JP6471973B2 - Method and apparatus for measuring free gas from groundwater - Google Patents
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Description
本発明は、地下水からの遊離ガスの測定方法および装置に関し、特に、原位置で採水した地下水から発生する遊離ガス量や、遊離ガスと水の体積比を測定するのに好適な測定方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a measurement method and apparatus for free gas from groundwater, and in particular, a measurement method suitable for measuring the amount of free gas generated from groundwater sampled in situ and the volume ratio of free gas and water, and It relates to the device.
従来、地下水調査では、地盤に試錐孔を穿孔し、図8に示すような装置を用いて対象となる区間から地下水を揚水することが一般的である(例えば、特許文献1を参照)。なお、図8に示す装置は、試錐孔1に配置したパッカー2a、ストレーナー2b、圧力計2c、バルブ2d、JFTロッド2e、サッカーロッド2f、3.5インチ管2g、センタライザー2hと、地上に配置したPCポンプ用油圧モータ3a、流量計3b、セパレータ3c、ガス流量計3d、地上水質センサー3eとを有するものである。 Conventionally, in groundwater surveys, it is common to drill a borehole in the ground and pump groundwater from a target section using an apparatus as shown in FIG. 8 (see, for example, Patent Document 1). The apparatus shown in FIG. 8 includes a packer 2a, a strainer 2b, a pressure gauge 2c, a valve 2d, a JFT rod 2e, a soccer rod 2f, a 3.5 inch tube 2g, a center riser 2h, and a grounder 2 arranged in the borehole 1. A PC pump hydraulic motor 3a, a flow meter 3b, a separator 3c, a gas flow meter 3d, and a ground water quality sensor 3e are disposed.
一方、地下深部の地下水を、原位置での圧力を保持したまま大気と接触しない状態で採水する地下水モニタリングシステム(MPシステム)が知られている(例えば、特許文献2、非特許文献1を参照)。この方法では、ボーリング孔にMPケーシングと呼ばれるパッカーの付いたケーシングを設置し、それにより決められた区間の地下水を採水口の開閉により採水ボトルに取り込んでいる。 On the other hand, a groundwater monitoring system (MP system) is known that collects groundwater in a deep underground state without contacting the atmosphere while maintaining the pressure at the original position (for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 1). reference). In this method, a casing with a packer called an MP casing is installed in a borehole, and groundwater in a section determined thereby is taken into a sampling bottle by opening and closing a sampling port.
図9は、上記のMPシステムの構成図を示したものである。この図に示すように、このMPシステムは、地中に設けられたボーリング孔4内の深度方向に所定の間隔で設置される複数のパッカー5aにて多段に区分けされた各区間のケーシングパイプ5b部分に連結された水圧計測用のメジャーメントポート5cおよび採水用のポンピングポート5dと、位置特定用のロケーションカラー5eと、下端閉塞用のエンドプラグ5fとを備えている。なお、ケーシングパイプ5bの連結部分はOリング等により水漏れが防止され、ポンピングポート5dは、採水作業や計測区間内の水の入れ替え等に使用する図示しない採水ポートを有している。 FIG. 9 shows a configuration diagram of the MP system. As shown in this figure, this MP system is composed of casing pipes 5b for each section divided into multiple stages by a plurality of packers 5a installed at predetermined intervals in the depth direction in a borehole 4 provided in the ground. A measurement port 5c for water pressure measurement and a pumping port 5d for water sampling, a location collar 5e for position identification, and an end plug 5f for closing the lower end are provided. The connecting portion of the casing pipe 5b is prevented from leaking water by an O-ring or the like, and the pumping port 5d has a water sampling port (not shown) used for water sampling work or replacement of water in the measurement section.
このMPシステムを用いた採水方法について図10を参照しながら説明する。図10(1)に示すように、サンプラープローブ6の下端の外部接続口6gには、地下水を採水するためのサンプラーボトル7の採水口7aを接続しておく。このような構成を採用することで、地下水の採水と間隙水圧の測定が可能となる。 A water sampling method using the MP system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10 (1), a water sampling port 7 a of a sampler bottle 7 for sampling groundwater is connected to the external connection port 6 g at the lower end of the sampler probe 6. By adopting such a configuration, it becomes possible to collect groundwater and measure pore water pressure.
サンプラープローブ6による採水作業手順としては、まず、ケーブル8に繋がれたサンプラープローブ6およびサンプラーボトル7を、地上からの制御によりウインチを介してケーシングパイプ5b内の計測対象箇所(任意のメジャーメントポート5cの位置)に降ろす。そして、サンプラープローブ6のロケーションアーム6aをメジャーメントポート5c内壁の溝に設置する。 As a water sampling operation procedure by the sampler probe 6, first, the sampler probe 6 and the sampler bottle 7 connected to the cable 8 are measured from the measurement pipe in the casing pipe 5b (arbitrary measurement) via the winch under the control from the ground. Lower to the position of port 5c). Then, the location arm 6a of the sampler probe 6 is installed in the groove on the inner wall of the measurement port 5c.
続いて、図10(2)に示すように、バッキングシュー6bでサンプラープローブ6の圧力センサ6cの導入口6dをメジャーメントポート5cの計測口5c1に押し当てて導入口6dを計測口5c1に接続するとともに、バルブ6fを開いてサンプラープローブ6の導入口6dとサンプラーボトル7の採水口7aとを連通状態にする。そして、サンプラープローブ6の導入口6d、外部接続口6g、採水口7aを介して地下水をサンプラーボトル7内に採水する。なお、圧力センサ6cで採水対象区間の間隙水圧を測定しながら採水することも可能である。 Subsequently, as shown in FIG. 10 (2), with the backing shoe 6b, the introduction port 6d of the pressure sensor 6c of the sampler probe 6 is pressed against the measurement port 5c1 of the measurement port 5c to connect the introduction port 6d to the measurement port 5c1. At the same time, the valve 6f is opened to bring the inlet 6d of the sampler probe 6 and the water sampling port 7a of the sampler bottle 7 into communication. Then, ground water is sampled into the sampler bottle 7 through the inlet 6d of the sampler probe 6, the external connection port 6g, and the water sampling port 7a. In addition, it is also possible to collect water while measuring the pore water pressure in the water collection target section with the pressure sensor 6c.
ここで、採水に用いるサンプラーボトル7はステンレス製の中空構造のものであり、地下深部(例えば深度約1400mまで)の地下水をその圧力を保持した状態で地上に回収することができる(封圧採水)。 Here, the sampler bottle 7 used for water sampling has a hollow structure made of stainless steel, and underground water in a deep underground portion (for example, up to a depth of about 1400 m) can be collected on the ground while maintaining the pressure (sealing pressure). Sampling).
地上に回収されたサンプラーボトル7は減圧後開封され、封入してある地下水は現場にて所定の採水ビンに移されてから分析所に送付され、水質分析などに供される。 The sampler bottle 7 collected on the ground is opened after being depressurized, and the enclosed groundwater is transferred to a predetermined sampling bottle on site and then sent to an analysis laboratory for water quality analysis and the like.
ところで、深度が大きくなると、揚水した地下水から遊離ガスが発生するため、セパレータを用いて気相と液相を分離する。それぞれの流量は電磁流量計などで測定するが、測定値が不安定であるため、両者の流量およびガス/水比の信頼性は高くない。また、遊離ガスの採取においては空気の混入が避けられず、ガス組成データの信頼性が低くなってしまうのが現状である。地下深部に建設される放射性廃棄物処分場の安全性評価においては、質の良いガス組成データおよびガス/水比データが必要であるが、上記の従来の方法では質の良いデータを得ることは難しい。 By the way, when the depth increases, free gas is generated from the pumped-up groundwater, so that the gas phase and the liquid phase are separated using a separator. Each flow rate is measured with an electromagnetic flow meter or the like, but since the measured values are unstable, the reliability of the flow rate and gas / water ratio of both is not high. In addition, in the collection of free gas, air is inevitable and the reliability of the gas composition data is low at present. In the safety assessment of radioactive waste disposal sites constructed deep underground, high-quality gas composition data and gas / water ratio data are required, but the above-mentioned conventional methods cannot obtain good-quality data. difficult.
このため、採水した原位置における地下水からの遊離ガスの量を、より正確に測定することが求められていた。 For this reason, it has been required to more accurately measure the amount of free gas from the groundwater at the in-situ sampled water.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、原位置における地下水からの遊離ガスの量をより正確に測定することができる地下水からの遊離ガスの測定方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring free gas from groundwater, which can more accurately measure the amount of free gas from groundwater in the original position. And
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法は、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後、地上に回収した前記サンプラーボトルを圧力開放して前記地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する方法であって、水上置換法に用いる水として、CO2の飽和度を高めた水を用い、水のCO2の飽和度を高めながら水のpH値を測定し、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the method for measuring free gas from groundwater according to the present invention is a method of collecting the groundwater in a sampler bottle installed at the original position and then collecting the groundwater on the ground. The sampler bottle is depressurized and the amount of free gas from the groundwater is measured by a water displacement method. Water used in the water displacement method is water with increased CO 2 saturation, and CO The pH value of water is measured while increasing the degree of saturation of 2 , and when the measured pH value reaches an equilibrium state, the amount of free gas is measured.
また、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定装置は、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後、地上に回収した前記サンプラーボトルを圧力開放して前記地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する装置であって、水上置換法に用いるCO2の飽和度を高めた水と、水のCO2の飽和度を高める飽和度増加手段と、水のpH値を測定するpH値測定手段と、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定する遊離ガス量測定手段とを備えることを特徴とする。 Further, the apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention is configured to release the pressure from the groundwater by releasing the pressure of the sampler bottle collected on the ground after sealing the groundwater to the sampler bottle installed at the original position. An apparatus for measuring the amount of gas by a water displacement method, wherein water having increased CO 2 saturation used in the water displacement method, saturation increasing means for increasing the CO 2 saturation of water, and pH value of water And pH value measuring means for measuring the amount of free gas when the measured pH value reaches an equilibrium state.
本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法によれば、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後、地上に回収した前記サンプラーボトルを圧力開放して前記地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する方法であって、水上置換法に用いる水として、CO2の飽和度を高めた水を用い、水のCO2の飽和度を高めながら水のpH値を測定し、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定するので、水上置換法に用いる水に遊離ガス中のCO2が溶解することが妨げられ、原位置における地下水からの遊離ガスの量を従来の方法よりも正確に測定することができるという効果を奏する。 According to the method for measuring free gas from groundwater according to the present invention, after collecting groundwater in a sampler bottle installed at an in-situ pressure, the sampler bottle collected on the ground is depressurized and released from the groundwater. A method for measuring the amount of gas by a water displacement method, wherein water having increased CO 2 saturation is used as water used in the water displacement method, and the pH value of water is increased while increasing the CO 2 saturation. When the measured pH value reaches the equilibrium state, the amount of free gas is measured, so that the CO 2 in the free gas is prevented from dissolving in the water used in the water replacement method, and from the groundwater in situ. The amount of the free gas can be measured more accurately than the conventional method.
また、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定装置によれば、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後、地上に回収した前記サンプラーボトルを圧力開放して前記地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する装置であって、水上置換法に用いるCO2の飽和度を高めた水と、水のCO2の飽和度を高める飽和度増加手段と、水のpH値を測定するpH値測定手段と、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定する遊離ガス量測定手段とを備えるので、水上置換法に用いる水に遊離ガス中のCO2が溶解することが妨げられ、原位置における地下水からの遊離ガスの量を従来の方法よりも正確に測定することができるという効果を奏する。 Further, according to the apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention, after collecting groundwater in a sampler bottle installed in-situ, the pressure of the sampler bottle collected on the ground is released from the groundwater. Is a device for measuring the amount of free gas of water by a water displacement method, wherein the water has a higher degree of CO 2 saturation used in the water displacement method, a saturation increasing means for increasing the CO 2 saturation of water, Since there is provided a pH value measuring means for measuring the pH value and a free gas amount measuring means for measuring the amount of free gas when the measured pH value reaches an equilibrium state, It is prevented that the CO 2 is dissolved, and the amount of free gas from the ground water in the original position can be measured more accurately than the conventional method.
以下に、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法および装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a method and apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
まず、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法および装置が適用される地下水モニタリングシステム(MPシステム)について図1および図2を参照しながら説明する。 First, a groundwater monitoring system (MP system) to which a method and apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
(MPシステム)
図1に示すように、このMPシステムは、ボーリング孔10内の深度方向に所定の間隔で設置される複数のパッカー12にて多段に区分けされた各区間の中空円筒状のケーシングパイプ14(ケーシング)部分に連結された水圧計測用のメジャーメントポート16と、採水用のポンピングポート18と、位置特定用のロケーションカラー20と、下端閉塞用のエンドプラグ22とを備えている。ケーシングパイプ14の連結部分はOリング等により水漏れが防止され、ポンピングポート18は、採水作業や計測区間内の水の入れ替え等に使用する採水ポートを有している。また、各段のケーシングパイプ14の寸法としては、例えば内径50〜60mm程度、一本あたりの長さ1〜3m程度とすることができる。
(MP system)
As shown in FIG. 1, this MP system includes a hollow cylindrical casing pipe 14 (casing) in each section divided into a plurality of stages by a plurality of packers 12 installed at predetermined intervals in the depth direction in the borehole 10. ), A measurement port 16 for water pressure measurement, a pumping port 18 for water sampling, a location collar 20 for specifying the position, and an end plug 22 for closing the lower end. The connecting portion of the casing pipe 14 is prevented from leaking water by an O-ring or the like, and the pumping port 18 has a water sampling port used for water sampling work or replacement of water in the measurement section. Moreover, as a dimension of the casing pipe 14 of each step | paragraph, it can be set, for example as about 50-60 mm in internal diameter, and about 1-3 m in length per one.
このMPシステムは、図2に示すように、ケーシングパイプ14内に挿通され、メジャーメントポート16に接続してケーシングパイプ14外部の間隙水圧を測定するための圧力センサを有するサンプラープローブ24と、サンプラープローブ24を介して地下水を採水するためのサンプラーボトル26とをさらに備えており、深度方向多区間の地下水の採水と間隙水圧の測定が可能となっている。サンプラープローブ24は上記の従来のものと同様な構造であるため詳細な説明は省略する。サンプラーボトル26はステンレス製であり、地下深部(例えば深度約1400mまで)の地下水をその圧力を保持した状態で地上に回収することができる(封圧採水)。 As shown in FIG. 2, the MP system includes a sampler probe 24 having a pressure sensor inserted into the casing pipe 14 and connected to the measurement port 16 to measure the pore water pressure outside the casing pipe 14. A sampler bottle 26 for collecting groundwater through the probe 24 is further provided, and groundwater can be collected and the pore water pressure can be measured in multiple sections in the depth direction. Since the sampler probe 24 has the same structure as the conventional one, detailed description thereof is omitted. The sampler bottle 26 is made of stainless steel, and can collect groundwater in a deep underground portion (for example, up to a depth of about 1400 m) on the ground while maintaining its pressure (sealed pressure sampling).
(サンプラーボトル)
次に、サンプラーボトル26の構成および作用について説明する。
図3に示すように、サンプラーボトル26は、上下に延びた中空筒状部30とこの両端を塞ぐ頂部32と底部34とで気密状態に密封された容器により構成される。頂部32および底部34の内面側は、互いに平行な面一の状態に形成してある。頂部32には小径の採水口36が設けてあり、外側の専用バルブ38に接続してある。
(Sampler bottle)
Next, the configuration and operation of the sampler bottle 26 will be described.
As shown in FIG. 3, the sampler bottle 26 includes a container that is hermetically sealed with a hollow cylindrical portion 30 that extends vertically and a top portion 32 and a bottom portion 34 that block both ends of the sample. The inner surface sides of the top portion 32 and the bottom portion 34 are formed to be flush with each other. The top portion 32 is provided with a small-diameter water sampling port 36 and is connected to an external dedicated valve 38.
底部34の外側部分に形成された凹状部34aには固定部材42aが設けられ、この固定部材42aから下側には容量変更手段28が設けてある。この容量変更手段28は、上下方向に延在するピストンロッド42とその下端部に設けた水平棒状の把持部40とからなる。把持部40を介してピストンロッド42を押し引き操作することにより、サンプラーボトル26の気密状態を維持しつつ、底部34を中空筒状部30内で筒軸方向(筒の延在方向)に移動できるようになっている。 A fixing member 42a is provided in the concave portion 34a formed in the outer portion of the bottom portion 34, and a capacity changing means 28 is provided below the fixing member 42a. The capacity changing means 28 is composed of a piston rod 42 extending in the vertical direction and a horizontal bar-shaped gripping portion 40 provided at the lower end thereof. By pushing and pulling the piston rod 42 via the gripping portion 40, the bottom 34 is moved in the cylindrical axis direction (cylinder extending direction) within the hollow cylindrical portion 30 while maintaining the airtight state of the sampler bottle 26. It can be done.
ピストンロッド42を押し上げて底部34と頂部32の内面側同士を隙間なく密着させた状態にすると、サンプラーボトル26に溜まっていた空気等の気体は採水口36を通じて外部に排出され、地下水が入れられる前のサンプラーボトル26の容量を簡便にゼロにすることができる。なお、この操作は、遅くとも採水直前までに行っておくことが必要であるが、好ましくは、地上にてサンプラーボトル26をサンプラープローブ24に接続する前に行っておくことが望ましい。また、ピストンロッド42の押し引き操作については、人の手で行う。 When the piston rod 42 is pushed up so that the inner surfaces of the bottom portion 34 and the top portion 32 are brought into close contact with each other without any gaps, gas such as air accumulated in the sampler bottle 26 is discharged to the outside through the water sampling port 36 and groundwater is put. The capacity of the previous sampler bottle 26 can be easily reduced to zero. This operation needs to be performed at the latest before just before sampling, but is preferably performed before the sampler bottle 26 is connected to the sampler probe 24 on the ground. Further, the pushing and pulling operation of the piston rod 42 is performed by a human hand.
なお、サンプラーボトル26における容量変更手段28として、底部34の外側に設けたピストンロッド42を押し引き操作することにより底部34を中空筒状部30内で筒軸方向に移動可能とした構成について説明したが、これに限るものではない。例えばサンプラーボトル26の気密状態を維持しつつ底部34と頂部32の少なくとも一方を中空筒状部30内で筒軸方向に沿って移動させて底部34と頂部32との間隔を変更することにより、サンプラーボトル26の容量を変更するようにしてもよい。また、採水直前にサンプラーボトル26の容量をゼロにして、ボトル内部の空気等の気体を排除可能な構造であれば、そのほかの構造を採用してももちろん構わない。 As a capacity changing means 28 in the sampler bottle 26, a configuration in which the bottom 34 can be moved in the cylindrical axis direction in the hollow cylindrical portion 30 by pushing and pulling a piston rod 42 provided outside the bottom 34 will be described. However, it is not limited to this. For example, by changing the distance between the bottom 34 and the top 32 by moving at least one of the bottom 34 and the top 32 along the cylinder axis direction in the hollow cylindrical portion 30 while maintaining the airtight state of the sampler bottle 26, The capacity of the sampler bottle 26 may be changed. Of course, other structures may be adopted as long as the capacity of the sampler bottle 26 is made to be zero immediately before sampling and the gas inside the bottle can be removed.
次に、上記のサンプラーボトル26を用いたMPシステムによる地下水採水作業の具体的手順について説明する。
図2に示すように、サンプラープローブ24の下側にサンプラーボトル26を図示しないバルブを介して接続しておく。ここで、サンプラープローブ24はサンプラープローブとしての機能を兼ねている。地上からの制御によりケーブル11a、ウインチ11b等を介してサンプラープローブ24およびサンプラーボトル26をケーシングパイプ14内の採水対象箇所に降ろす。
Next, a specific procedure of groundwater sampling work by the MP system using the sampler bottle 26 will be described.
As shown in FIG. 2, a sampler bottle 26 is connected to the lower side of the sampler probe 24 via a valve (not shown). Here, the sampler probe 24 also functions as a sampler probe. Under the control from the ground, the sampler probe 24 and the sampler bottle 26 are lowered to the water sampling target location in the casing pipe 14 via the cable 11a, the winch 11b, and the like.
ここで、サンプラーボトル26内に存在する空気等の気体が地下水に混入しないように、遅くとも地下水の採水直前までに、図3に示すように、ピストンロッド42を押し上げて底部34と頂部32の内面側同士を隙間なく密着させた状態にしておき、採水前のサンプラーボトル26内の気体容量をゼロにしておく。 Here, in order to prevent gas such as air existing in the sampler bottle 26 from being mixed into the groundwater, as shown in FIG. The inner surface sides are kept in close contact with each other without any gap, and the gas volume in the sampler bottle 26 before sampling is set to zero.
次に、図4(1)に示すように、地上から降ろしたサンプラープローブ24およびサンプラーボトル26を採水対象箇所のメジャーメントポート16に設置する。ここで、サンプラープローブ24のロケーションアーム24aは突出する方向に付勢されて、出没自在となっている。このロケーションアーム24aを、メジャーメントポート16内壁に設けられたらせん状の溝に引っ掛けることによりサンプラープローブ24をメジャーメントポート16に固定する。 Next, as shown in FIG. 4 (1), the sampler probe 24 and the sampler bottle 26 lowered from the ground are installed in the measurement port 16 of the water sampling target location. Here, the location arm 24a of the sampler probe 24 is urged in a protruding direction so as to be able to appear and retract. The sampler probe 24 is fixed to the measurement port 16 by hooking the location arm 24 a in a spiral groove provided on the inner wall of the measurement port 16.
続いて、図4(2)に示すように、バッキングシュー24bでメジャーメントポート16内壁から反力を取り、サンプラープローブ24の圧力センサ24cの導入口24dをメジャーメントポート16の計測口16aに押し当てて導入口24dを計測口16aに接続する。そして、バルブ24fを開いてサンプラープローブ24の導入口24dおよび外部接続口24gと、サンプラーボトル26の採水口36とを連通状態にする。圧力センサ24cにより採水対象区間の間隙水圧を測定しながら、サンプラープローブ24の導入口24dを介して地下水をサンプラーボトル26内に採水する。 Subsequently, as shown in FIG. 4 (2), reaction force is taken from the inner wall of the measurement port 16 with the backing shoe 24 b, and the introduction port 24 d of the pressure sensor 24 c of the sampler probe 24 is pushed into the measurement port 16 a of the measurement port 16. The introduction port 24d is connected to the measurement port 16a. Then, the valve 24f is opened to bring the introduction port 24d and the external connection port 24g of the sampler probe 24 into communication with the water sampling port 36 of the sampler bottle 26. Groundwater is sampled into the sampler bottle 26 through the inlet 24d of the sampler probe 24 while measuring the pore water pressure in the sampling target section with the pressure sensor 24c.
ここで、採水する時には対象区間の地下水圧の水頭よりもケーシングパイプ14内の孔内水位を低下させておく。この状態でサンプラープローブ24を対象区間のメジャーメントポート16に設置しバルブ24fを開くと、圧力差によって対象区間の地下水がサンプラーボトル26内に流入する。この作動圧が例えば約20kPaに設定してある場合には、孔内水位は対象区間の水圧よりも20kPa以下に調整しておけばよい。サンプラーボトル26内に流入した地下水の圧力によってボトル内の底部34は下方に押し下げられ、ついにはサンプラーボトル26の最下部に達することで所定の容量の地下水を採水できる。 Here, when sampling water, the water level in the hole in the casing pipe 14 is lowered from the head of the groundwater pressure in the target section. In this state, when the sampler probe 24 is installed in the measurement port 16 in the target section and the valve 24f is opened, the groundwater in the target section flows into the sampler bottle 26 due to the pressure difference. When this operating pressure is set to about 20 kPa, for example, the water level in the hole may be adjusted to 20 kPa or less than the water pressure in the target section. The bottom 34 in the bottle is pushed downward by the pressure of the groundwater flowing into the sampler bottle 26, and finally reaches the bottom of the sampler bottle 26, whereby a predetermined volume of groundwater can be collected.
サンプラーボトル26を地上で回収し、圧力を開放することによって遊離ガス量の測定が可能となる。ここで、サンプラーボトル26から地下水を取り出す場合には、バルブ38を開き、ピストンロッド42を押し上げてサンプラーボトル26の容量を減少することでサンプラーボトル26内の地下水を回収できる。 The amount of free gas can be measured by collecting the sampler bottle 26 on the ground and releasing the pressure. Here, when the groundwater is taken out from the sampler bottle 26, the valve 38 is opened, and the piston rod 42 is pushed up to reduce the capacity of the sampler bottle 26, whereby the groundwater in the sampler bottle 26 can be recovered.
(地下水からの遊離ガスの測定方法および装置)
次に、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法および装置について説明する。
(Measurement method and apparatus for free gas from groundwater)
Next, a method and an apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention will be described.
図5に示すように、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法は、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後(ステップS1)、地上に回収したサンプラーボトルを圧力開放して地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する方法であって(ステップS2)、水上置換法に用いる水として、CO2(二酸化炭素)の飽和度を高めた水を用い、水のCO2の飽和度を高めながら水のpH値を測定し(ステップS3)、測定したpH値が平衡状態に達したときに(ステップS4でYes)、遊離ガス量を測定するものである(ステップS5)。上記のステップS1の工程は、上記のMPシステムによるサンプラーボトル26への地下水の封圧採水の工程に相当する。 As shown in FIG. 5, in the method for measuring free gas from groundwater according to the present invention, after collecting groundwater in a sampler bottle installed in situ (step S1), pressure is applied to the sampler bottle collected on the ground. It is a method for measuring the amount of free gas from the groundwater by opening the surface by water displacement method (step S2), and using water with increased saturation of CO 2 (carbon dioxide) as water used in the water displacement method, The pH value of water is measured while increasing the degree of saturation of CO 2 in water (Step S3), and when the measured pH value reaches an equilibrium state (Yes in Step S4), the amount of free gas is measured. (Step S5). The process of step S1 corresponds to a process of sealing water collection of groundwater into the sampler bottle 26 by the MP system.
上記のステップS2の工程においては、地上に回収したサンプラーボトル26を圧力開放して地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する。 In the process of step S2, the sampler bottle 26 collected on the ground is released in pressure, and the amount of free gas from the groundwater is measured by the surface replacement method.
図6は、本発明による水上置換法の概要を示した図であり、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定装置の実施の形態を表す図に相当する。この図に示すように、水Wで満たされた容器44の水面に、メスシリンダー46が上下逆さまに配置されている。サンプラーボトル26は、バルブ38を介してチューブ48に連通しており、このチューブ48の端部はメスシリンダー46の内部に配置されている。これにより、サンプラーボトル26内部の地下水から発生した遊離ガスをメスシリンダー46に捕集できるようになっている。捕集された遊離ガスの量を測定することで、遊離ガス量を把握することができる。 FIG. 6 is a diagram showing an outline of the water replacement method according to the present invention, and corresponds to a diagram showing an embodiment of a measuring apparatus for free gas from groundwater according to the present invention. As shown in this figure, a graduated cylinder 46 is arranged upside down on the water surface of a container 44 filled with water W. The sampler bottle 26 communicates with a tube 48 via a valve 38, and the end of the tube 48 is disposed inside the graduated cylinder 46. As a result, free gas generated from the ground water inside the sampler bottle 26 can be collected in the measuring cylinder 46. By measuring the amount of collected free gas, the amount of free gas can be grasped.
また、この容器44の外には、CO2ガスを生成するためのCO2ガス生成手段50が配置されており、生成したCO2ガスを容器44内部の水Wに供給可能となっている。さらに、この容器44の内部には、水WのpH値を測定するためのpH測定手段52が配置されており、水WのpH値を随時把握できるようになっている。 Also, this is out of the container 44, CO 2 is disposed a CO 2 gas generation means 50 for generating a gas, and can supply the generated CO 2 gas in the container 44 inside the water W. Further, a pH measuring means 52 for measuring the pH value of the water W is arranged inside the container 44 so that the pH value of the water W can be grasped at any time.
ところで、深部地下水の多くはある程度の量のCO2を含んでおり、その溶解度は他の遊離ガスと比較して数十倍高いことから、水上置換法の水Wに地下水由来のCO2が溶解し、遊離ガス量が低く計量され、遊離ガス組成を正しく測定できなくなるおそれがある。そこで、水上置換法に用いる水Wは蒸留水等ではなく、なるべく対象地下水の組成に近いものを用いて、かつCO2ガス生成手段50によるCO2ガスでバブリングさせ、CO2の飽和度を高める(上記のステップS3)。この確認は水上置換法の水WのpH値をpH測定手段52で観測することで行う。CO2をバブリングさせると水WのpH値は低下していき、ある値で平衡となる(上記のステップS4でYes)。この時に遊離ガス量の測定を行う(上記のステップS5)。また、このガスをメスシリンダー46から水中で採取することによって、空気の混入を防ぐことができる。 By the way, most of deep underground water contains a certain amount of CO 2 , and its solubility is several tens of times higher than that of other free gases. Therefore, CO 2 derived from ground water dissolves in water W in the water displacement method. However, the amount of free gas is measured low, and the free gas composition may not be measured correctly. Therefore, the water W used in the water displacement method instead of distilled water, using what as close as possible to the composition of the target ground water, and bubbled with CO 2 gas by the CO 2 gas generating unit 50, increasing the saturation of the CO 2 (Step S3 above). This confirmation is performed by observing the pH value of the water W in the water replacement method with the pH measuring means 52. When CO 2 is bubbled, the pH value of the water W decreases and reaches an equilibrium at a certain value (Yes in step S4 above). At this time, the amount of free gas is measured (step S5 above). Further, by collecting this gas from the graduated cylinder 46 in water, it is possible to prevent air from entering.
このように、本発明によれば、水上置換法に用いる水Wに遊離ガス中のCO2が溶解することが妨げられ、原位置における地下水からの遊離ガスの量を従来の方法よりも正確に測定することができる。 As described above, according to the present invention, it is prevented that the CO 2 in the free gas dissolves in the water W used in the water replacement method, and the amount of free gas from the ground water at the original position is more accurately determined than the conventional method. Can be measured.
また、サンプラーボトル26に備わるピストンロッド42により可動式の底部34を押し上げることによって(図3を参照)、地下水の回収ができる。その量を測ることでガス/水比が測定でき、この水を分析すれば地下水組成を得ることができる。 In addition, the groundwater can be collected by pushing up the movable bottom 34 by the piston rod 42 provided in the sampler bottle 26 (see FIG. 3). The gas / water ratio can be measured by measuring the amount, and the groundwater composition can be obtained by analyzing this water.
(本発明の効果の検証)
次に、本発明の効果の検証について説明する。
表1は、試錐孔の異なる採水区間で採水した地下水サンプル1、2について測定したガス/水比を、本発明の実施例と比較例とで比較したものである。図7は、得られた遊離ガス組成を比較したものである。
(Verification of the effect of the present invention)
Next, verification of the effect of the present invention will be described.
Table 1 compares the gas / water ratio measured about the groundwater samples 1 and 2 sampled in the water sampling section from which a borehole differs in the Example of this invention, and a comparative example. FIG. 7 compares the obtained free gas compositions.
ここで、本発明の実施例は、pH値が平衡状態となるまでCO2の飽和度を高めた孔内水(地下水)を用いて水上置換法で遊離ガスを捕集した場合の測定結果である。また、比較例(揚水試験)は、上記の従来の揚水試験による測定結果である。比較例(揚水試験)では遊離ガスの採取において空気の混入が避けられない。また、比較例(蒸留水)は、蒸留水を用いて水上置換法で遊離ガスを捕集した場合の測定結果である。 In this exemplary embodiment of the present invention, the measurement results when the pH value was collected free air on the water displacement method using a hole water with increased saturation of CO 2 until equilibrium (groundwater) is there. Moreover, a comparative example (pumping test) is a measurement result by said conventional pumping test. In the comparative example (pumping test), air is inevitable in collecting free gas. Moreover, a comparative example (distilled water) is a measurement result at the time of collecting free gas by the water displacement method using distilled water.
表1に示すように、本発明の実施例によるガス/水比の方が比較例(揚水試験)、比較例(蒸留水)による値よりも高くなっているが、これは遊離したガスを逃さずに測定できているからと考えられる。また、図7に示すように、本発明によって、水上置換法で用いる水に遊離ガス中のCO2が溶解することを防ぎ、より正確なガス組成を測定することができることがわかる。 As shown in Table 1, the gas / water ratio according to the embodiment of the present invention is higher than the values according to the comparative example (pumping test) and the comparative example (distilled water), but this escapes liberated gas. It is thought that it was able to measure without being. Further, as shown in FIG. 7, it can be seen that the present invention can prevent the dissolution of CO 2 in the free gas in the water used in the water replacement method, and can measure a more accurate gas composition.
放射性廃棄物処分の環境影響評価では、遊離ガス量・組成を含めた深部の地下水水質の把握が非常に重要である。本発明によって、地下水モニタリング孔において遊離ガス量・組成が正確に測定できるようになり、深部地下水水質推定のための基礎データを提供できるようになる。 In the environmental impact assessment of radioactive waste disposal, it is very important to understand the deep groundwater quality including the amount and composition of free gas. According to the present invention, it becomes possible to accurately measure the amount and composition of free gas in the groundwater monitoring hole, and to provide basic data for estimating deep groundwater quality.
このように、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法によれば、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後、地上に回収した前記サンプラーボトルを圧力開放して前記地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する方法であって、水上置換法に用いる水として、CO2の飽和度を高めた水を用い、水のCO2の飽和度を高めながら水のpH値を測定し、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定するので、水上置換法に用いる水に遊離ガス中のCO2が溶解することが妨げられ、原位置における地下水からの遊離ガスの量を従来の方法よりも正確に測定することができる。 As described above, according to the method for measuring free gas from groundwater according to the present invention, after collecting groundwater in a sampler bottle installed at an in-situ pressure, the sampler bottle collected on the ground is released by pressure. A method for measuring the amount of free gas from groundwater by a water displacement method, wherein water having increased CO 2 saturation is used as water for the water displacement method, while increasing the CO 2 saturation level of water. When the measured pH value reaches an equilibrium state, the amount of free gas is measured, which prevents the CO 2 in the free gas from being dissolved in the water used in the water replacement method. The amount of free gas from groundwater at the location can be measured more accurately than conventional methods.
また、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定装置によれば、原位置に設置したサンプラーボトルに地下水を封圧採水した後、地上に回収した前記サンプラーボトルを圧力開放して前記地下水からの遊離ガスの量を水上置換法により測定する装置であって、水上置換法に用いるCO2の飽和度を高めた水と、水のCO2の飽和度を高める飽和度増加手段と、水のpH値を測定するpH値測定手段と、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定する遊離ガス量測定手段とを備えるので、水上置換法に用いる水に遊離ガス中のCO2が溶解することが妨げられ、原位置における地下水からの遊離ガスの量を従来の方法よりも正確に測定することができる。 Further, according to the apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention, after collecting groundwater in a sampler bottle installed in-situ, the pressure of the sampler bottle collected on the ground is released from the groundwater. Is a device for measuring the amount of free gas of water by a water displacement method, wherein the water has a higher degree of CO 2 saturation used in the water displacement method, a saturation increasing means for increasing the CO 2 saturation of water, Since there is provided a pH value measuring means for measuring the pH value and a free gas amount measuring means for measuring the amount of free gas when the measured pH value reaches an equilibrium state, that is prevented that CO 2 is dissolved, can be measured more accurately than conventional methods the amount of free gas from groundwater in situ.
以上のように、本発明に係る地下水からの遊離ガスの測定方法および装置は、サンプラーボトルを原位置に設置してこの位置の地下水をサンプラーボトルに封圧採水した後、地上に回収したサンプラーボトルを減圧後開封して地下水の水質を調査するのに有用であり、特に、地下水からの遊離ガスの量をより正確に測定するのに適している。 As described above, the method and apparatus for measuring free gas from groundwater according to the present invention includes a sampler collected on the ground after the sampler bottle is installed in its original position and groundwater at this position is sealed in the sampler bottle. It is useful for investigating the quality of groundwater by opening the bottle after decompression, and is particularly suitable for more accurately measuring the amount of free gas from the groundwater.
10 ボーリング孔
12 パッカー
14 ケーシングパイプ
16 メジャーメントポート
16a 計測口
18 ポンピングポート
20 ロケーションカラー
22 エンドプラグ
24 サンプラープローブ
24a ロケーションアーム
24b バッキングシュー
24c 圧力センサ
24d 導入口
24e プランジャー
24f バルブ
24g 外部接続口
26 サンプラーボトル
28 容量変更手段
30 中空筒状部
32 頂部
34 底部
34a 凹状部
36 採水口
38 バルブ
40 把持部
42 ピストンロッド
42a 固定部材
44 容器
46 メスシリンダー
48 チューブ
50 CO2ガス生成手段
52 pH測定手段
W 水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Boring hole 12 Packer 14 Casing pipe 16 Measurement port 16a Measurement port 18 Pumping port 20 Location collar 22 End plug 24 Sampler probe 24a Location arm 24b Backing shoe 24c Pressure sensor 24d Inlet 24e Plunger 24f Valve 24g External connection port 26 Sampler bottle 28 capacity changing means 30 hollow cylindrical portion 32 top 34 bottom 34a concave portion 36 adopted Mizuguchi 38 valve 40 grip portion 42 the piston rod 42a fixed member 44 container 46 graduated cylinder 48 tube 50 CO 2 gas generating unit 52 pH measurement means W water
Claims (2)
水上置換法に用いる水として、CO2の飽和度を高めた水を用い、
水のCO2の飽和度を高めながら水のpH値を測定し、測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定することを特徴とする地下水からの遊離ガスの測定方法。 A method of measuring the amount of free gas from the groundwater by water-replacement method after releasing the pressure of the sampler bottle collected on the ground after sealing the groundwater to the sampler bottle installed at the original position,
As water used in the water replacement method, water with increased CO 2 saturation is used.
A method for measuring free gas from ground water, wherein the pH value of water is measured while increasing the CO 2 saturation of water, and the amount of free gas is measured when the measured pH value reaches an equilibrium state. .
水上置換法に用いるCO2の飽和度を高めた水と、
水のCO2の飽和度を高める飽和度増加手段と、
水のpH値を測定するpH値測定手段と、
測定したpH値が平衡状態に達したときに、遊離ガス量を測定する遊離ガス量測定手段とを備えることを特徴とする地下水からの遊離ガスの測定装置。 After sealing and collecting groundwater in a sampler bottle installed in the original position, the sampler bottle collected on the ground is pressure-released and the amount of free gas from the groundwater is measured by a water displacement method,
Water with increased CO 2 saturation used in the water displacement method;
A saturation increasing means for increasing the CO 2 saturation of water;
PH value measuring means for measuring the pH value of water;
An apparatus for measuring free gas from groundwater, comprising: a free gas amount measuring means for measuring a free gas amount when a measured pH value reaches an equilibrium state.
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