(57)【要約】【課題】  山地部において構造物の建設や環境評価を行う際に、計画段階や初期調査段階で、当該地域の広域地下水流動に関する情報を短時間且つ低コストで得ることができる、山地部における地下水流動の調査方法を提供する。【解決手段】  対象地域の地形標高データを入手し（Ｓ０１）、対象地域の接谷面コンター図を作成する（Ｓ０２）。また、対象地域について地質踏査を実施し（Ｓ０３）、湧水点、沢源頭、河床部の位置および標高データを収集し（Ｓ０４）、それらと接谷面標高値とのズレが解消されるように接谷面コンター図の補正を行い、第１段階地下水位分布図を作成する（Ｓ０６）。次に、地下水流域区分図、湧水点の分布図、リニアメント図から、推定された地下水流動方向（Ｓ０７）とは異なる地下水流動方向が存在するか否かを評価し（Ｓ１３）、その存在が推定された場合は地下水流動方向を補正し（Ｓ１４）、地下水位分布図を完成させる（Ｓ１５）。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
山地部における対象地域の地形図または地形標高データから当該対象地域の接谷面コンター図を作成する工程と、
前記対象地域について地質踏査を実施して、湧水点、沢源頭、河床部それぞれの位置および標高データを収集する工程と、
前記湧水点、沢源頭、河床部それぞれのデータに基づき、前記接谷面コンター図を補正して前記対象地域の地下水位分布図を作成する工程とを備えることを特徴とする山地部における地下水流動の調査方法。
【請求項２】
前記地質踏査の際に水質調査を実施し、当該水質調査により得られた水質情報に基づき、前記地下水位分布図を補正することを特徴とする請求項１に記載の山地部における地下水流動の調査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山地部における地下水流動の調査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山地部における地下水は、主に岩盤中の亀裂を伝わって流動していると考えられるため、平野部における地下水と異なり、層状に広がった帯水層分布を面的に把握するような方法によって、その流動状況を推定することは困難である。このため、従来は、以下の方法が採られていた。
１）ボーリング孔や井戸の水位を計測し、その結果を補間することによって地下水位コンター（等高線）を描き、コンターの形状から地下水流動状況を推定する。
２）採取した地下水の水質（溶存イオン濃度、放射性同位体比、安定同位体比など）から地下水を分類し、分類結果に基づいて地下水の滞留状況・年代を推定して地下水流動状況を推定する。
なお、地下水調査に関する先行技術文献としては特許文献１がある。特許文献１には、地下水の流向・流速の測定と同時に地下水を採取する装置に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３５９７９号公報  （第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の方法では以下のような問題がある。
１）の方法は、地下水位に関する直接的なデータを用いているため、その信頼度は比較的高いが、山地部において利用できる井戸の分布は集落等に偏在しており、広い範囲の情報を得ることはできない。また、ボーリング孔に関しても、通常は特定の工事等に伴って実施されるものであるため、その分布は限られており、新規のボーリング掘削を実施しない限り、広域情報を得ることは困難である。
一方、２）の方法は、地下水流動に関しては間接的なデータであるうえに、通常は採取した地下水を密閉して実験室に持ち帰り、クロマトグラフィーや質量分析計等により測定を行うため、結果を得るまでに多大な時間とコストを要する。このため、調査目的を特定して計画を立てない限り、一般的な調査内容として簡便に且つ広範囲にわたる多数の測定を実施することは困難である。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、山地部において構造物の建設や環境評価を行う際に、計画段階や初期調査段階の時点で、当該地域の広域地下水流動に関する情報を短時間且つ低コストで得ることができる、山地部における地下水流動の調査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る山地部における地下水流動の調査方法は、山地部における対象地域の地形図または地形標高データから当該対象地域の接谷面コンター図を作成する工程と、前記対象地域について地質踏査を実施して、湧水点、沢源頭、河床部それぞれの位置および標高データを収集する工程と、前記湧水点、沢源頭、河床部それぞれのデータに基づき、前記接谷面コンター図を補正して前記対象地域の地下水位分布図を作成する工程とを備えることを特徴とする。
ここで、接谷面は、対象地域を任意の小領域に区分し、その小領域ごとの最低標高点を連ねた曲面であり、河川による浸食が現在進行している標高を概ね表わしている。河川による浸食が進行している地点は地下水位面が地表に現れている点と概ね一致することから、接谷面は、山地部における地下水位面と大局的には近似しているとみなすことができる。しかし、接谷面は、単なる地形上の低所を連ねた面であるため、必ずしも常に河川による浸食面と一致しているわけではない。図２に示すように、地形的な低所ではないが湧水点３では、地下水位面１は接谷面２より高い位置に存在するし、逆に、河床部４では、地下水位面１は接谷面２より低い位置に存在する。従って、実際の現地調査で確認された湧水点、沢源頭、河床部の標高によって接谷面を補正することにより、より現実に近い地下水面を推定することができる。
なお、コンターとは等高線のことであり、沢源頭とは河川の源流となる地点のことをいう。
本発明では、地質踏査を実施して得られた湧水点、沢源頭、河床部それぞれのデータに基づき、対象地域の接谷面コンター図を補正して地下水位分布図を作成するので、特殊な機材や測定方法を必要とせず、山地部における対象地域の広域地下水流動に関する情報を短時間且つ低コストで得ることができる。これにより、山地部において構造物の建設や環境評価を行う際に、ボーリング調査等の詳細調査を行う前の計画段階や初期調査段階としての総合評価に、対象地域の広域地下水流動に関する情報を使用することができる。
【０００６】
また、本発明に係る山地部における地下水流動の調査方法では、前記地質踏査の際に水質調査を実施し、当該水質調査により得られた水質情報に基づき、前記地下水位分布図を補正することが好ましい。
上記の水質調査は、市販のポータブル水質計を用いることによって現地で簡便に実施できるものであり、その調査内容は、水温、電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位などである。
水温など水質が異なる湧水、沢水が地形的分水界を超えて分布していると、地下水流動にも特殊な状況が生じている可能性がある。そこで、本発明では、地質踏査の際に実施する水質調査により得られる水質情報に基づいて地下水位分布図を補正することにより、より現実に近い地下水流動を推定するものである。
なお、ある水系に対して水を供給する領域のことを集水域といい、隣り合う集水域の境界を分水界という。地下水と表流水の分水界があるが一般的には後者で代表され、地形的に尾根をなしていることが多いので地形的分水界と呼んでいる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、特別な調査法や分析法を要せず、山地部の地形情報と通常の地質踏査に付随して実施される簡易な水質調査による結果を組み合わせることにより対象地域の地下水位分布図を作成するので、山地部における対象地域の広域地下水流動に関する情報を短時間且つ低コストで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る山地部における地下水流動の調査方法の手順を示したフロー図である。
先ず、山地部における対象地域の地形図または地形標高データを入手し（Ｓ０１）、対象地域の接谷面コンター図を作成する（Ｓ０２）。具体的には、接谷面コンター図を作成する際、対象地域を所定の間隔のグリッドに分割し、適当なグリッド数からなる小領域内の最低標高値をその小領域の代表標高値として離散的な接谷面標高値を求めた後、接谷面標高値から滑らかなコンターを得るために、地球統計学で用いられているクリギング法により接谷面標高値を補間し、地下水位面に関する全体的なトレンド（傾向）データを得ている。
【０００９】
また、対象地域について地質踏査を実施し（Ｓ０３）、湧水点、沢源頭、河床部それぞれの位置および標高データを収集する（Ｓ０４）。そして、接谷面標高値と湧水点、沢源頭、河床部標高値とのズレを抽出し（Ｓ０５）、そのズレが解消されるように接谷面コンター図の補正を行い、第１段階地下水位分布図（請求項１における地下水位分布図に対応する。）を作成する（Ｓ０６）。地下水の流動方向は、第１段階地下水位分布図に表示されたコンターに直交する方向をつなぐことにより推定することができる（Ｓ０７）。
なお、接谷面コンター図の補正時に、事前に判明している既存の井戸やボーリング孔の水位データ等を加えて、より信頼性の高いものとしてもよい。
【００１０】
加えて、対象地域の地質踏査の際に水質調査も併せて実施し（Ｓ０３）、対象地域の水質情報を入手しておく（Ｓ０８）。水質調査は、市販のポータブル水質計を用いることによって現地で簡便に実施できるものであり、その調査内容は、水温、電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位（ＯＲＰ）などである。得られた水質情報から、岩盤中での相対的滞留時間による地下水の区分、特定の岩質や地温の岩盤を経由している地下水の区分、地下水の混入が認められる領域の区分等を行い（Ｓ０９）、地下水流域区分図を作成する（Ｓ１０）。
【００１１】
地下水の水温は、基本的には地温によって支配され、表流水と異なり、気温の影響を受けにくく温度は一定である。従って、周辺に比べて有意な温度差を示す湧水や沢水が存在する場合は、温度の異なる岩盤を通過してきた地下水が湧出・混入していると判断される。このような水温の異なる湧水、沢水が地形的分水界を超えて分布していると、地下水流動にも特殊な状況が生じている可能性があり、地下水流域を区分することができる。
また、電気伝導度は地下水に溶存するイオン濃度を反映しており、地下水がどれだけ岩盤中に滞留したかを相対的に示す指標となる。さらに、Ｐｈや酸化還元電位は、地下水がその流動過程において通過してきた母岩盤の岩質や浸透した深度（一般的には深度が深いほど還元的環境におかれる。）などと関連性があり、地質調査で明らかとなった岩盤の分布と比較することにより、地下水の流動経路を示唆する情報となる。このような電気伝導度やＰｈ、酸化還元電位が周辺と比較して有意な差を示す湧水、沢水が地形的分水界を超えて存在すると、水温の場合と同様に、地下水流動にも特殊な状況が生じている可能性があり、地下水流域を区分することができる。
【００１２】
図３は、地形的に推定される方向とは異なる地下水流動方向が推定される地域の概念図である。この地域では、点在する湧水点３のなかに、水温の異なる湧水点３ａと電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位の異なる湧水点３ｂが存在している。
水温の異なる湧水点３ａ、３ａ間に地形的分水界９が存在する場合は、地形的に推定される地下水流動方向６とは異なる地下水流動６ａが存在する可能性がある。水温の異なる湧水点３ａ…を囲む領域７は、周囲とは異なる地下水流域を形成し、この図の場合、領域７内には、地温の高い領域７ａと水温の異なる河川水５ａが含まれている。
一方、電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位の異なる湧水点３ｂ、３ｂ間に地形的分水界９が存在する場合も、地形的に推定される地下水流動方向６とは異なる地下水流動６ｂが存在する可能性がある。電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位の異なる湧水点３ｂ…を囲む領域７’も、周囲とは異なる地下水流域を形成し、この図の場合、領域７’内には、岩種の異なる領域７ｂと水質の異なる河川水５ｂが含まれている。
【００１３】
他方、地下水流域区分図の作成と併せて、地質踏査で確認された湧水点の分布図を作成するとともに（Ｓ１１）、地形標高データからリニアメント図を作成しておく（Ｓ１２）。
リニアメントとは、広域的な直線状あるいは緩い弧状に配列した地形的特徴であり、線状構造ともいう。具体的には、直線的に伸びた谷や傾斜変換点（地形傾斜の急変点）が該当する。リニアメント図は、リニアメントの分布を図示したもの（地形図などの上に重ね書きすることが多い）である。
リニアメント沿いに湧水点が偏在しているような場合は、リニアメント下に広域的な水みちとなる断層等が存在している可能性があり、その水みちに沿った特殊な地下水流動を想定することができる。図３には、リニアメント８に沿って湧水点３が偏在し、リニアメント８に沿う特殊な地下水流動６ｃが示されている。
【００１４】
次に、作成された地下水流域区分図、湧水点の分布図、およびリニアメント図から、ステップＳ０７で推定された地下水流動方向とは異なる地下水流動方向が存在するか否かを評価する（Ｓ１３）。そして、その存在が推定された場合は、地下水流動方向を補正し（Ｓ１４）、補正された地下水流動方向に基づき、地下水位コンターを修正し、地下水位分布図（請求項２における地下水位分布図に対応する。）を完成させる（Ｓ１５）。
図４は、接谷面を補正した推定地下水位コンターと地下水流動方向の概念図である。同図には、地形的に推定される地下水流動方向６とともに、湧水点３や水質情報に基づき補正した地下水流動方向６’が表示され、それに合わせて補正された地下水位コンター１０が表示されている。
一方、特殊な地下水流動が推定されなかった場合は、第１段階地下水位分布図を最終的な地下水位分布図とする（Ｓ１５）。
【００１５】
なお、Ｓ０２、Ｓ０５、Ｓ０６、およびＳ１２のステップは、地形解析システムＡとして統合されており、地形標高データおよび湧水点、沢源頭、河床部それぞれの位置および標高データをパソコンに入力すれば、パソコン内で自動処理されるようになっている。
【００１６】
本実施形態による山地部における地下水流動の調査方法では、特別な調査法や分析法を要せず、山地部の地形情報と通常の地質踏査に付随して実施される簡易な水質調査による結果を組み合わせることにより対象地域の地下水位分布図を作成するので、山地部における対象地域の広域地下水流動に関する情報を短時間且つ低コストで得ることができる。これにより、山地部において構造物の建設や環境評価を行う際に、ボーリング調査等の詳細調査を行う前の計画段階や初期調査段階としての総合評価に、対象地域の広域地下水流動に関する情報を使用することができる。
【００１７】
以上、本発明に係る山地部における地下水流動の調査方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る山地部における地下水流動の調査方法の手順を示したフロー図である。
【図２】接谷面と地下水位面の関係を示す地形断面図である。
【図３】地形的に推定される方向とは異なる地下水流動方向が推定される地域の概念図である。
【図４】接谷面を補正した推定地下水位コンターと地下水流動方向の概念図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  地下水位面
２  接谷面
３  湧水点
３ａ  水温の異なる湧水点
３ｂ  電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位の異なる湧水点
４  河床部
５  河川
５ａ  水温の異なる河川水
５ｂ  電気伝導度、Ｐｈ、酸化還元電位の異なる河川水
６  地形的に推定される地下水流動方向
６ａ、６ｂ、６ｃ  特殊な地下水流動
６’  補正された地下水流動方向
７ａ  地温の高い領域
７ｂ  岩種の異なる領域
８  リニアメント
９  地形的分水界
１０  地下水位コンター
Ａ  地形解析システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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