JPH09257950A - 地下水流測定方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラ法等により正確に且つ繰り返し地下水
流の流向や流速を測定し得る地下水流測定方法とその装
置を提供する。 【解決手段】地下水の流速や流向をフロート１１の移動
速度や方向により測定するフロート式の地下水流測定方
法とその装置である。地下水が流通可能な流通部２を有
する測定ケース１を水中に挿入し、測定ケース１内の上
部に空気を供給して空気層を形成する。測定ケース内の
流通部２にフロート１１を配置すると共に空気層との間
でフロート１１を浮遊させ、電磁誘導コイル１３等によ
りフロート１１を測定ケース内の中央に位置させ、空気
層の上方に設置したビデオカメラ６によりフロート１１
の動きを撮影して地下水流の流向と流速を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下水の流速や流
向をフロートの移動速度や方向により測定するフロート
式の地下水流測定方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単孔式の地下水流測定方法として、従
来、薬液や染料などのトレーサを測定ケース内に流入
し、そのトレーサの流下方向や位置を測定して水流の流
速や流向を測定するトレーサ方式、或は測定ケース内に
ビデオカメラ装着し水中に放出した浮遊粒子等のトレー
サの動きを観測するカメラ法などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このうち、ビデオカメ
ラを使用するカメラ法は、性能の優れた小形ビデオカメ
ラの開発により有望視され、特公平４−５７２３４号公
報等で提案されている。このビデオカメラを使用してト
レーサの動きを観測し地下水流の測定を行う従来の測定
方法は、トレーサとして浮遊粒子を放出可能に収容した
トレーサ放出装置をケース内に設置し、測定開始と共
に、その下方にガスの貯留によって形成した地下水の水
面上に、トレーサを放出し、そのトレーサの動きを上方
のビデオカメラで撮影し、その画像を観察しながらトレ
ーサの動きを観測するものである。

【０００４】しかし、この従来のカメラ法では、トレー
サを水面に放出して観測を開始するため、水面に放出さ
れたトレーサは、放出の際、不定方向に重力等に起因し
た移動力を受ける。このため、放出時に地下水流とは無
関係の方向にトレーサが移動しやすいという問題があっ
た。また、このトレーサは浮遊粒子であって水面に浮上
するため、振動などの影響つまり水流によらない移動力
を受けやすく、地下水流とは無関係の方向にトレーサが
移動しやすいという問題があった。

【０００５】また、トレーサを放出するカメラ法では、
一度トレーサを放出して測定を行った後、再度測定を行
いたい場合には、測定ケースをボーリング孔から引き上
げてトレーサを充填しなおす必要があり、連続的にトレ
ーサを放出することができるとしても、放出したトレー
サの回収ができないため、既に放出したトレーサが障害
となり、連続した測定ができない課題があった。また、
カメラとトレーサの間にトレーサ放出管が位置するた
め、これがカメラの視野を遮り、トレーサの移動観測に
支障が生じる恐れがあった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、カメラ法等により正確に且つ繰り返し地下水流の流
向や流速を測定し得る地下水流測定方法とその装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の地下水流測定方法は、地下水が流通可能
な流通部を有する測定ケースを水中に挿入し、測定ケー
ス内の上部に地下水より比重の小さい軽流体を供給して
軽流体層を形成し、測定ケース内の流通部にフロートを
配置すると共に軽流体層との間でフロートを浮遊させ、
センタリング手段によりフロートを測定ケース内の中央
に位置させ、ビデオカメラによりフロートの動きを撮影
して地下水流の流向と流速を測定することを特徴とす
る。

【０００８】また、請求項３の地下水流測定方法は、地
下水が流通可能な流通部を有する測定ケース内に浮力調
整可能な可変浮力フロートを配置し、測定ケースを水中
に挿入し、その可変浮力フロート内の軽流体量を調整す
ることにより、可変浮力フロートを測定ケース内の中間
位置に浮遊させ、センタリング手段により可変浮力フロ
ートを測定ケース内の中央に位置させ、ビデオカメラに
より可変浮力フロートの動きを撮影して地下水流の流向
と流速を測定することを特徴とする。

【０００９】ここで、軽流体としては、窒素、空気等の
気体、ナフサ（石油中間精製物）等の水より比重の小さ
い液体を例示することができる。

【００１０】

【作用・効果】請求項１の地下水流測定方法では、地下
水が流通可能な流通部を有する測定ケースを、ボーリン
グ孔内の水中に挿入する。そして、軽流体供給手段によ
り測定ケース内の上部に軽流体を供給して軽流体層を形
成し、これによって、測定ケース内の流通部の軽流体層
と水中との間にフロートを浮遊させる。次に、センタリ
ング手段によりフロートを測定ケース内の中央に位置さ
せ、フロートをフリーにした状態でビデオカメラにより
フロートの動きを撮影する。画像データには時刻と正確
な方位情報を表示し、その画像をモニタで観察する。こ
のときのフロートの移動する方向と速度から地下水流の
流向と流速を測定する。

【００１１】このような測定方法によれば、従来のトレ
ーサを水面に放出して測定する方法に比べ、フロートを
正確に中央に位置させ、静止状態（地下水の乱れのない
条件下）から測定を開始することができるために、高い
精度で正確に地下水流の流向と流速を測定することがで
きる。また、センタリング手段によりフロートを繰り返
し中央に戻すことができるため、測定装置をボーリング
孔から引き上げることなく同じ条件下で、連続して繰り
返し測定を行うことができる。

【００１２】請求項３の地下水流測定方法では、地下水
が流通可能な流通部を有する測定ケースを、ボーリング
孔内の水中に挿入する。そして、可変浮力フロート内の
軽流体量を調整することにより、可変浮力フロートを測
定ケース内流通部の中間位置に浮遊させる。次に、セン
タリング手段により可変浮力フロートを流通部の中央に
位置させ、フロートをフリーにした状態でビデオカメラ
により可変浮力フロートの動きを撮影する。画像データ
には時刻と正確な方位情報を表示し、その画像をモニタ
で観察する。

【００１３】このような測定方法では、上記と同様、従
来のトレーサを水面に放出して測定する方法に比べ、可
変浮力フロートを正確に中央に位置させ、静止状態から
測定を開始することができるために、高い精度で正確に
地下水流の流向と流速を測定することができる。また、
センタリング手段により可変浮力フロートを繰り返し中
央に戻すことができるため、測定装置をボーリング孔か
ら引き上げなくても、連続して繰り返し測定を行うこと
ができる。

【００１４】さらに、この測定方法では、測定ケース内
で浮力調整可能な可変浮力フロートが使用されるため、
海水のように通常の水とは比重の異なる地下水を測定す
る場合でも、測定ケース内流通部の所定位置にフロート
を浮遊させるようにセットし、測定を良好に行うことが
できる。、

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１６】図１は請求項１、２に対応した実施例の地
下水流測定装置を示す。１は円筒状の測定ケースであ
り、測定用のボーリング孔に挿入するための挿入用管４
の下端に取付けられる。挿入用管をワイヤとし、ワイヤ
で測定ケース１を吊下げる構造とすることもできる。

【００１７】測定ケース１は上部と下部を閉鎖した円筒
状に形成され、測定ケース１の中間部には、周囲に格子
枠３を設け地下水を流通可能とした流通部２が形成され
る。流通部２の上に空気層形成部５が上部と周囲を壁部
で包囲して形成され、空気層形成部５の上側の測定ケー
ス１内に、ビデオカメラ６が下向きに設置される。ビデ
オカメラ６は、ＣＣＤ等の撮像素子、像を撮像素子に結
像させる光学系等を有した小形ビデオカメラである。ビ
デオカメラ６の下側に板ガラス等の透視窓７が設けら
れ、ビデオカメラ６により透視窓７を通して流通部２を
撮影することができる。

【００１８】空気層形成部５には空気供給チューブ８が
接続され、空気供給チューブ８の先端（ボーリング孔の
外に出る部分）には給気用の空気ポンプ９と排気用のバ
ルブ１０が接続される。空気供給チューブ８から空気層
形成部５内に空気が給気されることにより、空気層形成
部５内に所定の高さの空気層が形成される。空気層の形
成により流通部２の上部の水面が形成されるが、その水
面の水位レベルを検出するために、水位センサ１４が壁
部に設けられる。水位センサ１４は、空気層の形成によ
り所定の水位が得られた場合、所定水位検出信号を出力
する。

【００１９】さらに、測定ケース１内の流通部２内にフ
ロート１１がフリーな状態で配置される。フロート１１
は、例えばポリプロピレン樹脂等により円柱状に形成さ
れ、空気層形成部５に空気層を形成することにより、流
通部２内の水中で、空気層に上端部を出し立った状態で
浮遊することができる。また、フロート１１の下部に
は、フロートセンタリング用の導体１２が固定される。
導体１２としては、短いパイプ状或は円板状の銅やアル
ミニウム等、非磁性体の良導電体が良好である。

【００２０】さらに、導体１２の周囲位置の測定ケース
１の内側には、導体１２に誘導電流を生じさせるための
電磁誘導コイル１３が巻装される。このコイル１３の巻
き径は例えば約３０〜４０mmとされ、約５〜５０ミリア
ンペアの電流が得られるように巻装される。電磁誘導コ
イル１３は、交流電力を供給する電源回路に接続され
る。

【００２１】上記ビデオカメラ６は、ケーブルを介して
ボーリング孔の外に設置されるモニタ装置１５に接続さ
れ、また、その画像信号を記録する記録装置１６がそこ
に接続される。

【００２２】なお、フロート１１を照明するための光源
は、ビデオカメラ６の前部或は測定ケース内の適当な箇
所に取付けることができる。高感度の撮像素子を使用す
れば、小形・低輝度の光源でよく、熱線カットフィルタ
を設ければ、照明による地下水の熱影響を防止すること
ができる。また、フロート１１自体に発光素子を取付け
たり、蛍光物質を取付けて発光させれば、光源を省略す
ることもできる。

【００２３】モニタ装置１５には、計時回路が内蔵さ
れ、また、ジャイロコンパス等からの方位信号が入力さ
れ、その方位と時間を示す情報が、ビデオカメラによる
撮影画像中に表示される。

【００２４】上記構成の測定装置を使用して地下水流を
測定する場合、先ず、測定ケース１を予め穿設したボー
リング孔に挿入し、測定ケース１を地下水中に入れる。

【００２５】地下水中における測定ケース１内の流通部
２には格子枠３の周囲から地下水が流入し充満する。測
定ケース１を上方から下す際、空気層形成部５に空気が
残留しても問題にはならない。

【００２６】次に、空気供給チューブ８を通して空気ポ
ンプ９から空気層形成部５に空気を供給する。この空気
の供給により、空気層形成部５に空気層が形成され、そ
れに伴ない流通部２内の水面が下降していく。そして、
その水位レベルが所定位置に達したとき、水位センサ１
４から検出信号が出力され、空気の供給を停止する。な
お、給気を過剰に行った場合には、バルブ１０を開き空
気層内の空気を排気する。これで、流通部２内の水位は
図１に示すような状態となり、流通部２内のフロート１
１はその上部を空気層に出して浮遊する状態となる。

【００２７】次に、センタリング手段としての電磁誘導
コイル１３に交流電流を供給する。すると、電磁誘導コ
イル１３の周囲に磁界が発生し、このとき、電磁誘導コ
イルの内側に位置するフロート下部の導体１２には、そ
の磁界によって生じる磁束の変化を打ち消す方向に誘導
電流（うず電流）が発生する。また、この誘導電流と磁
界の関係から、この導体には、フレミング左手の法則に
より、電磁誘導コイルの中央に向う力が発生する。

【００２８】このため、フロート１１つまり導体１２が
測定ケース１つまり電磁誘導コイル１３の中央に位置す
る場合、全ての方向から中央に向う均等な力を受け、フ
ロート１１は測定ケース１内の流通部２の中央位置に保
持される。

【００２９】一方、フロート１１が流通部２内の何れか
の側に偏位して位置する場合、導体１２が電磁誘導コイ
ル１３の一部に近づくことになる。この場合、導体１２
がその部分から受ける磁束密度は大きくなり、導体に生
じる誘導電流が増加し、導体に生じる力（中央方向の
力）もその部分で増大する。このため、その増大した力
により、導体１２つまりフロート１１は、偏位位置から
中央に向う力を受け、測定ケースの中央に戻され、セン
タリングされる。この状態で地下水流が安定するまで充
分時間をとる。

【００３０】そして、電磁誘導コイル１３の電源をオフ
する。つまり、フロート１１を中央で静止させフリー状
態として測定を開始し、ビデオカメラ６によりフロート
１１を含む流通部２内を撮影し、その画像をモニタ１５
に表示すると共に、記録装置１６にその画像信号を記録
していく。地下水流と共にフロート１１が移動するた
め、撮影画像中のフロートの位置と時間とその方位を観
察することにより、地下水流の流向と流速を測定するこ
とができる。

【００３１】再び繰り返して測定する場合、電磁誘導コ
イル１３に交流電流を供給し、フロート１１を流通部２
の中央に戻せば、再度、上記と同じ条件下で同様の測定
を繰り返し行うことができる。このように、測定装置を
ボーリング孔に挿入した状態で、測定を繰り返し簡単に
行うことができる。また、フロート１１を地下水の流通
部２の中央で完全に静止させた状態で、交流電流をオフ
し、フロートをフリー状態とした後、測定を開始できる
ため、地下水流の流向や流速を正確に測定することがで
きる。

【００３２】図２は請求項３、４に対応した実施例の地
下水流測定装置を示す。２１は円筒状の測定ケースであ
り、測定用のボーリング孔に挿入するための挿入用管２
４又はワイヤの下端に取付けられる。

【００３３】測定ケース２１は上下を閉鎖した円筒状に
形成され、測定ケース２１の中間部には、周囲に格子枠
２３を設け地下水を流通可能とした流通部２２が形成さ
れる。流通部２２の上の測定ケース２１内には、上記と
同様なビデオカメラ２６が下向きに設置される。ビデオ
カメラ２６の下側に板ガラス等の透視窓２７が設けら
れ、ビデオカメラ２６により透視窓２７を通して流通部
２２を撮影することができる。

【００３４】測定ケース２１内下部には空気管２５が流
通部２２の中央位置（軸中心位置）に配置される。この
空気管２５はケースの底部から上向きに垂直に立設さ
れ、その先端は流通部内に開口する。この空気管２５の
末端には空気供給チューブ２８が接続され、空気供給チ
ューブ２８の先端（ボーリング孔の外に出る部分）には
給気用の空気ポンプ２９と排気用のバルブ３０が接続さ
れる。

【００３５】空気管２５に対し上から被せるように、可
変浮力フロート３１が流通部２２内に配設される。可変
浮力フロート３１自体は水より比重の重いプラスチック
等により、上部を閉じた円筒状に形成される。測定時に
は、空気供給チューブ２８からの空気が空気管２５を通
して可変浮力フロート３１内に給気され、フロート３１
内に空気層を形成する。このフロート内の空気層により
フロート３１に浮力が生じ、その浮力は空気管２５を通
しての給気・排気により調整される。

【００３６】可変浮力フロート３１は、測定時、流通部
２２の中間位置に浮遊させる必要がある。このために、
流通部２２内の所定位置に、可変浮力フロート３１の上
端部を検出する位置センサ３４が設けられる。この位置
センサ３４は上下２段に配置された２対の光電センサか
ら構成され、可変浮力フロート３１の上端位置が所定位
置になったとき、その検出信号を出力する。また、可変
浮力フロート３１の下部には、上記と同様に、フロート
センタリング用の導体３２が固定される。

【００３７】さらに、測定ケース２１の底部つまり導体
３２の周囲位置のケース底部の内側には、上記実施例と
同様に、導体３２に誘導電流を生じさせるための電磁誘
導コイル３３が巻装される。電磁誘導コイル３３は、交
流電力を供給する電源回路に接続される。ビデオカメラ
２６は、ケーブルを介してボーリング孔の外に設置され
るモニタ装置３５に接続され、また、その画像信号を記
録する記録装置３６がそこに接続される。

【００３８】モニタ装置３５には、計時回路が内蔵さ
れ、また、ジャイロコンパスからの方位信号が入力さ
れ、その方位と時間の画像が、ビデオカメラ２６による
撮影画像中に表示される。

【００３９】上記構成の測定装置を使用して地下水流を
測定する場合、先ず、測定ケース２１を予め穿設したボ
ーリング孔に挿入し、測定ケース２１を地下水中に入れ
る。地下水中における測定ケース２１内の流通部２２に
は格子枠３の周囲から地下水が流入して充満し、測定ケ
ース２１を上方から下す際、通常は、可変浮力フロート
３１内に空気が多く残留するため、可変浮力フロート３
１は透視窓２７に着いた状態となる。

【００４０】次に、バルブ３０を開くことにより、空気
供給チューブ２８、空気管２５を通して可変浮力フロー
ト３１内から空気を排気する。このフロート内空気の排
気により、フロート３１内に水が侵入し、フロート３１
の浮力が低下し、それに伴ない可変浮力フロート３１の
位置が流通部２２内を下降していく。そして、可変浮力
フロート３１の上端位置が所定の位置センサ３４の位置
に達したとき、位置センサ３４から検出信号が出力さ
れ、可変浮力フロート３１の位置が所定位置になったこ
とが確認される。

【００４１】可変浮力フロート３１の位置が所定位置よ
り下にさがった場合、空気ポンプ２９を駆動し、空気供
給チューブ２８、空気管２５を通して可変浮力フロート
３１内に給気を行い、可変浮力フロート３１の位置を上
げるように操作し、図２に示すように、可変浮力フロー
ト３１を所定位置で浮遊する状態とする。

【００４２】次に、センタリング手段としての電磁誘導
コイル３３に交流電流を供給する。すると、電磁誘導コ
イル３３の周囲に磁界が発生し、このとき、電磁誘導コ
イルの内側に位置するフロート下部の導体３２には、そ
の磁界によって生じる磁束の変化を打ち消す方向に誘導
電流が発生し、この誘導電流と磁界の関係から、導体３
２に、電磁誘導コイルの中央に向う力が発生する。

【００４３】このため、可変浮力フロート３１が流通部
２２内の何れかの側に偏位して位置する場合、全ての方
向から中央に向う均等な力を受け、導体３２つまりフロ
ート３１は、偏位位置から中央に向う力を受けて、測定
ケース２１の中央に戻され、センタリングされる。この
状態で、地下水流が安定するまで充分な時間をとる。

【００４４】次に、電磁誘導コイル３３の電源をオフ
し、可変浮力フロート３１を中央で静止させフリーにし
た状態で、測定を開始し、ビデオカメラ２６によりフロ
ート３１を含む流通部２２内を撮影し、その画像をモニ
タ装置３５に表示すると共に、記録装置３６にその画像
信号を記録していく。流通部２２内の可変浮力フロート
３１は地下水流と共に移動するため、撮影画像中の可変
浮力フロート３１の位置と時間とその方位を観察するこ
とにより、地下水流の流向と流速を測定することができ
る。

【００４５】再び繰り返して測定する場合、電磁誘導コ
イル３３に交流電流を供給し、可変浮力フロート３１を
流通部２２の中央に戻せば、再度、上記と同じ条件下で
同様の測定を繰り返し行うことができ、測定装置をボー
リング孔から出入れせずに、測定を繰り返し簡単に行う
ことができる。

【００４６】さらに、この実施例の可変浮力フロート３
１は、測定しようとする地下水中に挿入した状態で、そ
の浮力を調整できるため、地下水が海水のように通常の
水と相違した比重の液体であっても、フロートを正確な
位置で浮遊させ、その動きを観測することができる。ま
た、この可変浮力フロート３１はその全体が完全に地下
水中に位置するため、地下水流の動きを全体で大きく捉
えることができ、地下水流の正確な測定が可能となる。

【００４７】図３は請求項５に対応した実施例の測定装
置を示している。この測定装置は、測定ケース４０の外
周部に９０°の間隔で４個の電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ
２を配置し、測定ケース内流通部４２の可変浮力フロー
ト４１の位置に応じて変化する隣接電極間の電気抵抗の
変化に基づき、可変浮力フロート４１の位置を計時的に
測定し、地下水流の流向と流速を測定するように構成さ
れる。

【００４８】即ち、挿入用管４４の下端に固定された測
定ケース４０は、周囲を格子枠４３により包囲し、内部
に地下水の流通部４２を有するように形成される。測定
ケース４０内中央には、上記実施例と同様に、空気管４
５がケースの底部から上向きに垂直に立設され、その先
端は流通部内に開口する。この空気管４５の末端には空
気供給チューブ４８が接続され、空気供給チューブ４８
の先端には、上記と同様、給気用の空気ポンプ２９と排
気用のバルブ３０が接続される。

【００４９】また、上記実施例と同様に、空気管４５に
対し上から被せるように、可変浮力フロート４１が流通
部４２内に配設される。可変浮力フロート４１自体は水
より比重の重いプラスチック等の絶縁体により、上部を
閉じた円筒状に形成される。測定時には、空気供給チュ
ーブ４８からの空気が空気管４５を通して可変浮力フロ
ート４１内に給気され、フロート４１内に空気層を形成
する。このフロート内の空気層によりフロート４１に浮
力が生じ、その浮力は空気管４５を通しての給気・排気
により調整される。

【００５０】流通部４２内の所定位置に、可変浮力フロ
ート４１の上端部を検出する位置センサ４９が設けられ
る。この位置センサ４９は上下２段に配置された２対の
光電センサから構成され、可変浮力フロート４１の上端
位置が所定位置になったとき、その検出信号を出力す
る。また、可変浮力フロート４１の下部には、上記と同
様に、フロートセンタリング用の導体４７が固定され
る。測定ケース４０の底部つまり導体４７の周囲位置の
ケース底部の内側に、上記実施例と同様、導体４７に誘
導電流を生じさせるための電磁誘導コイル４６が巻装さ
れる。電磁誘導コイル４６は、交流電力を供給する電源
回路に接続される。

【００５１】さらに、測定ケース４０の格子枠４３の一
部には、９０°の間隔で４個の電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、
Ｙ２が取付けられ、各電極はケースの横断面を平面とす
るＸＹ平面上のＸ軸とＹ軸上に位置する。図４に示すよ
うに、各電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２はＸ・Ｙ切換回路
５０に接続され、定電流回路５１がこのＸ・Ｙ切換回路
５０を介してＸ軸上に位置する一対の電極Ｘ１、Ｘ２と
Ｙ軸上に位置する一対の電極Ｙ１、Ｙ２との間に、交互
に一定の電流を供給するように接続される。

【００５２】このＸ・Ｙ切換回路５０の各出力側には、
電流電圧変換回路５２ａ〜５２ｄが接続され、電流電圧
変換回路５２ａ〜５２ｄの出力側には、各々整流回路５
３ａ〜５３ｄが接続される。

【００５３】さらに、整流回路５３ａと５３ｂの出力側
は、平滑回路を介して比較器５４ａの入力側に接続さ
れ、整流回路５３ｃと５３ｄの出力側は、平滑回路を介
して比較器５４ｂの入力側に接続される。比較器５４ａ
は、電極Ｙ１の電流と電極Ｙ２の電流の差に対応した電
圧を出力し、比較器５４ｂは、電極Ｘ１の電流と電極Ｘ
２の電流の差に対応した電圧を出力する。

【００５４】比較器５４ａと５４ｂの出力側に、マイク
ロコンピュータ５５が接続される。マイクロコンピュー
タ５５は、比較器５４ａ，５４ｂからの差電流Ｉｙ１、
Ｉｙ２、Ｉｘ１，Ｉｘ２の各データを取り込み、所定の
補正処理を行なった後、Ｘ・Ｙレコーダ５６にＸ座標信
号とＹ座標信号を出力して、地下水流の方向をＸ・Ｙ座
標上に記録させ、水流の方向（角度）と流速を演算し、
その演算結果を表示器５７に数値表示させる。

【００５５】次に、上記測定装置を用いて行う地下水流
測定方法を説明すると、先ず、測定ケース４０をボーリ
ング孔に挿入し、地下水中に入れる。地下水中における
測定ケース４０内の流通部４２には格子枠４３の周囲か
ら地下水が流入して、測定ケース４０を上方から下す
際、通常は、可変浮力フロート４１内に空気が多く残留
するため、可変浮力フロート４１はケース上部に着いた
状態となる。

【００５６】次に、バルブ３０を開くことにより、空気
供給チューブ４８、空気管４５を通して可変浮力フロー
ト４１内から空気を排気する。このフロート内空気の排
気により、フロート４１内に水が侵入し、フロート４１
の浮力が低下し、それに伴ない可変浮力フロート４１の
位置が流通部４２内を下降していく。

【００５７】そして、可変浮力フロート４１の上端位置
が所定の位置センサ４９の位置に達したとき、位置セン
サ４９から検出信号が出力され、可変浮力フロート４１
の位置が所定位置になったことが確認される。可変浮力
フロート４１の位置が下がり過ぎた場合、空気ポンプ２
９を駆動し、可変浮力フロート４１内に給気を行って、
浮力を増加させ、その位置を上昇させて浮遊状態とす
る。

【００５８】次に、センタリング手段としての電磁誘導
コイル４６に交流電流を供給する。すると、電磁誘導コ
イル４６の周囲に磁界が発生し、このとき、電磁誘導コ
イルの内側に位置するフロート下部の導体４７には、そ
の磁界によって生じる磁束の変化を打ち消す方向に誘導
電流が発生し、この誘導電流と磁界の関係から、導体４
７に、電磁誘導コイルの中央に向う力が発生する。

【００５９】このため、可変浮力フロート４１が流通部
４２内の何れかの側に偏位して位置する場合、全ての方
向から中央に向う均等な力を受け、導体４７つまりフロ
ート４１は、偏位位置から中央に向う力を受けて、測定
ケース４０の中央に戻され、センタリングされる。この
状態で、地下水流が安定するまで充分時間をとる。

【００６０】次に、電磁誘導コイル４６の電源をオフ
し、可変浮力フロート４１を中央で静止させフリーにし
た状態で、測定を開始する。

【００６１】測定開始と共に、定電流回路５１から各電
極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２に交流の矩形電流が供給され
る。定電流回路５１からの電流は、電極Ｘ１、Ｘ２と電
極Ｙ１、Ｙ２に交互に供給され、そのときの電極Ｙ１、
Ｙ２と電極Ｘ１、Ｘ２から得られる電流が各々の回路に
接続された電流電圧変換回路１２ａ〜１２ｄに送られ
る。

【００６２】電流電圧変換回路１２ａ〜１２ｄにより電
流信号は電圧信号に変換され、それらの電圧信号が整流
回路１３ａ〜１３ｄで直流電圧に変換される。そして、
電極Ｙ１の電流Ｉｙ１に対応した電圧信号は比較器５４
ａの反転入力に、電極Ｙ２の電流Ｉｙ２に対応した電圧
信号は比較器５４ａの非反転入力に入力される。また、
電極Ｘ１の電流Ｉｘ１に対応した電圧信号は比較器５４
ｂの反転入力に、電極Ｘ２の電流Ｉｘ２に対応した電圧
信号は比較器５４ｂの非反転入力に入力される。そし
て、比較器５４ａからは電流Ｉｙ１，Ｉｙ２の差に対応
した差電圧が出力され、比較器５４ｂからは電流Ｉｘ
１，Ｉｘ２の差に対応した差電圧が出力される。

【００６３】例えば、可変浮力フロート４１が電極Ｙ１
方向に移動した場合、電極Ｘ１、Ｘ２よりみた電極Ｙ１
の電気抵抗Ｒ１は、フロート４１により電流が遮られる
ため、増大し、逆に、電極Ｘ１、Ｘ２よりみた電極Ｙ２
の電気抵抗Ｒ２は、フロート２の影響が減少するため、
減少する。同様に、フロート４１が電極Ｘ１方向に移動
した場合、電極Ｙ１、Ｙ２よりみた電極Ｘ１の電気抵抗
Ｒ３は、フロート４１により電流が遮られるため、増大
し、逆に、電極Ｙ１、Ｙ２よりみた電極Ｘ２の電気抵抗
Ｒ４は、フロート４１の影響が減少するため、減少す
る。

【００６４】ここで、抵抗Ｒ１等は、合成抵抗であるか
ら、１／Ｒ１＝１／｛Ｒ（Ｘ１、Ｙ１）｝＋１／｛Ｒ
（Ｘ２、Ｙ１）｝となり、抵抗Ｒ２は、１／Ｒ２＝１／
｛Ｒ（Ｘ２、Ｙ２）｝＋１／｛Ｒ（Ｘ１、Ｙ２）｝とな
る。また、抵抗Ｒ３は、１／Ｒ３＝１／｛Ｒ（Ｘ１、Ｙ
１）｝＋１／｛Ｒ（Ｘ１、Ｙ２）｝となり、抵抗Ｒ４
は、１／Ｒ４＝１／｛Ｒ（Ｘ２、Ｙ２）｝＋１／｛Ｒ
（Ｘ２、Ｙ１）｝となる。

【００６５】したがって、電源を電極Ｘ１、Ｘ２と電極
Ｙ１、Ｙ２との間に接続して電流を供給し、電極Ｙ１に
流れる電流Ｉｙ１と電極Ｙ２に流れる電流Ｉｙ２を測定
し、電流Ｉｙ１とＩｙ２の差を求めれば、フロート４１
のＹ軸方向の移動を測定することができる。同様に、電
源を電極Ｘ１、Ｘ２と電極Ｙ１、Ｙ２との間に接続して
電流を供給し、電極Ｘ１に流れる電流Ｉｘ１と電極Ｘ２
に流れる電流Ｉｘ２を測定し、電流Ｉｘ１とＩｘ２に対
応した電圧の差を求めれば、フロート４１のＸ軸方向の
移動を測定することができる。

【００６６】マイクロコンピュータ５５は、比較器５４
ａ，５４ｂからの差電流（Ｉｙ２−Ｉｙ１）と、差電流
（Ｉｘ２−Ｉｘ１）に対応した各データを取り込み、所
定の補正処理を行なった後、Ｘ・Ｙレコーダ５６にＸ座
標信号とＹ座標信号を出力して、地下水流の方向をＸ・
Ｙ座標上に記録させる。さらに、マイクロコンピュータ
５５は、計時的なＸ座標信号とＹ座標信号の変化から、
水流の方向（角度）と流速を演算し、その演算結果を表
示器５７に数値表示させる。

【００６７】再び繰り返して測定する場合、交流電流を
電磁誘導コイル４６に供給し、導体４７にケースの中央
方向への力を生じさせ、可変浮力フロート４１を測定ケ
ース４０の中央位置に戻し、上記と同様に、電極Ｙ１、
Ｙ２と電極Ｘ１、Ｘ２に交互に定電流を供給し、直交す
る側の電極Ｘ１、Ｘ２と電極Ｙ１、Ｙ２側から電流を測
定し、その差電流を差電圧として取り出す。

【００６８】このような測定方法においても、可変浮力
フロートを使用し、測定ケースを地下水中に挿入した状
態でフロートの浮力調整ができるため、地下水の比重が
水とは相違した海水のような場合であっても、ケース内
流通部の所定位置にフロートを浮遊させて、良好に地下
水の流向や流速を測定することができる。

【００６９】なお、フロート（可変浮力フロート）を浮
遊させるために供給した空気に代えて、窒素等の他の気
体を使用することもでき、又は地下水より比重の小さい
液体、例えば比重約０．８以下のナフサ（石油中間精製
物）等を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、２の発明に対応した実施例の地下水
流測定装置の断面図である。

【図２】請求項３、４の発明に対応した実施例の地下水
流測定装置の断面図である。

【図３】請求項５の発明に対応した実施例の地下水流測
定装置の断面図である。

【図４】同地下水流測定装置の電気回路のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１−測定ケース ２−流通部 ３−格子枠 ５−空気層 ６−ビデオカメラ ８−空気供給チューブ １１−フロート １２−導体 １３−電磁誘導コイル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下水が流通可能な流通部を有する測定
   ケースを水中に挿入し、該測定ケース内の上部に地下水
   より比重の小さい軽流体を供給して軽流体層を形成し、
   該測定ケース内の流通部にフロートを配置すると共に該
   軽流体層との間で該フロートを浮遊させ、センタリング
   手段により該フロートを該測定ケース内の中央に位置さ
   せ、ビデオカメラにより該フロートの動きを撮影して地
   下水流の流向と流速を測定することを特徴とする地下水
   流測定方法。
2. 【請求項２】 地下水が流通可能な流通部を有する測定
   ケースと、 該測定ケース内に浮遊可能に配置されたフロートと、 該フロートを撮影するビデオカメラと、 該測定ケース内上部に地下水より比重の小さい軽流体を
   供給し軽流体層を形成する軽流体供給手段と、 該流通部と該軽流体層間で浮遊するフロートを該測定ケ
   ースの中央に位置させるセンタリング手段と、 を備えたことを特徴とする地下水流測定装置。
3. 【請求項３】 地下水が流通可能な流通部を有する測定
   ケース内に浮力調整可能な可変浮力フロートを配置し、
   該測定ケースを水中に挿入し、該可変浮力フロート内の
   軽流体量を調整することにより、該可変浮力フロートを
   該測定ケース内の中間位置に浮遊させ、センタリング手
   段により該可変浮力フロートを該測定ケース内の中央に
   位置させ、ビデオカメラにより該可変浮力フロートの動
   きを撮影して地下水流の流向と流速を測定することを特
   徴とする地下水流測定方法。
4. 【請求項４】 地下水が流通可能な流通部を有する測定
   ケースと、 該測定ケース内に浮力調整可能に配置された可変浮力フ
   ロートと、 該可変浮力フロートを撮影するビデオカメラと、 該可変浮力フロート内に軽流体を供給し又は排出して該
   可変浮力フロートを該測定ケース内の流通部の中間位置
   で浮遊させるようにその浮力を調整するフロート浮力調
   整手段と、 該流通部で浮遊するフロートを該測定ケースの中央に位
   置させるセンタリング手段と、 を備えたことを特徴とする地下水流測定装置。
5. 【請求項５】 地下水が流通可能な流通部を有する測定
   ケース内に浮力調整可能な絶縁体の可変浮力フロートを
   配置し、該測定ケースを水中に挿入し、該測定ケース内
   の可変浮力フロート内の軽流体量を調整することによ
   り、該可変浮力フロートを該測定ケース内の中間位置に
   浮遊させ、センタリング手段により該可変浮力フロート
   を該測定ケース内の中央に位置させ、該測定ケースの内
   周壁に９０°の間隔で４個の電極が配設され、該測定ケ
   ース内の該可変浮力フロートの位置に応じて変化する隣
   接電極間の電気抵抗の変化に基づき、該可変浮力フロー
   トの位置を計時的に測定し、地下水流の流向と流速を測
   定することを特徴とする地下水流測定方法。