっている。

また、本考案の自然水圧を利用した地下水流止水装置は、所要長さ及び径を有し中空状を為して鉛直方向に延伸する少なくとも一以上の枠体と、所要長さ及び径を有し中空状を為して直管状若しくは曲管状に延伸する少なくとも一以上の分岐体と、から成り、該枠体の所定高さ位置より下方における任意箇所に該分岐体が連通して接続されると共に、該枠体における所定高さ位置より下方並びに該分岐体の全体に地下水が流入及び流出するための複数の孔部が備えられている構成となっている。

さらに、本考案の自然水圧を利用した地下水流止水装置は、前記枠体における前記所定高さ位置が、地下水面と略同一に設定されて成ることを特徴としている。

本考案の自然水圧を利用した地下水流止水装置は、所定高さ位置（地下水面）より下方に複数の孔部が備えられているため、地中に埋設することで、該孔部から地下水が枠体内に流入して貯留されると共に、貯留された地下水が自らの水圧で孔部から外部に流出して地中浸透することで地下水との水圧の均衡が図られるため、貯留による止水と水圧均衡による止水との相乗効果により、地下水流を効果的かつ確実に止水することが可能となる。

本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置の実施形態を示す斜視図である。（実施例１） 本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置の実施態様を示す説明図である。 本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置の実施形態を示す斜視図である。（実施例２） 本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置の実施態様を示す説明図である。

本考案は、地中Ｇに埋設され、地下水Ｗの流入及び流出による自然水圧を利用して地下水Ｗの水流を止水するための止水装置であって、所要長さ及び径を有し中空状を為して鉛直方向に延伸する枠体から成り、該枠体における所定高さ位置より下方に、地下水Ｗが流入及び流出するための複数の孔部が備えられていることを最大の特徴とする。
以下、本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の実施形態を、図面に基づき説明する。

尚、本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１は、以下に述べる実施例に限定されるものではなく、本考案の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や構造等の範囲内で、適宜変更することができる。

図１は、本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の第一の実施例を示す斜視図である。
本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１は、地中Ｇに埋設され、地下水Ｗの流入及び流出による自然水圧を利用して地下水Ｗの水流を止水するための止水装置であって、枠体１０により構成されている。

枠体１０は、中空状であって、所要長さ及び径を有して鉛直方向に延伸して構成されている。かかる枠体１０を構成する材質については、特に限定するものではないが、金属製や樹脂製のものが考えられ、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などが考え得る。

ところで、枠体１０の形状については、中空状であって鉛直方向に延伸する形態であれば特に限定はなく、例えば円筒形状や多角筒形状、躯体形状などが考え得る。

枠体１０の具体的な長さについては、地中Ｇに埋設して地下水Ｗの水流を止水するという目的からして、上端部を地面Ｇと略同一に位置させた際に、下端部が地下水脈Ｗの底面Ｗ２より下方に位置する長さとなっている。したがって、地下水脈Ｗの地面Ｇからの深度によって、枠体１０の具体的な長さは決定されることとなる。

なお、地下水脈Ｗの深度によって決定される枠体１０の長さに鑑み、該枠体１０を長さ方向中間所定箇所にて分割組立可能に構成することも考え得る。かかる構成により、枠体１０の設置長さを伸縮可能なものにでき、また、運搬性及び作業性向上に資することとなる。

また、枠体１０の具体的な径については、特に限定するものではないが、細すぎても地下水Ｗの貯水能力が乏しくなるし、逆に太すぎても設置作業が煩雑になるため、概ね１０ｃｍ〜１ｍ程度の径とし、より多くの貯水能力を要する場合は、設置数を増やして設置間隔を狭めることで対応すればよい。

枠体１０の上端部及び下端部については、開放状態であると閉塞状態であるとを問うものではないが、枠体１０内に土壌や粉塵など余計なものが入り込まないよう、両端とも閉塞状態であることが好ましい。

なお、枠体１０の両端を閉塞状態とするための具体的構造については、特に限定するものではなく、枠体１０と一体成型的に閉塞する構造や、別途蓋体を装備させる構造などが考え得る。

ところで、枠体１０の上端部を閉塞状態とした場合に、該上端部から水や空気を注入若しくは圧入・減圧して枠体１０の内圧を調整可能とすべく、蓋材等により開閉可能な開口部を設けることが望ましい。

枠体１０には、地下水Ｗが流入及び流出するための孔部１２が備えられている。該孔部１２は、枠体１０の所定高さ位置より下方、具体的には地下水面Ｗ１より下方に位置する枠体１０の側面に、複数備えられている。すなわち、枠体１０の所定高さ位置とは、地下水面Ｗ１と略同一に設定されて成る。

孔部１２は、枠体１０の中空状の内部に貫通するよう、該枠体１０の側面に備えられるもので、その径については特に限定は無いが、枠体１０内に土壌や粉塵など余計なものが入り込まないよう、概ね５ｍｍ〜３ｃｍ程度の径とすることが好ましい。

枠体１０に備えられる孔部１２の数については、複数であれば特に限定するものではなく、枠体１０の所定高さ位置より下方に満遍なく配されている態様が望ましい。また、枠体１０の下端部が閉塞状態の場合には、該閉塞された下端面にも孔部１２が配されることが好ましい。

以上の構成から成る本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１について、以下その設置態様を説明する。図２は、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の実施態様を示す説明図である。

すなわち、地下汚染水の流出など地下水Ｗの流動を止めたい場所を選定し、その選定場所において地面Ｇに自然水圧を利用した地下水流止水装置１を埋設するための枠体１０を挿嵌可能な縦穴をボーリング機等で掘る。このとき、地下水脈Ｗに当たるまで掘り進める。掘った縦穴に自然水圧を利用した地下水流止水装置１を鉛直状に差し込み、枠体１０の下端部が地下水脈Ｗの底面Ｗ２より下方に位置し、かつ上端部が地面Ｇから若干顔を出す状態で埋め戻す。なお、枠体１０周囲に隙間空間を形成して地下水Ｗの貯留能力の向上を図るべく、砂利や砕石、多孔石などにより埋め戻すことが望ましい。以上により、自然水圧を利用した地下水流止水装置１の設置は完了する。

なお、既に従来のコンクリートや氷などの障害物で地下水Ｗの水流を堰き止める手法が施されている現場において、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１を設置する場合には、障害物を挟んで地下水Ｗの下流側に障害物に隣接する状態で設置することが望ましい。

図面では、一の自然水圧を利用した地下水流止水装置１を設置した状態について図示しているが、多くの貯水能力を要する場合など、所定間隔を空けて複数の自然水圧を利用した地下水流止水装置１を設置することも可能である。

次に、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の作用について説明する。
上流側から流れてきた地下水Ｗは、自然水圧を利用した地下水流止水装置１に行き着くと、僅かな水圧のもと、枠体１０に備えられた孔部１２を介して枠体１０内に流入し貯留される。この貯水作用により、下流側への地下水Ｗの流出が遮断される（第一止水効果）。
枠体１０内にある程度の地下水Ｗが貯留されると、今度は自重により外部への流出が始まり、地中Ｇへ浸透される。この外部への流出における貯水の水圧は、上流側から流れてきた地下水Ｗの水圧と略同一程度であるため、地下水Ｗと流出水との水圧の均衡が図られ、地下水Ｗがそれ以上下流側へ流れることはない（第二止水効果）。

なお、枠体１０の上端部が開放状態であるか、あるいは閉塞状態であって開口部が設けられている場合に、枠体１０内に雨水等が溜まったり、地下水Ｗと貯水との水圧が不均衡で下流側への地下水Ｗの流出が止まらないときは、上端部から水を注入したり空気を圧入若しくは減圧することで、枠体１０内の貯水の水圧調整を図ることも可能である。

図３は、本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の第二の実施例を示す斜視図である。
本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１は、地中Ｇに埋設され、地下水Ｗの流入及び流出による自然水圧を利用して地下水Ｗの水流を止水するための止水装置であって、枠体１０と、分岐体２０とにより構成されている。

本実施例にかかる枠体１０の構造や形態については、上記第一の実施例と同様であるため、説明は省略する。

分岐体２０は、中空状であって、所要長さ及び径を有して直管状若しくは曲管状に延伸して構成されている。かかる分岐体２０を構成する材質については、特に限定するものではなく、枠体１０と同様に金属製や樹脂製のものが考えられ、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などが考え得る。

ところで、分岐体２０の形状については、中空状であって直管状若しくは曲管状に延伸する形態であれば特に限定はなく、円筒形状や多角筒形状、躯体形状などが考え得る。なお、図３（ａ）は直管状に延伸した形態を採用した場合、図３（ｂ）は曲管状に延伸した形態を採用した場合について示している。

分岐体２０の具体的な長さについては、地中Ｇに埋設して地下水Ｗの水流を止水するという目的からして、地下水脈Ｗの幅や自然水圧を利用した地下水流止水装置１の設置間隔などを考慮して、適宜決定される。

なお、適宜決定される分岐体２０の長さに鑑み、該分岐体２０を長さ方向中間所定箇所にて分割組立可能に構成することも考え得る。かかる構成により、分岐体２０の設置長さを伸縮可能なものにでき、また、運搬性及び作業性向上に資することとなる。

また、分岐体２０の具体的な径については、特に限定するものではなく、枠体１０の径と同一径にする必要もないが、細すぎても地下水Ｗの貯水能力が乏しくなるし、逆に太すぎても設置作業が煩雑になるため、概ね１０ｃｍ〜１ｍ程度の径とし、より多くの貯水能力を要する場合は、設置数を増やすことで対応すればよい。

分岐体２０の両端部については、開放状態であると閉塞状態であるとを問うものではないが、枠体１０内に土壌や粉塵など余計なものが入り込まないよう、両端部とも閉塞状態であることが好ましい。

なお、分岐体２０の両端を閉塞状態とするための具体的構造については、特に限定するものではなく、分岐体２０と一体成型的に閉塞する構造や、別途蓋体を装備させる構造などが考え得る。

分岐体２０には、地下水Ｗが流入及び流出するための孔部２２が備えられている。該孔部２２は、分岐体２０の全体に複数備えられている。

孔部２２は、分岐体２０の中空状の内部に貫通するよう、該分岐体２０の側面に備えられるもので、その径については特に限定は無いが、分岐体２０内に土壌や粉塵など余計なものが入り込まないよう、概ね５ｍｍ〜３ｃｍ程度の径とすることが好ましい。

分岐体２０に備えられる孔部２２の数については、複数であれば特に限定するものではなく、分岐体２０の全体に満遍なく配されている態様が望ましい。また、分岐体２０の両端部が閉塞状態の場合には、該閉塞された両端面にも孔部２２が配されることが好ましい。

図面に示すように、分岐体２０が枠体１０に接続されることで、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１が構成されることとなる。枠体１０における分岐体２０の接続箇所については、該枠体１０の所定高さ位置より下方における任意箇所であれば、特に限定するものではない。なお、図３（ａ）及び（ｂ）は枠体１０の下端部に分岐体２０が接続された場合、図３（ｃ）及び（ｄ）は枠体１０の長さ方向所定中間箇所に分岐体２０が接続された場合を示している。

また、分岐体２０における枠体１０の接続箇所についても特に限定するものではなく、該分岐体２０の端部あるいは長さ方向所定中間箇所に枠体１０が接続され得ることとなる。図３（ａ）は分岐体２０の長さ方向所定中間箇所に枠体１０が接続された場合、図３（ｂ）乃至（ｄ）は分岐体２０の端部に枠体１０が接続された場合について示している。

枠体１０と分岐体２０とは、連通した状態で接続される。すなわち、枠体１０の中空部と分岐体２０の中空部とがなんら隔たりなく連通した状態となる。したがって、枠体１０の下端部に分岐体２０が接続される場合は、該枠体１０の下端部は閉塞されることなく開放された状態となり、また、枠体１０の長さ方向所定中間箇所に分岐体２０が接続される場合には、該枠体１０における接続箇所の側壁が分岐体２０の端部形状（径形状）に開口されることとなる。

なお、図３（ｄ）に示すように、分岐体２０に更に分岐体２０を接続する態様も可能である。かかる態様を採用することで、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の構造に形態自在性が備わることとなって、現場ごとに異なるあらゆる地下水脈Ｗに対応することが可能となる。

枠体１０と分岐体２０、及び、分岐体２０同士を接続するための方法については、特に限定はなく、夫々の材質等を考慮して適宜決定すればよい。例えば夫々が金属製から成る場合には、溶接やろう接などが考えられ、夫々が樹脂製から成る場合には、接着や螺着、融着などが考え得る。

以上の構成から成る本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１について、以下その設置態様を説明する。図４は、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の実施態様を示す説明図である。

すなわち、地下汚染水の流出など地下水Ｗの流動を止めたい場所を選定し、その選定場所において地面Ｇに自然水圧を利用した地下水流止水装置１を埋設するための枠体１０及び分岐体２０を挿嵌可能な縦穴をボーリング機等で掘る。このとき、地下水脈Ｗに当たるまで掘り進める。掘った縦穴に自然水圧を利用した地下水流止水装置１を鉛直状に差し込み、枠体１０の下端部若しくは分岐体２０が地下水脈Ｗの底面Ｗ２より下方に位置し、かつ枠体１０の上端部が地面Ｇから若干顔を出す状態で埋め戻す。なお、枠体１０周囲に隙間空間を形成して地下水Ｗの貯留能力の向上を図るべく、砂利や砕石、多孔石などにより埋め戻すことが望ましい。以上により、自然水圧を利用した地下水流止水装置１の設置は完了する。

なお、既に従来のコンクリートや氷などの障害物で地下水Ｗの水流を堰き止める手法が施されている現場において、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１を設置する場合には、障害物を挟んで地下水Ｗの下流側に障害物に隣接する状態で設置することが望ましい。

次に、本実施例にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の作用について説明する。
上流側から流れてきた地下水Ｗは、自然水圧を利用した地下水流止水装置１に行き着くと、僅かな水圧のもと、枠体１０及び分岐体２０に備えられた孔部１２，２２を介して枠体１０及び分岐体２０内に流入し貯留される。この貯水作用により、下流側への地下水Ｗの流出が遮断される（第一止水効果）。
枠体１０及び分岐体２０内にある程度の地下水Ｗが貯留されると、今度は自重により外部への流出が始まり、地中Ｇへ浸透される。この外部への流出における貯水の水圧は、上流側から流れてきた地下水Ｗの水圧と略同一程度であるため、地下水Ｗと流出水との水圧の均衡が図られ、地下水Ｗがそれ以上下流側へ流れることはない（第二止水効果）。

なお、枠体１０の上端部が開放状態であるか、あるいは閉塞状態であって開口部が設けられている場合に、枠体１０や分岐体２０内に雨水等が溜まったり、地下水Ｗと貯水との水圧が不均衡で下流側への地下水Ｗの流出が止まらないときは、上端部から水を注入したり空気を圧入若しくは減圧することで、枠体１０及び分岐体２０内の貯水の水圧調整を図ることも可能である。

本考案は、地下水Ｗの水流の止水に際して、孔部１２，２２を介して上流側の地下水Ｗが枠体１０や分岐体２０内に流入し貯留されることで、下流側への地下水Ｗの流出が遮断されるという第一の止水効果と、枠体１０や分岐体２０内に貯留された地下水Ｗが、今度は自重により外部へ流出して地中Ｇに浸透されることで、上流側から流れてきた地下水Ｗとの水圧の均衡が図られ、地下水Ｗがそれ以上下流側へ流れることはないという第二の止水効果との相乗効果により、自然水圧を利用して地下水Ｗの水流を効果的かつ確実に止水することが可能となるものであって、本考案にかかる自然水圧を利用した地下水流止水装置１の産業上の利用可能性は大であると思料する。

１ 自然水圧を利用した地下水流止水装置
１０ 枠体
１２ 孔部
２０ 分岐体
２２ 孔部
Ｇ 地面，地中
Ｗ 地下水，地下水脈
Ｗ１ 地下水面
ｗ２ 底面

Claims (3)

1. 地中に埋設され、地下水の流入及び流出による自然水圧を利用して地下水の水流を止水するための止水装置であって、
   所要長さ及び径を有し中空状を為して鉛直方向に延伸する枠体から成り、
   該枠体における所定高さ位置より下方に、地下水が流入及び流出するための複数の孔部が備えられていることを特徴とする自然水圧を利用した地下水流止水装置。
2. 地中に埋設され、地下水の流入及び流出による自然水圧を利用して地下水の水流を止水するための止水装置であって、
   所要長さ及び径を有し中空状を為して鉛直方向に延伸する少なくとも一以上の枠体と、所要長さ及び径を有し中空状を為して直管状若しくは曲管状に延伸する少なくとも一以上の分岐体と、から成り、
   該枠体の所定高さ位置より下方における任意箇所に該分岐体が連通して接続されると共に、該枠体における所定高さ位置より下方並びに該分岐体の全体に地下水が流入及び流出するための複数の孔部が備えられていることを特徴とする自然水圧を利用した地下水流止水装置。
3. 前記枠体における前記所定高さ位置が、地下水面と略同一に設定されて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自然水圧を利用した地下水流止水装置。