地下水流動保全工法に関するモデル実験とその考察
中部土質試験協同組合
専務理事 坪田 邦治

1. はじめにることが判明した．
これらの過程の中で，事業者，酒造関係者，学術

未固結地盤が分布している都市近郊域で，地下に経験者等で構成されている宮水保存調査会 4)の委員

構造物を構築する場合には，近隣での地下水利用にが，代表的モデルではあるが，モデル実験結果を視

関する影響を極力低減し，地下水流動を保全するこ察することで，対策工によって，地下水の流れが保とが環境保全の観点からも重要な課題といえる．

全されることを直接，確認することができた．

このためには，調査計画段階において，帯水層のこのことが，結果的には，調査～解析結果の内容

分布，地下水の動態を把握し，計画構造物に対してに対して理解を深めることができ，施工に対する合施工時および施工完了後の地下水影響解析を実施

意形成に大きく貢献したと考える．公共事業を執行することによって，構造物構築に伴う影響を極力低する際には，地元住民（ここでは酒造関係者）の理減することが必要といえる．これら地下水流動保全

解を得ることが必要となるが，本論文では，合意形

1)に対して，各種の対策工法が提案されている ．

成のために実施した室内モデル実験と解析をベー

現在では，このような施工に伴う地下水影響予測スにした設計の有用性について論述する．

は，FEM 解析で推測することが一般的である．しか2. 対象地域の地盤環境と地下水流動保全

し，解析は，地盤のモデル化などによるシミュレー
ションであって，実際の施工では各種の条件による影響で，予測結果と合致しないことも多くあり，解兵庫県西宮市の国道 43 号線より南側はいわゆる析結果のみの説明では地元住民の理解が得られな

宮水地帯といわれ，六甲山から流下している表層地

いことも多々発生することがある．

下水が醸造用水に最適であり，歴史的にも多くの酒本論文の事例では，下水道工事に伴い線状に敷設

造メーカーがこれを使用し，その保護に細心の注意する函渠による地下水への影響に対して，函渠周辺．このを払ってきた地域である 6)に加筆修正（図-1 参照）に通水層（人工透水層）を敷設する全断面集排水工

宮水分布地帯は，時代とともに上流側へ推移してい法によって地下水流動を保全することを室内モデる．ここで対象とした宮水帯水層は，図-2 に示す表

ル実験と断面二次元浸透流解析 2)・準三次元広域浸層の GL-2.0～-5.0m に分布する砂質土層である 7)．

透流解析 3)による検証を試みた．

このような地盤環境を有する地域において，そのこれら，一連の作業のなかで，モデル実験と解析

表層地下水を遮断する地下構造物である下水道函渠

結果を対比することによって，地下水流動保全対策（標準断面 B = 2.66，H = 2.06m，市街地施工延長 L

工（全断面集排水工法）において，一定の効果が期=12.8km）の埋設が計画されたが，線状の地下構造

待できることが判るととともに，通水層の仕様（厚物を施工すると，表層地下水の流れを遮断することさと透水係数）を簡易に設定できる知見が得られた．

が懸念され，1840 年 7)頃から多くの酒造メーカーがまた，函渠周辺に通水層を設置した場合には，通酒造用水として採水し，その保護に細心の注意を払ってきた採水井戸が枯れる危険性があった．

水層方向（函渠縦断方向）への流れを促進する可能性があることから，地下水の流向を変えてしまう懸

このことから，
地下水の流動阻害の対策工として，念があったが，これに対して，流動防止板を設置し，ここでは，図-3 に示すような地下構造物の周囲に通函渠施工前の地下水の流向を確保する可能性があ

水層（人工透水層）を作製する全断面集排水工法を
1

3. 横断方向への地下水の流下問題

用いて，地下水を従来の流向に浸透させる工法を採用した．しかし，このままだと平面的には上流から浸透してきた地下水が図-4 に示すように，函渠周囲(1) 室内モデル実験の通水層を函渠の縦断方向に流下することも考えら

a) 実験の目的れる．そこで函渠に図-5 に示すように，縦断方向流

室内モデル実験は，前述の宮水帯水層を対象とし動防止板を設けて，地下構造物に沿った浸透を防止て実施した．試験モデルは，なるべく現実に近いもさせ，地下水の流動方向を確保することを試みた．

のが望ましいことから，土質調査時における 20cm

以上に示す対策工としての通水層の効果，流動ピッチでの室内透水試験結果を参考にして，現地の防止板の効果を評価するために，室内モデル実験と複雑な地層を透水層・難透水層に区分した結果，代地下水浸透流解析（図-6 のフロー参照）を実施した．

表的な 3 モデルを作製した．
このモデルを土槽内で再現し，実験に適用した．

通水層

難透水層

（砕石）

法安寺伏流
戎伏流

下水道
帯水層

図-3 函渠周囲の迂回浸透 5)
揚水試験位置凡例

第３次宮水地帯
第２次宮水撒収地帯

500m

第１次宮水撒収地帯
函渠施工位置図-1 宮水地帯の変遷 6)と函渠施工位置

図-4 下水道溝周囲の浸透 5)

函渠施工深度地下水
夏期地下水位冬期地下水位流動防止板

図-5 流動防止板付き函渠 5)

図-2 対象地域の代表的地盤モデル 7 ) に加筆

2b) モデルスケールの構築

start

モデルは実物大のモデルを用いて実験を行うこと
が，施工状況に近く望ましいことであるが，工費・地盤調査結果検討

工期などが莫大にかかるため非現実的である．
一方，

モデル実験スケールの設定

室内モデル実験で再現させる場合には，モデルの縮通水層の試験？
流向の試験？

尺に関する相似則の妥当性の検証が必要となる．ス
ケールが大きすぎると，定常流を作るまでと，実験

通水層の試験

流向・流量の試験に要する時間が長くなる．その逆に，スケールが小通水層のモデル試験

流動防止板のモデル試験

さすぎると，
流線が実際のものとは異なってしまい，

横断方向（二次元モデル）

縦断方向（三次元モデル）

透水実験（3地盤モデル×
3 ケース= 9 ケース）・函渠敷設前・函渠敷設後・通水層施工後

透水実験（4 ケース）・流動防止板無し
・〃 L=3cm
・〃 L=6cm
・〃 L=10cm

断面二次元浸透流解析

準三次元浸透流解析

対策工の評価（通水層の簡易設計）

流動防止板の評価

相似則が成立しないことになる．また，西宮地域では六甲山地から大阪湾までの距離が短く，一般的には動水勾配が急であるが，これに比較すると，対象としている西宮市内の地盤での動水勾配は，1/100～1/300程度と極めて緩やかとなる．このために，このままモデル化した場合，水位差が数cmオーダーとなり，精度の高い実験を再現することがかなり難しいことが想定された．
これらのことから，図-6に示すフローにしたがっNo

地下水流動保全が可能か？

て，実施工の地盤断面モデル（幅188.9ｍ,高さ8.9m

Yesのモデル）で，断面二次元浸透流解析を行った．こendの解析結果より，地下水の浸透について，1日経過後における水圧変化から，水位は定常とならないことが判った．したがって，実務的な室内試験のスケジ

図-6 モデル実験～解析評価のフロー

ュールに調整するために，実際に想定される断面のc) 実験用の試料の選定

1/10のスケールモデルで，再度解析を実施した．これによって，水位は約1日で定常状態となり，水圧も実験に用いる試料は，現場のものを用いることがほぼ平衡に伝達することが判明した．このモデルを望ましいが，4m3 程度必要なために，現場から採取採用することで，試験期間として，27日［（モデル作することが困難であり，標準砂等を用い，密度・粒製1日＋水平透水1日＋定常実験1日）× 3ケース（自度を調整して，現場で得られる1/10の透水係数とし然地盤，函渠，対策工）× 地盤モデル3］で実験がた． これらの結果を，表-1に示した．

完了することとなり，実務的な試験モデルとして適d) 実験手法
図-7に示すように，各土層は締め固めて作製し，切と判断した．
以上のことから，スケールは 1/10 モデルとし，土帯水層内の水頭分布を計測するためマノメーターと槽は幅 1.70m, 奥行き 0.16m，
高さ 0.86m(内径 1.40m，間隙水圧計を設置した．ただし，函渠の入るケース

0.12m，0.80m)として設定した．

の場合は，実際の施工手順と異なるが，土層モデル
完了後に函渠の設置を行うのではなくて，各土層となお，実験用モデルの透水係数については，1/10

同時に函渠も作製した．

に低減し，一方，動水勾配を実際の10倍に設定した水位については，試験モデルの両端に，所定の水実験を行い，
現場と同等の流れを再現するとともに，

位(同じ水位)を与えて安定水位とした．その後，地計測精度の向上を計った．
3

下水流動場を作製するために，左側（供給側）の水函渠延長が長いこともあって，各種の地盤条件（難位を10～15cm程度上昇させ，水位が完全に定常状態

透水層と透水層の組合せ）があり，全部を包括したとなり，飽和状態になるまで水位一定を保ち，流出実験はできないことから，代表的な3断面を想定して量Q，土層内部の間隙水圧分布を測定した．その際実験を実施した．

に，染料を投入して流線を観察，ビデオ・写真にてe) 実験結果

結果を収録し，染料が下流まで到達後に実験を終了した．その後，函渠設置等の条件（対策工実施）を実験結果で得られた水頭分布（図-8参照）による

図-8のように変え，この手順を繰り返した．実験ケと，函渠施工に伴い上流側の水位上昇は，モデルCースとしては，実地盤を想定して，図-8のように3モデル（全層宮水帯水層，帯水層を一部遮断する
モデル，
帯水層を全面的に遮断するモデル）
とし，

ボルト

アクリル板
函渠

原地盤，函渠施工，函渠＋対策工の3ケースとし，
1700

合計の9ケースを行った．
実際に施工する場合には，

1400
フィルター

表-1 室内モデル実験試料
対 象 土 層標 準 砂

宮 水 帯 水 層

1.60×10-4

マ サ 土

一 般 土 層2.79×10-5

渋 川 砂

対

(岡 山 県 )種別

工(フィルター層)

流速計

透水係数

土質区分

策

120

（平面図）

k(m/s)

マノメーター

(マサ土)
285

上流側水位
800

220
500

下流側水位
函渠
標準砂

（通水層）

1.82×10-3

間隙水圧計
（正面図）

図-7 横断方向モデル実験装置（単位：mm）

１．原地盤

２．函渠施工

（
）

モ
デ全
ル層
Ａ帯
水
層

（
）

モ帯
デ水
ル層
Ｂ一
部
遮
断

（
）

モ帯
デ水
ル層
Ｃ全
層
遮
断

図-8 横断方向モデル実験状況

4

３．函渠＋対策工施工

が顕著であり，∆h =3.60cmであった．逆に，下流側

1.4での顕著な変化は，モデルC の∆h =4.10cmの低下が1.2見られた．このモデルC の下流側では，対策工を実1.0
流量比Qi /Q 0

施することで，施工前の水頭分布にほぼ回復する（現状に対して∆h =0.50cmの上昇）ことも確認できた．
また，得られた流量（図-9 参照）については，地盤モデル A（全層が透水層）では，現況の状態（Q0 ）0.8地盤モデルA

0.6

地盤モデルB
0.4，下流側の流量比（Q1 /Q0 ）に対し，函渠敷設後（Q1）0.2

は，22%減少するが，対策工設置後（Q2）では，現

対策工実施
函渠敷設

地盤モデルC

0.0

況に対し，流量比（Q2 /Q0 ）が 13%の減少にとど0.0

まることが判った．同様に，地盤モデル B では，現

0.5

1.0

1.5

2.0

3

原流量Q 0(cm /s)

況の状態に対し，函渠敷設後では，下流側で 20%の流量が減少するが，対策工設置後では，現況に対し

図-9 原流量～流量比相関

28%流量が増加する結果が得られた．地盤モデル C
では，現況の状態に対し，下流側では，函渠敷設後

水位は現地状況に合わせて，上流側T.P. +3.20m，下70%の流量が減少する結果となり，函渠設置の影響

流側+3.05mと設定（動水勾配 i =1/100）した．
得られた解析結果から，原地盤の流量Q0 (m3/s)と，が大きいが，対策工設置後では，10%流量が増加することが判り，対策工効果が大きいことが判った．

各ケースの流量Q (m3/s)との流量比と，透水係数とのまた，地盤モデル A,B,C の順に，対策工の効果が相関を考慮して作製した（図-11参照）．宮水対象層大きくなっていることが判ったが，これは函渠が帯の透水係数は，k =7.94×10-４（m/s）であることから，水層を遮断する面積の割合が大きくなっていること

対策工の透水係数はこれ以上であることが望ましく，による．

対策工の層厚が大きくなるとともに流量比が大きく

これらの結果から，函渠横断方向の流れに対してなる関係が得られた．

は，函渠施工に伴って減少する流量を，周辺地盤よ

この結果，Q/Q0 =1.0となる場合が，原地盤と同等

り 1～2 オーダー高い透水係数を有する対策工を設

な流量を確保できるものと考えられることから，以置した効果によって，最低でも 87%まで回復させる

下のケースが適合するといえる．

ことが可能であるといえる．特に函渠が透水層を遮断する面積が大きいほど対策工の効果は大きいこと

a)通水層の層厚 D = 60cm：k ≥ 1.6×10-3（m/s）

が判った．この結果，通水層を用いた対策工（全断b)通水層の層厚 D = 45cm：k ≥ 2.0×10-3（m/s）

面集排水工法）は有効であることが判った．

c)通水層の層厚 D = 30cm：k ≥ 2.5×10-3（m/s）(2) 通水層の検証解析
モデル実験により，通水層を用いた地下水流動保

これらのことから，通水層の透水係数が k ≥全効果を確認できたことから，通水層の仕様につい

2.5×10-3 (m/s)を確保できれば，ここで検討しているて，断面二次元浸透流解析を用いて，通水層の厚さ

ケースの場合には，Q/ Q0 ≥ 1.0となり，通水層の層と透水係数の相関について検証した．解析モデルと厚は，30cmで対応可能と考えられる．

しては，宮水対象層を遮断する形で函渠が敷設され課題点として，施工後数年経過すれば，目詰まりる場所（図-10 参照）を選定し，検討を行った．

の懸念8)などがあり，安全側の透水性の確保が望ま解析モデルの幅は，実験結果と対比させるために，しいと考え，施工性にも配慮し，通水層厚は50cmとモデル実験の10倍モデルとしたB = 15mと設定し，して設計した．
5標高（ TP m)

標高(m)

0.18

+5.0

1.70

0.80

2.30

層厚
(m)

4.7

1.5

3.2
2.7
宮水帯水層

1.5
0.2

+0.0

-0.7

透水係数
k (m/s)1.07×10 -6
2.93×10 -5

0.5
1.2

7.94×10 -4

1.3

3.52×10 -4

0.9

1.40×10 -4

3.3

7.98×10 -6

対策工（通水層）

-4.0
難透水層

-5.0
図-10 解析用地盤モデル（函渠の単位：m）
1.3
D=30cm
D=45cm1.2

WL

流量比Q/Q 0

D=60cm
層厚

函渠施工

1.1

D0
Df ,k f

透水係数 k 0

D1 , k 0

1.0
通水層

0.9

図-12 通水層の仕様

k ≧2.5×10-3（m/s）

0.8-4
1.0E-0410

1.0E-03-310-2
1.0E-010

浸透が二次元的になる．ここでは，横断方向モデル

透水係数（通水層） k (m/s)のモデル実験および解析結果から通水層の仕様につ

図-11 透水係数（通水層）～流量比

いて考察する．
図-12に示すように，通水層の層厚をDf ，透水係

また，今回の実験，解析では，対策工を実施した

数を kf とし，原地盤の層厚をD0，透水係数を k0 と場合に原地盤より流量が増加する結果となる実験，

すると，単位奥行きあたりの必要通水量 q0 は，自解析結果が得られたが，これについては，境界条件

然動水勾配（I）により次式で表される9)．

による影響を受けているとも考えられる．また，実q0 = k × I × D(1)

現場においては，掘削時に地盤を乱して，透水性を函渠上流側の通水量と函渠下を通下する通水量は低下させることもあり，上記したように，安全側の等しいことが望まれることから，動水勾配一定と考

透水性の確保（透水係数，層厚など）も必要と考ええると次式に展開される．
D0 × k 0 ≤ (D f × k f + D1 × k 0 )

る．

(2)

よって，
通水層の材料特性である透水係数 k f は，

(3) 通水層の仕様（層厚，透水係数）
図-8の実験状況に示すように，函渠などの地中構

層厚 D f との関連で以下の式で算定できる．
k f ≥ (D0 − D1 ) k 0 / D f

造物がなければ，地下水の浸透は，上流側から下流側に向かって流下している．しかし，函渠施工の場

(3)

ここで，
検討対象としている図-10のモデルでは，合には，函渠の周囲に迂回浸透流が発生し，地下水

D1=0であり，式(3)は，式(4)となる．
6

k f ≥ (D0 × k 0 ) / D f(4)

験槽の大きさを1/10モデルとし，長さ2.000m,高さ各層の透水係数および層厚を，それぞれ k i ，h i と0.745m,奥行き0.245m（図-13参照）として，流動防し，図-10の地盤定数を代入し上流側のn 層の透水層止板の効果検証のため，実験装置を立てた状態で，の平均透水係数 k 0 を算定すると以下となる．

流動防止板の長さを変更して，函渠を横断してくる

k 0 ≥ ∑i =1 (k i × hi ) / ∑i =1 (hi )
n

n

(5)

流量（Q 2）を測定する流下実験を行った．
土槽材料は，流動防止板の効果検証を主目的とし

これより，図-10を用いると，平均透水係数は次のたために，1層（透水係数k=1.0×10-4m/s）とし，通水ように決定できる．
k 0 = 3.23 × 10 −4 (m / s )層（透水係数k =1×10-3m/s）を設置した．水位は，上

この結果，式(4)より通水層を D f = 0.3m とすれ

流側WL = +0.695m，下流側WL= +0.633mと設定した．
実験は，流動防止板を設置しないケース（流動防ば，通水層の透水係数は，次の値になる．
−3k f = 3.2 × 10 ( m / s )止板0cm）を基本として，流動防止板の長さをL=3cm

D f = 0.3mとした場合に，通水層のこの透（通水層の厚さ t = 3cm +原地盤への貫入長 l = 0

水係数は，断面二次元浸透流解析結果（図-11参照）

cm），およびL= 6cm (t = 3cm + l = 3cm)，L=10cm ( tによると，次式を満足する透水係数とよく整合する= 3cm + l = 7cm)の合計4ケースで実施した．函渠上流

ことが判る．

側からの全流量（Qa）を，函渠に沿って流下する流

ここで

Q / Q0 ≥ 1.0

k = 2.5 × 10 −3 ( m / s )量（Q1）と，函渠を横断して流下する流量（Q2）に同様に，D f = 0.45, 0.60 m を適用すると，それぞ区分し測定した．

れ以下のようになり，
図-11の Q / Q0 ≥ 1.0 にほぼ一c) 縦断方向モデル実験結果
実験結果によると，流動防止板が無い場合（L =致する．
D f = 0.45m

k f = 1.6 × 10 ( m / s )0cm）には，函渠縦断方向への流量Q1は，88%が流

D f = 0.60 m

k f = 2.1× 10 −3 ( m / s )下し，横断方向へは，12%が浸透するだけであり，−3

函渠施工に伴って流路が変わる可能性があるといえ以上のことから，ここで検討しているような事例

る（図-14，表-2参照）．

では，通水層の材料仕様（透水係数，通水層の層厚）の設計については，式(3)の適用が可能と判定できる．

次に，L=3cmの場合では，Q1=72%に低減することができ，流動防止板の無い場合（L=0cm）に比較し4．縦断方向への地下水の流下問題て，∆Q =+16%の流量を横断方向に流下する効果が期待できることが判明した．また，L= 6cm（l =3cm）(1) 室内モデル実験

では+1.7%，L=10cm（l =7cm）では，+3.6%程度横a) 実験の目的

断方向に増加するだけであることも判った．このよ

縦断方向モデル実験では，地下水保全対策工の設

うに，流動防止板の長さを2倍，3倍強に伸ばしても，置時に生じる可能性のある函渠下流方向への流下をその効果はそれほど期待できないことも判明した．

防止し，本来の地下水の流れである函渠を横断する
流下を促進させる目的で，対策工（流動防止板）の

表-2 縦断モデル実験結果

効果判定を行った．
流動
防止板長
（cm）

b) 実験手法
実験に用いた試料は，横断方向モデル実験で採用した材料と同様に，密度・粒度の調整を行って，現

0
3
6
10

場とほぼ同等の流れを再現する透水係数を有する標準砂等（表-1）を用いた．横断モデルと同様に，実7

函渠下流
流出量Q 1(cm3/s)

函渠横断
流出量Q 2(cm3/s)

流量Q 1 Q 1 /Qa 流量Q 2 Q 2 /Qa
13.30
0.88
1.87
0.12
10.20
0.72
3.98
0.28
9.70
0.70
4.10
0.30
9.20
0.68
4.24
0.32

全流量

Qa
(cm3/s)

15.10
14.20
13.80
13.40

以上から，函渠に沿って流れる縦断方向への流量解析における境界条件は，すべて定水位境界とし，は，限定的であるものの流動防止板によって防止す

当地域の動水勾配が i =1/100～1/200 であることかることができることが判った．

ら，上流側を T.P. + 4.50m，下流側を T.P. + 4.30m と20

実験結果を評価するために，準三次元広域浸透流

2.0
Qa（全流量）Q1(函渠縦断流量)
Q2(函渠横断流量)
Q1/Qa
Q2/Qa

解析を実施し，流動防止板の有効性を検証した．解析においても，流動防止板の長さを変化させて，函15
流出流量 Q （cm3/s）

渠施工に対する影響検討を7ケースの定常解析で実施した（図-15～16参照）．また，地盤モデルは，最も地下水流動に影響が生じると考えられる，宮水帯水層であるAs(3) 層を遮断するモデルとした．
a) 函渠施工前の現状での地盤

1.5

10

1.0

5

0.5

b) 函渠施工c) 函渠の周囲に通水層のみを設置した場合(L=0cm)d) 通水層内に流動防止板を設置した場合（L=50cm）

0e) 地山内に35cm貫入させた場合（L=85cm）

0.0

2

4

6

8

10

流動防止板長 L（cm）

f) 地山内にe)の2倍の70cm貫入させた場合（L=120cm）

図-14 流動防止板長～流出流量，流量比g) 地山内にf)+50cm貫入させた場合（L=170cm）
Q a (全流量) WL=0.695m

原地盤

通水層

0

Q 1(縦断方向流量）
WL=0.633m

Q 2(横断方向流量)

0
100

t=30

200
函渠

300

流動防止板長さ（L=0,30,60,100）

400
500

245

600
不透水壁

700

透水壁

透水壁

立 面 図
2,000
1,740

130

t=25

0
100

130
100

流動防止板（L=0,30,60,100と変化）
長さ L

100

t=30

200
140

300
400

t=30

500

100

700

地下水の流れ（縦断方向）

地下水の流れ（横断方向）

600

395
Q2

t=30
0

500

745

Q1

1,000

t=25
1,500

正 面 図

図-13 縦断方向モデル実験装置（単位：mm）

8

t=30
2,000

流量比 Qi/Qa(2) 流動防止板の効果の検証解析

して与えた．モデルの大きさについては，構造物延方向への地下水の回復が可能となることが判る．

長の7倍程度とすることが望ましい10)とされている

以上により，流動防止板の長さをL=120cmとしたが，流動防止板の効果を明確にすることを目的とし施工を行うことで，横断方向への地下水を88%までて，20m×20mのプロトタイプモデルで解析した．

回復可能なことが判った．このように，L=0cmに対解析結果は，函渠と平行な面より流出する縦断方

して，L=50cmの回復傾向は，実験結果（図-14参照）

向流量をQ1(m3/s) とし，函渠横断方向の流量をQ2と整合することを確認でき，流動防止板の効果検証

3(m /s)として整理を行った．ここでは，Q1+ Q2 を全流ができたといえる．

量Qaとして，流量比Q1 /Qa ，Q2 /Qaと，現状および函地下水の流向と地下構造物の延長方向との交角の渠施工時，流動防止板長さとの相関を作製した（図影響，解析モデルサイズの最適化などについての検-17～18参照）．

討と，今回のケースでは，20m間隔での設置ピッチ

この結果，函渠施工前（現状）における横断方向での検討としたが，実施設計上では，各種の地盤モへの流量比は，Q2 /Qa=48.8%が得られた．これに比較して，函渠施
工によりQ2 /Qa=37.6%，通水層の施工によって，縦断方向への流れが加速し，Q2 /Qaはさらに低下し，
Q2 /Qa=31.5%となる．これに対して，流動防止板をL=50cm（地盤への貫入長l =0cm）設置することで，
Q2 /Qa=38.6%と7%程度回復することができる．L=85cm（l =35cm）
で Q2 /Qa=40.8% ， L=120cm （ l=70cm）でQ2 /Qa=43.1%，L=170cm（l =120cm）でQ2 /Qa=45.2%と横断
図-15 解析モデルメッシュ
地下水の流れ

透水面

透水面
流動防止板（L=0,50,85,120cm）

水位+4.50m（固定）（Q 2 ：横断側）（Q

GL ± 0m

1：

縦

断

側

）

水位+4.30m（固定）

As(1)
As(2)

20m

As(3)（宮水層）
Ac(1)

-5.0m

Ac(2)

20m
通水層
（幅B=50cm）

透水面 （Q 2 ：横断側流量）

透水面（Q 1 ：縦断側流量）9

図-16 縦断方向解析モデル概要

4.50

4.50

4.48

4.48

4.46

4.46

4.44

4.44

4.42

4.42

4.40

4.38

4.36

4.34

4.32

4.40

4.30

4.38

(1) 函渠施工前
4.50

4.48

4.48

4.46

4.46

4.44

4.44

4.42

4.42

4.38

4.36

4.32

4.30

4.32

4.30

(2) 函渠施工時

4.50

4.40

4.36
4.34
(2) 函渠施工時

4.34

4.32

4.40

4.30

4.38

4.36

4.34

(4) 流動防止板施工（L=50+120cm）(3) 函渠周辺に通水層施工

図-17 解析結果（地下水位コンター（T.P.+ m）と流速ベクトル（m/s）
）
70.0%

70.0%

隔・貫入深さの最適化が必要と考

60.0%

60.0%

える．

50.0%

近年，公共事業の計画～事業の実施にあたり，地元住民等との意

50.0%

流量比Q1/Qa

6．モデル実験の合意形成への適用

流量比Qi/Qa

デルを用いた流動防止板の設置間

原地盤 Q 2 /Qa =48.8%
40.0%

40.0%
30.0%

Q1/Qa（縦断方向）
Q2/Qa（横断方向）

30.0%

20.0%

20.0%

10.0%

10.0%

通水層

原地盤

見交換がより一層求められるようになってきた．一方で，環境意識

0.0%

0.0%
函渠
0

現状

の高まりから，意見交換会を開催
しても，共通の方向性を見つける

50

100

150

流動防止板の長さ L （cm）

図-18 流動防止板長～流量比（解析結果）

10

200

start
事業者内部での検討
・事業概要
・施工概要
・工程概要

宮水保存調査会（1954年発足）（会長：西宮市長）

西宮市下水道調査会（学識経験者，事業者，酒造関係者）
・事業計画案説明・地下水流動保全に関する対策工法

課題点については，小委員会で検討・情報提供 ・意見交換（手法）
・地盤調査結果の提供
・地下水調査結果の提供
・モデル実験の見学
・FEM解析結果の提供
・現地見学会など

地下水影響調査を伴う施工（施工状況・モニタリング結果の把握）

end （本事業に関する影響調査完了）
図-19 合意形成のプロセス 12)

ことが難しい状況になりつつあることも事実と考えた「西宮市下水道調査会」に，計画段階から協議す

られる．

ることで，
地下水に対する影響について，
情報提供，

特に当地域のように広範囲に下水道を敷設するよ

意見交換，意見の集約などを図ることによって合意うな事例では，環境面で社会に大きな利点をもたら形成が行われた（図-19）．一連の合意形成過程におす社会資本整備であるにもかかわらず，地元で歴史

いて，モデル実験を行って，実際に地下水の動向を的にも価値のある宮水の保存に直結する課題である

事業者・地元関係者（酒造組合代表）が視察したこことから，合意形成が得られにくいことも事実であとにより，地下水に関する理解を深める結果となり，る．このような場合，整備が遅れ，生活環境の悪化

地下水解析結果などについても円滑な意見交換がなを招くことも考えられる．

されることとなった．同様に，その後の調査会の審従来，採用されてきた社会的合意（コンセンサス）

議の際に，事業者が提案する各種の調査・設計・施を得るための手段としては一般的に，委員会を設立

工内容に関しても，忌憚のない意見の交換がなされし，その委員会に委託して，調査～施工の手法につることとなった．

いて審議（オーソライズ化）されることが多い．しこのように，
モデル実験を実施・観察することは，

かしながら，実際の審議の中で，解析結果を事例に

PI(パブリックインボルブメント)手法としても有すると，あくまでも地盤をモデル化し，一定の境界効であり，その後の事業の透明性，効率性の確保に条件における結果であることから，委員会の承認を貢献したといえる．これらの結果，地下水モデル実得るまでに，相当の説明努力と時間が必要であるこ験の実施・観察および地下水解析は，事業の推進にとも事実であろう．

対する合意形成の一手法として有効な手法と考える．

当地域の場合には，事業者が一方的に計画を進め

事実，最近の建設コンサルの報告においても，こるのではなく，地元酒造関係者代表により構成されのようなモデル実験を提案し，合意形成に適用され
11

ている13)．これらのことからも，ここで提案した合謝 辞

意形成を得るためのモデル実験の適用は，今後も有本研究にあたり，多大なご便宜とご指導をいただ

効な一手段となりうると考えている．

きました西垣 誠教授（岡山大学），久宗仁宣氏（西宮市土木局），済川 要理学博士（（有）スミカワ研究

7．結論所），阪上最一 氏および 宋 德君 氏（基礎地盤コン
サルタンツ（株））に深謝の意を表します．

本研究によって得た結論を以下に列挙する．
(1) 地下水流動保全の中で，浅層の地下水を保全す

参考文献
1) 地盤工学会：地下水流動保全のための環境影響評価と対策ることによって，西宮の｢宮水｣の流動保全を達成した結果について報告した．

－調査・設計・施工から管理まで－，pp.123-133，2004．

(2) 事業者，酒造関係者，学術経験者等で構成され

2) 赤井浩一，大西有三，西垣誠：有限要素法による飽和－不ている宮水保存調査会の委員の方々が，室内モデNo.264，
pp.87-96，
飽和浸透流の解析，
土木学会論文報告集，

ル実験を見学することで，その後の調査会の審議

1977．

を円滑な移行に非常に役立ったと考えている．こ3) 河野伊一郎，西垣誠：有限要素法による広域地下水の準三のことから，室内モデル実験は，社会資本整備の次元浸透解析－その手法とプログラム解説－，岡山大学工際に，地元住民等に合意形成を行ううえで極めて

学部土木工学教室レポート，No.’82-1，1982．

4) 済川要：都市開発に伴う浅層地下水の保全について－阪神

有効であるといえる．
(3) 函渠の周囲に通水層（人工透水層としてのフィ

pp.16-30，
間の70年間の事例－，
地下水技術，
第38巻，第6号，ルター層）を設けることによって，上，下流の地

1996．

5) 西垣誠：地下水に関する環境評価法，基礎工Vol.20，No.11，

下水の流動保全が可能なことを，室内におけるモデル実験と断面二次元解析によって示した．

pp.25-31，1992．

(4) 地下水の流れが三次元的である時には，地中構

6) 岩井重久：みず－天の恵み宮水の不思議，灘の酒博物館，

造物の通水層沿いに下流側への浸透が懸念される

p.83，講談杜，1903．

が，これに対して縦断方向流動防止板によって，

7) 灘酒研究会：灘酒，p.102，1969．

限定的ではあるが，従来の地下水の浸透方向が維8) 地下水流動保全工法研究委員会：地下水流動保全工法，

持できる可能性があることを室内モデル実験およpp.3・35-3・37，2002．

9) 地盤工学会：地下水流動保全のための環境影響評価と対策

び準三次元浸透流解析によって示した．
(5) 函渠施工後に実施した揚水試験によって，対策－ 調査・設計・施工から管理まで－，pp.165-167，2004．

工の通水性および流動防止板の止水性を確認でき

10) 地下水流動保全工法研究委員会：地下水流動保全工法，

た．函渠施工時の仮設鋼矢板の撤去に伴う通水層

pp.2-82，2002．

14)の攪乱の影響も発生していないと評価した ．

11) 西垣誠：都市の地下水環境の現状と課題（その3：地下水(6) 今後の課題として，地下水流向と地下構造物の流動保全），地下水流動保全工法と今後の課題，水循環－貯延長方向との交角の影響，解析モデルの最適化な留と浸透－，Vol.59，pp.5-10，2006．

どについての検討，実施設計上での自然に近い横

12) 西垣誠，坪田邦治：合意形成のための地下水流動保全に

断方向への流下率の向上を目途として，流動防止関するモデル実験とその考察, 土木学会論文集Ｆ, Vol. 63,

板の設置間隔・貫入深さの最適化が必要と考える．

No. 3, pp.239-250, 2007．

13) 建設技術研究所：小型模型（ミニモデル）による流れのなお，簡易に水位変化を予測する手法についても予測, 日経コンストラクション，9-14号，p.105，2007．

検討したが，紙面の都合で割愛した．
12