(57)【要約】【課題】  井戸等により地下水揚水を行う際に、井戸の周辺領域での降雨や地盤内漏水の影響を考慮した許容揚水量を簡易に推定、把握できるようにする。【解決手段】  揚水井戸１０による地下水揚水時に、揚水井戸１０の周辺領域に設けられた複数の観測井戸１１ごとに、観測井戸１１での揚水量及び周辺井戸での揚水量、周辺領域での降雨量、地盤漏水量を求める。これらを説明変量とした重回帰式を観測井戸１１ごとに設定して重回帰式の回帰係数を求め、各回帰係数の変化状態を評価する。これにより、揚水井戸１０における許容揚水量を求めるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揚水井戸による地下水揚水時に、該揚水井戸の周辺領域に設けられた複数の観測井戸ごとに、該観測井戸での揚水量及び周辺井戸での揚水量、前記周辺領域での降雨量、地盤漏水量を求め、これらを説明変量とした重回帰式を前記観測井戸ごとに設定して該重回帰式の回帰係数を求め、各回帰係数の変化状態を評価して、前記揚水井戸における許容揚水量を求めるようにしたことを特徴とする地下水揚水時の許容揚水量の算出方法。
【請求項２】
前記重回帰式は、前記観測井戸ごとの地下水位が目的変量として設定されたことを特徴とする請求項１に記載の地下水揚水時の許容揚水量の算出方法。
【請求項３】
前記許容揚水量は、あらかじめ規定された許容水位変動量を前記揚水井戸での揚水量影響係数で除して求められることを特徴とする請求項１に記載の地下水揚水時の許容揚水量の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地下水揚水時の許容揚水量の算出方法に係り、井戸等により地下水揚水を行う際に、井戸の周辺領域での降雨や、地盤内漏水の影響を考慮し、許容揚水量を簡易に推定、把握できるようにした地下水揚水時の許容揚水量の算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、井戸による地下水揚水によって生じる周辺領域の地下水位の変化状態を評価する手法が種々提案、利用されている。実用的な手法としては、揚水井戸位置を軸対称軸と仮定して周辺領域にわたる地下水位の変化を、各種の井戸理論（公式）を適用する解析手法や、軸対称あるいは２次元平面の有限要素モデルによる有限要素法解析（ＦＥＭ）等のシミュレーション解析が用いられている。
【０００３】
これらの解析では、入力データとして想定揚水量や地下水が移動（浸透）する地盤の構造、帯水層定数、境界条件等の各種の解析入力情報が解析に用いられるが、実際の現地の状況を考えた場合、地下水位の変化に影響を与える周辺地域における降雨や、湧水、伏水等の供給地下水や、地盤に起因する漏水の影響は考慮されていないのが現状であった。
【０００４】
このような現状に対して、広域範囲における地下水位の変化に多種の要因データを用いたモデルによるシミュレーションを行った研究がある（非特許文献１）。この研究では、解析対象となっている岐阜県大垣市の比較的広域範囲における地下水位の変化に影響を与える要因データを抽出して検討し、最終的に地下水位の変動に影響を与える２大因子として対象地域における降水量と揚水量とを想定し、これらを因子とした１次式からなる重回帰解析が提案されている。この研究では、対象となった地域における地下水位を月総降水量と日総揚水量とを因子とした１次回帰式で表した単純モデルによる地下水位の高い予測精度結果が示されている。
【０００５】
【非特許文献１】宇野尚雄，“岐阜・大垣における地下水位変動を表現する「単純モデル」”,「地下水技術」， Vol. 35, No. 2, pp. 38-46, 1993
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の単純モデルは、広域的な地下水流動を把握することを目的として、その際の地下水位に対する影響要因について検討したものであり、その領域規模は数十〜数百kmの範囲を対象としたもので、揚水井自体がデータ収集点となっている。このため、たとえば井戸揚水によって生じる周辺地域の地下水位変位の把握および井戸からの可能揚水量を算出のには適さない。また、井戸揚水の検討のように、比較的狭い領域における揚水による水位影響においては、降雨による帯水層での涵養および帯水層からの漏水が因子として考慮されなければならない。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、井戸揚水によって変化する井戸周辺領域の地下水位変化を、観測井戸ごとに簡便な統計処理を行うことで、地下水揚水による水位の影響の評価及び可能（許容）揚水量の算出を行えるようにした解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は揚水井戸による地下水揚水時に、該揚水井戸の周辺領域に設けられた複数の観測井戸ごとに、該観測井戸での揚水量及び周辺井戸での揚水量、前記周辺領域での降雨量、地盤漏水量を求め、これらを説明変量とした重回帰式を前記観測井戸ごとに設定して該重回帰式の回帰係数を求め、各回帰係数の変化状態を評価して、前記揚水井戸における許容揚水量を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記重回帰式は、前記観測井戸ごとの地下水位が目的変量として求められるようにすることが好ましい。
【０００９】
前記許容揚水量は、あらかじめ規定された許容水位変動量を前記揚水井戸での揚水量影響係数で除して求めることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、揚水井戸周辺領域の降雨の影響、地盤内漏水の影響を考慮した許容揚水量を、観測井戸ごとに簡便な統計処理を行うことで求めることができると言う効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の地下水揚水時の許容揚水量の算出方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、地下水揚水を行うために掘削された揚水井戸１０と、その周辺領域内に設けられた複数本の観測井戸１１（１１i）と、既設の周辺井戸１３と、揚水時の地下水位Ｗの変化状態を模式的に地盤断面図である。また、同図には、揚水井戸１０の下端が難透水層１２に到達し、その位置で図示しないポンプ等による地下水の揚水が行われるようになっている。また、同図には、この揚水井戸１０の周辺領域に降雨２０があった状態と、周辺領域の地盤内の難透水層１２の一部にレンズ状に存在し、その部分から地下水が下方の帯水層に漏水（逸散）する可能性がある砂質土層２１が模式的に示されている。このように井戸１０の周辺領域では、同図に示したような降雨２０の影響によって地盤内涵養による水位上昇が見込まれ、また難透水層１２の間にある砂質土層２０からの漏水のおそれが見込まれる。
【００１３】
従来の井戸理論では、定常井戸の場合、揚水井戸の揚水量と揚水井戸からの距離に応じた地下水位との関係が地盤の透水係数と帯水層厚さとをもとにした算式で求められるのみであった。これに対して、本発明では、上述した降雨の影響による地下水位変化、漏水の影響による地下水位変化を観測井戸における説明変量とし、そのときの観測井戸の水位を目的変量とした、以下の（式１）に示した重回帰式を設定した。
【００１４】
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…（式１）
【００１５】
ここで、回帰係数として
ａ（m/mm/日）：降雨量影響係数
ｂ（m/m3/日）：揚水井戸位置での揚水量影響係数
ｃ（m/m3/日）：周辺井戸及び観測井戸ｉ位置での揚水量影響係数
ｄ（m/m3/日）：漏水影響係数
ｅ（m）：定数項
説明変数として
Ｒf：井戸周辺領域での降雨量
Ｙ：揚水井戸での水位
ｙi：周辺井戸及び観測井戸ｉでの水位
Ｒr：井戸周辺領域での漏水量
【００１６】
なお、（式１）で想定する揚水井戸の影響半径ＲはＲ＝数百m〜数kmを想定しており、この範囲での降雨量、漏水量を測定し、（式１）に用いることが好ましい。
【００１７】
以下、（式１）の重回帰式を用いて、地下水揚水時の観測井戸から得られたデータをもとに、降雨の影響、地盤内漏水の影響を評価した統計的処理を行って、揚水井戸の許容揚水量を求める手順について、図２を参照して説明する。
【００１８】
まず、揚水井戸を中心として影響半径内に、平面的に所定間隔をあけて所定本数の観測井戸ｉ（ｉ＝１…ｎ）を帯水層底部（難透水層上面）まで掘削する。そして降雨量、周辺井戸の揚水量、各観測井戸での水位、漏水量を測定し、それらを（式１）に入力し、重回帰式による予測値と対象井戸の水位との関係を求める。そして得られた正規方程式の解としての各観測井戸ごとの重回帰式の回帰係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）および定数項ｅを求める。この結果、図３に示したように、回帰係数のグラフ化を図ることができる。同図に示したように、回帰係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、それぞれの変化の特徴を有することが確認できる。すなわち、係数ａは降雨の影響因子、係数ｃは周辺井戸、観測井戸からの揚水の影響因子、係数ｄは漏水の影響因子であるため、いずれの係数も揚水井戸から距離が大きくなるほど、係数値は大きくなる。特に降雨の影響は揚水井から距離があるほど、揚水の影響を受けないため、観測井戸での水位変化に及ぼす影響は大きくなる。一方、係数ｂは対象とする揚水井戸からの揚水の影響因子であるため、この揚水井戸から遠くなるほどその影響が小さくなることは自明である。
【００１９】
さらに、図２に示したように、揚水井戸位置における許容水位変動量を設定する。この値は、通常、揚水井戸が設置された地域に適用される基準値から設定される値である。この許容水位変動量を係数ｂで除して、その揚水井戸での許容揚水量Ｑを算出することができる。
【００２０】
具体的には、重回帰分析により、係数ｂ＝０．００１（m/m3/日）を得たとき、許容水位変動量が０．１mと設定されている場合、
Ｑ＝０．１／０．００１＝１００（m3/日）
となり、この対象となる揚水井戸では、１００（m3/日）の揚水量までの揚水を行うことが可能と評価することができる。
【００２１】
以上に述べたように、揚水井戸の揚水による地下水位への影響の評価は、説明変量が多い事象であるが、重回帰式による予測値算出を行うことにより、簡易にその影響を定量的に評価することができる。これにより、建設現場において、揚水を行う場合、その現場周辺領域での地下水位変化を簡易的に把握することができるため、周辺領域にある井戸、湧水（特に地域で知られた名水等）に及ぼす影響を、定量的な数値データを得ることができ、住民説明等のための有効な資料として利用できるという効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】揚水井戸、周辺井戸、観測井戸が設置された領域の地下水位変化に及ぼす影響状態を模式的に示した地盤縦断断面図。
【図２】本発明による地下水揚水時の許容揚水量の算出方法の手順を模式的に示したフローチャート。
【図３】図２の評価工程において、作成される回帰係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の一例の変化状態を模式的に説明した示したグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
１０  揚水井戸
１１  観測井戸
１２  難透水層
１３  周辺井戸
２０  降雨
２１  砂質土層
Ｗ  地下水位面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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