JP 4452851 B2 2010.4.21(57)【 特 許 請 求 の 範 囲 】【請求項１】
ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカーにて多段に区分けされた各区間の地下水を観測するためのモニタリング装置であって、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間の間隙水圧を測定するための圧力測定手段と、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間に連結される連結管を有するとともに、該連結管を介して前記各区間の地下水を内部に貯留可能な採水用ケーシングパイプと、前記採水用ケーシングパイプ内を昇降可能で、前記採水用ケーシングパイプ内の地下水を採水しつつ、水質を測定するための採水手段と、

10

前記圧力測定手段及び前記採水手段にてそれぞれ測定した結果に基づいて解析を行う解析手段と、を備え、前記採水手段にて採水対象区間の地下水を採水し、地下水の水質を測定しつつ、前記圧力測定手段にて前記採水対象区間を含む複数の前記区間の間隙水圧を測定可能であることを特徴とする地下水のモニタリング装置。
【請求項２】
前記採水手段は、前記採水用ケーシングパイプ内に挿通され、採水対象区間を閉塞するための採水用パッカーと、該採水対象区間の地下水を採水するための採水ポンプと、

20

(2)

JP 4452851 B2 2010.4.21

該採水対象区間の地下水を保存するための採水容器と、該採水対象区間の水質を測定するための水質測定装置と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の地下水のモニタリング装置。
【請求項３】
前記水質は、電気伝導度、酸化還元電位、ｐＨ、溶存酸素、塩化物イオン濃度、水温の少なくともいずれかであることを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の地下水のモニタリング装置。
【請求項４】
前記採水容器は、地下水が流入出するための開口部を有するボトルと、10

前記開口部に取り付けられ、前記ボトル内の地下水の流入出を制御するとともに、前記ボトル内の圧力を保持するための採水用バルブと、を備えることを特徴とする請求項２に記載の地下水のモニタリング装置。
【請求項５】
前記各連結管は連結用バルブを備え、採水対象区間の地下水を採水する際は、この採水対象区間の連結用バルブを開放し、この採水対象区間以外の連結用バルブは閉止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地下水のモニタリング装置。
【請求項６】
ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカーにて多段に20区分けされた各区間の地下水を観測するためのモニタリング方法において、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間の間隙水圧を測定するための圧力測定手段と、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間に連結される連結管を有するとともに、該連結管を介して前記各区間の地下水を内部に貯留可能な採水用ケーシングパイプと、前記採水用ケーシングパイプ内に挿通されて採水対象区間を閉塞するための採水用パッカーと該採水対象区間の地下水を採水するための採水ポンプと該採水対象区間の地下水を保存するための採水容器と、採水する地下水の水質を測定する水質測定装置とから構成され、前記採水用ケーシングパイプ内を昇降可能な採水手段と、を備えたモニタリング装置を用い、30

前記採水手段にて前記採水対象区間の地下水を採水し、地下水の水質を測定しつつ、前記圧力測定手段にて前記採水対象区間を含む複数の前記区間の間隙水圧を測定することを特徴とする地下水のモニタリング方法。
【請求項７】
前記モニタリング装置は、前記圧力測定手段及び前記採水手段にてそれぞれ測定した結果に基づいて解析を行う解析手段を備え、該解析手段は採水中及び採水前後の間隙水圧の経時変化に基づいて前記採水対象区間の透水係数を算出することを特徴とする請求項６に記載の地下水のモニタリング方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】

40【０００１】
本発明は、ボーリング孔内の地下水を観測するためのモニタリング装置及びモニタリング方法に関する。
【背景技術】【０００２】
地盤内の地下水の流動状態を調査するために、例えば、特許文献１に示すように、ボーリング孔内の採水対象区間を閉塞するダブルパッカーと、採水対象区間内の地下水を地上に揚水する揚水手段と、採水対象区間の地下水を採水するための採水手段と、地上に揚水される地下水の電気伝導度、ｐＨ等を計測する水質測定手段とを備えた地下水の採水装置が開示されている。

50

(3)

JP 4452851 B2 2010.4.21【０００３】
この採水装置を用いた採水方法は、揚水手段にて地上に揚水される地下水の電気伝導度、ｐＨ等を水質測定手段で常時測定してこの地下水が掘削水又は地層水のいずれであるかを判定し、揚水される地下水が地層水であると判断した場合に採水手段で採水対象区間の地下水を採水するものである。
【０００４】
また、近年、地下水を採水するだけでなく、間隙水圧を長期間にわたって測定する機能を備えたモニタリング装置も開発されている。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数10のパッカーにて７段に区分けされた各区間から孔口に向かって延設された７本の圧力伝達管内に圧力センサをそれぞれ設置して各区間の間隙水圧を測定するための間隙水圧測定手
段と、圧力伝達管内の地下水を採水するための採水手段とから構成されるモニタリング装置が開示されている。
【０００６】
このモニタリング装置を用いたモニタリング方法は、各圧力伝達管内にそれぞれ設置された圧力センサで７区間の間隙水圧を同時に連続して測定し、地下水を採水する際は、採水対象区間に接続されている圧力伝達管内の圧力センサを圧力伝達管の外に搬出し、採水手段を圧力伝達管内に挿入して地下水を採水するとともに、採水対象区間を除いた各区間の間隙水圧の測定を連続して行い、採水後は、採水手段を圧力伝達管の外に搬出し、圧力20センサを圧力伝達管内に挿入して、再び採水対象区間の間隙水圧を測定するものである。
【０００７】
また、非特許文献２は、ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数のパッカーにて多段に区分けされた各区間のケーシングパイプ部分に設置された圧力バルブポート及び採水バルブポートと、ケーシングパイプ内に挿通され、圧力バルブポートに接続して間隙水圧を測定するための圧力センサと、ケーシングパイプ内に挿通され、採水バルブポートに接続して地下水を採水するための採水手段とを備えたモニタリング装置が開示されている。
【０００８】
このモニタリング装置を用いたモニタリング方法は、各区間のケーシングパイプの各圧30力バルブポートにそれぞれ接続された一連の圧力センサで多区間の間隙水圧を同時に連続して測定し、地下水を採水する際は、ケーシングパイプ内の一連の圧力センサをすべてケーシングパイプの外に搬出し、１台の採水手段及び圧力センサをケーシングパイプ内に挿入し、それぞれを採水対象区間の採水用ポート、圧力バルブポートに接続して採水するとともに、採水対象区間の間隙水圧を測定し、採水後は、１台の採水手段及び圧力センサをケーシングパイプの外に搬出し、一連の圧力センサをケーシングパイプ内に挿入して圧力バルブポートに接続し、再び間隙水圧を測定するものである。
【特許文献１】特開平９−２５７８３号公報【非特許文献１】ＨＤＢ−２孔における地下水の水圧・水質長期モニタリング装置の設置、ＪＮＣ

ＴＪ５４１０２００４−００７、２００４年３月、地熱技術開発株式会社

40【非特許文献２】ＨＤＢ−３、４孔における地下水の水圧・水質長期モニタリング装置の設置、ＪＮＣ ＴＪ５４１０

２００４−００６、２００４年３月、清水建設株式会社【発明の開示】【発明が解決しようとする課題】【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている採水装置では、採水対象区間の深度が深くなるとともに、採水手段の採水容器内の圧力（＝ほぼ大気圧）と採水対象区間の孔内圧力との差が大きくなり、採水対象区間で採水容器の採水口を開放すると地下水を採水容器内に短時間で大量に引き込むために、孔内圧力及びパッカー圧力に影響を与え、孔内及び周辺地盤の環境を乱してしまうという問題点があった。さらに、採水時に減圧されることに

50

(4)

JP 4452851 B2 2010.4.21

よって地下水中に含まれている気体成分が分離してしまうという問題点があった。
【００１０】
また、採水容器内の圧力と採水対象区間の孔内圧力との差を小さくするために、採水容器内に予め窒素ガスを圧入して採水容器内の圧力を採水対象区間の孔内圧力とを同程度にする方法も開示されているが、地下水中の成分が窒素ガスと反応する可能性があり、採水容器内の水質を分析しても本来の地下水の成分を把握することができない可能性があるという問題点があった。
【００１１】
また、非特許文献１に記載のモニタリング装置では、採水時に採水対象区間の圧力センサを圧力伝達管の外に搬出し、採水終了後に再び圧力伝達管内に設置するために、採水作10業以外の付帯作業に手間及び時間がかかるという問題点があった。さらに、採水対象区間を除いた他区間は、採水中も間隙水圧が測定できるが、採水対象区間は、採水手段が圧力センサを備えていないために採水直前、採水中及び採水直後に間隙水圧の測定ができないという問題点があった。
【００１２】
そして、非特許文献２に記載のモニタリング装置では、採水時にすべての圧力センサをケーシングパイプの外に搬出し、採水終了後に再びケーシングパイプ内に設置するために、採水作業以外の付帯作業に手間及び時間がかかるという問題点があった。また、採水手段は採水対象区間のみを測定可能な圧力センサを連結することができるために、採水中も採水対象区間のみの間隙水圧は測定できるが、採水対象区間を除いた他区間は採水直前、20採水中及び採水直後に間隙水圧の測定ができないという問題点があった。
【００１３】
さらに、上記いずれの特許文献においても、水質と水圧を同時にモニタリングする技術についても実現されていないことが問題であった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカーにて多段に区分けされた各区間のうち採水対象区間の地下水の水質を観測するとともに採水が可能で、かつ、採水時も採水対象区間を含むすべての区間の間隙水圧を連続して測定可能な地下水のモニタリング装置及びモニタリング方法、並びにこのモニタリング装置を用いた透水係数の算出

30方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】【００１５】
前記目的を達成するため、本発明の地下水のモニタリング装置は、ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカーにて多段に区分けされた各区間の地下水を観測するためのモニタリング装置であって、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間の間隙水圧を測定するための圧力測定手段と、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間に連結される連結管を有するとともに、該連結管を介して前記各区間の地下水を内部に貯留可能な採水用ケーシングパイプと、前記採水用ケーシングパイプ内を昇降可能で、前記採水用ケーシングパイプ内の地下水を採水しつつ、水質を測定するための40採水手段と、前記圧力測定手段及び前記採水手段にてそれぞれ測定した結果に基づいて解析を行う解析手段と、を備え、前記採水手段にて採水対象区間の地下水を採水し、地下水の水質を測定しつつ、前記圧力測定手段にて前記採水対象区間を含む複数の前記区間の間隙水圧を測定可能であることを特徴とする（第１の発明）。
【００１６】
本発明による地下水のモニタリング装置によれば、各区間の間隙水圧を測定するための圧力測定手段と、観測用パッカー内に設置される採水用ケーシングパイプと、この採水用ケーシングパイプ内の地下水を採水しつつ、水質を測定するための採水手段とを備えることにより、採水手段にて地下水を採水しつつ、圧力測定手段にて採水対象区間を含む複数の区間の間隙水圧を連続して測定することが可能となる。また、採水時に複数の区間の間50

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隙水圧を測定することができるので、採水時における観測用パッカーの遮水効果を確認することが可能となる。さらに、採水と同時に水質も測定するために、採水中の水質を把握することが可能となる。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、前記採水手段は、前記採水用ケーシングパイプ内に挿通され、採水対象区間を閉塞するための採水用パッカーと、該採水対象区間の地下水を採水するための採水ポンプと、該採水対象区間の地下水を保存するための採水容器と、該採水対象区間の水質を測定するための水質測定装置と、から構成されることを特徴とする。
【００１８】

10

本発明による地下水のモニタリング装置によれば、採水対象区間を閉塞するための採水用パッカーを備えているために、各区間の中から採水を行う区間を選択することが可能となる。また、この採水対象区間のみの地下水を採水することが可能となる。さらに、採水対象区間の地下水を採水しつつ、採水対象区間の間隙水圧を連続して測定することが可能となる。そして、採水時における採水対象区間の間隙水圧を測定することができるので、採水対象区間内の水圧を必要以上に減圧して地下水中から気体成分が分離してしまうことを防止することが可能となる。また、水質測定装置を備えているために、採水対象区間内の水質を把握することが可能となる。さらに、水質を把握することにより、採水対象区間内の地下水が掘削水等から完全に地層水に置換されたことを確認することができるために、確実に地層水を採水することが可能となる。

20【００１９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記水質は、電気伝導度、酸化還元電位、ｐＨ、溶存酸素、塩化物イオン濃度、水温の少なくともいずれかであることを特徴とする。
【００２０】
本発明による地下水のモニタリング装置によれば、電気伝導度、酸化還元電位、ｐＨ、溶存酸素、塩化物イオン濃度、水温の少なくともいずれかを測定することにより、採水対象区間の水質を把握することが可能となる。また、これらを複数測定することにより、水質をより正確に把握でき、地下水が掘削水であるか地層水であるかを正確に判定することが可能となる。

30【００２１】
第４の発明は、第２の発明において、前記採水容器は、地下水が流入出するための開口部を有するボトルと、前記開口部に取り付けられ、前記ボトル内の地下水の流入出を制御するとともに、前記ボトル内の圧力を保持するための採水用バルブと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明による地下水のモニタリング装置によれば、採水対象区間に採水容器を設置するとことにより、地下水を採水対象区間の圧力で採水することが可能となる。また、ボトルの開口部に取り付けられたバルブを閉止することにより、採水対象区間の圧力を保持したまま地下水をボトル内に保存する封圧採水が可能となる。

40【００２３】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記各連結管は連結用バルブを備え、採水対象区間の地下水を採水する際は、この採水対象区間の連結用バルブを開放し、この採水対象区間以外の連結用バルブは閉止することを特徴とする。
【００２４】
本発明による地下水のモニタリング装置によれば、各連結管は連結用バルブを備えることにより、採水用ケーシングパイプ内に流入する地下水が区間毎に制御され、採水用ケーシングパイプ内で各区間の地下水が混合することを防止する。また、採水時は、採水対象区間に連結する連結管用バルブのみを開放するために、確実に採水対象区間の地下水を採水することが可能となる。

50

(6)

JP 4452851 B2 2010.4.21【００２５】
第６の発明の地下水のモニタリング方法は、ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカーにて多段に区分けされた各区間の地下水を観測するための方法において、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間の間隙水圧を測定するための圧力測定手段と、前記観測用パッカー内に設置され、前記各区間に連結される連結管を有するとともに、該連結管を介して前記各区間の地下水を内部に貯留可能な採水用ケーシングパイプと、前記採水用ケーシングパイプ内に挿通されて採水対象区間を閉塞するための採水用パッカーと該採水対象区間の地下水を採水するための採水ポンプと該採水対象区間の地下水を保存するための採水容器と、採水する地下水の水質を測定する水質測定装置とから構成され、前記採水用ケーシングパイプ内を昇降可能な採水手段と、を備えたモ

10

ニタリング装置を用い、前記採水手段にて前記採水対象区間の地下水を採水し、地下水の水質を測定しつつ、前記圧力測定手段にて前記採水対象区間を含む複数の前記区間の間隙水圧を測定することを特徴とする。
【００２６】
第７の発明は、第６の発明において、前記モニタリング装置は、前記圧力測定手段及び前記採水手段にてそれぞれ測定した結果に基づいて解析を行う解析手段を備え、該解析手段は採水中及び採水前後の間隙水圧の経時変化に基づいて前記採水対象区間の透水係数を算出することを特徴とする。
【発明の効果】【００２７】

20

本発明による地下水のモニタリング装置及びモニタリング方法によれば、ボーリング孔内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカーにて多段に区分けされた各区間のうち採水対象区間の地下水の水質を観測するとともに採水が可能で、かつ、採水時も採水対象区間を含むすべての区間の間隙水圧を連続測定することができる。
さらに、採水対象区間の間隙水圧測定結果より透水係数を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】【００２８】
以下、本発明に係る地下水のモニタリング装置及びモニタリング方法の好ましい実施形
態について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態においては、深度約５００ｍのボーリング孔にモニタリング装置を設置した例について説明するが、本発明は、深度約30５００ｍのボーリング孔に限定されるものではなく、様々な深度のボーリング孔に適用できることはいうまでもない。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る地下水のモニタリング装置１をボーリング孔３内に設置した状態を示す模式断面図である。
【００３０】
図１に示すように、ボーリング孔３は、例えば、深度約２５０ｍ以浅は孔径２１５．９ｍｍ、深度約２５０ｍ以深は孔径１５８．８ｍｍで削孔されている。また、ボーリング孔３内には孔壁の崩落を防止するために、例えば、深度約２５０ｍ以浅は外径１７７．８ｍｍ、内径１６４ｍｍ、深度約２５０ｍ以深は外径１１２ｍｍ、内径１０３．９ｍｍの孔壁40保護用ケーシングパイプ５がそれぞれ設置されている。
【００３１】
ボーリング孔３内の深度方向に所定の間隔で設置された１１個の観測用パッカー７にて多段に区分けされた各区間Ｓの地下水を観測するためのモニタリング装置１は、観測用パッカー７内に設置され、各区間Ｓの間隙水圧を測定するための圧力測定手段９と、観測用パッカー７内に設置され、各区間Ｓに連結される連結管１１を有するとともに、この連結管１１を介して各区間Ｓの地下水を内部に貯留可能な採水用ケーシングパイプ１３と、採水用ケーシングパイプ１３内を昇降し、採水対象区間ＷＳの地下水を採水するための採水手段１５と、圧力測定手段９及び採水手段１５にてそれぞれ測定した圧力測定結果、水質測定結果に基づいて解析を行う解析手段１６と、を備える。

50

(7)

JP 4452851 B2 2010.4.21【００３２】
図２Ａ、図２Ｂは、それぞれ図１の点線丸枠内の拡大図、拡大斜視図である。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、圧力測定手段９は、一端が観測用パッカー７の内周面に接続して区間Ｓに連結され、他端が孔口付近に開放端として配設される中空の圧力伝達管１７と、該圧力伝達管１７内に挿入され、区間Ｓの間隙水圧を測定するための水圧セン
サ１９とから構成された間隙水圧測定装置２１を１１台備える。
【００３３】
本実施形態において、圧力伝達管１７は、深度５０ｍ以浅は水圧センサ１９の挿入可能な外径２１．３ｍｍ、内径１５．８ｍｍのＰＶＣパイプを用い、深度５０ｍ以深は外径６ｍｍ、内径４ｍｍのナイロンチューブを用いた。

10【００３４】
水圧センサ１９は、各圧力伝達管１７の中に挿入され、地上に設置されたデータロガー２３（図１）に接続されている。本実施形態において、水圧センサ１９は、直径１０ｍｍのＰＤＣＲ３５／Ｄ（製品名：英国ドラック社製）を用いた。なお、図２Ａに記載した水圧センサ１９は、実際には深度５０ｍ以浅に設置されているが、モニタリング装置１の構造の理解を容易にするために図中に表示している。
【００３５】
採水用ケーシングパイプ１３の各連結管１１は連結管用バルブ２５を備えており、連結管用バルブ２５の開閉により各区間Ｓから採水用ケーシングパイプ１３内への地下水の流入を制御する。

20【００３６】
間隙水圧を測定する際は、地上に設けられたスイッチ２７（図１）を操作して測定対象区間の連結管用バルブ２５を閉止し、測定対象区間を閉塞する。そして、水圧センサ１９により測定された間隙水圧の時系列データをデータロガー２３（図１）に記録する。なお、本実施形態においては、採水手段１５を採水用ケーシングパイプ１３内に設置した状態で間隙水圧を測定する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、図３に示すように、採水用ケーシングパイプ１３内から採水手段１５を撤去した状態で間隙水圧を測定してもよい。
【００３７】
そして、採水手段１５は、採水用ケーシングパイプ１３内に挿通されて採水対象区間Ｗ30Ｓを閉塞するための下部側採水用パッカー３１及び上部側採水用パッカー３３と、採水対象区間ＷＳの地下水を採水するための採水ポンプ３５と、採水対象区間ＷＳの地下水を保存するための採水容器３６と、地下水の水質を測定するための水質測定装置３７と、採水対象区間ＷＳのデッドボリュームを減少するためのダミープローブ３９とから構成される。
【００３８】
採水手段１５を構成するこれらの装置は、孔底側から孔口側に向かって、下部側採水用パッカー３１、ダミープローブ３９、上部側採水用パッカー３３、採水容器３６、水質測定装置３７、採水ポンプ３５の順番で直列に連結され、下部側採水用パッカー３１及び上部側採水用パッカー３３が採水対象区間ＷＳを閉塞するように採水用ケーシングパイプ１40３内に設置されている。採水用ケーシングパイプ１３内の下部側採水用パッカー３１と上部側採水用パッカー３３との間に流入した採水対象区間ＷＳの地下水は、採水ポンプ３５により上部側採水用パッカー３３の下端部に設けられた採水口３２から採水され、採水容器３６内、水質測定装置３７を通過し、採水ポンプ３５の上部から地上まで延設されたナ
イロンチューブ４１にて地上に送給され、ノッチタンク４３（図１）に貯水される。
【００３９】
ここで、水質測定装置３７は、水質測定用のセンサ溶液等に地下水が接触して水質が変化することを防止するために、採水容器３６よりも下流側（孔口側）に設置する。また、採水ポンプ３５は、ポンプ部３８（図４Ａ）の可動によりモーター部４０（図４Ａ）が発熱して地下水がモーター部４０の近傍を通過した際に温められて、水温が上昇することを50

(8)JP 4452851 B2 2010.4.21

防止するために、水質測定装置３７よりも下流側（孔口側）に設置する。
【００４０】
図４Ａは、採水ポンプ３５の概略断面図で、図４Ｂは、採水ポンプ３５の仕様を示す図である。図４Ａに示すように、採水ポンプ３５は、一端が水質測定装置３７に接続され、他端がナイロンチューブ４１に接続されたポンプ部３８と、ポンプ部３８を駆動するためのモーター部４０と、モーター部に電気を供給するための電源２９とから構成される。なお、本実施形態においては、図４Ｂに示すように、採水ポンプ３５は、外径３０ｍｍ、全長９６０ｍｍ、揚程１ＭＰａのモイノポンプを用いた。
【００４１】
図５Ａは、採水容器３６の概略図で、図５Ｂは、採水容器３６の仕様を示す図である。

10

図５Ａに示すように、採水容器３６は、一端ＷＬＩＮが採水口３２に接続され、他端ＷＬＯＵＴが水質測定装置３７に接続された筒状のボトル４５と、このボトル４５の両端に取り付けられ、ボトル４５内に流入した地下水の流出を防止するとともに、ボトル４５内の圧力を保持するための採水用バルブ４７とを備える。本実施形態において、図５Ｂに示す
ように、ボトル４５は、外径３４ｍｍ、全長５００ｍｍ、保存容量１８７ｃｍ３ のステンレス管を用いた。
【００４２】
図６Ａは、水質測定装置３７の概略図で、図６Ｂ〜図６Ｅは、それぞれ各センサの外観図及び仕様を示す図である。図６Ａに示すように、水質測定装置３７は、温度センサ５１、ＯＲＰセンサ５３、ｐＨセンサ５５と、これらのセンサを内包するためのセンサケース

20５７とから構成され、採水容器３６を通過してセンサケース５７内に流入する地下水の酸化還元電位、ｐＨ、水温を測定する。これらのセンサは、孔底側から孔口側に向かって、温度センサ５１、ＯＲＰセンサ５３、ｐＨセンサ５５の順番で直列に連結される。各センサは地上に設置されたデータロガー２３（図１）に多心ケーブル５８で接続されており、測定結果はデータロガー２３に記録されるとともに、解析手段１６であるＰＣを介してモニタ５９（図１）にて常時観測される。
【００４３】
本実施形態において、図６Ｂに示すように、電気伝導度センサ４９は、外径３０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのＵＦ−ＥＣ−ＥＭ（製品名：独国ＡＭＴ社製）を用いた。
また、図６Ｃに示すように、温度センサ５１は、外径２７．６ｍｍ、長さ１１３ｍｍの30サーミスタ式温度計を用いた。
そして、図６Ｄに示すように、ＯＲＰセンサ５３は、外径３０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのＵＦ−ＲＥ−ＥＭ（製品名：独国ＡＭＴ社製）を用いた。
また、図６Ｅに示すように、ｐＨセンサ５５は、外径３０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのＵＦ−ｐＨ−ＥＭ（製品名：独国ＡＭＴ社製）を用いた。
【００４４】
上述したモニタリング装置１を用いて地下水の採水を行う際は、予め、採水対象区間ＷＳを含むすべての区間Ｓの間隙水圧を連続して行う。
【００４５】
次に、採水手段１５を採水用ケーシングパイプ１３内の所定の深度に設置し、下部側採40

水用パッカー３１と上部側採水用パッカー３３とで採水対象区間ＷＳを閉塞する。その後、採水対象区間ＷＳの連結管用バルブ２５を開放して採水対象区間ＷＳの地下水を採水用ケーシングパイプ１３内に流入させる。
【００４６】
そして、採水ポンプ３５を駆動すると、採水対象区間ＷＳの地下水は、上部側採水用パッカー３３の下端部に設けられた採水口３２から採水され、採水容器３６、水質測定装置３７、採水ポンプ３５を通過し、地上に送給される。
【００４７】
地下水が水質測定装置３７を通過する際に測定される酸化還元電位、ｐＨ、水温及び圧力測定手段９にて測定されるすべての区間Ｓの間隙水圧を地上のＰＣ１６のモニタ５９で50

(9)JP 4452851 B2 2010.4.21

常時モニタリングする。
【００４８】
採水時に採水対象区間ＷＳの上側又は下側の区間Ｓの間隙水圧が低下すると、この上側又は下側の区間Ｓから採水対象区間ＷＳへの地下水の流入等が考えられるために、観測用パッカー７の圧力等を調整して地下水の流入を防止する。また、採水時に採水対象区間ＷＳの間隙水圧が必要以上に減圧されると、地下水中に含まれる気体成分が分離するために、採水対象区間ＷＳの間隙水圧を観測しながら採水ポンプ３５を適宜調整し、採水量を制御する。
【００４９】
図７は、地下水の水質測定結果の一例としてＯＲＰの測定結果を示した図である。図７10に示すように、ＯＲＰは、採水ポンプ３５を駆動した直後の１１時４５分頃はマイナス２５ｍＶ程度であるが次第に減少して、１３時頃にはマイナス６８ｍＶ程度となり、ほぼ一定の値を示すようになった。
【００５０】
また、電気伝導度、酸化還元電位、ｐＨ等の測定結果もＯＲＰと同様に、ほぼ一定の値を示すようになると、採水対象区間ＷＳ内、上・下部側採水用パッカー３１、３３間、採水容器３６内及び水質測定装置３７内は完全に地層水に置換されたものとしてボトル４５で地下水を採水する。地下水が採水容器３６内に充満された状態でボトル４５の両端の採水用バルブ４７を閉止することにより、地下水は封圧採水される。
【００５１】

20

なお、本実施形態においては、上・下部側採水用パッカー３１、３３にて採水対象区間ＷＳを閉塞し、採水ポンプ３５の駆動を開始してから一時間程度で採水を行ったが、この時間に限定されるものではなく、ＯＲＰ、電気伝導度、酸化還元電位、ｐＨ等の水質測定結果がほぼ一定の値を示すようになってから採水を行う。
【００５２】
図８は、採水対象区間ＷＳの間隙水圧の経時変化を示す模式図である。図８に示すように、採水対象区間ＷＳの間隙水圧は、採水ポンプ３５の駆動を開始すると短時間で急激に減少し、これ以降は緩やかな傾きでさらに減少し続ける。そして、採水ポンプ３５の駆動を停止すると、採水対象区間ＷＳの間隙水圧は急激に増加し、これ以降は採水ポンプ３５駆動前の間隙水圧の値に緩やかな傾きで徐々に近付いていく。この揚水量と間隙水圧と経30過時間との関係に基づいて、ＰＣ１６を用い一般的な単孔式透水試験による透水係数の算出方法で透水係数を算出する。
【００５３】
なお、本実施形態においては、モニタリング装置１を単孔式透水試験に用いる方法について説明したが、これに限定されるものではなく、複数のボーリング孔３を利用した多孔式透水試験に利用してもよい。
【００５４】
次に、水質と水圧のモニタリングとの関係について図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。
【００５５】

40

地下水によるボーリング孔内の所定区間の圧力は、圧力伝達管１７を経由して水圧センサ１９によって常時測定することができ、また、他の区間についても同時測定が可能となっている。
【００５６】
地下水の水質測定については、孔壁保護用ケーシングパイプ５の内部に水質測定専用の採水用ケーシングパイプ１３を配置して、水圧測定とは独立させた地下水の流れ配置としている。これにより、地下水は、連通管１１、連通管用バルブ２５を経由して採水口３２へと取り込まれ、採水容器３６、水質測定装置３７、採水ポンプ３５によって水質の測定を実施することができる。
【００５７】

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これらの配置構成により、水圧測定と、水質測定との空間が完全に独立したものとなり、両測定を全く独立した状態で、同時測定も可能としたものである。
【００５８】
以上説明した実施形態における地下水のモニタリング装置１によれば、ボーリング孔３内の深度方向に所定の間隔で設置される複数の観測用パッカー７にて多段に区分けされた各区間Ｓのうち採水対象区間ＷＳの地下水を採水しつつ、採水対象区間ＷＳを含むすべての区間Ｓの間隙水圧を測定することが可能となる。さらに、採水時は、採水対象区間ＷＳに連結する連結管用バルブ２５のみを開放するために、確実に採水対象区間ＷＳの地下水を採水することが可能となる。
10【００５９】
また、水質測定装置３７で採水対象区間ＷＳ内の電気伝導度、酸化還元電位、ｐＨ、溶存酸素、塩化物イオン濃度、水温を測定することにより、採水対象区間ＷＳの水質を正確に、かつ、リアルタイムで把握することが可能となる。これら複数の項目を同時に測定することにより、採水対象区間ＷＳ内の地下水が掘削水等から完全に地層水に置換されたことを確認することができ、確実に地層水を採水することが可能となる。
【００６０】
また、採水時も複数の区間Ｓの間隙水圧を測定することができるので、採水時における採水対象区間ＷＳの上下の観測用パッカー７の遮水効果を確認することが可能となる。さらに、採水対象区間ＷＳの圧力を必要以上に減圧して地下水中から気体成分が分離するこ20とを防止することが可能となる。
【００６１】
そして、採水対象区間ＷＳにボトル４５を設置し、採水用バルブ４７を閉止することにより、採水対象区間ＷＳの地下水の圧力を保持したまま地下水をボトル４５内に保存する封圧採水が可能となる。
【００６２】
また、本発明による地下水のモニタリング装置１を用いることにより、採水対象区間ＷＳを含むすべての区間Ｓの間隙水圧を測定しつつ、採水対象区間ＷＳの地下水を揚水することができるので、単孔式透水試験の実施が可能となる。この透水試験時の揚水量と間隙水圧測定値と時間との関係に基づいて透水係数を算出することができる。

30【図面の簡単な説明】【００６３】【図１】本実施形態に係る地下水のモニタリング装置をボーリング孔内に設置した状態を示す模式断面図である。
【図２Ａ】図１の点線丸枠内の拡大図である。
【図２Ｂ】図１の点線丸枠内の拡大斜視図である。
【図３】間隙水圧の測定状態の例を示す概略断面図である。
【図４Ａ】採水ポンプの概略断面図である。
【図４Ｂ】採水ポンプの仕様を示す図である。
【図５Ａ】採水容器の概略図である。

40【図５Ｂ】採水容器の仕様を示す図である。
【図６Ａ】水質測定装置の概略図である。
【図６Ｂ】電気伝導度センサの外観図及び仕様を示す図である。
【図６Ｃ】温度センサの外観図及び仕様を示す図である。
【図６Ｄ】ＯＲＰセンサの外観図及び仕様を示す図である。
【図６Ｅ】ｐＨセンサの外観図及び仕様を示す図である。
【図７】地下水の水質測定結果の一例としてＯＲＰの測定結果を示した図である。
【図８】採水対象区間ＷＳの間隙水圧の経時変化を示す模式図である。
【符号の説明】【００６４】
１モニタリング装置、３ボーリング孔、５孔壁保護用ケーシングパイプ、

50

(11)
７

観測用パッカー、９圧力測定手段、１１１３

採水用ケーシングパイプ、１５１７圧力伝達管、１９２３データロガー、２５２９電源、３１３３

上部側採水用パッカー、３５３７

水質測定装置、３８４０モーター部、４１４５ボトル、４７５１

温度センサ、５３５７Ｓ【図１】

連結管、採水手段、１６水圧センサ、２１連結管用バルブ、２７スイッチ、採水口、採水ポンプ、３６ポンプ部、３９

採水容器、ダミープローブ、ナイロンチューブ、４３採水用バルブ、４９

解析手段（＝ＰＣ）、

間隙水圧測定装置、下部側採水用パッカー、３２センサケース、５８区間、ＷＳ

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ノッチタンク、

電気伝導度センサ、ＯＲＰセンサ、５５多心ケーブル、５９ｐＨセンサ、モニタ、採水対象区間

【図２Ａ】

10

(12)
【図３】

【図４Ａ】

【図４Ｂ】

【図５Ａ】

【図５Ｂ】

【図６Ａ】

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(13)
【図６Ｂ】

【図６Ｃ】

【図６Ｄ】

【図６Ｅ】

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(14)
【図７】

【図８】

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(15)
【図２Ｂ】

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フロントページの続き(51)Int.Cl.

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Ｚ

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審査官 石川 信也(56)参考文献 特開２０００−０６５６５９（ＪＰ，Ａ）
特開２００１−３４８８５７（ＪＰ，Ａ）
特開平０６−００３２１０（ＪＰ，Ａ）
特開平０９−０２５７８３（ＪＰ，Ａ）(58)調査した分野(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｂ

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