(57)【要約】【課題】地盤における二次元的な領域の透水性を総合的に評価する。【解決手段】地盤１００の透水性を評価する方法は、揚水井戸２の水位を計測水位Ｗ２ｂに維持する第１工程Ｓ１と、第１工程Ｓ１の開始後に水位観測井戸３の水位変化に関する収束水位Ｗ３ｂを得る第２工程Ｓ２と、第１工程Ｓ１の開始後であって第２工程Ｓ２と並行して、水位観測井戸４の水位変化に関する収束水位Ｗ４ｂを得る第３工程Ｓ３と、収束水位Ｗ３ｂ、Ｗ４ｂと地盤１００の透水性を評価する透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）との関係を示すグラフを用いて、透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を得る第４工程Ｓ４と、を有する。【選択図】図１
2019173440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の透水性を評価する方法であって、
下端に設けられた第１ストレーナと、前記第１ストレーナから地上まで延びる第１遮水壁とを有する第１井戸の水位を、初期水位とは異なる計測水位に維持する第１工程と、
下端に設けられた第２ストレーナと、第２ストレーナから地上まで延びる第２遮水壁とを有し、水平方向において前記第２ストレーナが前記第１ストレーナと重複するように、前記第１井戸から水平方向に離間して設けられた第２井戸について、前記第１工程の開始後に前記第２井戸の水位変化に関する第１観測情報を得る第２工程と、
下端に設けられた第３ストレーナと、第３ストレーナから地上まで延びる第３遮水壁とを有し、水平方向において前記第３ストレーナが前記第１ストレーナ及び前記第２ストレーナと重複しないように、前記第１井戸から水平方向に離間して設けられた第３井戸について、前記第１工程の開始後であって前記第２工程と並行して、前記第３井戸の水位変化に関する第２観測情報を得る第３工程と、
前記第１観測情報及び前記第２観測情報と前記地盤の透水係数を評価する評価値との関係を示す評価データを用いて、前記第１観測情報及び前記第２観測情報から前記評価値を得る第４工程と、を有する地盤の透水性を評価する方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記第１井戸から水を揚水することにより、前記初期水位よりも低い前記計測水位に維持し、
前記第１観測情報は、前記第１井戸の水位を前記計測水位に維持したときに生じる前記第２井戸の水位の変化が収束した第１収束水位であり、
前記第２観測情報は、前記第１井戸の水位を前記計測水位に維持したときに生じる前記第３井戸の水位の変化が収束した第２収束水位であり、
前記評価値は、前記地盤における鉛直透水係数と水平透水係数との比率である透水係数比であり、
前記評価データは、前記透水係数比に対する前記第１収束水位と前記第２収束水位の水位差の関係、又は、前記透水係数比に対する前記第１収束水位と前記第２収束水位の水位変化量の差の関係を示し、
前記評価値を得る工程では、前記水位差又は水位変化量の差を得た後に、前記評価データから前記水位差又は水位変化量の差に対応する前記透水係数比を読み取る、請求項１に記載の地盤の透水性を評価する方法。
【請求項３】
水平方向において前記第３ストレーナと重複する位置に設けられた第４ストレーナと前記第４ストレーナから地表面まで延びる第４遮水壁とを有する第４井戸において、前記第４ストレーナを介して水を排出する動作を、前記第１工程と並行して行う第４工程をさらに有する、請求項１又は２に記載の地盤の透水性を評価する方法。
【請求項４】
前記第１井戸から前記第２井戸までの距離は、前記第１井戸から前記第３井戸までの距離と等しい、請求項１〜３の何れか一項に記載の地盤の透水性を評価する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の透水性を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の透水性は、例えば透水係数によって示される。透水係数は、地盤における地下水の移動のし易さを示す指標である。透水係数は、単位面積を単位時間に通過する地下水の体積であると定義してよい。非特許文献１は、地盤の透水係数の評価する代表的な方法を開示する。
【０００３】
第１の例として、揚水試験がある。この試験では、地盤に対して鉛直方向に延びる一つの揚水井と、当該揚水井から水平方向に離間した位置に設けられた少なくとも１つの観測井と、を設ける。つまり、揚水井及び観測井を含む井戸として、少なくとも２つの井戸を設ける。次に、揚水井からの揚水量と、観測井における地下水位の低下量と、を測定する。そして、揚水量及び地下水位の低下量を利用して、透水係数を得る。
【０００４】
第２の例として、単孔式透水試験がある。この試験は、上記揚水試験と異なり一つの井戸を用いる。まず、評価対象である地盤に井戸を設ける。次に、当該井戸からポンプ等を用いて水を揚水することにより、水位を低下させる。そして、揚水を停止する。そうすると、井戸の水位は再び初期の水位まで上昇してくるので、その上昇する速さ（水位回復の速さ）を測定する。この水位回復の速さを利用して、透水係数を得る。例えば、単孔式透水試験として、オーガー法、チューブ法、ピエゾメータ法、パッカー法などが挙げられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】公益社団法人地盤工学会、「地盤調査の方法と解説」、二分冊の一、公益社団法人地盤工学会、２０１３年３月２５日、ｐｐ．５１２〜６１４。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地盤は、水を透しやすい部分（例えば砂層）と水を透しにくい部分（例えば粘土層）とを含むことがある。これらの部分は、鉛直方向に積層し易い。そうすると、地盤は、水平方向における水の通しやすさ（以下、「水平透水係数」）と、鉛直方向における水の通しやすさ（以下、「鉛直透水係数」）と、が異なる場合があり得る。従って、地盤における所定領域の透水性を評価するためには、水平透水係数及び鉛直透水係数を利用することが望まれる。また、地下構造物の設計に透水係数を利用することがある。この場合には、局所的な透水係数よりも、ある領域における平均的な透水係数を用いることが望まれる。
【０００７】
ここで、上記第１の例では、揚水井と観測井とに挟まれた領域における平均的な透水係数を得ることができる。しかし、その透水係数は水平透水係数であるので、鉛直方向及び水平方向の透水性の違いといった透水性の異方性を評価することはできない。また、上記第２の例では、水平透水係数及び鉛直透水係数を得ることができるが、それら係数は井戸周辺の局所的な領域の透水性を示すに留まる。
【０００８】
そこで、本発明は、地盤における二次元的な領域の透水性を総合的に評価し得る地盤の透水性を評価する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態は、地盤の透水性を評価する方法であって、下端に設けられた第１ストレーナと、第１ストレーナから地上まで延びる第１遮水壁とを有する第１井戸の水位を、初期水位とは異なる計測水位に維持する第１工程と、下端に設けられた第２ストレーナと、第２ストレーナから地上まで延びる第２遮水壁とを有し、水平方向において第２ストレーナが第１ストレーナと重複するように、第１井戸から水平方向に離間して設けられた第２井戸について、第１工程の開始後に第２井戸の水位変化に関する第１観測情報を得る第２工程と、下端に設けられた第３ストレーナと、第３ストレーナから地上まで延びる第３遮水壁とを有し、水平方向において第３ストレーナが第１ストレーナ及び第２ストレーナと重複しないように、第１井戸から水平方向に離間して設けられた第３井戸について、第１工程の開始後であって第２工程と並行して、第３井戸の水位変化に関する第２観測情報を得る第３工程と、第１観測情報及び第２観測情報と地盤の透水係数を評価する評価値との関係を示す評価データを用いて、第１観測情報及び第２観測情報から評価値を得る第４工程と、を有する。
【００１０】
第１工程において、第１井戸の初期水位を計測水位に維持すると、当該水位の変化に応じて、第２井戸の水位と、第３井戸の水位とが変化する。ここで、第２井戸の第２ストレーナは、水平方向において第１ストレーナと重複する。そうすると、第２ストレーナと第１ストレーナとの間の水の移動は、水平方向成分が支配的である。従って、第２井戸における水位の応答は、第１井戸と第２井戸との間の領域における水平方向の透水性（水平透水係数）に基づく。一方、第３井戸の第３ストレーナは、水平方向において第１ストレーナと重複しない。そうすると、第３ストレーナと第１ストレーナとの間の水の移動は、水平方向成分に加えて鉛直方向成分も影響する。従って、第３井戸における水位の応答は、第１井戸と第３井戸との間の領域における水平方向の透水性（水平透水係数）及び鉛直方向の透水性（鉛直透水係数）に基づく。そこで、第２工程において第２井戸より第１観測情報を得ると共に第３工程において第３井戸より第２観測情報を得ることにより、水平透水係数と鉛直透水係数との影響を含んだ評価値が得られる。そして、第４工程において、第１観測情報及び第２観測情報と地盤の透水係数を評価する評価値との関係を示す評価データを用いて、第１観測情報及び第２観測情報から評価値を得る。従って、第１井戸と第２井戸及び第３井戸との間の地盤における二次元的な領域の透水性を総合的に評価することができる。
【００１１】
一形態に係る地盤の透水性を評価する方法において、第１工程では、第１井戸から水を揚水することにより、初期水位よりも低い計測水位に維持し、第１観測情報は、第１井戸の水位を計測水位に維持したときに生じる第２井戸の水位の変化が収束した第１収束水位であり、第２観測情報は、第１井戸の水位を計測水位に維持したときに生じる第３井戸の水位の変化が収束した第２収束水位であり、評価値は、地盤における鉛直透水係数と水平透水係数との比率である透水係数比であり、評価データは、透水係数比に対する第１収束水位と第２収束水位の水位差の関係、又は、透水係数比に対する第１収束水位と第２収束水位の水位変化量の差の関係を示し、評価値を得る工程では、水位差又は水位変化量の差を得た後に、評価データから水位差又は水位変化量の差に対応する透水係数比を読み取ってもよい。この工程によれば、二次元的な領域の透水性を総合的に評価する値として、水平透水係数と鉛直透水係数との比率を示す透水係数比を容易に得ることができる。
【００１２】
一形態に係る地盤の透水性を評価する方法は、水平方向において第３ストレーナと重複する位置に設けられた第４ストレーナと第４ストレーナから地表面まで延びる第４遮水壁とを有する第４井戸において、第４ストレーナを介して水を排出する動作を、第１工程と並行して行う第４工程をさらに有してもよい。この第４工程では、第４ストレーナから水が排出される。この水は、第２ストレーナ及び第３ストレーナへ到達することがある。ここで、第４ストレーナから第２ストレーナへの水の移動のしやすさと、第４ストレーナから第３ストレーナへの水の移動のしやすさと、には違いがある。具体的には、水は、第２ストレーナよりも第４ストレーナと重複する第３ストレーナの方が到達しやすい。そうすると、第１井戸からの揚水により生じる第２及び第３井戸における水位差をさらに増大することが可能になる。従って、評価値である透水係数比をより精度よく得ることができる。
【００１３】
一形態に係る地盤の透水性を評価する方法において、第１井戸から第２井戸までの距離は、第１井戸から第３井戸までの距離と等しくてもよい。この内容によれば、第１井戸と第２及び第３井戸とに挟まれた領域のモデル化を容易に行える。従って、第１及び第２観測情報と地盤の透水係数を評価する評価値との関係を示す評価データを容易に準備することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地盤における二次元的な領域の透水性を総合的に評価し得る地盤の透水性を評価する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る地盤の透水性を評価する方法を実施する評価設備を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る地盤の透水性を評価する方法を実施する評価設備を示す側面図である。
【図３】図３は、透水係数比と水位差との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、第２実施形態に係る浄化システムを示す正面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る浄化システムを示す平面図である。
【図６】図６は、変形例１に係る地盤の透水性を評価する方法を実施する評価設備を示す側面図である。
【図７】図７は、変形例２に係る地盤の透水性を評価する方法を実施する評価設備を示す側面図である。
【図８】図８は、変形例３に係る地盤の透水性を評価する方法を実施する評価設備を示す斜視図である。
【図９】図９は、変形例４に係る地盤の透水性を評価する方法を実施する評価設備を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、水位応答と経時変化の関係を示すグラフの一例である。
【図１１】図１１は、実験例１の説明のための図である。
【図１２】図１２は、透水係数比と水位差との関係を示すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１に示されるように、実施形態に係る方法は、地盤１００の透水性を評価する。地盤１００は、積層構造を有する。地盤１００は、鉛直方向Ｄ１に積層された不透水層１０１と、帯水層１０２と、不飽和層１０３と、を有する。不透水層１０１は、粘土層のように粒子同士の隙間が小さいために、水を通しにくい、或いは全く通さない地層である。帯水層１０２は、砂れき層や砂層といった透水性の高い地層であり、水を通す。不飽和層１０３は、地表面１０４から帯水層１０２までの地層である。
【００１８】
実施形態に係る方法は、帯水層１０２の透水性を評価する。透水性とは、地層の水の通しやすさを示す値である。例えば、透水係数は、単位面積を単位時間に通過する地下水の体積であると定義される。
【００１９】
帯水層１０２は、全体として水を通すといえるが、部分的にみると水を通しやすい領域と、通しにくい領域とが混在していることがあり得る。これらの領域は、鉛直方向に積層しやすい。そうすると、地盤１００は、水平方向における水の通しやすさ（以下、「水平透水係数（Ｋｈ））と、鉛直方向における水の通しやすさ（以下、「鉛直透水係数（Ｋｖ）」）と、が異なる場合があり得る。従って、地盤１００における所定領域の透水性を評価するために、水平透水係数（Ｋｈ）及び鉛直透水係数（Ｋｖ）を利用する。実施形態に係る方法は、これら水平透水係数（Ｋｈ）、鉛直透水係数（Ｋｖ）及びこれらに基づく評価値を得るものである。
【００２０】
＜評価設備＞
次に、実施形態に係る方法に供する評価設備１について説明する。
【００２１】
図２に示されるように、評価設備１は、３本の井戸を含む。なお、井戸の数は３本に限定されることはない。評価設備１は、揚水井戸２（第１井戸）と、水位観測井戸３（第２井戸）と、水位観測井戸４（第３井戸）と、を含む。
【００２２】
揚水井戸２は、帯水層１０２における地下水の状態を変化させるためのものである。揚水井戸２は、揚水ポンプ６によってその内部から水が揚水される。その結果、揚水井戸２の水位は、初期水位Ｗ２ａから計測水位Ｗ２ｂに低下する。そして、評価中において、揚水井戸２の水位は、計測水位Ｗ２ｂに維持される。
【００２３】
水位観測井戸３及び水位観測井戸４は、揚水井戸２からの揚水によって生じた帯水層１０２における地下水の変化を観察するものである。具体的には、揚水井戸２から水が揚水されると、揚水井戸２に向かう流れＦ１、Ｆ２が生じる。この流れＦ１、Ｆ２は、水位観測井戸３、４の水位の変化を生じさせる。これら水位観測井戸３及び水位観測井戸４の水位の変化は、揚水井戸２と水位観測井戸３及び水位観測井戸４との間に存在する領域Ａにおける透水性の影響を受ける。つまり、実施形態に係る評価する方法は、揚水井戸２と水位観測井戸３及び水位観測井戸４との間における帯水層１０２の領域Ａについて、その平均的（面的）な透水性を評価する。
【００２４】
揚水井戸２は、不飽和層１０３及び帯水層１０２を貫通し、不透水層１０１に至る立て坑である。揚水井戸２は、一例として鉛直方向Ｄ１に延びている。揚水井戸２の上端は、地表面１０４における開口である。揚水井戸２の下端は、不透水層１０１の直上に達する。揚水井戸２は、遮水壁２ａ（第１遮水壁）と、ストレーナ２ｂ（第１ストレーナ）と、を有する。遮水壁２ａは、地表面１０４から帯水層１０２の下部にまで至る筒部材であり、筒の外部から内部へ水を取り入れることはないし、筒の内部から外部へ水を排出することもない。ストレーナ２ｂは、遮水壁２ａの下端に取り付けられる。ストレーナ２ｂは、複数のスリット或いは孔を有している。従って、水は、ストレーナ２ｂを介して揚水井戸２の内部に流入する。そうすると、揚水井戸２は、ストレーナ２ｂが設けられた位置のみにおいて、水を取り入れる。つまり、揚水井戸２は、帯水層１０２において不透水層１０１の近傍にて水を取り入れる。ストレーナ２ｂは、鉛直方向Ｄ１に所定の長さを有する。以下の説明において、説明の便宜上、ストレーナ２ｂ或いはストレーナ２ｂにおいてスリットが設けられた領域を、取水範囲Ｒ２と呼ぶ。
【００２５】
水位観測井戸３は、揚水井戸２と同様の構成を有し、揚水井戸２に対して水平方向Ｄ２に距離Ｌ１だけ離間する。水位観測井戸３は、鉛直方向に延びて不透水層１０１に達する立て坑であり、遮水壁３ａ（第２遮水壁）とストレーナ３ｂ（第２ストレーナ）とを有する。そして、ストレーナ３ｂは、揚水井戸２と同様に、遮水壁３ａの下端に取り付けられる。従って、水位観測井戸３における水の流入及び流出は、不透水層１０１の近傍において行われる。以下の説明において、説明の便宜上、ストレーナ３ｂ或いはストレーナ３ｂにおいてスリットが設けられた領域を、排水範囲Ｒ３と呼ぶ。この排水範囲Ｒ３は、水平方向Ｄ２において、取水範囲Ｒ２と重複する。ここでいう重複とは、揚水井戸２と水位観測井戸３とを側面視して、仮想的な水平線を引いたとき、当該水平線上に取水範囲Ｒ２と排水範囲Ｒ３とが重複することをいう。従って、重複という用語において、取水範囲Ｒ２の上端と排水範囲Ｒ３の上端とが一致してもよいし、していなくてもよい。同様に、取水範囲Ｒ２の下端と排水範囲Ｒ３の下端とが一致してもよいし、していなくてもよい。
【００２６】
水位観測井戸４は、揚水井戸２と同様の構成を有し、揚水井戸２に対して水平方向Ｄ２に距離Ｌ１だけ離間する。この距離Ｌ２は、例えば、水位観測井戸３における距離Ｌ１と同じであってもよい。水位観測井戸４は、鉛直方向に延びる立て坑であり、遮水壁４ａ（第３遮水壁）とストレーナ４ｂ（第３ストレーナ）とを有する。そして、ストレーナ４ｂは、揚水井戸２と同様に、遮水壁４ａの下端に取り付けられる。以下の説明において、説明の便宜上、ストレーナ４ｂ或いはストレーナ４ｂにおいてスリットが設けられた領域を、排水範囲Ｒ４と呼ぶ。
【００２７】
ここで、水位観測井戸４のストレーナ４ｂは、揚水井戸２及び水位観測井戸３におけるストレーナ２ｂ、３ｂに対して位置が異なっている。具体的には、水位観測井戸４の下端は、不透水層１０１に達していないので、ストレーナ４ｂは、不透水層１０１から所定高さだけ離間した位置に配置される。また、ストレーナ４ｂの上端は、帯水層１０２の上辺の近傍に配置される。つまり、水位観測井戸４のストレーナ４ｂは、帯水層１０２の上部に配置される。従って、排水範囲Ｒ４は、水平方向Ｄ２において、取水範囲Ｒ２と重複しない。また、ここでいう重複しないとは、揚水井戸２と水位観測井戸４とを側面視して、仮想的な水平線を引いたとき、当該水平線上に取水範囲Ｒ２と排水範囲Ｒ４とが存在しないことをいう。
【００２８】
＜評価する方法＞
次に、透水性を評価する方法について詳細に説明する。
【００２９】
第１工程Ｓ１を実施する。この第１工程Ｓ１では、揚水井戸２の水位を、初期水位Ｗ２ａとは別の計測水位Ｗ２ｂに維持する。具体的には、揚水井戸２から水を揚水することにより、初期水位Ｗ２ａよりも低い計測水位Ｗ２ｂに維持する。なお水位とは、例えば、地表面１０４から水面ＷＬまでの深さと定義してもよい。第１工程Ｓ１では、揚水ポンプ６を利用して揚水井戸２内の水を連続的に揚水する。例えば、揚水量は、毎分１０リットル程度である。
【００３０】
第２工程Ｓ２を実施する。この第２工程Ｓ２は、第１工程Ｓ１と並行して行う。つまり、第２工程Ｓ２は、第１工程Ｓ１を開始して所定時間経過後（計測水位に収束するまで）、揚水井戸２の水位を計測水位Ｗ２ｂに維持した状態において行う。この第２工程Ｓ２によれば、第１観測情報としての収束水位Ｗ３ｂ（第１収束水位）が得られる。この収束水位Ｗ３ｂは、揚水井戸２の水位を計測水位Ｗ２ｂに維持したときに生じる水位観測井戸３の水位の変化が収束したものである。
【００３１】
さらに、第３工程Ｓ３を実施する。この第３工程Ｓ３も、第１工程Ｓ１と並行して行う。つまり、第３工程Ｓ３は、第１工程Ｓ１を開始して所定時間経過後（計測水位に収束するまで）、揚水井戸２の水位を計測水位Ｗ２ｂに維持した状態において行う。この第３工程Ｓ３によれば、第２観測情報としての収束水位Ｗ４ｂ（第２収束水位）が得られる。この収束水位Ｗ４ｂは、揚水井戸２の水位を計測水位Ｗ２ｂに維持したときに生じる水位観測井戸４の水位の変化が収束したものである。
【００３２】
次に、第４工程Ｓ４を実施する。この第４工程Ｓ４では、収束水位Ｗ３ｂと収束水位Ｗ４ｂとを用いて、透水性を評価する値を得る。例えば、透水性を評価する値とは、上述した水平透水係数（Ｋｈ）、鉛直透水係数（Ｋｖ）がある。さらに、これらの比率である鉛直水平透水係数比（単に「透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）」とも呼ぶ）も透水性を評価する値としてよい。
【００３３】
まず、収束水位Ｗ３ｂと収束水位Ｗ４ｂとの差分（水位差ＷＤ）または、初期水位から収束水位Ｗ３ｂにまで変化した水位と収束水位Ｗ４ｂまで変化した水位の差分（水位変化量の差）を得る。次に、水位差ＷＤ（もしくは水位変化量の差）を透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）に換算する。この換算には、図３に示されるようなグラフを用いてもよい。図３に示されるグラフは、評価が行われる領域Ａの特性をモデル化し、当該モデルを用いてシミュレーションを行うことによって得られる。グラフＧ１は、横軸が透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を示す。縦軸は、水位差ＷＤを示す。例えば、水位差ＷＤが１５センチメートルであるとき。グラフＧ１によれば、水位差ＷＤ（１５センチメートル）に対応する透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）は、４．３程度であることがわかる。従って、第４工程Ｓ４によれば、水位差ＷＤ（もしくは水位変化量の差）から透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を得ることができる。
【００３４】
以上、実施形態に係る評価する方法によれば、第１工程Ｓ１において、揚水井戸２の初期水位Ｗ２ａを計測水位Ｗ２ｂに維持すると、当該水位の変化に応じて、水位観測井戸３の水位と、水位観測井戸４の水位とが変化する。ここで、水位観測井戸３のストレーナ３ｂは、水平方向Ｄ２においてストレーナ２ｂと重複する。そうすると、ストレーナ２ｂとストレーナ３ｂとの間の地下水の移動（流れＦ１）は、水平方向成分が支配的である。従って、水位観測井戸３における水位の応答は、揚水井戸２と水位観測井戸３との間の領域Ａにおける水平方向Ｄ２の透水性（水平透水係数（Ｋｈ））に基づく。一方、水位観測井戸４のストレーナ４ｂは、水平方向Ｄ２においてストレーナ２ｂ、３ｂと重複しない。そうすると、ストレーナ４ｂとストレーナ２ｂとの間の地下水の移動（流れＦ２）は、水平方向成分に加えて鉛直方向成分も影響する。従って、水位観測井戸４における水位の応答は、揚水井戸２と水位観測井戸４との間の領域Ａにおける水平方向Ｄ２の透水性（水平透水係数）及び鉛直方向Ｄ１の透水性（鉛直透水係数（Ｋｖ））に基づく。そこで、第２工程Ｓ２において水位観測井戸３より収束水位Ｗ３ｂを得ると共に第３工程Ｓ３において水位観測井戸４より収束水位Ｗ４ｂを得ることにより、水平透水係数（Ｋｈ）と鉛直透水係数（Ｋｖ）との影響を含んだ評価値が得られる。そして、第４工程Ｓ４において、収束水位Ｗ３ｂ及び収束水位Ｗ４ｂと地盤１００の透水係数を評価する評価値である透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）との関係を示す評価データ（図３参照）を用いて、収束水位Ｗ３ｂ及び収束水位Ｗ４ｂから評価値を得る。従って、揚水井戸２と水位観測井戸３及び水位観測井戸４との間の地盤１００における二次元的な領域Ａの透水性を総合的に評価することができる。
【００３５】
要するに、揚水井戸２からの揚水量と、水位観測井戸３及び水位観測井戸４の水位差ＷＤ（もしくは水位変化量の差）から、揚水井戸２と水位観測井戸３、４の間の地盤１００における平均的な水平透水係数（Ｋｈ）及び鉛直透水係数（Ｋｖ）を推定する（第４工程Ｓ４）。この推定により、透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を得ることができる。揚水井戸２からの揚水（第１工程Ｓ１）によって評価対象とする帯水層１０２の全体の地下水を流動（流れＦ１、Ｆ２）させているので、帯水層１０２の全体の平均的な水平透水係数（Ｋｈ）及び鉛直透水係数（Ｋｖ）を推定することが可能である。
【００３６】
換言すると、実施形態に係る方法は、従来の単孔式透水試験のような局所的な透水係数ではなく、帯水層１０２の全体の平均的な透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を、簡易な設備で計測することができる。さらに、平均的な透水性を評価するためには、地下水の水平方向及び鉛直方向の流れを生じさせることを要するが、実施形態に係る方法によれば当該流れを容易に生じさせることができる。また、実施形態に係る方法は、パッカーが不要であり、容易に計測することができる。そのうえ、実施形態に係る方法では、従来の複数の観測井戸を設ける試験方法よりも観測井戸の掘削深が浅いので、ボーリング延長を短くすることができる。
【００３７】
また、二次元的な領域の透水性を総合的に評価する値として、水平透水係数と鉛直透水係数との比率を示す透水係数比を容易に得ることができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
実施形態に係る評価方法により得た透水係数比は、例えば、地下水の浄化システムの設計に利用してもよい。図４及び図５は、地下水の浄化システム２０の構成を示す図である。浄化システム２０は、微生物分解を用いた浄化壁を短期間で経済的に形成し、汚染地下水を確実かつ迅速に浄化する。
【００３９】
浄化システム２０は、一つの地下水層に対して、地盤に設置された複数の井戸をそれぞれ深さ方向に２つ以上に区分するように設けられた遮水材と、遮水材に設置され、送水方向を上下に制御可能であるポンプと、複数の井戸に微生物を活性化させる活性剤を添加する活性剤注入ポンプと、を備える。複数の井戸は、並列方向が地下水の流れの方向と略垂直となるように前記地盤に設置される。複数の井戸のうち一の井戸に設置されたポンプと、複数の井戸のうち一の井戸に隣接する他の井戸に設置されたポンプとは、送水方向が逆になるように制御される。
【００４０】
この浄化システム２０によれば、隣接する井戸にそれぞれ設置されたポンプを、送水方向が逆になるように制御することにより、隣接する井戸同士の間に、汚染地下水の流れに略垂直となるような水平方向の流れが生じる。そのため、汚染地下水の周辺への拡散促進を低減できる。また、活性剤を添加した地下水が汚染地下水の流れに垂直な方向に対しても速く動き、活性剤を均質に拡散させることができる。さらに、ポンプを稼働させつつ活性剤を添加することにより、地下水中の活性剤濃度を一定に近い状態で保つことができるため、早い分解速度での微生物分解が早期に可能となる。
【００４１】
浄化システム２０は、揮発性有機塩素化合物を浄化の対象とする。浄化システム２０は、所定の敷地３３の境界付近の地盤１００に設置される。浄化システム２０は、複数の井戸２３、砂２７、遮水材２９、ポンプ２１、パイプ１３、活性剤注入ポンプ１５を有する。
【００４２】
複数の井戸２３は、地盤１００内に所定の間隔をもって垂直に設置される。このとき、複数の井戸２３を含む面が、図５の矢印Ｇに示す汚染地下水３９の流れの方向と略垂直となるようにする。複数の井戸２３は、井戸２３ａおよび井戸２３ｂを含む。井戸２３ａ、２３ｂは交互に配置される。
【００４３】
遮水材２９は、地下水を有する砂層である帯水層１０２に対して、井戸２３を深さ方向に２つ以上に区分するように設けられる。
【００４４】
ポンプ２１は、遮水材２９に設けられる。ポンプ２１は、送水方向を上下に制御可能である。複数の井戸２３のうち井戸２３ａに設置されたポンプ２１と、井戸２３ａに隣接する井戸２３ｂに設置されたポンプ２１とは、送水方向が逆になるように制御される。井戸２３ａに設置されたポンプ２１は、上向きに送水するように制御される。また、井戸２３ｂに設置されたポンプ２１は、下向きに送水するように制御される。このとき、複数の井戸２３ａに設置されたポンプ２１は、それぞれ上向きに送水するように制御される。また、複数の井戸２３ｂに設置されたポンプ２１は、それぞれ下向きに送水するように制御される。
【００４５】
パイプ１３は、一端が井戸２３に、他端が活性剤注入ポンプ１５に接続される。活性剤注入ポンプ１５は、地盤１００上に設置される。活性剤注入ポンプ１５は、パイプ１３を介して、井戸２３に嫌気性微生物を活性化させる活性剤を添加する。活性剤注入ポンプ１５の流量は、井戸２３に設置されるポンプ２１の流量の１／１００以下であり、望ましくは１／１０００程度とする。活性剤は、例えば、乳酸、グルコース、エタノール、グリセロール、酢酸、酪酸、プロピオン酸、蟻酸、ソルビトール、オリゴ乳酸、シュークロース、ポリ乳酸、大豆油、エマルジョン油等を用いる。
【００４６】
井戸２３に添加された活性剤は、井戸２３の地下水に混合する。活性剤濃度は、ポンプ２１の送水によって均一となる。活性剤注入ポンプ１５の運転を再開し、活性剤注入ポンプ１５から井戸２３内の地下水に活性剤を添加する際には、地下水中の活性剤の濃度が所定の管理値となるように、添加する活性剤の量が調整される。
【００４７】
帯水層１０２での地下水の流れの一般的な特徴として、水平方向への透水性が鉛直方向への透水性よりも大きいことがある。浄化システム２０では、ポンプ２１を稼働させることにより、地盤１００内に図１の流れＦ３、Ｆ４、Ｆ５が生じる。そこで、浄化システム２０の設計にあっては、流れＦ３、Ｆ４、Ｆ５を好適に推定するために、水平透水係数（Ｋｈ）、鉛直透水係数（Ｋｖ）及び透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を用いる。第１実施形態に係る方法は、一対の井戸２３に挟まれた領域の平均的な透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を好適に得ることができる。従って、第１実施形態に係る方法は、浄化システム２０の設計に好適な設計パラメータを提供することができる。
【００４８】
図２に示す汚染地下水３９の流れの方向（矢印Ｇに示す方向）に対して垂直な方向に地下水が移動し、井戸２３の周囲の地盤１００に活性剤が均一に拡散する。図２に示すように、活性剤が拡散した部分は浄化壁２５として機能する。浄化壁２５に流入した汚染地下水３９中のＶＯＣは、浄化壁２５を透過する間に、活性剤により活性化された嫌気性微生物の働きによって分解され、浄化された地下水３９Ａとして浄化壁２５から流出する。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５０】
＜変形例１＞
第１実施形態に係る評価方法では、揚水井戸２から地下水を揚水することにより、帯水層１０２における地下水の状態を変化させた。例えば、図６に示される評価設備１Ａのように、注水ポンプ６Ａから注水井戸２Ａへ水を注水する（第１工程）ことにより、帯水層１０２における地下水の状態を変化させることとしてもよい。この場合には、計測水位Ｗ２ｃは、初期水位Ｗ２ａよりも高くなる。このような構成によっても、帯水層１０２における地下水の状態が変化し、流れＦ６、Ｆ７が生じる。従って、水位観測井戸３及び水位観測井戸４における水位変化（収束水位Ｗ３ｃ、Ｗ４ｃ）が発生する。その結果、第１実施形態と同様に、地盤１００における二次元的な領域の透水性を総合的に評価することができる。
【００５１】
＜変形例２＞
帯水層１０２における地下水の状態を変化させるため、第１実施形態では地下水を揚水し、変形例１では水を注水した。例えば、図７に示される評価設備１Ｂを利用して、第１工程Ｓ１において、これら揚水と注水とを同時に行ってもよい。評価設備１Ｂは、揚水井戸２Ｂと、注水井戸２Ｃ（第４井戸）と併設して設けた揚注水井戸２Ｄを有する。ここで、揚水井戸２Ｂのストレーナ２ｂは、水位観測井戸３のストレーナ３ｂと重複する。一方、注水井戸２Ｃのストレーナ２ｃ（第４ストレーナ）は、水位観測井戸４のストレーナ４ｂと重複する。そして、揚水井戸２からの揚水と、注水井戸２Ｃからの注水を並行して行う。まず、水位観測井戸３の収束水位Ｗ３ｂは、揚水の影響を受けやすく（水位が下がりやすく）、注水の影響を受け難い（水位が上がりにくい）。一方、水位観測井戸４の収束水位Ｗ４ｂは、揚水の影響を受けにくく（水位が下がりにくい）、注水の影響を受けやすい（水位が上がりやすい）。そうすると、第１工程Ｓ１における揚水と注水とを並行して行うことにより、水位観測井戸３の水位と水位観測井戸４の水位との差分（水位差ＷＤ）もしくは水位変化量の差分を拡大することができる。従って、より好適に透水性を示す評価値を得ることができる。
【００５２】
＜変形例３＞
例えば、図８に示されるように、変形例３に係る評価方法では、一組以上の井戸セット１０Ａ、１０Ｂを利用して、計測を行ってもよい。それぞれの井戸セット１０Ａ、１０Ｂは、水位観測井戸３と、水位観測井戸４と、を有する。井戸セット１０Ａの水位観測井戸３が有するストレーナ３ｂの位置は、井戸セット１０Ｂの水位観測井戸３が有するストレーナ３ｂの位置と同じである。同様に、井戸セット１０Ａの水位観測井戸４が有するストレーナ４ｂの位置は、井戸セット１０Ｂの水位観測井戸４が有するストレーナ４ｂの位置と同じである。井戸セット１０Ａ、１０Ｂは、揚水井戸２からの距離が互いに異なる。例えば、井戸セット１０Ａは、揚水井戸２からの距離Ｌ１、Ｌ２が７．５メートルである。また、井戸セット１０Ｂは、揚水井戸２からの距離Ｌ３、Ｌ４が３．５メートルである。揚水井戸２からの距離が異なると、水位差ＷＤにも差異が生じ得る。例えば、揚水井戸２に近いほど水位差ＷＤは大きくなる傾向にある。そうすると、井戸セット１０Ａにおいて水位差ＷＤが得られ、井戸セット１０Ｂにおいて水位差ＷＤが得られる。そして、これらの水位差ＷＤに基づいて、２つの透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）が得られる。従って、より確からしい透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を得ることができる。この評価にあたっては水位差ＷＤの代わりに水位変化量の差を用いても良い。
【００５３】
＜変形例４＞
第１実施形態では、水位観測井戸３は、水位観測井戸４に隣接するように設けられた。例えば、図９に示されるように、観測井戸５Ａは、二重管構造を有するものであってよい。観測井戸５Ａは、内管３Ａ（第２井戸）と、外管４Ａ（第３井戸）と、を有する。内管３Ａは、第２井戸に対応し、揚水井戸２のストレーナ２ｂと重複する位置に設けられたストレーナ３ｂを有する。外管４Ａは、内管３Ａの直径よりも大きい内径を有する。そして、外管４Ａは、内管３Ａの上端から途中までを覆っている。つまり、外管４Ａは、内管３Ａよりも短い。また、外管４Ａは、第３井戸に対応し、揚水井戸２のストレーナ２ｂと重複しない位置に設けられたストレーナ４ｂを有する。この構成によれば、観測井戸５Ａのための孔が一個で足りる。従って、評価設備１Ｄを容易に準備することができる。
【００５４】
＜変形例５＞
水位の時間的な応答を評価値とする場合には、第１工程Ｓ１と同時に（又は開始直後から）第２工程Ｓ２を開始してもよい。第２工程Ｓ２では、揚水井戸２からの揚水を開始した時間をゼロとし、当該開始時間からの経過時間と、水位観測井戸３における水位との関係（水位応答：第１観測情報）を得る。また、第３工程Ｓ３では、当該経過時間と、水位観測井戸４における水位との関係（水位応答：第２観測情報）を得る。次に、第４工程Ｓ４では、水位観測井戸３における水位との関係及び水位観測井戸４における水位との関係を利用して、透水性を評価する評価値を得る。具体的には、水位の経時変化をプロットしたグラフ（図１０参照）から、水位変化の傾き（水位の時間変化率）を求め、その傾きから、透水係数を算出する。また、第２観測井戸で観測される水位（グラフＧ４）の時間変化率と第３観測井戸にて観測される水位（グラフＧ５）の時間変化率から、透水係数比を算出する。変形例４では、揚水井戸２と水位観測井戸３、４との間の領域における透水性を、水位応答によって得る。従って、第１実施形態と同様に、地盤における二次元的な領域の透水性を総合的に評価することができる。
【００５５】
＜実験例＞
実験例１として、比較例としての単孔式透水試験を行った。さらに、実験例２として、上記変形例３に係る透水性を評価する方法に基づく試験を行った。評価対象となる地盤１００を図１１に示す。地盤１００は、不透水層１０１と帯水層１０２と不飽和層１０３とを含む。帯水層１０２の厚みは、４．５メートルである。この帯水層１０２の厚みは、揚水及び注水前の地下水の水位である。不飽和層１０３の厚みは６メートルである。このような地盤１００に対して、実験例１、２を行い、透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）をそれぞれ得た。そして、実験例１、２で得られた透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を比較した。その結果、実施形態に係る方法に基づく試験（実験例２）の結果は、比較例に係る実験例１の結果よりも評価値のばらつきが小さく、帯水層１０２の全体の平均的な評価値（透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ））が得られることがわかった。以下、実験例１、２について具体的に説明する。
【００５６】
＜実験例１＞
実験例１では、ピエゾメータ法とチューブ法による２つの透水試験を４回ずつ行った。帯水層１０２における互いに異なる４カ所の位置について、透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）を得た。４カ所の位置において、位置Ａ１は地表面１０４からの深さが７〜７．５メートルであり、位置Ａ２は地表面１０４からの深さが９〜９．７メートルである。また、位置Ｂ１、Ｂ２は、位置Ａ１、Ａ２からそれぞれ８．３メートル（長さＬＡ）だけ水平方向に離間する。そして、位置Ｂ１は地表面１０４からの深さが８〜８．５メートルであり、位置Ｂ２は地表面１０４からの深さが９〜９．５メートルである。
【００５７】
その結果、透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）は、位置Ｂ１では１００であり、位置Ｂ２では０．８１であり、位置Ａ１では０．０４であり、位置Ａ２では４であった。これらの結果によれば、単孔式透水試験によって得た透水係数比には、大きなばらつきがあることがわかった。これは、帯水層１０２の内部において、局所的な透水性が示されているものと考えられた。つまり、局所的な領域における透水性の評価としては妥当な結果である。しかし、位置Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を含む領域の平均的な透水性を示すものとして、これらの結果を活用することは難しいと考えられた。
【００５８】
＜実験例２＞
実験例２では、変形例３に示される評価設備１Ｃを用いた。水位観測井戸３のストレーナ３ｂは、地表面１０４から９メートルから１０．５メートルの領域に配置した。水位観測井戸４のストレーナ４ｂは、地表面１０４から６メートルから８メートルの領域に配置した。そして、井戸セット１０Ａは、揚水井戸２から７．５メートル離間した位置に設けた。井戸セット１０Ｂは、揚水井戸２から３．５メートル離間した位置に設けた。
【００５９】
そして、揚水井戸２から毎分１３．２５リットルの地下水を揚水した（第１工程Ｓ１）。
【００６０】
井戸セット１０Ａにおいて、水位観測井戸３の初期水位Ｗ３ａは基準点−４．７０１メートルであり、収束水位Ｗ３ｂは、基準点−５．４８６メートルであった（第２工程Ｓ２）。一方、水位観測井戸４の初期水位Ｗ４ａは基準点−４．６９２メートルであり、収束水位Ｗ４ｂは、基準点−５．４０２メートルであった（第３工程Ｓ３）。その結果、井戸セット１０Ａにおける水位差変化量の差は、７．５センチメートルであった。当該水位差変化量の差は、図１２に示される予め準備したグラフを用いて透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）に読み替えた。図１２の横軸は、透水係数比（Ｋｈ／Ｋｖ）であり、縦軸は水位差ＷＤ（水位低下量の差）である。そしてグラフＧ２が揚水井戸２から７．５メートル離間した位置における水位差ＷＤ（水位低下量の差）―透水係数比の推定線である。グラフＧ２によれば、水位差ＷＤ（水位低下量の差）（７．５センチメートル）は、透水係数比（３．５）に対応することがわかった。
【００６１】
同様の作業を、井戸セット１０Ｂについても実施した。井戸セット１０Ｂにおいて、水位観測井戸３の初期水位Ｗ３ａは基準点−４．７０９メートルであり、収束水位Ｗ３ｂは、基準点−５．４７４メートルであった（第２工程Ｓ２）。一方、水位観測井戸４の初期水位Ｗ４ａは基準点−４．６０１メートルであり、収束水位Ｗ４ｂは、基準点−５．２０７メートルであった（第３工程Ｓ３）。その結果、井戸セット１０Ｂにおける水位差変化量の差は、１５．９センチメートルであった。グラフＧ３によれば、水位差変化量の差（１５．９センチメートル）は、透水係数比（３．７）に対応することがわかった。
【００６２】
上記のとおり、実験例２（本実施形態）に係る評価方法によれば、ばらつきが小さく、帯水層１０２の全体の平均的な透水係数比が得られることがわかった。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…評価設備、２、２Ｂ…揚水井戸（第１井戸）、２Ａ、２Ｃ…注水井戸（第４井戸）、２Ｄ…揚注水井戸、２ａ…遮水壁（第１遮水壁）、２ｂ…ストレーナ（第１ストレーナ）、２ｃ…ストレーナ（第４ストレーナ）、３…水位観測井戸（第２井戸）、３ａ…遮水壁（第２遮水壁）、３ｂ…ストレーナ（第２ストレーナ）、４…水位観測井戸（第３井戸）、４ａ…遮水壁（第３遮水壁）、４ｂ…ストレーナ（第３ストレーナ）、５Ａ…観測井戸、６…揚水ポンプ、１３…パイプ、１５…活性剤注入ポンプ、２０…浄化システム、２１…ポンプ、２３、２３ａ、２３ｂ…井戸、２７…砂、２９…遮水材、２５…浄化壁、３３…敷地、３９Ａ…地下水、３９…汚染地下水、１０Ａ、１０Ｂ…井戸セット、１００…地盤、１０１…不透水層、１０２…帯水層、１０３…不飽和層、１０４…地表面、Ｄ１…鉛直方向、Ｄ２…水平方向、Ｒ２…取水範囲、Ｒ３、Ｒ４…排水範囲、ＷＬ…水面、Ｗ２ａ…初期水位、Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ…計測水位、Ｗ３ｂ、Ｗ３ｃ…収束水位（第１収束水位）、Ｗ４ｂ、Ｗ４ｃ…収束水位（第２収束水位）、ＷＤ…水位差。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019173440.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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