JP3647695B2 - 地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置 - Google Patents

地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置 Download PDF

Info

Publication number
JP3647695B2
JP3647695B2 JP31978099A JP31978099A JP3647695B2 JP 3647695 B2 JP3647695 B2 JP 3647695B2 JP 31978099 A JP31978099 A JP 31978099A JP 31978099 A JP31978099 A JP 31978099A JP 3647695 B2 JP3647695 B2 JP 3647695B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
seawater
water
groundwater
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP31978099A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001141545A (ja
Inventor
宏行 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP31978099A priority Critical patent/JP3647695B2/ja
Publication of JP2001141545A publication Critical patent/JP2001141545A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3647695B2 publication Critical patent/JP3647695B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底トンネル等の地下構造物のように海底や海岸近傍にあって、地下水に海水を含む漏水がある場合における漏水の流量測定方法および流量測定装置の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来技術】
こんにち、地下水面や海面より低い位置にトンネルやボックスカルバート等の地下構造物を築造することが頻繁に行われ、このような地下構造物では、漏出した水の自然排水ができない場合があり、このときには地下構造物の水没を避けるため漏出した水を動力を使って地上に排出することが要求される。この様な地下構造物における漏水の要因には地下水の存在があげられるが、当該地下水の供給量は、梅雨や台風による集中的な大雨や逆に渇水等の自然環境(特に雨量)に左右されることもあって、緩慢ではあるが変化する。ところが、構造物の内部に漏出したこのような水の排出能力については漏水流量に対応させることが効率上好ましいだけでなく、漏水状態を把握することもメンテナンスの管理上、また、構造物の保安上の理由から要求される。そのためには、漏水流量を定期的に測定することが必要になり、このようなことは海水が漏水中に混入する海底や海岸に近い位置に築造した地下構造物についても同じことがいえる。
そしてこのような漏水流量の測定には、例えば三角ぜき(または四角ぜき)法というものが採用されている。この測定方法は、一般的に広く用いられる流量測定法であって、図9に示すように、必要において流水をせき止めできる三角ぜきSを形成し、該三角ぜきにせき止められ、これを乗り越えてくる流水の深さDから単位時間当たり(例えば1時間とか1日当たり)の漏水流量を算出するという直接的な測定手法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記三角ぜき法は、せき止め部位からの漏水がないよう粘土等のシール材を用いてしっかりとした目止めを素早く形成する必要がある一方で、測定後においては、排水のため設けられた貯留そうに前記シール材が流れ込まないよう使用ずみのシール材を完全に除去する必要に迫られ、測定作業が面倒かつ煩雑になり、しかも長時間を要するという問題がある。さらに三角ぜき法は、測定者個人が微妙な貯留水量を実測するものであるため、測定値に公正を期すため複数の測定者が必要で、作業能率が悪いという問題もあり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、第1の発明は、地下水に海水を含んだ漏水の漏出流量を測定するにあたり、漏水の流量測定値と該漏水中の海水成分の濃度測定値とから漏水流量と測定成分濃度との関係を関数化し、前記関数化されたものに漏水中の海水成分の濃度測定値を代入して漏水流量の値を算出するものとしたことを特徴とする地下水に海水を含む漏水の流量測定方法である。
第2の発明は、地下水に海水を含んだ漏水の漏出流量を測定するにあたり、漏水の流量測定値と該漏水中の海水成分の濃度測定値との関係を関数化する手段と、漏水の海水成分の濃度測定値を前記関数化されたものに代入して算出されたものを漏水流量とする流量算出手段とを備えたことを特徴とする地下水に海水を含む漏水の流量測定装置である。
これらの発明において、漏水流量と海水成分の濃度との関係は一次関数であることを特徴とすることができる。
そして本発明は、このようにすることによって、一度、漏水流量と海水成分の濃度との関係を関数化しておけば、以降は海水成分の濃度を測定するだけで簡単に漏水流量の測定(算出)ができることになり、測定作業の簡略化および効率化が図れることになる。
【0005】
【発明の実施の形態】
海底や海岸近傍に築造された地下構造物には、地下水に海水を含む漏水が流入する。そして漏水中の地下水分の流量については前述したように天候等、自然環境による変動があるのに対して、海水分の流量については、海底や海岸から地下構造物に至るまでの海水流入経路が形成される地盤等は、地震等、格別のことがない限りは変化がないか変化があってもわずかであると認められるから、自然環境に左右されず一年を通してほとんど一定であるものと推定され、かつ、海水中の成分の濃度も一定である。そこで本発明は、地下水に海水を含む漏水については、前記流入量および成分濃度が一定であると推定される海水が、前述した変化があると認められる地下水によって希釈(地下水が混合)されたものが地下構造物内に漏出するものと推定したもので、この推定が正しければ、漏水流量と海水成分との関係は、例えば一次関数のように関数化されたものとして数式化され、そこでこの関数についてあらかじめ求めておき、この関数に、漏水中の海水成分の測定濃度を代入することで、地下水に海水を含む場合の漏水流量を容易に算出できるようにしたものである。
そして本発明では、後述するように、関門海峡の海底トンネルの漏水について実際に計測実験を繰り返し行った結果、漏水流量と海水成分であるナトリウムイオンの濃度との関係が一次関数として関数化できることを見出し、これによって前記推定が正しいものと確信するに至り、ここに本発明を完成したものである。
【0006】
ところで本発明を実施するにあたり、漏水中の地下水分の流量はもちろんであるが、海水分の流量についても、海底や海岸と測定場所とのあいだの地盤や漏水経路等に影響されるため各測定位置に固有なものとなり、この結果、一つの位置の漏水流量の測定をし、これに基づいて求めた関数について、これを他の全ての位置の関数として用いることができるというものではなく、個々の測定位置においてあらかじめ漏水流量と海水成分の濃度とを測定し、そしてこれらの関係についてそれぞれ関数化しておくことが必要となる。そしてその関数化のためには、例えば従来の三角ぜき法等の方法を用いて実際の漏水流量を測定する一方で、該漏水中の海水成分の濃度についても併せて測定し、これに基づいて該測定位置での漏水流量と海水成分の濃度との関係を関数化することが要求される。この関数化のためには、測定値について統計学上の処理をすることが精度向上のためには好ましく、その場合に、例えば通常知られた最小二乗法等の計算法を用いることができる。
流入した海水成分の濃度測定に用いられるものとしては、例えばナトリウムイオン(Na)、カリウムイオン(K)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)等の陽イオン、塩化物イオン(Cl)、硫酸イオン(SO 2−)等の陰イオンの1種類または複数種類の濃度を選択的に測定することで行われる。濃度測定するにあたって好ましい海水成分としては、海水に多量に含まれ、かつ化学的に安定な成分であり、その好適な例としてはナトリウムイオンまたは塩化物イオンがこれに該当する。つまり、これら海水成分は地下水中にも含まれているが、その含有量の差が大きいほど測定誤差を減少させることになるからである。
そして、地下水に含まれる成分が多いもの(例えば、カルシウムイオン)を用いる場合には、地下水に由来する含有量の補正が必要になり、この結果、その補正分を考慮すると、関係式も一次関数とはならないが、ナトリウムイオンやカリウムイオンのように海水と地下水とで含有量の差が大きいものについては、測定結果からも直線の関係式が成立し、その補正は必要ないといえる。
さらにまた、本発明を実施するにあたり、精度をより向上させるためには、ナトリウムイオン1種類について関数化するのではなく、複数種類の含有成分について関数化し、これら複数の関数式からそれぞれ漏水流量を算出したものを平均化することで実行できることはいうまでもない。
【0007】
【実施例】
次ぎに、本発明の実施例について図面を用いて説明する。図1(A)は下関と門司とを結ぶ在来線鉄道の海底トンネル(関門トンネル)の概略縦断面図、同(B)は概略横断面図であって、該海底トンネルは、上り線本坑1、下り線本坑2、そして作業坑3の3本から構成されている。そのうちの上下線の本坑1、2は左右に並行状態でかつ線路方向の中間に向かうほど深くなるこう配変更点を有する略V字形の傾斜状態で築造されている。これに対して作業抗3は、前記本坑1、2の線路方向中間位置では該本坑1、2よりも深く位置するこう配変更点を有し、坑口はさらに深くなるよう傾斜した略逆V字形に築造され、そして下関方、門司方の各地上位置においてたて坑4、5が築造されている。そして上り線系統の漏水は、下関、門司方の各坑口から本坑f、j、本坑g、hを経て上り線本坑1のこう配変更点に達し、ここから下関方に向けた作業坑mを流れて該方のたて坑底nに達し、下関方たて坑4の坑口にくみ上げられ(下関方ポンプ室による揚水)て排水工流末(図示せず)にて下関方海岸に排出されるようになっている。これに対し、下り線系統の漏水は、下関、門司方の坑口から本坑a、e、本坑b、cを経て下り線本坑2のこう配変更点に達し、ここから門司方に向けた作業坑kを流れて該方のたて坑底lに達し、門司方たて坑5の坑口にくみ上げられ(門司方ポンプ室による揚水)て排水工流末(図示せず)にて門司方海岸に排出されるようになっている。
【0008】
ここで参考として地下水の含有成分と海水の含有成分の濃度について測定した結果を表1に表す。
【0009】
表1:地下水および海水の含有成分濃度/μg mL−1
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
含有成分 Na Mg2+ Ca2+
───────────────────────────────
地下水注1 13 0.53 2.9 18
海 水注2 11,000 330 15 38
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
注1:門司の海岸から遠く離れた場所で採取した地下水
注2:日本海で採取した海水
【0010】
さて、関門海峡の海底トンネルにおいて、前記a〜nの各位置についての漏水流量とナトリウムイオン濃度との測定をしたが、いま、その代表例として場所a、b、kの各位置について、漏水の流量(m−1)を三角ぜき法にて測定すると共に、その漏水中のナトリウムイオン濃度(μg mL−1)を測定し、これら測定されたデータをプロットしたものを図2、図3、図4に示す。これらプロットされたグラフ図を観察すると、何れの測定位置a、b、kにおいても、測定されたナトリウムイオン濃度と漏水流量との関係が直線的に変化していることが観測され、このことから、海水分の漏水流量は一定で、地下水分の流量には変化が認められるとの推論が正しいことが確認され、斯かる各データを各対応観測位置での基本データとし、このデータから漏水流量とナトリウムイオン濃度との関係を最小二乗法を用いて一次関数に関数化する。この関数が各グラフ図に示した直線である。そして以降については、各測定位置においてナトリウムイオン濃度を測定し、その測定値を前記関数に代入して漏水流量の算出をすることができる。
尚、残りの測定位置について、同様にして漏水流量とナトリウムイオン濃度とを測定したものをプロットした結果、同様に一次関数として関数化されるグラフの状態を呈したが、これらについては省略するものとする。
【0011】
次ぎに、図7には漏水流量測定装置が示されるが、該測定装置6は、前記海水成分であるナトリウムイオン濃度を測定することで漏水流量を表示するものであるが、このものは、書換え可能な記憶部を備えたマイクロコンピューターを制御部7として備えて構成されている。記憶部には、前記a〜nの各測定位置での漏水流量とナトリウムイオン濃度との関係の関数が入力されている。さらに制御部7には、前記a〜nの各測定位置を選択すべく切換えセットできる切換え操作具8と、ナトリウムイオン濃度を測定するためのセンサー(例えばイオン選択性電極)9が入力インターフェース側に接続され、そして前記a〜nの測定位置を選択し、センサー9で漏水のナトリウムイオン濃度を測定すると、この値が該測定結果と選択位置とに対応する関数に代入され、漏水流量を表示部10に表示するよう構成されている。そしてこのものでは、測定現場に行って測定位置の選択と漏水中のナトリウムイオン濃度を測定するだけで該測定位置での漏水流量が表示されるが、このものでは、さらに各測定現場の漏水流量のデータを登録し、必要において該登録した漏水流量を表示部10に表示させることができると共に、パーソナルコンピューターに接続してこれら記憶したデータの送信ができるようになっている。つまり、遠隔的に漏水流量の監視ができる機能を有している。
【0012】
また、本発明を実施した場合、測定したナトリウムイオン濃度を、前記表1で示した関数から換算して海水流量を算出することができる。この結果を図5、図6に示す。このものは、上り線、下り線の各測定位置a〜nにおける漏水流量と海水分の流量とをプロットしたもので、さらにその差が地下水分の流量となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は関門海峡の海底トンネル(関門トンネル)の縦断面図、(B)は同横断面図である。
【図2】測定位置aにおいての漏水流量と該漏水中のナトリウムイオン濃度とをプロットしたグラフ図である。
【図3】測定位置bにおいての漏水流量と該漏水中のナトリウムイオン濃度とをプロットしたグラフ図である。
【図4】測定位置kにおいての漏水流量と該漏水中のナトリウムイオン濃度とをプロットしたグラフ図である。
【図5】上り線においての各測定位置での漏水中の海水の割合を示すグラフ図である。
【図6】下り線においての各測定位置での漏水中の海水の割合を示すグラフ図である。
【図7】漏水流量の測定装置の斜視図である。
【図8】漏水量測定装置のブロック回路図である。
【図9】三角ぜき法の概略図である。
【符号の説明】
1、2 海底トンネルの本坑
3 海底トンネルの作業坑
4、5 たて坑
6 測定装置
7 制御部
8 切換え操作具
9 センサー
10 表示部

Claims (3)

  1. 地下水に海水を含んだ漏水の漏出流量を測定するにあたり、漏水の流量測定値と該漏水中の海水成分の濃度測定値とから漏水流量と測定成分濃度との関係を関数化し、前記関数化されたものに漏水中の海水成分の濃度測定値を代入して漏水流量の値を算出するものとしたことを特徴とする地下水に海水を含む漏水の流量測定方法。
  2. 地下水に海水を含んだ漏水の漏出流量を測定するにあたり、漏水の流量測定値と該漏水中の海水成分の濃度測定値との関係を関数化する手段と、漏水中の海水成分の濃度測定値を前記関数化されたものに代入して算出されたものを漏水流量とする流量算出手段とを備えたことを特徴とする地下水に海水を含む漏水の流量測定装置。
  3. 請求項1または2において、漏水流量と海水成分の濃度との関係は一次関数であることを特徴とする地下水に海水を含んだ漏水の流量測定方法および流量測定装置。
JP31978099A 1999-11-10 1999-11-10 地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置 Expired - Lifetime JP3647695B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31978099A JP3647695B2 (ja) 1999-11-10 1999-11-10 地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31978099A JP3647695B2 (ja) 1999-11-10 1999-11-10 地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001141545A JP2001141545A (ja) 2001-05-25
JP3647695B2 true JP3647695B2 (ja) 2005-05-18

Family

ID=18114116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31978099A Expired - Lifetime JP3647695B2 (ja) 1999-11-10 1999-11-10 地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3647695B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100872909B1 (ko) 2008-09-17 2008-12-10 (주)이스트파워 비상용 발전기 제어 회로 및 그 구동 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001141545A (ja) 2001-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Visher et al. Ground-water resources in southern Oahu, Hawaii
CN104569341A (zh) 真空预压联合电渗试验装置以及真空预压联合电渗试验的方法
Szramek et al. Impact of carbonate precipitation on riverine inorganic carbon mass transport from a mid-continent, forested watershed
JP3647695B2 (ja) 地下水に海水を含む漏水の流量測定方法および流量測定装置
Mossmark et al. Hydrochemical impact of construction of the western section of the Hallandsås rail tunnel in Sweden
CN106284465B (zh) 河湖泊涌污染底泥处理智能环保疏浚系统
JP4065154B2 (ja) 漏水汲み出し量の制御装置
Bhavsar et al. Review on study of reservoir sedimentation by remote sensing technique
JP3880327B2 (ja) 地下構造物の安定度の判定方法および判定装置
Havens et al. Experimental salinity alleviation at Malaga Bend of the Pecos River, Eddy County, New Mexico
CN113463607A (zh) 大面积建筑地面平整度精度控制施工方法
Madramootoo Planning and design of drainage systems
Suter High-rate recharge of ground water by infiltration
Holden et al. The role of natural soil pipes in water and carbon transfer in and from peatlands
Scobey The flow of water in concrete pipe
JP4065163B2 (ja) 地下水に海水を含有する漏水中の地下水分の最大流量の予測方法および予測装置
Koenig Disposal of Saline Water Conversion Brines: An Orientation Study
JP4041033B2 (ja) 海底トンネル内の鋼材の劣化予測方法
Price Artificial recharge of a well tapping basalt aquifers, Walla Walla area, Washington
Donnan et al. Drainage investigation methods for irrigated areas in western United States
Worthington et al. Karst hydrogeological investigations at Walkerton
Tod Irrigation and drainage of heavy clay soil
McClymonds Shallow ground water in the Zamin Dawar area, Helmand Province, Afghanistan
Brotherton et al. Water Matters: Deep Drainage Myth-busters
Kumar et al. Leachate treatment of solid waste dumping sites in Bangalore

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3647695

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080218

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110218

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110218

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120218

Year of fee payment: 7

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120218

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130218

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130218

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140218

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term