JP4356584B2 - Bedrock groundwater intake facility - Google Patents
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本発明は、岩盤地下水取水施設に関し、特に、島嶼において淡水からなる地下水が凸レンズ状になった淡水レンズを取水源とする岩盤地下水取水施設に関する。 The present invention relates to a bedrock groundwater intake facility, and more particularly, to a bedrock groundwater intake facility using a freshwater lens in which the groundwater made of freshwater has a convex lens shape on an island.
難透水性基盤が深い島嶼では、降雨に起因した地下水は、比重の差によって海水や汽水性地下水の上にレンズ状に浮かんだ状態で存在することが知られており、その形状から淡水レンズと呼ばれている。 On islands with a deep non-permeable base, it is known that the groundwater caused by rainfall exists in a lens-like shape floating on seawater or brackish groundwater due to the difference in specific gravity. being called.
琉球石灰岩や火山岩のような高透水性岩盤1が難透水性岩盤2上に厚く分布する島嶼では、淡水の地下水が凸レンズ状になった淡水レンズ3が地下に形成されることが多い(図4参照)。特に、沖縄県に多い琉球石灰岩からなる島嶼は、透水係数が10−2〜10−1cm/sec程度と極めて高いため、降雨が多い割に地下水面が高くならず、地下水は扁平な淡水レンズの形状で存在することが多い。琉球石灰岩からなる島嶼は、地形も扁平で河川等もない場合が多く、淡水レンズは貴重な水資源となる。しかし、井戸等の地下水開発を行うと、淡水レンズが縮小して海水が浸入するおそれがあり、地下水の塩水化を防止できる地下水開発方法が望まれている。
In the islands where the highly permeable rocks 1 such as Ryukyu limestone and volcanic rocks are thickly distributed on the hardly
琉球石灰岩からなる島嶼における代表的な水資源開発方法として、難透水性岩盤が比較的浅い場合には、「堰上げ型」や「塩水浸入阻止型」の地下水ダムが多く建設されているが、図4のように難透水性岩盤が深い場合には、地下ダムの適用は技術的且つコスト的に困難である。また、井戸による地下水開発は、井戸を中心としたロート状の水位低下ゾーンが生じるため、井戸周辺の淡水レンズが薄くなり、海水が浸入しやすくなる。
そこで、淡水レンズ中の地下水を広範囲から一様に集水して水位低下量を低減することを目的として、図5に示すように、淡水レンズ3に達する立坑20と、当該立坑20から淡水レンズ3内に水平放射状に設けられた集水孔21からなる岩盤地下水取水施設が提案されている(非特許文献1参照)。
Therefore, for the purpose of uniformly collecting groundwater in the freshwater lens from a wide range to reduce the amount of water level drop, as shown in FIG. 5, a
しかしながら、非特許文献1に記載された岩盤地下水取水施設は、揚水量が過度になると、淡水レンズ3が3’のように縮小し、淡水レンズ3底面から海水sが浸入するおそれがあるうえ、塩水化防止の管理は、揚水量を変化させて試行錯誤的に行う必要があり、実際的な運用は難しい。
However, in the bedrock groundwater intake facility described in Non-Patent Document 1, when the amount of pumped water becomes excessive, the
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、淡水レンズの塩水化防止を確実に行える岩盤地下水取水施設を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bedrock groundwater intake facility that can reliably prevent salt watering of a freshwater lens.
上記目的を達成するため、本発明に係る岩盤地下水取水施設は、島嶼において淡水からなる地下水が凸レンズ状になった淡水レンズを取水源とする岩盤地下水取水施設であって、地表から前記淡水レンズ内まで掘り下げられ下位部を吸水槽とする立坑と、当該立坑の下位部から前記淡水レンズに向けて削孔され、供給水を前記淡水レンズに送水する注水孔と、当該注水孔より上方の前記淡水レンズ内において前記立坑から前記淡水レンズに向けて削孔され、地下水を集水して前記吸水槽に送水する集水孔とを備えることを特徴とする。
ここで、「凸レンズ状になった淡水レンズ」とは、上面および下面の曲率が同じ両凸レンズだけでなく、平凸レンズのような上面と下面で異なる曲率を有する形状の淡水レンズも対象としている。
本発明では、淡水レンズ内において集水孔の下方に注水孔を設置しているので、供給水が注水孔から淡水レンズ内に送水され、揚水によって淡水レンズが縮小することがない。その結果、淡水レンズ底面からの海水の浸入が防止され、淡水レンズが塩水化することがない。
In order to achieve the above object, a rock groundwater intake facility according to the present invention is a rock groundwater intake facility that uses a freshwater lens having a convex lens shape as a groundwater composed of freshwater on an island, and is located in the freshwater lens from the ground surface. A shaft with a lower portion as a water absorption tank, a water injection hole that is drilled from the lower portion of the shaft toward the fresh water lens, and feeds water to the fresh water lens, and the fresh water above the water injection hole A water collecting hole is formed in the lens from the shaft toward the fresh water lens, and collects groundwater and feeds it to the water absorption tank.
Here, “a freshwater lens having a convex lens shape” is intended not only for a biconvex lens having the same curvature on the upper and lower surfaces, but also for a freshwater lens having a different curvature on the upper and lower surfaces such as a plano-convex lens.
In the present invention, since the water injection hole is installed below the water collection hole in the fresh water lens, the supplied water is fed from the water injection hole into the fresh water lens, and the fresh water lens is not reduced by pumping. As a result, the intrusion of seawater from the bottom surface of the fresh water lens is prevented, and the fresh water lens is not salted.
また、大規模な淡水レンズを取水源とする場合には、上記構成に代えて、本発明に係る岩盤地下水取水施設が、地表から前記淡水レンズ内まで掘り下げられ下位部を吸水槽とする立坑と、当該立坑の下位部から側方に掘削された注水トンネルと、当該注水トンネルから前記淡水レンズに向けて削孔され、供給水を当該注水トンネルを介して前記淡水レンズに送水する注水孔と、前記注水トンネルおよび前記注水孔より上方の前記淡水レンズ内において前記立坑から側方に掘削された集水トンネルと、当該集水トンネルから前記淡水レンズに向けて削孔され、地下水を集水して当該集水トンネルを介して前記吸水槽に送水する集水孔とを備えていてもよい。 In addition, when using a large-scale freshwater lens as a water source, instead of the above configuration, a rock groundwater intake facility according to the present invention is a shaft that is dug down from the surface to the inside of the freshwater lens, and the lower part is a water absorption tank. A water injection tunnel excavated laterally from the lower part of the shaft, a water injection hole that is drilled from the water injection tunnel toward the fresh water lens, and supplies water to the fresh water lens through the water injection tunnel, A water collection tunnel excavated laterally from the shaft in the fresh water lens above the water injection tunnel and the water injection hole, and drilled from the water collection tunnel toward the fresh water lens to collect groundwater. A water collecting hole for supplying water to the water absorption tank through the water collecting tunnel may be provided.
また、本発明に係る岩盤地下水取水施設では、地表から前記淡水レンズに向けて削孔され、供給水を前記淡水レンズに送水する地表注水孔を臨海部に備えていてもよい。
本発明では、地表から淡水レンズに向けて削孔された地表注水孔を臨海部に設け、地表注水孔から淡水レンズの周縁部に供給水を送水することにより、淡水レンズ側方からの海水の浸入を防止することができる。
In the rock groundwater intake facility according to the present invention, a surface water injection hole that is drilled from the ground surface toward the freshwater lens and feeds supply water to the freshwater lens may be provided in the coastal area.
In the present invention, a surface water injection hole drilled from the ground surface toward the fresh water lens is provided in the coastal area, and water is supplied from the surface water injection hole to the periphery of the fresh water lens, so that the seawater from the side of the fresh water lens is Intrusion can be prevented.
本発明によれば、地表から淡水レンズ内まで掘り下げられた立坑から淡水レンズに向けて削孔された集水孔に加えて、当該集水孔の下方に前記立坑から淡水レンズに向けて削孔された注水孔を備えているので、注水孔から供給水が淡水レンズ内に送水され、揚水によって淡水レンズが縮小することがない。その結果、淡水レンズ底面からの海水の浸入が阻止され、淡水レンズの塩水化が防止される。 According to the present invention, in addition to the water collecting hole drilled from the vertical surface drilled from the ground surface into the fresh water lens toward the fresh water lens, the hole drilled from the vertical shaft toward the fresh water lens below the water collecting hole. Since the water injection hole is provided, the supply water is fed from the water injection hole into the fresh water lens, and the fresh water lens is not reduced by pumping. As a result, the intrusion of seawater from the bottom surface of the fresh water lens is prevented, and the salt water of the fresh water lens is prevented.
以下、本発明に係る岩盤地下水取水施設の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る岩盤地下水取水施設の第一の実施形態を示す概念図である。
図1に示すように、本発明に係る岩盤地下水取水施設は、島尻泥岩などの難透水性岩盤2上に形成され、周囲を海4に囲まれた琉球石灰岩や火山岩などの高透水性岩盤1からなる島嶼に建設される。
Hereinafter, an embodiment of a bedrock groundwater intake facility according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a rock groundwater intake facility according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the bedrock groundwater intake facility according to the present invention is formed on a low-
取水源は、淡水からなる地下水が凸レンズ状になった淡水レンズ3であり、淡水レンズ3は、高透水性岩盤1内に浸透した海水に浮いた状態で安定している。また、淡水レンズ3から難透水性岩盤2まではかなりの距離があり、取水施設として地下ダムは建設困難である。
The water intake source is a
本実施形態では、地表から淡水レンズ3の底面近くまで立坑5を掘り下げ、立坑5の下位部から淡水レンズ3に向けて略水平放射状に削孔された注水孔7が延在している。また、淡水レンズ3内において注水孔7の上方には、立坑5から淡水レンズ3に向けて略水平放射状に削孔された集水孔6が延在している。
In this embodiment, the
立坑5の下位部は、集水孔6によって集水された地下水を貯留するための吸水槽5aとなっている。
立坑5内には、吸水槽5aに貯留された地下水wを地上で利用するために、吸水槽5aから地上まで配設された揚水管9と揚水管9の末端に接続された揚水ポンプ8から構成される揚水手段が備えられている。
The lower part of the
In the
本発明に係る岩盤地下水取水施設の取水原理は、淡水レンズ3の水位L2と立坑水位L1との水頭差を利用するものであり、揚水手段を用いて立坑水位L1を調整することで取水量を制御することができる。
立坑水位L1は淡水レンズ3の水位L2より多少低い程度とし、揚水による淡水レンズ3の縮小を極力抑えている。
Intake principle of bedrock groundwater intake facility according to the present invention, which utilizes the water head difference between the water level L 2 and pit water level L 1
Pit water level L 1 is the degree somewhat lower than the level L 2 of the
しかし、本発明に係る岩盤地下水取水施設では、立坑5下方の淡水レンズ3底面からの海水の浸入をさらに確実に防止するため、集水孔6の下方に注水孔7を設置し、注水孔7から淡水レンズ3に供給水を送水している。
供給水は、地上に設置された水質調整装置10と加圧ポンプ11を経て、注水孔7の基端部に設置されたパッカー7aを貫通する注水管12を介して注水孔7に送られ、注水孔7から淡水レンズ3内に送水される。
これにより、淡水レンズ3の上水面が揚水により幾分低下しても、注水孔7が海水浸入に対するウォーターカーテンとなり、塩水化を確実に防止することができる。しかも、注水孔7を設置することにより、注水孔7から集水孔6に向かう地下水wの流れが発生するため、供給水はかなり回収でき、取水能力もさらに向上する。
However, in the bedrock groundwater intake facility according to the present invention, the water injection hole 7 is provided below the water collection hole 6 in order to further prevent the intrusion of seawater from the bottom surface of the
The supplied water is sent to the water injection hole 7 via the
Thereby, even if the upper water surface of the
供給水には揚水した地下水の一部を用いてもよいし、下水処理水や雨水等を利用してもよいが、注水時の目詰まりを防止するために水質調整装置10を設置している。水質調整装置10は多段の処理装置で構成し、大きい懸濁物から極めて微細な懸濁物まで多段の処理装置で順次除去し、微細物の増殖が懸念される場合は塩素系の薬品を添加する。また、供給水中の重金属イオンが目詰まり要因として懸念される場合は、重金属イオンの強制酸化措置と濾過装置等で構成された重金属イオン処理装置を水質調整装置10に付加する。
なお、供給水が所定の基準以上に清浄なものであるならば、水質調整装置10による水質調整は不要である。
A part of the groundwater pumped up may be used as the supply water, or sewage treated water, rainwater, or the like may be used, but a water
If the supplied water is cleanr than a predetermined standard, the water quality adjustment by the water
加圧ポンプ11は、注水孔7に海水の浸入を防止するうえで必要な水頭圧を与えるために必要に応じて設置する。この際、所要水頭(水位)は、初期の淡水レンズ3の水位L2程度でよい。
The pressurizing
本実施形態による岩盤地下水取水施設では、地表から淡水レンズ3内まで掘り下げられた立坑5から淡水レンズ3に向けて削孔された集水孔6に加えて、集水孔6の下方に立坑5から淡水レンズ3に向けて削孔された注水孔7を備えているので、注水孔7から供給水が淡水レンズ3内に送水され、揚水によって淡水レンズ3が縮小することがない。その結果、淡水レンズ3底面からの海水の浸入が阻止され、淡水レンズ3の塩水化が防止される。
In the bedrock groundwater intake facility according to the present embodiment, in addition to the water collecting hole 6 drilled from the
図2は、本発明に係る岩盤地下水取水施設の第二の実施形態を示す概念図である。
図2に示すように、本実施形態では、第一の実施形態に加えて、地表から淡水レンズ3に向けて削孔され、供給水を淡水レンズ3に送水する地表注水孔13が、海4に面する島の周囲(臨海部)に設置されている。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the rock groundwater intake facility according to the present invention.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, in addition to the first embodiment, the surface
地表注水孔13には、水質調整装置10と加圧ポンプ11を経た供給水が注水管12を介して送水される。
本実施形態による岩盤地下水取水施設では、地表から淡水レンズ3に向けて削孔された地表注水孔13を臨海部に設け、地表注水孔13から淡水レンズ3の周縁部に供給水を送水することにより、淡水レンズ3側方からの海水の浸入を防止することができる。
Supply water that has passed through the water
In the bedrock groundwater intake facility according to the present embodiment, a surface
図3は、本発明に係る岩盤地下水取水施設の第三の実施形態を示す概念図である。
本実施形態は、大規模な淡水レンズ3を取水源とする場合の岩盤地下水取水施設であり、図3に示すように、地表から淡水レンズ3内まで掘り下げられた立坑5の下位部から側方に掘削された注水トンネル15を備えるとともに、淡水レンズ3内において注水トンネル15の上方に、立坑5から側方に掘削された集水トンネル14を備えている。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the rock groundwater intake facility according to the present invention.
This embodiment is a bedrock groundwater intake facility in the case of using a large-
集水トンネル14の壁面には、淡水レンズ3に向けて略水平に削孔された複数の集水孔16が設けられている。集水トンネル14自体は、集水孔16によって集水された地下水が吸水槽5aに流れるように、吸水槽5aに向けて下る水勾配を有するように設けられている。
一方、注水トンネル15の壁面には、淡水レンズ3に向けて略水平に削孔された複数の注水孔17が設けられている。注水トンネル15の基端部はパッカー15aによって封止されており、地上に設置された水質調整装置10と加圧ポンプ11を経た供給水は、パッカー15aを貫通する注水管12によって注水トンネル15から注水孔17に送られ、注水孔17から淡水レンズ3内に送水される。
The wall surface of the
On the other hand, the wall surface of the
以上、本発明に係る岩盤地下水取水施設の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、第三の実施形態において、第二の実施形態のように、地表注水孔を臨海部に設けてもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。 As mentioned above, although the embodiment of the bedrock groundwater intake facility according to the present invention has been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof. For example, in the third embodiment, a surface water injection hole may be provided in the coastal area as in the second embodiment. In short, it is only necessary to obtain the desired function in the present invention.
1 高透水性岩盤
2 難透水性岩盤
3 淡水レンズ
4 海
5、20 立坑
5a 吸水槽
6、16、21 集水孔
7、17 注水孔
7a、15a パッカー
8 揚水ポンプ
9 揚水管
10 水質調整装置
11 加圧ポンプ
12 注水管
13 地表注水孔
14 集水トンネル
15 注水トンネル
w 地下水
s 海水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Highly
Claims (3)
地表から前記淡水レンズ内まで掘り下げられ下位部を吸水槽とする立坑と、当該立坑の下位部から前記淡水レンズに向けて削孔され、供給水を前記淡水レンズに送水する注水孔と、当該注水孔より上方の前記淡水レンズ内において前記立坑から前記淡水レンズに向けて削孔され、地下水を集水して前記吸水槽に送水する集水孔とを備えることを特徴とする岩盤地下水取水施設。 A rock groundwater intake facility that uses freshwater lenses in the form of a convex lens.
A shaft that is dug down from the ground surface into the fresh water lens and has a lower portion as a water absorption tank, a water injection hole that is drilled from the lower portion of the shaft toward the fresh water lens, and feeds water to the fresh water lens, and the water injection A rock groundwater intake facility comprising a water collection hole that is drilled from the vertical shaft toward the freshwater lens in the freshwater lens above a hole and collects groundwater and feeds it to the water absorption tank.
地表から前記淡水レンズ内まで掘り下げられ下位部を吸水槽とする立坑と、当該立坑の下位部から側方に掘削された注水トンネルと、当該注水トンネルから前記淡水レンズに向けて削孔され、供給水を当該注水トンネルを介して前記淡水レンズに送水する注水孔と、前記注水トンネルおよび前記注水孔より上方の前記淡水レンズ内において前記立坑から側方に掘削された集水トンネルと、当該集水トンネルから前記淡水レンズに向けて削孔され、地下水を集水して当該集水トンネルを介して前記吸水槽に送水する集水孔とを備えることを特徴とする岩盤地下水取水施設。 A rock groundwater intake facility that uses freshwater lenses in the form of a convex lens.
A shaft that is dug down from the ground surface into the fresh water lens and has a lower portion as a water absorption tank, a water injection tunnel that is excavated from the lower portion of the vertical shaft to the side, a hole drilled from the water injection tunnel toward the fresh water lens, and supplied A water injection hole for sending water to the fresh water lens through the water injection tunnel, a water collection tunnel excavated laterally from the shaft in the water injection tunnel and the fresh water lens above the water injection hole, and the water collection A bedrock groundwater intake facility comprising a water collection hole that is drilled from a tunnel toward the fresh water lens and collects groundwater and feeds the water to the water absorption tank through the water collection tunnel.
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