(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-28
(45)【発行日】2024-07-08
(54)【発明の名称】注水井戸及び地下水リチャージ装置
(51)【国際特許分類】
E02D 3/10 20060101AFI20240701BHJP
B01D 24/00 20060101ALI20240701BHJP
B01D 29/11 20060101ALI20240701BHJP
B01D 35/02 20060101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
E02D3/10
B01D29/08 520A
B01D29/08 530A
B01D29/08 540A
B01D29/10 510C
B01D29/10 530A
B01D35/02 R
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020149795
(22)【出願日】2020-09-07
(65)【公開番号】P2022044258
(43)【公開日】2022-03-17
【審査請求日】2023-08-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】林 秀彦
(72)【発明者】
【氏名】石川 明
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－００９５６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０９０２５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０６９０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９７４７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８３４１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－２０７７１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ３／１０
Ｂ０１Ｄ ２４／００
Ｂ０１Ｄ ２９／１１
Ｂ０１Ｄ ３５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤に形成された掘削穴に配置される筒状の井戸本体と、前記井戸本体の下端に接続される筒状のスクリーンと、
前記スクリーンに接して前記スクリーンよりも径方向外側に設けられたフィルターと、を備え、
前記スクリーンには複数の貫通孔が形成され、
前記フィルターは単層構造を有し、且つ略単一の粒径を有する複数のフィルター粒子で構成され、
前記粒径は前記貫通孔の最大寸法よりも大きく、
前記スクリーンの内部と、ろ過装置と、を接続する通水管が設けられ、
前記通水管の一端は、前記スクリーンおよび前記フィルターと鉛直方向に重なる位置に配され、前記通水管の一端には揚水用のポンプが設けられている、
注水井戸。
【請求項2】
前記複数のフィルター粒子の粒径に関する均等係数は１．５以下である、請求項１に記載の注水井戸。
【請求項3】
前記複数のフィルター粒子の中央粒径は、前記フィルターが隣接する地盤中の砂の中央粒径の５倍以上２５倍以下である、請求項１又は２に記載の注水井戸。
【請求項4】
地下水を揚水する揚水井戸と、請求項１から３の何れか一項に記載の注水井戸と、
前記揚水井戸から揚水した前記地下水を前記注水井戸に注水するための通水装置と、
前記注水井戸から揚水した地下水をろ過するろ過装置と、
を備える、
地下水リチャージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、注水井戸及び地下水リチャージ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、リチャージ工法では、揚水井戸で揚水した地下水を揚水井戸から離れた場所に設けられた注水井戸で地盤中に戻す。揚水井戸は、掘削した井戸用の孔の周面を底部に配置され且つスクリーンを有するケーシングを備える。スクリーンの径方向外側には、砂等のフィルターが設けられる。注水井戸は、前述の揚水井戸と略同様の構成を備える。
【0003】
揚水井戸で揚水した地下水に土、砂、鉄等の不純物が含まれると、不純物はスクリーンを通る際に、注水井戸のフィルター或いは地盤で捕捉され、フィルター及び地盤で目詰まりが生じる。フィルター及び地盤の目詰まりによる地盤への注水量の減少及び注水井戸の性能低下を解消するため、注水井戸の逆洗浄（以下では、単に、洗浄という場合がある）が行われることが多い。
【0004】
注水井戸の逆洗浄を定期的に行った場合であっても、長期の使用では、逆洗浄で取り除かれずに残留した不純物によって注水井戸の性能が低下することがある。洗浄効率を高める試みとして、例えば、特許文献１には、フィルターを構成する砂等の粒子（以下、フィルター粒子と称する。）の粒径を注水井戸の径方向で段階的に変化させた注水井戸が開示されている。特許文献１に開示されている注水井戸では、注水時に、不純物粒子を含む地下水が径方向でスクリーンに直近の粒径の大きい層から粒径の小さい層を順次通るため、地下水中の水が円滑に流れる。一方、洗浄時には、粒径の大きい層で捕捉された不純物粒子から粒径の小さい層で捕捉された不純物粒子へと順に吸い出されるので、洗浄効果が高まり、注水井戸の性能の長期維持が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第４７７４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に開示されている注水井戸のフィルターでは、粒径が注水井戸の径方向で段階的に変化するようにフィルター粒子を配置する必要がある。このようにフィルター粒子を配置するには、高い技術力が求められる。また、特許文献１に開示されている注水井戸のフィルターでは、多数種類の粒径のフィルター粒子及び専用のスクリーンを用意する必要があるため、注水井戸の製造に多くの手間、時間及び費用がかかる。
【0007】
本発明は、洗浄効果を高めつつ容易に製造可能な注水井戸及び地下水リチャージ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る注水井戸は、地盤に形成された掘削穴に配置される筒状の井戸本体と、前記井戸本体の下端に接続される筒状のスクリーンと、前記スクリーンに接して前記スクリーンよりも径方向外側に設けられたフィルターと、を備え、前記スクリーンには複数の貫通孔が形成され、前記フィルターは単層構造を有し、且つ略単一の粒径を有する複数のフィルター粒子で構成され、前記粒径は前記貫通孔の最大寸法よりも大きく、前記スクリーンの内部と、ろ過装置と、を接続する通水管が設けられ、前記通水管の一端は、前記スクリーンおよび前記フィルターと鉛直方向に重なる位置に配され、前記通水管の一端には揚水用のポンプが設けられている。
【0009】
上述の注水井戸によれば、フィルターは単層構造を有し、且つ略単一の粒径のフィルター粒子で構成され、フィルター粒子の粒径（詳しくは、最小粒径）はスクリーンの貫通孔よりも必ず大きいので、フィルター粒子同士の隙間による孔（即ち、流路）の径方向での最小幅が、大きな粒度分布のフィルター粒子を用いる場合よりも大きくなりやすい。このことによって、注水井戸に供給される地下水中の不純物粒子はフィルター粒子間の流路で容易に移動可能になり、注水井戸の逆洗浄時に地下水中の不純物粒子は良好に吸い出され、注水井戸における洗浄効果が高まる。また、上述の注水井戸によれば、フィルターは略単一の粒径のフィルター粒子によって単層で構成されるので、多数種類の粒径のフィルター粒子を用い且つ粒径に応じてフィルター粒子を複雑に配置する必要もなく、多くの手間、時間及び費用をかけずにフィルターを容易に製造できる。
【0010】
本発明に係る注水井戸では、前記複数のフィルター粒子の粒径に関する均等係数は１．５以下であることが好ましい。
【0011】
上述の注水井戸によれば、フィルター粒子の粒径のばらつきを抑え、フィルター粒子間の流路の最大寸法を適度に確保できる。
【0012】
本発明に係る注水井戸では、前記複数のフィルター粒子の中央粒径は、前記フィルターが隣接する地盤中の砂の中央粒径の５倍以上２５倍以下であることが好ましい。
【0013】
上述の注水井戸によれば、フィルター粒子間の流路の寸法が適切に確保され、地下水中に含まれ且つ地盤中の砂に起因する土、砂、鉄等の不純物粒子の大部分がフィルター粒子間の流路を円滑に移動可能となる。したがって、注水井戸への地下水の注水量を確保し、注水井戸の洗浄時の不純物粒子の吸い上げの効率を高めることができる。
【0014】
本発明に係る地下水リチャージ装置は、地下水を揚水する揚水井戸と、上述の注水井戸と、前記揚水井戸から揚水した前記地下水を前記注水井戸に注水するための通水装置と、前記注水井戸から揚水した地下水をろ過するろ過装置と、を備える。
【0015】
上述の地下水リチャージ装置によれば、上述の注水井戸を備えるので、揚水井戸から揚水した地下水中の不純物粒子は注水井戸のスクリーンの貫通孔、フィルターのフィルター粒子間の流路を円滑に移動する。このことによって、注水井戸への注水量を確保すると共に洗浄効果を高め、且つフィルターを備えた注水井戸を容易に製造できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、注水井戸の洗浄効果を高めつつ、注水井戸及び地下水リチャージ装置を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明に係る一実施形態の地下水リチャージ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明に係る注水井戸及び地下水リチャージ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0019】
図１に示すように、本発明に係る一実施形態の地下水リチャージ装置１５は、掘削工事等を行う現場に設置され、ディープウェル（揚水井戸）１１０によって、帯水層（地盤）２０１－１内から揚水した地下水Ｗ１をリチャージウェル（注水井戸）１５０へ導き、リチャージウェル１５０から帯水層（地盤）２０１－２内に注水する装置である。
【0020】
地盤２００は、１層以上の帯水層２０１と、１層以上の粘土層２０２とを有し、例えば地面３００から深さ方向Ｄ１に沿って複数の帯水層２０１－１、２０１－２、…と、複数の粘土層２０２－１、２０２－２、…が交互に繰り返される積層構造を有する。以下、複数の帯水層２０１－１、２０１－２、…に共通する内容を説明する際は、これらの帯水層をまとめて帯水層２０１と記載する。同様に、複数の粘土層２０２－１、２０２－２、…に共通する内容を説明する際は、これらの粘土層をまとめて粘土層２０２と記載する。なお、地盤２００の構造は、地下水リチャージ装置１５を適用可能であれば、特に限定されない。
【0021】
図１に示すように、地下水リチャージ装置１５は、ディープウェル１１０と、リチャージウェル１５０と、通水管（通水装置）１４０と、通水管１８０と、ろ過装置１９０と、備える。
【0022】
ディープウェル１１０は、帯水層２０１－１内の地下水Ｗ１を揚水するための排水設備であり、所謂、深井戸である。ディープウェル１１０は、井戸本体１１１と、スクリーン１１２と、止水部１１３と、フィルター１１４と、蓋１１５と、を備える。
【0023】
井戸本体１１１は、地盤２００に形成された掘削穴２１に配置されている。本実施形態では、掘削穴２１は、地面３００から鉛直方向に沿って延びている。掘削穴２１の鉛直方向の長さは、粘土層２０２－１、帯水層２０１－１の鉛直方向の深さに応じて適宜設定されている。井戸本体１１１の少なくとも下部は、地盤２００に埋設されている。本実施形態の井戸本体１１１の上部は、地面３００から地上に露出している。井戸本体１１１の下端１１１ｂは、鉛直方向で帯水層２０１－１と重なっている。蓋１１５は、井戸本体１１１の上端開口を塞いでいる。井戸本体１１１及び蓋１１５は、地下水用の任意の配管材料等で形成されている。
【0024】
スクリーン１１２は、井戸本体１１１の下端１１１ｂに接続され、ディープウェル１１０の下部に配置され、鉛直方向で帯水層２０１－１と重なっている。スクリーン１１２は、鉛直方向を軸線として鉛直方向に沿って延び、井戸本体１１１と略同径で筒状に形成されている。スクリーン１１２は、所謂メッシュスクリーン等と呼ばれるろ過用の部材である。スクリーン１１２には、鉛直方向及びディープウェル１１０の周方向で互いに間隔をあけて複数の貫通孔１２１が形成されている。ディープウェル１１０の径方向で見た例えば円形状の貫通孔１２１の最大径（最大寸法）は、例えば１ｍｍ程度である。なお、貫通孔１２１の形状は、円形状に限定されず、矩形状、ランダム形状であってもよい。ディープウェル１１０の径方向から見た複数の貫通孔１２１の寸法は、互いに均一でもよく、不均一であってもよい。
【0025】
止水部１１３は、井戸本体１１１のうち鉛直方向で地盤２００に埋設されている部分に接し、井戸本体１１１の前述の埋設部分よりもディープウェル１１０の径方向外側に設けられている。止水部１１３は、例えばコンクリートで形成されているが、地下水Ｗ１に対して止水性を有する任意の材質で形成されていればよい。なお、井戸本体１１１があれば、止水部１１３は省略されてもよい。
【0026】
フィルター１１４は、複数のフィルター粒子５１１で構成されている。複数のフィルター粒子５１１は、スクリーン１１２と同様に貫通孔が形成され且つ止水部１１３と略同径を有する不図示のフィルターケースに収容されている。複数のフィルター粒子５１１は、例えば図２に示す粒度分布を持つ珪砂２号等の砂である。フィルター粒子５１１としての珪砂２号の中央粒径は例えば２．５ｍｍ程度であるが、産地等によって変わる。なお、図２は、横軸に粒径［ｍｍ］をとり、縦軸に通過質量百分率［％］をとったグラフを示し、珪砂２号の砂の粒径加積曲線に加え、参考として珪砂１号及び珪砂３号の砂の各々の粒径加積曲線を示す。
【0027】
図１に示すように、通水管１４０は、密閉された管であり、ディープウェル１１０の内部とリチャージウェル１５０の内部とを接続する管である。通水管１４０の上流側（即ち、揚水側）の端部１４０ｃは、ディープウェル１１０内に配置され、鉛直方向でスクリーン１１２及びフィルター１１４と重なっている。通水管１４０の端部１４０ｃには、揚水用のポンプ１４２が設けられている。通水管１４０は、ディープウェル１１０の内部から蓋１１５を貫通し、リチャージウェル１５０に向かって地上で配置されている。
【0028】
リチャージウェル１５０は、地下水Ｗ１を帯水層２０１－２に注水するための注水設備であり、所謂、深井戸である。リチャージウェル１５０は、ディープウェル１１０とは離れた位置に設けられている。井戸本体１５１と、スクリーン１５２と、止水部１５３と、フィルター１５４と、蓋１５５と、を備える。
【0029】
井戸本体１５１は、地盤２００において掘削穴２１から離れた位置に形成された掘削穴２５に配置されている。本実施形態では、掘削穴２５は、鉛直方向に沿って延びている。掘削穴２５の鉛直方向の長さは、粘土層２０２－１、２０２－２、帯水層２０１－１、２０１－２の鉛直方向の深さに応じて適宜設定されている。井戸本体１５１の少なくとも下部は、地盤２００に埋設されている。本実施形態の井戸本体１５１の上部は、ディープウェル１１０の井戸本体１１１の上部と略同じ高さで地面３００から地上に露出している。井戸本体１５１の下端１５１ｂは、鉛直方向で帯水層２０１－２と重なっている。蓋１５５は、井戸本体１５１の上端開口を塞いでいる。井戸本体１５１及び蓋１５５は、井戸本体１１１や蓋１１５と同様に、地下水用の任意の配管材料等で形成されている。
【0030】
スクリーン１５２は、井戸本体１５１の下端１５１ｂに接続され、リチャージウェル１５０の下部に配置され、鉛直方向で帯水層２０１－２と重なっている。スクリーン１５２は、鉛直方向を軸線として鉛直方向に沿って延び、井戸本体１５１と略同径で筒状に形成されている。スクリーン１５２は、所謂メッシュスクリーン等のろ過用の部材である。スクリーン１５２には、鉛直方向及びリチャージウェル１５０の周方向で互いに間隔をあけて複数の貫通孔１６１が形成されている。リチャージウェル１５０の径方向で見た貫通孔１６１の最大寸法（最大径）は、例えば１ｍｍ～２ｍｍ程度であり、不純物粒子５０１の最大粒径よりも大きく、不純物粒子５０１の最大粒径及び後述するフィルター粒子５５１の中央粒径を考慮して適宜設定されている。貫通孔１６１の形状は、円形状に限定されず、矩形状、ランダム形状であってもよい。リチャージウェル１５０の径方向から見た複数の貫通孔１６１の寸法は、互いに均一でもよく、不均一であってもよい。
【0031】
止水部１５３は、井戸本体１５１のうち鉛直方向で地盤２００に埋設されている部分に接し、井戸本体１５１の前述の埋設部分よりもリチャージウェル１５０の径方向外側に設けられている。止水部１５３は、ディープウェル１１０の止水部１１３と同様に、例えばコンクリートで形成されている。なお、井戸本体１５１があれば、止水部１５３は省略されてもよい。
【0032】
フィルター１５４は、複数のフィルター粒子５５１で構成されている。複数のフィルター粒子５５１は、スクリーン１５２と同様に貫通孔が形成され且つ止水部１５３と略同径を有する不図示のフィルターケースに収容されている。複数のフィルター粒子５５１は、単層構造を有し、且つ略単一の粒径を有する。本明細書において、「単層構造を有する」とは、複数のフィルター粒子５５１で構成される粒子層以外の粒子層を備えないことを意味する。本明細書において、「略単一の粒径を有する」とは、例えばＪＩＳ Ａ １１０２等に準拠して測定可能な粒径加積曲線から求まる均等係数が１．５以下であることを意味する。なお、複数のフィルター粒子５５１の粒径の均等係数は、１．０～１．５程度であり、フィルター粒子５５１間にできる流路５６０の最大寸法を確保する観点から１．０以上１．２以下であることが好ましい。
【0033】
複数のフィルター粒子５５１の中央粒径は、少なくともフィルター１５４の貫通孔１６１の最大寸法よりも大きい。複数のフィルター粒子５５１の中央粒径は、地盤２００の砂（及び粘土）の中央粒径よりも大きく、例えば地盤２００の砂の中央粒径の５～２５倍の範囲内であることが好ましく、地盤２００の砂の中央粒径の５～２０倍の範囲内であることがより好ましい。複数のフィルター粒子５５１の中央粒径が前述の条件を満たすことによって、図３に示すように複数のフィルター粒子５５１同士の隙間で形成される孔、即ち流路５６０が形成される。このとき、リチャージウェル１５０の径方向から見た流路５６０の最小寸法（即ち、最小幅）が不純物粒子５０１の中央粒径よりも大きく且つ粗粒分の最大粒径よりも小さい状況が発生する確率が高い。例えば、リチャージウェル１５０の径方向から見たとき、フィルター１５４の貫通孔１６１の大きさが１ｍｍ、地盤２００の砂の中央粒径が０．５ｍｍである場合、複数のフィルター粒子５５１の中央粒径は２５ｍｍとすることができる。
【0034】
図１に示すように、通水管１４０の下流側（即ち、注水側）の端部１４０ｄは、リチャージウェル１５０内に開放されている。通水管１８０は、密閉された管であり、リチャージウェル１５０の内部とろ過装置１９０とを接続する管である。通水管１８０の上流側（即ち、揚水側）の端部１８０ｃは、リチャージウェル１５０内に配置され、鉛直方向でスクリーン１５２及びフィルター１５４と重なっている。通水管１８０の端部１８０ｃには、揚水用のポンプ１８２が設けられている。通水管１８０は、リチャージウェル１５０の内部から蓋１５５を貫通して地上に延びている。通水管１８０の下流側（即ち、排水側）の端部１８０ｄは、ろ過装置１９０に接続されている。
【0035】
ろ過装置１９０は、例えばバネ式ろ過器が好適であるが、リチャージウェル１５０から揚水した地下水Ｗ２から不純物粒子５０１を除去可能な装置であれば、特に限定されない。バネ式ろ過器としては、例えば、特開平８－１９６８２１号公報に開示されている液体ろ過フィルターエレメントや特許１８２２３１７号公報等に開示されているバネ式フィルターろ過装置等が挙げられる。バネ式ろ過器は、例えば非常に錆びにくいステンレス（ＳＵＳ）からなるバネ線材を備える。バネ線材をコイル状に巻いたバネ式フィルターには、プリコート材が付着している。ポンプ１８２の作動によってリチャージウェル１５０から地下水Ｗ２が通水管１８０を介してバネ式ろ過器に導かれ、バネ式フィルターを通ると、プリコート材に付着した地下水Ｗ２中の不純物粒子５０１は、プリコート材と共に分離される。不純物粒子５０１が分離された地下水Ｗ２は、下流側の排水管から不図示の排水設備又は排水路に排出される。このようなバネ式ろ過器は、特に優れた自浄効果、逆洗再生機能を有し、メンテナンスを略必要としない。
【0036】
上述の地下水リチャージ装置１５では、先ずディープウェル１１０から地下水Ｗ１を揚水する。詳しく説明すると、ポンプ１４２を作動させ、地盤２００の帯水層２０１－１からディープウェル１１０のフィルター１１４、スクリーン１１２を順次通過させて地下水Ｗ１をディープウェル１１０内に溜める。ディープウェル１１０内に溜まった地下水Ｗ１を通水管１４０で汲み上げ、リチャージウェル１５０に供給する。リチャージウェル１５０に供給された地下水Ｗ１は、スクリーン１５２、フィルター１５４を順次通過して帯水層２０１－２に注水される。なお、地下水Ｗ１中の不純物粒子５０１には、帯水層２０１－１から揚水される際にフィルター１１４、スクリーン１１２を通過した土、砂、鉄等の粒子だけではなく、通水管１４０で上流側から下流側に通水する際に僅かな空気等に触れて析出した三価鉄の粒子等も含まれる。
【0037】
地下水リチャージ装置１５では、基本的に上述したようにディープウェル１１０からの地下水Ｗ１を揚水する工程と、リチャージウェル１５０へ地下水Ｗ１を注水する工程と、を行う。しかしながら、地下水リチャージ装置１５の長期使用によって、地下水Ｗ１中の不純物粒子５０１がスクリーン１５２の貫通孔１６１の周縁やフィルター１５４のフィルター粒子５５１の表面に付着する。その結果、リチャージウェル１５０から地盤２００への地下水Ｗ１の注水性能が低下する。
【0038】
不図示の水量計や水圧計を用いて、リチャージウェル１５０で目詰まりが発生しているか否かを確認する。例えば、水量計又は水圧計に閾値を適用し、閾値以上になっていることを検知した際に次に説明する逆洗浄工程を行う。
【0039】
逆洗浄工程では、リチャージウェル１５０内の地下水Ｗ２を汲み上げてろ過装置１９０に通し、地下水Ｗ２に含まれる不純物粒子５０１を除去する。詳しく説明すると、ポンプ１８２を作動させ、リチャージウェル１５０の下部でフィルター１５４及びスクリーン１５２を通過させて地下水Ｗ２を揚水し、通水管１８０を介してろ過装置１９０に地下水Ｗ２を供給する。ろ過装置１９０がバネ式ろ過器であれば地下水Ｗ２に含まれる不純物粒子５０１をプリコート材と共に分離除去し、不純物粒子５０１と分離後の地下水Ｗ２とを各々、バネ式ろ過器から排出し、適宜処理する。
【0040】
以上説明したように、本実施形態のリチャージウェル１５０は、地盤２００に形成された掘削穴２５に配置される筒状の井戸本体１５１と、井戸本体１５１の下端１５１ｂに接続されて鉛直方向に延びる筒状のスクリーン１５２と、スクリーン１５２に接してスクリーン１５２よりも径方向外側に設けられたフィルター１５４と、を備える。スクリーン１５２には、複数の貫通孔１６１が形成されている。フィルター１５４は、略単一の中央粒径を有する複数のフィルター粒子５５１で構成されている。複数のフィルター粒子５５１の最小粒径は、貫通孔１６１の最大寸法（即ち、最大径）よりも大きい。
【0041】
上述のリチャージウェル１５０によれば、フィルター粒子５５１の粒径（詳しくは、中央粒径）はスクリーン１５２の貫通孔１６１よりも大きいので、フィルター粒子５５１同士の隙間によって形成される流路５６０の最小幅が大きな粒度分布のフィルター粒子を用いる場合よりも大きくなりやすい。このことによって、リチャージウェル１５０に供給される地下水Ｗ１中及びリチャージウェル１５０から汲み上げられる地下水Ｗ２中の不純物粒子５０１の大部分はフィルター粒子５５１間の流路５６０で容易に移動可能になる。図３に示すように、リチャージウェル１５０における地下水Ｗ１の注水時には、流路５６０の寸法よりも粒径の小さい不純物粒子５０１がフィルター１５４の貫通孔１６１、流路５６０を順次通り、リチャージウェル１５０の径方向でフィルター１５４と帯水層２０１－２との境界部分或いはフィルター１５４に近い帯水層２０１－２で捕捉される。一方、リチャージウェル１５０における地下水Ｗ２の揚水時には、前述の境界部分或いはフィルター１５４に近い帯水層２０１－２で捕捉された不純物粒子５０１、及びフィルター１５４で捕捉された流路５６０の寸法よりも粒径の大きい不純物粒子５０１が流路５６０、貫通孔１６１を円滑に通り、効率良く揚水される。上述のリチャージウェル１５０によれば、地下水Ｗ１の注水量を維持しつつ、リチャージウェル１５０の逆洗浄時に地下水Ｗ２中の不純物粒子５０１を良好に吸い出し、洗浄効果を高めることができる。また、上述のリチャージウェル１５０によれば、フィルター１５４は略単一の粒径のフィルター粒子５５１で構成されるので、多数種類の粒径のフィルター粒子を用い且つ粒径に応じてフィルター粒子を複雑に配置する必要もなく、従来の注水井戸に比べて多くの手間、時間及び費用をかけずにフィルター１５４を容易に製造できる。
【0042】
上述のリチャージウェル１５０によれば、複数のフィルター粒子５５１の粒径に関する均等係数は１．５以下であるため、フィルター粒子の粒径のばらつきを略単一といえる程度に抑え、フィルター粒子５５１間の流路５６０の最大寸法を適度に確保できる。
【0043】
上述のリチャージウェル１５０では、複数のフィルター粒子５５１の中央粒径はフィルター１５４が隣接する帯水層（地盤）２０１－２中の砂の中央粒径の５倍以上２５倍以下である。上述のリチャージウェル１５０によれば、フィルター１５４における流路５６０の最大寸法を適切に確保し、地下水Ｗ１中に含まれ且つ帯水層２０１中の砂に起因する土、砂、鉄等の不純物粒子５０１の大部分を流路５６０で円滑に移動させることができる。したがって、リチャージウェル１５０への地下水Ｗ１の注水量を確保し、リチャージウェル１５０の洗浄時に不純物粒子５０１を良好に吸い上げることができる。
【0044】
本実施形態の地下水リチャージ装置１５は、地下水を揚水するディープウェル１１０と、上述のリチャージウェル１５０と、ディープウェル１１０から揚水した地下水Ｗ１をリチャージウェル１５０に注水するための通水管１４０と、リチャージウェル１５０から揚水した地下水Ｗ２をろ過するろ過装置１９０と、を備える。
【0045】
上述の地下水リチャージ装置１５によれば、上述のリチャージウェル１５０を備えるので、ディープウェル１１０から揚水した地下水Ｗ１中の不純物粒子５０１をリチャージウェル１５０のスクリーン１５２の貫通孔１６１、フィルター１５４の流路５６０を円滑に移動させることができ、フィルター１５４と帯水層２０１－２との境界部分、或いはリチャージウェル１５０の帯水層２０１－２で捕捉可能にする。このことによって、リチャージウェル１５０への注水量を確保すると共に、逆洗浄時にフィルター１５４を通して不純物粒子５０１を吸い上げやすくして洗浄効果を高めることができる。また、略単一の粒径を有する複数のフィルター粒子５５１で構成するので、上述の地下水リチャージ装置１５のリチャージウェル１５０のフィルター１５４を容易に製造できる。
【0046】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。
【0047】
例えば、上述のリチャージウェル１５０では、逆洗浄時に帯水層２０１－２の砂がフィルター１５４の流路５６０及びスクリーン１５２の貫通孔１６１を通って地下水Ｗ２中に混ざる可能性がある。そのため、地下水Ｗ２は、帯水層２０１－２の砂の前述のような引き込みを適度に抑えられる所定の揚水量で揚水されることが好ましい。通水管１８０には、地下水Ｗ２の揚水量を所定の揚水量とする揚水量調整装置が設けられてもよい。
【0048】
例えば、上述のディープウェル１１０のフィルター１１４はリチャージウェル１５０のフィルター１５４のフィルター粒子５５１と同様の複数のフィルター粒子で構成されてもよい。その場合は、通水管１４０には、地下水Ｗ１の揚水量を帯水層２０１－１の砂の引き込み量をある程度抑えることができる所定の揚水量とする揚水量調整装置が設けられている。
【0049】
例えば、上述のリチャージウェル１５０は、複数のフィルター粒子５５１で構成されるフィルター１５４と井戸本体１５１とスクリーン１５２とを備え、注水対象の地盤２００にフィルター１５４を隣接させて配置可能に構成されていればよい。井戸本体１５１、スクリーン１５２及びフィルター１５４以外の他の構成要素は、特に限定されない。また、上述のディープウェル１１０は、揚水対象の地盤２００から地下水Ｗ１を揚水可能に構成されていればよい。ディープウェル１１０の構成要素は、特に限定されない。上述の実施形態では、地盤２００において掘削穴２１、２５はそれぞれ、鉛直方向に沿って延びているが、掘削穴２１、２５の形状は必ずしも鉛直方向に沿っている必要はなく、地盤２００の構成や揚水井戸や注水井戸の設置環境等に合わせて適宜傾斜、屈折、屈曲等して変更されてもよい。
【0050】
例えば、上述の地下水リチャージ装置１５において、通水管１４０に不純物粒子５０１を沈降させる沈降装置、ノッチタンク、或いは不純物粒子５０１の除去装置が設けられてもよい。これらの沈降装置や除去装置で不純物粒子５０１の一部又は例えば７５μｍ以上の粒径を有する粗粒分の不純物粒子５０１をリチャージウェル１５０の上流側で地下水Ｗ１からある程度除去できる。
【符号の説明】
【0051】
１１０ ディープウェル（揚水井戸）
１１１、１５１ 井戸本体
１１２、１５２ スクリーン
１１４、１５４ フィルター
１４０ 通水管（通水装置）
１５０ リチャージウェル（注水井戸）
１５ 地下水リチャージ装置
Ｗ１、Ｗ２ 地下水
１１１、１５１ 井戸本体
１１２、１５２ スクリーン
１１４、１５４ フィルター
１４０ 通水管（通水装置）
１５０ リチャージウェル（注水井戸）
１５ 地下水リチャージ装置
Ｗ１、Ｗ２ 地下水
【図1】
【図2】
【図3】