(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位の低下した地中に地下水を補給するための復水構造であって、 
有孔管と透水壁とより構成し、
透水壁は地中に設置した掘削部に粒状体を充填して構成し、
透水壁の内部に複数本の有孔管を設置し、
有孔管は、その側面には通水空間を開設してあり、
複数本の有孔管の内の少なくともひとつの有孔管を復水有孔管とし、他の有孔管を補助有孔管として構成し、
復水有孔管からの注水時には、補助有孔管は注水管、休止管、あるいは揚水管として機能させ、
復水有孔管からの揚水時には、補助有孔管は注水管として機能させるように構成した、
復水構造体の構造。
【請求項２】
水位の低下した地中に地下水を補給するための復水構造の構築方法であって、 
有孔管と透水壁とより構成し、
地盤を掘削した掘削部に複数本の有孔管を設置し、
有孔管の周囲には粒状体を充填して透水壁を構成し、
有孔管は、その側面には通水空間を開設し、
複数本の有孔管の内の少なくともひとつの有孔管を復水有孔管とし、他の有孔管を補助有孔管として構成し、
復水有孔管からの注水時には、補助有孔管は注水管、休止管、あるいは揚水管として機能させ、
復水有孔管からの揚水時には、補助有孔管は注水管として機能させるように構成した
復水構造体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水構造体の構造と構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下構造物の構築などによって、地下水の流れが遮断されると、下流側へ地下水が流れなくなる。
そのような場合に下流側の地下水の流れを維持する方法として、復水井戸を構築し、その復水井戸内に上流側の地下水を注入するような方法が、復水工法、リチャージ工法などとして知られている。
【特許文献１】特開平０６−３０６８４２号公報。
【特許文献２】特開平０６−２２０８６６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記したような従来の復水工法、リチャージ工法にあっては、次のような問題点が存在する。
＜１＞  注水によって帯水層内の土粒子を強制的に外側に向けて移動させてしまうため、注水を継続することにより、ある一定範囲の土粒子が一定距離井戸から離れた位置まで押しやられて井戸を囲うように留まることとなり、その部分で井戸周辺の帯水層の間隙を閉塞して目詰まりを起こすことが避けられない。これは「点」状の井戸からの注入であるために、地下水の流速が過大となりやすく、その地下水が井戸の周囲の地盤の土粒子を強制的に移動させ、ある一定範囲に広がったあたりで目詰まりを起こすためである。なお、それ以外に浮遊雑物、バクテリアなどの生物、さびなどの化学反応が原因であることも知られている。
＜２＞  その結果、使用による経年変化によって、下流側では予定した所定の水位までの地下水の上昇を確保できなくなることが問題となっている。
＜３＞  従来は、復水井戸の目詰まりが生じるたびに頻繁に洗浄作業を行う必要があり、多額の維持管理費が必要であった。
＜４＞  洗浄作業中の復水井戸では注水作業を行うことができないために、多数本の井戸を設ける必要があった。
＜５＞  井戸と井戸とが相互の関連性がなく独立しているために、設置箇所の周囲の地盤性状によって井戸の注水能力にバラツキがあり、信頼性に欠ける場合があった。
＜６＞  直径の大きい復水井戸を構築すれば注水能力が向上し目詰まりを抑制できるが、そのために広い用地を必要とする。したがって利用できる用地の限られている市街地では大きい直径の復水井戸を設置することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような課題を解決するために本発明の復水構造体の構造は、水位の低下した地中に地下水を補給するための復水構造であって、 有孔管と透水壁とより構成し、透水壁は地中に設置した掘削部に粒状体を充填して構成し、透水壁の内部に複数本の有孔管を設置し、有孔管は、その側面には通水空間を開設してあり、複数本の有孔管の内の少なくともひとつの有孔管を復水有孔管とし、他の有孔管を補助有孔管として構成し、復水有孔管からの注水時には、補助有孔管は注水管、休止管、あるいは揚水管として機能させ、復水有孔管からの揚水時には、補助有孔管は注水管として機能させるように構成したことを特徴としたものである。
また本発明の復水構造体の構築方法は、水位の低下した地中に地下水を補給するための復水構造の構築方法であって、有孔管と透水壁とより構成し、地盤を掘削した掘削部に複数本の有孔管を設置し、有孔管の周囲には粒状体を充填して透水壁を構成し、有孔管は、その側面には通水空間を開設し、複数本の有孔管の内の少なくともひとつの有孔管を復水有孔管とし、他の有孔管を補助有孔管として構成し、復水有孔管からの注水時には、補助有孔管は注水管、休止管、あるいは揚水管として機能させ、復水有孔管からの揚水時には、補助有孔管は注水管として機能させるように構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の復水構造体の構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞  注水による帯水層の目詰まりを抑制して復水構造体を有効に活用することができる。
＜２＞  １本の復水井戸と比較して通水面積が大きいので、大きな注水能力を期待できる。
＜３＞  透水壁は井戸のような平面的な一点ではなく平面的に線状である「壁」を構成するので方向性があり、家屋側に面を向けて設置するなどの方法で、目的に応じた地下水の流れや水位の制御を行うことができる。
＜４＞  下流側の透水層に対して広い面で注水を行うことができるから、緩やかな流速によって注水が可能である。そのために土粒子が移動しにくく帯水層内の目詰まりの発生の原因となる土粒子の流出を抑制するとともに目詰まり回復機能を阻害することなく、両者のバランスを保つことができる。
＜５＞  ひとつの透水壁の内部に複数の井戸を配置してあるから、万一帯水層の目詰まりを生じたときには、一箇所の井戸から注水を行い、他の井戸から揚水を行うという作業を繰り返して目詰まりを回復することができ、復水を半永久的に継続することができる。
＜６＞  複数本の井戸を配置してあるから、一部の井戸で目詰まりの回復作業を行っている時期にも、他の井戸からの注水を継続することができ、下流側で水位が低下することがない。
＜７＞  復水構造体は面状に構築することができるから、大型の独立井戸のような大きい直径の用地を必要とせず、比較的入手しやすい狭く細長い用地を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００７】
＜１＞全体の説明。
本発明の復水構造体１は、透水壁２と、透水壁２の内部に配置した複数本の有孔管３とによって構成する。
【０００８】
＜２＞透水壁２。
透水壁２は地中を掘削して設置した溝などの掘削部の内部に粒状体２１を充填して構成する。
地中へ溝を掘削する方法は、従来公知の各種の地下壁や杭の構築方法や掘削機を採用することができる。
【０００９】
＜３＞有孔管３の設置。
透水壁２の内部に複数本の有孔管３を設置する。
有孔管３は、透水壁２内に設置した鋼管などの管体である。
この有孔管３はその側面には通水空間３１を開設してある。
通水空間３１とはたとえば細い窓状のスリットや円形、角形の穴などによって構成する。
この通水空間３１から周囲の土粒子が侵入しないよう、通水空間３１の内部寸法を小さくし、あるいは通水空間３１に目の細かいネットなどを取り付ける。
【００１０】
＜４＞有孔管３の設置方法。
有孔管３を透水壁２の内部に設置する方法の一例を図５によって説明する。
まず地盤を公知の掘削機械により円柱状に削孔して円柱孔４を地中に形成する。
円柱孔４の壁面の崩壊は、内部に自己分解性の安定液を充填して、その比重によって阻止する。
円柱孔４の内部の泥水を新たな安定液に置き換え、有孔管３を建て込む。
そして有孔管３の周囲に粒状体２１を投入し、有孔管３の上端だけを地表面に開口して周囲を粒状体２１で埋設する。
ここで粒状体２１とはたとえば、砕石、豆砂利、礫、ガラス玉、鋼球、コンクリート再生材などである。
こうして有孔管３の周囲を粒状体２１で包囲して構成した、透水性の１本の円柱が地中に形成される。
隣接して同様の工法で、有孔管３の周囲を粒状体２１で包囲した透水性の円柱を順次構築してゆく。
その際に粒状体２１部分を一部、重ね合わせて粒状体２１層の連続性を確保し、これを透水壁２として構成する。
透水壁２内に埋設した状態の各有孔管３で注水、揚水を繰り返し行い、開口したスリットなどを利用して洗浄を行う。
こうして複数本の有孔管３を透水壁２の内部に埋設した、壁状の復水構造体１の構築を行うことができる。
【００１１】
＜５＞復水工程。
上記のような工程を経て透水壁２内に埋設した複数本の有孔管３の内部に、別の位置でくみ上げた地下水を無加圧で、あるいは加圧して注水する。
有孔管３にはスリットなどの通水空間３１が開口しているから、内部に注水された水は、通水空間３１から周囲の粒状体２１層、すなわち透水壁２の内部に侵入し、その後に周囲の地下の帯水層の内部に侵入してゆく。
こうして、地下構造物の構築などで地下水流が遮断されて低下した地下水の水位を、従来と同等の水位まで上昇させることができる。
復水工程の場合には、すべての有孔管３に注水するだけでなく、地下へ供給する水の必要量に応じて、数本おきの有孔管３に注水しこれを復水有孔管３ａとし、他の有孔管３は補助有孔管３ｂとして休止状態にしておくこともできる。（図２）
【００１２】
＜６＞粒状体の密度の調整。
粒状体２１は復水構造体１内で全体に均一の密度で設置する場合もあるが、それだけではなく、有孔管３の周囲では「密」に、有孔管３から離れた位置では「粗」に設置することも有効である。
なお「密」、「粗」とはある復水構造体１の内部における相対的な状態であり、数値で特定できるものではない。
ここで「密度」とは粒状体間の隙間の大きさのことであり、「密」とは隙間が小さいことを意味する。
そのように粒状体２１の密度を場所によって変えると次のような効果が期待できる。
すなわち粒状体２１の密度が一定であれば、注水された水は粒状体２１の内部に拡散する場合に徐々に速度が低下することになる。
そこで粒状体２１の密度を、有孔管３の周囲では密にし、離れるにしたがって粗に配置する。
すると、透水係数と動水勾配がほぼ逆比例することになり、広い範囲でほぼ一定の流速を確保することができる。
なお流速は、透水係数と動水勾配との積である。
また粒状体２１の透水係数はたとえば、１０-1ｃｍ／ｓｅｃ〜１０-2ｃｍ／ｓｅｃ程度のものを採用することができる。
【００１３】
＜６＞洗浄作業。
上記の復水は、広い面を備えた透水壁２から周囲の地盤へと浸透してゆくから、従来の独立した復水井戸と異なって、水は小さな流速で浸透してゆく。
そのために地中の土粒子を大きな流速で強制的に移動させるという、帯水層内の目詰まりの発生の原因となる土粒子の流出を抑制することができる。
その結果、前記したように従来の復水井戸と比較して格段に目詰まりが発生しにくい。
しかし長期間の使用や急激な降雨などが理由で目詰まりが生じる可能性もある。
その場合には、ひとつの透水壁２の内部に複数本の有孔管３が埋設してあることを有効に利用することにより、良好な洗浄を行うことができる。
たとえば図３に示すように、復水有孔管３ａからの揚水を行い、隣接する補助有孔管３ｂに注水を行う。
するとそれまで復水有孔管３ａからの地下水の流れで目詰まりしていた土粒子群が反対方向への移動を強制され、目詰まりが解消することになる。
あるいは図４に示すように、復水有孔管３ａから注水し、それまで休止状態であった補助有孔管３ｂから積極的に揚水を行うことによって、目詰まり状態にあった土粒子を強制的に不安定な状態に位置させておく。
その後に復水有孔管３ａからの揚水と、補助有孔管３ｂからの注水を行って、不安定な状態の土粒子を除去して目詰まりを解消する、という方法を採用することができる。
すなわち土粒子に両側から時期をずらせて力を加えて移動を促し、その結果、目詰まりを解消する方法である。
目詰まりの解消のために有孔管３の内部に供給するのは無加圧の水、加圧した水、あるいは加圧空気を採用することもできる。
【００１４】
＜７＞透水壁２の平面形状。
図の実施例では平面的に矩形の復水構造体１について説明したが、平面的に台形透水壁２の内部に有孔管３を配置した復水構造体１、あるいは平面的に円形の透水壁２と矩形や台形の透水壁２の組み合わせた復水構造体１などを採用することもできる。
また、平面的に透水壁２が十文字状にクロスした復水構造体１を採用することもできる。
また平面的に透水壁２がＶ字状、折れ線状に連続した復水構造体１を採用することもできる。
【００１５】
＜８＞有孔管の配置。
図の実施例では、有孔管３は平面的に透水壁２の中心軸線上に配置した場合を説明した。
しかし平面的に透水壁２の中心線から外れて右側、左側へ偏らせたり、左右交互に配置する構成を採用することもできる。
有孔管３を平面的に透水壁２の中心線から外れて一方へ偏らせて配置した場合には、有孔管３への注水、揚水によって、透水壁２の外側の帯水層に対する影響範囲を拡大することができる。
その結果、透水壁２の外側への地下水流動の抑制がより広範囲にわたって可能となる。
同時に透水壁２の内側だけでなく、透水壁２の外側の帯水層に対してもより広範囲の洗浄が可能となる。
また有孔管３を平面的に透水壁２の中心線から外れて、いわゆる「千鳥状」に交互に配置した場合には上記のように中心軸から一方に偏心させた効果を、透水壁２の両側で得ることができ、透水壁２全体の厚さを拡張したような効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の復水構造体の構造の実施例の説明図。
【図２】復水時の注水状態の説明図。
【図３】揚水して有孔管を洗浄する状態の説明図。
【図４】注水して有孔管を洗浄する状態の説明図。
【図５】復水構造体を構築する実施例の説明図。
【符号の説明】
【００１７】
１：復水構造体
２：透水壁
３：有孔管
２１:粒状体
３１：通水空間
３ａ：復水有孔管
３ｂ：補助有孔管
４：円柱孔
【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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