JP3899257B2 - 漏水検知方法および漏水検知システム - Google Patents
漏水検知方法および漏水検知システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏水検知方法および漏水検知システムに関し、より詳細には、廃棄物処分場などに敷設する二重遮水シートのいずれのシートから漏水しているかを検知し、さらに漏水箇所を特定する漏水検知方法および漏水検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下水や河川を汚染する恐れのある排水基準に満たない浸出水が発生する処分場のような施設には、浸出水を処理するための設備が設けられていて、この処分場全面には、遮水シートなどの遮水工が設置されている。また、管理型の最終処分場においては、原則的に二重遮水構造が要求されている。この二重遮水構造としては、粘性土層と遮水シートとの二重遮水構造、アスファルトコンクリート層と遮水シートとの二重遮水構造、遮水シートと中間層材と遮水シートといった二重遮水シートを用いる遮水構造などが挙げられる。
【０００３】
上述した遮水構造を設ける場合において、遮水シート敷設時、砂層または覆土の設置時、または処分場として使用する操業時には、遮水シートの損傷によって処分場内の汚染された水が処分場外に流出し、周辺環境に大きな影響を与える事態を避けるため、遮水シートの破損の有無やその位置を精度良く検知する漏水検知装置および漏水検知方法が用いられ、この漏水検知装置および漏水検知方法が数多く提案されている。
【０００４】
従来、上述した漏水検知システムや漏水検知方法としては、遮水シートと処分場との間に導電性シートなどを敷設し、電極を用いて遮水シート上から電圧を印加させながら電極と導電性シートとの間の電位差、電流や電気抵抗を測定することにより漏水箇所を検知する方法や、地下水をモニタリングすることによって水質を調査する方法や、真空吸引、トレーサ追跡または水バランスの計算といった物理的方法などが用いられている。
【０００５】
上述した二重遮水シートを用いた二重遮水構造における遮水シートの漏水箇所を検知する場合、上下のいずれの遮水シートが損傷し、漏水しているかを特定することは適切な処置を行う上で重要なことである。しかしながら、水質を調査する方法や物理的方法では損傷している遮水シートの区別は困難であり、上述した電極を用いて漏水箇所を検知する方法では、処分場外と処分場内とを電気的に絶縁することは実質上困難であるため、測定した電流値、電位差または電気抵抗からの判断が困難であるといった問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、上述した問題に鑑み、処分場外と処分場内とを電気的に絶縁しなくても、二重遮水シートのいずれのシートに、または両方のシートに漏水箇所が存在するかを容易に検知することを可能とし、さらには漏水箇所が存在するシートの漏水箇所を特定することを可能とする漏水検知方法および漏水検知システム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】
すなわち、上記目的は、本発明の漏水検知方法および漏水検知システムを用いることで解決される。
【０００８】
本発明の請求項１の発明によれば、地盤の凹所と該凹所に沿った該地盤上に敷設され遮水構造が設けられた遮水部とを備える遮水構造物の漏水を検知するための漏水検知方法であって、該方法は、
前記遮水部に敷設される二重遮水シートの上部または下部に設置される基準電極と該二重遮水シートの上部に設置される上部検知電極との間の電位差と、前記基準電極と前記二重遮水シートの内部に設置される内部検知電極との間の電位差と、前記基準電極と前記二重遮水シートの下部に設置される下部検知電極との間の電位差とを用い、前記二重遮水シートのうち漏水箇所が存在するシートを判別するステップを含む漏水検知方法が提供される。
【０００９】
本発明の請求項２の発明によれば、前記判別するステップは、前記各電位差を測定し、電圧降下を検出することを特徴とする漏水検知方法が提供される。
【００１０】
本発明の請求項３の発明によれば、さらに、前記基準電極から複数の前記内部基準電極に流れる電流を測定し、電流分布により漏水箇所を特定するステップを含む漏水検知方法が提供される。
【００１１】
本発明の請求項４の発明によれば、地盤の凹所と該凹所に沿った該地盤上に敷設され遮水構造が設けられた遮水部とを備える遮水構造物の漏水を検知するための漏水検知システムであって、該システムは、
前記遮水部に敷設される二重遮水シートと、
前記二重遮水シートの内部に設置される内部検知電極と、
前記二重遮水シートの上部に設置される上部検知電極と、
前記二重遮水シートの下部に設置される下部検知電極と、
前記地盤または前記二重遮水シートの上部または下部に設置される基準電極と、
前記上部検知電極と前記基準電極との間の電位差と、前記下部検知電極と前記基準電極との間の電位差と、前記内部検知電極と前記基準電極との間の電位差とを測定するための電圧測定手段とを含む漏水検知システムが提供される。
【００１２】
本発明の請求項５の発明によれば、前記漏水検知システムは、前記電圧測定手段によって電圧降下を検出することにより、前記二重遮水シートのうち漏水箇所が存在するシートを判別することを特徴とする漏水検知システムが提供される。
【００１３】
本発明の請求項６の発明によれば、前記漏水検知システムは、複数の前記内部検知電極と、前記複数の内部検知電極に流れる電流を測定するための電流測定手段とを含む漏水検知システムが提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面をもって本発明の漏水検知方法および漏水検知システムについて詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図１および図２をもって本発明の漏水検知システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の漏水検知システムを設置した廃棄物処分場の概略的な断面を示した図である。本発明が適用される廃棄物処分場は、地盤１の凹所と、この凹所に沿って地盤１上に設置された遮水部２とから構成されている。地盤１の凹所は、地表から基礎地盤に向かって掘りこんで人工的に形成されていても良く、また、山間部等の沢や谷間を用いる場合には、その地形を用いることもできる。このような凹所内には、廃棄物３が投棄され、雨水等により発生する汚水が遮水部２より浸出しないようにされている。
【００１５】
この遮水部２は、図１では廃棄物３に隣接する保護砂または保護土４と、この保護砂または保護土４に隣接する二重遮水シート５と、二重遮水シート５の下側に設けられた保護砂または保護土６とにより構成されている。図１に示す二重遮水シート５は、合成ゴムまたはプラスチック製のシート、具体的にはメタロセン系触媒で製造された線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、またはチーグラー・ナッタ系触媒で製造された線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）などのオレフィン系樹脂などから形成される遮水シートを挙げることができる。また、その厚さや材質などは、必要な遮水性・耐久性が得られるものであればいかなるものでも用いることができる。
【００１６】
上述した保護砂または保護土６は、施設する遮水シートの保護に加えて低透水性構造とすることも可能であり、この低透水性構造を、土質材料からなる土質遮水層またはアスファルトからなる遮水層とされており、具体的には、粘性土、アスファルト、コンクリートといった透水性の低い材料が用いられ、これらを適宜組み合わせて用いることも可能である。
【００１７】
また、図１に示す本発明の漏水検知システムは、保護砂または保護土６の凹所内の底面部に設置された下部検知電極８と、凹所内の底面部に敷設された二重遮水シート５の内部に設置された複数の内部検知電極７と、保護砂または保護土４上の凹所内の底面部に設置された上部検知電極９と、保護砂または保護土４上に配置された基準電極１０とを備えている。本発明に用いる内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９は、雨水等が廃棄物３に接触することにより腐食性を有する廃水となる場合には、導電性を有し、耐腐食性の材料から形成することもできる。本発明に用いる各電極７、８、９は、凹所内の底面部であればいかなる位置に設置されていても良く、また、いかなる形状、大きさとされていても良い。また、図１においては、漏水箇所を特定するために内部検知電極７が複数設置されている。二重遮水シート５の内部には、導電性の不織布、水分を含む不織布、土砂または砂といった導電性材料１１または透水材を設置し、遮水シートが損傷した場合に基準電極１０から内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９に電流が流れるようにしておく。また、本発明において上部検知電極９は、保護砂または保護土４上でなくても二重遮水シート５の上部であれば、保護砂または保護土４に埋設したり、二重遮水シート５上に設置することができる。さらに、下部検知電極８は、二重遮水シート５の下部であれば、保護砂または保護土６上に設置したり、保護砂または保護土６に埋設したり、保護砂または保護土６を設置する地盤１上に設置することもできる。
【００１８】
本発明に用いる基準電極１０としては、導電性ものであればいかなる材質でも良く、例えば、鉄、銅、鉛、アルミニウム、パラジウムなどの金属、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセン、ポリパラフェニレンといった導電性ポリマー、カーボンブラック、グラファイトなどのものを用いることができる。また、本発明に用いる基準電極１０は、平板であっても、円柱状であっても良い。さらに、基準電極１０は、保護砂または保護土４に対する保持性を向上させ、遮水工の施工性を向上させるために保護土４側に向いた突起が設けられていても良い。また、基準電極１０は、保護砂または保護土４上でなくても、二重遮水シート５上、二重遮水シート５の下部、保護砂または保護土６と地盤１との間、遮水部２の外部の地盤１に設置されていても良い。
【００１９】
図１に示す基準電極１０は、図示しない電源に接続されていて、電流を供給することができるようになっている。本発明において基準電極１０は、二重遮水シート５の上部または下部のいずれに設置することもできる。また、複数の内部検知電極７には、それぞれに図示しない電流測定手段が接続されていて、各内部検知電極７を通して流れる電流を測定することができるようになっている。本発明においては、図示しない電源から供給される電流は、定電流とすることができる。また、図１に示す内部検知電極７、上部検知電極９および下部検知電極８と基準電極１０との間の電位差を測定するために図示しない電圧測定手段が設けられている。本発明において電位差とは、基準電極１０での電位と、内部検知電極７、下部検知電極８または上部検知電極９での電位との差をいう。
【００２０】
本発明においては、電流測定手段として電流計を、電圧測定手段として電圧計を用いることができる。また、測定した電流値および電位差を表示、解析するためにコンピュータ・システムを装備した監視装置を設けることができ、適宜内部検知電極７、上部検知電極９および下部検知電極８における電位差を電圧測定手段で測定してモニタリングさせ、二重遮水シート５の漏水箇所の有無を監視することができる。また、コンピュータ・システムにおいては、漏水箇所が存在する場合に複数の内部検知電極７を流れる電流の電流分布を表示させるなどして漏水箇所を特定できるようにして監視することもできる。
【００２１】
図２は、本発明の漏水検知システムを詳細に示した図である。地表から基礎地盤に向かって掘りこむなどして形成された凹所内に、保護砂または保護土６を設置した後、凹所内の底面部に本発明に用いる下部検知電極８が設置される。下部検知電極８が設置された凹所に二重遮水シート５の下部遮水シート５ｂを敷設し、下部遮水シート５ｂ上に導電性材料１１が設置され、導電性材料１１の上部、内部または下部のいずれかに隣接させて内部検知電極７が設置される。上部遮水シート５ａは、内部検知電極７および導電性材料１１上に敷設される。また、上部遮水シート５ａ上には、保護砂または保護土４が設置され、保護砂または保護土４上に上部検知電極９が設置される。さらに、保護砂または保護土４上には、上部検知電極９のほか、基準電極１０も配置されている。
【００２２】
図２に示す内部検知電極７には、電流測定手段１２が接続されていて、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂの漏水箇所を通して流れる電流を測定することができるようになっている。また、図２に示す基準電極１０には、図示しない電源から電流が供給することができ、基準電極１０と内部検知電極７との間、基準電極１０と下部検知電極８との間、基準電極１０と上部検知電極９との間に電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃが接続されている。本発明においては、図示しない電源から所定量の電流を供給することが可能な定電流電源を用いることができる。また、本発明においては、図２に示すようにスイッチ１４を介して電流測定手段１２に接続することにより複数の電流測定手段１２を設けなくても良い。内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９は、図示しない電源に接続され、基準電極１０から供給される電流を戻すことができるようになっている。また、図示しない電源には、基準電極１０に流す電流の電流量および電圧を測定できる手段を設けることができる。
【００２３】
図２に示す実施の形態では、基準電極１０から各検知電極に定電流が流れることにより漏水箇所が存在することを検知することができる。実際の処分場では、二重遮水シート５を用いた遮水工の周辺部での電気的絶縁が完全ではなく、漏水箇所が上部遮水シート５ａに存在するのか、下部遮水シート５ｂに存在するのかを区別することが困難である。本発明においては、上述したような電気的絶縁が完全ではない場合においても漏水箇所が存在するシートを判別することができる。具体的には、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの両方に漏水箇所が存在しない場合、内部検知電極７と基準電極１０との間に接続される電圧測定手段１３ａでは、内部検知電極７が上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとによって密閉されており、各遮水シート５ａ、５ｂが電気抵抗となって高い電位差を示す。ここで、基準電極１０での電圧は、電源から供給される電流と電源に戻る電流との電位差である。また、上部検知電極９と基準電極１０との間に接続される電圧測定手段１３ｃでは、基準電極１０から近い距離に設置されているため、他の電圧測定手段１３ａ、１３ｂに比べて小さい電位差を示す。さらに、下部検知電極８と基準電極１０との間に接続される電圧測定手段１３ｂでは、二重遮水シート５の周辺部において電気的絶縁が不完全なために、二重遮水シート５の外縁をまわり、地盤１を通じて下部検知電極８に電流が流れるため、基準電極１０から下部検知電極８までの電流が流れる距離が上部検知電極９までの距離より遠く、電圧測定手段１３ｃより大きい電位差が測定される。これらの電位差は、漏水箇所がない場合には微小差であるため、基準電極１０の設置位置、定電流電源からの電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などにより各電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃで測定される電位差は変化する。
【００２４】
例えば、上部遮水シート５ａに損傷を生じ、漏水箇所が存在する場合には、漏水箇所Ｂを通して内部検知電極７に電流が流れることとなる。これにより、電圧測定手段１３ａ、１３ｃにおいて測定される電位差が小さくなる。また、下部検知電極８には、流れる電流が変化せず、電圧測定手段１３ｂにおいて測定される電位差は漏水箇所がない場合とほぼ同じ値を示す。この電圧測定手段１３ｂにおいて測定される電位差は、上述した電圧測定手段１３ａ、１３ｃで測定される電位差に比べ、高い電位差となる。図２に示すように基準電極１０を上部遮水シート５ａ上に設け、下部遮水シート５ｂに漏水箇所がある場合には、電圧測定手段１３ｃにおいて測定される電位差は小さく、電圧測定手段１３ａ、１３ｂにおいて測定される電位差は、電流が基準電極１０から上部検知電極９を通して下部検知電極８および内部検知電極７へと流れるため、電圧測定手段１３ｃにおいて測定される電位差に比べて高い電位差となる。また、二重遮水シート５の両方に漏水箇所がある場合には、漏水箇所がない場合と比較して、各電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて測定される電位差が小さくなる。上述したことは、基準電極１０が下部遮水シート５ｂの下に設置されている場合についても同様である。このように、電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて測定される電位差が、漏水箇所がない場合に比べて電圧降下を生じていることを検出することにより、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂのいずれか、または両方のシートに漏水箇所が存在することを検知することができる。
【００２５】
上述したように漏水箇所の検知により、漏水箇所が存在するシートを判別するとともに、内部検知電極７に接続されている電流測定手段１２に流れる電流を測定し、電流分布から漏水箇所Ｂを特定することができる。本発明においては、損傷がなくても遮水シートを通してわずかに電流が流れるため、予め遮水シートを通して流れる電流を測定しておく必要がある。本発明においては、定電流電源において流す電流量により電位差が異なるため、定電流電源から流す電流を１Ａとした場合の電位差に換算し、測定した電位差をそれぞれ比較することができる。本発明においては、電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定した電位差を基準電極１０に流す定電流量で割ることにより換算することができる。
【００２６】
以下、本発明の漏水検知方法について詳細に説明する。図３は、内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９と、それらに接続される電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第１の実施の形態を示した図である。図３（ａ）は、本発明の漏水検知システムを設置したところを示した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す漏水検知システムの各位置における電圧分布を示した図である。なお、各電圧分布は、図３（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの一軸方向のみの位置に対する電位差を示す。
【００２７】
図３（ａ）に示す漏水検知システムは、図２に示すシステムと同様とされ、内部検知電極７が複数設けられ、また、それぞれの内部検知電極７に流れる電流を測定するために図示しない電流測定手段が接続されている。図３（ａ）においては、地盤の凹所に設置した保護砂または保護土上に下部検知電極８が設置され、二重遮水シート５を敷設した上に設置した保護砂または保護土上に上部検知電極９および基準電極１０が設置されている。基準電極１０と内部検知電極７との間、基準電極１０と下部検知電極８との間、基準電極１０と上部検知電極９との間には、それぞれ電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃが接続され、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を測定することができるようになっている。図３（ａ）に示す内部検知電極７は、凹所に敷設された下部遮水シート５ｂの底面部上に所定間隔で複数設置されている。また、内部検知電極７間には、図２に示す導電性材料１１または透水材が設置されていて、漏水箇所から内部検知電極７に適切に電流を流すことができるようになっている。さらに、図３（ａ）においては、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂのいずれのシートにも漏水箇所が存在しないものとされている。
【００２８】
図３（ａ）に示す電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて測定される電位差により二重遮水シート５のいずれかに、または両方に漏水箇所が存在しているかを検知し、図２に示す電流測定手段１２により測定した電流分布から二重遮水シート５のどの位置に漏水箇所があるかを検出することができる。本発明においては、複数の内部検知電極７のいずれかの電極と基準電極１０との間に電圧測定手段１３ａが接続されていても良い。
【００２９】
図３（ａ）に示す実施の形態では、図示しない定電流電源から基準電極１０に電流を流し、基準電極１０と内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９との間の電位差を電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定する。また、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂ、または両方の遮水シート５ａ、５ｂを通して内部検知電極７に流れる電流を図２に示す電流測定手段１２で測定する。図３（ａ）においては、電圧測定手段１３ａで測定される電位差は大きく、電圧測定手段１３ｃにより測定した電位差は小さくなる。また、電圧測定手段１３ｂで測定される電位差は、電圧測定手段１３ａと同程度か、二重遮水シート５の周辺部の絶縁状態によっては電圧測定手段１３ａの値より小さな値を示すことから、上部遮水シート５ａ、下部遮水シート５ｂの両方とも漏水箇所がないことを検知することができる。また、図２に示す電流測定手段１２により測定された電流からも漏水箇所がないことを検知することができる。
【００３０】
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示す二重遮水シート５の内部と基準電極１０との間の電位差Ｖ１と、二重遮水シート５の下部と基準電極１０との間の電位差Ｖ２と、二重遮水シート５の上部と基準電極１０との間の電位差Ｖ３とが示されている。電位差Ｖ１は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂが電気抵抗となってわずかに電流が流れる程度であるため、基準電極１０での電圧に近い値を示す。本発明においては、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂを通して流れる電流を処分場に敷設する前に予め測定することができる。また、二重遮水シート５の下部には、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂが電気抵抗となるが、これら遮水シート５ａ、５ｂの外周部等において電気的絶縁が不完全である場合、その部分を通して電流が流れるため、二重遮水シート５の内部に流れる電流に比べて多くの電流が流れる。これにより、図３（ｂ）においては、電位差Ｖ１と比べて電位差Ｖ２が小さくなっている。また、二重遮水シート５の上部には、基準電極１０との間に遮水シートがなく、二重遮水シート５の下部と比べ、電流が流れる通路として基準電極１０に近いため、電位差V３は、電位差Ｖ１、Ｖ２より小さくなっている。これら電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の差は、微小なものであり、基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などにより変化する。例えば、図３（ｂ）では、電位差Ｖ１が電位差Ｖ２に比べ高い電位差となっているが、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部が適切に接合されていない場合には、その接合されていない部分を通して電流が流れ、電位差Ｖ１が電位差Ｖ２より小さくなる場合もある。測定した電位差Ｖ１、Ｖ２は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂのいずれにも漏水箇所がない場合には基準電極１０での電圧に近い値を示す。本発明においては、これらの電位差を漏水したシートにおいて測定した電位差データと比較するために用いることができる。
【００３１】
本発明においては、上述したように、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂを通してわずかの電流が流れるが、図２に示す電流測定手段１２においてこのわずかの電流量を超える電流を検出することにより、漏水箇所が存在することを検知することもできる。本発明において電流測定手段１２は、上述したように電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより判別された漏水箇所が存在する遮水シートの漏水箇所を電流分布を用いて特定するために用いることができる。
【００３２】
図４は、内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９と、それらに接続される電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水位置を検知している第２の実施の形態を示した図である。図４（ａ）は、本発明の漏水検知システムを設置したところを示した図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す漏水検知システムの各位置における電圧分布を示した図である。なお、各電圧分布は、図４（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの一軸方向のみの位置に対する電位差を示す。
【００３３】
図４（ａ）に示す漏水検知システムも、図３（ａ）に示すシステムと同様とされている。図４（ａ）においては、上部遮水シート５ａに漏水箇所があり、漏水しているものとされている。
【００３４】
図４（ａ）に示す実施の形態では、図示しない定電流電源から基準電極１０に電流を流し、基準電極１０と内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９との間の電位差を電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定する。また、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂ、または両方の遮水シート５を通して内部検知電極７に流れる電流を図２に示す電流測定手段１２で測定する。電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定した電位差から上部遮水シート５ａの漏水箇所が存在することを検知することができる。
【００３５】
図４（ｂ）には、図４（ａ）に示す二重遮水シート５の内部と基準電極１０との間の電位差Ｖ１と、二重遮水シート５の下部と基準電極１０との間の電位差Ｖ２と、二重遮水シート５の上部と基準電極１０との間の電位差Ｖ３とが示されている。電位差Ｖ１は、図４（ａ）に示す上部遮水シート５ａの漏水箇所Ｂを通して電流が流れるため、図３（ｂ）に示す漏水箇所がない場合に比べて電位差Ｖ１が小さくなる。また、電位差Ｖ１は、漏水箇所Ｂに近づくにつれ、漏水箇所Ｂを通して二重遮水シート５の内部により多くの電流が流れるため、漏水箇所Ｂ付近においては急激な電圧降下が起こる。電位差Ｖ２は、図４（ａ）に示す下部遮水シート５ｂの外周部等の絶縁不良な箇所がある場合には、その箇所を通して電流が流れるが、下部遮水シート５ｂが電気抵抗となるため、電位差Ｖ１より大きな電位差を示す。この場合の電位差Ｖ２は、図３（ｂ）に示す漏水箇所が存在しない場合の電位差とほぼ同じ値を示す。電位差Ｖ３は、図４（ａ）に示す漏水箇所Ｂを通して電流が流れるために上部遮水シート５ａ上に電流の流れを生じ、図３（ｂ）に示す漏水箇所が存在しない場合に比べて電位差が小さくなる。また、図４（ａ）に示す漏水箇所Ｂ付近においては、電位差Ｖ１と同様に、急激な電圧降下が起こる。図４（ｂ）では、電位差がＶ２、Ｖ１、Ｖ３の順に示されているが、これらの順は、上記基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などの条件により変わるものである。
【００３６】
図４（ａ）に示す実施の形態のように、上部遮水シート５ａに漏水箇所Ｂがある場合には、図３（ａ）に示す実施の形態のように漏水箇所がない場合と比較して電位差Ｖ１、Ｖ３の電圧降下が起こり、電圧分布に示すように漏水箇所Ｂで急激な電圧降下が起こる。電位差Ｖ１、Ｖ３における電圧降下は、上述した漏水箇所がない場合の電位差Ｖ１とＶ２との差、Ｖ１とＶ３との差、Ｖ２とＶ３との差に比べて充分に大きいものであり、この電圧降下により漏水箇所が存在することを検知することができる。本発明においては、漏水箇所がない場合における各電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を予め測定しておき、その電位差と比較することにより、いずれのシートに漏水箇所が存在するかを検知し、判別することができる。また、内部検知電極７に接続された図２に示す電流測定手段１２を用い、電流分布から判別した上部遮水シート５ａの漏水箇所Ｂを特定することができる。本発明においては、複数の内部検知電極７のそれぞれに基準電極１０との間の電位差を測定することができる電圧測定手段を設け、電圧分布により急激な電圧降下が起こる部分から漏水箇所Ｂを特定することも可能である。また、下部遮水シート５ｂのみが漏水している場合においても、上記と同様にして漏水箇所を検知することができ、さらには基準電極１０を下部遮水シート５ｂの下部に設置することによって漏水箇所を検知することもできる。
【００３７】
図５は、内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９と、それらに接続される電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水位置を検知している第３の実施の形態を示した図である。図５（ａ）は、本発明の漏水検知システムを設置したところを示した図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す漏水検知システムの各位置における電圧分布を示した図である。なお、各電圧分布は、図３（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの一軸方向のみの位置に対する電位差を示している。
【００３８】
図５（ａ）に示す漏水検知システムも、図３（ａ）に示すシステムと同様とされている。図５（ａ）においては、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの両方に漏水箇所があるものとされている。
【００３９】
図５（ａ）に示す実施の形態では、図示しない定電流電源から基準電極１０に電流を流し、基準電極１０と内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９との間の電位差を電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定する。また、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂ、または両方の遮水シート５を通して内部検知電極７に流れる電流を図２に示す電流測定手段１２で測定する。電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定した電位差から上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの漏水箇所が存在することを検知することができる。
【００４０】
図５（ｂ）には、図５（ａ）に示す二重遮水シート５の内部と基準電極１０との間の電位差Ｖ１と、二重遮水シート５の下部と基準電極１０との間の電位差Ｖ２と、二重遮水シート５の上部と基準電極１０との間の電位差Ｖ３とが示されている。電位差Ｖ１は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂに存在する漏水箇所Ｂ、Ｃを通して電流が流れるため、図３（ｂ）に示す漏水箇所がない場合に比べて電位差Ｖ１は小さくなる。また、電位差Ｖ２は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂを通り抜ける電流と、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの外周部等の絶縁不良な箇所がある場合には、その箇所を通して流れる電流とが合わさった電流が流れるが、漏水箇所Ｂ、Ｃから離れた位置では、電流の流れが少なく電位差は大きい。また、電位差Ｖ３は、漏水箇所Ｂを通して図５（ａ）に示す二重遮水シート５の内部および下部に電流が流れることにより上部遮水シート５ａ上に電流の流れを生じるため、図３（ｂ）に示す漏水箇所がない場合に比べて電位差が小さくなっている。また、漏水箇所Ｂ、Ｃの付近においては、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が急激に低下する。さらに、図５（ａ）に示す基準電極１０は、上部遮水シート５ａの上部に設置されていて、電流が流れやすい二重遮水シート５の上部と基準電極１０と間の電位差Ｖ３は、電位差Ｖ２より小さくなっている。
【００４１】
図５（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの両方に漏水箇所が存在する場合、漏水箇所がない場合と同様に、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のそれぞれの差は微小なものとなる。したがって、漏水箇所がない場合の電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を予め測定していない場合、漏水箇所が両方のシートに存在しないのか、両方ともに存在するのか不明となる。この場合には、図２に示す電流測定手段１２によって内部検知電極７に流れる電流を測定することで、容易に漏水箇所が存在することを検知することができる。また、上記電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の差は、上述したように微小なものであり、基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などにより変化する。図５（ｂ）では、電位差がＶ２、Ｖ１、Ｖ３の順に示されているが、これらの順は、上記基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などの条件により変わるものである。
【００４２】
上述した実施の形態で説明したように、漏水箇所が存在するシートは、漏水箇所が存在しない場合に比べて電位差が低下する。上部遮水シートに漏水箇所が存在する場合には、上部検知電極および内部検知電極において電圧降下が検出される。また、下部遮水シートに漏水箇所が存在する場合には、下部検知電極および内部検知電極において電圧降下が検出される。さらに、上下両方のシートに漏水箇所が存在する場合には、上下両方ともに漏水箇所が存在しない場合と比較して上部検知電極、下部検知電極および内部検知電極において電圧降下が検出される。この場合には、内部検知電極に接続された電流測定手段により電流を測定することで漏水箇所の有無を確認することができる。
【００４３】
図６は、図５（ａ）に示す上部遮水シート５ａ、下部遮水シート５ｂともに漏水箇所が存在する場合において、図２に示す電流測定手段１２により測定した電流分布を示した図である。図５（ａ）に示す上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの間には、複数の内部検知電極７が所定間隔で設置され、各内部検知電極７は、図２に示すスイッチ１４を介して電流測定手段１２に接続されている。このスイッチ１４を切り換えることにより、各内部検知電極７に流れる電流を測定し、電流分布として表示することができる。図６においては、図５（ａ）に示すように２箇所の漏水箇所Ｂ、Ｃが存在するため、電流分布に２つのピークＤ、Ｅが存在している。図６に示すピークＤ、Ｅは、電流値が異なり、ピークＤの方が高い電流値を示す。ピークＤは、基準電極１０が上部遮水シート５ａの上部に設置され、上部遮水シート５ａに存在する漏水箇所Ｂを通して流れる電流を検出したものである。電流分布は、漏水箇所Ｂから離れるにしたがって、電流値が小さくなるので、図６に示すように上部遮水シート５ａに漏水箇所が２箇所あるのか、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとのそれぞれに一箇所ずつ漏水箇所があるのか判断できない。この場合、図３（ｂ）、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すような各結果を用い、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の大小を比較することにより漏水箇所が生じている遮水シートを判別することができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明の漏水検知方法および漏水検知システムは、処分場外と処分場内とを電気的に絶縁しなくても、二重遮水シートのいずれのシートに、または両方のシートに漏水箇所が存在するかを容易に検知することができる。また、本発明の漏水検知方法および漏水検知システムは、漏水箇所が存在するシートの漏水箇所を特定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の漏水検知システムを設置した廃棄物処分場の概略的な断面を示した図。
【図２】 本発明の漏水検知システムを詳細に示した図。
【図３】 内部検知電極、下部検知電極および上部検知電極と、それらに接続される電圧測定手段とが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第１の実施の形態を示した図。
【図４】 内部検知電極、下部検知電極および上部検知電極と、それらに接続される電圧測定手段とが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第２の実施の形態を示した図。
【図５】 内部検知電極、下部検知電極および上部検知電極と、それらに接続される電圧測定手段とが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第３の実施の形態を示した図。
【図６】 図５に示す上部遮水シート、下部遮水シートともに漏水箇所が存在する場合において、電流測定手段により測定した電流分布を示した図。
【符号の説明】
１…地盤
２…遮水部
３…廃棄物
４、６…保護砂または保護土
５…遮水シート
５ａ…上側遮水シート
５ｂ…下側遮水シート
７…内部検知電極
８…下部検知電極
９…上部検知電極
１０…基準電極
１１…導電性材料
１２…電流測定手段
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…電圧測定手段
１４…スイッチ
Ａ…電流
Ｂ、Ｃ…漏水箇所
Ｄ、Ｅ…ピーク
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…電位差
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏水検知方法および漏水検知システムに関し、より詳細には、廃棄物処分場などに敷設する二重遮水シートのいずれのシートから漏水しているかを検知し、さらに漏水箇所を特定する漏水検知方法および漏水検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下水や河川を汚染する恐れのある排水基準に満たない浸出水が発生する処分場のような施設には、浸出水を処理するための設備が設けられていて、この処分場全面には、遮水シートなどの遮水工が設置されている。また、管理型の最終処分場においては、原則的に二重遮水構造が要求されている。この二重遮水構造としては、粘性土層と遮水シートとの二重遮水構造、アスファルトコンクリート層と遮水シートとの二重遮水構造、遮水シートと中間層材と遮水シートといった二重遮水シートを用いる遮水構造などが挙げられる。
【０００３】
上述した遮水構造を設ける場合において、遮水シート敷設時、砂層または覆土の設置時、または処分場として使用する操業時には、遮水シートの損傷によって処分場内の汚染された水が処分場外に流出し、周辺環境に大きな影響を与える事態を避けるため、遮水シートの破損の有無やその位置を精度良く検知する漏水検知装置および漏水検知方法が用いられ、この漏水検知装置および漏水検知方法が数多く提案されている。
【０００４】
従来、上述した漏水検知システムや漏水検知方法としては、遮水シートと処分場との間に導電性シートなどを敷設し、電極を用いて遮水シート上から電圧を印加させながら電極と導電性シートとの間の電位差、電流や電気抵抗を測定することにより漏水箇所を検知する方法や、地下水をモニタリングすることによって水質を調査する方法や、真空吸引、トレーサ追跡または水バランスの計算といった物理的方法などが用いられている。
【０００５】
上述した二重遮水シートを用いた二重遮水構造における遮水シートの漏水箇所を検知する場合、上下のいずれの遮水シートが損傷し、漏水しているかを特定することは適切な処置を行う上で重要なことである。しかしながら、水質を調査する方法や物理的方法では損傷している遮水シートの区別は困難であり、上述した電極を用いて漏水箇所を検知する方法では、処分場外と処分場内とを電気的に絶縁することは実質上困難であるため、測定した電流値、電位差または電気抵抗からの判断が困難であるといった問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、上述した問題に鑑み、処分場外と処分場内とを電気的に絶縁しなくても、二重遮水シートのいずれのシートに、または両方のシートに漏水箇所が存在するかを容易に検知することを可能とし、さらには漏水箇所が存在するシートの漏水箇所を特定することを可能とする漏水検知方法および漏水検知システム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】
すなわち、上記目的は、本発明の漏水検知方法および漏水検知システムを用いることで解決される。
【０００８】
本発明の請求項１の発明によれば、地盤の凹所と該凹所に沿った該地盤上に敷設され遮水構造が設けられた遮水部とを備える遮水構造物の漏水を検知するための漏水検知方法であって、該方法は、
前記遮水部に敷設される二重遮水シートの上部または下部に設置される基準電極と該二重遮水シートの上部に設置される上部検知電極との間の電位差と、前記基準電極と前記二重遮水シートの内部に設置される内部検知電極との間の電位差と、前記基準電極と前記二重遮水シートの下部に設置される下部検知電極との間の電位差とを用い、前記二重遮水シートのうち漏水箇所が存在するシートを判別するステップを含む漏水検知方法が提供される。
【０００９】
本発明の請求項２の発明によれば、前記判別するステップは、前記各電位差を測定し、電圧降下を検出することを特徴とする漏水検知方法が提供される。
【００１０】
本発明の請求項３の発明によれば、さらに、前記基準電極から複数の前記内部基準電極に流れる電流を測定し、電流分布により漏水箇所を特定するステップを含む漏水検知方法が提供される。
【００１１】
本発明の請求項４の発明によれば、地盤の凹所と該凹所に沿った該地盤上に敷設され遮水構造が設けられた遮水部とを備える遮水構造物の漏水を検知するための漏水検知システムであって、該システムは、
前記遮水部に敷設される二重遮水シートと、
前記二重遮水シートの内部に設置される内部検知電極と、
前記二重遮水シートの上部に設置される上部検知電極と、
前記二重遮水シートの下部に設置される下部検知電極と、
前記地盤または前記二重遮水シートの上部または下部に設置される基準電極と、
前記上部検知電極と前記基準電極との間の電位差と、前記下部検知電極と前記基準電極との間の電位差と、前記内部検知電極と前記基準電極との間の電位差とを測定するための電圧測定手段とを含む漏水検知システムが提供される。
【００１２】
本発明の請求項５の発明によれば、前記漏水検知システムは、前記電圧測定手段によって電圧降下を検出することにより、前記二重遮水シートのうち漏水箇所が存在するシートを判別することを特徴とする漏水検知システムが提供される。
【００１３】
本発明の請求項６の発明によれば、前記漏水検知システムは、複数の前記内部検知電極と、前記複数の内部検知電極に流れる電流を測定するための電流測定手段とを含む漏水検知システムが提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面をもって本発明の漏水検知方法および漏水検知システムについて詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図１および図２をもって本発明の漏水検知システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の漏水検知システムを設置した廃棄物処分場の概略的な断面を示した図である。本発明が適用される廃棄物処分場は、地盤１の凹所と、この凹所に沿って地盤１上に設置された遮水部２とから構成されている。地盤１の凹所は、地表から基礎地盤に向かって掘りこんで人工的に形成されていても良く、また、山間部等の沢や谷間を用いる場合には、その地形を用いることもできる。このような凹所内には、廃棄物３が投棄され、雨水等により発生する汚水が遮水部２より浸出しないようにされている。
【００１５】
この遮水部２は、図１では廃棄物３に隣接する保護砂または保護土４と、この保護砂または保護土４に隣接する二重遮水シート５と、二重遮水シート５の下側に設けられた保護砂または保護土６とにより構成されている。図１に示す二重遮水シート５は、合成ゴムまたはプラスチック製のシート、具体的にはメタロセン系触媒で製造された線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、またはチーグラー・ナッタ系触媒で製造された線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）などのオレフィン系樹脂などから形成される遮水シートを挙げることができる。また、その厚さや材質などは、必要な遮水性・耐久性が得られるものであればいかなるものでも用いることができる。
【００１６】
上述した保護砂または保護土６は、施設する遮水シートの保護に加えて低透水性構造とすることも可能であり、この低透水性構造を、土質材料からなる土質遮水層またはアスファルトからなる遮水層とされており、具体的には、粘性土、アスファルト、コンクリートといった透水性の低い材料が用いられ、これらを適宜組み合わせて用いることも可能である。
【００１７】
また、図１に示す本発明の漏水検知システムは、保護砂または保護土６の凹所内の底面部に設置された下部検知電極８と、凹所内の底面部に敷設された二重遮水シート５の内部に設置された複数の内部検知電極７と、保護砂または保護土４上の凹所内の底面部に設置された上部検知電極９と、保護砂または保護土４上に配置された基準電極１０とを備えている。本発明に用いる内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９は、雨水等が廃棄物３に接触することにより腐食性を有する廃水となる場合には、導電性を有し、耐腐食性の材料から形成することもできる。本発明に用いる各電極７、８、９は、凹所内の底面部であればいかなる位置に設置されていても良く、また、いかなる形状、大きさとされていても良い。また、図１においては、漏水箇所を特定するために内部検知電極７が複数設置されている。二重遮水シート５の内部には、導電性の不織布、水分を含む不織布、土砂または砂といった導電性材料１１または透水材を設置し、遮水シートが損傷した場合に基準電極１０から内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９に電流が流れるようにしておく。また、本発明において上部検知電極９は、保護砂または保護土４上でなくても二重遮水シート５の上部であれば、保護砂または保護土４に埋設したり、二重遮水シート５上に設置することができる。さらに、下部検知電極８は、二重遮水シート５の下部であれば、保護砂または保護土６上に設置したり、保護砂または保護土６に埋設したり、保護砂または保護土６を設置する地盤１上に設置することもできる。
【００１８】
本発明に用いる基準電極１０としては、導電性ものであればいかなる材質でも良く、例えば、鉄、銅、鉛、アルミニウム、パラジウムなどの金属、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセン、ポリパラフェニレンといった導電性ポリマー、カーボンブラック、グラファイトなどのものを用いることができる。また、本発明に用いる基準電極１０は、平板であっても、円柱状であっても良い。さらに、基準電極１０は、保護砂または保護土４に対する保持性を向上させ、遮水工の施工性を向上させるために保護土４側に向いた突起が設けられていても良い。また、基準電極１０は、保護砂または保護土４上でなくても、二重遮水シート５上、二重遮水シート５の下部、保護砂または保護土６と地盤１との間、遮水部２の外部の地盤１に設置されていても良い。
【００１９】
図１に示す基準電極１０は、図示しない電源に接続されていて、電流を供給することができるようになっている。本発明において基準電極１０は、二重遮水シート５の上部または下部のいずれに設置することもできる。また、複数の内部検知電極７には、それぞれに図示しない電流測定手段が接続されていて、各内部検知電極７を通して流れる電流を測定することができるようになっている。本発明においては、図示しない電源から供給される電流は、定電流とすることができる。また、図１に示す内部検知電極７、上部検知電極９および下部検知電極８と基準電極１０との間の電位差を測定するために図示しない電圧測定手段が設けられている。本発明において電位差とは、基準電極１０での電位と、内部検知電極７、下部検知電極８または上部検知電極９での電位との差をいう。
【００２０】
本発明においては、電流測定手段として電流計を、電圧測定手段として電圧計を用いることができる。また、測定した電流値および電位差を表示、解析するためにコンピュータ・システムを装備した監視装置を設けることができ、適宜内部検知電極７、上部検知電極９および下部検知電極８における電位差を電圧測定手段で測定してモニタリングさせ、二重遮水シート５の漏水箇所の有無を監視することができる。また、コンピュータ・システムにおいては、漏水箇所が存在する場合に複数の内部検知電極７を流れる電流の電流分布を表示させるなどして漏水箇所を特定できるようにして監視することもできる。
【００２１】
図２は、本発明の漏水検知システムを詳細に示した図である。地表から基礎地盤に向かって掘りこむなどして形成された凹所内に、保護砂または保護土６を設置した後、凹所内の底面部に本発明に用いる下部検知電極８が設置される。下部検知電極８が設置された凹所に二重遮水シート５の下部遮水シート５ｂを敷設し、下部遮水シート５ｂ上に導電性材料１１が設置され、導電性材料１１の上部、内部または下部のいずれかに隣接させて内部検知電極７が設置される。上部遮水シート５ａは、内部検知電極７および導電性材料１１上に敷設される。また、上部遮水シート５ａ上には、保護砂または保護土４が設置され、保護砂または保護土４上に上部検知電極９が設置される。さらに、保護砂または保護土４上には、上部検知電極９のほか、基準電極１０も配置されている。
【００２２】
図２に示す内部検知電極７には、電流測定手段１２が接続されていて、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂの漏水箇所を通して流れる電流を測定することができるようになっている。また、図２に示す基準電極１０には、図示しない電源から電流が供給することができ、基準電極１０と内部検知電極７との間、基準電極１０と下部検知電極８との間、基準電極１０と上部検知電極９との間に電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃが接続されている。本発明においては、図示しない電源から所定量の電流を供給することが可能な定電流電源を用いることができる。また、本発明においては、図２に示すようにスイッチ１４を介して電流測定手段１２に接続することにより複数の電流測定手段１２を設けなくても良い。内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９は、図示しない電源に接続され、基準電極１０から供給される電流を戻すことができるようになっている。また、図示しない電源には、基準電極１０に流す電流の電流量および電圧を測定できる手段を設けることができる。
【００２３】
図２に示す実施の形態では、基準電極１０から各検知電極に定電流が流れることにより漏水箇所が存在することを検知することができる。実際の処分場では、二重遮水シート５を用いた遮水工の周辺部での電気的絶縁が完全ではなく、漏水箇所が上部遮水シート５ａに存在するのか、下部遮水シート５ｂに存在するのかを区別することが困難である。本発明においては、上述したような電気的絶縁が完全ではない場合においても漏水箇所が存在するシートを判別することができる。具体的には、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの両方に漏水箇所が存在しない場合、内部検知電極７と基準電極１０との間に接続される電圧測定手段１３ａでは、内部検知電極７が上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとによって密閉されており、各遮水シート５ａ、５ｂが電気抵抗となって高い電位差を示す。ここで、基準電極１０での電圧は、電源から供給される電流と電源に戻る電流との電位差である。また、上部検知電極９と基準電極１０との間に接続される電圧測定手段１３ｃでは、基準電極１０から近い距離に設置されているため、他の電圧測定手段１３ａ、１３ｂに比べて小さい電位差を示す。さらに、下部検知電極８と基準電極１０との間に接続される電圧測定手段１３ｂでは、二重遮水シート５の周辺部において電気的絶縁が不完全なために、二重遮水シート５の外縁をまわり、地盤１を通じて下部検知電極８に電流が流れるため、基準電極１０から下部検知電極８までの電流が流れる距離が上部検知電極９までの距離より遠く、電圧測定手段１３ｃより大きい電位差が測定される。これらの電位差は、漏水箇所がない場合には微小差であるため、基準電極１０の設置位置、定電流電源からの電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などにより各電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃで測定される電位差は変化する。
【００２４】
例えば、上部遮水シート５ａに損傷を生じ、漏水箇所が存在する場合には、漏水箇所Ｂを通して内部検知電極７に電流が流れることとなる。これにより、電圧測定手段１３ａ、１３ｃにおいて測定される電位差が小さくなる。また、下部検知電極８には、流れる電流が変化せず、電圧測定手段１３ｂにおいて測定される電位差は漏水箇所がない場合とほぼ同じ値を示す。この電圧測定手段１３ｂにおいて測定される電位差は、上述した電圧測定手段１３ａ、１３ｃで測定される電位差に比べ、高い電位差となる。図２に示すように基準電極１０を上部遮水シート５ａ上に設け、下部遮水シート５ｂに漏水箇所がある場合には、電圧測定手段１３ｃにおいて測定される電位差は小さく、電圧測定手段１３ａ、１３ｂにおいて測定される電位差は、電流が基準電極１０から上部検知電極９を通して下部検知電極８および内部検知電極７へと流れるため、電圧測定手段１３ｃにおいて測定される電位差に比べて高い電位差となる。また、二重遮水シート５の両方に漏水箇所がある場合には、漏水箇所がない場合と比較して、各電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて測定される電位差が小さくなる。上述したことは、基準電極１０が下部遮水シート５ｂの下に設置されている場合についても同様である。このように、電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて測定される電位差が、漏水箇所がない場合に比べて電圧降下を生じていることを検出することにより、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂのいずれか、または両方のシートに漏水箇所が存在することを検知することができる。
【００２５】
上述したように漏水箇所の検知により、漏水箇所が存在するシートを判別するとともに、内部検知電極７に接続されている電流測定手段１２に流れる電流を測定し、電流分布から漏水箇所Ｂを特定することができる。本発明においては、損傷がなくても遮水シートを通してわずかに電流が流れるため、予め遮水シートを通して流れる電流を測定しておく必要がある。本発明においては、定電流電源において流す電流量により電位差が異なるため、定電流電源から流す電流を１Ａとした場合の電位差に換算し、測定した電位差をそれぞれ比較することができる。本発明においては、電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定した電位差を基準電極１０に流す定電流量で割ることにより換算することができる。
【００２６】
以下、本発明の漏水検知方法について詳細に説明する。図３は、内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９と、それらに接続される電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第１の実施の形態を示した図である。図３（ａ）は、本発明の漏水検知システムを設置したところを示した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す漏水検知システムの各位置における電圧分布を示した図である。なお、各電圧分布は、図３（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの一軸方向のみの位置に対する電位差を示す。
【００２７】
図３（ａ）に示す漏水検知システムは、図２に示すシステムと同様とされ、内部検知電極７が複数設けられ、また、それぞれの内部検知電極７に流れる電流を測定するために図示しない電流測定手段が接続されている。図３（ａ）においては、地盤の凹所に設置した保護砂または保護土上に下部検知電極８が設置され、二重遮水シート５を敷設した上に設置した保護砂または保護土上に上部検知電極９および基準電極１０が設置されている。基準電極１０と内部検知電極７との間、基準電極１０と下部検知電極８との間、基準電極１０と上部検知電極９との間には、それぞれ電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃが接続され、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を測定することができるようになっている。図３（ａ）に示す内部検知電極７は、凹所に敷設された下部遮水シート５ｂの底面部上に所定間隔で複数設置されている。また、内部検知電極７間には、図２に示す導電性材料１１または透水材が設置されていて、漏水箇所から内部検知電極７に適切に電流を流すことができるようになっている。さらに、図３（ａ）においては、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂのいずれのシートにも漏水箇所が存在しないものとされている。
【００２８】
図３（ａ）に示す電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて測定される電位差により二重遮水シート５のいずれかに、または両方に漏水箇所が存在しているかを検知し、図２に示す電流測定手段１２により測定した電流分布から二重遮水シート５のどの位置に漏水箇所があるかを検出することができる。本発明においては、複数の内部検知電極７のいずれかの電極と基準電極１０との間に電圧測定手段１３ａが接続されていても良い。
【００２９】
図３（ａ）に示す実施の形態では、図示しない定電流電源から基準電極１０に電流を流し、基準電極１０と内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９との間の電位差を電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定する。また、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂ、または両方の遮水シート５ａ、５ｂを通して内部検知電極７に流れる電流を図２に示す電流測定手段１２で測定する。図３（ａ）においては、電圧測定手段１３ａで測定される電位差は大きく、電圧測定手段１３ｃにより測定した電位差は小さくなる。また、電圧測定手段１３ｂで測定される電位差は、電圧測定手段１３ａと同程度か、二重遮水シート５の周辺部の絶縁状態によっては電圧測定手段１３ａの値より小さな値を示すことから、上部遮水シート５ａ、下部遮水シート５ｂの両方とも漏水箇所がないことを検知することができる。また、図２に示す電流測定手段１２により測定された電流からも漏水箇所がないことを検知することができる。
【００３０】
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示す二重遮水シート５の内部と基準電極１０との間の電位差Ｖ１と、二重遮水シート５の下部と基準電極１０との間の電位差Ｖ２と、二重遮水シート５の上部と基準電極１０との間の電位差Ｖ３とが示されている。電位差Ｖ１は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂが電気抵抗となってわずかに電流が流れる程度であるため、基準電極１０での電圧に近い値を示す。本発明においては、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂを通して流れる電流を処分場に敷設する前に予め測定することができる。また、二重遮水シート５の下部には、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂが電気抵抗となるが、これら遮水シート５ａ、５ｂの外周部等において電気的絶縁が不完全である場合、その部分を通して電流が流れるため、二重遮水シート５の内部に流れる電流に比べて多くの電流が流れる。これにより、図３（ｂ）においては、電位差Ｖ１と比べて電位差Ｖ２が小さくなっている。また、二重遮水シート５の上部には、基準電極１０との間に遮水シートがなく、二重遮水シート５の下部と比べ、電流が流れる通路として基準電極１０に近いため、電位差V３は、電位差Ｖ１、Ｖ２より小さくなっている。これら電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の差は、微小なものであり、基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などにより変化する。例えば、図３（ｂ）では、電位差Ｖ１が電位差Ｖ２に比べ高い電位差となっているが、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部が適切に接合されていない場合には、その接合されていない部分を通して電流が流れ、電位差Ｖ１が電位差Ｖ２より小さくなる場合もある。測定した電位差Ｖ１、Ｖ２は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂのいずれにも漏水箇所がない場合には基準電極１０での電圧に近い値を示す。本発明においては、これらの電位差を漏水したシートにおいて測定した電位差データと比較するために用いることができる。
【００３１】
本発明においては、上述したように、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂを通してわずかの電流が流れるが、図２に示す電流測定手段１２においてこのわずかの電流量を超える電流を検出することにより、漏水箇所が存在することを検知することもできる。本発明において電流測定手段１２は、上述したように電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより判別された漏水箇所が存在する遮水シートの漏水箇所を電流分布を用いて特定するために用いることができる。
【００３２】
図４は、内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９と、それらに接続される電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水位置を検知している第２の実施の形態を示した図である。図４（ａ）は、本発明の漏水検知システムを設置したところを示した図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す漏水検知システムの各位置における電圧分布を示した図である。なお、各電圧分布は、図４（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの一軸方向のみの位置に対する電位差を示す。
【００３３】
図４（ａ）に示す漏水検知システムも、図３（ａ）に示すシステムと同様とされている。図４（ａ）においては、上部遮水シート５ａに漏水箇所があり、漏水しているものとされている。
【００３４】
図４（ａ）に示す実施の形態では、図示しない定電流電源から基準電極１０に電流を流し、基準電極１０と内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９との間の電位差を電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定する。また、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂ、または両方の遮水シート５を通して内部検知電極７に流れる電流を図２に示す電流測定手段１２で測定する。電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定した電位差から上部遮水シート５ａの漏水箇所が存在することを検知することができる。
【００３５】
図４（ｂ）には、図４（ａ）に示す二重遮水シート５の内部と基準電極１０との間の電位差Ｖ１と、二重遮水シート５の下部と基準電極１０との間の電位差Ｖ２と、二重遮水シート５の上部と基準電極１０との間の電位差Ｖ３とが示されている。電位差Ｖ１は、図４（ａ）に示す上部遮水シート５ａの漏水箇所Ｂを通して電流が流れるため、図３（ｂ）に示す漏水箇所がない場合に比べて電位差Ｖ１が小さくなる。また、電位差Ｖ１は、漏水箇所Ｂに近づくにつれ、漏水箇所Ｂを通して二重遮水シート５の内部により多くの電流が流れるため、漏水箇所Ｂ付近においては急激な電圧降下が起こる。電位差Ｖ２は、図４（ａ）に示す下部遮水シート５ｂの外周部等の絶縁不良な箇所がある場合には、その箇所を通して電流が流れるが、下部遮水シート５ｂが電気抵抗となるため、電位差Ｖ１より大きな電位差を示す。この場合の電位差Ｖ２は、図３（ｂ）に示す漏水箇所が存在しない場合の電位差とほぼ同じ値を示す。電位差Ｖ３は、図４（ａ）に示す漏水箇所Ｂを通して電流が流れるために上部遮水シート５ａ上に電流の流れを生じ、図３（ｂ）に示す漏水箇所が存在しない場合に比べて電位差が小さくなる。また、図４（ａ）に示す漏水箇所Ｂ付近においては、電位差Ｖ１と同様に、急激な電圧降下が起こる。図４（ｂ）では、電位差がＶ２、Ｖ１、Ｖ３の順に示されているが、これらの順は、上記基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などの条件により変わるものである。
【００３６】
図４（ａ）に示す実施の形態のように、上部遮水シート５ａに漏水箇所Ｂがある場合には、図３（ａ）に示す実施の形態のように漏水箇所がない場合と比較して電位差Ｖ１、Ｖ３の電圧降下が起こり、電圧分布に示すように漏水箇所Ｂで急激な電圧降下が起こる。電位差Ｖ１、Ｖ３における電圧降下は、上述した漏水箇所がない場合の電位差Ｖ１とＶ２との差、Ｖ１とＶ３との差、Ｖ２とＶ３との差に比べて充分に大きいものであり、この電圧降下により漏水箇所が存在することを検知することができる。本発明においては、漏水箇所がない場合における各電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を予め測定しておき、その電位差と比較することにより、いずれのシートに漏水箇所が存在するかを検知し、判別することができる。また、内部検知電極７に接続された図２に示す電流測定手段１２を用い、電流分布から判別した上部遮水シート５ａの漏水箇所Ｂを特定することができる。本発明においては、複数の内部検知電極７のそれぞれに基準電極１０との間の電位差を測定することができる電圧測定手段を設け、電圧分布により急激な電圧降下が起こる部分から漏水箇所Ｂを特定することも可能である。また、下部遮水シート５ｂのみが漏水している場合においても、上記と同様にして漏水箇所を検知することができ、さらには基準電極１０を下部遮水シート５ｂの下部に設置することによって漏水箇所を検知することもできる。
【００３７】
図５は、内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９と、それらに接続される電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水位置を検知している第３の実施の形態を示した図である。図５（ａ）は、本発明の漏水検知システムを設置したところを示した図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す漏水検知システムの各位置における電圧分布を示した図である。なお、各電圧分布は、図３（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの一軸方向のみの位置に対する電位差を示している。
【００３８】
図５（ａ）に示す漏水検知システムも、図３（ａ）に示すシステムと同様とされている。図５（ａ）においては、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの両方に漏水箇所があるものとされている。
【００３９】
図５（ａ）に示す実施の形態では、図示しない定電流電源から基準電極１０に電流を流し、基準電極１０と内部検知電極７、下部検知電極８および上部検知電極９との間の電位差を電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定する。また、上部遮水シート５ａまたは下部遮水シート５ｂ、または両方の遮水シート５を通して内部検知電極７に流れる電流を図２に示す電流測定手段１２で測定する。電圧測定手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより測定した電位差から上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの漏水箇所が存在することを検知することができる。
【００４０】
図５（ｂ）には、図５（ａ）に示す二重遮水シート５の内部と基準電極１０との間の電位差Ｖ１と、二重遮水シート５の下部と基準電極１０との間の電位差Ｖ２と、二重遮水シート５の上部と基準電極１０との間の電位差Ｖ３とが示されている。電位差Ｖ１は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂに存在する漏水箇所Ｂ、Ｃを通して電流が流れるため、図３（ｂ）に示す漏水箇所がない場合に比べて電位差Ｖ１は小さくなる。また、電位差Ｖ２は、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂを通り抜ける電流と、上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの外周部等の絶縁不良な箇所がある場合には、その箇所を通して流れる電流とが合わさった電流が流れるが、漏水箇所Ｂ、Ｃから離れた位置では、電流の流れが少なく電位差は大きい。また、電位差Ｖ３は、漏水箇所Ｂを通して図５（ａ）に示す二重遮水シート５の内部および下部に電流が流れることにより上部遮水シート５ａ上に電流の流れを生じるため、図３（ｂ）に示す漏水箇所がない場合に比べて電位差が小さくなっている。また、漏水箇所Ｂ、Ｃの付近においては、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が急激に低下する。さらに、図５（ａ）に示す基準電極１０は、上部遮水シート５ａの上部に設置されていて、電流が流れやすい二重遮水シート５の上部と基準電極１０と間の電位差Ｖ３は、電位差Ｖ２より小さくなっている。
【００４１】
図５（ａ）に示す上部遮水シート５ａおよび下部遮水シート５ｂの両方に漏水箇所が存在する場合、漏水箇所がない場合と同様に、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のそれぞれの差は微小なものとなる。したがって、漏水箇所がない場合の電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を予め測定していない場合、漏水箇所が両方のシートに存在しないのか、両方ともに存在するのか不明となる。この場合には、図２に示す電流測定手段１２によって内部検知電極７に流れる電流を測定することで、容易に漏水箇所が存在することを検知することができる。また、上記電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の差は、上述したように微小なものであり、基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などにより変化する。図５（ｂ）では、電位差がＶ２、Ｖ１、Ｖ３の順に示されているが、これらの順は、上記基準電極１０の設置位置、電流の大きさ、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの接合部の密閉性などの条件により変わるものである。
【００４２】
上述した実施の形態で説明したように、漏水箇所が存在するシートは、漏水箇所が存在しない場合に比べて電位差が低下する。上部遮水シートに漏水箇所が存在する場合には、上部検知電極および内部検知電極において電圧降下が検出される。また、下部遮水シートに漏水箇所が存在する場合には、下部検知電極および内部検知電極において電圧降下が検出される。さらに、上下両方のシートに漏水箇所が存在する場合には、上下両方ともに漏水箇所が存在しない場合と比較して上部検知電極、下部検知電極および内部検知電極において電圧降下が検出される。この場合には、内部検知電極に接続された電流測定手段により電流を測定することで漏水箇所の有無を確認することができる。
【００４３】
図６は、図５（ａ）に示す上部遮水シート５ａ、下部遮水シート５ｂともに漏水箇所が存在する場合において、図２に示す電流測定手段１２により測定した電流分布を示した図である。図５（ａ）に示す上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとの間には、複数の内部検知電極７が所定間隔で設置され、各内部検知電極７は、図２に示すスイッチ１４を介して電流測定手段１２に接続されている。このスイッチ１４を切り換えることにより、各内部検知電極７に流れる電流を測定し、電流分布として表示することができる。図６においては、図５（ａ）に示すように２箇所の漏水箇所Ｂ、Ｃが存在するため、電流分布に２つのピークＤ、Ｅが存在している。図６に示すピークＤ、Ｅは、電流値が異なり、ピークＤの方が高い電流値を示す。ピークＤは、基準電極１０が上部遮水シート５ａの上部に設置され、上部遮水シート５ａに存在する漏水箇所Ｂを通して流れる電流を検出したものである。電流分布は、漏水箇所Ｂから離れるにしたがって、電流値が小さくなるので、図６に示すように上部遮水シート５ａに漏水箇所が２箇所あるのか、上部遮水シート５ａと下部遮水シート５ｂとのそれぞれに一箇所ずつ漏水箇所があるのか判断できない。この場合、図３（ｂ）、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すような各結果を用い、電位差Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の大小を比較することにより漏水箇所が生じている遮水シートを判別することができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明の漏水検知方法および漏水検知システムは、処分場外と処分場内とを電気的に絶縁しなくても、二重遮水シートのいずれのシートに、または両方のシートに漏水箇所が存在するかを容易に検知することができる。また、本発明の漏水検知方法および漏水検知システムは、漏水箇所が存在するシートの漏水箇所を特定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の漏水検知システムを設置した廃棄物処分場の概略的な断面を示した図。
【図２】 本発明の漏水検知システムを詳細に示した図。
【図３】 内部検知電極、下部検知電極および上部検知電極と、それらに接続される電圧測定手段とが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第１の実施の形態を示した図。
【図４】 内部検知電極、下部検知電極および上部検知電極と、それらに接続される電圧測定手段とが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第２の実施の形態を示した図。
【図５】 内部検知電極、下部検知電極および上部検知電極と、それらに接続される電圧測定手段とが設けられた漏水検知システムを設置し、漏水箇所を検知している第３の実施の形態を示した図。
【図６】 図５に示す上部遮水シート、下部遮水シートともに漏水箇所が存在する場合において、電流測定手段により測定した電流分布を示した図。
【符号の説明】
１…地盤
２…遮水部
３…廃棄物
４、６…保護砂または保護土
５…遮水シート
５ａ…上側遮水シート
５ｂ…下側遮水シート
７…内部検知電極
８…下部検知電極
９…上部検知電極
１０…基準電極
１１…導電性材料
１２…電流測定手段
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…電圧測定手段
１４…スイッチ
Ａ…電流
Ｂ、Ｃ…漏水箇所
Ｄ、Ｅ…ピーク
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…電位差
Claims (6)
- 地盤の凹所と該凹所に沿った該地盤上に敷設され遮水構造が設けられた遮水部とを備える遮水構造物の漏水を検知するための漏水検知方法であって、該方法は、
前記遮水部に敷設される二重遮水シートの上部または下部に設置され、電源と接続されて該電源から電流が供給される基準電極と該二重遮水シートの上部に設置される上部検知電極との間の電位差と、前記基準電極と前記二重遮水シートの内部に設置される内部検知電極との間の電位差と、前記基準電極と前記二重遮水シートの下部に設置される下部検知電極との間の電位差とを用い、前記二重遮水シートのうち漏水箇所が存在するシートを判別するステップを含む、漏水検知方法。 - 前記判別するステップは、前記各電位差を測定し、電圧降下を検出することを特徴とする、請求項１に記載の漏水検知方法。
- さらに、前記基準電極から複数の前記内部基準電極に流れる電流を測定し、電流分布により漏水箇所を特定するステップを含む、請求項１または２に記載の漏水検知方法。
- 地盤の凹所と該凹所に沿った該地盤上に敷設され遮水構造が設けられた遮水部とを備える遮水構造物の漏水を検知するための漏水検知システムであって、該システムは、
前記遮水部に敷設される二重遮水シートと、
前記二重遮水シートの内部に設置される内部検知電極と、
前記二重遮水シートの上部に設置される上部検知電極と、
前記二重遮水シートの下部に設置される下部検知電極と、
前記地盤または前記二重遮水シートの上部または下部に設置され、電源と接続されて該電源から電流が供給される基準電極と、
前記上部検知電極と前記基準電極との間の電位差と、前記下部検知電極と前記基準電極との間の電位差と、前記内部検知電極と前記基準電極との間の電位差とを測定するための電圧測定手段とを含む、漏水検知システム。 - 前記漏水検知システムは、前記電圧測定手段によって電圧降下を検出することにより、前記二重遮水シートのうち漏水箇所が存在するシートを判別することを特徴とする、請求項４に記載の漏水検知システム。
- 前記漏水検知システムは、複数の前記内部検知電極と、前記複数の内部検知電極に流れる電流を測定するための電流測定手段とを含む、請求項４または５に記載の漏水検知システム。
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