JPH08199965A - 地下水の採水方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地下水を空気に触れさせることなくしかも充
分に簡便に採水し得る有効な手段を提供する。 【構成】 本発明方法は、ボーリング孔５内に挿入した
採水パイプ６に気密保持可能な採水タンク１０を接続
し、それら採水パイプおよび採水タンクの内部を不活性
ガスに置換した後、採水パイプの下端部に不活性ガスを
加圧状態で吹込むことにより、採水パイプ内の地下水を
揚水せしめて採水タンクに採水する。本発明装置は、下
端部にストレーナー６ａが設けられた採水パイプ６と、
採水パイプの上端に連結される気密保持可能な採水タン
ク１０と、ストレーナーの上下の位置でボーリング孔５
内を止水可能に仕切るパッカー７と、不活性ガスをスト
レーナーの位置から採水パイプ内に加圧状態で吹込むガ
ス供給源１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地下水の採水に係わり、
特に、地下水を空気に触れさせることなく採水するため
の方法およびそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、水質調査等のための地下
水を採水する場合には、採水対象深度に達するようなボ
ーリング孔を削孔し、そのボーリング孔内にベイラー
（採水器）を下ろして採水を行うか、あるいは、ボーリ
ング孔内に水中ポンプを配置して揚水を行うことが最も
一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なベイラーや水中ポンプを用いる従来一般の採水手法で
は、採水された地下水のサンプルが直ちに空気と接触し
てしまうことが避けられないものであり、このため、サ
ンプル中の成分が空気に接することで変化あるいは変質
してしまって正確な水質調査が行えない場合がある。た
とえば、調査対象の地下水中に有機塩素系化合物や水銀
等の揮発成分が含まれていたとしても、それらの成分が
サンプリングと同時に直ちに揮散してしまって検出され
得ないといったことが懸念されるし、また、サンプルが
空気に触れることでサンプル中の有機物の腐敗、金属成
分の酸化、微生物の状態変化、といったことも考えられ
る。したがって、特に地下水や土壌の汚染を高精度に調
査する必要がある場合等においては信頼性が充分に確保
できない懸念がある。

【０００４】また、ベイラーや水中ポンプを用いる従来
一般の採水方法では、いずれにしても異なる深度から地
下水を採水する場合にはそのつど深度の異なるボーリン
グ孔を削孔しなければならず、したがってそのような場
合にはボーリング孔の削孔に多大の手間と費用を要して
作業効率がきわめて悪いものである。また、水中ポンプ
を用いる場合にあっては、水中ポンプや揚水管を設置し
たり吊り下げ支持するためのクレーン等の重機が不可欠
であって装置全体が大掛かりとならざるを得ないし、水
中ポンプの性能の限界からボーリング孔の大きさや深度
が制約を受ける場合もある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、地下水を空気に触れさせることなくしかも充分に簡
便に採水し得る有効な手段を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の採水方法は、ボ
ーリング孔内に採水パイプを挿入するとともに、該採水
パイプに気密保持可能な採水タンクを接続し、それら採
水パイプおよび採水タンクの内部を不活性ガスに置換し
た後、採水パイプの下端部に前記不活性ガスを加圧状態
で吹込むことにより採水パイプ内の地下水を揚水せしめ
て前記採水タンクに採水することを特徴とするものであ
る。

【０００７】また、本発明の採水装置は上記方法を実施
するために用いるものであって、ボーリング孔内に挿入
されてその下端部に設けられているストレーナーが採水
対象位置に配置される採水パイプと、該採水パイプの上
端に連結される気密保持可能な採水タンクと、前記スト
レーナーの上部および下部に位置して前記採水パイプの
外側に装着されることにより前記ボーリング孔内を前記
ストレーナーの上下の位置で止水可能に仕切るパッカー
と、不活性ガスをガス供給パイプを通して前記ストレー
ナーの位置から前記採水パイプ内に加圧状態で吹込むこ
とにより該採水パイプ内の地下水を上昇せしめて前記採
水タンクに流入させるためのガス供給源とを具備してな
ることを特徴とするものである。

【０００８】本発明の採水装置においては、不活性ガス
として窒素ガスを用いるとともにガス供給源として窒素
ガスボンベを用いることが好適であり、また、採水パイ
プとして柔軟性を有するホースを用いることが好まし
く、さらに、パッカーとしては膨張収縮可能な環状の袋
体を用いることが考えられる。

【０００９】

【作用】本発明の採水方法は、ボーリング孔内に挿入し
た採水パイプ内にその下端部から不活性ガスを加圧状態
で吹込むことにより、採水パイプ内で不活性ガスの気泡
を上昇させることで地下水を地上側へ吹き飛ばして揚水
せしめ、採水タンクに導くものである。そして、揚水す
るに先立って採水パイプ内およびそれに接続されている
採水タンク内を予め不活性ガスに置換しておくことによ
り、地下水を空気に触れさせることなく採水する。

【００１０】本発明の採水装置は、採水パイプの下端部
に設けたストレーナーを採水対象の深度に配置するとと
もに、そのストレーナーの上部及び下部の位置にそれぞ
れパッカーを装着し、それらパッカーによりボーリング
孔内を止水可能に仕切ることで採水対象の地下水のみを
ストレーナーを通して採水パイプに流入させる。そし
て、ガス供給源から加圧状態の不活性ガスをガス供給管
を通してストレーナーの位置から採水パイプ内に吹込
み、採水パイプ内において地下水を上昇せしめて採水タ
ンクに導く。この際、採水に先立って不活性ガスを予め
同様にして吹込むことにより採水パイプ内および採水タ
ンク内の空気や地下水を排出せしめ、それらの内部を不
活性ガスに置換しておく。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明に係る採水装置の一実施例を示す概
略構成図であって、採水対象の帯水層１から地下水の採
水を行っている状態を示すものである。なお、採水対象
の帯水層１の上下にはそれぞれ不透水層２，３があり、
不透水層２の上部には他の帯水層４が存在している。

【００１２】図１において符号５は帯水層１を貫通して
その下部の不透水層３に達するように削孔されたボーリ
ング孔、６はその内部に挿入された採水パイプである。
採水パイプ６としては柔軟性を有するホースが用いら
れ、その下端部には地下水が流入し得るストレーナー６
ａが設けられていて、そのストレーナー６ａが帯水層１
の位置に配置されるとともに、ストレーナー６ａの上下
にはそれぞれパッカー７，７が装着されている。

【００１３】パッカー７はストレーナー６ａの上下の位
置でボーリング孔５内を止水可能に仕切ることにより、
帯水層１内の地下水のみをストレーナー６ａを通して採
水パイプ６内に流入させるためのものである。本実施例
におけるパッカー７としては膨張収縮可能な環状の袋体
が用いられていて、それが採水パイプ６の外側に装着さ
れ、地上部に設置された窒素ガスボンベ８からガスパイ
プ９を通して窒素ガスが供給されることで膨張し、ボー
リング孔５の孔壁と採水パイプ６の外表面の双方に密着
して止水を行うものとされている。

【００１４】一方、採水パイプ６の上端は、地上部に配
置された採水タンク１０に接続され、その採水タンク１
０には余水吐１１が接続されている。採水タンク１０は
採水パイプ６により採水した地下水を受け、その底部に
取り付けられている採水バルブ１２を開くことで所望量
のサンプルを採水ビン１３に取り出すためのものであ
る。また、余水吐１１は採水タンク１０からの余剰水を
受けるためのものであり、その底部には排水バルブ１４
が取り付けられている。これら採水タンク１０および余
水吐１１はいずれも気密保持可能なものとされていて、
地下水を採水するに先立ってそれらの内部が不活性ガス
である窒素ガスに置換されるようになっており、余水吐
１１の上部にはガス置換を行う際に開かれる排気バルブ
１５が取り付けられている。

【００１５】さらに、地上部には採水用の窒素ガスボン
ベ（ガス供給源）１６が備えられ、この窒素ガスボンベ
１６からガス供給パイプ１７を通して採水パイプ６のス
トレーナー６ａの位置からその内部に加圧状態の窒素ガ
スが供給されるようになっている。この窒素ガスボンベ
１６は、上記のように加圧状態の窒素ガスを採水パイプ
６の下端部に供給することにより、採水パイプ６内の地
下水を地上側へ吹き飛ばして揚水せしめて採水タンク１
０に導くためのものである。すなわち、窒素ガスボンベ
１６より採水パイプ６に窒素ガスを加圧供給すると、採
水パイプ６内の地下水はかたまりとなって吹き飛ばされ
るように上昇し、窒素ガスがそのかたまりを破ると窒素
ガスだけが上昇して地下水は落下してくる。しかし、そ
の地下水は最初の状態よりも上方位置まで落ちた時点
で、連続的に供給されてきている窒素ガスにより再び吹
き飛ばされてさらに上昇する。この状態を数回繰り返す
ことにより徐々に吹き飛ばされる地下水量が増大し、そ
れがある量に達すると地上まで押し上げられ、採水タン
ク１０に流入するのである。

【００１６】上記構成の採水装置による採水手順を説明
する。まず、採水対象の帯水層１を貫通してその下部の
不透水層３に達するようなボーリング孔５を削孔する。
また、地上において採水パイプ６のストレーナー６ａの
上下の位置にそれぞれ収縮状態のパッカー７，７を予め
装着し、その採水パイプ６をボーリング孔５内に挿入し
ていき、ストレーナー６ａが帯水層１の位置に達したら
適宜固定し、その上端を採水タンク１０に気密保持可能
に接続する。そして、窒素ガスボンベ８からパッカー
７，７に窒素ガスを供給してそれらを膨張させる。以上
によりボーリング孔５内はストレーナー６ａの上下の位
置でパッカー７，７により仕切られ、採水対象の帯水層
１内の地下水のみがストレーナー６ａを通して採水パイ
プ６内に流入する。

【００１７】次に、採水タンク１０および余水吐１１の
内部から空気を排出して窒素ガスに置換する。すなわ
ち、余水吐１１の排気バルブ１５を開いた状態で、窒素
ガスボンベ１６から窒素ガスを採水パイプ６に供給す
る。これにより、窒素ガスの気泡が採水パイプ６内を上
昇して採水タンク１０、余水吐１１を経て排気バルブ１
５から放出され、これによりそれらの内部から空気が排
出されて窒素ガスに置換される。また、これと同時に採
水パイプ６内の地下水も上記の原理により揚水されて採
水タンク１０内に導かれるが、この段階で採水された地
下水は既に空気と触れているので、これは排水バルブ１
２を開いて廃棄する。

【００１８】採水パイプ６の内容積に相当する量の地下
水を廃棄してしまえば、それ以降は空気と触れ得ない地
下水が採水タンク１０に流入してくるので、その時点で
採水バルブ１２を閉じ、所望量の地下水が溜まったら排
気バルブ１５を閉じるとともに窒素ガスの供給を停止す
る。そして、採水ビン１３に予め窒素ガスを封入してお
き、これを採水バルブ１２に気密保持可能に接続した
後、採水バルブ１２を開いて採水タンク１０から採水ビ
ン１３に所望量の地下水を採取する。

【００１９】以上により、地下水を全く空気に全く触れ
させることなく採水することができ、したがって、空気
と触れることで揮発したり変質、変化し易い成分を有し
ている場合であってもサンプル自体が変化したり変質し
てしまう余地がなく、このため、地下水や土壌の汚染を
高精度で調査するような場合にその信頼性を充分に高め
ることができる。

【００２０】また、上記の装置では、パッカー７，７に
よりストレーナー６ａの上下の位置でボーリング孔５内
を仕切るようにしたことにより、ボーリング孔５が複数
の帯水層を貫通しているような場合であっても、採水対
象の帯水層１からのみ採水を行えるものであり、したが
って、従来のように帯水層ごとに別個にボーリング孔を
削孔する必要がなく、単一のボーリング孔５により複数
の帯水層からサンプリングを順次行うことができる。す
なわち、予め複数の帯水層を貫通するようなボーリング
孔を削孔し、上記実施例のようにしていずれかの帯水層
から採水を行った後には、パッカー７，７を一旦収縮さ
せ、採水パイプ６を上下方向に移動させることによりス
トレーナー６ａを他の帯水層の位置に配置し、パッカー
７，７を再び膨張させれば、今度はその帯水層からのみ
採水を行うことができる。したがってそのようにするこ
とにより、従来のように帯水層ごとにそれぞれボーリン
グ孔を削孔する必要がなくなり、ボーリング孔の削孔に
要する手間と費用を充分に節約できるとともに作業効率
を格段に向上させることができる。

【００２１】そして、上記装置では、不活性ガスとして
窒素ガスを用いるとともに、ガス供給源として窒素ガス
ボンベ１６を用いているので、比較的安価な不活性ガス
である窒素ガスを格別の加圧手段を必要とせずに用いる
ことができ、このため、装置全体が大掛かりとならず簡
便かつ安価なものとできる。ただし、必要であれば、窒
素ガス以外の任意の不活性ガスを用いても良いし、特に
高圧が要求されるような場合にはブースター等の適宜の
加圧手段を採用することも考えられる。

【００２２】また、上記装置では、採水パイプ６として
柔軟性を有するホースを用いたので、たとえば鋼管等を
用いる場合に比して軽量で取り扱いが容易であるし、巻
取ることで可搬性にも優れ、クレーン等の重機も不要と
できるという利点がある。ただし、必ずしもホースに限
ることはなく、従来一般に用いられている鋼管等の揚水
管を転用することも可能である。

【００２３】さらに、上記装置では、パッカー７として
収縮膨張可能な環状の袋体を用いたので、パッカー７に
対してガスを供給することで容易に膨張させることがで
きるとともにガスを抜くことで容易に収縮させることが
でき、したがって簡便な構造で操作も容易であるという
利点がある。なお、上記実施例ではパッカー７を窒素ガ
スにより膨張させるようにしたが、窒素ガスに限ること
なく他のガスを用いることでも良く、たとえばサンプリ
ング中に漏出する懸念がなければ空気を用いることも可
能であり、あるいは水等の液体により膨張させることも
考えられる。勿論、他の形態のパッカーも任意に採用可
能である。

【００２４】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明の採水方
法は、採水パイプおよび採水タンクの内部を不活性ガス
に置換した後、採水パイプの下端部に不活性ガスを加圧
状態で吹込むことで地下水を揚水せしめるものであるか
ら、地下水を全く空気に全く触れさせることなく採水す
ることができ、したがって、空気と触れることで揮発し
たり変質、変化し易い成分を有している場合であっても
サンプリングの際にサンプル自体が変化したり変質して
しまうことがなく、このため、地下水や土壌の汚染を高
精度で調査するような場合にその信頼性を充分に高める
ことができるという効果を奏する。

【００２５】また、本発明の採水装置は、ストレーナー
を有する採水パイプと、その上端に連結される気密保持
可能な採水タンクと、ストレーナーの上下の位置でボー
リング孔内を止水可能に仕切るパッカーと、不活性ガス
をガス供給パイプを通してストレーナーの位置から採水
パイプ内に加圧状態で吹込むガス供給源を具備している
ので、地下水を空気に触れさせることなく採水できるこ
とはもとより、採水対象深度からのみ地下水を採水でき
るものであり、また、単一のボーリング孔で複数の深度
から採水することも可能であり、上記方法を実施するに
適用して好適なものである。

【００２６】特に、本発明の採水装置において、不活性
ガスとして窒素ガスを用いるとともにガス供給源として
窒素ガスボンベを用いれば、比較的安価な不活性ガスで
ある窒素ガスを格別の加圧手段を必要とせずに用いるこ
とができるという利点があり、採水パイプとして柔軟性
を有するホースを用いれば、軽量で取り扱いが容易であ
るし巻取ることで可搬性にも優れ、吊り上げるための重
機も不要とできるという利点があり、パッカーとして収
縮膨張可能な環状の袋体を用いれば、容易に膨張、収縮
させることができて簡便な構造で操作も容易であるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る採水装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１ 帯水層 ５ ボーリング孔 ６ 採水パイプ ６ａ ストレーナー ７ パッカー １０ 採水タンク １６ 窒素ガスボンベ（ガス供給源）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボーリング孔内に採水パイプを挿入する
   とともに、該採水パイプに気密保持可能な採水タンクを
   接続し、それら採水パイプおよび採水タンクの内部を不
   活性ガスに置換した後、採水パイプの下端部に前記不活
   性ガスを加圧状態で吹込むことにより採水パイプ内の地
   下水を揚水せしめて前記採水タンクに採水することを特
   徴とする地下水の採水方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法を実施するために用
   いる地下水の採水装置であって、ボーリング孔内に挿入
   されてその下端部に設けられているストレーナーが採水
   対象位置に配置される採水パイプと、該採水パイプの上
   端に連結される気密保持可能な採水タンクと、前記スト
   レーナーの上部および下部に位置して前記採水パイプの
   外側に装着されることにより前記ボーリング孔内を前記
   ストレーナーの上下の位置で止水可能に仕切るパッカー
   と、不活性ガスをガス供給パイプを通して前記ストレー
   ナーの位置から前記採水パイプ内に加圧状態で吹込むこ
   とにより該採水パイプ内の地下水を上昇せしめて前記採
   水タンクに流入させるためのガス供給源とを具備してな
   ることを特徴とする地下水の採水装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の地下水の採水装置であっ
   て、前記不活性ガスとして窒素ガスを用い、かつ前記ガ
   ス供給源として窒素ガスボンベを用いてなることを特徴
   とする地下水の採水装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の地下水の採水装
   置であって、前記採水パイプとして柔軟性を有するホー
   スを用いてなることを特徴とする地下水の採水装置。
5. 【請求項５】 請求項２，３または４記載の地下水の採
   水装置であって、前記パッカーとして膨張収縮可能な環
   状の袋体を用いてなることを特徴とする地下水の採水装
   置。