JPH0933382A - 漏水位置検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内部電流電極や廃棄物等の比抵抗等のノイズ影
響を受けず遮水シートの漏水が検知されたときにだけ漏
水位置を示す電位分布が得られるとともに、雨天等の天
候条件に影響されずにいつでも施工を実施できかつ電位
電極の腐食の心配がない漏水位置検知方法を得ることを
課題とする。 【解決手段】地盤に敷設された電気的絶縁性の遮水シー
トの漏水位置を検知する場合、遮水シート１の下部に予
め配線された基準電位電極４及び複数の計測電位電極５
…を設置し、遮水シート１の内部の内部電流電極６と外
部の外部電流電極７との間に交替直流を発生させ、基準
電位電極４に対して計測電位電極５に所定の管理限界値
を越える電位差が発生したときにのみ電位分布を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば廃棄物最終処
分場に電気的絶縁性をもつ遮水シートを敷設して漏水の
有無及び漏水位置を電気的に検知する漏水位置検知方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般廃棄物最終処分場や管理型最終処分
場では、遮水シートを用いて処分場からの有害物質の拡
散を防止することが一般的行われている。

【０００３】ところが、遮水シートは、遮水性能が高い
にもかかわらず厚さが約１．５ｍｍと非常に薄く形成さ
れているので、シート敷設完了後にシートの経年劣化や
埋め立ての施工不良等により損傷が生じてしまうケース
がある。

【０００４】そこで、従来、地下水モニタリングによっ
て遮水シートの損傷等機能障害に伴う侵出水の漏水を検
知する方法がとられてきた。この方法では、万一漏水が
発見されてもその時には既に地下水汚染が拡大していた
りその発生時に漏水位置の特定ができないので、漏水箇
所をリアルタイムに補修できないという問題点があっ
た。

【０００５】このため、最近、漏水箇所を正確に把握可
能な漏水検知技術が開発されており、その代表として以
下に述べる二つのケースがある。

【０００６】第１のケースは、処分場を小区画に分割し
て排水管を区分し、漏水をモニタリングする方法であ
る。この方法では小区画の漏水の有無は検知できるが、
区画の中の正確な場所までは検知できない。

【０００７】この第１のケースにおいては、排水管の構
造が複雑になり高度な施工技術が要求されるため、区画
数は制限を受ける。すなわち検知精度をあげるにも限界
がある。このため漏水箇所の迅速な補修は困難である。

【０００８】そこで近年、米国ＥＰＡ（環境保護局）に
おいて「電気抵抗法による遮水工の漏洩検出法」（１９
８２年）が発案されており、第２のケースはこの発展タ
イプである。すなわち電気比抵抗法において電極の位置
や仕様等を変えたシステムによって遮水シートの破損箇
所を電気的に探査するという方法である。

【０００９】通常、遮水シートは電気的絶縁性をもつた
め処分場の外部と内部とに電圧を加えても電流は流れな
いが、遮水シートに破損が生じるとその破損部を介して
外部と内部間が通電される。これを電位分布で示すと損
傷部分に歪みが生じるので、破損の有無とその位置とを
検知することができる。

【００１０】この第２のケースにおいては、廃棄物や地
盤の比抵抗によって環境上、多少解析状態が悪くなるこ
ともあるが、一旦電極等を敷設すれば後は電位分布を観
測するだけなので、維持管理が非常に容易である。ま
た、第１のケースでは小区画に分割された区画をもう一
度洗い直す作業が加わったり漏水の確認が困難であった
が、これは第２のケースには該当せず、第２のケースで
はほぼリアルタイムに現状把握が可能なため、漏水が生
じた場合でも直ちに対応することができる。

【００１１】この第２のケースは大きく分けて三つの方
法がある。第１の方法は遮水シートの上部に電位電極を
設置するものであり、第２の方法は遮水シートの上部と
下部とにそれぞれ電位電極を設置するものであり、さら
に第３の方法は遮水シートの内部に電位電極を設置する
ものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１から第３の方法には、後述するような問題が提起
されている。

【００１３】まず、上記第１の方法は遮水シートの上部
に埋め立てる廃棄物中に電位電極を設置した構造を採用
しているので、埋め立て作業に伴って電極の破損、配線
の腐食、電極の断線等の発生や、カルシウム付着対策や
廃棄物からの熱対策の必要性から、この構造の構築段階
から欠陥を持ち合わせることになる。また、均一ではな
い種々の抵抗値をもつ廃棄物の中で電位分布図を解析す
るため、種々のノイズの発生で測定値が狂いやすくな
り、これは電極に複数点以上の破損を生じた場合に漏水
検出を困難にさせる。

【００１４】具体的な例として、遮水シートに破損がな
ければ内部電流電源の通電位置７０を中心とする同心円
状の電位分布が得られ（図７参照）、破損があれば漏水
検知として破損箇所８０を中心とした電位分布が得られ
る（図８参照）。

【００１５】ところが、シート破損の発生時には、図８
に示した如く内部電流電源の通電位置を中心とした電位
分布と破損箇所を中心とした電位分布とが共存するた
め、電位分布の状況が紛らわしくなり、特に破損箇所が
多発すると破損箇所の特定が困難になるという問題点が
ある。

【００１６】また、上記第２の方法は、遮水シートの施
工と線状電極とを同時に設置するとともに、線状電極を
遮水シートの上下にそれぞれ等間隔に設置する構造を採
用している。この場合には、処分場内外に交流電圧を印
加すると遮水シート上下の伝導性に異方性が生じるの
で、これを利用して電極の組み合わせとこの間を流れる
電流の大きさとで漏水位置の検出が行われる。

【００１７】ところが、線状電極の設置が現場施工であ
るため、雨天等の天候条件に影響されやすく、施工管理
上及び工程管理上支障が生じる可能性がある。また、検
出精度は最小１ｃｍ² レベルまで可能であるが、ノイズ
等の除去が難しくそのレベルを維持管理するのは困難で
あるという問題点がある。

【００１８】そして、第３の方法を示す一例として特開
平１−１７８８４３号公報がある。これは二枚の遮水シ
ート間に砂等を充填してここに計測用電位電極を多数埋
設させ、遮水シートの上部に基準用電位電極を設置させ
た構造を採用している。

【００１９】この第３の方法によれば、二枚の遮水シー
ト間に計測用電位電極を設置したので、電位分布に内部
電流電極や地電流等のノイズの影響がなくなるが、シー
トの敷設作業と電位電極の設置作業とを同時に行う必要
があるのでこの場合にも前述の第２の方法と同様に現場
施工となる。従って、作業が雨天等の天候条件に影響さ
れやすく両作業の競合による作業効率の低下から、施工
管理上及び工程管理上支障が生じやすいという問題点が
ある。また、この場合、廃棄物上又は廃棄物内に基準用
電位電極が設置されるので、電極が廃棄物によって腐食
し易いという問題点もある。

【００２０】本発明は、上述した従来例による問題点を
解消するためになされたものであり、その目的とすると
ころは、内部電流や廃棄物等の比抵抗等のノイズ影響を
受けず遮水シートの漏水が検知されたときにだけ漏水位
置を示す電位分布が得られるとともに、雨天等の天候条
件に影響されずにいつでも施工を実施できかつ電位電極
の腐食の心配がない漏水位置検知方法を得ることにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し上
記目的を達成するため、請求項１の発明に係る漏水位置
検知方法は、遮水シートの下部に基準電位電極と複数の
計測電位電極とを設置するので、工場で予め電位電極の
配線を行っておきこれを現場に設置すれば済む。また、
遮水シートの内部と外部との間に電流を流して、基準電
位電極と複数の計測電位電極間の電位差が所定の管理限
界値を越えたときにのみ電位分布を求めるようにしたの
で、電位分布からリアルタイムに漏水位置を検知するこ
とができる。

【００２２】また、請求項２の発明に係る漏電位置検知
方法は、請求項１の発明において、所定の管理限界値を
少なくとも地電流等のノイズ値よりも大きく設定してお
くので、無視できる程度の電位差（ノイズ）の発生まで
もいちいち電位分布にして表現する必要がない。

【００２３】さらに、請求項３の発明に係る漏電位置検
知方法は、請求項１の発明において、基準電位電極と各
計測電位電極間に主ケーブルとは別に少なくとも一本の
予備ケーブルを配線しこれらを離間させたので、主ケー
ブルに断線等のトラブルが生じても即座に予備ケーブル
を代用させることができる。

【００２４】そして、請求項４の発明に係る漏電位置検
知方法は、請求項１の発明において、遮水シートの下部
にベンナイト層や砂層を設けてここに基準電位電極及び
複数の計測電位電極を埋設させたので、殆どノイズの影
響を受けない均一な土層の中で電位差が測定される。

【００２５】また、請求項５の発明に係る漏電位置検知
方法は、請求項１の発明において、遮水シートの内部と
外部との間に交替直流を流して基準電位電極と複数の計
測電位電極との間に電位差を発生させるようにしたの
で、電極付近の分極によるイオンを付着させずに済む。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る漏水位置検知
方法の一実施例のシステムを示す側断面図である。この
システムは、遮水シートの電気的絶縁性に着目し、遮水
シートの損傷部位から漏出する電流から電位分布を求め
て漏水有無及びその位置を検出するものである。また、
このシステムは一般廃棄物最終処分場や管理型最終処分
場等に適用され、竣工時から埋め立て完了時及び跡地利
用に至るまで、埋め立て廃棄物を除去せずに漏水を検知
することができる。

【００２７】図１において、遮水シート１はベンナイト
や砂等の土層３上に敷設され、廃棄物２はこの遮水シー
ト１内面で形成した処分場Ｐに埋め立てられる。上記土
層３には基準電位電極４及び複数の計測電位電極５…が
埋設され、これら電位電極４，５間の電圧（電位差）が
測定される。

【００２８】また、処分場Ｐ内部（遮水シート１内部）
には内部電流電極６が設置され、処分場Ｐ外部（遮水シ
ート１外部）には外部電流電極７が設置され、これら電
流電極６，７には上記電位電極４，５の電流検知のため
の電流が流される。

【００２９】そして、処分場Ｐの外側でありかつ所定の
敷地境界内に水質検査等を実施するための地下水モニタ
リング井戸Ｍが数箇所設置される。

【００３０】次に電位電極の設置方法について説明す
る。図２は基準電位電極４と計測電位電極５…との一接
続例を概略的に示す構成図である。

【００３１】基準電位電極４と計測電位電極５…とは、
図２に示した如くケーブルによって接続され、その間に
両電位電極４，５間の電圧（電位差）を測定する電圧計
２１と複数の計測電位電極５…を集線させるスイッチボ
ックス２２とを接続している。このスイッチボックス２
２は、例えば列毎に計測電位電極５を一纏めにした多芯
の主ケーブル２３を複数列接続させ、さらに予備として
同様の配線で予備ケーブル２４を接続させている。この
主ケーブル２３と予備ケーブル２４とは設置場所を離間
させる。

【００３２】次に、電位電極の設置手順について説明す
る。 電位電極４，５及びコード（線）は、工場内で完全防
水によって接続・組立てされた後に現場に搬入される。 そして、遮水シート１を敷設するための下地は、角礫
や突起物の除去、締め固め、不陸整正を十分に行って平
滑に仕上げられる。その下地の上部に、ベンナイトや砂
等の土層３が適当な厚さで敷設されその内部に組立て済
みの電位電極４，５及びコードが設置される。 この後、土層３の上に遮水シート１が敷設される。 さらに、遮水シートの漏水検査が行われ電位分布を求
めるための閾値である管理限界値が設定される。

【００３３】ここで、電位分布の求め方について説明す
る。図３は計測電位電極５と電位分布との関係を説明す
る概念図であり、図４及び図５は漏水検知なしの場合の
電位分布図と漏水検知ありの場合の電位分布図をそれぞ
れ示している。

【００３４】上述した管理限界値は、地電流等の環境状
況や漏水検知として無視できる程度のシート破損による
電流量より高めに設定される管理上の電圧値であり、こ
れは掘削予備段階での予備試験及び処分場のシート張り
が完了した段階での水張り試験の結果に基づき求められ
る。

【００３５】遮水シート１の内側と外側にそれぞれ内部
電流電極６と外部電流電極７とが設置される。これら電
流電極６，７間に直流の＋と−とを周期的に入れ替える
交替直流（矩形波）が流され、この交替直流が遮水シー
ト１の破損箇所を通してシート下部に電流を流して基準
電位電極４と計測電位電極５間に電位差を発生させるこ
とになる。

【００３６】この電位差が管理限界値を越えない場合に
は、電位分布の算出処理（電位分布測定）は実行され
ず、図４に示した如く電位分布の現れない電位分布図４
０が得られる。

【００３７】また、例えば遮水シート１に破損が生じた
場合には、図３に示した如く破損箇所３１からシート下
部の土層３に電流が流れ、基準電位電極４と計測電位電
極５…間の電圧測定によって電位差が検出される。この
とき、電位差が管理限界値を越える場合には、電位分布
の算出処理（電位分布測定）が実行され、図５に示した
如く破損箇所３１を中心にした電位分布が電位分布図５
０に現れる。

【００３８】次に、漏水位置・対策補修の手順を図６の
フローチャートを用いて説明する。まず、予め設定され
た管理限界値を基準に導通試験を実施する（ステップ６
０１）。この導通試験は、例えば一日の埋め立て終了時
に行うことが好ましく、内部電流電極６及び外部電流電
極７による交替直流を用いて実施される。この導通試験
による測定の結果、電位電極４，５間の電位差が管理限
界値以下であれば漏水なし（異常なし）として処理が終
了する。この場合には、例えば図４に示した如く電位分
布測定のない電位分布図が得られる。なお、異常がなく
ても例えば週一回の電位分布測定と月一回の水質分析
（モニタリング井戸と廃棄物侵出水）とを実施する（ス
テップ６０２）。

【００３９】また、上記ステップ６０１にて管理限界値
を越える電位差が測定された場合には、その測定結果は
漏水の疑いあり（異常あり）と判断され、次のステップ
６０３に処理が移行する。このステップ６０３におい
て、確実性を考慮すると管理限界値だけの管理だけでは
ノイズ等の影響を受けると予想されるので、管理限界値
を越えたときにすぐ電位分布の測定及び演算を行って電
位分布図を求め、遮水シート１の損傷を確認するととも
に損傷位置も確認する。この場合、例えば図５に示した
如く電位分布図が演算によって求められる。

【００４０】このとき、電位分布図から何も異常（シー
ト損傷箇所）が発見できなかった場合には、誤判定（異
常なし）としてステップ６０３に処理が移行した原因を
究明するための作業に移る（ステップ６０４）。

【００４１】また、電位分布図から漏水箇所が発見でき
た場合には、水質分析（モニタリング井戸と廃棄物侵出
水）が実施される（ステップ６０５）。その結果、水質
に異常が判明した場合、地下水汚染の疑いがあるため鋼
矢板やソイルセメント壁等の止水措置を含む緊急措置が
講じられる（ステップ６０６）。また水質に異常がなけ
れば遮水シート１の損傷修理だけで済むので、例えば廃
棄物の堆積深さが浅い場合には掘削して破損箇所を直接
修理するが、堆積深さが深い場合には遮水シート１の破
損箇所上部の保護層に注入を行って漏水防止の処置を実
施する（ステップ６０７）。

【００４２】さて、上述した実施例では、一枚の遮水シ
ートを敷設した場合について説明したが、二枚の遮水シ
ートを敷設してもよい。この場合には、二枚の遮水シー
ト間に砂等の土を充填させ、上から二枚目の遮水シート
の下部に基準電位電極４と計測電位電極を５…を設置す
ればよく、これによって遮水シートが二枚になった他は
前述の実施例と同様の構成となる。

【００４３】また、図６に示した手順はコンピュータに
よる自動化が可能であって、例えばステップ６０４、６
０６、および６０７ではオペレータにガイダンスを与え
るためのデータを予め蓄積させておけば、その時点でオ
ペレータが慌てず速やかに作業に取り掛かることができ
る。

【００４４】さて、遮水シート１の材質として、合成ゴ
ムやプラスチック等がよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、遮水シートの下部に基準電位電極と複数の計測電
位電極とを設置するので、工場で予め電位電極の配線を
行っておきこれを現場に設置すれば済むとともに、紛ら
わしい内部電流電極の電位分布を除去できる。また、遮
水シートの内部と外部との間に電流を流して、基準電位
電極と複数の計測電位電極間の電位差が所定の管理限界
値を越えたときにのみ電位分布を求めるようにしたの
で、電位分布からリアルタイムに漏水有無とその位置を
検知することができる。このように、内部電流電極や廃
棄物等の比抵抗等のノイズ影響を受けず遮水シートの漏
水が検知されたときにだけ漏水位置を示す電位分布が得
られるとともに、雨天等の天候条件に影響されずまたシ
ート施工と電位電極設置とが競合させずにいつでも施工
を実施できかつ電位電極の腐食の心配がない。従って、
漏水位置検知の迅速性や確実性が得られるとともに水質
汚染による環境への二次影響を防止できる漏水位置検知
方法を得られるという効果を奏する。

【００４６】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明において、所定の管理限界値を少なくとも地電流
等のノイズ値よりも大きく設定しておくので、無視でき
る程度の電位差（ノイズ）の発生までもいちいち電位分
布にして表現する必要がなく、よって、予期される環境
上の電流について予め無視したことから実用性の高い漏
水位置検知方法を得られるという効果を奏する。

【００４７】さらに、請求項３の発明によれば、請求項
１の発明において、基準電位電極と各計測電位電極間に
主ケーブルとは別に少なくとも一本の予備ケーブルを配
線しこれらを離間させたので、主ケーブルに断線等のト
ラブルが生じても即座に予備ケーブルを代用させること
ができ、よって、フェールセーフの能力を向上させるこ
とができるという漏水位置検知方法を得られるという効
果を奏する。

【００４８】そして、請求項４の発明によれば、請求項
１の発明において、遮水シートの下部にベンナイト層や
砂層を設けてここに基準電位電極及び複数の計測電位電
極を埋設させたので、殆どノイズの影響を受けない均一
な土層の中で電位差を測定でき、よって、遮水シートの
上部に電位電極を設置する場合に比べ、内部電流電極の
影響および廃棄物固有の比抵抗の影響を受けず、ノイズ
を低減させることができる漏水位置検知方法を得られる
という効果を奏する。

【００４９】また、請求項５の発明によれば、請求項１
の発明において、遮水シートの内部と外部との間に交替
直流を流して基準電位電極と複数の計測電位電極との間
に電位差を発生させるようにしたので、電極付近の分極
によるイオンを付着させずに済み、よって、電気信号を
安定して取り出すことができ、その解析も正確に実施で
きる漏水位置検知方法を得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る漏水位置検知方法の一実施例のシ
ステムを示す側断面図である。

【図２】基準電位電極４と複数の計測電位電極との一接
続例を概略的に示す構成図である。

【図３】計測電位電極と電位分布との関係を説明する概
念図である。

【図４】本発明によるシート破損なしのときの電位分布
図を示す電位分布図である。

【図５】本発明によるシート破損が発生したときの電位
分布図を示す電位分布図である。

【図６】漏水位置・対策補修の手順を説明するフローチ
ャートである。

【図７】従来例によるシート破損なしのときの電位分布
図を示す電位分布図である。

【図８】従来例によるシート破損が発生したときの電位
分布図を示す電位分布図である。

【符号の説明】

１ 遮水シート ２ 廃棄物 ４ 基準電位電極 ５ 計測電位電極 ６ 内部電流電極 ７ 外部電流電極 ２３ 主ケーブル ２４ 予備ケーブル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的絶縁性をもつ遮水シートの漏水位
   置を電位分布に従って検知する方法において、 上記遮水シートの下部に予め配線された基準電位電極及
   び複数の計測電位電極を設置し、 上記遮水シートの内部と外部との間に電流を流して、上
   記基準電位電極と上記複数の計測電位電極との間に所定
   の管理限界値を越える電位差が発生したときにのみ電位
   分布を求めることを特徴とする漏水位置検知方法。
2. 【請求項２】 上記所定の管理限界値は、少なくとも地
   電流等のノイズ値よりも大きく設定されることを特徴と
   する請求項１記載の漏水位置検知方法。
3. 【請求項３】 上記基準電位電極と上記各計測電位電極
   間には主ケーブルと少なくとも一本の予備ケーブルとが
   離間して配線されることを特徴とする請求項１記載の漏
   水位置検知方法。
4. 【請求項４】 上記遮水シートの下部にはベンナイト、
   砂等の土層が設けられ、該土層に基準電位電極及び複数
   の計測電位電極が埋設されることを特徴とする請求項１
   記載の漏水位置検知方法。
5. 【請求項５】 上記遮水シートの内部と外部との間に電
   流を流す場合、上記遮水シートの内部と外部にそれぞれ
   電流電極を設置して直流の＋と−とを周期的に入れ替え
   る交替直流を流すことを特徴とする請求項１記載の漏水
   位置検知方法。