(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に設けた複数の帯水層にわたる井戸から任意の帯水層の地下水をサンプリングするための地下水サンプリング方法において、
複数の帯水層にわたる長さを有して下端が閉鎖され、周面にストレーナが網目状に形成された管と、上下面が閉鎖され、この上下面の周囲に膨縮弾性を呈するシール材がそれぞれ装着され、周面にストレーナが網目状に形成され、外径が前記管の内径に対応した管形状の採水容器とを製作し、
地盤に前記管よりも大きな内径のボーリング孔を掘削し、次いでこのボーリング孔に前記管を挿入し、続いてこの管及び前記ボーリング孔間に透水材と止水材を交互に重ねて環状に成層することにより、井戸を設け、
前記採水容器を前記管へその内周面に前記シール材が弾接する状態で挿入し、この挿入位置を所望の前記帯水層に在る前記透水材で包囲される深さに設定することにより、前記透水材、前記管及び前記採水容器の前記ストレーナを通して侵水してきた水を前記採水容器に採水することを特徴とする地下水サンプリング方法。
【請求項２】
採水容器の容積よりも大量の水をサンプリングするように、前記採水容器内の水を外部にポンプで汲み出すことを特徴とする請求項１記載の地下水サンプリング方法。
【請求項３】
透水材がストレーナよりも粒径の大きな粒状体であり、止水材が含水により固化して防水性を呈する粉体であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地下水サンプリング方法。
【請求項４】
地盤に設けた複数の帯水層にわたる井戸から任意の帯水層の地下水をサンプリングするための地下水サンプリング装置において、
地盤を掘削した複数の帯水層にわたるボーリング孔に、下端が閉鎖され、周面にストレーナが網目状に形成された管を配管して、この管及び前記ボーリング孔間に透水材と止水材を交互に複数層に成層して設けられた井戸と、上下面の周囲に膨縮弾性を呈するシール材が装着され、周面にストレーナが網目状に形成されて前記管の内径に対応した管形状の採水容器と、この採水容器を前記管内で昇降させる昇降具とを備え、
前記透水材の厚さ及び位置はサンプリング対象となる前記帯水層に少なくとも１層を成層するように設定され、前記採水容器の縦幅は隣の前記帯水層の透水材に達しない長さに設定されていることを特徴とする地下水サンプリング装置。
【請求項５】
採水容器に、この採水容器内の水を外部に汲み出すポンプが付属していることを特徴とする請求項４記載の地下水サンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に設けた複数の帯水層にわたる深さの井戸から任意の帯水層の地下水をサンプリングするための地下水サンプリング方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の地下水のサンプリング方法として、特開平９−４１８６９号公報により、地盤中に仮設ケーシングを貫入させつつその内側にボーリング孔を形成するとともに、その内部に長さ方向に間隔をおいて複数個所にストレーナが形成されている採水ケーシングを配置し、採水ケーシングのストレーナ相互間に膨張収縮可能なパッカーを収縮させた状態で予め装着しておき、採水ケーシングをボーリング孔内に配置した後に仮設ケーシングを撤去し、次いで窒素ガス等でパッカーを膨張させてパッカーによりボーリング孔の孔壁と採水のケーシング外面との間隙を止水可能に塞いだ状態で、採水装置で採水ケーシングの任意の位置からサンプリングを行う方法が周知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これにより、帯水層ごとにボーリング孔を掘削することなく、単一の井戸で複数の帯水層から選択的に採水することが可能となる。しかしながら、窒素ガスでパッカーを膨張させる等で井戸の構造が複雑となり、また帯水層間の止水性能の点でも改良の余地が残されている。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて、簡単な構造の単一の井戸で複数の帯水層から選択的に地下水をサンプリングし得る地下水サンプリング方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、地盤に設けた複数の帯水層にわたる井戸から任意の帯水層の地下水をサンプリングするための地下水サンプリング方法において、複数の帯水層にわたる長さを有して下端が閉鎖され、周面にストレーナが網目状に形成された管と、上下面が閉鎖され、この上下面の周囲に膨縮弾性を呈するシール材がそれぞれ装着され、周面にストレーナが網目状に形成され、外径が管の内径に対応した管形状の採水容器とを製作し、地盤に管よりも大きな内径のボーリング孔を掘削し、次いでこのボーリング孔に管を挿入し、続いてこの管及びボーリング孔間に透水材と止水材を交互に重ねて環状に成層することにより、井戸を設け、採水容器を管へその内周面にシール材が弾接する状態で挿入し、この挿入位置を所望の帯水層に在る透水材で包囲される深さに設定することにより、透水材、管及び採水容器のストレーナを通して侵水してきた水を採水容器に採水することを特徴とする。
【０００６】
採水容器の周囲の透水材を透水した所属の地下水は、周囲の管のストレーナ及び採水容器のストレーナから採水容器に採水される。上下のシール材により採水容器の上下に漏水することはなく、また上下から侵水してくることもない。
【０００７】
前述の目的を達成するための装置としては、請求項４により、地盤に設けた複数の帯水層にわたる井戸から任意の帯水層の地下水をサンプリングするための地下水サンプリング装置において、地盤を掘削した複数の帯水層にわたるボーリング孔に、下端が閉鎖され、周面にストレーナが網目状に形成された管を配管して、この管及びボーリング孔間に透水材と止水材を交互に複数層に成層して設けられた井戸と、上下面の周囲に膨縮弾性を呈するシール材が装着され、周面にストレーナが網目状に形成されて管の内径に対応した管形状の採水容器と、この採水容器を管内で昇降させる昇降具とを備え、透水材の厚さ及び位置はサンプリング対象となる帯水層に少なくと１層を成層するように設定され、採水容器の縦幅は隣の帯水層の透水材に達しない長さに設定されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を基に本発明の地下水サンプリング方法を実施する装置の実施の形態を説明する。１０は、地盤を掘削したボーリング孔１に配管される管である。この管は、内径が７０ｍｍ程度で、下端が底面１１で閉鎖されて上端は開口し、周面には１〜２ｍｍ程度の直径の孔であるストレーナ１２が上下１０ｍｍ程度、左右２０ｍｍ程度の間隔でサンプリングする可能性のある深さ範囲の全域に網目状に形成されている。
【０００９】
２０は、管１０内で上面２１に上設された昇降具としての棒２９で昇降させられる採水容器である。この採水容器は、外径が管１０に対応した７０ｍｍ、縦幅が２００ｍｍ程度の管形状で、上面２１及び下面２２で閉鎖され、周面２４にストレーナ１２と同程度の孔径及び配列密度のストレーナ２２が網目状に全域に形成され、上下端の環状溝２８にＯリング２３が装着されている。このＯリングは、膨縮弾性を呈するシール材であり、管１０の内周面に弾接し得るように僅かに周面２４よりも側方へ突出する外径に形成されている。採水容器２０内には、ケーブル２７で給電されてホース２６を通して採水された地下水を圧送する押し出しポンプ２５が内蔵されている。
【００１０】
このように構成された地下水サンプリング装置を用いて複数の帯水層５、７中の選択した帯水層の地下水をサンプリングする方法は次の通りである。不透水層６が介在する複数の帯水層５、７にわたる例えば３０ｍの深さに、管１０よりも大きな内径のボーリング孔１を地盤に掘削する。このボーリング孔の中心部に管１０を棒２９の操作で挿入して配管する。この管及びボーリング孔１の周面との環状の隙間に、ストレーナ１２、２２よりも粒径の大きな粒子体例えば砂である透水材８及び含水により固化して防水作用を呈する粉体であるベントナイト（商品名）等の止水材９を交互に積み重ねることにより、井戸２を設ける。
【００１１】
成層された透水材８及び止水材９の厚みは、作業性を配慮して、ボーリング時に確認したサンプリング対象となる帯水層５、７のうち最少厚みの例えば１ｍに対して重ねた厚みが同程度もしくは多少薄くなるように、それぞれ５００ｍｍ程度にする。
【００１２】
次いで、井戸２の管１０に侵水している地下水をポンプで汲み出し、その直後に採水容器２０を管１０へ棒２９により押し込み、例えば帯水層５の地下水をサンプリングする場合、ボーリング時に確認した深さの帯水層５に在る透水材８の層領域に図示のように押し込む。
【００１３】
その際、採水容器２０は、その上下のＯリング２３が管１０の内周面に弾接することにより採水容器２０の下側又は上側に対して防水される。これにより、その周囲の透水材８を透水した帯水層５の地下水は、採水容器２０の周囲に環状の細隙が生じたとして管１０のストレーナ１２から上下に漏水することなく、また上下からの侵水もなく、採水容器２０のストレーナ２２を通してその内部に侵水してきて高純度で採水される。ポンプ２５を作動させることによりホース２６から地下水が吐出され、採水容器２０の容積に対して大量の地下水がサンプリングされる。
【００１４】
帯水層７をサンプリングする場合、採水容器２０を一旦引き上げて管１０の地下水を汲み出して再度管１０に押し込み、帯水層７の最下領域近辺に採水容器２０を挿入する。帯水層５を通過する際、ストレーナ１２、２２の小さな孔径により、帯水層５からの侵水は殆ど生じないが、採水容器２０が帯水層７に設定された時点での採水開始時にポンプ２５を作動させて内部を確実に空にすることもできる。
【００１５】
尚、前述の実施の形態において、採水器に内蔵させるポンプは、採水容器にポンプ口のみを設けて、ポンプ本体を外部に設置して押し出しもしくは汲み出しによりサンプリングすることも可能である。さらに、採水容器の容積以内の地下水をサンプリングする場合には、ポンプを付属させることなく、採水容器を挿入して自然採水に必要な時間の経過後に引き上げても良い。
【００１６】
止水材及び透水材は、採水容器の縦幅よりも薄く例えば１００ｍｍで細かく規則的に重ねても良いが、逆にボーリング時に確認したの帯水層の深さデータを基に各帯水層に透水材を１層設け、残りの部分を止水材で成層しても良い。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、単一の井戸で複数の帯水層中の選択した帯水層の地下水が簡単な構成の井戸及び採水容器でサンプリング可能となる。請求項２の発明によれば、採水容器の容積よりも大量の地下水をサンプリングすることが可能となる。請求項３の発明によれば、透水層及び防水層が任意の厚みに高い作業効率で成層できる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、簡単な構成の井戸及び採水容器により簡単な作業でサンプリングを可能にする地下水サンプリング装置が実現される。その際、請求項５の発明により、採水容器の内部又は外部にポンプを付属することにより、大量の地下水が採水可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による地下水サンプリング方法を実施する装置の断面図である。
【図２】同装置の管及び採水容器の斜視図である。
【符号の説明】
１  ボーリング孔
２  井戸
５、７  帯水層
８  透水材
９  止水材
１０  管
１２，２２  ストレーナ
２０  採水容器
２３  Ｏリング
２５  ポンプ
２９  棒
【図１】
0003877051.tif 000002
【図２】
0003877051.tif 000003