JP3645862B2

JP3645862B2 - Groundwater level lowering method and groundwater level lowering apparatus

Info

Publication number: JP3645862B2
Application number: JP2002033721A
Authority: JP
Inventors: 茂吉高橋
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Asahi Techno Corp
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Asahi Techno Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP2003239296A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水位低下方法及び地下水位低下装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築の基礎工、地下鉄、地下街など地下での作業の安全性、経済性は地下水対策の良否に大きく左右される。
従来、地下水対策として、地下水が流入するのを遮水壁で防止する止水工、或いは地下水を地上に排水することによって地下水位を低下させる地下水位低下方法が知られている。
【０００３】
前記地下水位低下方法は、釜場排水工法、ディープウエル工法等に代表される重力排水工法とウエルポイント工法等に代表される強制排水工法とに大別される。
前記ディープウエル工法は、図３に示すように、地下水を内部に通すストレーナ部１００を有する管１０１を土中に挿入し、この管１０１にシャフトタイプのボアホールポンプ（図示省略）を取り付け、自然水位と井戸内水位との水頭差を利用して排水する工法である。その集水能力は、一般にはその重力差の大小により左右される。
従って、ディープウエル工法では、ストレーナ部１００を目的の地下水位より出来るだけ下方に配置する方が有効である。
【０００４】
前記ウエルポイント工法は、ウエルポイントと呼ばれる集水部を先端に有するパイプを地中に打ち込んだ後、集水部内に配設させたポンプで地下水を吸引させて地下水位の低下を図るものである。
また、前記ディープウエル工法において、バキューム装置を備え、強制排水させることにより、地下水位の更なる低下を図ったバキュームディープウエル工法も知られている。
【０００５】
ところで、前記バキュームディープウエル工法の場合、図４に示すように、地下水位が、ストレーナ部１１０の上端部よりも下に下がると、ストレーナ部１１０を通って井戸内に地下水と一緒に空気も流入することとなる。また地下水位が、ストレーナ部１１０の上端部よりも下に下がらなくても、砂と砂の間を通って水と混合した空気がストレーナ部１１０の外側まで導かれ、内部の低圧による吸引力によってストレーナ部１１０を通って井戸内に地下水と一緒に流入することがある。ストレーナ部１１０を通って井戸内に空気が流入すると、バキューム効果が減殺される。そして、水位が更に低下すればするほど、バキューム効果が低下してしまうという問題点があった。
【０００６】
すなわち、以上のバキュームディープウエル工法では、周囲の地盤側から管１０２の中の低圧領域に空気が侵入することができる深さの範囲（以下、通気可能範囲という。）がストレーナ部の長さにより決定されていた。
すなわち、ストレーナ部１１０の長さが、通気可能範囲の長さに等しい。通気可能範囲の上端はストレーナ部１１０の上端と一致する。
そのため、通気可能範囲の上端の位置を下げることとストレーナ部１１０の上端の位置を下げることは同値であった。すなわち、管１０２全体の長さに対し、ストレーナ部１１０を相対的に短くすれば、通気可能範囲の上端が相対的に低い位置に変更されることとなる。
上述のように地盤内の空気が管１０２内に侵入してしまうと、管１０２内外の気圧差が小さくなってしまい、真空集水効果（バキューム効果）が弱くなるという問題がある。
したがって、通気可能範囲はできるだけ低い（深い）位置に設けたほうが、地下水位が低下する過程で、バキューム効果を長期に維持することができ有利である。
一方、通気可能範囲をできるだけ低い（深い）位置に設けるためにストレーナ部１１０を短くすると集水面積（この集水面積は、ストレーナ部１１０の側面積に相当する。）が縮小されて、集水能力が減殺されるという問題がある。
ストレーナ部１１０はある程度長く設けたほうが集水面積が広くなるので、集水能力を高めることができ有利である。
【０００７】
バキュームディープウエル工法のように、水中ポンプ等の揚水手段により強制的に地下水を排出する場合には、管１０２内外の圧力差に基づく真空吸引力は、管１０２内で水を持ち上げる、すなわち、揚水することよりも、管１０２の周囲の地盤中の地下水を管１０２の方へ引き寄せ集めることに使われる。管１０２内に導かれた水は水中ポンプにより揚水されるので、管１０２内で真空吸引力に相反する方向の重力が加わる水柱が長く（高く）形成されることはない。したがって、管１０２内外の圧力差の大部分は、管１０２内の水柱に加わる重力により消失することなく、管１０２の周囲に対して吸引力を発生させる。このように、管１０２内の地下水の揚水を水中ポンプにより行う場合は、強力な吸引力を持って地盤中の地下水が単位時間あたり大量に集められる。地盤中の地下水を引き寄せる吸引力が強力であればあるほど、ストレーナ部１１０を長く設けて集水面積を広くとることが強く要請される。例えば以上のような事情により、集水能力を高めるためにストレーナ部１１０を長くするということが要請されるのである。
【０００８】
特開2000-27170号公報には、以上のようなストレーナ部１１０の長さと通気可能範囲との従属性を解き、集水面積を縮小する（ストレーナ部１１０を短くする）ことなく、より低水位になるまで真空集水効果を維持することを目的の一つとする地下水位低下装置（以下、従来技術イとする。）が開示されている。
【０００９】
図５に従来技術イの地下水位低下装置を地盤に配置した状態の地盤の断面図を示す。
図５に示すように従来技術イの地下水位低下装置は、ケーシング管９２と、ケーシング管９２の下端に接続されたストレーナ管（ストレーナ部）９３とが地盤に埋設され、ストレーナ管９３の外周に形成されるフィルタ層Ｂからストレーナ管９３内に流入した地下水を水中ポンプ９７により強制的に地上に排出することにより地下水位を低下させるものである。
そして、内筒管９６がストレーナ管９３内に、ストレーナ管９３の内壁から所定間隔離間して配置される。内筒管９６にはストレーナ管９３の上端より低位置に通水孔９６ａが穿設されている。ストレーナ管９３と内筒管９６との間に隙間ａが設けられ、地下水位がストレーナ管９３の上端よりも下で通水孔９６ａよりも上に位置する場合に、内筒管９６内への空気の侵入が阻止されるように前記内筒管とケーシング管９２とが繋がれている。
【００１０】
従来技術イによれば、隙間ａ内で空気と水とを分離することができる。すなわち、水は下に、空気は上に移動して分離する。ストレーナ管９３と内筒管９６との間の隙間ａ内で空気と水とが分離されるので、隙間ａ内で明確な水面（以下「隙間内水面」という。）が現れる。この隙間内水面が内筒管９６の外周部に設けられた通水孔９６ａより上にあれば、通水孔９６ａは水面下にあり、隙間内水面上に存在する空気が通水孔を通ることはない。
したがって本発明によれば、通気可能範囲はストレーナ管の長さによっては決定されず、通水孔９６ａの位置によって決定される。通気可能範囲の上端の位置は通水孔９６ａの上端の位置と一致する。
そのため、通気可能範囲をより低位置に変更するために、ストレーナ管９３の上端をより低位置に変更することは無いし、反対に、ストレーナ管９３の上端をより高位置に変更するために、通気可能範囲をより高位置に変更することも無い。
すなわちストレーナ管９３の長さと通気可能範囲との従属性が解かれたので、ストレーナ管の長さ（集水面積）を大きくとった上で、通気可能範囲をより低位置に設置することが可能となった。
よって従来技術イによれば、集水面積を縮小することなく、より低水位になるまで真空集水効果を維持することができる、すなわち、広い集水面積かつ高い真空吸引力を持続して集水することができるという効果がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の従来技術イにあっても次ぎにような課題がった。
第一に、内筒管が地盤に埋設されるケーシング管に接続されるので、既存のディープウエル工法の設備に対し適用する際には設計・施工の変更が必要となり、負担が増大し得る。
第二に、ケーシング管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならない。第三に、内筒管は地盤に埋設されるケーシング管に固定されるので、井戸毎に必要となり、撤去して異なる井戸に使い回すことは難しい。また、水位の変化に追随させることも困難である。
【００１２】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、既存の設備に変更を加えることなく適用でき、効率的で利便性の高い地下水位低下方法、地下水位低下装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、
真空ポンプ１１と、
集水口を有する集水容器７と、
揚水ポンプ６と、
前記揚水ポンプに接続する排水管４とを備え、
前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納されてなる揚水装置を用いた地下水位低下方法であって、
前記集水容器を井戸内に挿入し下降させて前記集水口を前記井戸内の水面下に沈めた上で、前記真空ポンプにより前記集水容器の内部空間を排気するとともに、前記集水容器内の水を前記揚水ポンプにより揚水し、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記集水容器をさらに下降させることを特徴とする地下水位低下方法である。
【００１４】
前記集水容器は管状に（集水容器の側壁全体を筒状に）形成される場合がある。この場合、以下の説明で集水容器を集水管と呼ぶ場合がある。集水容器の水平断面は、円形の他、多角形形状に形成しても良い。井戸に挿入する場合は、集水容器の側壁全体を円筒状に形成することが好ましい。
請求項１記載の発明によれば、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、井戸内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということがなく、効率的に真空度を上げることができる。
また請求項１記載の発明によれば、集水容器を井戸内に挿入し下降させて集水口を井戸内の水面下に沈めた上で、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、集水口は水により遮蔽されるから、集水容器の内部空間が真空に保持される。そして、真空吸引力により集水口から水を吸引する。この吸引力は、特に井戸周囲の地層に含まれる地下水を集水するために有効に使われる。揚水ポンプが、前記集水容器内に配置されているので、集水容器の真空吸引力により集められた水を揚水ポンプにより汲み上げる。その揚水は排水管により地上等へ導かれ排出される。
また請求項１記載の発明によれば、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器をさらに下降させるので、水位の低下に追随させることができ、水位の低下に追随させて集水容器の集水口が水面下に沈んでいる限りは、集水容器の内部空間に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記揚水装置として、前記集水口が前記集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されてなる揚水装置を用いることを特徴とする。
【００１６】
集水口として集水容器の下端に設けられた開口部が水面上に現れる場合は、集水容器の内部空間に空気が侵入し、集水容器内の真空度が低下する。集水容器の下端の開口部が集水容器の側壁に対して垂直に切られたのものであると、開口部は水平に位置するので、集水容器の下端の開口部が水面上に現れる場合は、開口部全体が水面上に現れてしまい、開口部全体が空気の侵入口となる。そのため、空気は一気に集水容器内に侵入してしまい、集水容器内部と外部の気圧が平衡し真空による吸水能力は失われるおそれがある。低下した分の真空度は真空ポンプにより回復することができるが、集水容器内に侵入した空気量が多量であるほど、真空度を回復するために集水容器内から排出すべき空気量が多量となるので、損失が大きいこととなる。
しかし請求項２記載の発明に用いられる揚水装置は、集水容器の下端が開口され、前記集水口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されているため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気の侵入を制限し、それにより集水容器内の真空を維持することができる。
したがって請求項２記載の発明によれば、不意に、集水容器の下端の開口部全体が水面上に現れ、空気が一気に集水容器内に侵入し、集水容器内部と外部の気圧が平衡して真空が失われることを防止することができ、真空ポンプによって比較的微量の空気を排出することにより低下した分の真空度を回復することができるので、長期にわたり真空吸引力による集水能力を継続的に発揮することができ、下端の開口部により大量に集水することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、例えば図２に示すように、前記集水容器７を地盤Aに対して上下動可能にする駆動装置１６を用い、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記駆動装置を操作して前記集水容器を下降させることを特徴とする。
【００１８】
したがって請求項３記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができる揚水装置を用いるので、揚水開始後、揚水の進行に伴う水位の低下に迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、例えば図１に示すように、
地盤に埋設され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ部２を有する管と、
真空ポンプ１１と、
集水口を有する集水容器７と、
揚水ポンプ６と、
前記揚水ポンプに接続する排水管４とを備え、
前記集水容器は、前記管の内壁との間に隙間を設けて前記管内に配置され、
前記集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納され、
前記集水容器は、前記管に対して上下動可能にされてなることを特徴とする地下水位低下装置である。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、真空ポンプと、集水容器と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続する排水管とからなる揚水装置部分は、地盤に埋設され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ部を有する管（以下「井戸側管」という。）とは独立の構成であり、井戸側管に固定されるわけではないので、井戸側管に挿入し、必要に応じて井戸側管内を上下に移動させ、使用後は引き上げて撤去することができる。
したがって、既存のディープウエル工法の井戸側管に変更を加えることなく適用することができる。
また、井戸側管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということもない。集水容器の容積を井戸側管のそれに対して小さく設計することができるので、真空引きすべき容積が小さくなり、効率的に真空度を上げることができる。
さらに、揚水装置部分は、複数の井戸で使い回すことができる。
また請求項４記載の発明によれば、集水容器は、井戸側管の内壁との間に隙間を設けて井戸側管内に配置されているので、次のようになる。
地盤粒子間の地下水には、幾分か空気が混合している。地盤中の地下水とその地下水に混合した空気はストレーナ部を通って井戸側管内に流入し、水と空気に分離する。井戸側管の内壁と集水容器との間の隙間が設けられているので、集水容器に到達する前に、かかる隙間にて水と空気は分離し、隙間内に明確な水面が形成される。この隙間内の水面より集水容器の集水口が下にあれば、集水容器内に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができる。
集水容器は、井戸側管に対して上下動可能にされているから、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器を下降させることができ、水位の変化に追随させることができる。
また、集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された集水容器の内部空間は真空ポンプにより排気可能にされているから、集水容器の集水口を水面下に沈めた上で真空ポンプにより集水容器の内部空間により排気すれば、集水容器内を減圧し真空度を高めることができる。
集水容器は、井戸側管内で上下動可能であるから、井戸の底まで降下することができ、ストレーナ部の上端より地下水位が低下しても、依然として真空吸引力を発揮し、地下水を集水することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、例えば図１に示すように、
前記集水口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部７ａとから構成されてなることを特徴とする。
【００２２】
集水口として集水容器の下端に設けられた開口部が水面上に現れる場合は、集水容器の内部空間に空気が侵入し、集水容器内の真空度が低下する。集水容器の下端の開口部が集水容器の側壁に対して垂直に切られたのものであると、開口部は水平に位置するので、集水容器の下端の開口部が水面上に現れる場合は、開口部全体が水面上に現れてしまい、開口部全体が空気の侵入口となる。そのため、空気は一気に集水容器内に侵入してしまい、集水容器内部と外部の気圧とが平衡し真空による吸水能力は失われるおそれがある。真空ポンプにより低下した分の真空度は回復することができるが、集水容器内に侵入した空気量が多量であるほど、真空度を回復のために集水容器内から排出すべき空気量が多量となるので、損失が大きいこととなる。
しかし請求項５記載の発明によれば、集水容器の下端が開口され、前記集水口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されているため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気に侵入を制限し、それにより集水容器内の真空度の低下を抑えることができる。
したがって請求項５記載の発明によれば、不意に、集水容器の下端の開口部全体が水面上に現れ、空気が一気に集水容器内に侵入し、集水容器内部と外部の気圧が平衡して真空が失われることを防止することができ、真空ポンプによって比較的微量の空気を排出することにより低下した分の真空度を回復することができるので、長期にわたり真空吸引力による集水能力を継続的に発揮することができ、下端の開口部により大量に集水することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、例えば図２に示すように、駆動装置１６を備え、前記集水容器７が前記駆動装置により前記井戸側管１，２，３に対して上下動可能にされてなることを特徴とする。
【００２４】
したがって請求項６記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができるので、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する水位に迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
以下に本発明の一実施形態（第１の実施形態）につき図１を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
図１に示すように本実施形態の揚水装置２０は、真空ポンプ１１と、集水容器としての集水管７と、揚水ポンプ６と、排水管４と、ゲートバルブ５と、吸気用ホース１０とを備える。本実施形態の地下水揚水装置は、地盤Ａに埋設されたケーシング管１、ケーシング管１の下端に設けられたストレーナ管２、及び、ストレーナ管２の下端に設けられた砂溜まり管３と、揚水装置２０とを備える。図１においてＢはフィルタ層である。
【００２６】
ケーシング管１は、例えば、鋼管から出来ている。ケーシング管１は、例えば、１ロット＝３．０ｍ毎に分割された分割体（例えば、鋼管）を連結したものから構成しても良い。
ストレーナ管２は、例えば、外形が円筒状のものであって、その外周に所定の間隔で隙間を形成するように鋼線が巻かれたものからなり、該隙間から地下水を内部に流入させることが出来るようになっている。
ストレーナ管２の下端は、砂溜まり管３に接合されている。
ケーシング管１とストレーナ管２と砂溜まり管３は連接され、一つの井戸側管を形成し、ストレーナ管２はストレーナ部を構成する。この井戸側管の外周には、砂利などが充填されたフィルタ層Ｂが設けられている。ストレーナ部は、鋼管の外周部に小孔を多数設けることで構成しても良い。
【００２７】
集水管７は、例えば、鋼管等の非透水性のものから出来ていて、上端は遮蔽され、下端が開口されたものである。集水管７は、その開口された下端の端面から切り込まれた切欠部７ａを側部に有する。この下端の開口部と切欠部７ａとにより集水口が構成される。
集水管７の上端遮蔽部材のほぼ中央には、排水管４が貫通している。集水管７の内側に位置する排水管４の下端には揚水ポンプ６が接続されている。揚水ポンプ６は、例えば、ポンプ本体とモータ部が一体化されたものである。排水管４は、地上まで延設されており、地上の部分にゲートバルブ５が設けられている。揚水ポンプ６は、集水管７の側壁との間に隙間を設けて集水管７内に配置されている。揚水ポンプ６の吸込み口６ａは、集水管７の切欠部７ａの上端よりもさらに高い位置にあるが、切欠部７ａの上端よりも低い位置に位置させても良い。
また、集水管７の上端には、地上の真空ポンプから延設された吸気用ホース１０が接続される。集水管７の内部空間は吸気用ホース１０を介して真空ポンプ１１に連通し、真空ポンプ１１により排気可能である。
【００２８】
集水管７は井戸に固定されるものではなく、井戸とは独立して設けられたものであり、ケーシング管１やストレーナ管２の内壁との間に隙間ａを設けて配置され、揚水ポンプ６とともに上下に移設可能である。集水管７と揚水ポンプ６は吊り下げて支持されたり、井戸内の地下水に浸水した際には、浮力により支持される場合がある。
【００２９】
次に、地下水揚水装置により地下水位を低下させる動作につき説明する。
まず、一体的に組み立てられた集水管７と揚水ポンプ６とを、井戸内に挿入し、降下させ、井戸内の地下水に浸水させる。その際、少なくとも切欠部７ａが完全に水面下に沈むようにする。その上で、真空ポンプ１１を作動させ、集水管７内の空気を吸引する。集水管７内は外部の空気から遮断されているから、集水管７内の気圧は次第に低下する。すなわち真空度が増す。
次に、揚水ポンプ６を作動させた上で、ゲートバルブ５を開き、揚水を開始する。揚水は、排水管４により地上に導かれる。
【００３０】
揚水の進行に伴い、次第に地下水位が低下していく。揚水開示時点で集水管７を比較的浅い位置に設置していた場合は、隙間ａ内に形成された水面９が切欠部７ａの上端より下に低下する前に、集水管７をさらに深い位置に降下させる。それに伴って揚水ポンプ６も降下する。隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かったか否かは、集水管７内の気圧の変化により検出することができる。なぜなら、水面９が切欠部７ａに差し掛かって、切欠部７ａを通して空気が集水管７内に侵入した場合、集水管７内の気圧が瞬間的に変化する特異な挙動を見せるからである。その気圧の挙動は真空ポンプ１１等に設けられた計器により検出することができる。そのような挙動が検出される前に、集水管７を井戸の底まで降下させてもよい。
集水管７の下端が井戸の底に着いた場合において、集水管７内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を弱め、隙間ａ内の水面９を上昇させる。それにより集水管７内の真空度の低下を抑えることができる。すなわち、集水管７内の気圧が変化し隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かったことが検知できたら、ゲートバルブ５を操作して揚水ポンプ６の単位時間あたりの揚水量（吐出量）を下げ、切欠部７ａの隙間内水面９より上の部分の大きさを調整し、集水管７内に侵入する単位時間あたりの空気量を制御することができる。ここで、切欠部７ａの隙間内水面９より上の部分の大きさを調整することには、再び隙間内水面９を切欠部７ａの上端より上に上昇させることも含まれる。その場合、再び集水管７内への空気の侵入はストップされる。このような制御により、集水管７内に侵入する空気量を制限し、集水管７内外の気圧差を維持することができる。一方、集水管７内の水面８が揚水ポンプ６の吸込み口６ａより上にあれば、揚水を継続することができる。
【００３１】
以上のように揚水ポンプ６により強制的に地下水を排出する場合には、集水管７内に導かれた水は揚水ポンプ６により揚水される。したがって、集水管７内外の圧力差に基づく吸引力は、水を持ち上げる、すなわち、揚水することよりも、井戸の周囲の地盤中の地下水を井戸内の吸込み口６ａ周囲まで引き寄せ集めることに専ら使われる。すなわち、集水管７内外の圧力差は、井戸の周囲に対して吸引力を発生させる。このように、真空集水力と、揚水ポンプとの協働により広範囲からの集水と大深度からの揚水が可能となる。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
次に図２を参照して他の実施形態（第２の実施形態）について説明する。図２は本発明の第２の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
【００３３】
本実施形態は、第1の実施形態と同様の構成であるが、以下の点で構成が異なる。
図２に示すように、本実施形態の地下水位低下装置は揚水装置２１を備える。揚水装置２１の集水管７はロープ１４により吊り下げられて支持される。また、集水管７を上下動させるための駆動装置として巻揚げ装置（ウィンチ）１６を備える。
ロープ１４の地上側の一端は巻揚げ装置１６に巻回されている。ケーシング管１の中心の直上には滑車１５が固定されており、巻揚げ装置１６から延出するロープ１４は滑車１５を介してケーシング管１内に下垂し、集水管７の上端に結合された留金１７に接続されている。巻揚げ装置１６によりロープ１４を巻回したり延出させたりすることにより、集水管７及び集水管７内に内装されている揚水ポンプ６は、井戸内を上下に移動する。この上下動の妨げとならないように、排水管１２及び吸気用ホース１３を十分な長さとするとともに、ゴム、ビニール等の可撓性のある材料から構成するとよい。ロープ１４の代わりに軸を集水管７に結合し、その軸を駆動装置により上下に動かしても良い。軸とする場合は集水管７に加わる浮力によらず集水管７を強制的に水中に沈ませることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の地下水揚水装置による汚染物質の回収動作につき説明する。
まず、巻揚げ装置１６によりロープ１４を延出させて、ロープ１４の下端に吊り下げられている集水管７と揚水ポンプ６とを下降させて、井戸内に挿入し、集水管７の下端を井戸内の地下水に着水させる。その上で、真空ポンプ１１を作動させ、集水管７内の空気を吸引する。
集水管７の下端の切欠部７aを含めた集水口が完全に浸水していない場合は、水面上の揮発性有機化合物を含む汚染ガスを吸引する。水面上の揮発性有機化合物を含む汚染ガスは集水管７内に集められ、吸気用ホース１３を介して地上へ回収される。
また、揚水ポンプ６を作動させてゲートバルブ５を開き、表層のオイル１８、エマルジョン化した地下水１９等を含む汚染水を汲み上げる。地下水表層の汚染水は、集水管７内に集められ、揚水ポンプ６により汲み上げられ排水管４を介して地上へ回収される。
回収された汚染ガス及び汚染水はそれぞれ浄化装置（図示せず）に送られ浄化処理される。
【００３５】
汚染ガス及び汚染水を効率良く汲み上げるためには、図２に示すように、汚染物質の多い地下水表層部に集水管７の下端の集水口を位置させることが必要である。
揚水の進行に伴い、次第に地下水位が低下していく中で、隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かったか否かは、集水管７内の気圧の上昇により検出することができる。このことを利用し、集水管７内の気圧の上昇が検出されたら、巻揚げ装置１６を操作して集水管７をさらに下降させて、集水管７の下端の切欠部７aを含めた集水口が完全に水面上に浮上しないように制御し、集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御する。
また、集水管７が汚染物質の少ない比較的深い部分まで下降してしまった場合は、汲み上げられる汚染水の量の低下が見られる。このことを利用し、汚染水の量の低下が検出されたら、巻揚げ装置１６を操作して集水管７を上昇させて、集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御する。
【００３６】
以上のように集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御することにより、汚染水及び汚染ガスを効率良く回収することができる。また上述したように、真空集水力と、揚水ポンプとの協働により広範囲からの集水と大深度からの揚水が可能であるので、広範囲の汚染物質の回収が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように請求項１記載の発明によれば、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、井戸内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということがなく、効率的に真空度を上げることができるという効果がある。
また請求項１記載の発明によれば、集水容器を井戸内に挿入し下降させて集水口を井戸内の水面下に沈めた上で、真空ポンプにより集水容器の内部空間を排気するので、集水口は水により遮蔽されるから、集水容器の内部空間が真空に保持される。そして、真空吸引力により集水口から水を吸引する。この吸引力は、特に井戸周囲の地層に含まれる地下水を集水するために有効に使われる。揚水ポンプが、前記集水容器内に配置されているので、集水容器の真空吸引力により集められた水を揚水ポンプにより汲み上げる。その揚水は排水管により地上等へ導かれ排出される。
また請求項１記載の発明によれば、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器をさらに下降させるので、水位の低下に追随させることができるとういう効果があり、水位の低下に追随させて集水容器の集水口が水面下に沈んでいる限りは、集水容器の内部空間に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができるという効果がある。
【００３８】
上述したように請求項２又は請求項５記載の発明によれば、集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で形成された切欠部が集水容器の側壁に設けられているため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気の侵入を制限し、それにより集水容器内の真空を維持することができるという効果がある。
【００３９】
上述したように請求項４記載の発明によれば、真空ポンプと、集水容器と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続する排水管とからなる揚水装置部分は、井戸側管とは独立の構成であり、井戸側管に固定されるわけではないので、井戸側管に挿入し、必要に応じて井戸側管内を上下に移動させ、使用後は引き上げて撤去することができるという効果がある。
したがって、既存のディープウエル工法の井戸側管に変更を加えることなく適用することができるという効果がある。
また、井戸側管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならないということもない。集水容器の容積を井戸側管のそれに対して小さく設計することができるので、真空引きすべき容積が小さくなり、効率的に真空度を上げることができるという効果がある。
さらに、揚水装置部分は、複数の井戸で使い回すことができるという効果がある。
また請求項４記載の発明によれば、集水容器は、井戸側管の内壁との間に隙間を設けて井戸側管内に配置されているので、かかる隙間にて水と空気は分離し、隙間内に明確な水面が形成される。この隙間内の水面より集水容器の集水口が下にあれば、集水容器内に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持することができるという効果がある。
集水容器は、井戸側管に対して上下動可能にされているから、揚水開始後、揚水の進行に伴う水面の低下に応じて集水容器を下降させることができ、水位の変化に追随させることができるという効果がある。
また、集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された集水容器の内部空間は真空ポンプにより排気可能にされているから、集水容器の集水口を水面下に沈めた上で真空ポンプにより集水容器の内部空間により排気すれば、集水容器内を減圧し真空度を高めることができるという効果がある。
集水容器は、井戸側管内で上下動可能であるから、井戸の底まで降下することができ、ストレーナ部の上端より地下水位が低下しても、依然として真空吸引力を発揮し、地下水を集水することができるという効果がある。
【００４０】
また請求項３記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができる揚水装置を用いるので、揚水開始後、揚水の進行に伴う水位の低下に迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができるという効果がある。
また請求項６記載の発明によれば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装置により上昇・降下させることができるので、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する水位に迅速に追随させることができるという効果がある。例えば、水面付近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の揚水装置及び地下水位低下装置を示す模式図である。
【図３】従来のディープウエル工法を説明するための地盤断面図である。
【図４】従来のバキュームディープウエル工法を説明するための地盤断面図である。
【図５】従来技術イの地下水位低下装置を地盤に配置した状態の地盤の断面図である。
【符号の説明】
１ケーシング管
２ストレーナ管（ストレーナ部）
３砂溜まり管
４，１２排水管
５ゲートバルブ
６揚水ポンプ
７集水管（集水容器）
７ａ切欠部
１０，１３吸気用ホース
１１真空ポンプ
２０，２１揚水装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a groundwater level lowering method and a groundwater level lowering apparatus.
[0002]
[Prior art]
The safety and economic efficiency of underground work such as civil engineering, building foundations, subways, and underground shopping malls are greatly affected by the quality of groundwater countermeasures.
Conventionally, as countermeasures for groundwater, there are known water-stopping works that prevent the inflow of groundwater with a shielding wall, or groundwater level lowering methods that lower the groundwater level by draining groundwater to the ground.
[0003]
The groundwater level lowering method is roughly classified into a gravity drainage method represented by the Kamaba drainage method and the deep well method and a forced drainage method represented by the wellpoint method and the like.
In the deep well method, as shown in FIG. 3, a pipe 101 having a strainer section 100 for passing groundwater is inserted into the soil, and a shaft-type borehole pump (not shown) is attached to the pipe 101 so that the natural water level is This is a method of draining water by utilizing the head difference between the water level in the well and the well. The water collecting capacity is generally affected by the magnitude of the gravity difference.
Therefore, in the deep well method, it is more effective to arrange the strainer portion 100 as low as possible from the target groundwater level.
[0004]
In the well point method, a pipe having a water collection part called a well point at the tip is driven into the ground, and then groundwater is sucked with a pump disposed in the water collection part to lower the groundwater level. .
Further, in the deep well method, a vacuum deep well method is known in which a vacuum device is provided and forced drainage is performed to further lower the groundwater level.
[0005]
By the way, in the case of the vacuum deep well method, as shown in FIG. 4, when the groundwater level falls below the upper end of the strainer part 110, air also flows into the well through the strainer part 110 and into the well. Will be. Even if the groundwater level does not drop below the upper end of the strainer section 110, the air mixed with water through the sand is guided to the outside of the strainer section 110, and the suction force due to the internal low pressure It may flow along with the groundwater through the strainer section 110 into the well. When air flows into the well through the strainer section 110, the vacuum effect is diminished. And there was a problem that a vacuum effect will fall, so that a water level falls further.
[0006]
That is, in the vacuum deep well construction method described above, the depth range in which air can enter the low-pressure region in the pipe 102 from the surrounding ground side (hereinafter referred to as a ventable range) depends on the length of the strainer portion. It was decided.
That is, the length of the strainer portion 110 is equal to the length of the ventable range. The upper end of the ventilation range coincides with the upper end of the strainer section 110.
For this reason, lowering the position of the upper end of the ventilation range is equivalent to lowering the position of the upper end of the strainer portion 110. That is, if the strainer portion 110 is relatively shortened with respect to the entire length of the tube 102, the upper end of the ventable range is changed to a relatively low position.
As described above, if the air in the ground enters the tube 102, the pressure difference between the inside and outside of the tube 102 becomes small, and the vacuum water collection effect (vacuum effect) becomes weak.
Therefore, it is advantageous to provide the ventilation range at a position as low (deep) as possible, because the vacuum effect can be maintained for a long time in the process of lowering the groundwater level.
On the other hand, if the strainer part 110 is shortened in order to provide a possible ventilation range at a position as low (deep) as possible, the water collection area (this water collection area corresponds to the side area of the strainer part 110) is reduced. There is a problem that the ability is reduced.
If the strainer section 110 is provided to a certain extent, the water collection area increases, which is advantageous because the water collection capacity can be increased.
[0007]
When the groundwater is forcibly discharged by a pumping means such as a submersible pump as in the vacuum deep well method, the vacuum suction force based on the pressure difference between the inside and outside of the pipe 102 lifts the water inside the pipe 102, that is, the pumping water Rather than doing, it is used to draw and collect groundwater in the ground around the pipe 102 toward the pipe 102. Since the water introduced into the pipe 102 is pumped by the submersible pump, the water column to which gravity in the direction opposite to the vacuum suction force is applied is not formed long (high) in the pipe 102. Therefore, most of the pressure difference inside and outside the tube 102 does not disappear due to gravity applied to the water column in the tube 102, and generates a suction force around the tube 102. Thus, when the groundwater in the pipe 102 is pumped by the submersible pump, a large amount of groundwater in the ground is collected per unit time with a strong suction force. The stronger the suction force that draws groundwater in the ground, the stronger the demand for a longer water collection area by providing the strainer section 110 longer. For example, due to the above circumstances, it is required to lengthen the strainer section 110 in order to increase the water collecting capacity.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27170 discloses the above-described dependency between the length of the strainer section 110 and the ventilation range, and reduces the water collection area without shortening the water collection area (shortening the strainer section 110). Until now, a groundwater level lowering device (hereinafter referred to as the prior art a) whose purpose is to maintain the vacuum water collecting effect is disclosed.
[0009]
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the ground in a state where the groundwater level lowering device of the prior art (a) is arranged on the ground.
As shown in FIG. 5, the groundwater level lowering device according to the prior art (a) includes a casing pipe 92 and a strainer pipe (strainer portion) 93 connected to the lower end of the casing pipe 92 embedded in the ground. The groundwater flowing into the strainer pipe 93 from the formed filter layer B is forcibly discharged to the ground by the submersible pump 97 to lower the groundwater level.
The inner tube 96 is arranged in the strainer tube 93 at a predetermined distance from the inner wall of the strainer tube 93. A water passage hole 96 a is formed in the inner tube 96 at a position lower than the upper end of the strainer tube 93. When a gap a is provided between the strainer pipe 93 and the inner cylinder pipe 96, and the groundwater level is below the upper end of the strainer pipe 93 and above the water passage hole 96a, the clearance into the inner cylinder pipe 96 is increased. The inner tube and the casing tube 92 are connected so as to prevent air from entering.
[0010]
According to the prior art A, air and water can be separated in the gap a. That is, water moves down and air moves up and separates. Since air and water are separated in the gap a between the strainer tube 93 and the inner tube 96, a clear water surface (hereinafter referred to as “water surface in the gap”) appears in the gap a. If the water surface in the gap is above the water passage hole 96a provided in the outer peripheral portion of the inner tube 96, the water passage hole 96a is below the water surface, and air existing on the water surface in the gap passes through the water passage hole. There is nothing.
Therefore, according to the present invention, the ventilation range is not determined by the length of the strainer pipe, but by the position of the water passage hole 96a. The position of the upper end of the ventable range coincides with the position of the upper end of the water passage hole 96a.
Therefore, in order to change the ventable range to a lower position, the upper end of the strainer pipe 93 is not changed to a lower position. Conversely, in order to change the upper end of the strainer pipe 93 to a higher position, There is no need to change the ventilation range to a higher position.
In other words, since the dependency between the length of the strainer pipe 93 and the ventable range has been solved, it is possible to install the ventable range at a lower position while increasing the length of the strainer pipe (water collecting area). It became.
Therefore, according to the prior art i, the vacuum water collection effect can be maintained until the water level becomes lower without reducing the water collection area, i.e., the wide water collection area and the high vacuum suction force are continuously collected. There is an effect that water can be used.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are the following problems even in the above-described prior art i.
First, since the inner tube is connected to a casing tube embedded in the ground, when applied to existing deep well construction equipment, the design / construction needs to be changed, which can increase the burden.
Second, a relatively large space in the casing tube must be evacuated. Thirdly, since the inner tube is fixed to a casing tube buried in the ground, it is necessary for each well, and it is difficult to remove and reuse it for different wells. It is also difficult to follow changes in the water level.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and provides an effective and convenient groundwater level lowering method and groundwater level lowering apparatus that can be applied to existing equipment without any change. This is the issue.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is, for example, as shown in FIG.
A vacuum pump 11;
A water collection container 7 having a water collection port;
A pump 6 and
A drain pipe 4 connected to the pump;
The internal space of the water collection container can be evacuated by the vacuum pump,
The pump is a groundwater level lowering method using a pumping device housed in the water collection container,
The water collection container is inserted into a well and lowered, and the water collection port is submerged below the surface of the water in the well, and then the internal space of the water collection container is exhausted by the vacuum pump. Water is pumped up by the pump, and the water collecting container is further lowered in accordance with a drop in the water level as the pumping proceeds.
[0014]
The water collecting container may be formed in a tubular shape (the entire side wall of the water collecting container is formed in a tubular shape). In this case, the water collection container may be called a water collection pipe in the following description. The horizontal cross section of the water collecting container may be formed in a polygonal shape in addition to a circular shape. When inserting into a well, it is preferable to form the whole side wall of a water collection container in a cylindrical shape.
According to the first aspect of the present invention, since the internal space of the water collecting container is exhausted by the vacuum pump, it is not necessary to evacuate a relatively large space in the well, and the degree of vacuum is efficiently increased. be able to.
Further, according to the first aspect of the present invention, the water collection container is inserted into the well and lowered, and the water collection port is submerged below the water surface in the well, and then the internal space of the water collection container is exhausted by the vacuum pump. Since the water collection port is shielded by water, the internal space of the water collection container is maintained in a vacuum. Then, water is sucked from the water collection port by a vacuum suction force. This suction force is effectively used to collect groundwater contained in the formation around the well. Since the pump is disposed in the water collection container, the water collected by the vacuum suction force of the water collection container is pumped up by the pump. The pumped water is led to the ground by a drain pipe and discharged.
According to the invention described in claim 1, after the start of pumping, the water collecting container is further lowered in accordance with the lowering of the water level accompanying the progress of pumping, so that the lowering of the water level can be followed. As long as the water collection port of the water collection container is submerged below the water surface, air does not enter the internal space of the water collection container, and the vacuum in the water collection container can be maintained.
[0015]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein, as the pumping device, the water collecting port is cut from an opening provided at a lower end of the water collecting container and a lower end of the side wall of the water collecting container. In this embodiment, a pumping device is used, which is composed of a notch provided on the side wall of the water collecting container.
[0016]
When an opening provided at the lower end of the water collection container as a water collection port appears on the water surface, air enters the internal space of the water collection container, and the degree of vacuum in the water collection container decreases. If the opening at the lower end of the water collection container is cut vertically to the side wall of the water collection container, the opening is positioned horizontally, so if the opening at the lower end of the water collection container appears on the water surface The entire opening appears on the surface of the water, and the entire opening becomes an air entrance. For this reason, the air enters the water collecting container at a stretch, and the air pressure inside the water collecting container and the external air pressure are balanced, and there is a possibility that the water absorbing ability by the vacuum is lost. The degree of vacuum can be recovered by a vacuum pump, but the more air that has entered the water collection container, the more air that must be discharged from the water collection container to recover the vacuum. Since the amount is large, the loss is large.
However, in the pumping device used in the invention of claim 2, the lower end of the water collecting container is opened, and the water collecting port is cut from the lower end of the water collecting container and the lower end of the side wall of the water collecting container. In a rare aspect, it is composed of a notch provided on the side wall of the water collection container, so that in the process of gradually lowering the water surface around the water collection container due to the progress of pumping, the periphery of the water collection container When the surface of the water reaches, a relatively small amount of air enters the water collection container. If air enters the water collecting container, a decrease in the degree of vacuum in the water collecting container can be detected by a meter provided in a vacuum pump or the like. If a decrease in the vacuum level in the water collection container is detected, in order to restrict further intrusion of air, the amount of water pumped by the pump is adjusted or the water collection container is lowered to restrict further air intrusion. , Thereby maintaining a vacuum in the water collection container.
Therefore, according to the second aspect of the present invention, the entire opening at the lower end of the water collecting container unexpectedly appears on the water surface, air enters the water collecting container at once, and the air pressure inside and outside the water collecting container is balanced. The vacuum can be prevented from being lost, and the reduced vacuum level can be recovered by discharging a relatively small amount of air using a vacuum pump. Can be continuously exhibited, and a large amount of water can be collected through the opening at the lower end.
[0017]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, for example, as shown in FIG. 2, by using a drive device 16 that allows the water collection container 7 to move up and down with respect to the ground A, The water collecting container is lowered by operating the driving device according to the accompanying decrease in the water level.
[0018]
Therefore, according to the invention described in claim 3, since the pumping device that can raise and lower the water collecting container and the pumping pump housed in the water collecting container by the driving device is used, the pumping is started after the pumping is started. The drop in water level can be followed quickly. For example, contaminants near the water surface can be efficiently removed.
[0019]
For example, as shown in FIG.
A pipe having a strainer portion 2 embedded in the ground and capable of flowing groundwater into the interior;
A vacuum pump 11;
A water collection container 7 having a water collection port;
A pump 6 and
A drain pipe 4 connected to the pump;
The water collecting container is disposed in the pipe with a gap between the inner wall of the pipe,
The internal space of the water collection container, in which the water collection port sinks below the water surface and is blocked from outside air, can be exhausted by the vacuum pump
The pump is housed in the water collection container;
The water collection container is a groundwater level lowering device characterized by being vertically movable with respect to the pipe.
[0020]
According to the fourth aspect of the present invention, the pumping device portion including the vacuum pump, the water collecting container, the pumping pump, and the drain pipe connected to the pumping pump is buried in the ground and allows groundwater to flow into the interior. It is an independent structure from a pipe having a strainer section (hereinafter referred to as “well side pipe”), and is not fixed to the well side pipe. It can be moved up and down in the well side pipe and lifted and removed after use.
Therefore, it can be applied to the well-side pipe of the existing deep well method without any change.
Moreover, it is not necessary to evacuate a relatively large space in the well side pipe. Since the volume of the water collecting container can be designed to be smaller than that of the well side pipe, the volume to be evacuated is reduced, and the degree of vacuum can be increased efficiently.
Furthermore, the pumping device part can be reused in a plurality of wells.
According to the invention described in claim 4, the water collecting container is arranged in the well side pipe with a gap between the water collecting container and the inner wall of the well side pipe.
The groundwater between the ground particles is somewhat mixed with air. The groundwater in the ground and the air mixed with the groundwater flow into the well side pipe through the strainer and separate into water and air. Since there is a gap between the inner wall of the well side pipe and the water collection container, before reaching the water collection container, water and air are separated in the gap, and a clear water surface is formed in the gap. The If the water collecting port of the water collecting container is below the water surface in the gap, air does not enter the water collecting container and the vacuum in the water collecting container can be maintained.
Since the water collection container can move up and down with respect to the well side pipe, the water collection container can be lowered according to the decrease in the water level accompanying the progress of pumping after the start of pumping, and the change in the water level can be followed. Can be made.
In addition, since the internal space of the water collection container, which has been submerged under the surface of the water and cut off from the outside air, can be evacuated by a vacuum pump, the water collection opening of the water collection container is submerged under the surface of the water before If the air is exhausted from the internal space of the water collecting container by the pump, the inside of the water collecting container can be decompressed and the degree of vacuum can be increased.
Since the water collection container can move up and down in the well side pipe, it can descend to the bottom of the well, and even if the groundwater level drops from the upper end of the strainer section, it still exhibits vacuum suction and collects groundwater. Can be water.
[0021]
The invention of claim 5 is the invention of claim 4, for example, as shown in FIG.
The water collecting port is composed of an opening provided at the lower end of the water collecting container and a notch 7a provided on the side wall of the water collecting container in a form cut from the lower end of the side wall of the water collecting container. It is characterized by that.
[0022]
When an opening provided at the lower end of the water collection container as a water collection port appears on the water surface, air enters the internal space of the water collection container, and the degree of vacuum in the water collection container decreases. If the opening at the lower end of the water collection container is cut vertically to the side wall of the water collection container, the opening is positioned horizontally, so if the opening at the lower end of the water collection container appears on the water surface The entire opening appears on the surface of the water, and the entire opening becomes an air entrance. For this reason, air enters the water collecting container at once, and the inside of the water collecting container and the external atmospheric pressure are balanced, and there is a possibility that the water absorbing ability by the vacuum is lost. The degree of vacuum reduced by the vacuum pump can be recovered, but the more air that has entered the water collection container, the more air that must be discharged from the collection container to recover the vacuum. Since the amount is large, the loss is large.
However, according to the invention of claim 5, the lower end of the water collecting container is opened, and the water collecting port is cut from the opening provided at the lower end of the water collecting container and the lower end of the side wall of the water collecting container. In the process of gradually lowering the water surface around the water collection container due to the progress of pumping, the water surface around the water collection container is formed at the upper end of the notch part. When approached, a relatively small amount of air enters the water collection container. If air enters the water collecting container, a decrease in the degree of vacuum in the water collecting container can be detected by a meter provided in a vacuum pump or the like. If a decrease in the vacuum level in the water collection container is detected, in order to restrict further intrusion of air, the amount of water pumped by the pump is adjusted or the water collection container is lowered to restrict intrusion to further air. As a result, a decrease in the degree of vacuum in the water collecting container can be suppressed.
Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, the entire opening at the lower end of the water collecting container unexpectedly appears on the water surface, air enters the water collecting container at once, and the air pressure inside and outside the water collecting container is balanced. The vacuum can be prevented from being lost, and the reduced vacuum level can be recovered by discharging a relatively small amount of air using a vacuum pump. Can be continuously exhibited, and a large amount of water can be collected through the opening at the lower end.
[0023]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein, for example, as shown in FIG. 2, a drive device 16 is provided, and the water collection container 7 is connected to the well side pipes 1, 2, 3 by the drive device. It is characterized in that it can be moved up and down.
[0024]
Therefore, according to the sixth aspect of the present invention, the water collecting container and the pumping pump housed in the water collecting container can be raised and lowered by the driving device, so the water collecting container and the water pumping pump housed in the water collecting container. Can follow the changing water level quickly. For example, contaminants near the water surface can be efficiently removed.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment (first embodiment) of the present invention will be described with reference to FIG. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
[0025]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a pumping device and a groundwater level lowering device according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the pumping device 20 of the present embodiment includes a vacuum pump 11, a water collecting pipe 7 as a water collecting container, a pumping pump 6, a drain pipe 4, a gate valve 5, and an intake hose 10. Is provided. The groundwater pumping apparatus of this embodiment includes a casing pipe 1 embedded in the ground A, a strainer pipe 2 provided at the lower end of the casing pipe 1, a sand pool pipe 3 provided at the lower end of the strainer pipe 2, Device 20. In FIG. 1, B is a filter layer.
[0026]
The casing pipe 1 is made of, for example, a steel pipe. For example, the casing pipe 1 may be configured by connecting divided bodies (for example, steel pipes) divided every lot = 3.0 m.
The strainer pipe 2 has, for example, a cylindrical outer shape, and has a steel wire wound around the outer periphery so as to form a gap at a predetermined interval, and allows groundwater to flow into the inside through the gap. Can be done.
The lower end of the strainer pipe 2 is joined to the sand pool pipe 3.
The casing pipe 1, the strainer pipe 2, and the sand pool pipe 3 are connected to form one well side pipe, and the strainer pipe 2 constitutes a strainer portion. A filter layer B filled with gravel or the like is provided on the outer periphery of the well side tube. You may comprise a strainer part by providing many small holes in the outer peripheral part of a steel pipe.
[0027]
The water collecting pipe 7 is made of a non-permeable material such as a steel pipe, for example, and has an upper end shielded and a lower end opened. The water collecting pipe 7 has a notch 7a cut from the open end surface of the lower end at the side. A water collecting port is constituted by the opening at the lower end and the notch 7a.
The drainage pipe 4 penetrates through substantially the center of the upper end shielding member of the water collection pipe 7. A pumping pump 6 is connected to the lower end of the drainage pipe 4 located inside the water collection pipe 7. The pumping pump 6 is, for example, an integrated pump body and motor unit. The drain pipe 4 extends to the ground, and a gate valve 5 is provided on the ground. The pump 6 is disposed in the water collection pipe 7 with a gap between the side wall of the water collection pipe 7. The suction port 6a of the pump 6 is located at a position higher than the upper end of the cutout portion 7a of the water collecting pipe 7, but may be located at a position lower than the upper end of the cutout portion 7a.
An intake hose 10 extending from a ground vacuum pump is connected to the upper end of the water collecting pipe 7. The internal space of the water collecting pipe 7 communicates with the vacuum pump 11 via the intake hose 10 and can be exhausted by the vacuum pump 11.
[0028]
The water collecting pipe 7 is not fixed to the well but is provided independently of the well, and is disposed with a gap a between the casing pipe 1 and the inner wall of the strainer pipe 2. At the same time, it can be moved up and down. The water collection pipe 7 and the pumping pump 6 may be supported by being suspended, or may be supported by buoyancy when submerged in groundwater in a well.
[0029]
Next, the operation of lowering the groundwater level by the groundwater pumping device will be described.
First, the integrally assembled water collecting pipe 7 and the pumping pump 6 are inserted into the well, lowered, and immersed in the groundwater in the well. At this time, at least the notch 7a is made to sink completely below the water surface. Then, the vacuum pump 11 is operated and the air in the water collecting pipe 7 is sucked. Since the inside of the water collecting pipe 7 is shielded from outside air, the atmospheric pressure in the water collecting pipe 7 gradually decreases. That is, the degree of vacuum increases.
Next, after operating the pump 6, the gate valve 5 is opened and pumping is started. The pumped water is guided to the ground by the drain pipe 4.
[0030]
As the pumping progresses, the groundwater level gradually decreases. If the water collection pipe 7 is installed at a relatively shallow position at the time of pumping disclosure, the water collection pipe 7 is placed at a deeper position before the water surface 9 formed in the gap a falls below the upper end of the notch 7a. Descent. Along with this, the pump 6 also descends. Whether or not the water surface 9 in the gap a has reached the notch 7 a can be detected by a change in the atmospheric pressure in the water collecting pipe 7. This is because, when the water surface 9 reaches the notch 7a and air enters the water collecting pipe 7 through the notch 7a, it shows a unique behavior in which the air pressure in the water collecting pipe 7 changes instantaneously. The behavior of the atmospheric pressure can be detected by a meter provided in the vacuum pump 11 or the like. The water collecting pipe 7 may be lowered to the bottom of the well before such behavior is detected.
In the case where the lower end of the water collecting pipe 7 reaches the bottom of the well, if a decrease in the degree of vacuum in the water collecting pipe 7 is detected, the amount of water pumped by the pump is reduced in order to limit further intrusion of air, The water surface 9 is raised. Thereby, the fall of the vacuum degree in the water collection pipe | tube 7 can be suppressed. That is, when it is detected that the air pressure in the water collection pipe 7 has changed and the water surface 9 in the gap a has reached the notch 7a, the gate valve 5 is operated to raise the pumping amount (discharge amount) per unit time of the pumping pump 6. ) And the size of the portion above the water surface 9 in the gap of the notch 7a can be adjusted, and the amount of air per unit time entering the water collecting pipe 7 can be controlled. Here, adjusting the size of the portion of the notch 7a above the in-gap water surface 9 includes raising the in-gap water surface 9 again above the upper end of the notch 7a. In that case, the entry of air into the water collecting pipe 7 is stopped again. By such control, the amount of air entering the water collecting pipe 7 can be limited, and the pressure difference between the inside and outside of the water collecting pipe 7 can be maintained. On the other hand, if the water surface 8 in the water collecting pipe 7 is above the suction port 6a of the pump 6, pumping can be continued.
[0031]
As described above, when the groundwater is forcibly discharged by the pumping pump 6, the water guided into the water collecting pipe 7 is pumped by the pumping pump 6. Therefore, the suction force based on the pressure difference between the inside and outside of the water collecting pipe 7 is used exclusively for drawing up and collecting the groundwater in the ground around the well to the vicinity of the suction port 6a in the well rather than lifting the water, that is, pumping the water. Is called. That is, the pressure difference between the inside and outside of the water collecting pipe 7 generates a suction force with respect to the periphery of the well. Thus, water collection from a wide range and pumping from a large depth are possible by cooperation with the vacuum water collecting force and the pump.
[0032]
[Second Embodiment]
Next, another embodiment (second embodiment) will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a pumping device and a groundwater level lowering device according to a second embodiment of the present invention.
[0033]
The present embodiment has the same configuration as the first embodiment, but the configuration is different in the following points.
As shown in FIG. 2, the groundwater level lowering apparatus of this embodiment includes a pumping device 21. The water collecting pipe 7 of the pumping device 21 is supported by being suspended by a rope 14. Further, a hoisting device (winch) 16 is provided as a driving device for moving the water collecting pipe 7 up and down.
One end of the rope 14 on the ground side is wound around a hoisting device 16. A pulley 15 is fixed immediately above the center of the casing tube 1, and the rope 14 extending from the hoisting device 16 hangs down into the casing tube 1 through the pulley 15 and is coupled to the upper end of the water collecting tube 7. It is connected to the clasp 17. By winding or extending the rope 14 by the hoisting device 16, the water collecting pipe 7 and the water pump 6 installed in the water collecting pipe 7 move up and down in the well. The drain pipe 12 and the suction hose 13 may be made sufficiently long and made of a flexible material such as rubber or vinyl so as not to hinder the vertical movement. Instead of the rope 14, a shaft may be coupled to the water collecting pipe 7, and the shaft may be moved up and down by a driving device. In the case of the shaft, the water collecting pipe 7 can be forcibly submerged regardless of the buoyancy applied to the water collecting pipe 7.
[0034]
Next, the pollutant recovery operation by the groundwater pumping apparatus of this embodiment will be described.
First, the rope 14 is extended by the hoisting device 16, the water collecting pipe 7 and the pump 6 that are suspended from the lower end of the rope 14 are lowered, inserted into the well, and the lower end of the water collecting pipe 7 is Land in the groundwater in the well. Then, the vacuum pump 11 is operated and the air in the water collecting pipe 7 is sucked.
When the water collecting port including the notch 7a at the lower end of the water collecting pipe 7 is not completely submerged, the contaminated gas containing the volatile organic compound on the water surface is sucked. Contaminated gas containing volatile organic compounds on the surface of the water is collected in the water collection pipe 7 and recovered to the ground via the intake hose 13.
Further, the pump 6 is operated to open the gate valve 5 and pump up contaminated water including oil 18 on the surface layer, ground water 19 emulsified and the like. Contaminated water on the surface layer of the groundwater is collected in the water collecting pipe 7, pumped up by the pumping pump 6, and collected to the ground through the drain pipe 4.
The collected pollutant gas and polluted water are sent to a purifier (not shown) and purified.
[0035]
In order to efficiently pump up the polluted gas and the contaminated water, it is necessary to locate the water collecting port at the lower end of the water collecting pipe 7 in the groundwater surface layer where there are many pollutants as shown in FIG.
Whether or not the water surface 9 in the gap a has approached the notch 7a while the groundwater level gradually decreases with the progress of pumping can be detected by an increase in the atmospheric pressure in the water collecting pipe 7. Using this fact, when an increase in the atmospheric pressure in the water collecting pipe 7 is detected, the water collecting pipe 7 is further lowered by operating the hoisting device 16, and the water collecting port including the notch portion 7 a at the lower end of the water collecting pipe 7. Is controlled so that it does not completely float on the water surface, and the water collecting port at the lower end of the water collecting pipe 7 is positioned on the surface layer of the groundwater where there is a lot of pollutants.
In addition, when the water collecting pipe 7 has descended to a relatively deep part with little contaminants, a decrease in the amount of contaminated water pumped up can be seen. Using this, if a decrease in the amount of contaminated water is detected, the hoisting device 16 is operated to raise the water collecting pipe 7, and the water collecting port at the lower end of the water collecting pipe 7 is moved to the groundwater surface layer where there is much pollutant. Control to position.
[0036]
As described above, the polluted water and the polluted gas can be efficiently recovered by controlling the water collecting port at the lower end of the water collecting pipe 7 so as to be positioned on the surface layer of the groundwater with a large amount of pollutants. Further, as described above, since the water can be collected from a wide range and pumped from a large depth by the cooperation of the vacuum water collecting force and the pump, it is possible to recover a wide range of pollutants.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the internal space of the water collecting container is exhausted by the vacuum pump, there is no need to evacuate a relatively large space in the well, which is efficient. There is an effect that the degree of vacuum can be increased.
Further, according to the first aspect of the present invention, the water collection container is inserted into the well and lowered, and the water collection port is submerged below the water surface in the well, and then the internal space of the water collection container is exhausted by the vacuum pump. Since the water collection port is shielded by water, the internal space of the water collection container is maintained in a vacuum. Then, water is sucked from the water collection port by a vacuum suction force. This suction force is effectively used to collect groundwater contained in the formation around the well. Since the pump is disposed in the water collection container, the water collected by the vacuum suction force of the water collection container is pumped up by the pump. The pumped water is led to the ground by a drain pipe and discharged.
Further, according to the invention of claim 1, since the water collecting container is further lowered according to the lowering of the water surface accompanying the progress of pumping after the start of pumping, there is an effect that it can follow the lowering of the water level, As long as the water collection port sinks below the water level following the drop in water level, air does not enter the internal space of the water collection container, and the vacuum in the water collection container can be maintained. There is an effect.
[0038]
As described above, according to the invention described in claim 2 or claim 5, since the notch formed in the aspect cut from the lower end of the side wall of the water collecting container is provided in the side wall of the water collecting container, In the process of gradually lowering the water surface around the water collection container due to the progress of the above, when the water surface around the water collection container reaches the upper end of the notch, a relatively small amount of air enters the water collection container. If air enters the water collecting container, a decrease in the degree of vacuum in the water collecting container can be detected by a meter provided in a vacuum pump or the like. If a decrease in the vacuum level in the water collection container is detected, in order to restrict further intrusion of air, the amount of water pumped by the pump is adjusted or the water collection container is lowered to restrict further air intrusion. Thus, there is an effect that the vacuum in the water collecting container can be maintained.
[0039]
As described above, according to the invention described in claim 4, the pumping device portion including the vacuum pump, the water collecting container, the pumping pump, and the drain pipe connected to the pumping pump is independent of the well side pipe. Since it is a structure and not fixed to the well side pipe, it can be inserted into the well side pipe, moved up and down in the well side pipe as necessary, and lifted and removed after use. .
Therefore, there is an effect that it can be applied to the well side pipe of the existing deep well method without any change.
Moreover, it is not necessary to evacuate a relatively large space in the well side pipe. Since the volume of the water collecting container can be designed to be smaller than that of the well side pipe, there is an effect that the volume to be evacuated is reduced and the degree of vacuum can be increased efficiently.
Furthermore, the pumping device part has the effect that it can be reused in a plurality of wells.
Moreover, according to invention of Claim 4, since a water collection container has arrange | positioned in a well side pipe | tube with a clearance gap between the inner walls of a well side pipe | tube, water and air isolate | separate in this clearance gap, A clear water surface is formed in the gap. If the water collecting port of the water collecting container is below the water surface in the gap, air does not enter the water collecting container, and the vacuum in the water collecting container can be maintained.
Since the water collection container can move up and down with respect to the well side pipe, the water collection container can be lowered according to the decrease in the water level accompanying the progress of pumping after the start of pumping, and can follow the change in water level. There is an effect that can be made.
In addition, since the internal space of the water collection container, which has been submerged under the surface of the water and cut off from the outside air, can be evacuated by a vacuum pump, If the air is exhausted from the internal space of the water collection container by the pump, the inside of the water collection container can be decompressed and the degree of vacuum can be increased.
Since the water collection container can move up and down in the well side pipe, it can descend to the bottom of the well, and even if the groundwater level drops from the upper end of the strainer section, it still exhibits vacuum suction and collects groundwater. There is an effect that water can be used.
[0040]
According to the invention described in claim 3, since the pumping device that can raise and lower the water collecting container and the pumping pump housed in the water collecting container by the driving device is used, the pumping proceeds with the progress of pumping after the pumping starts. The drop in water level can be followed quickly. For example, there is an effect that contaminants near the water surface can be efficiently removed.
According to the sixth aspect of the present invention, the water collecting container and the pumping pump housed in the water collecting container can be raised and lowered by the driving device, so the water collecting container and the water pumping pump housed in the water collecting container. There is an effect that it is possible to quickly follow the changing water level. For example, contaminants near the water surface can be efficiently removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a pumping device and a groundwater level lowering device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a pumping device and a groundwater level lowering device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a ground cross-sectional view for explaining a conventional deep well method.
FIG. 4 is a ground sectional view for explaining a conventional vacuum deep well method.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the ground in a state where the groundwater level lowering device of the prior art (a) is arranged on the ground.
[Explanation of symbols]
1 Casing tube
2 Strainer pipe (strainer section)
3 Sand pool pipe
4,12 Drain pipe
5 Gate valve
6 Pumping pump
7 Water collection pipe (collection container)
7a Notch
10,13 Air intake hose
11 Vacuum pump
20, 21 Pumping equipment

Claims

真空ポンプと、
集水口を有する集水容器と、
揚水ポンプと、
前記揚水ポンプに接続する排水管とを備え、
前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納されてなる揚水装置を用いた地下水位低下方法であって、
前記集水容器を井戸内に挿入し下降させて前記集水口を前記井戸内の水面下に沈めた上で、前記真空ポンプにより前記集水容器の内部空間を排気するとともに、前記集水容器内の水を前記揚水ポンプにより揚水し、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記集水容器をさらに下降させることを特徴とする地下水位低下方法。A vacuum pump,
A water collection container having a water collection port;
A pump,
A drain pipe connected to the pump;
The internal space of the water collection container can be evacuated by the vacuum pump,
The pump is a groundwater level lowering method using a pumping device housed in the water collection container,
The water collection container is inserted into a well and lowered, and the water collection port is submerged below the surface of the water in the well, and then the internal space of the water collection container is exhausted by the vacuum pump, and the water collection container A method for lowering the groundwater level, wherein water is pumped up by the pump, and the water collecting container is further lowered in accordance with a drop in the water level accompanying the progress of pumping.

前記揚水装置として、前記集水口が前記集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されてなる揚水装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の地下水位低下方法。 As the water pumping device, the water collecting port is provided with an opening provided at the lower end of the water collecting container, and a notch provided on the side wall of the water collecting container in a mode cut from the lower end of the side wall of the water collecting container. The method for lowering the groundwater level according to claim 1, wherein a pumping device comprising:

前記集水容器を地盤に対して上下動可能にする駆動装置を用い、揚水の進行に伴う前記水面の低下に応じて前記駆動装置を操作して前記集水容器を下降させることを特徴とする請求項２記載の地下水位低下方法。 A drive device that allows the water collection container to move up and down with respect to the ground is used, and the water collection container is lowered by operating the drive device in accordance with a decrease in the water level as pumping proceeds. The groundwater level lowering method according to claim 2.

地盤に埋設され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ部を有する管と、
真空ポンプと、
集水口を有する集水容器と、
揚水ポンプと、
前記揚水ポンプに接続する排水管とを備え、
前記集水容器は、前記管の内壁との間に隙間を設けて前記管内に配置され、
前記集水口が水面下に沈んで外部の空気から遮断された前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にされ、
前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納され、
前記集水容器は、前記管に対して上下動可能にされてなることを特徴とする地下水位低下装置。A pipe having a strainer portion embedded in the ground and capable of flowing groundwater into the interior;
A vacuum pump,
A water collection container having a water collection port;
A pump,
A drain pipe connected to the pump;
The water collecting container is disposed in the pipe with a gap between the inner wall of the pipe,
The internal space of the water collection container, in which the water collection port sinks below the water surface and is blocked from outside air, can be exhausted by the vacuum pump
The pump is housed in the water collection container;
An apparatus for lowering a groundwater level, wherein the water collection container is movable up and down with respect to the pipe.

前記集水口が前記集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構成されてなることを特徴とする請求項４に記載の地下水位低下装置。 The water collecting port is composed of an opening provided at the lower end of the water collecting container and a notch provided in the side wall of the water collecting container in a form cut from the lower end of the side wall of the water collecting container. The groundwater level lowering apparatus according to claim 4, wherein:

駆動装置を備え、前記集水容器が前記駆動装置により前記管に対して上下動可能にされてなることを特徴とする請求項５記載の地下水位低下装置。 6. The groundwater level lowering device according to claim 5, further comprising a driving device, wherein the water collecting container is vertically movable with respect to the pipe by the driving device.