(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプと、
集水口を有する集水容器と、
揚水ポンプと、
前記揚水ポンプに接続する排水管とを備え、
前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納されてなる揚水装置を用いた地下水位低下方法であって、
前記集水容器を井戸内に挿入し下降させて前記集水口を前記井戸内の水面下に沈めた上で、前記真空ポンプにより前記集水容器の内部空間を排気するとともに、前記集水容器内の水を前記揚水ポンプにより揚水し、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記集水容器をさらに下降させることを特徴とする地下水位低下方法。
【請求項２】
前記揚水装置として、前記集水口が前記集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されてなる揚水装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の地下水位低下方法。
【請求項３】
前記集水容器を地盤に対して上下動可能にする駆動装置を用い、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記駆動装置を操作して前記集水容器を下降させることを特徴とする請求項２記載の地下水位低下方法。
【請求項４】
地盤に埋設され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ部を有する管と、
真空ポンプと、
集水口を有する集水容器と、
揚水ポンプと、
前記揚水ポンプに接続する排水管とを備え、
前記集水容器は、前記管の内壁との間に隙間を設けて前記管内に配置され、
前記集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納され、
前記集水容器は、前記管に対して上下動可能にされてなることを特徴とする地下水位低下装置。
【請求項５】
前記集水口が前記集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されてなることを特徴とする請求項４に記載の地下水位低下装置。
【請求項６】
駆動装置を備え、前記集水容器が前記駆動装置により前記管に対して上下動可能にされてなることを特徴とする請求項５記載の地下水位低下装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水位低下方法及び地下水位低下装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築の基礎工、地下鉄、地下街など地下での作業の安全性、経済性は地下水対策の良否に大きく左右される。
従来、地下水対策として、地下水が流入するのを遮水壁で防止する止水工、或いは地下水を地上に排水することによって地下水位を低下させる地下水位低下方法が知られている。
【０００３】
前記地下水位低下方法は、釜場排水工法、ディープウエル工法等に代表される重力排水工法とウエルポイント工法等に代表される強制排水工法とに大別される。
前記ディープウエル工法は、図３に示すように、地下水を内部に通すストレーナ部１００を有する管１０１を土中に挿入し、この管１０１にシャフトタイプのボアホールポンプ（図示省略）を取り付け、自然水位と井戸内水位との水頭差を利用して排水する工法である。その集水能力は、一般にはその重力差の大小により左右される。
従って、ディープウエル工法では、ストレーナ部１００を目的の地下水位より出来るだけ下方に配置する方が有効である。
【０００４】
前記ウエルポイント工法は、ウエルポイントと呼ばれる集水部を先端に有するパイプを地中に打ち込んだ後、集水部内に配設させたポンプで地下水を吸引させて地下水位の低下を図るものである。
また、前記ディープウエル工法において、バキューム装置を備え、強制排水させることにより、地下水位の更なる低下を図ったバキュームディープウエル工法も知られている。
【０００５】
ところで、前記バキュームディープウエル工法の場合、図４に示すように、地下水位が、ストレーナ部１１０の上端部よりも下に下がると、ストレーナ部１１０を通って井戸内に地下水と一緒に空気も流入することとなる。また地下水位が、ストレーナ部１１０の上端部よりも下に下がらなくても、砂と砂の間を通って水と混合した空気がストレーナ部１１０の外側まで導かれ、内部の低圧による吸引力によってストレーナ部１１０を通って井戸内に地下水と一緒に流入することがある。ストレーナ部１１０を通って井戸内に空気が流入すると、バキューム効果が減殺される。そして、水位が更に低下すればするほど、バキューム効果が低下してしまうという問題点があった。
【０００６】
すなわち、以上のバキュームディープウエル工法では、周囲の地盤側から管１０２の中の低圧領域に空気が侵入することができる深さの範囲（以下、通気可能範囲という。）がストレーナ部の長さにより決定されていた。
すなわち、ストレーナ部１１０の長さが、通気可能範囲の長さに等しい。通気可能範囲の上端はストレーナ部１１０の上端と一致する。
そのため、通気可能範囲の上端の位置を下げることとストレーナ部１１０の上端の位置を下げることは同値であった。すなわち、管１０２全体の長さに対し、ストレーナ部１１０を相対的に短くすれば、通気可能範囲の上端が相対的に低い位置に変更されることとなる。
上述のように地盤内の空気が管１０２内に侵入してしまうと、管１０２内外の気圧差が小さくなってしまい、真空集水効果（バキューム効果）が弱くなるという問題がある。
したがって、通気可能範囲はできるだけ低い（深い）位置に設けたほうが、地下水位が低下する過程で、バキューム効果を長期に維持することができ有利である。
一方、通気可能範囲をできるだけ低い（深い）位置に設けるためにストレーナ部１１０を短くすると集水面積（この集水面積は、ストレーナ部１１０の側面積に相当する。）が縮小されて、集水能力が減殺されるという問題がある。
ストレーナ部１１０はある程度長く設けたほうが集水面積が広くなるので、集水能力を高めることができ有利である。
【０００７】
バキュームディープウエル工法のように、水中ポンプ等の揚水手段により強制的に地下水を排出する場合には、管１０２内外の圧力差に基づく真空吸引力は、管１０２内で水を持ち上げる、すなわち、揚水することよりも、管１０２の周囲の地盤中の地下水を管１０２の方へ引き寄せ集めることに使われる。管１０２内に導かれた水は水中ポンプにより揚水されるので、管１０２内で真空吸引力に相反する方向の重力が加わる水柱が長く（高く）形成されることはない。したがって、管１０２内外の圧力差の大部分は、管１０２内の水柱に加わる重力により消失することなく、管１０２の周囲に対して吸引力を発生させる。このように、管１０２内の地下水の揚水を水中ポンプにより行う場合は、強力な吸引力を持って地盤中の地下水が単位時間あたり大量に集められる。地盤中の地下水を引き寄せる吸引力が強力であればあるほど、ストレーナ部１１０を長く設けて集水面積を広くとることが強く要請される。例えば以上のような事情により、集水能力を高めるためにストレーナ部１１０を長くするということが要請されるのである。
【０００８】
特開2000-27170号公報には、以上のようなストレーナ部１１０の長さと通気可能範囲との従属性を解き、集水面積を縮小する（ストレーナ部１１０を短くする）ことなく、より低水位になるまで真空集水効果を維持することを目的の一つとする地下水位低下装置（以下、従来技術イとする。）が開示されている。
【０００９】
図５に従来技術イの地下水位低下装置を地盤に配置した状態の地盤の断面図を示す。
図５に示すように従来技術イの地下水位低下装置は、ケーシング管９２と、ケーシング管９２の下端に接続されたストレーナ管（ストレーナ部）９３とが地盤に埋設され、ストレーナ管９３の外周に形成されるフィルタ層Ｂからストレーナ管９３内に流入した地下水を水中ポンプ９７により強制的に地上に排出することにより地下水位を低下させるものである。
そして、内筒管９６がストレーナ管９３内に、ストレーナ管９３の内壁から所定間隔離間して配置される。内筒管９６にはストレーナ管９３の上端より低位置に通水孔９６ａが穿設されている。ストレーナ管９３と内筒管９６との間に隙間ａが設けられ、地下水位がストレーナ管９３の上端よりも下で通水孔９６ａよりも上に位置する場合に、内筒管９６内への空気の侵入が阻止されるように前記内筒管とケーシング管９２とが繋がれている。
【００１０】
従来技術イによれば、隙間ａ内で空気と水とを分離することができる。すなわち、水は下に、空気は上に移動して分離する。ストレーナ管９３と内筒管９６との間の隙間ａ内で空気と水とが分離されるので、隙間ａ内で明確な水面（以下「隙間内水面」という。）が現れる。この隙間内水面が内筒管９６の外周部に設けられた通水孔９６ａより上にあれば、通水孔９６ａは水面下にあり、隙間内水面上に存在する空気が通水孔を通ることはない。
したがって本発明によれば、通気可能範囲はストレーナ管の長さによっては決定されず、通水孔９６ａの位置によって決定される。通気可能範囲の上端の位置は通水孔９６ａの上端の位置と一致する。
そのため、通気可能範囲をより低位置に変更するために、ストレーナ管９３の上端をより低位置に変更することは無いし、反対に、ストレーナ管９３の上端をより高位置に変更するために、通気可能範囲をより高位置に変更することも無い。
すなわちストレーナ管９３の長さと通気可能範囲との従属性が解かれたので、ストレーナ管の長さ（集水面積）を大きくとった上で、通気可能範囲をより低位置に設置することが可能となった。
よって従来技術イによれば、集水面積を縮小することなく、より低水位になるまで真空集水効果を維持することができる、すなわち、広い集水面積かつ高い真空吸引力を持続して集水することができるという効果がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の従来技術イにあっても次ぎにような課題がった。
第一に、内筒管が地盤に埋設されるケーシング管に接続されるので、既存のディープウエル工法の設備に対し適用する際には設計・施工の変更が必要となり、負担が増大し得る。
第二に、ケーシング管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならない。第三に、内筒管は地盤に埋設されるケーシング管に固定されるので、井戸毎に必要となり、撤去して異なる井戸に使い回すことは難しい。また、水位の変化に追随させることも困難である。
【００１２】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、既存の設備に変更を加えることなく適用でき、効率的で利便性の高い地下水位低下方法、地下水位低下装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、
真空ポンプ１１と、
集水口を有する集水容器７と、
揚水ポンプ６と、
前記揚水ポンプに接続する排水管４とを備え、
前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納されてなる揚水装置を用いた地下水位低下方法であって、
前記集水容器を井戸内に挿入し下降させて前記集水口を前記井戸内の水面下に沈めた上で、前記真空ポンプにより前記集水容器の内部空間を排気するとともに、前記集水容器内の水を前記揚水ポンプにより揚水し、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記集水容器をさらに下降させることを特徴とする地下水位低下方法である。
【００１４】
前記集水容器は管状に（集水容器の側壁全体を筒状に）形成される場合がある。この場合、以下の説明で集水容器を集水管と呼ぶ場合がある。集水容器の水平断面は、円形の他、多角形形状に形成しても良い。井戸に挿入する場合は、集水容器の側壁全体を円筒状に形成することが好ましい。
請求項１記載の発明によれば、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、井戸内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということがなく、効率的に真空度を上げることができる。
また請求項１記載の発明によれば、集水容器を井戸内に挿入し下降させて集水口を井戸内の水面下に沈めた上で、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、集水口は水により遮蔽されるから、集水容器の内部空間が真空に保持される。そして、真空吸引力により集水口から水を吸引する。この吸引力は、特に井戸周囲の地層に含まれる地下水を集水するために有効に使われる。揚水ポンプが、前記集水容器内に配置されているので、集水容器の真空吸引力により集められた水を揚水ポンプにより汲み上げる。その揚水は排水管により地上等へ導かれ排出される。
また請求項１記載の発明によれば、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器をさらに下降させるので、水位の低下に追随させることができ、水位の低下に追随させて集水容器の集水口が水面下に沈んでいる限りは、集水容器の内部空間に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記揚水装置として、前記集水口が前記集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されてなる揚水装置を用いることを特徴とする。
【００１６】
集水口として集水容器の下端に設けられた開口部が水面上に現れる場合は、集水容器の内部空間に空気が侵入し、集水容器内の真空度が低下する。集水容器の下端の開口部が集水容器の側壁に対して垂直に切られたのものであると、開口部は水平に位置するので、集水容器の下端の開口部が水面上に現れる場合は、開口部全体が水面上に現れてしまい、開口部全体が空気の侵入口となる。そのため、空気は一気に集水容器内に侵入してしまい、集水容器内部と外部の気圧が平衡し真空による吸水能力は失われるおそれがある。低下した分の真空度は真空ポンプにより回復することができるが、集水容器内に侵入した空気量が多量であるほど、真空度を回復するために集水容器内から排出すべき空気量が多量となるので、損失が大きいこととなる。
しかし請求項２記載の発明に用いられる揚水装置は、集水容器の下端が開口され、前記集水口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されているため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気の侵入を制限し、それにより集水容器内の真空を維持することができる。
したがって請求項２記載の発明によれば、不意に、集水容器の下端の開口部全体が水面上に現れ、空気が一気に集水容器内に侵入し、集水容器内部と外部の気圧が平衡して真空が失われることを防止することができ、真空ポンプによって比較的微量の空気を排出することにより低下した分の真空度を回復することができるので、長期にわたり真空吸引力による集水能力を継続的に発揮することができ、下端の開口部により大量に集水することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、例えば図２に示すように、前記集水容器７を地盤Aに対して上下動可能にする駆動装置１６を用い、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記駆動装置を操作して前記集水容器を下降させることを特徴とする。
【００１８】
したがって請求項３記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができる揚水装置を用いるので、揚水開始後、揚水の進行に伴う水位の低下に迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、例えば図１に示すように、
地盤に埋設され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ部２を有する管と、
真空ポンプ１１と、
集水口を有する集水容器７と、
揚水ポンプ６と、
前記揚水ポンプに接続する排水管４とを備え、
前記集水容器は、前記管の内壁との間に隙間を設けて前記管内に配置され、
前記集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納され、
前記集水容器は、前記管に対して上下動可能にされてなることを特徴とする地下水位低下装置である。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、真空ポンプと、集水容器と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続する排水管とからなる揚水装置部分は、地盤に埋設され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ部を有する管（以下「井戸側管」という。）とは独立の構成であり、井戸側管に固定されるわけではないので、井戸側管に挿入し、必要に応じて井戸側管内を上下に移動させ、使用後は引き上げて撤去することができる。
したがって、既存のディープウエル工法の井戸側管に変更を加えることなく適用することができる。
また、井戸側管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということもない。集水容器の容積を井戸側管のそれに対して小さく設計することができるので、真空引きすべき容積が小さくなり、効率的に真空度を上げることができる。
さらに、揚水装置部分は、複数の井戸で使い回すことができる。
また請求項４記載の発明によれば、集水容器は、井戸側管の内壁との間に隙間を設けて井戸側管内に配置されているので、次のようになる。
地盤粒子間の地下水には、幾分か空気が混合している。地盤中の地下水とその地下水に混合した空気はストレーナ部を通って井戸側管内に流入し、水と空気に分離する。井戸側管の内壁と集水容器との間の隙間が設けられているので、集水容器に到達する前に、かかる隙間にて水と空気は分離し、隙間内に明確な水面が形成される。この隙間内の水面より集水容器の集水口が下にあれば、集水容器内に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができる。
集水容器は、井戸側管に対して上下動可能にされているから、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器を下降させることができ、水位の変化に追随させることができる。
また、集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された集水容器の内部空間は真空ポンプにより排気可能にされているから、集水容器の集水口を水面下に沈めた上で真空ポンプにより集水容器の内部空間により排気すれば、集水容器内を減圧し真空度を高めることができる。
集水容器は、井戸側管内で上下動可能であるから、井戸の底まで降下することができ、ストレーナ部の上端より地下水位が低下しても、依然として真空吸引力を発揮し、地下水を集水することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、例えば図１に示すように、
前記集水口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部７ａとから構成されてなることを特徴とする。
【００２２】
集水口として集水容器の下端に設けられた開口部が水面上に現れる場合は、集水容器の内部空間に空気が侵入し、集水容器内の真空度が低下する。集水容器の下端の開口部が集水容器の側壁に対して垂直に切られたのものであると、開口部は水平に位置するので、集水容器の下端の開口部が水面上に現れる場合は、開口部全体が水面上に現れてしまい、開口部全体が空気の侵入口となる。そのため、空気は一気に集水容器内に侵入してしまい、集水容器内部と外部の気圧とが平衡し真空による吸水能力は失われるおそれがある。真空ポンプにより低下した分の真空度は回復することができるが、集水容器内に侵入した空気量が多量であるほど、真空度を回復のために集水容器内から排出すべき空気量が多量となるので、損失が大きいこととなる。
しかし請求項５記載の発明によれば、集水容器の下端が開口され、前記集水口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されているため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気に侵入を制限し、それにより集水容器内の真空度の低下を抑えることができる。
したがって請求項５記載の発明によれば、不意に、集水容器の下端の開口部全体が水面上に現れ、空気が一気に集水容器内に侵入し、集水容器内部と外部の気圧が平衡して真空が失われることを防止することができ、真空ポンプによって比較的微量の空気を排出することにより低下した分の真空度を回復することができるので、長期にわたり真空吸引力による集水能力を継続的に発揮することができ、下端の開口部により大量に集水することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、例えば図２に示すように、駆動装置１６を備え、前記集水容器７が前記駆動装置により前記井戸側管１，２，３に対して上下動可能にされてなることを特徴とする。
【００２４】
したがって請求項６記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができるので、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する水位に迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
以下に本発明の一実施形態（第１の実施形態）につき図１を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
図１に示すように本実施形態の揚水装置２０は、真空ポンプ１１と、集水容器としての集水管７と、揚水ポンプ６と、排水管４と、ゲートバルブ５と、吸気用ホース１０とを備える。本実施形態の地下水揚水装置は、地盤Ａに埋設されたケーシング管１、ケーシング管１の下端に設けられたストレーナ管２、及び、ストレーナ管２の下端に設けられた砂溜まり管３と、揚水装置２０とを備える。図１においてＢはフィルタ層である。
【００２６】
ケーシング管１は、例えば、鋼管から出来ている。ケーシング管１は、例えば、１ロット＝３．０ｍ毎に分割された分割体（例えば、鋼管）を連結したものから構成しても良い。
ストレーナ管２は、例えば、外形が円筒状のものであって、その外周に所定の間隔で隙間を形成するように鋼線が巻かれたものからなり、該隙間から地下水を内部に流入させることが出来るようになっている。
ストレーナ管２の下端は、砂溜まり管３に接合されている。
ケーシング管１とストレーナ管２と砂溜まり管３は連接され、一つの井戸側管を形成し、ストレーナ管２はストレーナ部を構成する。この井戸側管の外周には、砂利などが充填されたフィルタ層Ｂが設けられている。ストレーナ部は、鋼管の外周部に小孔を多数設けることで構成しても良い。
【００２７】
集水管７は、例えば、鋼管等の非透水性のものから出来ていて、上端は遮蔽され、下端が開口されたものである。集水管７は、その開口された下端の端面から切り込まれた切欠部７ａを側部に有する。この下端の開口部と切欠部７ａとにより集水口が構成される。
集水管７の上端遮蔽部材のほぼ中央には、排水管４が貫通している。集水管７の内側に位置する排水管４の下端には揚水ポンプ６が接続されている。揚水ポンプ６は、例えば、ポンプ本体とモータ部が一体化されたものである。排水管４は、地上まで延設されており、地上の部分にゲートバルブ５が設けられている。揚水ポンプ６は、集水管７の側壁との間に隙間を設けて集水管７内に配置されている。揚水ポンプ６の吸込み口６ａは、集水管７の切欠部７ａの上端よりもさらに高い位置にあるが、切欠部７ａの上端よりも低い位置に位置させても良い。
また、集水管７の上端には、地上の真空ポンプから延設された吸気用ホース１０が接続される。集水管７の内部空間は吸気用ホース１０を介して真空ポンプ１１に連通し、真空ポンプ１１により排気可能である。
【００２８】
集水管７は井戸に固定されるものではなく、井戸とは独立して設けられたものであり、ケーシング管１やストレーナ管２の内壁との間に隙間ａを設けて配置され、揚水ポンプ６とともに上下に移設可能である。集水管７と揚水ポンプ６は吊り下げて支持されたり、井戸内の地下水に浸水した際には、浮力により支持される場合がある。
【００２９】
次に、地下水揚水装置により地下水位を低下させる動作につき説明する。
まず、一体的に組み立てられた集水管７と揚水ポンプ６とを、井戸内に挿入し、降下させ、井戸内の地下水に浸水させる。その際、少なくとも切欠部７ａが完全に水面下に沈むようにする。その上で、真空ポンプ１１を作動させ、集水管７内の空気を吸引する。集水管７内は外部の空気から遮断されているから、集水管７内の気圧は次第に低下する。すなわち真空度が増す。
次に、揚水ポンプ６を作動させた上で、ゲートバルブ５を開き、揚水を開始する。揚水は、排水管４により地上に導かれる。
【００３０】
揚水の進行に伴い、次第に地下水位が低下していく。揚水開示時点で集水管７を比較的浅い位置に設置していた場合は、隙間ａ内に形成された水面９が切欠部７ａの上端より下に低下する前に、集水管７をさらに深い位置に降下させる。それに伴って揚水ポンプ６も降下する。隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かったか否かは、集水管７内の気圧の変化により検出することができる。なぜなら、水面９が切欠部７ａに差し掛かって、切欠部７ａを通して空気が集水管７内に侵入した場合、集水管７内の気圧が瞬間的に変化する特異な挙動を見せるからである。その気圧の挙動は真空ポンプ１１等に設けられた計器により検出することができる。そのような挙動が検出される前に、集水管７を井戸の底まで降下させてもよい。
集水管７の下端が井戸の底に着いた場合において、集水管７内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を弱め、隙間ａ内の水面９を上昇させる。それにより集水管７内の真空度の低下を抑えることができる。すなわち、集水管７内の気圧が変化し隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かったことが検知できたら、ゲートバルブ５を操作して揚水ポンプ６の単位時間あたりの揚水量（吐出量）を下げ、切欠部７ａの隙間内水面９より上の部分の大きさを調整し、集水管７内に侵入する単位時間あたりの空気量を制御することができる。ここで、切欠部７ａの隙間内水面９より上の部分の大きさを調整することには、再び隙間内水面９を切欠部７ａの上端より上に上昇させることも含まれる。その場合、再び集水管７内への空気の侵入はストップされる。このような制御により、集水管７内に侵入する空気量を制限し、集水管７内外の気圧差を維持することができる。一方、集水管７内の水面８が揚水ポンプ６の吸込み口６ａより上にあれば、揚水を継続することができる。
【００３１】
以上のように揚水ポンプ６により強制的に地下水を排出する場合には、集水管７内に導かれた水は揚水ポンプ６により揚水される。したがって、集水管７内外の圧力差に基づく吸引力は、水を持ち上げる、すなわち、揚水することよりも、井戸の周囲の地盤中の地下水を井戸内の吸込み口６ａ周囲まで引き寄せ集めることに専ら使われる。すなわち、集水管７内外の圧力差は、井戸の周囲に対して吸引力を発生させる。このように、真空集水力と、揚水ポンプとの協働により広範囲からの集水と大深度からの揚水が可能となる。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
次に図２を参照して他の実施形態（第２の実施形態）について説明する。  図２は本発明の第２の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
【００３３】
本実施形態は、第1の実施形態と同様の構成であるが、以下の点で構成が異なる。
図２に示すように、本実施形態の地下水位低下装置は揚水装置２１を備える。揚水装置２１の集水管７はロープ１４により吊り下げられて支持される。また、集水管７を上下動させるための駆動装置として巻揚げ装置（ウィンチ）１６を備える。
ロープ１４の地上側の一端は巻揚げ装置１６に巻回されている。ケーシング管１の中心の直上には滑車１５が固定されており、巻揚げ装置１６から延出するロープ１４は滑車１５を介してケーシング管１内に下垂し、集水管７の上端に結合された留金１７に接続されている。巻揚げ装置１６によりロープ１４を巻回したり延出させたりすることにより、集水管７及び集水管７内に内装されている揚水ポンプ６は、井戸内を上下に移動する。この上下動の妨げとならないように、排水管１２及び吸気用ホース１３を十分な長さとするとともに、ゴム、ビニール等の可撓性のある材料から構成するとよい。ロープ１４の代わりに軸を集水管７に結合し、その軸を駆動装置により上下に動かしても良い。軸とする場合は集水管７に加わる浮力によらず集水管７を強制的に水中に沈ませることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の地下水揚水装置による汚染物質の回収動作につき説明する。
まず、巻揚げ装置１６によりロープ１４を延出させて、ロープ１４の下端に吊り下げられている集水管７と揚水ポンプ６とを下降させて、井戸内に挿入し、集水管７の下端を井戸内の地下水に着水させる。その上で、真空ポンプ１１を作動させ、集水管７内の空気を吸引する。
集水管７の下端の切欠部７aを含めた集水口が完全に浸水していない場合は、水面上の揮発性有機化合物を含む汚染ガスを吸引する。水面上の揮発性有機化合物を含む汚染ガスは集水管７内に集められ、吸気用ホース１３を介して地上へ回収される。
また、揚水ポンプ６を作動させてゲートバルブ５を開き、表層のオイル１８、エマルジョン化した地下水１９等を含む汚染水を汲み上げる。地下水表層の汚染水は、集水管７内に集められ、揚水ポンプ６により汲み上げられ排水管４を介して地上へ回収される。
回収された汚染ガス及び汚染水はそれぞれ浄化装置（図示せず）に送られ浄化処理される。
【００３５】
汚染ガス及び汚染水を効率良く汲み上げるためには、図２に示すように、汚染物質の多い地下水表層部に集水管７の下端の集水口を位置させることが必要である。
揚水の進行に伴い、次第に地下水位が低下していく中で、隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かったか否かは、集水管７内の気圧の上昇により検出することができる。このことを利用し、集水管７内の気圧の上昇が検出されたら、巻揚げ装置１６を操作して集水管７をさらに下降させて、集水管７の下端の切欠部７aを含めた集水口が完全に水面上に浮上しないように制御し、集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御する。
また、集水管７が汚染物質の少ない比較的深い部分まで下降してしまった場合は、汲み上げられる汚染水の量の低下が見られる。このことを利用し、汚染水の量の低下が検出されたら、巻揚げ装置１６を操作して集水管７を上昇させて、集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御する。
【００３６】
以上のように集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御することにより、汚染水及び汚染ガスを効率良く回収することができる。また上述したように、真空集水力と、揚水ポンプとの協働により広範囲からの集水と大深度からの揚水が可能であるので、広範囲の汚染物質の回収が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように請求項１記載の発明によれば、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、井戸内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということがなく、効率的に真空度を上げることができるという効果がある。
また請求項１記載の発明によれば、集水容器を井戸内に挿入し下降させて集水口を井戸内の水面下に沈めた上で、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、集水口は水により遮蔽されるから、集水容器の内部空間が真空に保持される。そして、真空吸引力により集水口から水を吸引する。この吸引力は、特に井戸周囲の地層に含まれる地下水を集水するために有効に使われる。揚水ポンプが、前記集水容器内に配置されているので、集水容器の真空吸引力により集められた水を揚水ポンプにより汲み上げる。その揚水は排水管により地上等へ導かれ排出される。
また請求項１記載の発明によれば、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器をさらに下降させるので、水位の低下に追随させることができるとういう効果があり、水位の低下に追随させて集水容器の集水口が水面下に沈んでいる限りは、集水容器の内部空間に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができるという効果がある。
【００３８】
上述したように請求項２又は請求項５記載の発明によれば、集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で形成された切欠部が集水容器の側壁に設けられているため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気の侵入を制限し、それにより集水容器内の真空を維持することができるという効果がある。
【００３９】
上述したように請求項４記載の発明によれば、真空ポンプと、集水容器と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続する排水管とからなる揚水装置部分は、井戸側管とは独立の構成であり、井戸側管に固定されるわけではないので、井戸側管に挿入し、必要に応じて井戸側管内を上下に移動させ、使用後は引き上げて撤去することができるという効果がある。
したがって、既存のディープウエル工法の井戸側管に変更を加えることなく適用することができるという効果がある。
また、井戸側管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということもない。集水容器の容積を井戸側管のそれに対して小さく設計することができるので、真空引きすべき容積が小さくなり、効率的に真空度を上げることができるという効果がある。
さらに、揚水装置部分は、複数の井戸で使い回すことができるという効果がある。
また請求項４記載の発明によれば、集水容器は、井戸側管の内壁との間に隙間を設けて井戸側管内に配置されているので、かかる隙間にて水と空気は分離し、隙間内に明確な水面が形成される。この隙間内の水面より集水容器の集水口が下にあれば、集水容器内に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができるという効果がある。
集水容器は、井戸側管に対して上下動可能にされているから、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器を下降させることができ、水位の変化に追随させることができるという効果がある。
また、集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された集水容器の内部空間は真空ポンプにより排気可能にされているから、集水容器の集水口を水面下に沈めた上で真空ポンプにより集水容器の内部空間により排気すれば、集水容器内を減圧し真空度を高めることができるという効果がある。
集水容器は、井戸側管内で上下動可能であるから、井戸の底まで降下することができ、ストレーナ部の上端より地下水位が低下しても、依然として真空吸引力を発揮し、地下水を集水することができるという効果がある。
【００４０】
また請求項３記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができる揚水装置を用いるので、揚水開始後、揚水の進行に伴う水位の低下に迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができるという効果がある。
また請求項６記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができるので、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する水位に迅速に追随させることができるという効果がある。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
【図３】従来のディープウエル工法を説明するための地盤断面図である。
【図４】従来のバキュームディープウエル工法を説明するための地盤断面図である。
【図５】従来技術イの地下水位低下装置を地盤に配置した状態の地盤の断面図である。
【符号の説明】
１    ケーシング管
２    ストレーナ管（ストレーナ部）
３    砂溜まり管
４，１２    排水管
５    ゲートバルブ
６    揚水ポンプ
７    集水管（集水容器）
７ａ  切欠部
１０，１３  吸気用ホース
１１  真空ポンプ
２０，２１  揚水装置
【図１】
0003645862.tif 000002
【図２】
0003645862.tif 000003
【図３】
0003645862.tif 000004
【図４】
0003645862.tif 000005
【図５】
0003645862.tif 000006