JPH10122930A - 地下水の最高水位検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ある限られた期間にわたる地下水の最高到達
水位を、簡便且つ安価に検知する。ボーリング孔の口径
が小さくても、孔底から発生したガスをスムーズに排除
でき、そのため誤差が生じ難く、敏感な測定を可能とす
る。 【解決手段】 ボーリング孔１２内に挿入されて内部の
地下水位が自由に上下するスタンドパイプ１８と、間隔
をおいてロープ３２等の連結材により順次連結した状態
で前記スタンドパイプ内に挿入・引出し自在に配置され
る多数の水容器３０からなる。各水容器は、スタンドパ
イプの内面形状に合致した湾曲状の側面３０ａを備えた
有底・有蓋の筒状部を有し、その側面の上方寄りの位置
に水導入口３４が開口し、且つ上端部と下端部に連結材
の取付け部を設けた構造である。そして測定期間中に地
下水が満たされた最上の水容器のスタンドパイプ内での
位置によって最高水位を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ある測定期間中に
おける地下水の最高到達水位を簡便に検知するための装
置に関し、更に詳しく述べると、ボーリング孔に設置し
たスタンドパイプ内に、多数の水容器を間隔をおいて連
結して挿入する方式の地下水の最高水位検知装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤の性状は地下水の挙動によって大き
な影響を受ける。地滑りなど岩塊や土塊の移動や流動
は、地盤中の水分が増加し、内部の摩擦力が減少したと
きに起こり易い。地盤中の水分が増加した場合には、土
塊や岩塊全体の流動が起きないまでも、部分的な移動や
変状が起こり、土塊、岩塊内に亀裂や空洞が発生する。
この亀裂や空洞は、地盤中への水の浸透や移動をますま
す容易にし、また地下水の浸透によって岩塊や土塊に浮
力が生じ、これが地盤塊を大規模な地滑りや崩壊へと誘
導することになる。従って、地盤塊中の地下水の挙動を
知ることは、それらによって引き起こされる災害の防止
にとって非常に重要である。

【０００３】地下水の挙動が示す性状のうち、地滑りや
崩壊にとって最も関連の深い性状は地下水の水位変動で
ある。比較的浅い地層中の地下水位は、通常、土中の間
隙を通して大気と接しているので降水などの浸透で自由
に昇降する。降雨や融雪によって地盤塊中の地下水位が
上昇することは、その中の水量が増加していることを意
味し、過去の高水位の経験回数や最高到達水位は、地盤
中の欠陥や透水性を知る上で極めて有効な情報となる。

【０００４】地下水位の測定は、従来から種々の方法で
行われてきた。最も簡便には、適当なフロートにスケー
ルや長さが明示できるワイヤーを取り付けてボーリング
孔内の水面上に浮かせて基準面（例えばボーリング孔上
端）から水面までの深さを読み取る方法がある。しかし
この方法は、その都度測定を行わねばならないため、長
期間にわたる観測には不向きである。

【０００５】そこで、長期間にわたる観測には自記水位
計が用いられている。自記水位計としては、例えばフロ
ート式、触針式、水圧式などがある。フロート式水位計
は、水面に浮かべたフロートが水面とともに昇降するの
を利用し、フロートの動きを記録させるものである。具
体的にはフロートとカウンターウエイトとをワイヤーで
繋いでプーリーを回転させ、該プーリーの回転位置を計
測して水位を求め、日時とともに記録する構成である。
触針式水位計は、例えばコードの先端に取り付けられた
検出器の２本の触針がともに水中にあればモータが作動
してコードを巻き上げ、２本とも空中にあればコードを
下降させるようにモータが作動し、１本のみ水中にあれ
ば停止するようになっていて、コードの昇降量から水位
を計測する構成である。また水圧式水位計は、水面の昇
降に伴って水中に設置した受圧部の受ける水圧が変化す
ることから、水圧を測定して水位を求める構成である。
その他、超音波式やキャパシタンス式などの水位計も用
いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの自記水位計
は、精度の高い連続した水位データが得られるものの、
いずれの方式にしても装置はかなり高価であるし、また
可動部があると故障し易いなどの欠点もある。特に、１
台当たりのコストが高いために、変状する可能性のある
一地盤に対して多数の装置を高密度に設置して、高分解
能の計測を行うことが経済的に非常に困難であった。と
ころが、先に挙げた地盤中の亀裂や空洞は微細であり、
且つその存在がアトランダムである場合が多い。従っ
て、測定の成果から有効な危険度の判定を引き出すため
には、地盤内に高密度で装置を設置し、それらの影響を
詳細に計測する必要があるにもかかわらず、経済的な理
由でそれが実現できなかった。

【０００７】ところで地滑りの予知や地滑り災害の防止
という観点では、必ずしも各ボーリング孔内の水位につ
いて、精度の高い連続した水位データは必要ではない。
最も必要なことは、降雨期や融雪期などにおける高水位
の過去の経過（履歴）を知ることであり、そのために
は、ある期間の最高到達水位のみ知ることができれば十
分である。

【０００８】そこで本発明の目的は、ある限られた期間
にわたる地下水の最高到達水位を検知することのできる
簡便且つ安価な装置を提供することである。本発明の他
の目的は、ボーリング孔の口径が小さくても、孔底など
から発生したガスをスムーズに排除でき、そのため測定
誤差が生じ難く、且つ敏感な測定が可能な地下水の最高
水位検知装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る地下水の最
高水位検知装置は、ボーリング孔内に挿入されて内部の
地下水位が自由に上下するスタンドパイプと、間隔をお
いてロープ等の連結材により順次連結した状態で前記ス
タンドパイプ内に挿入・引出し自在に配置される多数の
水容器の組み合わせからなる。各水容器は、スタンドパ
イプの内面形状に合致した湾曲状の側面を備えた有底・
有蓋の筒状部を有し、その側面の上方寄りの位置に水導
入口が開口し、且つ上端部と下端部に連結材の取付け部
を設けた構造をなしている。そして測定期間中に地下水
が満たされた最上の水容器のスタンドパイプ内での位置
によって最高水位を検知するように構成されている。

【００１０】地盤中の地下水位の昇降に追従してスタン
ドパイプ内の水位は上下する。スタンドパイプ内の水位
が上昇して水容器の水導入口を越える状態になると、そ
の水導入口を通して水容器内に地下水が流入する。その
後、水位が降下しても水容器中に浸入した地下水は、そ
のまま水容器中に保持され続ける。従って、所定の期間
が経過した後、一連の水容器を引き上げて水が入ってい
る水容器の位置（スタンドパイプ内での深さ）を知るこ
とによって、その期間中の最高水位を検知できることに
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】ここで各水容器は、スタンドパイ
プの内面形状に合致した半円状の側面と平面状の側面を
備えた有底・有蓋の筒状部材からなる構造とするのがよ
い。その平面状の側面の上方寄りの位置に水導入口を設
け、半円状の側面の上端近傍にはガス排出口を設ける。
そして、平面状の側面の少なくとも一部を蓋体と底板か
らそれぞれ上下に延設して、その延設部分にロープ等の
連結材の取付け穴を設ける。ガス排出口は、地下水位が
上昇して水導入口から地下水が浸入したときに、水容器
内の空気などの逃げ口となり、スムーズに地下水が水容
器内に溜まるようにするためのものである。水導入口が
平面状の側面に設けられていると、スタンドパイプとの
間隙が広いので、地下水は流入し易い。

【００１２】ボーリング孔は、できるだけ口径が小さい
方がコスト的にも検知精度の確保の点からも好ましい。
他方、水容器は、検知の正確性を期すためには、内部に
溜まった水の蒸発防止などの対策を施した上で、内容積
をある程度確保する必要がある。ところで、地層中には
往々にして炭酸などのガスが含まれる場合がある。この
ような場合、孔底で発生したガスは水位を押し上げる効
果を示し、あまり大きな気泡にならないうちに上部へと
スムーズに導き放出させないと、気泡が大きく成長して
水位測定の誤差となる。上記のように水容器の外形を半
円形の筒状にすると、スタンドパイプ内で気泡が上昇し
易いような通路が形成され、気泡が止まることがないた
め、正確な測定が行える。

【００１３】勿論、水容器の水平断面を角形にしても円
形にしても、スタンドパイプとの隙間を十分大きくすれ
ば有効であるが、そのためにスタンドパイプの口径が大
きくなれば、コスト的に不利であるし、パイプ断面積が
大きくなることによって地下水位の変化に対するスタン
ドパイプ内の水位の変化に大きな遅れが生じるようにな
り（大きなタイムラグが発生する）、敏感な測定ができ
なくなる。水容器の断面積を小さくすれば、十分な地下
水を保持することができない。これらを総合的に勘案す
ると、上記のように半円形の筒状構造は、製造が容易で
あることもあって、本発明で用いる水容器として極めて
適した構造であると言える。

【００１４】

【実施例】図１に本発明に係る地下水の最高水位検知装
置の一実施例を示し、水容器の構造例を図２に示す。な
お図２において、Ａは平面図、Ｂは正面図、Ｃは側断面
図である。ボーリング孔内でのスタンドパイプの設置ま
では、従来行われていたカサグランデ式水位測定方法と
同様であってよい。

【００１５】簡単に説明すると次のごとくである。ま
ず、地盤１０にボーリング孔１２を掘削する。その深さ
は、地滑り監視を目的とするような場合には１０〜２０
ｍ程度であり、その口径は例えば６６mmφ程度の小径ボ
ーリングでよい。ボーリング孔１２内にケーシングパイ
プ１４を挿入し、孔壁の崩れを防ぐ。ケーシングパイプ
１４としては、例えば直径５０mmφの鉄パイプを用い
る。ケーシングパイプ１４をボーリング孔底１２ａより
も更に下方まで打ち込み、次いでケーシングパイプ１４
の内部の土砂を取り除き清浄化する。そして、下端にフ
ィルタ１６を設けたスタンドパイプ１８を挿入し、ケー
シングパイプ１４内に砂２０を投入した後、ケーシング
パイブ１４を、その下端がボーリング孔底１２ａのやや
下方の位置となるまで引き上げ、フィルタ１６を完全に
埋設する。スタンドパイプ１８としては、例えば外径４
０mmφ、内径３０mmφ程度の塩化ビニル製パイプでよ
い。更に、ケーシングパイプ１４とスタンドパイプ１８
との間にベントナイトペレットを投入して固め、それに
よるベントナイト層２２によって上下の地下水の流通を
完全に遮断する。このようにして図１に示すようにスタ
ンドパイプ１８の設置が完了する。

【００１６】多数の水容器３０を間隔をおいてロープ３
２等の連結材を用いて順次連設し、前記スタンドパイプ
１８内に挿入する。各水容器３０は、スタンドパイプ１
８の内面形状に合致した半円状の側面３０ａと平面状の
側面３０ｂを備え、更に下端に底板３０ｃを、上端に蓋
板３０ｄを有する筒状部からなる。そして、その平面状
の側面３０ｂの上方寄りの位置に水導入口３４が開口
し、半円状の側面３０ａの上端近傍にガス排出口３６が
開口している。平面状の側面３０ｂは、蓋板３０ｄと底
板３０ｃからそれぞれ上下に延設されていて、その延設
部分に連結材（ロープ３２）のための取付け穴３８を設
けた構造をなしている。半円状の側面３０ａは、スタン
ドパイプ１８の内面より若干小さめの曲率の面とし、水
容器３０がスタンドパイプ１８内をスムーズに移動でき
るような寸法に設定されている。この水容器３０は、例
えば透明アクリル樹脂製などとし、製作し易く且つ内部
の地下水の有無を容易に観察できるようなものが好まし
い。水容器３０の長さは、蓄える水の量を決めることに
なるが、例えば１０〜１５cm程度とする。このような水
容器３０を、多数、約５０cm程度の等間隔となるように
ロープ３２等によって連結する。ロープの代わりに、ワ
イヤやチェーンなどを用いてもよい。

【００１７】最も上のロープ３２の上端はフック４０な
どに引っ掛けて固定する。フック４０は、スタンドパイ
プ１８の上端に被せた蓋体４２の内面に固定しておく。
蓋体４２は、スタンドパイプ１８に雨水や塵などが入る
のを防ぐが、スタンドパイプ１８内外の空気の流通は許
容するような構造とする。地下水の上昇時に水容器３０
が浮力で浮き上がる恐れがある場合には、最も下の水容
器に重りを接続すればよい。このようにして、多数の水
容器３０が一連になった状態でスタンドパイプ１８に配
置できることになる。

【００１８】測定は次のような手順で行う。まず全ての
水容器３０を空にしてスタンドパイプ１８内に順次挿入
し、ロープ３２の上端を蓋体４２のフック４０に取り付
けて吊設する。測定の準備はこれで完了である。そして
梅雨期など測定期間中、そのままの状態を維持する。そ
の測定期間中、地下水位は降雨などによって上下し、そ
れに伴いスタンドパイプ１８内の水位も上下して、ある
深さの水容器までは地下水が満たされる。その後、地下
水位が低下しても、水容器内に蓄えられた地下水はその
まま保持される。スタンドパイプ１８内で幾度もの地下
水位の上下を繰り返したとしても、最高水位の時に最も
浅い水容器まで地下水が溜まることになり、地下水が溜
まっているということでその状態が記憶され続ける。従
って、測定期間終了後は、一連の水容器をスタンドパイ
プ１８から引き上げ、水容器内に地下水が溜まっている
か否かを観察すればよい。水容器が前記のように透明ア
クリル樹脂製だと、容易に外側から観察できるので作業
も容易である。地下水が溜まっている水容器のうち最も
上の水容器のスタンドパイプ１８内での位置を求めるこ
とで、スタンドパイプ１８内でのその測定期間中に到達
した最高水位を求めることができる。これは水容器同士
の間隔を一定に定めておけば、何番目の水容器が地下水
で満たされているかで、容易に最高到達地下水位が求ま
る。

【００１９】水容器の水平断面として半円形状が好まし
い理由は、ある程度細いスタンドパイプに対して比較的
大きな断面積の水容器を挿入しても、なおかつガスの上
昇通路を確保できるということである。実験的には、気
泡がスムーズに管内を上昇するには、少なくとも６mm程
度の隙間が必要である。それ以下では管壁との粘性、摩
擦などにより、気泡が管内に止まりがちとなる。従っ
て、例えばスタンドパイプの内面半径が１５mmφの場
合、本発明で用いるような半円形（半径１５mm）の場合
は、円形（半径９mm＝１５mm−６mm）の場合に比して、
断面積で約４０％も大きくでき、水容器の高さを短縮す
ることができる。

【００２０】また水容器を上記のような水平断面で半円
形（中心角度１８０度）にすると、半円筒と平板の組み
合わせで組み立てられるために製作も容易となり好まし
い。但し、単に水容器の内容積を多くする必要がある場
合には、中心角度を更に大きくした筒状部とすることで
対応することも可能である。

【００２１】ところでボーリング孔内（スタンドパイプ
内）では、蒸発の問題及び結露の問題を考える必要があ
る。水容器内に溜まった地下水の蒸発は、スタンドパイ
プ内の湿度が高い（ほとんど１００％）ことを考慮する
と、水容器の内容積をある程度大きくすることで対応で
きる。またボーリング孔内の温度変化によって結露が生
じ、ロープを伝って水容器に流れ込むことが考えられる
が、水容器に蓋板を設け、開口を側面に形成すること
で、極力水滴が水容器に入るのを防ぐとともに、水容器
の内容積をある程度確保することで、溜まった水が水滴
によるものか、地下水の浸入によるものかが判断でき
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように、スタンドパイプ
内に多数の水容器を間隔をおいて一連になるように挿入
する構成としたことで、ある限られた期間にわたる地下
水の最高到達水位を簡便且つ安価に検知することができ
る。またボーリング孔底などで発生したガスなどの排除
の障害にならないように形状的な工夫が施されているた
め、水位変動が迅速で且つスムーズであり、測定誤差が
生じ難い。更に本発明装置は、極めて安価であることか
ら、広い測定範囲にわたって高密度で配置でき、その結
果、敏感な測定が可能となる。これらによって本発明装
置は、地滑り災害の防止に極めて有効な測定機器とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地下水の最高水位検知装置の一実
施例を示す全体構成図。

【図２】それに用いる水容器の説明図。

【符号の説明】

１２ ボーリング孔 １４ ケーシングパイプ １８ スタンドパイプ ３０ 水容器 ３２ ロープ ３４ 水導入口 ３６ ガス排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｖ 9/02 Ｇ０１Ｖ 9/02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボーリング孔内に挿入されて内部の地下
   水位が自由に上下するスタンドパイプと、間隔をおいて
   連結材により順次連結した状態で前記スタンドパイプ内
   に挿入・引出し自在に配置される多数の水容器とからな
   り、各水容器は、スタンドパイプの内面形状に合致した
   湾曲状の側面を備えた有底・有蓋の筒状部を有し、その
   側面の上方寄りの位置に水導入口が開口し、且つ上端部
   と下端部に連結材の取付け部を設けた構造をなしてい
   て、測定期間中に地下水が満たされた最上の水容器のス
   タンドパイプ内での位置によって最高水位を検知するこ
   とを特徴とする地下水の最高水位検知装置。
2. 【請求項２】 各水容器は、スタンドパイプの内面形状
   に合致した半円状の側面と平面状の側面を備えた有底・
   有蓋の筒状部からなり、その平面状の側面の上方寄りの
   位置に水導入口が開口し、半円状の側面の上端近傍にガ
   ス排出口が開口していて、且つ平面状の側面の少なくと
   も一部が蓋体と底板からそれぞれ上下に延設されてい
   て、その延設部分に連結材の取付け穴を設けた構造をな
   している請求項１記載の地下水の最高水位検知装置。