特開 2023-127920 各層水質水量調査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023127920

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】各層水質水量調査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

G01N33/18 101

G01N33/18 106A

G01N33/18 106Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022031905

(22)【出願日】2022-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】515057056

【氏名又は名称】中島工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(74)【代理人】

【識別番号】100206586

【弁理士】

【氏名又は名称】市田 哲

(72)【発明者】

【氏名】吉田 光臣

(72)【発明者】

【氏名】荒井 昭

(72)【発明者】

【氏名】水原 明

(57)【要約】      （修正有）

【課題】第１地下水を汲み上げるとともに、第１地下水の水位を容易に測定することができる。
【解決手段】井戸Ｗに流入する地下水Ｓを調査するための各層水質水量調査装置１である。第１パッカー具２と、水中ポンプ３Ａが格納されたポンプハウス３Ｂと、第１地下水Ｓ１の水位を測定する第１水位測定具４とを含んでいる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

井戸に流入する地下水の水質又は水量を調査するための各層水質水量調査装置であって、
前記井戸は、複数の帯水層が上下に並ぶ地盤に設けられており、
前記帯水層は、第１帯水層と、前記第１帯水層の上方に隣接する第２帯水層とを含んでおり、
前記地下水は、前記第１帯水層から流入する第１地下水と、前記第２帯水層から流入する第２地下水とを含んでおり、
前記第１地下水と前記第２地下水とが混ざり合うことを抑止する第１パッカー具と、前記第１パッカー具の上方に配され、かつ、前記第１地下水のみを汲み上げるための水中ポンプが格納されたポンプハウスと、前記第１地下水の水位を測定する第１水位測定具とを含む、
各層水質水量調査装置。

【請求項2】

前記第１パッカー具は、前記第１地下水を前記ポンプハウス内に導く第１導管部を含み、
前記第１水位測定具は、前記第１導管部を貫通して地表まで延びる下部水管部と、前記下部水管部の下端に配された下部水位測定孔とを含む、請求項１に記載の各層水質水量調査装置。

【請求項3】

前記第１水位測定具は、前記ポンプハウス内から地表まで延びる上部水管部と、前記上部水管部の下端に配された上部水位測定孔とを含む、請求項１又は２に記載の各層水質水量調査装置。

【請求項4】

前記第２地下水の水位を測定するための第２水位測定具をさらに含み、
前記第２水位測定具は、前記第１パッカー具よりも上方に位置する第２水位測定孔と、前記第２水位測定孔から地表まで延びる第２水管部とを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の各層水質水量調査装置。

【請求項5】

前記帯水層は、前記第１帯水層の下方に隣接する第３帯水層を含んでおり、
前記地下水は、前記第３帯水層から流入する第３地下水を含んでおり、
前記第１地下水と前記第３地下水とが混ざり合うことを抑止する第２パッカー具と、 前記第３地下水の水位を測定する第３水位測定具とをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の各層水質水量調査装置。

【請求項6】

前記第２パッカー具は、前記第１地下水を保有しうる第２導管部を含み、
前記第３水位測定具は、前記第２導管部を貫通して地表まで延びる第３水管部と、前記第３水管部の下端に配された第３水位測定孔とを含む、請求項５に記載の各層水質水量調査装置。

【請求項7】

前記第１パッカー具は、前記第１地下水を前記ポンプハウス内に導く第１導管部を含み、
前記第３水管部は、前記第１導管部を貫通する、請求項６に記載の各層水質水量調査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各層水質水量調査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、膨張部を備えた上部パッカー部と、前記井戸水を吸い込むための水中ポンプと、膨張部を備えた下部パッカー部とを備えた採取装置が記載されている。このような採取装置は、上部パッカー部と下部パッカー部との間の井戸水を正確に採取できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】登録実用新案第３０７４１６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述のような採取装置では、採取を希望する個所の井戸水を採取するとともに、前記井戸水の水位（水頭）を容易に測定できないという問題があった。

【0005】

本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、第１地下水を汲み上げるとともに、第１地下水の水位を容易に測定することができる各層水質水量調査装置を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、井戸に流入する地下水の水質又は水量を調査するための各層水質水量調査装置であって、前記井戸は、複数の帯水層が上下に配された地盤に設けられており、前記帯水層は、第１帯水層と、前記第１帯水層の上方に隣接する第２帯水層とを含んでおり、前記地下水は、前記第１帯水層から流入する第１地下水と、前記第２帯水層から流入する第２地下水とを含んでおり、前記第１地下水と前記第２地下水とが混ざり合うことを抑止する第１パッカー具と、前記第１パッカー具の上方に配され、かつ、前記第１地下水のみを汲み上げるための水中ポンプが格納されたポンプハウスと、前記第１地下水の水位を測定する第１水位測定具とを含む、各層水質水量調査装置である。

【発明の効果】

【0007】

本開示の各層水質水量調査装置は、上記の構成を採用することによって、第１地下水を汲み上げるとともに、第１地下水の水位を容易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態の各層水質水量調査装置と井戸とを概念的に示す側面図である。

【図2】図１の各層水質水量調査装置の側面図である。

【図3】他の実施形態の各層水質水量調査装置と井戸とを概念的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の各層水質水量調査装置（以下、「装置」という場合がある）１を概念的に示す側面図である。図１は、装置１が地盤Ｇに設けられた井戸Ｗ内に配置されていることを示す図である。本開示の装置１は、井戸Ｗに流入する地下水Ｓの水質又は水量を調査するためのものである。

【0010】

図１に示されるように、地盤Ｇは、複数の帯水層Ｔが上下に配されて形成されている。地盤Ｇは、本実施形態では、帯水層Ｔと不透水層Ｈとが交互に並べられている。帯水層Ｔは、不透水層Ｈよりも地下水Ｓが流れやすい性質を有している。

【0011】

帯水層Ｔは、本実施形態では、第１帯水層Ｔ１と、第１帯水層Ｔ１の上方に隣接する第２帯水層Ｔ２とを含んでいる。帯水層Ｔは、例えば、第１帯水層Ｔ１の下方に隣接する第３帯水層Ｔ３をさらに含んでいる。不透水層Ｈは、本実施形態では、第１帯水層Ｔ１と第２帯水層Ｔ２との間の第１不透水層Ｈ１と、第１帯水層Ｔ１と第３帯水層Ｔ３との間の第２不透水層Ｈ２と、第３帯水層Ｔ３の下方に配された第３不透水層Ｈ３とを含んでいる。不透水層Ｈは、例えば、さらに第２帯水層Ｔ２の上方にも配されている。

【0012】

井戸Ｗは、本実施形態では、地表から第３不透水層Ｈ３まで延びている。井戸Ｗの内周面は、例えば、井戸Ｗを補強するためのケーシング管Ｋ及びストレーナ管Ｍで形成されている。ケーシング管Ｋは、井戸Ｗ内に土砂や地下水Ｓ等の流入を防止する機能を有する周知構造で構成され、各不透水層Ｈに配されている。ストレーナ管Ｍは、地下水Ｓを井戸Ｗに流入させるとともに、土砂の流入を防止する機能を有する周知構造で構成され、各帯水層Ｔに配されている。ケーシング管Ｋ及びストレーナ管Ｍは、例えば、合成樹脂や金属で形成されている。井戸Ｗは、特に限定されるものではないが、３０～３００mの深さ、及び、１５０～４００mmの内径を有している。

【0013】

第１帯水層Ｔ１は、第１地下水Ｓ１を井戸Ｗ内に流入させている。第２帯水層Ｔ２は、第２地下水Ｓ２を井戸Ｗ内に流入させている。第３帯水層Ｔ３は、第３地下水Ｓ３を井戸Ｗ内に流入させている。第１地下水Ｓ１ないし第３地下水Ｓ３は、それぞれ異なる水質の場合もあり、同じ水質の場合もある。

【0014】

図２は、図１から井戸Ｗ及び地盤Ｇが取り除かれた装置１のみを示す図である。図２には、後述される第１膨張具及び第２膨張具が収縮された状態が示される。図１及び図２に示されるように、装置１は、例えば、第１パッカー具２とポンプユニット３と第１水位測定具４とを含んでいる。第１パッカー具２は、本実施形態では、第１地下水Ｓ１と第２地下水Ｓ２とが混ざり合うことを抑止する機能を有している。ポンプユニット３は、本実施形態では、第１地下水Ｓ１のみを汲み上げることができる。第１水位測定具４は、本実施形態では、第１地下水Ｓ１の水位を測定する機能を有している。

【0015】

第１パッカー具２は、地下水Ｓをポンプユニット３に導く第１導管部２Ａと、第１導管部２Ａの外周面に保持されて井戸Ｗの内周面と密着するまで膨張可能な第１膨張部２Ｂとを含んでいる。第１膨張部２Ｂには、例えば、圧縮空気や圧縮窒素ガスからなる膨張流体が供給される。これにより、第１膨張部２Ｂは膨張する。前記膨張流体は、周知構造の供給管（図示省略）から供給される。第１膨張部２Ｂから前記膨張流体が排気されると、第１膨張部２Ｂは、収縮する。第１膨張部２Ｂは、例えば、可撓性又は弾性を有する硬質ゴムで形成される。このように、第１パッカー具２及び後述する第２パッカー具６は、本実施形態では、周知構造で形成される。

【0016】

このような第１膨張部２Ｂによって、第１導管部２Ａの外周面と、井戸Ｗの内周面との間で地下水Ｓの移動が閉鎖される。第１膨張部２Ｂは、本実施形態では、第１不透水層Ｈ１の内周面と密着するように配されており、これにより、第１地下水Ｓ１と、第１不透水層Ｈ１よりも上方の第２帯水層Ｔ２から流入する第２地下水Ｓ２との混ざり合いが抑止される。例えば、第１膨張部２Ｂと井戸Ｗの内周面との密着性は、第１水位測定具４によって判断することができる。

【0017】

また、第１パッカー具２は、第１導管部２Ａの外周面に保持されて、第１導管部２Ａを井戸Ｗの中心に配する機能を有する周知構造の第１セントライザー２Ｃを含んでいる。第１セントライザー２Ｃは、この実施形態では、第１膨張部２Ｂよりも上方に取り付けられている。

【0018】

ポンプユニット３は、例えば、水中ポンプ３Ａと、水中ポンプ３Ａを格納するポンプハウス３Ｂとを含んでいる。ポンプユニット３は、本実施形態では、第１パッカー具２よりも上方に配される。

【0019】

水中ポンプ３Ａは、例えば、周知構造のものが用いられる。特に限定されるものではないが、水中ポンプ３Ａは、２０～２５００L/minのものが望ましい。ポンプハウス３Ｂは、例えば、水中ポンプ３Ａがポンプハウス３Ｂの外面と接する地下水Ｓ（本実施形態では、第２地下水Ｓ２）を汲み上げないようにする構造を有している。

【0020】

ポンプハウス３Ｂは、例えば、第１接続管１１を介して第１導管部２Ａと接続されている。第１接続管１１は、第１導管部２Ａ内の地下水（本実施形態では、第１地下水Ｓ１）を、ポンプハウス３Ｂに格納された水中ポンプ３Ａに導き得る。水中ポンプ３Ａの吐出口には、地表まで延びる上部導管部１３が取り付けられている。これにより、本実施形態の装置１では、地表において、第１地下水Ｓ１を汲み上げて、その水質を調査することができる。

【0021】

第１水位測定具４は、本実施形態では、第１導管部２Ａを貫通して地表まで延びる下部水管部４ｂと、下部水管部４ｂの下端に配された下部水位測定孔４ａとを含んでいる。下部水位測定孔４ａは、例えば、第１導管部２Ａの下面に配されている。これにより、下部水管部４ｂの内部には、第１地下水Ｓ１が充填される。

【0022】

第１水位測定具４は、例えば、周知構造の圧力式水位センサー（図示省略）を含んでいる。前記圧力式水位センサーでは、地表側から地下水Ｓ（第１地下水Ｓ１）の水頭を水圧として検出して、地下水位として測定することができる。圧力式水位センサーは、例えば、下部水管部４ｂ内に配される。また、下部水管部４ｂの内部の第１地下水Ｓ１は、水中ポンプ３Ａへ導かれる第１導管部２Ａ内を通る第１地下水Ｓ１と遮断される。このため、本実施形態の第１水位測定具４では、下部水管部４ｂの内部の第１地下水Ｓ１が、水中ポンプ３Ａの吸い込み圧力からの影響が小さいので、水位を精度良く測定することができる。

【0023】

また、本実施形態の装置１は、第２水位測定具５と第２パッカー具６と第３水位測定具７とを含んでいる。第２水位測定具５は、第２地下水Ｓ２の水位を測定する機能を有している。第２パッカー具６は、第１地下水Ｓ１と第３地下水Ｓ３とが混じり合うことを抑制する機能を有している。第３水位測定具７は、第３地下水Ｓ３の水位を測定する機能を有している。第２水位測定具５及び第３水位測定具７は、本実施形態では、第１水位測定具４と同じように周知構造の圧力式水位センサーを用いて、各地下水Ｓ２、Ｓ３の水位を測定することができる。

【0024】

第２パッカー具６は、本実施形態では、第２導管部６Ａと、第２膨張部６Ｂと、第２セントライザー６Ｃとを含んでいる。第２導管部６Ａは、地下水Ｓ（本実施形態では、第１地下水Ｓ１）を保有し得る。第２膨張部６Ｂは、第２導管部６Ａの外周面に保持されて井戸Ｗの内周面と密着するまで膨張可能である。第２膨張部６Ｂによって、第２導管部６Ａの外周面と、井戸Ｗの内周面との間での地下水Ｓの移動が閉鎖される。第２膨張部６Ｂは、本実施形態では、第２不透水層Ｈ２の内周面と密着するように配されており、これにより、第１地下水Ｓ１と第３地下水Ｓ３との混ざり合いが抑止される。第２膨張部６Ｂには、第１膨張部２Ｂと同様に、前記膨張流体が、周知構造の供給管（図示省略）から供給される。第２セントライザー６Ｃは、この実施形態では、第２膨張部６Ｂよりも下方に配されている。例えば、第２膨張部６Ｂと井戸Ｗの内周面との密着性は、第３水位測定具７によって判断することができる。

【0025】

第２導管部６Ａは、例えば、第２接続管１２を介して第１導管部２Ａと接続されている。第２接続管１２は、本実施形態では、第１地下水Ｓ１を取り入れ可能なストレーナ管である。前記ストレーナ管としては、周知構造のものが採用される。第１地下水Ｓ１は、水中ポンプ３Ａによって、第２接続管１２、第１導管部２Ａ、第１接続管１１及びポンプハウス３Ｂを通り地表に汲み出される。

【0026】

第２水位測定具５は、例えば、第１パッカー具２よりも上方に位置する第２水位測定孔５ａと、第２水位測定孔５ａから上方に延びる第２水管部５ｂとを含んでいる。第２水位測定孔５ａは、例えば、ポンプユニット３よりも上方に位置している。第２水管部５ｂは、例えば、地表まで延びている。第２水管部５ｂの内部には、第２地下水Ｓ２が充填される。これにより、前記圧力式水位センサーによって、第２地下水Ｓ２の水位を測定することができる。

【0027】

第３水位測定具７は、例えば、第２導管部６Ａを貫通して地表まで延びる第３水管部７ｂと、第３水管部７ｂの下端に配された第３水位測定孔７ａとを含んでいる。第３水管部７ｂは、第１導管部２Ａも貫通するように配されている。第３水管部７ｂの内部には、第３地下水Ｓ３が充填される。第３水管部７ｂは、内部に充填される第３地下水Ｓ３が、第１地下水Ｓ１及び第２地下水Ｓ２と交わることを抑止する。これにより、前記圧力式水位センサーによって、第３地下水Ｓ３の水位を測定することができる。各水管部４ｂ、５ｂ、７ｂは、例えば、可撓性を有する周知構造のパイプで形成される。

【0028】

図３は、他の実施形態の各層水質水量調査装置１の側面図である。本実施形態の構成と同じ構成には、同じ符号が付されてその説明が省略される場合がある。図３に示されるように、装置１の第１水位測定具４は、下部水位測定孔４ａよりも上方に配される上部水位測定孔４ｃを含んで形成されている。この第１水位測定具４は、ポンプハウス３Ｂ内から地表まで延びる上部水管部４ｄと、上部水管部４ｄの下端に配された上部水位測定孔４ｃとを含んでいる。上部水位測定孔４ｃは、この実施形態では、ポンプハウス３Ｂ内に位置するので、上部水管部４ｄには、第１地下水Ｓ１が充填される。このような第１水位測定具４は、下部水管部４ｂをポンプハウス３Ｂと井戸Ｗとの間を通過させることが難しいような場合に、第１地下水Ｓ１の水位を測定するのに役立つ。上部水位測定孔４ｃは、例えば、水中ポンプ３Ａの吸い込み口よりも下方に配されている。なお、第１水位測定具４は、下部水位測定孔４ａ及び上部水位測定孔４ｃを含んでも良い。

【0029】

以上、本開示の特に好ましい実施形態について詳述したが、本開示は、図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。本開示の装置１は、井戸内を上下に移動可能に保持されているので、例えば、第３帯水層Ｔ３よりも下方に帯水層が配される場合でも、その帯水層の地下水（図示省略）について、同様に水質や水位を調査することができる。また、このような装置１は、井戸Ｗの帯水層Ｔの一部を閉鎖したときに、残りの帯水層Ｔによる地下水の水質を再現（リハーサル試験）するのに役立つ。

【0030】

［付記］
本開示は以下の態様を含む。

【0031】

［本開示１］
井戸に流入する地下水の水質又は水量を調査するための各層水質水量調査装置であって、
前記井戸は、複数の帯水層が上下に配された地盤に設けられており、
前記帯水層は、第１帯水層と、前記第１帯水層の上方に隣接する第２帯水層とを含んでおり、
前記地下水は、前記第１帯水層から流入する第１地下水と、前記第２帯水層から流入する第２地下水とを含んでおり、
前記第１地下水と前記第２地下水とが混ざり合うことを抑止する第１パッカー具と、前記第１パッカー具の上方に配され、かつ、前記第１地下水のみを汲み上げるための水中ポンプが格納されたポンプハウスと、前記第１地下水の水位を測定する第１水位測定具とを含む、
各層水質水量調査装置。
［本開示２］
前記第１パッカー具は、前記第１地下水を前記ポンプハウス内に導く第１導管部を含み、
前記第１水位測定具は、前記第１導管部を貫通して地表まで延びる下部水管部と、前記下部水管部の下端に配された下部水位測定孔を含む、本開示１に記載の各層水質水量調査装置。
［本開示３］
前記第１水位測定具は、前記ポンプハウス内から地表まで延びる上部水管部と、前記上部水管部の下端に配された上部水位測定孔を含む、本開示１又は２に記載の各層水質水量調査装置。
［本開示４］
前記第２地下水の水位を測定するための第２水位測定具をさらに含み、
前記第２水位測定具は、前記第１パッカー具よりも上方に位置する第２水位測定孔と、前記第２水位測定孔から地表まで延びる第２水管部とを含む、本開示１ないし３のいずれかに記載の各層水質水量調査装置。
［本開示５］
前記帯水層は、前記第１帯水層の下方に隣接する第３帯水層を含んでおり、
前記地下水は、前記第３帯水層から流入する第３地下水を含んでおり、
前記第１地下水と前記第３地下水とが混ざり合うことを抑止する第２パッカー具と、 前記第３地下水の水位を測定する第３水位測定具とをさらに含む、本開示１ないし４のいずれかに記載の各層水質水量調査装置。
［本開示６］
前記第２パッカー具は、前記第１地下水を保有しうる第２導管部を含み、
前記第３水位測定具は、前記第２導管部を貫通して地表まで延びる第３水管部と、前記第３水管部の下端に配された第３水位測定孔とを含む、本開示５に記載の各層水質水量調査装置。
［本開示７］
前記第１パッカー具は、前記第１地下水を前記ポンプハウス内に導く第１導管部を含み、
前記第３水管部は、前記第１導管部を貫通する、本開示６に記載の各層水質水量調査装置。

【符号の説明】

【0032】

１ 各層水質水量調査装置
２ 第１パッカー具
２Ａ 第１導管部
３Ｂ ポンプハウス
３Ａ 水中ポンプ
４ 第１水位測定具
４ａ 上部水位測定孔
４ｃ 下部水位測定孔
Ｓ 地下水
Ｓ１ 第１地下水
Ｗ 井戸

【図1】

【図2】

【図3】