JPH08240508A - 可動型検知電極を用いた遮水構造体の漏水検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】機能保持の為の保安管理設備として、遮水構造
体の設置コストの削減を図りながら、従来管理技術で確
保出来ない供用後の漏水の検知を可能にし、その欠損位
置の特定認知を容易にし、そして確実にする事で、その
補修の費用の低減を図り、環境保全に寄与する。 【構成】一対の異種金属を電極として、これを水溶液に
浸したときに両電極間に電位差が発生する原理を用いた
漏水検知器で、一方の電極４を遮水帯３の敷設される地
盤に埋設するか、もしくは地盤と遮水帯３の間に設け
て、他方の電極を移動出来る可動型の電極２とし、その
信号線を管理棟に導き、電流値を電圧に変換する信号変
換器１０に接続して漏水検知回路とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】産業廃棄物を含めた廃棄物最終処
分場或いは有害物質等の貯蔵施設等の遮水構造体の機能
保全の為の保安管理機器としての

【０００２】

【従来の技術】遮水構造体は、廃棄物処分場等からの有
害物質或いは公害の原因物質の漏洩もしくは、その拡散
の防止の為に地盤上に敷設されるもので、廃棄物により
汚染された水の地盤えの浸透を防止する為の物である。
遮水構造体を構成する遮水帯として、その素材として合
成ゴム、合成樹脂等の高分子材料をシート状にして用い
るのが一般的であり、そして遮水構造帯として単一のシ
ートで構成する事は不可能なので、工事現場に於いて、
複数のシートを縦横に接着剤或いは熱融着等の手段で接
合して広範な面積を有する遮水帯を確保する。従って、
接合部位の工事不良、施工時の外力に拠る破損、或いは
施設の運営時の予期せぬ外力等の原因に拠る破損は漏水
事故につながります。其れ故に不良箇所、即ち漏水点の
修復は環境保全の立場からも完全修復が必要となりま
す。

【０００３】遮水帯の構成として、遮水シートが二重の
ものと、一重のものが有り、一重の遮水シートを用いる
場合、工業製品としての定尺寸法の材料を縦横に接合
し、そして二重のシートを用いる場合、或る面積を有す
る二枚の遮水シートで不織布、もしくは検知器電極を挟
み重ねて、その周縁を接着剤又は熱融着等で封をし、こ
れを単位区画として、一重の場合と同様に必要区画数を
接合して所要の面積を有する遮水帯を確保する。そし
て、その接合される単位区画を監視・管理単位とする。
そこで、保全管理方法を含めた遮水機能が長期間にわた
り保証されるならば、経済的な理由から一重のシートで
遮水構造帯を構築する事が望まれている。

【０００４】遮水構造体を構成する遮水帯が一重、二重
の遮水シートであれ、それ等の施設は、完工時に施工時
の接合部位の工事不良及び外力に拠る破損等を目視もし
くは、その他の手段で検査確認の上で使用に供されてい
るので問題は少ないが、供用後に発生するであろう漏水
の検知には信頼性のある手法が確立されていない。

【０００５】そして、漏水の検知原理として、空気圧の
変動、もしくは、監視・管理の為に設けた配管からの漏
水を直接的に採取して検知しようとするものが有る。こ
の場合には一重の遮水帯は必然的に使う事が出来ない。
従って、一重の遮水帯を使用した遮水構造体の場合に漏
水を検知する為には、電気的に検知する以外に方法がな
く、その一つの手法として比抵抗の計測に依るもの、即
ち電位分布を計測することで漏水点を特定する方法（特
公平６−６３９０１）があります。又、当発明に適用し
た検知原理を用いて一重の遮水帯の上下に電極を固定設
置して検知器とする手段、特願平６−３３８２９６が有
ります。

【０００６】そして、二重の遮水シートで遮水帯を構成
して電気的に検知しようとするものとして、上記の比抵
抗計測に依るものと、当発明に適用した異種金属を検知
器電極とするものとして（特願平６−２５９４０４）二
重にした遮水シートの間に検知器電極を挟み込み、周縁
を接着剤又は熱融着等で封じて単位遮水シートとし、そ
れ等を縦横に接合し所要の遮水帯を構築して、その単位
遮水シートを監視・管理単位とするものが在る。

【０００７】管理型廃棄物処分場の構造として、遮水帯
の敷設されている地盤面に、湧出水又は浸出水の排出と
水質検査の為の取水の為に配管等が設けられているのが
一般的であります。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように漏水検知
に関する従来技術の抱える問題として二重の遮水シート
を用いる必要のあるシステムの場合、検知原理が何であ
れ、遮水シートを二重にする為のコストが嵩む事と、検
知方法が電気信号以外の場合にあっては、さらに導管の
配管が必要と成るので、よりコストが嵩む。

【０００９】そして、二重にした遮水シートで構築さ
れ、それを監視・管理単位とする場合、特願平６−２５
９４０４を含めた何れの場合にも、その機能の面で、複
数の単位シートを接合した部位からの漏水の検知には用
をなさない。

【００１０】そして遮水帯として一重の遮水シートで構
成される場合に、電気式の検知手段を適用しようとする
ならば、その検知器の構成要素である電極が常時水中
に、即ちその溶質が電離してイオンで存在する物と、電
離する事なく分子状で存在する物とが混在する水溶液中
に晒されていると考える必要がある。従って、電極に対
して給電の有無に拘わらず、その環境雰囲気中に存置さ
れる電極表面がイオン或いは分子状物質に依り汚染、腐
食される事となり、電極としての機能を失う惧れが有
る。

【００１１】一方、特公平６−６３９０１の比抵抗法に
依る場合、基準電位の確保の為に測定対象になる領域に
常時給電の必要があり、その給電の為の電極間に電解作
用が起こり、無給電の場合とは比較にならない程電極の
腐食及び汚染が進むので、長期間の使用に耐えられない
惧れがある。

【００１２】そして電解作用の為にイオン或いは分子状
物質の析出に伴って、電極と水溶液との界面領域に於け
るイオン濃度勾配が生ずる結果として、分極が生じる為
に、見かけ上導電度の変動と成る、これが基準電位を確
保の為のものに発生するので、基準が常に変動する危険
性があり、そして時間により変化が生じる事から、計測
エラーを防ぐ為には短時間に計測を完了する必要があ
る。

【００１３】

【課題を解決する為の手段】漏水検知器の動作を一つの
モデルを図３で説明すると、異種金属から成る電極Ａ
（７）と電極Ｂ（８）を水溶液中に浸し、水溶液外で両
電極を導線で結んだとき、水溶液中の両電極間にはイオ
ンの移動が有り、即ちイオン電導に依り一つの閉回路が
構成され外部導線には電流Ｉが流れる、この電流値を検
出信号とする。此のときの両電極間に発生する電圧は、
用いる金属の組み合わせ特有の電位差Ｖ（＝Ｖ_０−
Ｖ_１）と成り、ほぼ一定値を示します。

【００１４】漏水検知回路の構成を図−１で説明する
と、検知器を構成する、一対の電極の中の一方の電極
（４）を共通電極として遮水シートの敷設される地盤面
又は遮水シートと地盤との間に設置し、他方の電極
（２）を移動可能電極として設け、各々の電極を信号線
で管理棟に導き信号変換器（１０）に接続し漏水検知回
路を構成する。

【００１５】イオン電導であれ電子電導の場合と同様に
オームの法則が適用出来るので、電流Ｉと電圧Ｖとの関
係はＶ／Ｉ＝Ｒ（Ｒ＝Ｒ_１＋Ｒ_２ Ｒ_２：信号線等の直
流抵抗成分なので一定値と見なせる）で表現出来る。前
記の抵抗Ｒ_１は電導度の逆数なので、これはイオン電導
度の関数と成ります。従って、可動電極を移動しながら
計測し計測点毎のデータをプロットすることで容易に漏
水点の特定が可能と成ります。

【００１６】そして、漏水点の特定の為の計測手法とし
て、複数の可動電極（２）を、適当な三カ所以上の測定
点に仮埋設して、別に用意した可動電極（２）を移動し
ながら、先に得たデータと比較して漏水点の特定を行
う。即ち複数の、少なくとも３回路以上の検知回路を同
時に作動させる事で正確に高精度な漏水点の特定が可能
となります。

【００１７】そして、従来の施設にて行われておる水質
検査と、当検知システムを併用する事で、より信頼性の
高い施設の運営・維持管理が遂行出来る。

【００１８】

【作用】当発明に用いた検知器の動作原理上、検知器の
電極に外部より給電の必要がない。従って，検知回路が
動作しない限り電極の対地電位は、ほぼ０に保たれるの
で、電極の腐食、汚染等が低く抑えられ並びに漏電等の
事故の心配が無い。

【００１９】そして、一対の電極の中の一方の電極
（２）を移動電極とする事で、電極自体の保守管理が容
易と成り、信頼のおける装置を長期間の使用に供するこ
とができる。又遮水構造体を一重の遮水シート（３）で
構成出来るので、遮水構造体の建造コストの削減が図れ
る。

【００２０】当検出器の通常固定して用いる電極（４）
は、たとえ金属電極を用いたとしても、漏水事故の無い
限りイオン濃度の高いと思われる汚染水に接する事が無
い事並びに地盤に常に接触していて、さらにシステムの
電気回路的にも対地電位を常時０に確保出来るので、電
極表面の腐食、汚染の発生は低く抑えられる。結果的
に、地下水等の水質汚染も低く抑えることが可能とな
る。そして、実施例に於ける電極（４）としてははダイ
アモンド、セラミック等の特殊材料を除けば、最も化学
的に安定した炭素棒もしくは炭素繊維織布を用いる事
で、電極自信の腐食、そして地下水の水質汚染を低く抑
えることが可能となる。

【００２１】当検出器の動作原理に於いて、検知器の出
力電圧Ｖ（＝Ｖ_０−Ｖ_１）は検出器を構成する電極素材
の組み合わせ特有の一定の電圧値を示すが、検出信号と
して電流Ｉを用いることで、信号線の延長は実用上の制
約を受けることが無い、実験的には１０ｋｍ位まで延長
する事が出来る。また外来雑音の影響が少なく可動電極
（２）の移動に際しても人体の影響が無いので、計測作
業に特別のテクニックを要しない。

【００２２】そして検知信号として、電流値を採用した
当検知回路にあっては、その電流値はイオンに依る電導
度（１／Ｒ_１）に左右される。そして、その因子は、測
定対象物である水溶液中に存在するイオン種の有する電
荷及び、その移動速度、即ち易動度にあります。当検出
器の使用される状況からしてイオン種及び電荷を限定し
て考える事は出来ない、即ち設置される施設毎及び降雨
後もしくは乾燥期の水溶液の性質の差異は信号変換器の
機能で補完する事が可能となる。

【００２３】漏水検知の為の検知器の電極を可動電極と
する事で、電極素材の組み合わせの自由度が増すこと並
びに漏水検知装置として長期間の使用に耐え得る。

【００２４】

【実施例】恒常的に遮水帯と地盤面の間もしくは地盤面
に存置される電極（４）は地下水等の湧出水に晒される
惧れが有るので、材質として金属を用いる場合、水質汚
染の可能性が有る故に炭素を素材とした電極が最適であ
る。実施例に於いては炭素棒杭を適当な間隔で埋設して
導線で結び共通電極とする。或いは炭素繊維織布を適当
な間隔で張り付けて、その織布の交差する（図２参照）
点に、釘状の頭部を有する杭を打ち込み、電極の位置ず
れを防ぎ、そして交差する電極間の接触抵抗を減らしな
がら上記の炭素棒杭の間を結ぶ導線を省略する事が可能
となる。

【００２５】用意された複数の検知回路の中の、可動電
極（２）を定期的に保守管理しながら、少なくとも一つ
の回路を常時監視状態に置くことで漏水事故の検知を速
やかに行う事が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、 （イ）遮水構造体として一重の遮水シートで構成する事
が可能となり、より経済的で信頼性のある廃棄物処分場
の建設が可能となる。 （ロ）漏水位置の特定が容易に、正確にそして速やかに
行えることで、修復工事の規模を最小限度に止めること
が可能となり、より経済的に信頼性の高い運営管理が期
待出来て、環境汚染の抑止に貢献する。 （ハ）遮水構造体を構成する遮水帯に欠陥が生じた場合
に、また修復が行われる事を前提条件とするならば、最
も理想的な漏水検知のシステムは特願平６−２５９４０
４に基ずく漏水検知システムが最も理想的なものと考え
られるが、このシステムを使用した場合、監視・管理の
単位ユニット間の接合部位に生じる漏水を検知出来な
い、と言う弱点が在る。本発明を併用して用いる事で、
その弱点を補う事が可能となる。 （ニ）廃棄物処分場の建設には従来の施工方法をそのま
ま適用出来る。 （ホ）建築物に於ける漏水点の検知にも使用する事が可
能。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物処分場等の遮水構造体並びに漏水検知回
路の構成を示す断面図

【図２】漏水検知器の構成要素で、地盤上に設置された
電極配置の正面図

【図３】検知器動作説明図

【符号の説明】

１．貯蔵された廃棄物 ２．検知器可動電極 ３．遮水構造体を構成する遮水シート ４．検知器固定電極 ５．不織布等の緩衝材 ６．遮水シートの欠損部位 ７．素材Ａから成る電極Ａ ８．素材Ｂから成る電極Ｂ ９．水溶液 １０．電流／電圧信号変換器 １１．織布電極固定用杭 Ｉ ：検出信号電流 Ｒ ：直列全抵抗成分 Ｒ_１：イオン電導率の逆数（＝抵抗） Ｒ_２：電極及び信号線の導体抵抗成分 Ｖ ：電極Ａ及び電極Ｂ間の電位差 Ｖ_０：電極Ａの素材固有の電位 Ｖ_１；電極Ｂの素材固有の電位

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本発明は異種金属を電極として、水又は水
   溶液中に置いた一対の両電極間に発生する電位差を検知
   信号とする、水もしくは水溶液検知手段を用いて廃棄物
   処分場等の地盤上に敷設された面状の遮水構造帯の機能
   を失う様な欠損、即ち漏水が発生した場合に、その欠損
   部位を検知特定するための漏水検知装置で、その検知器
   の構成要素である一対の電極Ａ・電極Ｂの各々の電極は
   遮水帯で隔離して存置され、一方の電極を共通電極とし
   て遮水帯と地盤との間、或いは、その地盤上に埋設し、
   他方の電極Ｂを必要に応じて遮水帯で隔離された別の領
   域内で移動可能にした電極で構成された漏水検知回路及
   び複数の回路で構成する漏水検知方法。そして電流値を
   検出信号として採る事を特徴とする。