JP3821810B2 - 集水装置及び集水装置の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、地下水を貯留する集水装置及び集水装置の構築方法に関するものである。

地下水を取水する井戸として、例えば、図５、図６に示すようなものが用いられていた。この井戸は、地下に立坑状に構築され地下水を貯留する取水井１０１と、この取水井１０１から水平放射状に配置された多数本の集水管１０２と、を備えている。前記集水管１０２の表面には多数の集水孔が設けられており、この集水孔から地下水を集水する。また、この多数本の集水管１０２は、各々取水井１０１の外壁に設けられた穴部を貫通しており、取水井１０１と集水管１０２は連通している。すなわち、前記集水管１０２で集水した地下水は取水井１０１に流入し、貯留される。

このように構成された井戸の集水量を増やすためには、集水管１０２の本数、集水管１０２の集水孔の個数を増やすことが考えられ、従来より、集水管１０２の本数、及び集水管１０２の集水孔の個数を増やすことが行われてきた。まず、集水管１０２の集水孔を増やすと、１本あたりの集水管１０２の集水量は増大する。しかし、集水管１０２で集水した地下水は取水井１０１の穴部を通って取水井１０１へ流入するため、取水井１０１へ流入可能な水量には制限が伴う。従って、集水管１０２による集水量を増やすと一定量まで取水井１０１へ流入する水量は増大するが、取水井１０１へ流入可能な水量より上回ると取水井１０１へ流入する水量は増えず、増大させる水量に制限があった。

一方、集水管１０２の本数を増やすと、その増量分がそのまま取水井１０１へ流入する水量の増加となり、効果を得ることができる。この集水管１０２の本数を増やすためには、集水管１０２を取り付けるために取水井の外壁に新たな穴部を形成しなければならない。しかし、取水井１０１として地下に構築した後に穴部を形成すると、取水井１０１の壁面内部に配筋されている鉄筋を切断してしまうことがあった。すなわち、多くの穴部を近接して形成すると、取水井自体の強度が低下する恐れがあり、穴部間に一定距離を設けなければならなかった。従って、集水管１０２の本数を増やすためには、集水管１０２を取水井１０１の高さ方向において複数段に配置しなければならなかった。

集水管１０２の高さ方向の位置は、地下の中でも集水し易い帯水層の下部が適している。しかし、一定の距離を保ちつつ複数段に集水管１０２を配置すると、帯水層の下部以外に配置することとなる。これら帯水層の下部以外に配置された集水管１０２からは、十分な集水量が得られないことも多く、集水管１０２を増やした効果を十分に得ることが出来ないという問題点があった。
特開平９−１０３６１１号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、地下の適宜な位置に必要な数量を配置して十分な集水量を得ることができる集水装置及び集水装置の構築方法を提供することを技術的課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、内部に流水路となる中空部を備えるとともに、表面に集水用の複数の孔部が形成されており、地下に構築された集水装置の井筒から突出して地下に配置され、地下水を集水する集水装置用集水路を備える集水装置であって、前記井筒は、この集水路と連通する穴部を有した状態で形成されており、この穴部から集水路が水平放射状に複数突出し、かつその周囲に粗粒物を配置した状態で井筒と集水路を網目部材で囲んでいることを特徴とする。

本発明は、前記集水路と連通するための穴部を形成した状態で井筒を形成しており、井筒に必要数の穴部を所定の位置に形成することができる。従来は、井筒として地下に構築した後、穴部を形成していたため壁面内部に配筋されている鉄筋を切断してしまうことが多々あり、井筒の強度を保持するため近接して穴部を形成することは困難であった。しかし、予め穴部を形成していることにより、穴部の位置、数等に応じて配筋等を行うことが可能となり、井筒の強度を保持しつつ、近接した状態で多くの穴部を井筒に形成することができる。従って、複数の集水路を近接した状態で井筒に連通させることが可能となり、容易に集水量を増大させることができる。また、前記井筒の穴部を適宜な位置に形成することができるため、集水路を地下の適宜な位置に敷設することが可能となる。

さらに、予め前記井筒と集水管を工場等で接合しておくことにより、現場での作業の効率を向上させることができる。尚、前記井筒は、内部に地下水を貯留できる構造であれば良く、その構造は特に制限されないが、土圧等に耐えられる強度を備えていることが望ましく、例えば、鋼管、鉄筋コンクリート製の管等を好適に用いることができる。また、その断面の形状は、円形に限られず、矩形等であっても良い。

前記集水路とは、地下水を集水する集水手段と、この集水した地下水を井筒内へ流入する搬送手段を備えているものであれば良く、構成、形状、材質は特に制限されないが、例えば、内部に中空部を備えた管体であり、その表面に地下水を集水させるための多数の集水孔が設けられた構成を例示できる。このような構成の集水路によれば、集水孔の数、位置を変更することにより、容易に集水量を調整することが可能となる。また、その材質としては、鋼製、コンクリート製、塩化ビニール製を例示できる。さらに、前記集水路は、網目部材で形成されており、その表面全体に地下水を集水する孔部が形成されていることを特徴としても良い。前記網目部材で集水路を形成することによって、地下水の集水能力を更に向上させることが可能となる。

また、本発明に係る集水装置用集水路は、前記水平放射状に配置された集水路間には、内部に流水路となる中空部を備えるとともに、表面に集水用の複数の孔部が形成された補助集水路が配置され、この補助集水路の少なくとも一端は、前記集水路と連通していることが望ましい。

さらに、本発明は、地下に構築された井筒と、この井筒から複数突出し、地下水を井筒内に集水する集水路とを備えた集水装置に用いる補助集水路であって、内部に中空部を備え、その表面には地下水を集水するための孔が複数形成されており、前記集水路間を繋ぐように配置され、集水した地下水を集水路へ流入させることを特徴としても良い。

前記集水路は、井筒から水平放射状に突出しているため、井筒から距離が離れる程集水路間に隙間が生じてしまう。そのため、集水路間の隙間で流下する地下水は集水路によって集水されることなく流下してしまう。しかし、本発明は前記構成によって、集水路間に補助集水路が配置されるため、集水路間の隙間の地下水も集水することが可能となり、集水量を増大させることができる。尚、この補助集水路は前記集水路と同様に、地下水を集水する集水手段と、この集水した地下水を井筒内へ流入する搬送手段を備えているものであれば良く、構成、形状、材質は特に制限されない。しかし、集水した地下水を集水路へ流入させる必要があるため、少なくとも一端は集水路と連通した構成としなければならない。

また、本発明は、地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒と、前記井筒に設けられた穴部と連通するとともに井筒の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路と、を備える集水装置の構築方法であって、前記井筒に前記集水路を接合する工程と、この井筒と集水路の周囲に粗粒物を配した状態で井筒と集水路を網目部材で囲む工程と、前記網目部材で囲んだ状態で井筒と集水路を所定位置まで沈下させる工程と、を行うことを特徴としても良い。

本発明に係る集水装置は、井筒から突出させた集水路によって地下水を集水するため、集水路の周りに粒径が小さい土等が配されていると通水性が低くなり、集水路に地下水が流入しにくくなる。そのため、集水路の周囲には、粒径が大きい砂利等粗粒物を配置することが望ましい。従来、この粗粒物を配する作業は、井筒と集水路を地下に敷設した後に集水路の隙間から配していた。しかし、集水量を増大させるために集水路を多く配置すると集水路間の隙間が狭くなり、集水路間から砂利等を配置することが困難となることもあった。そのような場合には、粗粒物を配置するスペースを確保するために、構築する集水装置よりも大きな径の穴を掘削し、井筒及び集水装置を沈下させた後に、その外周から粗粒物を配置する方法を用いていた。しかし、前記方法によれば、配置しようとする集水装置より大きく掘削しなければならないため、掘削作業時間及びコストの増大を招いていた。

このような集水路間の隙間が小さい集水装置を構築する場合には、前述のように、集水路を井筒に接合して、その周囲に粗粒物を配置した状態で井筒と集水路を網目部材で囲むことにより、予め集水路の周囲に粗粒物を適宜に配置することができるため、前記問題を解決することが可能となる。ここで、網目部材とは、集水路と井筒を周囲に粗粒物を配した状態で囲むことができれば良いため、一定の強度を有するとともに、一定の通水性を備えていれば良い。従って、その材質等に特に制限はない。しかし、網目部材は、多くの地下水が通過するため錆びにくい材質が望ましく、本発明では、ステンレスを好適に用いることができる。また、粗粒物とは、集水路の周囲に配置した際に、隣り合う粗粒物同士の間に地下水が充分に通過する程度の隙間が形成される大きさものであれば良く、例えば砂利等である。さらに、前記網目部材を用いることにより、集水路の周囲の網目部材で土粒等を除去することが出来るため、集水路の孔部に土粒等が目詰まりするのを防ぐことが可能となる。

さらに、本発明に係る前記集水装置の構築方法は、前記複数の集水路間に、集水路と連通するとともに、集水路間の地下水を集水して集水路に流入させる補助集水路を集水路に接合する工程と、を行うことを特徴としても良い。前記補助集水路を備えた集水装置の構築では、集水路間に補助集水路が配置されるため、集水量が増大する一方、集水路間が狭くなり粗粒物を配置することが困難である場合が多い。そのため、前記網目部材で井筒と集水路と粗粒物を覆うことにより、網目部材で覆った状態でそのまま地下に沈下させるだけで良いため、作業効率を向上させることができるとともに、掘削形状を増大させることもないためコストの増大を防ぐことも可能となる。

このように本発明によれば、地下の適宜な位置に必要な数量の集水路を敷設して、十分な集水量を得ることができる。また、集水路間に補助集水路を配置することにより、更に集水量を増大させることが可能となる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る集水装置を工業用水取水用として河川敷に新設した場合の一実施形態を平面図として示すものであり、図２は、図１のＡ断面図である。この集水装置は、河川敷の敷地に構築され、内部に
地下水を貯留する井筒１０と、この井筒１０の内部と連通し、井筒１０の外周から水平放射状に突出した集水路としての多孔集水管１１と、この多孔集水管同士を連通する補助多孔集水管１２と、井筒１０内の地下水を汲み上げるためのポンプ１６と、を備えている。前記井筒１０は、鋼性である。

前記井筒１０の側面には、周面に多数の集水孔１１ａが形成された集水路としての多孔集水管１１が多数接続されている。本実施の形態では、予め工場において井筒と多孔集水管を接合した。まず、井筒を高さ方向において浮く数分割し、多孔集水管と接合すべき部分については、多孔集水管を接合するための穴部を鋼管に形成し、この鋼管１０の周囲に多孔集水管１１と、補助多孔集水管１２を配置する。そして、鋼管１０と多孔集水管１１と補助多孔集水管１２それぞれの接合部を溶接接合した。このように複数に分割して構築した井筒を現場に搬入した。予め、工場において多孔集水管１１と補助多孔集水管１２を井筒に接合しておくことにより、現場での作業の効率を向上させることが可能となった。また、上下方向において隣り合う井筒１０と接続する際には、井筒同士を密着させるため接続面にコンクリート接着材を塗布する。このコンクリート接着材は、井壁同士を密着して接合できるものであれば良いが、特に止水性の高い接着材は漏水を防ぐことができるため好適に用いることができる。

次いで、図１及び図１のＢ−Ｂ断面図を示した図３に基づいて、多孔集水管１１及び補助多孔集水管１２について詳細に説明する。前述のように、多孔集水管１１は、前記井筒１０から水平放射状に複数段形成されている。本実施の形態では、多孔集水管１１を一段辺り１９本として、それを１８段に敷設した。また、多孔集水管１１と補助多孔集水管１２は、共に鋼性の管体であり、その表面には地下水を集水するための孔１１ａ，１２ａが多数形成されている。多孔集水管１１は、その一端が井筒１０内と連通しており、多孔集水管１１の孔部１１ａから集水された地下水は、補助多孔集水管１２が集水した地下水とともに井筒１０内へ流入される。

次いで、このように構成された集水装置の構築方法を詳細に説明する。まず、必要な取水量を試算して、集水装置の設計を行う。本実施例では、井筒１０を直径０．３ｍとして、多孔集水管１１の突き出し長さを０．５ｍとした。多孔集水管１１を設置した後の集水装置の直径を１．３ｍとする。また、地質を調査して帯水層の深度、厚みを調べて、この帯水層と必要な取水量を考慮して、集水管の設置位置、個数を決定する。

集水装置全体の設計をした後、井筒１０の設計を行う。本実施の形態では、搬送等考慮して直径０．３ｍの井筒１０では高さ２ｍ毎分割した。まず、井戸を構築すべき部分に井筒１０と多孔集水管１１を合わせた径より若干大きい径の穴を掘削する。そして、予め工場において製作した多孔集水管１１等を接続した井筒１０を現場へ搬入するとともに、多孔集水管１１と補助多孔集水管１２を接合した井筒１０の全体を囲む網目部材を形成した。本実施の形態では、網目部材１７としてステンレス網目を用いて、その形状を底面とその底面から上方に伸びる壁面とからなる円柱体とした。そして、前記多孔集水管１１と補助多孔集水管１２を接合した井筒１０を円筒状の網目部材１７の内側へ設置するとともに、多孔集水管１１と補助多孔集水管１２と井筒１０の外周に粗粒物１８を配置した（図４参照）。本実施の形態では、粗粒物１８として５ｍｍの玉砂利を用いた。そして、網目部材１７内に配置された井筒１０等を地下に沈下させた。また、多孔集水管１１と接合しない井筒１０は、そのまま地下に沈下させた。

尚、本実施の形態に係る集水装置は、多孔集水管１１を井筒１０の下端から配置せず、井筒１０の下端から数十センチ上方以上に配置した。このように多孔集水管１１を配置することにより、地下水に混入して井筒１０内へ流入する砂等の雑物を井筒１０の下端に溜めて、多孔集水管１１を接合した井筒１０の穴部が雑物によって詰まるのを防ぐことが可
能となる。加えて、本実施の形態では、予め工場において多孔集水管１１を井筒内へ接合したが、本発明は、多孔集水管１１を接合する穴部を予め井筒に形成していれば良く、例えば、現場で多孔集水管１１及び補助多孔集水管１２を敷設しても良い。

このように、本実施の形態によれば、多孔集水管１１を配置する穴部１ａを形成した状態で井壁１を形成しているため、集水装置の強度を保持しつつ必要な位置に必要数の多孔集水管１１を配置することが可能となる。また、従来現場で行っていた井壁１を施工するための型枠設置、配筋、コンクリート打設作業を省くことが可能となり、作業の効率が向上し、工期の短縮化を図ることができる。さらに、前記網目部材を用いて井筒等の外周に粗粒物を配した状態で井筒等を地下に沈下させたため、適宜な位置へ適量の粗粒物を配置することができた。加えて、地下部分での作業を省くことができたため、更に作業の効率を向上させることができた。

実施の形態に係る集水装置の平面図である。 図１のＡ断面図である。 図１のＢ断面図である。 本実施の形態の構築方法を示す概略図である。 従来の集水装置の平面図である。 従来の集水装置の断面図である。

符号の説明

１０ 井筒
１１ 多孔集水管
１２ 補助多孔集水管
１６ ポンプ
１７ 網目部材
１８ 粗粒物
１０１ 取水井
１０２ 集水管

Claims (5)

1. 内部に流水路となる中空部を備えるとともに、表面に集水用の複数の孔部が形成されており、地下に構築された集水装置の井筒から突出して地下に配置され、地下水を集水する集水装置用集水路を備える集水装置であって、
   前記井筒は、この集水路と連通する穴部を有した状態で形成されており、この穴部から集水路が水平放射状に複数突出し、かつその周囲に粗粒物を配置した状態で井筒と集水路を網目部材で囲んでいることを特徴とする集水装置。
2. 前記集水路は、網目部材で形成されており、その表面全体に地下水を集水する孔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の集水装置。
3. 前記水平放射状に配置された集水路間には、内部に流水路となる中空部を備えるとともに、表面に集水用の複数の孔部が形成された補助集水路が配置され、この補助集水路の少なくとも一端は前記集水路と連通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の集水装置。
4. 地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒と、前記井筒に設けられた穴部と連通するとともに井筒の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路と、を備える集水装置の構築方法であって、
   前記井筒に前記集水路を接合する工程と、
   この井筒と集水路の周囲に粗粒物を配した状態で井筒と集水路を網目部材で囲む工程と、
   前記網目部材で囲んだ状態で井筒と集水路を所定位置まで沈下させる工程と、を行うことを特徴とする集水装置の構築方法。
5. 前記複数の集水路間に、集水路と連通するとともに、集水路間の地下水を集水して集水路に流入させる補助集水路を集水路に接合する工程と、を行うことを特徴とする請求項４に記載の集水装置の構築方法。
   

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