(57)【要約】【課題】汚染物質の拡散経路となる浸透部の位置を特定する。【解決手段】浸透部の位置特定方法は、上下方向へ延びる浸透部２０が存在する低透水層Ｇ２の上面に上部透水層Ｇ１があり、低透水層Ｇ２の下面に下部透水層Ｇ３がある地盤Ｇに用いられ、上部透水層Ｇ１又は下部透水層Ｇ３へ温水を注入し、下部透水層Ｇ３又は上部透水層Ｇ１で検出した温水の位置から浸透部２０の位置を特定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向へ延びる浸透部が存在する低透水層の上面に上部透水層があり、前記低透水層の下面に下部透水層がある地盤に用いられ、
前記上部透水層又は前記下部透水層へトレーサーを注入し、前記下部透水層又は前記上部透水層で検出した前記トレーサーの位置から前記浸透部の位置を特定する浸透部の位置特定方法。
【請求項２】
前記下部透水層へ、前記トレーサーとして地下水より高温の温水を注入し、前記上部透水層へ間隔をおいて配置した複数の温度センサで前記地下水の温度を検出する、請求項１に記載の浸透部の位置特定方法。
【請求項３】
前記上部透水層から揚水する、請求項２に記載の浸透部の位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸透部の位置特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、難透水層と、難透水層の上下に配置された第１透水層及び第２透水層とに亘って形成された汚染部を浄化する浄化方法が示されている。この浄化方法では、汚染部の位置を掘削等により特定した後、汚染部を３方から取り囲む地下遮断壁を構築し、地下遮断壁で囲まれた部分に、栄養塩供給井戸、揚水井戸を構築している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７７６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の浄化方法では、第１透水層、第２透水層及び難透水層に亘って形成された汚染部の位置を掘削により特定しているが、難透水層に形成された汚染部、すなわち第１透水層から第２透水層へ汚染物質が浸透する浸透部が細い場合、掘削によってこの水路の位置を特定することは難しい。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮して、汚染物質の拡散経路となる浸透部の位置を特定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の浸透部の位置特定方法は、上下方向へ延びる浸透部が存在する低透水層の上面に上部透水層があり、前記低透水層の下面に下部透水層がある地盤に用いられ、前記上部透水層又は前記下部透水層へトレーサーを注入し、前記下部透水層又は前記上部透水層で検出した前記トレーサーの位置から前記浸透部の位置を特定する。
【０００７】
上部透水層又は下部透水層に汚染物質があると、この汚染物質は、上部透水層及び下部透水層に挟まれた低透水層の浸透部を通って下部透水層又は上部透水層に到達する。このため、浸透部の位置を特定して封止したり浄化する等の処理をする必要があるが、低透水層の上面には上部透水層があるため、浸透部の位置の特定は容易ではない。
【０００８】
そこで、請求項１の浸透部の位置特定方法では、上部透水層又は下部透水層へトレーサーを注入し、下部透水層又は上部透水層で検出したトレーサーの位置から、浸透部の位置を特定する。これにより浸透部の位置特定作業が簡易となる。
【０００９】
請求項２の浸透部の位置特定方法は、前記下部透水層へ、前記トレーサーとして地下水より高温の温水を注入し、前記上部透水層へ間隔をおいて配置した複数の温度センサで前記地下水の温度を検出する。
【００１０】
請求項２の浸透部の位置特定方法では、比較的高い地下水の温度を検出した温度センサの配置位置の下方に、浸透部が存在することが特定できる。
【００１１】
請求項３の浸透部の位置特定方法は、前記上部透水層から揚水する。
【００１２】
請求項３の浸透部の位置特定方法では、上部透水層から揚水するため、温水が浸透部を通って上部透水層へ浸透しやすい。このため透水層から揚水しない場合と比較して速やかに浸透部の位置を特定できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、汚染物質の拡散経路となる浸透部の位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法が適用される地盤において、汚染物質が上部透水層へ拡散した状態を示す立断面図であり、（Ｂ）は汚染物質が低透水層の浸透部へ浸透した状態を示す立断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法が適用される地盤において、汚染物質が下部透水層へ拡散した状態を示す立断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法において、下部透水層に注入井戸を構築し、上部透水層に熱電対を埋設した状態を示す立断面図であり、（Ｂ）は注入井戸から下部透水層へ温水を注入した状態を示す立断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法において、下部透水層へ注入した温水によって暖められた地下水が低透水層の浸透部に浸透した状態を示す立断面図であり、（Ｂ）は下部透水層へ注入した温水によって暖められた地下水が上部透水層に到達した状態を示す立断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法において、上部透水層に揚水井戸を構築した変形例を示す立断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法において、上部透水層に水平調査孔を構築した変形例を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（地盤）
本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法が適用される地盤Ｇは、図１（Ａ）に示すように、表層地盤である上部透水層Ｇ１と、上部透水層Ｇ１の下面に接する低透水層Ｇ２と、低透水層Ｇ２の下面に接する下部透水層Ｇ３と、を備えている。
【００１６】
上部透水層Ｇ１及び下部透水層Ｇ３は砂質土で形成され、地下水が流動可能な帯水層であり、低透水層Ｇ２は粘性土で形成され、地下水が流動し難い遮水層である。なお、低透水層Ｇ２は、上部透水層Ｇ１及び下部透水層Ｇ３より透水性が低い層であればよい。
【００１７】
低透水層Ｇ２には、上下方向へ延びて低透水層Ｇ２の上面から下面まで貫通する浸透部２０が形成されている。浸透部２０は、低透水層Ｇ２に形成された粘性土の亀裂や隙間であり、空洞（土砂が存在しない状態）又は周囲の粘性土より透水性が高い砂質土で形成されており、周囲の粘性土と比較して透水性が高く地下水が流動可能な水路となっている。
【００１８】
浸透部２０は、地下水やガスの噴出孔等自然に形成された物の他、例えば地盤Ｇに建物を建設した際の杭、井戸、地盤調査時のボーリング孔等の跡が残ったものである。なお、図１（Ａ）において符合ＧＬで表される位置は地表面を表しており、符合ＷＬで表される位置は地下水位を表している。
【００１９】
（汚染物質）
このような地盤Ｇにおいて汚染源１０から発生した汚染物質Ｅは、地下水によって流されて上部透水層Ｇ１へ拡散する。また、図１（Ｂ）に示すように低透水層Ｇ２における浸透部２０へ浸透する。さらに、図２に示すように下部透水層Ｇ３へ拡散する。また、低透水層Ｇ２における浸透部２０の周囲の粘性土にも徐々に浸透する。
【００２０】
このようにして、上部透水層Ｇ１、低透水層Ｇ２における浸透部２０及び下部透水層Ｇ３に亘って汚染物質Ｅが拡散した汚染地盤ＧＥが形成される。
【００２１】
（浸透部の位置特定方法）
本発明の実施形態に係る浸透部の位置特定方法は、汚染地盤ＧＥにおいて上部透水層Ｇ１から下部透水層Ｇ３へ汚染物質Ｅが拡散する経路である浸透部２０の位置を特定する方法である。
【００２２】
浸透部２０の位置を特定するには、まず図３（Ａ）に示すように、土壌汚染調査等により汚染物質Ｅが検出された部分又はその周囲の部分の任意の場所に、注入井戸３０を構築する。注入井戸３０は、先端部が下部透水層Ｇ３に到達するように構築する。
【００２３】
そして、上部透水層Ｇ１に複数の熱電対３２を埋設する。熱電対３２は上部透水層Ｇ１における地下水の温度を検知できる温度センサであり、図３（Ａ）における紙面左右方向の他、紙面前後方向にも複数配置される。それぞれの熱電対３２はリード線３２Ａによって図示しない測定装置へ繋がれており、上部透水層Ｇ１の各地点における温度を測定できる。
【００２４】
次に図３（Ｂ）に示すように、注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へ温水を注入する。温水は、下部透水層Ｇ３及び上部透水層Ｇ１の地下水より高温のものを用いる。これにより下部透水層Ｇ３において、注入井戸３０の周囲の地下水が温水と混ざり合い暖められる。一方で、下部透水層Ｇ３の上にある低透水層Ｇ２は下部透水層Ｇ３より透水性が低いため、温水が拡散し難く温められ難い。
【００２５】
なお、図３（Ｂ）において符合Ｈで示した領域は、注入井戸３０から注入された温水と地下水とが混ざり合って暖められた地下水（以下、地下水Ｈと称する。）を示している。また、注入井戸３０から注入された温水は、本発明におけるトレーサーの一例である。
【００２６】
注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へ温水の注入を続けると、図４（Ａ）に示すように暖められた地下水Ｈが、浸透部２０の内部へ浸透し、図４（Ｂ）に示すように上部透水層Ｇ１へ拡散する。
【００２７】
このとき上部透水層Ｇ１においては、浸透部２０から温められた地下水Ｈが拡散するため、熱電対３２が検出する温度は、浸透部２０に近い部分のほうが遠い部分より高い。すなわち、図４（Ｂ）における熱電対３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄは、浸透部２０までの距離が熱電対３２Ｂ＜３２Ｃ＜３２Ｄであるため、検出される地下水Ｈの温度は熱電対３２Ｂ＞３２Ｃ＞３２Ｄである。
【００２８】
浸透部２０の位置は地上から確認できないが、各熱電対３２で検出される温度はリード線３２Ａでつながれた測定装置で測定できる。このため、最も高い温度を検出した熱電対３２を特定することで、浸透部２０に最も近い熱電対３２を特定することができる。これにより、浸透部２０の位置を特定できる。
【００２９】
なお、浸透部２０の位置をより正確に測定するためには、最も高い温度を検出した熱電対３２Ｂの近くに、熱電対３２を追加する。この追加した熱電対３２が指し示す温度によって、より正確な位置を知ることができる。
【００３０】
（作用・効果）
本実施形態の浸透部の位置特定方法によれば、地上から視認できない低透水層Ｇ２に形成された浸透部２０の位置を特定できる。これにより、例えば浸透部２０をセメントや流動化コンクリートなどの地盤改良材などで封止することで、浸透部２０に汚染物質Ｅが浸透することを抑制できる。浸透部２０に汚染物質Ｅが浸透しなければ、下部透水層Ｇ３へ汚染物質Ｅが拡散することを抑制できる。
【００３１】
また、浸透部２０に浄化剤を注入すれば、浸透部２０、上部透水層Ｇ１及び下部透水層Ｇ３の汚染物質Ｅを浄化できる。あるいは、上部透水層Ｇ１又は下部透水層Ｇ３へ浄化剤を注入すれば、浄化剤は浸透部２０を通って下部透水層Ｇ３又は上部透水層Ｇ１へ浸透するため、浸透部２０、上部透水層Ｇ１及び下部透水層Ｇ３の汚染物質Ｅを浄化できる。
【００３２】
また、例えば透水性の高い地盤Ｇにおいて汚染物質Ｅが発生している状況下において、この汚染物質Ｅの拡散を抑制するために地盤Ｇ中に人工的に低透水層Ｇ２を構築する場合がある。このとき、所定の範囲に亘って低透水層Ｇ２を切れ目なく構築する必要がある。すなわち、浸透部２０を形成しないように低透水層Ｇ２を構築する必要がある。
【００３３】
しかし、低透水層Ｇ２は地上から視認できないため、浸透部２０が形成されていても認識することが難しい。そこで本実施形態の浸透部の位置特定方法によれば、構築した低透水層Ｇ２又は構築途中の低透水層Ｇ２において、浸透部２０の有無を特定できる。そして、浸透部２０が形成されている場合はその場所を特定できるため、改良材等を用いて適切に処理できる。
【００３４】
なお、本実施形態においては上部透水層Ｇ１に揚水設備は設けられていないが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５に示すように、上部透水層Ｇ１に揚水井戸３４を設けてもよい。上部透水層Ｇ１に揚水井戸３４を設ければ、注入井戸３０から注入された温水で温められた地下水Ｈが、揚水井戸３４によって引き揚げられて、浸透部２０に浸透しやすくなる。このため揚水井戸３４を設けない場合と比較して速やかに浸透部２０の位置を特定できる。
【００３５】
また、本実施形態においては、上部透水層Ｇ１に直接熱電対３２を埋設しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図６に示すような水平調査孔３６を複数（図６における紙面前後方向に複数）設け、この内部に熱電対３２を設置してもよい。
【００３６】
水平調査孔３６は、例えば直線及び曲線に沿って地盤Ｇを掘削できる自在ボーリングによって上部透水層Ｇ１に形成する。熱電対３２は、この水平調査孔３６の内部に所定の間隔で挿入し、必要に応じて土砂で埋め戻す。なお、水平調査孔３６には、ポリエチレン管等を引き込んでもよい。このポリエチレン管の内側に所定の間隔で熱電対３２を配置し水を充填しておけば、地下水Ｈによって暖められた水の温度変化を測定することにより、地下水Ｈの温度が高い場所を特定できる。または、ポリエチレン管の外側に熱電対を固定しておくことによっても、地下水Ｈの温度を測定できる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へ、トレーサーとして地下水より温度が高い温水を注入したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば地下水より温度が低い冷水を注入してもよい。この場合、上部透水層Ｇ１においては、浸透部２０に近い位置に埋設された熱電対３２が、遠い位置に埋設された熱電対３２より低い温度を検出する。このため、最も低い温度を検出した熱電対３２を特定することで、浸透部２０に最も近い熱電対３２を特定することができる。これにより、浸透部２０の位置を特定できる。
【００３８】
また、温水や冷水に代えて、注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へ、蛍光染料（エオシン、ウラニン、ローダミンなど）を注入してもよい。この場合、上部透水層Ｇ１には熱電対に代えて地下水の採取管を埋設し、採取管で採集された地下水の蛍光強度を蛍光測定器で測定する。
【００３９】
この時、浸透部２０に近い位置から採取した地下水の蛍光強度が、遠い位置から採取した地下水の蛍光強度より大きい。このため、最も大きい蛍光強度が検出された地下水を採取した採取管を特定することで、浸透部２０に最も近い採取管を特定することができる。これにより、浸透部２０の位置を特定できる。
【００４０】
あるいは、このような蛍光染料ではなく、非蛍光の染料や顔料などを用いてもよい。この場合、蛍光強度ではなく、これらの染料や顔料の濃度を測定すればよい。
【００４１】
また、注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へ、トレーサーとして酸素、二酸化炭素などの気体を注入してもよい。この場合、これらの気体を検知する気体検知器を上部透水層Ｇ１に埋設したり地表面に設置することで、気体の濃度が高い場所を特定できる。これにより浸透部２０の位置を特定できる。
【００４２】
また、注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へトレーサーとして空気を注入してもよい。この場合、上部透水層Ｇ１を地下水位まで掘削して水面を露出させれば、この水面に気泡が多く出る場所から、浸透部２０の位置を特定できる。又は、上部透水層Ｇ１を掘削しなくても、地表面を非通気性のカバーで被覆し、このカバーの下部に空気溜まりが発生する場所から、浸透部２０の位置を特定できる。
【００４３】
また、下部透水層Ｇ３へトレーサーを注入する手段としては、必ずしも注入井戸３０を用いる必要はない。例えば温水や水蒸気が循環している管体を下部透水層Ｇ３へ埋設することで、地下水を暖めてもよい。この場合のトレーサーは、管体から発生する「熱」である。
【００４４】
また、本実施形態においては、注入井戸３０から下部透水層Ｇ３へトレーサーとしての温水を注入しているが、この温水に汚染物質Ｅの浄化剤を添加してもよい。温水に浄化剤を添加することで、浸透部２０の位置を特定する作業と並行して、下部透水層Ｇ３、上部透水層Ｇ１及び浸透部２０を浄化することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態において、温水すなわちトレーサーを下部透水層Ｇ３へ注入し、上部透水層Ｇ１で検出するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばトレーサーを上部透水層Ｇ１へ注入し、下部透水層Ｇ３で検出するものとしてもよい。この場合、例えば水圧破砕法等により下部透水層Ｇ３に亀裂を形成し、この亀裂の内部へ、熱電対など各トレーサーに適合する検出器を埋設する。このように、本発明の実施形態は様々な態様で実施できる。
【符号の説明】
【００４６】
２０  浸透部
３２  熱電対（温度センサ）
Ｇ    地盤
Ｇ１  上部透水層
Ｇ２  低透水層
Ｇ３  下部透水層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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