(57)【要約】      （修正有）【課題】多数本の集水管を帯水地層中に埋設し、この集水管の集水孔から地下水を吸入して井筒に集水し、この井筒内から揚水する集水井において、井戸範囲の拡大を図って集水能力の向上を目指すと同時に集水孔の目詰りの防止を図る集水井を提供する。【解決手段】揚水用の井筒１に連通する複数本の集水管１０を帯水地層３中に埋設し、各集水管の周面に開口された多数の集水孔４から集水管内に流入する地下水を前記井筒内に集水して井筒内から揚水する集水井であって、前記集水管の集水孔は、井筒内から揚水ポンプによる吸引力が集水管の基部１０ａから先端１０ｂに至る全域において等しく作用するよう当該基部側から先端側にかけて開口面積が漸増して形成したことにある。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
揚水用の井筒に連通する複数本の集水管を帯水地層中に埋設し、各集水管の周面に開口された多数の集水孔から集水管内に流入する地下水を前記井筒内に集水して井筒内から揚水する集水井であって、
前記集水管の集水孔は、前記井筒内から揚水ポンプによる吸引力が前記集水管の基部から先端に至る全域において等しく作用するよう当該基部側から先端側にかけて開口面積が漸増して形成されている
ことを特徴とする集水井。
【請求項２】
前記集水管は前記井筒から帯水地層中に放射状に埋設されている請求項１記載の集水井。
【請求項３】
前記集水管に開設される集水孔は複数の円形孔または楕円孔で構成されている請求項１または２記載の集水井。
【請求項４】
前記集水管に開設される集水孔は集水管の周方向に開設されるスリットで構成されている請求項１または２記載の集水井。
【請求項５】
前記集水管の集水孔の開口面積の増減は個々の集水孔の開口面積により定められている請求項１〜４のいずれか１項記載の集水井。
【請求項６】
前記集水管の集水孔の開口面積の増減は集水孔の数により定められている請求項１〜４のいずれか１項記載の集水井。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は地下水を取水するための集水井に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から地下水を取水する方式として、図４に示すように、竪型に作成された井筒１から多数本の集水管２、２・・・を地下帯水層３中に放射状に埋設し、この井筒１内から揚水ポンプにより吸引して集水管２、２・・・の周面に穿設された多数の集水孔４（または巻線型スクリーン等）から地下水を吸入して地上へ揚水するようになされた集水井（通称満州井戸）が知られており、井戸圏を拡大して集水効率を高めるようにされている。
【０００３】
しかしてこのように集水管２、２・・・を放射状に埋設すると、集水管２、２・・・の先端２ａになるにつれて隣位の集水管２、２・・・との間隔が広くなり、その間隔部ａの地下水が吸水されにくくなって集水管２、２・・・の井筒１に近い基部分の集水孔から集水されて集水管２、２・・・の全域から均等に効率よく吸水することができないという問題が指摘されている。
【０００４】
すなわち例えば集水管１箇所の施工長を１０ｍとした場合、完成後の揚水試験では図５に断面を模式的に示しているように井筒１内の揚水水位６と集水管２の先端部２ａの水位とに大きな損失水頭７が生じるため、実際には施工長１０ｍとする効果は得られていない。
【０００５】
これらの諸点を解消する手段として、集水管の先端側の集水孔を密に開設し、先端側からも十分に吸水されるようになされたものがある（特許文献１）。
【０００６】
しかるに上記文献に記載の手段では、集水管２、２・・・の先端間の地下水の集水を図ろうとしても、集水孔への流入地下水は揚水ポンプの吸引力が大きく作用する基部の集水孔から図５に（８）で示す領域に集中してしまい、さりとて揚水ポンプの吸引力を高めて集水管２の全域から吸水させようとすると、集水管２の基部の集水孔から速い流速で吸引されるので土砂類を吸引し、これに起因して集水孔の目詰りを起こし、集水能力を著しく低下させるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭４６−２６３０７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は上記従来の技術が有する問題点、すなわち集水管への地下水の流入量が集水管の全域において均等になるようにし、これにより集水管の集水孔の目詰りを防ぎ、井筒内への地下水の流入をスムーズにし、揚水ポンプの作動効率を高め、取水能率の向上を図ることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する手段として本考案は、揚水用の井筒に連通する複数本の集水管を帯水地層中に埋設し、各集水管の周面に開口された多数の集水孔から集水管内に流入する地下水を前記井筒内に集水して井筒内から揚水する集水井であって、前記集水管の集水孔は、前記井筒内から揚水ポンプによる吸引力が前記集水管の基部から先端に至る全域において等しく作用するよう当該基部側から先端側にかけて開口面積が漸増するよう形成したことにある。
【００１０】
前記集水管は前記井筒から帯水地層中に放射状に埋設することが好ましい。
【００１１】
前記集水管に開設される集水孔は複数の円形孔または楕円孔で構成する手段、または集水管の周方向に開設されるスリット状の集水孔とする手段を採用することができる。
【００１２】
前記集水管の集水孔の開口面積の増減は、個々の集水孔の開口面積による手段、集水孔の数による手段を選択することができる。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、揚水ポンプによる吸引力が一部に集中することがなく、また土砂類を吸引したりすることを回避し、集水管の長手方向全域の集水孔から等しく吸入されるようにできるので、井筒内の揚水水位と集水管先端部の水位とが略一定のレベルになり、井戸の直径の拡大を有効に図ることができ、集水能力を大幅に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案における集水管の一例を示す平面図。
【図２】本考案による集水井の施工例を示す断面図。
【図３】本考案による集水井の集水状況の説明図。
【図４】図１における集水管の施工例を示す水平断面図。
【図５】従来の集水井による集水状況の説明図。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
図１は本考案による集水井に用いる集水管１０の一例を示すもので、図２、図４のように井筒１から放射状に帯水地層３中に埋設したとき、井筒１側となる基端１０ａから先端１０ｂにかけて周面に集水孔４、４・・・が開口されている。
【００１６】
上記集水孔４、４・・・は、前記井筒１内から揚水ポンプによる吸引力が前記基部１０ａから先端１０ｂに至る全域９において等しく作用するよう当該基部１０ａから先端１０ｂにかけて集水孔４、４・・・の開口面積が漸増して形成されている。
【００１７】
この集水孔４、４・・・による開口面積の漸増手段については、集水孔４、４・・・の個々の開口面積によるか、あるいは集水孔４、４・・・の設置数に基づく開口面積によるかによって定めることができる。
【００１８】
このように構成される集水管１０を帯水地層３中に放射状に埋設して揚水ポンプにより吸引すると、図３に模式的に示すように集水管１０の先端１０ｂ側の集水孔４に至る流入量がリニアになり、集水管１０内において流速にむらを生じず、円滑に井筒１内に流入し、井筒１内の揚水水位６と集水管１０の先端１０ｂ側の水位とが略同レベルになり、損失水頭７が著しく小さくなるので井戸径Ｌが大幅に拡大され、それだけ取水量を増すことができる。
【００１９】
また、本考案においては、集水管１０の集水孔４、４・・・は、井筒１内から揚水ポンプによる吸引力が集水管１０の基部１０ａから先端１０ｂに至る全域において等しく作用するよう基部１０ａ側から先端１０ｂ側にかけて開口面積が漸増して形成されている。ここで、集水孔４、４・・・による開口面積が集水管１０の先端１０程に漸増させることの程度を決定することについては、より正確には、集水井が設置される帯水地層３の特性、例えば地下水の流速度や流方向等を考慮して行うのがよい。
【００２０】
なお、図４のように集水管１０を放射状に埋設した場合、集水管１０、１０同士の間隔ａ分だけ損失水頭７が生じることになるが、集水管１０の施工本数を増すことにより損失水頭の差を小さくすることが可能である。
【００２１】
集水管１０に開設する集水孔４は、図１に例示するように集水管１０の全長を複数の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分し、先端１０ｂ側のＡ領域から基部１０ａ側のＣ領域にかけて開口面積が漸減するよう区分別に開口するようにすれば、各領域Ａ〜Ｄを個別の部材で形成し、これを溶接等によって接続することで集水管１０を構成することが製造の容易性からして好ましい。
【００２２】
図１においては、例えば、先端１０ｂの領域Ａは中間部の領域Ｂの１．５倍の長さがあり、中間部の領域Ｂは基部１０ａ側の領域Ｃと等しい長さを有し、基端部の領域Ｄは中間部の領域Ｂと基部１０ａ側の領域Ｃの半分の長さを有する。また、例えば、集水孔４、４・・・が設けられた密度は、基部１０ａ側の領域Ｃを１としたときに、中間部の領域Ｂでは２であり、先端１０ｂの領域Ａでは３であり、基端部の領域Ｄでは０である。
【００２３】
次に、前記の井戸径Ｌの増大を図るための集水井の原理に関し例示する。  
取水量をＱとし、透水係数をＫとし、全ての集水管１０の集水孔面積の総和をΣａ０とする。また、全ての集水孔が有効とは限らないので、その安全率を１．１とする。
集水孔面積Σａ０は、Σａ０＝Ｑ／Ｋ×１．１
となる。
【００２４】
一例として日量５０００ｍ３とすると、１秒当たりの取水量は、０．０５７８７ｍ３／ｓｅｃとなる。
【００２５】
０．０５７８７ｍ３／ｓｅｃの取水量Ｑを取水するのに必要な集水管１０の施工箇所数を次に求める。
透水係数Ｋの値として経験則により、例えば、透水係数Ｋ＝５．０×１０−３ｍ／ｓｅｃとすると、集水孔面積Σａ０は、
集水孔面積Σａ０＝０．０５７８７÷５．０×１０３×１．１＝１２．７３ｍ２
となる。
１本の集水管１０の集水孔面積ａ０（集水孔の合計面積）＝０．３ｍ２
とする。すなわち、図１に示す集水管１０の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの集水孔の合計面積を０．３ｍ２とする。ここで、合計面積０．３ｍ２が、図１に示すように、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに渡って集水孔の個数分布が設定されている。
【００２６】
施工集水管の施工本数は、Σａ０／ａ０＝１２．７３÷０．３≒４３本となる。
【００２７】
上記計算式により求めて実施した場合は、取水量Ｑに対応した集水孔面積が十分に設けられているので、帯水地層３中を流動している地下水の流速と等しい値によって大量取水しても細砂等の移動もなく、井筒１の周囲に堆積したり、井筒１内に流入することがなく、故に目詰りを起こすことも解消される。
【００２８】
なお、集水管としていわゆる巻線型スクリーンで構成し、集水孔として巻線型スクリーンの螺旋状の溝で構成し、集水管の基端から先端に向かって溝の幅を拡げるようにしてもよい。集水管の基端から先端に向かって溝の幅を拡げるようにすることによって、井筒１内から揚水ポンプによる吸引力が集水管の基部から先端に至る全域において等しく作用するようすることが可能になる。
【符号の説明】
【００２９】
１  井筒
２、１０  集水管
３  帯水層
４  集水孔
６  井筒内水位
７  損失水頭
１０ａ  集水管の基部
１０ｂ  集水管の先端部
【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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