JPS6329053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は井戸装置に関する。

水井戸の基本構成は、帯水地層中に空間を作
り、この空間に地下水を集めて汲上げるようにな
されるものである。

水理学的には、掘放し構造が理想の形態であ
る。すなわち井戸壁が自然の帯水層のまゝの露頭
であつて、何らの障壁も置かず、地下水が自然の
状態で自由に井戸内に流入することができるよう
になされることである。

しかしながら掘放しのまゝでは、井戸壁が早期
に崩壊してしまうため、止むを得ず石積みや、あ
るいは第１図に断面を示すようにコンクリート
管、鉄管、合成樹脂管等の管材Ａを建込んで防壁
を施し、この防壁を通して井戸内に地下水が流入
するようにするために、孔、スリツト、スクリー
ンの設置等による開放部Ｂ，Ｂ…を設けることが
必要となるが、これらによる開放部Ｂ，Ｂ…の井
戸壁面に対する開口面積の比率、すなわち開口率
は高々35％以下である。

したがつて従来の水井戸、特に管井ではすべて
これらの防壁の周面のみに開放部Ｂ，Ｂ…を求め
る故、地下水の流入に必要な集水面積が過少とな
り、これによつて、１）井戸損失の増大、２）井
戸周辺の帯水層の圧密、３）開放部の目詰りの発
生、４）土砂の流入、等をもたらす。

上記１）の井戸損失頭の増大により、揚水のた
めの消費電力が増大し、２）および３）の帯水層
の圧密、目詰りにより井戸の耐用年数の短縮をも
たらし、４）の土砂の流入により揚水ポンプ、ス
クリーン等の揚水設備の摩耗損傷を招くなどの原
因となる。

また、これらの要因から誘発されるメンテナン
ス上の問題点として、土砂の沈澱過装置の設置
およびその管理費用が必要となることをはじめ、
定期的な井戸内の清掃費が掛り、かつその間の揚
水運転の停止による損失を伴ない、さらに綜合的
な井戸寿命の短縮という大きな損失を招く。

上記従来の井戸装置における諸欠陥の誘因につ
いて考察すると、まず集水面積の絶対的不足が挙
げられ、ついで揚水時における地下水の降下が重
力方向に働くのにかゝわらず集水は90゜屈折した
水平方向のみの流入で集水されるため抵抗増加を
伴なうこと、および前記集水面積が小さいため地
下水の流入速度がきわめて大きくなり、その結
果、地下水と浸出面との間に不連続（井戸損失）
が生じ、土砂類の流入を招いていることにある。

本発明はこれに鑑み、従来地下帯水層から井戸
内に平方向で流入する開放部による集水手段を抜
本的に改め、井戸内に自然流入した水を垂直方向
に集水することにより従来技術の諸問題を解消し
得るようにした井戸装置を提供することを目的と
してなされたものである。

以下、本発明を第２図乃至第６図に示す実施例
を参照して説明する。

本発明による井戸装置は、掘放しの井戸穴１内
に垂直方向に挿入設置される集水汲上げ管２を備
え、この集水汲上げ管２は垂直方向に設置される
汲上げ管３と、帯水層４内に位置しておかれる複
数の水平集水管５，５…とからなつている。

上記水平集水管５は、その一つの例を第２図に
示すように、井戸穴１の内周面に可及的近接して
嵌合され得る外径を有し内部に空間５Ａを有する
円盤状部材により構成され、その上下面には垂直
方向に多数の集水孔６，６…が穿設されており、
前記内部空間５Ａは中央の汲上げ管３の内部に連
通されている。そしてこの水平集水管５，５…は
汲上げ管３に上下方向に所要の間隔をおいて取付
けられている。

上記集水汲上げ管２の具体的構成例としては、
第５図に一例を示すように集水汲上げ管５の中心
部に接手管３Ａ，３Ｂが突設された多数の水平集
水管ユニツト５Ｕを形成し、上記接手管３Ａ，３
Ｂの一方の端部を凸形に形成するとともに他方の
端部を凹形に形成して、各ユニツト５Ｕ，５Ｕ…
の接手管３Ａ，３Ａの凹と凸とを嵌合することに
より一連の汲上げ管３を構成するようになされ
る。

前記集水孔６，６…は、汲上げ管３に近い位置
は粗に、離間するにつれて次第に密になるように
配列されている。

上記のようにして構成される集水汲上げ管２を
井戸穴１内に挿入し、そのとき各水平集水管５，
５…の上下間に砂利８を詰め、井戸壁を保護す
る。

これにより井戸穴１の内壁面から流入する地下
水は井戸穴１内に流入し、所定の水位Ｌを保つて
おかれる。

汲上げ管３を通じて地下水を汲上げると、地下
水は砂利８の層を通つて水平集水管５，５…の垂
直方向の集水孔６，６…から内部に流入し、汲上
げ管３に入つて汲上げられる。

したがつて従来の井戸と本発明による集水汲上
げ管２を用いた井戸との根本的な差異は、第６図
に本発明を、第７図に従来井戸をそれぞれ示すよ
うに揚水時における水位降下曲線Ｐ，Ｐが従来井
戸では井戸壁または井戸域の外側（帯水層側）と
内側とにおいて水位不連続となり、いわゆる井戸
損失が必ず生じるのに対し、本発明井戸では内外
とも常に連続しており、井戸損失は皆無となるこ
とである。

すなわち上記井戸損失の発生原因について考察
すると、「計画取水量に対する集水孔面積の不足」
がその最大原因であることが判る。

元来、取水理論の基本となつているダルシーの
方則によると、 Ｑ＝Ｖ・Ａ ＝Ｋ・Ｉ・Ａ （Ｋは透水係数、Ｉは動水勾
配） において、Ｉ＝sin α≒tan α≦１という考え方
からすれば、 Ｑ＝Ｋ・Ａ ∴Ａ＝Ｑ／Ｋ となつて、本件発明者が提唱するところの Ｑ＝Ｋ・Σa₀・α α＝１とすれば Ｑ＝Ｋ・Σa₀ ∴Σa₀＝Ｑ／Ｋ と全く一致する。

これが意味するところは、その場所における帯
水層の透水係数と地下水の流速の関係が透水係数
（Ｋ）×動水勾配（１）（最大１）＝流速（最大流
速）と考えた場合、計画取水量に対する必要集水
孔面積は 集水孔面積≧計画取水量÷透水係数×１ でなくてはならない。換言すれば集水部における
地下水の流入速度は、透水係数値×１以下でなく
てはならないことになる。

したがつて井戸損失とは、管路における流体の
流動に際して発生する摩擦損失頭とほゞ同様に評
価されるものと考えて大過ない性質を有するもの
である。管路の場合は境膜抵抗を除けば或る流速
以下においては≒０とすることが可能であること
から、地下水の流動に関しても、或る流速を透水
係数×１の値と考えればよいわけである。

つぎに両者の揚水中の状態を比較してみると、
従来井戸では井戸壁の開放部の一部が水位の上面
に露出するため、空気と接触して乾燥による地層
の崩落、および酸化作用による腐蝕、スケールの
発生等により目詰りを助長するとともに耐用年数
の短縮を招くことになり、また井戸損失分の水位
低下による揚水動力費の浪費にもつながる。

これに対し本発明井戸装置は、その水平集水管
５，５…が常に水中におかれるためと、前述のよ
うに井戸損失が生じないことによつて前記従来井
戸における幣害は全く起ることがない。

以上説明したように、本発明井戸装置は、井戸
穴内帯水層に一旦流入して貯留されている地下水
を中空円盤状の水平集水管を通じ汲上げ管から汲
上げるようにしたことにより、平面的に存在する
水平集水管の集水孔における地下水の流入方向は
垂直方向となり、仮に流入流速が高まつても帯水
地層内での地下水の流れは全く起らず、集水孔に
土砂が流入することがないとともに井戸周辺の帯
水層の圧密が生じないため井戸の耐用年数を大巾
に延長することができる。これらにより、土砂の
沈澱過装置の設置や管理、定期的クリーニング
およびそのための運転休止等の必要がなくなり、
メンテナンス上における従来の諸問題も一挙に解
消することができるなどの種々の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の井戸における井戸壁開放部の構
造を示す一部の縦断面図、第２図は本発明井戸装
置に用いられる集水汲上げ管の一例を示す一部の
斜視図、第３図は同平面図、第４図は井戸穴に挿
入設置した状態の縦断面図、第５図は第２図の集
水汲上げ管の水平集水管をユニツト化した場合の
一例を示す斜視図、第６図は本発明井戸装置の設
置状況の説明図、第７図は従来井戸の井戸損失の
状況を示す説明図である。 １…井戸穴、２…集水汲上げ管、３…汲上げ
管、４…帯水層、５…水平集水管、５Ａ…空間、
５Ｕ…水平集水管ユニツト、６…集水孔、８…砂
利。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部空間に連通する集水孔を垂直方向に穿設
   した中空の円盤状部材からなる複数の水平集水管
   を中央の汲上げ管に上下に所要の間隔をおきかつ
   前記内部空間を汲上げ管の内部に連通するように
   取付けた集水汲上げ管を設け、この集水汲上げ管
   の水平集水管が地下帯水層に位置するように井戸
   穴内に挿入設置したことを特徴とする井戸装置。 ２ 前記集水孔は汲上げ管に近い部位では粗に、
   離間するにつれて密に穿設したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の井戸装置。