JP4187226B1 - 地下水採水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボーリング孔や井戸に降ろして複数の深度ごとの地下水を連続して一工程で採水することができる簡単な構造の地下水採水装置を提供する。
【解決手段】ボーリング孔に降ろされて深度毎の地下水を採水する地下水採水装置において、ボーリング孔６内に先に降ろされて地下水が採水される内管１が、地下水が流入流出する開口８を有する縦方向に接続・分離可能な有底の内管１からなり、接続された各内管１に地下水が採水された後に内管を取り囲んでボーリング孔６に降ろされる外管２が、各内管１に対応して独立して取り囲む縦方向に接続・分離可能な外管２からなり、各外管２の下部に各内管１の下部の外面に接触して各外管内を独立して閉塞するＯリング９が取り付けられている地下水採水装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボーリング孔や井戸に降ろして複数の深度ごとの地下水を一度で採水することができるだけでなく、所定の深度の地下水も採水することができる地下水採水装置に関する。

揮発性有機化合物、重金属、農薬、油などによる地下水汚染を把握するために、ボーリング孔に地下水採水装置を降ろして採水し、地下水汚染物質や濃度を分析している。従来の採水装置の主なものは、簡易採水器（ベーラー）、小型水中ポンプ、井戸用採水器（非特許文献１参照）等があり、所定の深度で一箇所のみの採水装置であった。この様な従来技術の課題を解決するために、１地点における複数深度の地下水の採水を行う採水方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載された、採水方法および採水装置は次のとおりである。採水方法は、複数の所望の深度に各々ストレーナを有する単孔を設置し、各々が一端に取水口を有する複数の採水管を単孔に導入して各採水管の取水口を前記所望の深度付近に位置させ、吸水により膨張する区画部材を前記取水口ストレーナの間に位置するように配置し吸水させて各取水口間が遮断されるように単孔内を膨張した区画部材によって区画し、該区画部材によって区画された単孔から前記採水管の各々を通して採水する。また、採水装置は、各々が一端に取水口を有し所望の深度付近に該取水口が位置するように単孔に導入される複数の採水管と、単孔内の前記採水管の各取水口間に配置され吸水により膨張して該取水口間を遮断するように単孔内を区画する区画部材と、前記区画部材により区画された単孔から前記採水管を通して採水するために該採水管の各他端に接続される吸引装置とを備えるものである。
特開平８−２２６１４３号公報 地盤工学会編，「地盤調査の方法と解説」p.715〜719,(2004)

前記特許文献に記載された採水では、複数箇所に単孔を形成し、各単孔ごとに採水管を所望の深度付近に位置させ区画部材によって区画して遮断しなければならないので、準備のための施工に手間がかかる。また、各単孔にそれぞれ採水装置を配置しなくてはならないため、設備が複雑となる。

そこで、本発明は、ボーリング孔や井戸に降ろして複数の深度ごとの地下水を連続して一工程で採水することができる簡単な構造の地下水採水装置を提供するものである。

本発明の地下水採水装置は、ボーリング孔に降ろされて深度毎の地下水を採水する地下水採水装置において、ボーリング孔内に先に降ろされて地下水が採水される縦方向に接続・分離可能な有底の内管と、接続された各内管に地下水が採水された後に内管を取り囲んでボーリング孔に降ろされる縦方向に接続・分離可能な外管とからなり、前記内管は、最下位の内管がその下端に最下位の外管を支持する外管支持用フランジを有し、前記内管の上部には内管のボーリング孔への挿入時および引き上げ時に内管の落下を防止するためにボーリング孔の開口部を取り囲んで設置された環状の開口部カラーに支持される落下防止用ピンを挿入する落下防止用孔が対向して形成され、ボーリング孔に降ろされている状態において、落下防止用孔は上側の外管に対応する位置に設けられ、さらに、上側の外管に隣接する下側の外管に対応する位置には地下水が流入流出する通水開口が設けられ、前記外管は、その先端部に、ボーリング孔内で各内管を取り囲んで水封した状態にする、内管の前記落下防止用孔の下部の外周に接する幅のＯリングが取り付けられていることを特徴とする。

地下水汚染は汚染物質、深度および地層状態によって汚染分布が異なっているが、本発明の地下水採水装置は、全深度の地下水を深度毎に同時に採取できるので、地下水汚染分布を的確に把握することが可能となる。そのため、複数本のボーリング孔で測定すれば、２次元、３次元的に汚染分布域が解明される。地下水汚染の時間的な拡散状態もモニタリングすることができる。また、修復対策の設計・施工が合理的にでき、修復施工後のモニタリングも信頼性が高い。

本発明の地下水採水装置は、内管と外管が規定長さで独立し、引き上げ時に水密状態の採水器となっているので、所定深度での地下水を確実に採水することができる。

本発明の地下水採水装置は、採水器となる内管と外管がネジの接続により自由に延長・短縮することができるので、あらゆる深度に対応することが可能となる。

本発明の地下水採水装置は、内管どうしおよび外管どうしをネジで接続する簡単な構造なので、簡単な操作で１人でも作業可能である。

本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の地下水採水装置をボーリング孔にセットした状態を示す全体模式図、図２は本発明の地下水採水装置の外管と内管の断面を示す図、図３は本発明の地下水採水装置の外管と内管を示す分解斜視図である。

図１において、本発明の採水装置の内管１どうしおよび外管２どうしがそれぞれ垂直方向に接続された状態で最上位の内管１の上部に取り付けられたフック３に掛けられたワイヤ４によりやぐら５から吊り下げられて、ボーリング孔や井戸６の中に挿入されセットされる。外管２は最下位の外管支持用フランジ７に支持される。内管には地下水が通る通水開口８、例えばスリット、孔、メッシュが設けられている。外管２どうしはＯリング９を介して接続されている。

図２および図３において、内管１は円形断面の筒状で、上部が開放された有底の容器である。内管１はステンレスなどの化学変化しない材質で製作する。内管１は、例えば、ボーリング孔の直径が約５ｃｍ、深さ約２０ｍの場合、内管１の直径約３ｃｍ、内管１の長さ１ｍ程度にして約１ｍごとに採水する。

内管１は、その上端の外周に外ネジ１０および下端の内周に内ネジ１２が形成される。上下の内管１は外ネジ１０と内ネジ１２の螺合により接続される。

内管１の表面には内管内に地下水を通す通水開口８が形成される。通水開口８は、例えば、図２および図３に示すように、複数のスリット８を設ける。スリット８は、内管１をボーリング孔６に挿入する際に上の水が流入するが、所定位置に放置することによって所定位置の地下水と完全に入れ替わるようにするために底の近辺まで長く形成し、底部分の空間を小さくする。

最下位の内管１の下端には、外管２を支持するため内管１の外周から張り出した外管支持用フランジ７が設けられる。外管支持用フランジ７は内管と一体に形成したり、内管１の下端にネジを形成して螺合させて取り付けたりしてもよい。

最上位の内管１の上端には、ワイヤ４を掛けるフック３が設けられたフック接続具１１を着脱自在に接続できるようにする。フック接続具１１は、下部を内管上端の外ネジ１０に螺合できる内ネジが形成されている。フック接続具１１は上部に形成した孔に通して回転自在のフック３で構成される。フック３をフック接続具１１の孔に通して回転自在に設けることにより、フック３に掛けたワイヤ４を捩ることなく内管１を回すことができる。

内管１の上部には、内管１のボーリング孔６への挿入時および引き上げ時に内管１の落下を防止するためにボーリング孔６の開口部を取り囲んで設置された環状の開口部カラー２２に支持される落下防止用ピン１３（図５）を挿入する落下防止用孔１４が対向して形成される。

内管１を取り囲んで外管２が配置され、水封構造により、内管１の引き上げ時に採水された地下水が漏れるのを防止する。外管２は、その上端の外周には外ネジ１５が形成され、下端の内周の段部には内ネジ１６が形成される。外管２どうしは、外ネジ１５と内ネジ１６との螺合により接続される。外管２はステンレスなどの化学変化しない材質で製作する。

外管２の下端の内ネジ１６が形成された内周の段部には弾性を有する化学変化しないシリコンゴムなどのＯリング９が取り付けられている。内ネジと外ネジを螺合させ、締め付けることによりＯリング９は固定される。Ｏリング９は、内管１の外周に軽く接する幅にする。接触の程度は、外ネジ１５と内ネジ１６の締め付けの程度により調整できる。

外管２のうち、外管支持用フランジ７に支持される最下位の外管２は、Ｏリング９を取り付けるため、外管最下部管２１の上端の外ネジ２３と外管２の下端の内ネジ１６を螺合させ締め付けてＯリング９を固定する。

図４は本発明の地下水採水装置の外管を降ろす際に使用する外管保持具２０の一例を示す平面図である。

外管２をボーリング孔内に降ろす際に使用する外管保持具２０は、外管２を取り囲むように対向する２分割された、シリコンゴムパッキン１７を内周に備えたシリコンゴムパッキン保持体１８を蝶ナット１９により締め付けて外管２を挟んで保持する。

次に、本発明の地下水採水装置の使用手順について説明する。図５は本発明の地下水採水装置の内管を取り出す方法の説明図である。

（１）内管のセッティング
図２および図５において、下端に外管支持用フランジ７を有する最下位の内管１の落下防止用孔１４に落下防止用ピン１３を通し、内管１をボーリング孔６の開口部の回りに設置された開口部カラー２２に支持する。支持した内管１の上端の外ネジ１０と、２番目に接続する内管１の下端の内ネジ１２を螺合させて接続する。

接続が終了すると、落下防止用孔１４から落下防止用ピン１３を抜き、接続された内管１を下降させた後、接続された２番目の内管１の落下防止用孔１４に落下防止用ピン１３を通してボーリング孔６の開口部カラー２２に支持する。接続された内管は深度が浅い場合は手作業で保持しながら下降させることができるが、深度が深くなると下降時の万が一の落下を防ぐため、下降の際には、フック接続具１１を内管１に取り付け、フック３にワイヤ４を掛けて降下させ、内管１の落下防止用孔１４に落下防止用ピン１３を通してボーリング孔６の開口部カラー２２に支持するようにする。

以上のボーリング孔６の開口への内管１の支持、内管１どうしの接続、接続された内管１の下降の手順を繰り返して内管１を接続していく。この接続作業を最下位の内管１がボーリング孔６の底に達するまで行う。この内管１を下降させる際、気泡の発生や地下水の乱れを生じさせないように静かに降下させるように注意を払う。

こうして、接続された内管１がボーリング孔６にセットされると、各内管１に設けられているスリット８を通して地下水がその流れにより流入、流出する。内管内が各深度の地下水で入れ替わる所定の期間そのままの状態に維持しておく。

所定の期間経過後、内管１の引き上げ作業を行う。

（２）外管のセッティング
内管１の引き上げ作業の際に、内管１の中に取り入れた地下水を採水するために、各内管１の外周を外管２で取り囲んで水封した状態にセッティングして、内管１と外管２をともに引き上げていく。

外管２のセットの手順は次のとおりである。まず、最下位の内管１を取り囲む最下位の外管２を図４に示す外管保持具２０に保持し、外管を保持した外管保持具２０をボーリング孔６の開口部カラー２２に支持する。最下位の外管２の下部は外管最下部管２１の上端の外ネジ２３と外管２の下端の内ネジ１６を螺合させ締め付けてＯリング９が固定されて内管１に軽く接して水密構造となる。

次いで、最下位の外管２に２番目に接続する外管２を螺合により接続する。その際、２番目の外管２の下端の内周に形成された段部に取り付けられたＯリングが螺合により締め付けられ、内管１に軽く接して水密構造となる。

２番目の外管２の接続が完了すると、２番目の外管２に外管保持具２０を取り付けた後、最下位の外管２に取り付けていた外管保持具２０を外して接続された外管２を、ボーリング孔６内の地下水が撹乱しないようにゆっくり下降させる。下降後、３番目の外管２を２番目の外管２に螺合させ、締め付けによりＯリング９が内管に軽く接して水密構造となる。

以上のボーリング孔６の開口部カラー２２への外管保持具２０による外管２の支持、外管２どうしの接続、接続された外管２への外管保持具２０の取り付けと前行程の外管保持具２０の取り外し、接続された外管２の下降の手順を繰り返して外管２を接続していく。この接続作業を最下位の外管２が内管１の外管支持用フランジ７に達するまで行う。

（３）内管および外管の引き上げ
図５は本発明の地下水採水装置の内管を取り出す手順の説明図である。

外管２のセッティングが完了すると、最上位の内管１の上端にフック接続具１１を取り付け、フック３にやぐらのワイヤ４を掛けて巻き上げて内管１を引き上げる。内管１の外管支持用フランジ７に支持されている外管２も引き上げられる。内管１は、２番目の内管１の落下防止用孔１４に落下防止用ピン１３が挿入できるレベルまで巻き上げる。

この状態で最上位の外管２を回転させてネジを外し、２番目の外管２から切り離し、２番目の内管１の落下防止用孔１４に落下防止用ピン１３を挿入して内管１を開口部カラー２２に支持する。

次いで、最上位の内管１を回転させてネジを外し、２番目の内管１から切り離す。フック３はフック接続具１１に自転可能に取り付けられているので、内管１の回転にワイヤ４が捩れることはない。このとき、外管２の下端のＯリング９は内管に接して水密状態になっているので、採水した地下水の漏れを抑えることができる。

前記と同様の手順により、外管をその下の外管から切り離し、内管を落下防止用孔に落下防止用ピンを挿入して支持した後、内管をその下の内管から切り離し、切り離された内管および外管内の地下水を分析用の試料容器に移す手順を繰り返すことにより、深度毎の地下水を順次採水することができる。

地下水を採取した後の内管１および外管２は、次の採水に備えて水または中性洗剤でブラシ、タオルなどを用いて丁寧に洗浄して、地下水が残留しないようにする。

本発明の地下水採水装置をボーリング孔にセットした状態を示す全体模式図である。 本発明の地下水採水装置の外管と採水管の接続部分を示す断面図である。 本発明の地下水採水装置の外管と採水管を示す分解斜視図である。 本発明の地下水採水装置の外管を降ろす際に使用する外管保持具の平面図である。 本発明の地下水採水装置の内管を取り出す手順の説明図である。

符号の説明

１：内管 ２：外管
３：フック ４：ワイヤ
５：やぐら ６：ボーリング孔
７：外管支持用フランジ ８：通水開口（スリット）
９：Ｏリング １０：内管の外ネジ
１１：フック接続具 １２：内管の内ネジ
１３：落下防止用ピン １４：落下防止用孔
１５：外管の外ネジ １６：外管の内ネジ
１７：ゴムパッキン １８：ゴムパッキン保持体
１９：蝶ナット ２０：外管保持具
２１：外管最下部管 ２２：開口部カラー
２３：外管最下部管の外ネジ

Claims (2)

1. ボーリング孔に降ろされて深度毎の地下水を採水する地下水採水装置において、
   ボーリング孔内に先に降ろされて地下水が採水される縦方向に接続・分離可能な有底の内管と、接続された各内管に地下水が採水された後に内管を取り囲んでボーリング孔に降ろされる縦方向に接続・分離可能な外管とからなり、
   前記内管は、最下位の内管がその下端に最下位の外管を支持する外管支持用フランジを有し、前記内管の上部には内管のボーリング孔への挿入時および引き上げ時に内管の落下を防止するためにボーリング孔の開口部を取り囲んで設置された環状の開口部カラーに支持される落下防止用ピンを挿入する落下防止用孔が対向して形成され、ボーリング孔に降ろされている状態において、落下防止用孔は上側の外管に対応する位置に設けられ、さらに、上側の外管に隣接する下側の外管に対応する位置には地下水が流入流出する通水開口が設けられ、
   前記外管は、その先端部に、ボーリング孔内で各内管を取り囲んで水封した状態にする、内管の前記落下防止用孔の下部の外周に接する幅のＯリングが取り付けられていることを特徴とする地下水採水装置。
2. 最上位の内管の上部に取り付けられた内管を吊るフックが自転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の地下水採水装置。

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