JP2799382B2 - Groundwater measuring device and groundwater measuring method - Google Patents
Groundwater measuring device and groundwater measuring methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、地中に掘削されたボーリング孔等の掘削
孔内部に挿入されてこの掘削孔内部の地下水の物性値を
測定するための地下水計測装置に係り、特に、正確な物
性値を長期間に亙って計測することの可能の地下水計測
装置と地下水計測方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial application field" The present invention relates to groundwater which is inserted into a borehole such as a borehole drilled in the ground to measure the physical property value of the groundwater inside the borehole. The present invention relates to a measurement device, and more particularly to a groundwater measurement device and a groundwater measurement method capable of measuring accurate physical property values over a long period of time.
「従来の技術」 地底深く建造される建造物の安全性に関するアセスメ
ント（影響評価）を行うにあたっては、建造物周辺を流
通する地下水に関する調査が不可欠であり、このため、
建造物周辺の地盤にボーリング孔を掘削して多数の測定
ポイントを設け、長期間にわたって地下水の各種物性値
を測定することが行われる。そこで、従来、ボーリング
孔内の地下水の物性値を測定するための計測装置が各種
提案、実現されている。このような計測装置の一例とし
ては、上下パッカーによりボーリング孔内に固定された
採水口からボーリング孔内の地下水を採水し、地上に設
けられたセンサーで各種物性値を測定するような装置
や、あるいはボーリング孔内にケーシングを挿入して複
数のパッカーでこれを固定し、このケーシング内にセン
サーを配置してボーリング孔内で各種物性値を測定する
ような装置がある。“Conventional technology” In conducting an assessment (impact assessment) on the safety of a building that is built deep underground, a survey on the groundwater flowing around the building is indispensable.
Drilling holes are drilled in the ground around the building to provide a number of measurement points, and various physical properties of groundwater are measured over a long period of time. Therefore, conventionally, various measuring devices for measuring physical properties of groundwater in a borehole have been proposed and realized. As an example of such a measuring device, there is a device that samples groundwater in a borehole from a water hole fixed in the borehole by an upper and lower packer, and measures various physical property values with a sensor provided on the ground. Alternatively, there is a device in which a casing is inserted into a boring hole and fixed with a plurality of packers, and a sensor is disposed in the casing to measure various physical property values in the boring hole.
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記採水口をボーリング孔内に設けた
従来の計測装置では、パッカーで仕切った区間の孔内水
がオリジナルな原位置地下水ではないため、採水開始直
後（１日〜数日後）の水はデータとして使えず、測定で
きるまでに長時間を必要とするが、そのために長時間の
連続採水を行なう場合に周囲の地盤から孔内へ湧出する
地下水に入れ替わって本来の原位置の地下水になったこ
とを確認する手段として常時水質モニタをしながら物性
値の変化を読み取って判断することが行なわれていた。
ただし、このような方法においては、次のような問題点
が残っていた。However, in the conventional measuring device in which the water sampling port is provided in the borehole, the water in the hole partitioned by the packer is not the original in-situ groundwater, so immediately after the start of water sampling. Water (one day to several days later) cannot be used as data, and it takes a long time to measure it. For this reason, when performing continuous long-time water sampling, groundwater that springs out of the surrounding ground into the borehole As a means for confirming that the groundwater has been replaced by the original in-situ groundwater, a change in the physical property value is read and judged while constantly monitoring the water quality.
However, such a method has the following problems.
孔内を２つのパッカーで仕切って、連続採水して
も、これらパッカーによって仕切られた空間の水質が全
て入れ替わらずに部分的に旧孔内水が残ってしまうこと
があり、水質センサで当該空間をモニタしていても必ず
しも勇出する地下水を採水しているとは限らないという
信頼性の不安がある。Even if the inside of the hole is partitioned by two packers and continuous water sampling is performed, the water quality of the space partitioned by these packers is not completely replaced, and the old hole water may remain partially. There is anxiety about reliability that monitoring the space does not necessarily mean that the groundwater that spills out is collected.
揚水ポンプが一定速度で採水し続けると、地下水の
周囲地盤からの供給速度よりも採水速度の方が大きい場
合には、パッカーで仕切られた空間の地下水圧が急激に
低下してしまい、地下水中に溶存しているO2、CO2等が
変化して正しい物性値を示さなくなる。If the pump continues to draw water at a constant speed, the groundwater pressure in the space separated by the packer will drop sharply if the water sampling speed is higher than the groundwater supply speed from the surrounding ground, O 2 , CO 2, etc. dissolved in the groundwater change and do not show correct physical properties.
地下水中に硫化物等の成分が多く含まれている場合
には、PHセンサや酸化還元電位センサの電極部にこれら
の成分が付着、析出あるいは腐食し、正しい物性値を示
さなくなる。If groundwater contains many components such as sulfides, these components will adhere, precipitate or corrode to the electrode portion of the PH sensor or the oxidation-reduction potential sensor, and will not exhibit correct physical properties.
採水位置の深度の値の信頼性に不安がある。 There is concern about the reliability of the depth value at the sampling location.
装置の全長が長いため、孔が曲がっている場合に、
スムーズに孔内に挿入できないおそれがある。If the hole is bent due to the long length of the device,
There is a possibility that it cannot be inserted smoothly into the hole.
また、ケーシングをボーリング孔内に固定する形式の
従来の計測装置では、ケーシングの径が予め定められ、
任意の径のボーリング孔に対応しにくく、ケーシングの
内部空間が狭いために連続採水できる装置を提供するこ
とができず、サンプル瓶を何回も所定の空間に降ろして
１瓶づつ採水する方法しかないため、大量かつ、連続し
た採水が不可能であるといった課題であり、また、サン
プルの物性の内には、水温等の如く、地表で測定される
までに変化してしまうものもあるといった課題を抱えて
いた。In a conventional measuring device of a type in which a casing is fixed in a boring hole, the diameter of the casing is determined in advance,
It is difficult to cope with a boring hole of an arbitrary diameter, and it is not possible to provide a device that can continuously sample water due to the small internal space of the casing. The sample bottle is dropped into a predetermined space many times and water is sampled one by one. It is a problem that it is impossible to collect a large amount of water continuously because there is only a method.In addition, some of the physical properties of the sample, such as water temperature, may change until it is measured on the ground surface There was a problem that there was.
「課題を解決するための手段」 本発明による第１の態様としては、地中に掘削された
掘削孔内に挿入されて該掘削孔内の地下水の物性値の計
測を行う地下水計測装置であって、物性値測定用のセン
サーを備えた計測部と、該計測部の上下にそれぞれ配設
された伸縮自在なパッカーと、これらパッカーによって
仕切られた空間内へ流入する地下水を地上へ揚水する揚
水ポンプと、前記センサーからの計測信号を地上に送信
する送信手段とからなることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] A first aspect of the present invention is a groundwater measurement device that is inserted into a borehole excavated in the ground and measures physical properties of groundwater in the borehole. A measuring unit having a sensor for measuring physical property values, telescopic packers arranged above and below the measuring unit, and a pumping system for pumping groundwater flowing into the space partitioned by these packers to the ground. It is characterized by comprising a pump and transmission means for transmitting a measurement signal from the sensor to the ground.
また、第２の態様としては、前記第１の態様の地下水
計測装置において、揚水ポンプの周囲の水圧を検知する
圧力センサと、この圧力センサによって検出された検出
信号に基づいて、前記揚水ポンプの駆動量を制御する制
御装置が設けられたことを特徴としている。Further, as a second aspect, in the groundwater measuring device according to the first aspect, a pressure sensor for detecting a water pressure around the pump and a detection signal of the pump based on a detection signal detected by the pressure sensor. A control device for controlling the driving amount is provided.
また、第３の態様としては、前記第１または第２の態
様の地下水計測装置において、自由面内を屈曲自在に構
成された屈曲部材が設けられたことを特徴としている。According to a third aspect, in the underground water measuring apparatus according to the first or second aspect, a bending member configured to bend in a free plane is provided.
また、第４の態様としては、前記第１から第２の態様
の地下水計測装置において、計測部に備えられた物性値
測定用のセンサの表面を洗浄する洗浄機構が設けられた
ことを特徴としている。According to a fourth aspect, in the underground water measurement device according to the first or second aspect, a cleaning mechanism for cleaning a surface of a physical property value measurement sensor provided in the measurement unit is provided. I have.
また、第５の態様として、地中に掘削された掘削孔内
の地下水の物性値の計測を行なうにあたり、計測部に備
えられた物性値測定用のセンサからの計測信号によって
計測された物性値と、揚水ポンプによって揚水された地
下水の物性値とを比較して行なうことを特徴としてい
る。Further, as a fifth aspect, in measuring the physical property value of the groundwater in the excavation hole excavated in the ground, the physical property value measured by the measurement signal from the physical property value measurement sensor provided in the measuring unit And the physical properties of groundwater pumped by the pump.
さらに、第６の態様として、地下水の物性値を測定す
る地下水計測装置の到達深度を検出するにあたり、計測
部に備えられた圧力センサによって検出された圧力デー
タと、地表から前記地下水計測装置までのケーブルの繰
り出し長さを測定して得られたケーブル線長さデータと
を比較して行なうことを特徴としている。Furthermore, as a sixth aspect, in detecting the depth of arrival of a groundwater measurement device that measures the physical property values of groundwater, pressure data detected by a pressure sensor provided in a measurement unit, and data from the ground surface to the groundwater measurement device It is characterized in that it is compared with the cable line length data obtained by measuring the cable extension length.
「作用」 本発明の地下水計測装置の第１の態様では、計測部の
上下にそれぞれ配設されたパッカーを縮めることによっ
て、地下水計測装置の径が小さくなり、地中に掘削され
た掘削孔内に挿入可能の状態となる。そして、この状態
で掘削孔内に挿入された地下水計測装置は、所定位置に
おいてパッカーを半径方向に伸ばすことによって掘削孔
内の壁面を押えるとともに、その反力によって掘削孔内
に固定支持される。そして、計測部によって前記パッカ
ー間に流入した地下水の物性値を測定することができ
る。そして、この計測部によって検出された計測信号
は、送信手段によって地表に送られる。また、第２の態
様では、圧力センサが揚水ポンプの周囲の水圧を検知し
て、この圧力センサから送られた検出信号に基づいて、
制御装置が前記揚水ポンプの駆動量を制御するため、パ
ッカー間に流入する地下水の量と、揚水ポンプによって
揚水される地下水の量との均衡が図られる。[Operation] In the first aspect of the groundwater measuring device of the present invention, the diameter of the groundwater measuring device is reduced by reducing the packers disposed above and below the measuring unit, and the inside of the excavation hole excavated in the ground is reduced. Into a state where it can be inserted. The groundwater measuring device inserted into the borehole in this state presses the wall surface in the borehole by extending the packer at a predetermined position in the radial direction, and is fixed and supported in the borehole by the reaction force. Then, the physical property value of the groundwater flowing between the packers can be measured by the measuring unit. Then, the measurement signal detected by the measurement unit is transmitted to the ground surface by the transmission unit. Further, in the second aspect, the pressure sensor detects the water pressure around the pump and based on a detection signal sent from the pressure sensor,
Since the control device controls the driving amount of the pump, the amount of groundwater flowing between the packers and the amount of groundwater pumped by the pump are balanced.
また、第３の態様では、自由面内を屈曲自在に構成さ
れた屈曲部材によって、地下水計測装置は全体として屈
曲自在に保持されるため、掘削孔の曲がりに合わせて、
装置が屈曲させられるとともに前記掘削孔内に挿入され
る。In the third aspect, the groundwater measuring device is held as a whole by a bending member configured to bend freely in the free plane.
The device is bent and inserted into the borehole.
また、第４の態様では、計測部に備えられた物性値測
定用のセンサの表面を洗浄機構で洗浄することにより、
センサを感度が良好な状態に維持される。Further, in the fourth aspect, by cleaning the surface of the physical property value measurement sensor provided in the measurement unit with the cleaning mechanism,
The sensor is kept in good sensitivity.
また、第５の態様では、掘削孔内で検知された物性値
と、揚水ポンプによって揚水された後に測定された物性
値との比較により、それぞれの物性値のずれから、これ
らの物性値のより正確な値が容易に把握される。Further, in the fifth aspect, the physical property values detected in the borehole and the physical property values measured after being pumped by the water pump are compared. Accurate values are easily grasped.
また、第６の態様では、計測部に備えられた圧力セン
サによって検出された圧力データと、地表から前記地下
水計測装置までのケーブルの繰り出し長さを測定して得
られたケーブル線長さデータとの比較により、それぞれ
のデータのずれから、地下水計測装置のより正確な到達
深度が容易に把握される。Further, in the sixth aspect, the pressure data detected by the pressure sensor provided in the measurement unit, the cable wire length data obtained by measuring the payout length of the cable from the ground surface to the groundwater measurement device and By comparing the data, the more accurate depth of the groundwater measurement device can be easily grasped from the deviation of each data.
「実施例」 以下、図面を参照して、この発明の実施例について説
明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図ないし第５図は、この発明の第１の実施例であ
る地下水計測装置を示す図である。これら図において、
符号１全体で表されるものはこの発明の実施例に係る地
下水計測装置（以下、単に「計測装置」と称する）であ
り、この計測装置１は全体として細長い棒状に形成さ
れ、第１図に示すように、車２上に設置された櫓３から
ワイヤー５を地盤Ｇに垂直に掘削されたボーリング孔
（掘削孔）４内に吊り降ろされている。このボーリング
孔４は、地盤内に建造された建造物等（図示略）の周囲
に設けてあり、１つのボーリング孔４の深さが例えば10
00m程度と大深度のものとされている。1 to 5 are views showing a groundwater measuring device according to a first embodiment of the present invention. In these figures,
1 is a groundwater measuring device (hereinafter simply referred to as a “measuring device”) according to an embodiment of the present invention. The measuring device 1 is formed in a long and thin rod shape as a whole, and is shown in FIG. As shown in the drawing, a wire 5 is suspended from a tower 3 installed on a car 2 in a boring hole (drilling hole) 4 which is vertically excavated in the ground G. This boring hole 4 is provided around a building or the like (not shown) built in the ground, and the depth of one boring hole 4 is, for example, 10
It has a depth of about 00m.
計測装置１は、第１図に示すように、地下水の物性値
を測定する各種センサーを備えた計測部６と、計測部６
上部に設けられた揚水ポンプ７と、揚水ポンプ７の上部
及び計測部６の下部にそれぞれ設けられた上部パッカー
９、下部パッカー10及び計測部６の上下に屈曲性を持た
せるために設けられたフレキシブルパイプＰとが同軸状
に連結されて概略構成されている。また、この計測装置
１は、これら計測部６、揚水ポンプ７及び上部、下部パ
ッカー９、10の制御を行うと共に、計測部６により計測
された各種物性値を記憶する制御手段が付設されてい
る。As shown in FIG. 1, the measuring device 1 includes a measuring unit 6 including various sensors for measuring physical properties of groundwater,
The pump 7 provided at the upper part and the upper packer 9, the lower packer 10 provided at the upper part of the pump 7 and the lower part of the measuring part 6, and the upper and lower parts of the measuring part 6 are provided to have flexibility. The flexible pipe P and the flexible pipe P are coaxially connected to each other and have a schematic configuration. The measuring device 1 controls the measuring unit 6, the water pump 7 and the upper and lower packers 9 and 10, and is provided with control means for storing various physical property values measured by the measuring unit 6. .
計測部６は、第２図に示すように、圧力測定部11、水
温測定部12、電導度測定部13、pH測定部14及び酸化還元
電位（Eh）測定部15から構成されている。各測定部11〜
15の構成は略同一であり、取水口が形成された筒状のケ
ーシング内に収納され、回路部が収納された耐圧ケース
からセンサーが突設され、さらにこの回路部に共通の直
流電源及び信号を送るケーブルが接続された構成とされ
ている（図示略）。従って、以下の説明では電導度測定
部13についてのみ説明を行う。なお、この実施例では、
前記ケーシングはその軸線方向に沿って２分割されてお
り、前記回路部及びセンサーは分割されたケーシングの
うち一方のケーシングに固定されている。また、回路部
には制御回路が組み込まれており、この制御回路は、地
上からの遠隔操作信号に応じてセンサーによる測定を行
うと共に、センサーにより測定された各種物性値を周波
数変調（FM）して前記直流電源に配置して前記ケーブル
に乗せて搬送する作用を有している。As shown in FIG. 2, the measuring unit 6 includes a pressure measuring unit 11, a water temperature measuring unit 12, an electric conductivity measuring unit 13, a pH measuring unit 14, and an oxidation-reduction potential (Eh) measuring unit 15. Each measurement section 11 ~
The configuration of the device 15 is substantially the same. The sensor is housed in a cylindrical casing having an intake port, a sensor is protruded from a pressure-resistant case in which a circuit portion is housed, and a DC power supply and a signal common to the circuit portion are further provided. Is connected (not shown). Therefore, in the following description, only the conductivity measuring unit 13 will be described. In this embodiment,
The casing is divided into two along the axial direction, and the circuit unit and the sensor are fixed to one of the divided casings. In addition, a control circuit is incorporated in the circuit section. This control circuit performs measurement by sensors in response to remote control signals from the ground and performs frequency modulation (FM) on various physical property values measured by the sensors. And has a function of transporting the cable placed on the DC power supply.
電導度測定部13は、第３図に示すように、回路部137
が収納された耐圧ケース138と、この耐圧ケース138から
突設されたセンサー部139と、さらにこの回路部に接続
された共通の直流電源ケーブル140とから構成されてい
る。このセンサー部139は、いわゆる電磁誘導式の液体
電導度測定センサーであり、非導電性、非磁性体の円柱
状のケース141内にパーマロイ等の高透磁性体からなる
円環状のコア142がその軸線を同一として４個配置さ
れ、さらに、これらコア142の中央開口部を貫通するよ
うに前記ケース141に貫通孔143が穿設されている。そし
て、前記コア142、…には図示されない導線が巻回され
てコイルが形成され、これら４つのコイルはそれぞれ交
互に一次コイル及び二次コイルとされ、それぞれ前記回
路部内のオッシレーター（発振器）及び増幅器に接続さ
れている。従って、回路部内のオッシレーターにより交
流電圧が一次コイルに印加される。一次コイル、二次コ
イル及び前記貫通孔143内の地下水とセンサー部139の外
周を囲んでいる地下水とが形成するループに、地下水の
電導度に比例した電流が電磁誘導によって生じるので、
これを二次コイルにより検出して電圧信号として取り出
すことで、貫通孔143内の地下水の電導度を測定するこ
とができる。As shown in FIG. 3, the conductivity measuring unit 13 includes a circuit unit 137.
, A sensor unit 139 protruding from the pressure-resistant case 138, and a common DC power supply cable 140 connected to the circuit unit. The sensor unit 139 is a so-called electromagnetic induction type liquid conductivity measurement sensor, and an annular core 142 made of a highly magnetically permeable material such as permalloy is provided in a non-conductive, non-magnetic, cylindrical case 141. Four pieces are arranged with the same axis, and a through hole 143 is formed in the case 141 so as to penetrate through the central opening of the core 142. Are wound around the cores 142 to form coils. The four coils are alternately formed as primary coils and secondary coils, respectively. An oscillator (oscillator) and an oscillator in the circuit unit are respectively provided. Connected to amplifier. Therefore, an AC voltage is applied to the primary coil by an oscillator in the circuit section. In the loop formed by the primary coil, the secondary coil and the groundwater in the through hole 143 and the groundwater surrounding the outer periphery of the sensor unit 139, a current proportional to the conductivity of the groundwater is generated by electromagnetic induction.
By detecting this by the secondary coil and extracting it as a voltage signal, the conductivity of the groundwater in the through hole 143 can be measured.
ここで、この実施例の電導度測定センサー部139には
コア142（すなわちコイル）が４個設けられているの
で、地下水のような低電導度の物質であっても高精度で
測定することができ、かつ、全体構成を小形なものとす
ることもできる。すなわち、通常の電磁誘導形の電導度
センサーは一次コイル及び二次コイルを１個ずつ備えた
構成であり、しかも、電磁誘導形センサーの原理が前述
の如く電導度を電圧で測定するようなものであるため、
地下水のような低電導度の物質の測定の際には二次コイ
ルの電圧が低電圧となる。このため、電導度の測定精度
を向上させるためには一次コイルの飽和磁束を上げ、二
次コイルの巻数を増す必要があるが、これを２個のコイ
ルで実現しようとすると、外径の増大を招き、ボーリン
グ孔４等の狭い箇所での適用が困難であった。そこで、
この実施例ではセンサー部139の外径を増大することな
く、コイルを４個設けることで電導度の測定精度の向上
を図り、ボーリング孔４内での地下水の電導度測定を可
能としたものである。Here, since the conductivity measuring sensor unit 139 of this embodiment is provided with four cores 142 (that is, coils), it is possible to accurately measure even a substance having low conductivity such as groundwater. In addition, the overall configuration can be made small. That is, a normal electromagnetic induction type conductivity sensor is provided with one primary coil and one secondary coil, and the principle of the electromagnetic induction type sensor is such that the conductivity is measured by voltage as described above. Because
When measuring a substance having low conductivity such as groundwater, the voltage of the secondary coil is low. Therefore, it is necessary to increase the saturation magnetic flux of the primary coil and increase the number of turns of the secondary coil in order to improve the measurement accuracy of the conductivity, but if this is to be realized with two coils, the outer diameter increases. And application in narrow places such as the boring hole 4 is difficult. Therefore,
In this embodiment, without increasing the outer diameter of the sensor portion 139, the accuracy of measuring the conductivity is improved by providing four coils, and the conductivity of the groundwater in the borehole 4 can be measured. is there.
一方、前記揚水ポンプ７は、第４図に示すように、円
筒状に形成されて両端が開口するシリンダ20と、このシ
リンダ20内に液密状に配置された円板状のピストン21
と、このピストン21の上下面から突設されたピストンロ
ッド22と、一方のピストンロッド22を軸方向に往復動さ
せることでピストン21をシリンダ20内で往復動させる駆
動機構23と、前記シリンダ20の両開口端に設けられた吸
込兼吐出機構24、24とから概略構成されている。On the other hand, as shown in FIG. 4, the pump 7 has a cylinder 20 which is formed in a cylindrical shape and has both ends opened, and a disc-shaped piston 21 which is disposed in the cylinder 20 in a liquid-tight manner.
A piston rod 22 projecting from the upper and lower surfaces of the piston 21, a driving mechanism 23 for reciprocating the piston 21 in the cylinder 20 by reciprocating one piston rod 22 in the axial direction, and the cylinder 20 And a suction / discharge mechanism 24, 24 provided at both open ends.
前記シリンダ20の側面には内部に連通する連通孔20
b、20bが穿設され、揚水ポンプ７始動時における空気抜
き用の孔とされている。また、前記ピストン21は、シリ
ンダ20の内径より若干狭い径を有する円板状の部材の側
面に断面筒状の条溝が刻設されて形成され、この条溝に
はＯリング25が嵌着されることで、シリンダ20内面との
液密性が確保されている。さらに、前記ピストンロッド
22はピストン21の上下面中央部からそれぞれシリンダ20
の軸線方向に沿って延出され、前記吸込兼吐出機構24、
24を貫通して配設されている。A communication hole 20 communicating with the inside is provided on a side surface of the cylinder 20.
The holes b and 20b are formed as holes for venting air when the water pump 7 is started. The piston 21 is formed by engraving a cylindrical groove in the side surface of a disk-shaped member having a diameter slightly smaller than the inner diameter of the cylinder 20, and an O-ring 25 is fitted into the groove. As a result, liquid tightness with the inner surface of the cylinder 20 is ensured. Further, the piston rod
22 is the cylinder 20 from the center of the upper and lower surfaces of the piston 21
Extends along the axial direction of the suction and discharge mechanism 24,
It is arranged through 24.
この吸込兼吐出機構24は、外形円柱状の本体24a中に
吸込用逆止弁26及び吐出用逆止弁27が同軸状に設けられ
て構成されている。すなわち、本体24aには、その中央
部に前記ピストンロッド22よりやや大径の貫通孔28が穿
設されていると共に、軸線よりややずれた位置にもこの
軸線に沿って貫通孔29が穿設され、この貫通孔29は、揚
水ポンプ７がボーリング孔４内に配置された状態で下方
に向かうに従ってその径が狭まる３段構成とされてい
る。そして、この貫通孔29にはその中間部に本体24中央
部の貫通孔28に連通する連通孔30が形成されていると共
に、貫通孔29の各段部29a、29bにはこれに嵌合するボー
ル31、32が配置され、さらにボール31、32上部にこれら
ボール31、32をそれぞれ下方に付勢するスプリング33、
34が貫通孔29内に配置されることで、吸込用逆止弁26及
び吐出用逆止弁27が構成されている。本実施例の場合、
吸込兼吐出機構24の上部に位置する逆止弁が吐出用逆止
弁27とされ、下部に位置する逆止弁が吸込用逆止弁26と
されている。そして、吸込用逆止弁26の開口端は地下水
を吸い込む吸込口として開放されていると共に、吐出用
逆止弁27の開口端には圧送管35が接続され、この圧送管
35の先端は地上の水質計にまで至らされている。The suction / discharge mechanism 24 is configured such that a check valve 26 for suction and a check valve 27 for discharge are provided coaxially in a main body 24a having a cylindrical outer shape. That is, in the main body 24a, a through hole 28 having a diameter slightly larger than that of the piston rod 22 is formed in the center thereof, and a through hole 29 is formed along the axis at a position slightly shifted from the axis. The through-hole 29 has a three-stage configuration in which the diameter of the through-hole 29 becomes smaller as it goes downward while the pump 7 is disposed in the borehole 4. In the middle of the through hole 29, a communication hole 30 communicating with the through hole 28 in the center of the main body 24 is formed, and the through holes 29 are fitted into the step portions 29a, 29b of the through hole 29. Balls 31 and 32 are arranged, and springs 33 for urging these balls 31 and 32 downward above the balls 31 and 32, respectively.
The suction check valve 26 and the discharge check valve 27 are configured by disposing the 34 in the through hole 29. In the case of this embodiment,
The check valve located at the upper part of the suction / discharge mechanism 24 is a discharge check valve 27, and the check valve located at the lower part is the suction check valve 26. The open end of the check valve 26 for suction is opened as a suction port for sucking groundwater, and a pressure feed pipe 35 is connected to the open end of the check valve 27 for discharge.
The tip of 35 reaches the water quality meter on the ground.
ピストンロッド22に連結される駆動機構23は防水・耐
圧構造のケーシング36内に収納されている。この駆動機
械23は、駆動源たるモーター37と、地上からの遠隔操作
信号に応じてこのモーター37に電力を供給する制御回路
38と、モーター37の出力端に連結された減速機39と、減
速機39の出力端たる回転軸40と、回転軸40先端に形成さ
れたねじ40aに係合し、かつ、前記ピストンロッド22先
端に連結されたねじ部41とから概略構成されている。The drive mechanism 23 connected to the piston rod 22 is housed in a casing 36 having a waterproof and pressure-resistant structure. The drive machine 23 includes a motor 37 as a drive source and a control circuit for supplying power to the motor 37 in response to a remote control signal from the ground.
38, a speed reducer 39 connected to an output end of a motor 37, a rotating shaft 40 serving as an output end of the speed reducer 39, and a screw 40a formed at a tip of the rotating shaft 40, and the piston rod 22 And a screw portion 41 connected to the tip.
なお、第４図中、符号42は電源が接続される水中コネ
クター、符号43はケーシング36と上方に位置する吸込兼
吐出機構24とを連結する連結部材、符号44は下方に位置
する吸込兼吐出機構24の下端に設けられたロッドカバー
であり、連結部材43の逆止弁27を臨む位置には上記の圧
送管35が接続される吐出口としての貫通孔が設けられ、
ロッドカバー44の逆止弁26を臨む位置には吸込口として
の貫通孔が穿設されている。同様に、シリンダ20には、
逆止弁27を臨む位置に圧送管35が接続される吐出口とし
ての貫通孔が設けられているとともに、逆止弁26を臨む
位置には吸込口としての貫通孔が穿設されている。In FIG. 4, reference numeral 42 denotes an underwater connector to which a power supply is connected, reference numeral 43 denotes a connecting member that connects the casing 36 and the suction / discharge mechanism 24 located above, and reference numeral 44 denotes a suction / discharge position located below. A rod cover provided at the lower end of the mechanism 24, a through hole is provided at a position facing the check valve 27 of the connecting member 43 as a discharge port to which the above-described pressure feeding pipe 35 is connected,
A through hole as a suction port is formed at a position of the rod cover 44 facing the check valve 26. Similarly, cylinder 20 has
A through hole serving as a discharge port to which the pressure feed pipe 35 is connected is provided at a position facing the check valve 27, and a through hole serving as a suction port is provided at a position facing the check valve 26.
また、前記上部パッカー９及び下部パッカー10は、伸
縮自在の袋体とこの袋体内に水を注入する注入機構（共
に図示略）とから概略構成されている。Further, the upper packer 9 and the lower packer 10 are schematically constituted by a telescopic bag and an injection mechanism (both not shown) for injecting water into the bag.
さらに、前記フレキシブルパイプＰは、弾性変形可能
な材質から形成されたパイプであって、自由面内を自由
に屈曲自在に構成されている。Further, the flexible pipe P is a pipe formed of a material that can be elastically deformed, and is configured to freely bend in a free plane.
次に、第１図を参照して、以上のような構成の地下水
計測装置１を用いてボーリング孔４内の地下水の計測を
行う方法について説明する。Next, a method of measuring groundwater in the borehole 4 using the groundwater measuring device 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
まず、ボーリング装置を用いて、地盤内に建造される
べき建造物（図示略）の周囲にボーリング孔４、…を掘
削する。この場合、ボーリング孔４、…掘削用のボーリ
ング装置は周知のものでよく、何等特殊なものを必要と
しない。First, boring holes 4 are drilled around a building (not shown) to be built in the ground using a boring device. In this case, the boring apparatus for boring holes 4,... May be a well-known boring apparatus, and does not require any special equipment.
次に、計測部６、揚水ポンプ７及び上部、下部パッカ
ー９、10、フレキシブルパイプＰを地上で連結して地下
水計測装置１を組み立て、これをワイヤー５を介して櫓
３で吊持し、ボーリング孔４内に徐々に吊り降ろす。そ
して、計測すべき深度まで計測装置１が至ったら、上
部、下部パッカー９、10に水を注入することでこれら上
部、下部パッカー９、10を膨張させ、ボーリング孔４内
壁面に当接させる。これにより、計測装置１全体がボー
リング孔内に固定されたことになる。この状態で、揚水
ポンプ７の作動を開始し、計測装置１が位置する部分の
地下水の採水を行う。すなわち、揚水ポンプ７を固定し
た後、地上からの指令により制御回路38を介してモータ
ー37を駆動する。このモーター37の駆動力は減速機39で
減速された後、回転軸40の回転力として伝達され、回転
軸40先端のねじ40a及びねじ部41の螺合により直線運動
に変換されてピストンロッド22を往復動させるのであ
る。Next, the measuring unit 6, the pump 7 and the upper and lower packers 9, 10 and the flexible pipe P are connected on the ground to assemble the groundwater measuring device 1, which is suspended by the tower 3 via the wire 5, and boring. Suspended gradually in the hole 4. When the measuring device 1 reaches the depth to be measured, water is injected into the upper and lower packers 9 and 10 so that the upper and lower packers 9 and 10 are expanded and brought into contact with the inner wall surface of the boring hole 4. Thus, the entire measuring device 1 is fixed in the borehole. In this state, the operation of the water pump 7 is started, and groundwater is collected from the portion where the measuring device 1 is located. That is, after the pump 7 is fixed, the motor 37 is driven via the control circuit 38 by a command from the ground. After the driving force of the motor 37 is reduced by the speed reducer 39, the driving force is transmitted as the rotating force of the rotating shaft 40, and is converted into linear motion by the screwing of the screw 40a at the tip of the rotating shaft 40 and the screw portion 41. Is reciprocated.
そして、ピストンロッド22の往復動に伴い、ピストン
21もシリンダ20内で往復動し、これにより計測部６周囲
の地下水を採水できる。具体的には、ピストン21の往復
動によりこのピストン21上下に形成されたシリンダ室4
5、45は交互に圧縮・膨張を繰り返すが、膨張されたシ
リンダ室45には吸入用逆止弁26、連通孔30及び本体24a
と貫通孔28との間の間隙を通じて地下水が流入され、こ
のシリンダ室45内には地下水が充満される。次に、地下
水が充満されたシリンダ室45が収縮すると、この地下水
は本体24aと貫通孔28との間の間隙及び連通孔30を通じ
て吐出用逆止弁27に至り、この逆止弁27から圧送管35に
向かって圧送される。従って、ピストン21の往復動によ
る計測部６周囲の地下水は圧送管35を介して地上の水質
計に圧送され、この水質計により各種物性値が測定され
る。And, with the reciprocation of the piston rod 22, the piston
The cylinder 21 also reciprocates in the cylinder 20 so that groundwater around the measuring unit 6 can be sampled. Specifically, the cylinder chamber 4 formed above and below the piston 21 by the reciprocating motion of the piston 21
5 and 45 alternately repeat compression and expansion, but the expanded cylinder chamber 45 has a suction check valve 26, a communication hole 30, and a main body 24a.
Underground water flows through the gap between the cylinder chamber 45 and the through hole 28, and the cylinder chamber 45 is filled with groundwater. Next, when the cylinder chamber 45 filled with groundwater contracts, the groundwater reaches the discharge check valve 27 through the gap between the main body 24a and the through hole 28 and the communication hole 30, and is pumped from the check valve 27. It is pumped toward the pipe 35. Accordingly, the groundwater around the measuring unit 6 due to the reciprocating motion of the piston 21 is pumped to the water quality meter on the ground via the pressure feed pipe 35, and various physical properties are measured by the water quality meter.
一方、揚水ポンプ７により、計測部６を通して地下水
を採水すると同時に、この計測部６による地下水の物性
値の測定を行う。まず、地上から遠隔操作信号を送出し
て所定の各測定部11〜15による物性値測定を行う。各測
定部11〜15で測定された物性値は、各測定部11〜15の回
路部内にある制御回路を介して周波数変調され、直流電
源に重畳されてケーブルで地上へと搬送される。On the other hand, the groundwater is sampled by the pumping unit 7 through the measuring unit 6, and at the same time, the physical property value of the groundwater is measured by the measuring unit 6. First, a remote control signal is transmitted from the ground, and physical property values are measured by predetermined measuring units 11 to 15. The physical property values measured by the measuring units 11 to 15 are frequency-modulated via a control circuit in the circuit unit of each of the measuring units 11 to 15, superimposed on a DC power supply, and conveyed to the ground by a cable.
遠隔操作信号による指令及び物性値の搬送方法につい
て具体的に説明する。各測定部11〜15はそれぞれ固有の
呼び出し周波数を持っており、地上に設けられた制御手
段は、作動させるべき各測定部11〜15に対応する周波数
信号を直流電源に重畳されてケーブルを介して送出し、
各測定部11〜15に対するポーリング（呼び出し）を行
う。ポーリングされた各測定部11〜15は、これに対応し
てセンサーにより測定された物性値を周波数変調した形
で送出する。各物性値には特定の周波数バンドが割り当
てられており、バンド幅に対応したレンジで物性値の送
出が行なわれる。この場合、複数の各測定部11〜15を同
時にポーリングしなければ、物性値送出用の周波数バン
ドは重複して設定されてもよく、ケーブルの特性等を考
慮して適宜決定されればよい。A method of transferring a command and a physical property value by a remote operation signal will be specifically described. Each of the measuring units 11 to 15 has a unique calling frequency, and the control means provided on the ground superimposes a frequency signal corresponding to each of the measuring units 11 to 15 to be operated on a DC power supply via a cable. Out,
Polling (calling) to each of the measurement units 11 to 15 is performed. Each of the polled measurement units 11 to 15 transmits the physical property value measured by the sensor in a frequency-modulated form corresponding to the polled measurement unit. A specific frequency band is assigned to each property value, and the property value is transmitted in a range corresponding to the bandwidth. In this case, if the plurality of measuring units 11 to 15 are not polled at the same time, the frequency bands for transmitting the physical property values may be set in an overlapping manner, and may be appropriately determined in consideration of the characteristics of the cable and the like.
そして、所定期間にわたって地下水の物性値を計測し
た後は、上部、下部パッカー９、10を収縮させて計測装
置１をボーリング孔４内から引き抜き、次のボーリング
孔４に計測装置１を挿入する。このようにして、建造物
周辺における地下水の物性値測定を行なうのである。After measuring the physical property values of the groundwater for a predetermined period, the upper and lower packers 9 and 10 are contracted to pull out the measuring device 1 from the inside of the boring hole 4 and insert the measuring device 1 into the next boring hole 4. In this way, the physical property values of the groundwater around the building are measured.
従って、この実施例の計測装置１は、上部、下部パッ
カー９、10間にセンサーを備えた計測部６が設けられて
いるので、計測装置１をボーリング孔４内に挿入すれば
その位置における地下水の物性値を直接測定することが
でき、測定誤差が小さい。しかも、伸縮自在なパッカー
９、10により計測装置１をボーリング孔４内に固定する
構成であるから、ボーリング孔４の径によらず確実な測
定ができる。また、第５図に示すように、計測装置１を
挿入すべき孔内が屈曲している場合、その屈曲状態に応
じて適宜フレキシブルパイプＰが屈曲して計測装置全体
を屈曲させ、いかなるボーリング孔４にも計測装置１を
挿入することができる。Therefore, in the measuring device 1 of this embodiment, since the measuring unit 6 including the sensor is provided between the upper and lower packers 9 and 10, if the measuring device 1 is inserted into the boring hole 4, the groundwater at the position is not changed. Can be directly measured, and the measurement error is small. Moreover, since the measuring device 1 is fixed in the boring hole 4 by the elastic packers 9 and 10, reliable measurement can be performed regardless of the diameter of the boring hole 4. Also, as shown in FIG. 5, when the inside of the hole into which the measuring device 1 is to be inserted is bent, the flexible pipe P is bent as appropriate according to the bent state, and the entire measuring device is bent, so that any boring hole 4, the measuring device 1 can be inserted.
さらに本実施例の揚水ポンプ７は、シリンダ20の両端
に吸込兼吐出機構24、24が設けられた構成であるので、
従来のポンプと異なり、ピストン21の往復動の全工程に
おいて地下水の圧送が行なえ、圧送効率を十分高めるこ
とが可能となる。これにより、1000m程度、もしくはそ
れ以上の大深度からの地下水の採取が可能となると共
に、通常の小径のボーリング孔（50mmφ程度）に挿入可
能となるようにシリンダ20の外形を制限しても十分な圧
送能力を確保しうる揚水ポンプ７を実現することができ
る。また、本実施例の測定装置１を用いる場合におい
て、掘削孔に曲がりが無いときには、フレキシブルパイ
プＰを省略した構成にしてもよい。Further, since the water pump 7 of this embodiment has a configuration in which the suction and discharge mechanisms 24, 24 are provided at both ends of the cylinder 20,
Unlike conventional pumps, groundwater can be pumped in all the steps of the reciprocation of the piston 21, and the pumping efficiency can be sufficiently increased. This makes it possible to collect groundwater from a large depth of about 1000m or more, and it is sufficient to limit the outer shape of the cylinder 20 so that it can be inserted into a normal small-diameter borehole (about 50mmφ). It is possible to realize the water pump 7 capable of ensuring a high pumping capacity. In the case where the measuring device 1 of the present embodiment is used, the flexible pipe P may be omitted when there is no bend in the excavation hole.
次に、本発明の第２の実施例について、第６図および
第７図を参照して説明する。なお、本実施例において、
前記実施例と同様の構成となる部分には、共通の符号を
付してその説明を省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and FIG. In this embodiment,
Portions having the same configuration as in the above embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof will be omitted.
本実施例の計測装置１は、揚水ポンプ７の周囲の水圧
を検知するための圧力計（圧力センサ）と、この圧力計
によって検出された検出信号に基づいて、前記揚水ポン
プ７の駆動量を制御する制御装置とが設けられた構成と
なっている。The measuring device 1 of the present embodiment measures the driving amount of the pump 7 based on a pressure gauge (pressure sensor) for detecting the water pressure around the pump 7 and a detection signal detected by the pressure gauge. The configuration is such that a control device for controlling is provided.
第６図において、符号Ｉは、ボーリング孔４内に配置
された制御系を示し、符号IIは、地表部に設置された制
御系を示している。In FIG. 6, reference numeral I indicates a control system arranged in the borehole 4, and reference numeral II indicates a control system installed on the ground surface.
制御系Ｉは、ボーリング孔４内の地下水圧を検知する
圧力計と、揚水ポンプ７と、この揚水ポンプ７を駆動さ
せるモータと、このモータの駆動量を制御する制御回路
とを備えた構成となっている。The control system I includes a pressure gauge for detecting the underground water pressure in the borehole 4, a pump 7, a motor for driving the pump 7, and a control circuit for controlling the driving amount of the motor. Has become.
また、制御系IIは、前記圧力計からの検知信号を受
信する送受信部と、この送受信部からの圧力データを
受信するとともに、揚水ポンプ７の最適な駆動量を算出
する制御変換部と、この制御変換部からの変換信号を
受けるとともに、ボーリング孔４内の制御回路に駆動デ
ータを送信する電圧制御部とを備えた構成となってい
る。Further, the control system II includes a transmission / reception unit that receives a detection signal from the pressure gauge, a pressure conversion unit that receives pressure data from the transmission / reception unit, and calculates an optimal drive amount of the water pump 7; A voltage control unit that receives a conversion signal from the control conversion unit and transmits drive data to a control circuit in the boring hole 4 is provided.
このような制御系を備えた計測装置１では、ボーリン
グ孔４中の圧力計は、パッカー間の地下水の絶対圧力を
検出し、ケーブルを介して地表にデータを送る。圧力計
信号は、送受信部で受信され、ディジタル信号化され、
制御変換部で表示されたり、プリントアウトされたりす
る。制御変換部は、パソコン、CRT又はLCD等の表示装
置、プリンタ及び入力用キーボード等で構成されてい
る。In the measuring device 1 provided with such a control system, the pressure gauge in the borehole 4 detects the absolute pressure of the groundwater between the packers, and sends the data to the ground via a cable. The pressure gauge signal is received by the transmission / reception unit, converted into a digital signal,
Displayed or printed out by the control conversion unit. The control conversion unit includes a personal computer, a display device such as a CRT or an LCD, a printer, an input keyboard, and the like.
一方、キーボードより圧力の中心値及び許容変動範囲
が入力される。ポンプ駆動モータは、ケーブルを介して
電圧制御部より供給される直流電圧によって駆動され
る。On the other hand, the central value of the pressure and the allowable fluctuation range are input from the keyboard. The pump drive motor is driven by a DC voltage supplied from a voltage controller via a cable.
直流電源電圧は、圧力計の測定圧力（Ｐ）が圧力の中
心値P0と許容変動範囲δＰにおける設定された範囲（P0
〜δＰ〜P0＋δＰ）に収まるように電圧制御部で増減さ
れる。DC power supply voltage, the range in which the measured pressure of the pressure gauge (P) is set in the allowable fluctuation range δP centered value P 0 of the pressure (P 0
To δP to P 0 + δP).
すなわち、第７図に示すように、Ｐ＜P0＋δＰの時
は、電圧はそのまま維持されるが、Ｐ＜P0−δＰになる
と電圧を徐々に上昇させ、Ｐ＝P0となった時に電圧を固
定する。また、Ｐ＞P0＋δP0になると、電圧を徐々に下
降させ、Ｐ＝P0となった時に電圧を固定する。この判断
は、制御変換部内で行われ、電圧制御部へ増減の指令を
するものである。That is, as shown in FIG. 7, when P <P 0 + δP, the voltage is maintained as it is, but when P <P 0 −δP, the voltage is gradually increased, and when P = P 0 , Fix the voltage. When P> P 0 + δP 0 , the voltage is gradually decreased, and when P = P 0 , the voltage is fixed. This determination is performed in the control conversion unit, and instructs the voltage control unit to increase or decrease.
次に、本発明の地下水計測装置１の第３の実施例につ
いて第８図を参照して説明する。なお、本実施例におい
て、前記実施例と同様の構成となる部分には、共通の符
号を付してその説明を省略する。Next, a third embodiment of the groundwater measuring apparatus 1 of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, portions having the same configuration as in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
本実施例の計測装置１では、計測部６に備えられた物
性値測定用のセンサの表面を洗浄する洗浄機構50が設け
られた構成となっている。The measuring apparatus 1 of the present embodiment has a configuration in which a cleaning mechanism 50 for cleaning the surface of a sensor for measuring physical properties provided in the measuring unit 6 is provided.
この洗浄機構50は、第８図に示すように、たとえばセ
ラミックを円形に形成してなる研磨部材51と、この研磨
部材51を、その中心軸を中心に回転自在に支持するウォ
ームホイール52と、このウォームホイール52に螺合して
駆動力を与えるウォームギヤー53および駆動モータ54
と、この駆動モータ54の駆動量を制御する制御回路55に
よって概略構成されている。As shown in FIG. 8, the cleaning mechanism 50 includes, for example, a polishing member 51 formed of ceramic in a circular shape, a worm wheel 52 that rotatably supports the polishing member 51 about its central axis, and A worm gear 53 and a drive motor 54 that screw into the worm wheel 52 to provide a driving force
And a control circuit 55 for controlling the drive amount of the drive motor 54.
前記駆動モータ54、制御回路55およびウォームホイー
ル52の下端部は、略密閉型のケーシング56によって覆わ
れており、このケーシング56上部には、前記ウォームホ
イール52を密着状態で、かつ回転自在に保持する軸受部
57が設けられている。また、ケーシング56内で、前記ウ
ォームホイール52の下方には、位置検知センサ59、59が
設置されている。また、前記研磨部材51は、スプリング
58によって、ウォームホイール52の上方へ付勢されてい
る。この洗浄機構50は、計測部６に備えられたセンサの
電極部の下方に配置されている。The drive motor 54, the control circuit 55, and the lower end of the worm wheel 52 are covered by a substantially sealed casing 56, and the upper portion of the casing 56 holds the worm wheel 52 in close contact and rotatably. Bearing part
57 are provided. Further, in the casing 56, below the worm wheel 52, position detection sensors 59, 59 are provided. Further, the polishing member 51 includes a spring
The worm wheel 52 urges the worm wheel 52 upward. The cleaning mechanism 50 is disposed below an electrode section of a sensor provided in the measuring section 6.
この洗浄機構50を使用する場合、前記センサに付着あ
るいは析出した不純物を取り除くように適宜研磨部材51
を作動させればよいが、特に、大深度の場合は、研磨部
材51の突出する力がより多く必要になるので駆動モータ
を２個用いた駆動方式にしてもよい。When the cleaning mechanism 50 is used, the polishing member 51 is appropriately removed so as to remove impurities adhered or deposited on the sensor.
In particular, in the case of a large depth, a greater amount of the projecting force of the polishing member 51 is required. Therefore, a driving method using two driving motors may be used.
本実施例の計測装置１では、ボーリング孔４内での地
下水の物性値を測定している際、前記センサに硫化物等
が付着したり析出した場合に、洗浄機構50を作動させる
ことによってこれら付着物を除去することができる。こ
のとき、電極先端は、研磨されると、ごくわずか短くな
るが、研磨部材51に設けられたスプリング58によって適
宜調節されるので支障をきたすことはない。このように
して、本実施例の洗浄機構50を使用すれば、センサの表
面をつねに良好な状態に維持することができる。In the measuring device 1 of the present embodiment, when measuring the physical property values of the groundwater in the borehole 4, when the sulfide or the like adheres to or precipitates from the sensor, the cleaning mechanism 50 is activated. Deposits can be removed. At this time, when the electrode tip is polished, the electrode tip is slightly shortened. However, since it is appropriately adjusted by the spring 58 provided on the polishing member 51, there is no problem. In this way, the use of the cleaning mechanism 50 of the present embodiment makes it possible to always maintain the sensor surface in a good state.
次に、本発明の第４の実施例について、第９図を参照
して説明する。本実施例の計測装置１には、さらに、地
表部分に設置される計測部60が設けられた構成となって
いる。この計測部60は、揚水ポンプ７によって揚水され
た地下水を吸入、排出する計測部本体61と、この計測部
本体61内にセンサ部62、63、64を突出する形態で設けら
れた計測回路65から概略構成されている。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The measuring device 1 of the present embodiment is configured to further include a measuring unit 60 installed on the surface of the ground. The measuring section 60 includes a measuring section main body 61 for sucking and discharging groundwater pumped by the pump 7 and a measuring circuit 65 provided in the measuring section main body 61 so as to protrude the sensor sections 62, 63, and 64. It is roughly constituted from.
計測部本体61は、外観略箱型の密閉容器であって、そ
の一側面下方には揚水ポンプ７によって揚水された地下
水を吸入する吸入孔66が形成され、前記一側面に対向す
る側面の上方には、吸入孔66から吸入された地下水を排
出する排出孔67が形成されている。そして、この計測部
本体61の形状及び内容積は、揚水ポンプ７の湧水量との
関係と、地下水が流れ易く、かつ、できるだけ小容量と
するように考慮されている。また、この計測部本体61
は、内部を透視することができるように、透明材料を用
いた構成とするのが望ましい。The measuring unit main body 61 is a closed container having a substantially box shape in appearance, and a suction hole 66 for sucking groundwater pumped by the water pump 7 is formed below one side surface thereof, and above a side surface facing the one side surface. Is formed with a discharge hole 67 for discharging groundwater sucked from the suction hole 66. The shape and the internal volume of the measuring section main body 61 are taken into consideration in relation to the amount of spring water of the water pump 7 and to make the groundwater easy to flow and to have as small a capacity as possible. In addition, this measuring unit main body 61
It is desirable to use a transparent material so that the inside can be seen through.
計測回路65から延びるセンサ部62、63、64は、計測部
本体61の上面を貫通して、その先端部が計測部本体61内
に突出するように設定されている。このとき、センサ部
62、63、64の配置は、より正確な測定値を得られるよう
に配置される。すなわち、水温と電導度とは関係が密接
なので、極力近接させる。電導度のセンサ部63の真中の
孔68は、地下水が通り易い方向とする。内部液の滲み出
る電極センサ（PH,ORP）等は、後方の順番で測定する位
置がのぞましい。The sensor units 62, 63, 64 extending from the measurement circuit 65 are set so as to penetrate the upper surface of the measurement unit main body 61 and protrude into the measurement unit main body 61 at the distal end. At this time, the sensor unit
The arrangement of 62, 63, 64 is arranged to obtain more accurate measurements. That is, since the water temperature and the electrical conductivity are closely related, they are brought as close as possible. The hole 68 in the middle of the conductivity sensor unit 63 is set in a direction in which groundwater easily passes. The positions of the electrode sensors (PH, ORP) and the like from which the internal liquid seeps out are preferably measured in the rearward order.
本実施例の計測装置１では、ボーリング孔４内の計測
部６位置において計測された物性値と、湧水ポンプ７に
よって湧水されて、地表の計測部60によって計測された
物性値とを比較することによって、地下水の物性値の計
測の信頼性を向上させることができる。In the measuring device 1 of the present embodiment, the physical property value measured at the position of the measuring unit 6 in the borehole 4 is compared with the physical property value measured by the measuring unit 60 on the surface of the ground which is springed by the spring pump 7. By doing so, the reliability of the measurement of the physical property value of the groundwater can be improved.
次に、本発明の第５の実施例について、第10図を参照
して説明する。本実施例の計測装置は、計測部６の到達
深度を適確に把握するために、この計測装置１を繰り出
すためのケーブル５のケーブル線長さを測る測定器70を
設けた構成となっている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The measuring device of the present embodiment has a configuration in which a measuring device 70 for measuring the cable line length of the cable 5 for feeding out the measuring device 1 is provided in order to accurately grasp the reaching depth of the measuring unit 6. I have.
この測定器70は、第10図に示すように、ケーブル５を
巻き取るウインチドラム71と、このウインチドラム71付
近に設けられた測定用滑車72と、これらウインチドラム
71と測定用滑車72を回転自在に保持する基台73とから構
成されている。As shown in FIG. 10, the measuring device 70 includes a winch drum 71 for winding the cable 5, a measuring pulley 72 provided near the winch drum 71, and a winch drum 71.
It comprises a base 71 for holding a measurement pulley 72 rotatably.
この測定用滑車72を介してウインチドラム71にケーブ
ル５を巻取るとともに、ケーブル５の繰り出しを行な
う。そして、この測定用滑車72の回転数を図示しない算
定手段によって積算してケーブル長さとする。また、測
定用滑車72の回転を微分してケーブル５の繰り出し速度
を算出することができる。The cable 5 is wound around the winch drum 71 via the pulley 72 for measurement, and the cable 5 is fed out. Then, the number of rotations of the measurement pulley 72 is integrated by calculation means (not shown) to obtain a cable length. Further, it is possible to calculate the payout speed of the cable 5 by differentiating the rotation of the measurement pulley 72.
さらに、計測部６に設けられた圧力センサからのデー
タによって、この計測部６の深度位置を算出し、前記測
定器70によって算出された深度位置と比較することによ
って正確な深度位置を把握することができる。Further, a depth position of the measuring unit 6 is calculated based on data from a pressure sensor provided in the measuring unit 6, and an accurate depth position is obtained by comparing the calculated depth position with the depth position calculated by the measuring device 70. Can be.
なお、この発明の地下水計測装置は、その細部が前記
実施例に限定されず、種々の変形例が可能である。例え
ば、各測定部11〜15の構成は一例であり、他の物性値を
測定しうる測定部を付加したり、あるいは前記各測定部
11〜15のいずれかを削除することも任意である。また、
前記実施例では、計測データ及び制御信号を周波数信号
で伝送しているが、これをFSK又はPSKによるディジタル
信号でシリアル伝送することも任意である。さらに、前
記第１ないし第５の実施例のうち、いずれの実施例の組
み合わせとしてもよい。The details of the groundwater measuring apparatus of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, the configuration of each of the measurement units 11 to 15 is an example, and a measurement unit capable of measuring another physical property value is added, or each of the measurement units
It is optional to delete any of 11 to 15. Also,
In the above-described embodiment, the measurement data and the control signal are transmitted as frequency signals, but they may be transmitted serially as digital signals using FSK or PSK. Further, any of the first to fifth embodiments may be combined.
「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明の地下水計測装置
と地下水計測方法によれば、地中に掘削された掘削孔内
に挿入されて該掘削孔内の地下水の物性値の計測を行う
ものであって、物性値測定用のセンサーを備えた計測部
と、該計測部の上下にそれぞれ配設された伸縮自在なパ
ッカーと、これらパッカーによって仕切られた空間内へ
流入する地下水を地上へ揚水する揚水ポンプと、前記セ
ンサーからの計測信号を地上に送信する送信手段とから
なる構成としたので、計測装置を掘削孔内に挿入すれば
その位置における地下水の物性値を直接測定することが
でき、測定誤差が小さい。特に、物性値のうち、水温、
PHについては、その場所で直接測定ができるので、精度
の高いデータを収集することができる。しかも、伸縮自
在なパッカーにより計測装置を掘削孔内に固定する構成
であるから、掘削孔の径によらず確実な測定ができる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the groundwater measuring apparatus and the groundwater measuring method of the present invention, the physical property value of the groundwater in the borehole inserted into the borehole excavated in the ground is inserted. A measuring unit having a sensor for measuring physical property values, telescopic packers arranged above and below the measuring unit, and groundwater flowing into a space partitioned by these packers. And a transmitting means for transmitting the measurement signal from the sensor to the ground, so that if a measuring device is inserted into the drilling hole, the physical property value of the groundwater at that position is directly measured. Measurement error is small. In particular, water temperature,
Since PH can be measured directly at the location, highly accurate data can be collected. In addition, since the measuring device is fixed in the borehole by the elastic packer, reliable measurement can be performed regardless of the diameter of the borehole.
また、計測装置に揚水ポンプの周囲の水圧を検知する
圧力センサと、この圧力センサによって検出された検出
信号に基づいて、前記揚水ポンプの駆動量を制御する制
御装置が設けられた構成としたので、パッカー間に流入
する地下水の量と、揚水ポンプによって揚水される地下
水の量との均衡を図ることができるようになり、パッカ
ーによって仕切られた空間の地下水圧が揚水ポンプの揚
水によって急激な水圧変化を起こすおそれを排除でき、
地下水中に溶存していたO2、CO2等の値に変化をきたす
ことがなくなる。Further, since the measuring device is provided with a pressure sensor for detecting the water pressure around the pump and a control device for controlling the driving amount of the pump based on the detection signal detected by the pressure sensor, The amount of groundwater flowing between the packers and the amount of groundwater pumped by the pump can be balanced, and the groundwater pressure in the space separated by the packers can be rapidly increased by the pumping pump. Can eliminate the risk of change,
The value of O 2 , CO 2, etc. dissolved in the groundwater does not change.
また、計測装置に自由面内を屈曲自在に構成された屈
曲部材が設けられた構成としたので、たとえば、掘削孔
が曲がっていても、この曲がりに合わせて装置が曲がる
ため、掘削孔内にスムーズに挿入することが可能にな
る。Further, since the measuring device is provided with a bending member configured to bend freely in the free plane, for example, even if the drilling hole is bent, the device bends in accordance with the bending, so that the inside of the drilling hole is It becomes possible to insert smoothly.
また、計測装置の計測部に備えられた物性値計測用の
センサの表面を洗浄する洗浄機構が設けられた構成とし
たので、掘削孔内の地下水中に硫化物等の成分が多い場
合であって、PHセンサや酸化還元センサの電極部に成分
が付着あるいは析出あるいは腐食をおこすおそれがあっ
ても、前記洗浄機構によってセンサの表面を常に洗浄で
きるので、良好な感度を維持することができ、正確な物
性値を得ることができる。In addition, since a cleaning mechanism for cleaning the surface of the sensor for measuring physical properties provided in the measuring unit of the measuring device is provided, there is a case where a large amount of a component such as sulfide is present in the groundwater in the borehole. Therefore, even if there is a possibility that the components may adhere to or deposit or corrode on the electrode portion of the PH sensor or the oxidation-reduction sensor, the surface of the sensor can be constantly cleaned by the cleaning mechanism, so that good sensitivity can be maintained. Accurate physical property values can be obtained.
また、地下水中に掘削された掘削孔内の地下水の物性
値の計測を行なうにあたり、計測部に備えられた物性値
測定用のセンサからの計測信号によって計測された物性
値と、揚水ポンプによって揚水された地下水の物性値と
を比較して行なうこととしたので、それぞれの物性値の
ずれから、これらの物性値のより正確な値が容易に把握
できる。In addition, when measuring the physical property values of the groundwater in the borehole drilled in the groundwater, the physical property value measured by the measurement signal from the physical property value sensor provided in the measuring unit and the pumping pump Since the comparison is made with the measured physical property values, more accurate values of these physical property values can be easily grasped from deviations of the respective physical property values.
また、地下水の物性値を測定する地下水計測装置の到
達深度を検出するにあたり、計測部に備えられた圧力セ
ンサによって検出された圧力データと、地表から前記地
下水計測装置までのケーブルの繰り出し長さを測定して
得られたケーブルの長さデータとを比較して行なうこと
としたので、それぞれのデータのずれから、地下水計測
装置のより正確な到達深度が容易に把握される。Further, upon detecting the reaching depth of the groundwater measuring device for measuring the physical property value of the groundwater, the pressure data detected by the pressure sensor provided in the measuring unit and the feeding length of the cable from the ground surface to the groundwater measuring device are used. Since the comparison is made with the cable length data obtained by the measurement, a more accurate arrival depth of the groundwater measuring device can be easily grasped from the deviation of each data.
第１図ないし第５図は、この発明の第１の実施例である
地下水計測装置を示す図であって、第１図は全体構成を
示す断面図、第２図は計測部の構成を示す断面図、第３
図は電導度測定部のみを取り出して示した断面図、第４
図は揚水ポンプのみを取り出して示した断面図、第５図
は計測装置の使用状態を示す状態図、第６図および第７
図は本発明の第２の実施例を示す図であって、第６図は
ポンプの駆動量を制御する制御系を説明するための概略
図、第７図は制御状態を示す状態図、第８図は本発明の
第３の実施例を示す図であって、清浄機構部分の拡大断
面図、第９図は本発明の第４の実施例を示す図であっ
て、地表に設置された計測部の拡大断面図、第10図は本
発明の第５の実施例を示す全体図である。 １……地下水計測装置、 ４……ボーリング孔（掘削孔）、 ６……計測部、 ７……揚水ポンプ、 ９、10……パッカー。1 to 5 are diagrams showing a groundwater measuring device according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration, and FIG. 2 shows a configuration of a measuring unit. Sectional view, third
The figure is a cross-sectional view showing only the conductivity measuring part, and FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing only the water pump, and FIG. 5 is a state diagram showing a use state of the measuring device, and FIGS.
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a control system for controlling the driving amount of the pump, FIG. 7 is a state diagram showing a control state, FIG. FIG. 8 is a view showing a third embodiment of the present invention, in which an enlarged sectional view of a cleaning mechanism portion, and FIG. 9 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, which is installed on the ground. FIG. 10 is an enlarged sectional view of the measuring section, and FIG. 10 is an overall view showing a fifth embodiment of the present invention. 1 ... groundwater measuring device 4 ... boring hole (drilling hole) 6 ... measuring unit 7 ... pumping pump 9, 10 ... packer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆司 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央２丁目２ 番20号 株式会社鶴見精機内 (72)発明者 渡辺 和博 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央２丁目２ 番20号 株式会社鶴見精機内 (72)発明者 鈴木 博親 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央２丁目２ 番20号 株式会社鶴見精機内 (72)発明者 嶋田 純 茨城県つくば市並木２丁目103―102 (72)発明者 石井 卓 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 安達 建男 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 堀江 芳博 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21B 49/08 E21B 47/06──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Takashi Suzuki, Inventor 2-2-2-20, Tsurumichuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Tsurumi Seiki Co., Ltd. (72) Kazuhiro Watanabe 2-chome, Tsurumichuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 2-20 Inside Tsurumi Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Hirochika Suzuki 2-20-2 Tsurumi Chuo, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture 2-20 Inside Tsurumi Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Jun Shimada 2-chome Namiki, Tsukuba, Ibaraki Prefecture 103-102 (72) Inventor Taku Ishii 2- 16-1, Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Inventor Tateo Adachi 2-6-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiro Horie 2-16-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) E21B 49/08 E21B 47/06
Claims (6)
掘削孔内の地下水の物性値の計測を行う地下水計測装置
であって、物性値測定用のセンサーを備えた計測部と、
該計測部の上下にそれぞれ配設された伸縮自在なパッカ
ーと、これらパッカーによって仕切られた空間内へ流入
する地下水を地上へ揚水する揚水ポンプと、前記センサ
ーからの計測信号を地上に送信する送信手段とからなる
ことを特徴とする地下水計測装置。1. A groundwater measuring device which is inserted into a borehole excavated in the ground and measures physical properties of groundwater in the borehole, comprising: a measuring unit having a sensor for measuring physical properties; ,
Telescopic packers respectively disposed above and below the measuring unit, a pump for pumping groundwater flowing into the space partitioned by the packers to the ground, and a transmission for transmitting a measurement signal from the sensor to the ground. Means for measuring groundwater.
ンサと、この圧力センサによって検出された検出信号に
基づいて、前記揚水ポンプの駆動量を制御する制御装置
が設けられたことを特徴とする請求項１記載の地下水計
測装置。2. A pump according to claim 1, further comprising a pressure sensor for detecting a water pressure around the pump, and a control device for controlling a driving amount of the pump based on a detection signal detected by the pressure sensor. The groundwater measurement device according to claim 1, wherein
が設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の地下水計測装置。3. The groundwater measuring apparatus according to claim 1, further comprising a bending member configured to bend in a free plane.
の表面を洗浄する洗浄機構が設けられたことを特徴とす
る請求項１から請求項３記載の地下水計測装置。4. The groundwater measuring apparatus according to claim 1, further comprising a cleaning mechanism for cleaning a surface of a physical property value sensor provided in the measuring unit.
値の計測を行なうにあたり、計測部に備えられた物性値
測定用のセンサから計測信号によって計測された物性値
と、揚水ポンプによって揚水された地下水の物性値とを
比較して行なうことを特徴とする地下水計測方法。5. A physical property value measured by a physical property value sensor from a physical property value measuring sensor provided in a measuring unit, when measuring a physical property value of groundwater in a borehole excavated in the ground, and a pumping pump. A groundwater measurement method characterized by comparing physical property values of groundwater pumped by the method.
の到達深度を検出するにあたり、計測部に備えられた圧
力センサによって検出された圧力データと、地表から前
記地下水計測装置までのケーブルの繰り出し長さを測定
して得られたケーブル線長さデータとを比較して行なう
ことを特徴とする地下水計測方法。6. A method for detecting the depth of arrival of a groundwater measuring device for measuring physical property values of groundwater, wherein a pressure data detected by a pressure sensor provided in a measuring unit and a cable extending from the ground surface to the groundwater measuring device. A method for measuring groundwater, wherein the method is performed by comparing the measured data with cable length data obtained by measuring the length.
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|---|---|---|---|
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- 1989-08-07 JP JP20428489A patent/JP2799382B2/en not_active Expired - Fee Related
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