JP6245499B2 - Groundwater level lowering system - Google Patents
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Description
本発明は、主として掘削工事の際、地下水位を低下させることを目的として適用されるバキュームディープウェルを用いた地下水位低下システムに関する。 The present invention relates to a groundwater level lowering system using a vacuum deep well, which is applied mainly for the purpose of lowering the groundwater level during excavation work.
土木建築構造物の基礎や地下鉄等の地下構造物を構築するにあたっては、掘削底面や側面から地下水が湧出しないよう、あるいは掘削底面で盤膨れが生じないように事前の対策を講ずることが不可欠であり、その対策として、掘削底面あるいはその近傍から地下水を排水することで地下水位を下げる、いわゆる地下水位低下工法が従来から広く採用されている。 When constructing the foundations of civil engineering structures and underground structures such as subways, it is indispensable to take precautions to prevent groundwater from flowing out from the bottom and sides of the excavation or to prevent board swelling from occurring at the bottom of the excavation. As a countermeasure, a so-called groundwater level lowering method that lowers the groundwater level by draining groundwater from or near the bottom of the excavation has been widely used.
地下水位低下工法は重力排水工法と強制排水工法に概ね大別され、前者の工法としてはディープウェル工法(深井戸工法)が、後者の工法としてはウェルポイント工法がそれらの典型的な工法として挙げられる。 The groundwater level lowering method is roughly divided into gravity drainage method and forced drainage method. The typical method is the deep well method (the deep well method) as the former method and the well point method as the latter method. It is done.
ここで、ディープウェル工法は、井戸内に流入した地下水を該井戸の底部近傍に設置された水中ポンプで揚水するものであるため、透水性の高い地盤であれば、数十mの水位低下が可能である。 Here, the deep well method is to pump groundwater flowing into the well with a submersible pump installed in the vicinity of the bottom of the well. Therefore, if the ground is highly permeable, the water level will drop by several tens of meters. Is possible.
それに対し、ウェルポイント工法は、真空ポンプで減圧をかけることにより生じた大気圧との圧力差で地下水を吸引するものであるため、原理的には約10m、実際には減圧の程度に限度があるため、その半分程度となるが、大気圧との圧力差で強制的に排水を行うものであることから、透水性が低い地盤にも適用することが可能である。 On the other hand, the well point method draws groundwater by the pressure difference from the atmospheric pressure generated by applying a vacuum with a vacuum pump. Therefore, although it is about half of that, it is forcibly drained by a pressure difference from the atmospheric pressure, so it can be applied to the ground with low water permeability.
一方、上述した2つの工法を併用したバキュームディープウェルと呼ばれる工法があり、ディープウェル工法に真空ポンプによる減圧を併用することで、両者の長所を生かしつつ、さらなる水位低下が可能になる。 On the other hand, there is a construction method called a vacuum deep well that uses the above-mentioned two construction methods in combination, and by using the deep well construction method with a reduced pressure by a vacuum pump, the water level can be further lowered while taking advantage of both advantages.
また、かかるバキュームディープウェル工法では、地下水の水位低下が進行し過ぎると、井戸の内部空間が地盤内の土粒子間空隙と連通して井戸内に空気が入り込む状態となり、減圧作用が低下してしまう懸念があるが、水位が低下しても井戸内の減圧状態が維持できるように構成された改良型のバキュームディープウェル工法も開発されており、例えば地下水流入部を二重管とした工法が知られている(特許文献1)。 Moreover, in such a vacuum deep well method, if the groundwater level drops too much, the internal space of the well communicates with the voids between the soil particles in the ground and air enters the well, reducing the pressure reducing effect. However, an improved vacuum deep well method has been developed that can maintain the reduced pressure in the well even when the water level drops. Known (Patent Document 1).
ここで、特許文献1記載の工法によれば、井戸管周囲の地下水は、該井戸管に形成されたストレーナを介して井戸管と内管との間にいったん流入した後、越流部である内管の上縁を越えて該内管に流れ込み、しかる後、内管内の水中ポンプで揚水されるため、内管内の水位が低下する状況であっても、井戸管と内管との間では、越流部を下限とする水位に保持されることとなり、かくしてストレーナから空気が入り込む事態を未然に回避することができる。
Here, according to the construction method described in
しかしながら、かかる工法では、地下水を揚水するための水中ポンプを、井戸管ではなく、該井戸管内に収容された内管に設置する必要があるため、既存の揚水井戸に適用しようとすると、水中ポンプをいったん引き上げてから井戸管内に内管を収容し、しかる後、該内管内に水中ポンプを再設置しなければならず、時間と手間を要するという問題を生じていた。 However, in such a construction method, it is necessary to install a submersible pump for pumping up groundwater not in a well pipe but in an inner pipe accommodated in the well pipe. Then, the inner pipe was accommodated in the well pipe, and then the submersible pump had to be re-installed in the inner pipe, resulting in a problem that time and labor were required.
加えて、上述したように水中ポンプを内管を介して井戸管内に設置しなければならないため、井戸管は、一般的なバキュームディープウェルに用いるものよりも太径とならざるを得ず、その結果、新設の揚水井戸であれば、設置工事のコストが割高になるという問題や、既存の揚水井戸であれば、井戸管の内径が小さくて内管を収容することができず、結果として上述した工法を採用することが困難になるという問題を生じていた。 In addition, since the submersible pump must be installed in the well pipe through the inner pipe as described above, the well pipe has to be larger in diameter than that used for a general vacuum deep well. As a result, if it is a new pumping well, the cost of installation work will be expensive, and if it is an existing pumping well, the inner diameter of the well pipe is too small to accommodate the inner pipe. This has caused a problem that it is difficult to adopt the method.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、バキュームディープウェルを用いて地下水位を低下させる際、井戸管内に空気が流入して該井戸管内の減圧状態が維持できなくなるのを防止可能な地下水位低下システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and prevents the flow of air from flowing into the well pipe and maintaining the reduced pressure state in the well pipe when the groundwater level is lowered using the vacuum deep well. The aim is to provide a possible groundwater level lowering system.
上記目的を達成するため、本発明に係る地下水位低下システムは請求項1に記載したように、地盤に埋設された井戸管と、該井戸管の底部近傍に設置され揚水管が接続された水中ポンプと、前記井戸管の内部空間に連通接続された真空ポンプとを備え、該真空ポンプを用いて前記井戸管の内部空間を減圧しつつ前記水中ポンプを作動させることにより、前記井戸管に形成された地下水流入開口を介して該井戸管内に流入した地下水を前記揚水管を介して揚水するようになっている地下水位低下システムにおいて、
前記井戸管内における地下水の水位を評価する水位評価手段と、前記揚水管に設けられた流量制御弁又は前記水中ポンプを制御する制御手段とを備えるとともに、前記水中ポンプを、前記地下水流入開口の最上位置よりも下方となるように位置決めしてなり、該制御手段は、前記井戸管内における地下水の水位が前記地下水流入開口よりも高くなるように前記水位評価手段で得られた評価値を用いて前記流量制御弁又は前記水中ポンプを制御するようになっているものである。
In order to achieve the above object, a groundwater level lowering system according to the present invention comprises a well pipe embedded in the ground and a submerged water pipe installed near the bottom of the well pipe and connected to a pumping pipe. A pump and a vacuum pump connected to the internal space of the well pipe, and forming the well pipe by operating the submersible pump while depressurizing the internal space of the well pipe using the vacuum pump In the groundwater level lowering system configured to pump groundwater flowing into the well pipe through the groundwater inflow opening formed through the pumping pipe,
A water level evaluation means for evaluating the level of groundwater in the well pipe, and a flow rate control valve provided in the pumping pipe or a control means for controlling the submersible pump, and the submersible pump is disposed at the top of the groundwater inflow opening. The control means is positioned below the position, and the control means uses the evaluation value obtained by the water level evaluation means so that the groundwater level in the well pipe is higher than the groundwater inflow opening. The flow control valve or the submersible pump is controlled.
また、本発明に係る地下水位低下システムは、前記水位評価手段を、前記井戸管内の地下水中に設置され大気圧補正を行うように構成された水位計と、前記井戸管内の気圧と大気圧との差圧を計測する差圧計と、演算手段とで構成し、該演算手段を、前記水位計で計測された水位をh1、前記差圧計で計測された差圧から換算された水柱高さをh2としたとき、前記井戸管内の水位hを、次式、
h=h1+h2
を用いて算出するように構成したものである。
In the groundwater level lowering system according to the present invention, the water level evaluation means is installed in the groundwater in the well pipe and is configured to perform atmospheric pressure correction, and the atmospheric pressure and atmospheric pressure in the well pipe. A differential pressure gauge for measuring the differential pressure of the water column, and a calculation means, wherein the calculation means has a water level measured by the water level gauge as h 1 and a water column height converted from the differential pressure measured by the differential pressure gauge. H 2 , the water level h in the well pipe is given by
h = h 1 + h 2
It is comprised so that it may calculate using.
また、本発明に係る地下水位低下システムは、前記水位評価手段を、前記井戸管内の地下水中に設置され大気圧補正を行わないように構成された水位計と、前記井戸管内の気圧を計測する気圧計と、演算手段とで構成し、該演算手段を、前記水位計で計測された水位をh3、前記気圧計で計測された気圧から換算された水柱高さをh4としたとき、前記井戸管内の水位hを、次式、
h=h3−h4
を用いて算出するように構成したものである。
In the groundwater level lowering system according to the present invention, the water level evaluation means is installed in the groundwater in the well pipe and is configured not to perform atmospheric pressure correction, and measures the atmospheric pressure in the well pipe. When constituted by a barometer and a calculation means, the calculation means, when the water level measured by the water level meter is h 3 , and the water column height converted from the pressure measured by the barometer is h 4 , The water level h in the well pipe is expressed by the following formula:
h = h 3 −h 4
It is comprised so that it may calculate using.
本発明に係る地下水位低下システムにおいては、従来一般的なバキュームディープウェルと同様、井戸管の内部空間に連通接続された真空ポンプを用いて該井戸管の内部空間を減圧しつつ、井戸管の底部近傍に設置された水中ポンプを作動させることで、井戸管に形成された地下水流入開口を介して該井戸管内に流入した地下水を揚水管を介して揚水するが、本発明では、井戸管内における地下水の水位を評価する水位評価手段と、揚水管に設けられた流量制御弁又は水中ポンプを制御する制御手段とを備えており、井戸管に流入した地下水を該井戸管から揚水するにあたっては、井戸管内における地下水の水位が地下水流入開口よりも高くなるように水位評価手段で得られた評価値を用いて流量制御弁又は水中ポンプを制御する。 In the groundwater level lowering system according to the present invention, the pressure of the well pipe is reduced while reducing the internal space of the well pipe using a vacuum pump connected to the internal space of the well pipe in the same manner as a conventional vacuum deep well. By operating a submersible pump installed near the bottom, groundwater flowing into the well pipe through the groundwater inflow opening formed in the well pipe is pumped through the pumping pipe. It is equipped with a water level evaluation means for evaluating the level of groundwater and a control means for controlling a flow rate control valve or a submersible pump provided in the pumping pipe, and when pumping the groundwater flowing into the well pipe from the well pipe, The flow control valve or the submersible pump is controlled using the evaluation value obtained by the water level evaluation means so that the groundwater level in the well pipe is higher than the groundwater inflow opening.
このようにすると、井戸管内外の地下水位は、常に地下水流入開口を上回ることとなり、かくして地下水流入開口から空気が混入し、それが原因で井戸管内の減圧状態が維持されなくなるのを未然に防止することが可能となる。 In this way, the groundwater level inside and outside the well pipe will always exceed the groundwater inflow opening, thus preventing air from entering through the groundwater inflow opening and maintaining the reduced pressure inside the well pipe. It becomes possible to do.
地下水流入開口は、ストレーナ又はその一部として構成することができる。 The groundwater inflow opening can be configured as a strainer or part thereof.
流量制御弁は、流量が可変となるように構成された電磁バルブであって、流量調整弁、絞り弁、ストップ弁などが含まれる。 The flow rate control valve is an electromagnetic valve configured to make the flow rate variable, and includes a flow rate adjustment valve, a throttle valve, a stop valve, and the like.
水位評価手段は、井戸管内における地下水の水位を計測し、必要に応じてその計測値を演算した後、水位データとして制御手段にデータ伝送できるものであれば、その構成は任意であり、超音波センサー、電極式液面変位センサー、非接触型測距装置、水感知センサー、フロート式レベル計などで構成することが可能である。なお、水感知センサーを採用する場合には、これを、予想される水位変動範囲内に鉛直方向に沿って列状に複数配置するようにすればよいし、フロート式レベル計であれば、ワイヤーを自動で巻き取る巻取り機構を井戸管の内面に取り付けるとともに該ワイヤーの先端を水面に浮かべたフロートにつなぐようにすればよい。 The water level evaluation means is arbitrary if it can measure the groundwater level in the well pipe, calculate the measured value as necessary, and then transmit the data to the control means as water level data. It can be constituted by a sensor, an electrode type liquid level displacement sensor, a non-contact type distance measuring device, a water detection sensor, a float type level meter, or the like. In addition, when adopting a water detection sensor, it may be arranged in a row along the vertical direction within the expected water level fluctuation range, and if it is a float type level meter, a wire A winding mechanism for automatically winding the wire may be attached to the inner surface of the well pipe and the tip of the wire may be connected to a float floating on the water surface.
ここで、水位評価手段を、井戸管内の地下水中に設置され大気圧補正を行うように構成された水位計と、井戸管内の気圧と大気圧との差圧を計測する差圧計と、演算手段とで構成し、該演算手段を、水位計で計測された水位をh1、差圧計で計測された差圧から換算された水柱高さをh2としたとき、井戸管内の水位hを、次式、
h=h1+h2 (1)
を用いて算出するように構成し、あるいは水位評価手段を、井戸管内の地下水中に設置され大気圧補正を行わないように構成された水位計と、井戸管内の気圧を計測する気圧計と、演算手段とで構成し、該演算手段を、水位計で計測された水位をh3、気圧計で計測された気圧から換算された水柱高さをh4としたとき、井戸管内の水位hを、次式、
h=h3−h4 (2)
を用いて算出するように構成することができる。
Here, the water level evaluation means is a water level meter that is installed in the ground water in the well pipe and is configured to correct the atmospheric pressure, a differential pressure gauge that measures the pressure difference between the atmospheric pressure and the atmospheric pressure in the well pipe, and a computing means. When the water level measured by the water level gauge is h 1 and the water column height converted from the differential pressure measured by the differential pressure gauge is h 2 , the water level h in the well pipe is The following formula,
h = h 1 + h 2 (1)
The water level evaluation means is installed in the groundwater in the well pipe and is configured not to perform atmospheric pressure correction, and the barometer for measuring the atmospheric pressure in the well pipe, And calculating means, where the water level measured by the water level meter is h 3 , and the water column height converted from the pressure measured by the barometer is h 4 , the water level h in the well pipe is ,
h = h 3 −h 4 (2)
It can comprise so that it may calculate using.
これらの構成によれば、水位計、差圧計あるいは気圧計を入手しやすいため、水位評価手段を容易に構成することができる。なお、上述した2つの構成のうち、後者の構成においては、大気圧を計測する必要がないため、ベントチューブを配置する手間を省くことができる。 According to these structures, since a water level gauge, a differential pressure gauge, or a barometer is easy to obtain, a water level evaluation means can be comprised easily. Of the two configurations described above, in the latter configuration, it is not necessary to measure the atmospheric pressure, so that the labor of arranging the vent tube can be saved.
以下、本発明に係る地下水位低下システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a groundwater level lowering system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1は、本実施形態に係る地下水位低下システムを示した図である。同図に示すように、本実施形態に係る地下水位低下システム1は、土留め壁10で地盤8を支持しつつ該土留め壁で囲まれた地盤領域を掘り下げて掘削空間9を形成する際に適用されるものであって、従来のバキュームディープウェル工法と同様、井戸管2の内部空間3に連通接続された真空ポンプ4を用いて該井戸管の内部空間3を減圧しつつ、井戸管2の底部近傍に設置された水中ポンプ5を作動させることで、井戸管2に形成された地下水流入開口としてのストレーナ6を介して該井戸管内に流入した地下水を揚水管7を介して揚水するようになっている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a groundwater level lowering system according to the present embodiment. As shown in the figure, the groundwater
井戸管2は、同図では土留め壁10の背面側に埋設した例を示してあるが、その配置数や位置については、掘削空間9の底部から地下水が噴出したり盤ぶくれが生じたりすることがないように適宜設定し、必要十分な地下水位の低下を図ることができるように構成する。
Although the
ここで、本実施形態に係る地下水位低下システム1は、井戸管2の底部近傍に配置された水位計11と、該井戸管の内部空間3であって水面よりも上方となる位置に配置された差圧計12と、制御手段及び演算手段としてのシーケンサ(PLC)13とを備え、水位計11、差圧計12及びシーケンサ13は、井戸管2内における地下水の水位を評価する水位評価手段として機能するとともに、シーケンサ13は、井戸管2内における地下水の水位がストレーナ6よりも高くなるように、上述した水位評価手段で得られた評価値を用いて流量制御弁14を制御するようになっている。
Here, the groundwater
水位計11は、大気圧補正がなされた結果を出力するように構成してあり、先端を大気に連通させてなるベントチューブ(図示せず)を該水位計に接続しておく。
The
差圧計12は、井戸管2内の気圧と大気圧との差圧を計測するように構成してあり、水位計11と同様、先端を大気に連通させてなるベントチューブ(図示せず)を該差圧計に接続しておく。
The
水位計11や差圧計12は、市販品から適宜選択することが可能である。
The
本実施形態に係る地下水位低下システム1を用いて地下水位を低下させるには、従来のバキュームディープウェル工法と同様、井戸管2の内部空間3に連通接続された真空ポンプ4を用いて該井戸管の内部空間3を減圧しつつ、井戸管2の底部近傍に設置された水中ポンプ5を作動させることで、ストレーナ6を介して井戸管2内に流入した地下水を揚水管7を介して地上に揚水するが、本実施形態では図2のフローチャートに示すように、水位計11で井戸管2内の地下水の水位を計測するとともに、井戸管2の内部空間3であって水面よりも上方となる位置の気圧を大気圧との差圧として差圧計12で計測する(ステップ101)。
In order to lower the groundwater level by using the groundwater
ここで、水位計11で計測された水位は、水面に大気圧が作用しているものとして補正された水位であり、減圧下にある井戸管2内では、実際の水位とずれが生じる。
Here, the water level measured by the
そこで、水位計11で計測された水位をh1、差圧計12で計測された差圧から換算された水柱高さをh2としたとき、次式、
h=h1+h2 (1)
をシーケンサ13で演算することで、井戸管2内の水位hを算出する(ステップ102)。
Therefore, when the water level measured by the
h = h 1 + h 2 (1)
Is calculated by the
上述の(1)式は、以下のように導出することができる。すなわち、井戸管2内の気圧をP1(水柱換算)、地下水のみによる圧力をPw(水柱換算)、大気圧をP0(水柱換算)とすると、水位計11が出力する水位h1は、
h1=Pw+P1−P0
となる。
The above equation (1) can be derived as follows. That is, if the pressure in the
h 1 = P w + P 1 −P 0
It becomes.
したがって、これを変形すると、
Pw=h1+P0−P1
となるが、(P0−P1)は、井戸管2内の気圧と大気圧との差圧に他ならないから、
Pw=h1+h2
となる。
Therefore, when this is transformed,
P w = h 1 + P 0 −P 1
However, (P 0 −P 1 ) is nothing but the differential pressure between the atmospheric pressure in the
P w = h 1 + h 2
It becomes.
このように水位計11、差圧計12及びシーケンサ13からなる水位計測手段で井戸管2内における地下水の水位を水位hとして評価したならば、次に、これを監視下限水位Hと比較する(ステップ103)。
If the water level measuring means consisting of the
図3は、水位h、監視下限水位H及び絶対下限水位H′の関係を示したものであり、絶対下限水位H′は、ストレーナ6の最上位置に相当する水位であって、該水位を下回れば、ストレーナ6から空気が混入するため、下回ってはならない水位として定義し、監視下限水位Hは、絶対下限水位H′に余裕高さΔHを加えた水位として定義する。
FIG. 3 shows the relationship between the water level h, the monitoring lower limit water level H, and the absolute lower limit water level H ′. The absolute lower limit water level H ′ is a water level corresponding to the uppermost position of the
ΔHは、地盤8の透水性、水柱ポンプ5の吐出能力、真空度などから適宜設定する。なお、余裕高さΔHを0とすることも可能であり、その場合には、監視下限水位Hは、絶対下限水位H′に一致する。
ΔH is appropriately set from the water permeability of the ground 8, the discharge capacity of the
ここで、水位hが同図(a)に示すように監視下限水位H以上であれば(ステップ103,YES)、シーケンサ13を介して流量制御弁14を開くか、又は開いた状態を維持する(ステップ104)。
Here, if the water level h is equal to or higher than the monitoring lower limit water level H (step 103, YES), the
このようにすると、井戸管2内に流入した地下水は、揚水が再開され又は引き続き揚水が継続される。
If it does in this way, the groundwater which flowed in into the
一方、同図(b)に示すように水位hが監視下限水位Hを下回っていたならば(ステップ103,NO)、シーケンサ13を介して流量制御弁14を絞り若しくは閉じ又はそれらの状態を維持する(ステップ105)。
On the other hand, if the water level h is below the monitoring lower limit water level H (step 103, NO) as shown in FIG. 5B, the
このようにすると、井戸管2内に流入した地下水の揚水量が減少し若しくは揚水自体が停止し又はそれらの状態が継続されるので、井戸管2への地下水の流入によって該井戸管内の地下水の水位は上昇し、やがて監視下限水位Hを上回る。
If it does in this way, since the pumping amount of the groundwater which flowed in into the
以下、所定の時刻ごとにステップ101〜ステップ105を繰り返すことで、井戸管2内外の地下水位は、常にストレーナ6を上回った水位に維持される。
Hereinafter, by repeating Step 101 to Step 105 at every predetermined time, the groundwater level inside and outside the
以上説明したように、本実施形態に係る地下水位低下システム1によれば、井戸管2に流入した地下水を該井戸管から揚水するにあたり、水位計11、差圧計12及びシーケンサ13からなる水位評価手段で井戸管2内における地下水の水位hを評価し、その評価値を用いて井戸管2内における地下水の水位がストレーナ6よりも高くなるようにシーケンサ13を介して流量制御弁14を制御するようにしたので、井戸管2内外の地下水位は、常にストレーナ6を上回ることとなり、かくしてストレーナ6から空気が混入し、それが原因で井戸管2内の減圧状態が維持されなくなるのを防止することができるとともに、井戸管2内の減圧状態が安定化することにより、強制排水と重力排水の相乗作用によって高い揚水能力を確保できるというバキュームディープウェルの利点を継続的に発揮させることが可能となる。
As described above, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム1によれば、従来のように二重管構造を採用する必要がなくなるため、従来であれば、内管をφ300mm〜350mmとすると、φ350mm〜400mmの井戸管が必要であったところ、φ300mm以下の井戸管2を用いることも可能となり、あらたに揚水井戸を新設する場合には設置コストの低減を図ることができるとともに、既設の揚水井戸については、内管を収容するだけのスペースがないために適用自体が困難になるといった事態も生じない。
In addition, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム1によれば、システム構築にあたり、水位計11や差圧計12を設置するだけで足りるため、既設の揚水井戸であれば、水中ポンプの一時撤去、内管の収容、該内管への水中ポンプの再設置といった煩雑な手順を踏む必要があった従来に比べ、低コストでのシステム導入が可能となる。
Further, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム1によれば、差圧計12により、井戸管2内の気圧を大気圧との差圧の形で計測することができるため、井戸管2内の減圧状態を監視することが可能となる。
Further, according to the groundwater
本実施形態では、井戸管2内における地下水の水位がストレーナ6よりも高くなるように流量制御弁14を制御するようにしたが、これに代えて、水中ポンプ5を制御するようにしてもかまわない。
In the present embodiment, the flow
かかる場合においても、揚水量を調整するという点では流量制御弁14の場合と同様であり、上述したと同様の作用効果を得ることができる。
Even in such a case, it is the same as the case of the flow
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本実施形態に係る地下水位低下システム41は図4に示すように、井戸管2の底部近傍に配置された水位計51と、該井戸管の内部空間3であって水面よりも上方となる位置に配置された気圧計52と、制御手段及び演算手段としてのシーケンサ(PLC)53とを備え、水位計51、気圧計52及びシーケンサ53は、井戸管2内における地下水の水位を評価する水位評価手段として機能するとともに、シーケンサ53は、井戸管2内における地下水の水位がストレーナ6よりも高くなるように、上述した水位評価手段で得られた評価値を用いて流量制御弁14を制御するようになっている。
As shown in FIG. 4, the groundwater
水位計51は、大気圧補正をせずに出力するよう構成されたいわゆる絶対水位計であり、水位計11とは異なり、ベントチューブの配置は不要である。
The
気圧計52は、井戸管2内の気圧を計測するように構成してあり、水位計51と同様、ベントチューブの配置は不要である。
The
水位計51や気圧計52は、市販品から適宜選択することが可能である。
The
本実施形態に係る地下水位低下システム41を用いて地下水位を低下させるには、従来のバキュームディープウェル工法と同様、井戸管2の内部空間3に連通接続された真空ポンプ4を用いて該井戸管の内部空間3を減圧しつつ、井戸管2の底部近傍に設置された水中ポンプ5を作動させることで、ストレーナ6を介して井戸管2内に流入した地下水を揚水管7を介して地上に揚水するが、本実施形態では、図5のフローチャートに示すように、水位計51で井戸管2内の地下水の水位を計測するとともに、井戸管2の内部空間3であって水面よりも上方となる位置の気圧を気圧計52で計測する(ステップ111)。
In order to lower the groundwater level by using the groundwater
ここで、水位計51で計測された水位は、圧力値が全て水圧に起因するものとして出力された水位であり、気圧が存在する井戸管2内では、実際の水位とずれが生じる。
Here, the water level measured by the
そこで、水位計51で計測された水位をh3、気圧計52で計測された気圧から換算された水柱高さをh4としたとき、次式、
h=h3−h4 (2)
をシーケンサ53で演算することで、井戸管2内の水位hを算出する(ステップ112)。
Therefore, when the water level measured by the
h = h 3 −h 4 (2)
Is calculated by the
上述の(2)式は、以下のように導出することができる。すなわち、地下水のみによる圧力をPw(水柱換算)とすると、水位計51が出力する水位h3は、
h3=Pw+P4
となる。
The above equation (2) can be derived as follows. That is, if the pressure due to only groundwater is P w (water column equivalent), the water level h 3 output from the
h 3 = P w + P 4
It becomes.
したがって、これを変形すると、
Pw=h3−P4
となる。
Therefore, when this is transformed,
P w = h 3 −P 4
It becomes.
このように水位計51、気圧計52及びシーケンサ53からなる水位計測手段で井戸管2内における地下水の水位を水位hとして評価したならば、次に、これを監視下限水位Hと比較する(ステップ113)。
If the water level measuring means comprising the
ここで、水位hが監視下限水位H以上であれば(ステップ113,YES)、シーケンサ13を介して流量制御弁14を開くか、又は開いた状態を維持する(ステップ114)。
Here, if the water level h is equal to or higher than the monitoring lower limit water level H (step 113, YES), the
このようにすると、井戸管2内に流入した地下水は、揚水が再開され又は引き続き揚水が継続される。
If it does in this way, the groundwater which flowed in into the
一方、水位hが監視下限水位Hを下回っていたならば(ステップ113,NO)、シーケンサ13を介して流量制御弁14を絞り若しくは閉じ又はそれらの状態を維持する(ステップ115)。
On the other hand, if the water level h is below the monitoring lower limit water level H (step 113, NO), the
このようにすると、井戸管2内に流入した地下水の揚水量が減少し若しくは揚水自体が停止し又はそれらの状態が継続されるので、井戸管2への地下水の流入によって該井戸管内の地下水の水位は上昇し、やがて監視下限水位Hを上回る。
If it does in this way, since the pumping amount of the groundwater which flowed in into the
以下、所定の時刻ごとにステップ111〜ステップ115を繰り返すことで、井戸管2内外の地下水位は、常にストレーナ6を上回った水位に維持される。
Hereinafter, the ground water level inside and outside the
以上説明したように、本実施形態に係る地下水位低下システム41によれば、井戸管2に流入した地下水を該井戸管から揚水するにあたり、水位計51、気圧計52及びシーケンサ53からなる水位評価手段で井戸管2内における地下水の水位hを評価し、その評価値を用いて井戸管2内における地下水の水位がストレーナ6よりも高くなるようにシーケンサ53を介して流量制御弁14を制御するようにしたので、井戸管2内外の地下水位は、常にストレーナ6を上回ることとなり、かくしてストレーナ6から空気が混入し、それが原因で井戸管2内の減圧状態が維持されなくなるのを防止することができるとともに、井戸管2内の減圧状態が安定化することにより、強制排水と重力排水の相乗作用によって高い揚水能力を確保できるというバキュームディープウェルの利点を継続的に発揮させることが可能となる。
As described above, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム41によれば、地下水位低下システム1と同様、従来のように二重管構造を採用する必要がなくなるため、例えばφ300mm以下の井戸管2を用いることも可能となり、あらたに揚水井戸を新設する場合には設置コストの低減を図ることができるとともに、既設の揚水井戸については、内管を収容するだけのスペースがないために適用自体が困難になるといった事態も生じない。
In addition, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム41によれば、地下水位低下システム1と同様、低コストでのシステム導入が可能となる。
Moreover, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム41によれば、大気圧を計測する必要がないため、ベントチューブを配置する手間を省くことができる。
In addition, according to the groundwater
また、本実施形態に係る地下水位低下システム41によれば、井戸管2内の気圧を気圧計52で計測することができるため、井戸管2内の減圧状態を監視することが可能となる。
Further, according to the groundwater
本実施形態では、井戸管2内における地下水の水位がストレーナ6よりも高くなるように流量制御弁14を制御するようにしたが、これに代えて、水中ポンプ5を制御するようにしてもかまわない。
In the present embodiment, the flow
かかる場合においても、揚水量を調整するという点では流量制御弁14の場合と同様であり、上述したと同様の作用効果を得ることができる。
Even in such a case, it is the same as the case of the flow
1,41 地下水位低下システム
2 井戸管
3 井戸管2の内部空間
4 真空ポンプ
5 水中ポンプ
6 ストレーナ(地下水流入開口)
7 揚水管
8 地盤
11,51 水位計
12 差圧計
13,53 シーケンサ(制御手段、演算手段)
14 流量制御弁
52 気圧計
1,41 Groundwater
7 Pumping pipe 8
14
Claims (3)
前記井戸管内における地下水の水位を評価する水位評価手段と、前記揚水管に設けられた流量制御弁又は前記水中ポンプを制御する制御手段とを備えるとともに、前記水中ポンプを、前記地下水流入開口の最上位置よりも下方となるように位置決めしてなり、該制御手段は、前記井戸管内における地下水の水位が前記地下水流入開口よりも高くなるように前記水位評価手段で得られた評価値を用いて前記流量制御弁又は前記水中ポンプを制御するようになっていることを特徴とする地下水位低下システム。 A well pipe buried in the ground, a submersible pump installed near the bottom of the well pipe and connected to a pumping pipe, and a vacuum pump connected to the internal space of the well pipe, using the vacuum pump By operating the submersible pump while decompressing the internal space of the well pipe, the ground water flowing into the well pipe is pumped through the pump pipe through the ground water inflow opening formed in the well pipe. In the groundwater level lowering system,
A water level evaluation means for evaluating the level of groundwater in the well pipe, and a flow rate control valve provided in the pumping pipe or a control means for controlling the submersible pump, and the submersible pump is disposed at the top of the groundwater inflow opening. The control means is positioned below the position, and the control means uses the evaluation value obtained by the water level evaluation means so that the groundwater level in the well pipe is higher than the groundwater inflow opening. A groundwater level lowering system characterized by controlling a flow rate control valve or the submersible pump.
h=h1+h2
を用いて算出するように構成した請求項1記載の地下水位低下システム。 The water level evaluation means is a water level meter that is installed in the ground water in the well pipe and configured to correct atmospheric pressure, a differential pressure gauge that measures the pressure difference between the atmospheric pressure and the atmospheric pressure in the well pipe, and a calculation means And when the water level measured by the water level gauge is h 1 and the water column height converted from the differential pressure measured by the differential pressure gauge is h 2 , the water level in the well pipe h is the following formula:
h = h 1 + h 2
The groundwater level lowering system according to claim 1, wherein the groundwater level lowering system is configured to calculate using
h=h3−h4
を用いて算出するように構成した請求項1記載の地下水位低下システム。 The water level evaluation means comprises a water level meter installed in ground water in the well pipe and configured not to perform atmospheric pressure correction, a barometer for measuring the pressure in the well pipe, and a calculation means, When the calculation means has a water level measured by the water level meter as h 3 and a water column height converted from the atmospheric pressure measured by the barometer as h 4 , the water level h in the well pipe is expressed by the following equation:
h = h 3 −h 4
The groundwater level lowering system according to claim 1, wherein the groundwater level lowering system is configured to calculate using
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