JP3555046B2 - Bedrock groundwater intake facility - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤中を流れる岩盤地下水を好適に取水することができる岩盤地下水取水施設に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、飲料水、工業用水、農業用水等に用いられる水資源は、主に、河川・湖沼等の自然水域からの取水、ダムからの取水、および土壌中の地下水揚水で賄われている。しかし、近年、河川・湖沼水の取水施設やダムの建設に適した立地が減少してきているため、河川・湖沼等の自然水域からの取水が難しくなってきており、また、土壌中の地下水揚水においても、土壌中の地下水位低下や地盤沈下の問題から取水が制限される方向にある。従って、水資源の確保が困難になってきている。
【0003】
そのため、新しい水資源の確保の方法が模索されており、その一つに淡水化プラントがある。この淡水化プラントによれば、海水からほぼ無尽蔵に水資源を確保することが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、淡水化プラントは、その設備コストや運転コストが高く、一般的には普及していないのが現状である。
【0005】
そこで、本発明者らは、未だ活用されていない岩盤中を流れる地下水、即ち岩盤地下水を、安価且つ効率的に取水する岩盤地下水取水施設を考えた。この岩盤地下水とは、例えば、岩盤にトンネルを掘削形成する場合に生じる湧水であり、従来、この湧水を有効利用するための特別な取水装置は提案されていない。また、岩盤地下水を取水するものとしては、工事中の湧水対策に用いる水抜きボーリングがあるが、本発明とは課題を異にする上、仮設の施設であり、更には取水効率も低い。
【0006】
また、立地条件のよい臨海地の地盤からの取水にあっては塩水化防止が必要であるが、従来の塩水化防止方法には、土壌地盤での地表ボーリングによる方法しか考えられておらず、この方法で、岩盤地下水の塩水化を防止することは困難である。また、岩盤集水施設と海域間に遮水壁を設ける方法も考えられるが、そのように地中深くの岩盤に広大な遮水壁を設けることは困難な施工であり、莫大な施工コストを要するという問題がある。
【0007】
また、例えば地下水取水に有利な高透水性の岩盤からの取水にあっては特に渇水期に地下水位低下が生じる可能性がある。地下水位低下は地下水環境を損うばかりでなく、取水量そのものを低下させる。そのため、水資源の需要が増える渇水期に水資源を供給することが困難となるという問題が生ずる。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑み、安価に効率的な取水を行なうことができ、また、臨海地の地盤からの取水にあっては塩水化を防止することができ、また、渇水期にあっても水資源の供給を行なうことができる岩盤地下水取水施設を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の岩盤地下水取水施設は、岩盤中に形成され、集水部に向けて下るように設けられており、壁面には多数の集水孔が前記岩盤中に向けて形成されるとともに、地上に至る連絡トンネルが連通接続された集水トンネルと、該集水部に形成された貯水槽と、前記貯水槽に貯留された岩盤地下水を地上に揚げる揚水手段とを備える臨海地に設けられる岩盤地下水取水施設であって、前記集水トンネルの海側に形成された塩水化防止孔と、前記塩水化防止孔に挿入される注水管及び注水管の端部に装着されて塩水化防止孔の端部に注水空間を形成するパッカーを備え、前記塩水化防止孔の注水空間に涵養水を注水供給する涵養水供給手段とを備えることを特徴とする。
【0013】
請求項2記載の岩盤地下水取水施設は、請求項1に記載の岩盤地下水取水施設において、前記集水トンネルを開閉する取水停止装置を備えることを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の岩盤地下水取水施設は、請求項1又は2記載の岩盤地下水取水施設において、前記集水孔を開閉する取水停止装置を備えることを特徴とする。
【0015】
請求項4記載の岩盤地下水取水施設は、請求項2又は3記載の岩盤地下水取水施設において、集水トンネルより地下水流の上流側の岩盤中に形成され、涵養水供給手段を介して涵養水が注入供給される復水用注入孔を備え、該復水用注入孔には、開放端部に涵養水供給手段を構成するプラグが設けられて注入空間が形成されることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の第一実施形態の岩盤地下水取水施設500は、図2に示すように、臨海地1に立地されており、岩盤地下水取水施設500は、図1に示すように取水設備100と、連絡トンネル200と、地下水塩水化防止設備300とからなっている。
【0017】
取水設備100は、岩盤3中に形成された集水トンネル10と、集水トンネル10の壁面11に岩盤3中に向けて多数形成された集水孔20と、集水トンネル10の最低部の集水部13に陥没形成された貯水槽30と、貯水槽30に貯留された岩盤地下水Waを地上に揚げる揚水手段としての揚水装置40とからなっている。
【0018】
連絡トンネル200は、前記貯水槽30の直上に形成された立坑であり、その上端は土壌地盤2を貫通して地上に開口している。連絡トンネル200の下端は、集水トンネル10の集水部13に連通接続されている。尚、本実施形態では、連絡トンネル200は立坑であるが、斜坑等であってもよく、また、連絡トンネル200は、集水トンネル10に連通接続されている限りにおいて必ずしも集水トンネル10の集水部13に連通接続されていなくともよい。
【0019】
揚水装置40は、貯水槽30から連絡トンネル200を介して地上に配設された揚水管41と、貯水槽30に貯留された岩盤地下水Waを揚水管41を通じて地上に揚げるポンプ43とを具備している。
【0020】
集水トンネル10は図3に示すように海岸線Lに沿うように且つ図1に示すように概略水平に形成されており、その壁面11の底部12が貯水槽30に向けて若干下方に傾斜して形成されている。集水トンネル10の断面形状は、図2に示すように本実施形態では略矩形であるが、アーチ形等であってもよい。集水トンネル10の底部12は、その両側縁に、溝状の導水路12a、12aを有しており、導水路12a、12aは、図1に示すように、集水トンネル10の一端から他端に渡って形成され、貯水槽30に向けて若干下方に傾斜している。また、集水トンネル10は、削孔機械を搬入して前記集水孔20を削孔する作業を行なうに十分な横断面積を有している。この横断面は集水トンネル10のトンネル軸に直交する断面である。
【0021】
集水トンネル10の壁面11に多数形成された集水孔20は、図2に示すように、内陸側(図2左方)に向けて形成されており、本実施形態では略水平に形成されたものと、斜め上に向けて形成されたものとがある。この集水孔20は、図1に示すように集水トンネル10のトンネル軸に沿って多数連設形成されている。
【0022】
一方、地下水塩水化防止設備300は、図2に示すように集水トンネル10の壁面11から海Se側に向けて形成された多数の塩水化防止孔310と、図1に示すように各塩水化防止孔310に涵養水Wbを注水供給する涵養水供給手段320とを備えている。
【0023】
各塩水化防止孔310は、図2に示すように海Se側に向けて水平に形成されると共に、図3に示すように、集水トンネル11のトンネル軸に沿って連設されている。
【0024】
涵養水供給手段320は、図1に示すように地上から連絡トンネル200を通じて集水トンネル10に導入され、その端部が多数に分岐され図2に示す各塩水化防止孔310にそれぞれ挿入された注水管321と、注水管321の各端部に装着され、各塩水化防止孔310の端部に注水空間S1を形成するパッカー322と、図1に示すように地上に設置され、注水管321に涵養水Wbを圧送する加圧装置323と、注水管321に圧送される涵養水Wbの水質調整を行なう水質調整槽324とからなっている。涵養水Wbには、低コストで大量に供給できる下水処理水や周辺地域の雨水などを想定しており、水質調整槽324は、その涵養水Wbに、ろ過或いは有機物処理を目的とした塩素系処理等による水質調整を施すものである。
【0025】
岩盤地下水取水施設500は以上のような構成を有するので、まず、岩盤地下水Waは、岩盤3中に形成された集水トンネル10の壁面11及び各集水孔20に発生した自然湧水として得ることができる。この際、多数の集水孔20で岩盤面の露出面積を増大させたので、岩盤地下水Waの取水をより効率的に行なうことができる。即ち、各集水孔20の削孔作業は、その孔径が小さくてよいために容易である上、集水トンネル10の拡径ないし延長により岩盤面の露出面積を同程度に増大させる場合に比して、岩盤3の掘削量が少なくて済むので、一層施工を容易とすることができ、施工コストの低減を図ることができる。
【0026】
また、岩盤3中に形成された集水トンネル10の壁面11及び各集水孔20に発生した岩盤地下水Waは、集水トンネル10の導水路12a、12aを自然流下して貯水槽30に集められる。これにより、岩盤地下水Waの集水のための動力を省略し、運転コストの低減を実現している。
【0027】
そして、貯水槽30に集水された岩盤地下水Waは、揚水装置40により、その貯水槽30から岩盤地下水Waを地上に引き揚げることができる。
【0028】
即ち、岩盤地下水取水施設500では、多数の集水孔20での取水により施工コストの低減を図り、自然流下による岩盤地下水Waの集水により運転コストの低減を図ることができるので、安価で効率的な取水を行なうことができる。
【0029】
ところで、一般的に、岩盤地下水利用は、図2に示す土壌地盤2中の地下水利用に比べて地下水環境に与える影響が小さい利点はあるが、岩盤3の地下水取水によって土壌地盤2中と岩盤3中の水位・水圧が低下する可能性がある。特に、地下水取水に有利な高透水性の岩盤3に立地した場合は、水位・水圧の低下も大きくなることが予想される。水位・水圧が低下すると、取水量そのものが低下するため施設本来の機能を損うと共に、臨海地1立地の場合には岩盤地下水Wa中に海水Wcが侵入して地下水の塩水化が起こり、地下水環境の悪化と地下水利用障害を生じさせる。
【0030】
岩盤地下水取水施設500の地下水塩水化防止設備300は、上述の地下水塩水化の課題を克服するものである。即ち、地下水塩水化防止設備300では、図1に示すように、まず、涵養水Wbを地上に設けられた水質調整槽324において水質調整する。これにより、下水処理水や周辺地域の雨水などを使用することができるので、低コストの涵養水Wbを大量に供給することができる。
【0031】
次に、水質調整された涵養水Wbを加圧装置323により加圧して注水管321に流通させる。この注水管321は、連絡トンネル200を通じて集水トンネル10に導入され、その端部を集水トンネル10の海Se側に多数連設された塩水化防止孔310に挿入されて、図2に示すように塩水化防止孔310の海Se側の端部にパッカー322により形成された注水空間S1に連通されている。よって、涵養水Wbは、注水空間S1から岩盤3中に海Se側に向けて注水される。そして、この涵養水Wbにより集水トンネル10の海Se側の地下水圧を上昇させることができるので、集水トンネル10側への海水Wcの浸透を防止することができる。これにより、集水トンネル10及び集水トンネル10の内陸側に形成された集水孔20で取水される岩盤地下水Waの塩水化を防止することができる。
【0032】
また、本実施形態では、注水空間S1が集水トンネル10から海Se側に離間した位置に設けられているので、集水トンネル10に対してより海Se側で、海水Seの浸透を阻止することができる。また、その注水空間S1は、図3に示すように集水トンネル10と海Seとの間を隔てるように海岸線Lに沿って並んで設けられている。更には、図2に示す集水孔20が集水トンネル10の内陸側に形成されている。よって、集水トンネル10及び集水孔20側への海水Wcの浸透をより困難にしているので、より確実な塩水化防止を図ることができる。
【0033】
また、注水空間S1から注入された涵養水Wbの一部は、集水トンネル10側に浸透するが、前述のように注水空間S1が集水トンネル10から海Se側に離間した位置に設けられているので、集水トンネル10及び集水孔20で取水される涵養水Wbの量を低減させることができる。尚、集水トンネル10及び集水孔20で取水される涵養水Wbは、水質調整されている上、岩盤3中を流れてくる過程で自然浄化されるので、取水される岩盤地下水Waの水質を良質に維持することができる。
【0034】
ところで、上記実施形態の加圧装置323は涵養水Wbを注水空間S1に岩盤3中の海水Wcより高い圧力で送水するためのものであるが、同様の圧力で送水することが可能であれば、加圧装置323を用いずに、自然流下による位置エネルギーで送水する構成としてもよい。また、使用する涵養水Wbの水質が良い場合には、水質調整槽324も、必ずしも必要でないことは勿論である。
【0035】
図4、図5、図6は本発明の岩盤地下水取水施設の第二実施形態を示す縦断面図、横断面図、及び平面図であり、この岩盤地下水取水施設900は、上記実施形態の岩盤地下水取水施設500において、その地下水塩水化防止設備300を、更に確実な塩水化防止を図ることができる地下水塩水化防止設備600に代えたものである。
【0036】
その地下水塩水化防止設備600は、図2に示す第一実施形態の地下水塩水化防止設備300において、塩水化防止孔310及びパッカー322に代えて、図5に示すように、塩水化防止用トンネル610、涵養水供給手段であるプラグ620、塩水化防止孔630を設けたものである。
【0037】
塩水化防止用トンネル610は、集水トンネル10から海Se側に略水平に形成されており、削孔機械を搬入して後述する塩水化防止孔630を削孔する作業を行なうに十分な横断面積を有している。この横断面は塩水化防止用トンネル610のトンネル軸に直交する断面である。また、塩水化防止用トンネル610は、集水トンネル10のトンネル軸に沿って複数連設されている。塩水化防止用トンネル610の海Se側の端部には、プラグ620により仕切られて注水空間S2が形成されており、図5、図6に示すように注水空間S2から上方及び下方及び集水トンネル10のトンネル軸に平行な両側方にそれぞれ塩水化防止孔630、630、630、630が形成されている。また、注水管321の端部は、図4に示すように複数に分岐して各塩水化防止トンネル610、610に挿通され、図5のプラグ620を貫通して注水空間S2、S2に連通接続されている。尚、本実施形態では、塩水化防止トンネル610、610は、図6に示すように二個であるが、三個以上でもよいことは勿論である。また、塩水化防止トンネル610には、図5に示すようにプラグ620より集水トンネル10側の区間に、防水処理650が施されている。これは注水空間S2及び塩水化防止孔630から岩盤3に注水される涵養水Wbが、岩盤3内で浄化される間も無く塩水化防止トンネル610内に湧き出すことを防止するものであり、換言すれば、水質浄化機能を発揮させる岩盤3の浸透長を確保するものである。
【0038】
従って、本実施形態では、注水管321を通じて注水空間S2に供給される涵養水Wbが、注水空間S2及び、その注水空間S2から上方及び下方及び集水トンネル10のトンネル軸に平行な両側方にそれぞれ形成された塩水化防止孔630、630、630、630を介して岩盤3に注水される。このため、第一実施形態に増して、海Seと集水トンネル10との間の岩盤3に高密度且つ広範囲に涵養水Wbを注水することができる。これにより、更に確実な塩水化防止を図ることができる。
【0039】
尚、岩盤3が地上に露出しており、集水トンネル10の端を地上に露出した坑口とすることができる特殊な場合には、必ずしも連絡トンネル200を設ける必要はない。
【0040】
また、集水孔20を設けず、集水トンネル10で取水する構成としてもよい。
【0041】
図7、図8は本発明の岩盤地下水取水施設の第三実施形態を示す縦断面図、横断面図であり、この岩盤地下水取水施設1300は、図1に示す第一実施形態の岩盤地下水取水施設500において、渇水時の地下水位の低下を防止するために図7のように取水停止装置1100及び復水設備1200を設けたものである。尚、本実施形態では、図1に示す第一実施形態の地下水塩水化防止設備300を省略したが、地下水塩水化防止設備300を有する構成としてもよい。
【0042】
図7に示すように、取水停止装置1100は、各集水孔20の開放端部にそれぞれ設置され、その開放端部を開閉させるバルブ1110と、地上に設けられ、そのバルブ1110を開閉制御する図示しない制御機構とからなっている。
【0043】
また、復水設備1200は、図8に示すように連絡トンネル200の坑壁から岩盤地下水Waの流れの上流(図8矢印A方向)側の岩盤3中に略水平に形成された復水用注入孔1210と、涵養水供給手段1220とからなり、涵養水供給手段1220は、復水用注入孔1210の開放端部に設けられて、注入空間S3を形成するプラグ1222と、一端がプラグ1222を貫通して注入空間S3に導入され、他端が連絡トンネル200を介して地上に配設された注水管1224と、地上に設置され、注水管1224に涵養水Wdを圧送する加圧装置1226と、注水管1224に圧送される涵養水Wdの水質調整を行なう水質調整装置1228とからなっている。
【0044】
涵養水Wdには、低コストで大量に供給できる下水処理水や周辺地域の雨水などを想定しており、水質調整装置1228は、水質が悪い涵養水を用いる場合に必要に応じて設置され、その涵養水Wdに、ろ過或いは有機物処理を目的とした塩素系処理等による水質調整を施すものである。加圧装置1226とプラグ1222も自然流下で涵養水Wdを供給する場合には省略できる。
【0045】
また、図1に示す第一実施形態の地下水塩水化防止設備300を設ける場合には、その涵養水供給手段320の注水管321を分岐させてプラグ1222を貫通して注入空間S3に導入させ、図7の涵養水供給手段1220のプラグ1222以外の構成を省略することも考えられる。但し、その場合には、地下水塩水化防止設備300で用いられる涵養水Wcは、より清浄化されることが望ましい。
【0046】
従って、本実施形態では、平常時には、地下水位が低下してきたならば、バルブ1110を閉じて取水を停止させることができるので、地下水位を保持・回復させることができる。また、その際に、復水設備1200により、図8に示す岩盤地下水Waの流れの上流側に、涵養水Wdを注入すると、更に、地下水位の回復を促進することができる。これにより、渇水期での取水能力を確保することができる。従って、渇水期にあっても水資源の供給を行なうことができる。
【0047】
また、渇水期にも、復水設備1200を稼働させて水位低下に伴う取水量の低下を緩和させるようにしてもよく、そのように渇水期の地下水位の低下を緩和させておくことにより、渇水期後の地下水環境の回復を円滑にすることができる。
【0048】
尚、本実施形態では、図7に示す集水トンネル10の壁面11からの湧水は少ないと考え、壁面11の止水装置は示していないが、地下水環境の回復に影響がある場合には、湧水の多い箇所のみ止水する構成としてもよい。また、本実施形態では、地下水塩水化防止設備300を要さない場合を考えているため、図8に示すように集水トンネル10において岩盤地下水Waの下流側にも集水孔20を設けている。
【0049】
図9、図10は本発明の岩盤地下水取水施設の第四実施形態を示す縦断面図、横断面図であり、この岩盤地下水取水施設1600は、図7の第三実施形態の岩盤地下水取水施設1300において、各集水孔20に設けた取水停止装置1100に代えて、図9に示すように集水トンネル10の開放端部に、その集水トンネル10を開閉する取水停止装置1400を設けたものである。この取水停止装置1100は、集水トンネル10の開放端部に設けられて、取水空間S4を形成する止水壁1410と、一端が止水壁1410を貫通して取水空間S4に導入され、他端が貯水槽30側に配置された排水管1420と、排水管1420の他端に設けられ、排水管1420を開閉するバルブ1430と、地上に設置され、バルブ1430を開閉制御する図示しない制御機構とからなっている。
【0050】
また、図8の第三実施形態の岩盤地下水取水施設1300においては、復水用注水孔1210を連絡トンネル200の坑壁に設けたが、本実施形態の岩盤地下水取水施設1600においては、その復水用注水孔1210に代えて、図10に示すように、連絡トンネル200に対して独立し、集水トンネル10より岩盤地下水Waの流れの上流側の岩盤3中に向けて地上から形成された復水用注水孔1510を設けて復水設備1500を構成している。
【0051】
従って、本実施形態では、第三実施形態と同様の効果を奏する他に、集水孔20内部と集水トンネル10内部とからなる取水空間S4を閉じることができるので、岩盤地下水取水施設1600の貯水槽30に溜まる岩盤地下水Waをより少なくすることができる。即ち、取水停止をより厳密に行なうことができるので、地下水位の回復を一層迅速に行なうことができる。
【0052】
図11、図12は本発明の岩盤地下水取水施設の第五実施形態を示す縦断面図、横断面図であり、この岩盤地下水取水施設1900は、図7の第三実施形態の岩盤地下水取水施設1300において、集水トンネル10及び集水孔20を廃し、図11に示すように連絡トンネル200を集水トンネル兼用とし、集水孔20に代る集水孔1920を連絡トンネル200の坑壁から岩盤3に向けて形成したものである。この集水孔1920は、その集水効率を考慮して図12の岩盤地下水Wdの流れに直交する方向に延在されており、集水孔1920の開放端部には、第三実施形態同様にバルブ1110が設けられている。
【0053】
従って、本実施形態によっても、第三実施形態同様の効果を奏することができる。また、集水トンネル10の形成を省略することができるので、施設の施工の迅速化を可能とする。
【0054】
【発明の効果】
請求項1記載の岩盤地下水取水施設によれば、岩盤中に集水トンネルを形成することにより、その壁面から岩盤中の岩盤地下水を得ることができ、その岩盤地下水を、集水トンネルにより貯水槽に貯留することが出来る。そして、揚水手段によりその貯水槽から岩盤地下水を地上に揚げることができる。よって、貯水槽への岩盤地下水の集水を無動力で効率的に行なうことができるので、運転コストの低減を図ることができる。従って、安価に効率的な取水を行なうことができる。
【0055】
また、集水トンネルの壁面には、多数の集水孔が岩盤中に向けて形成されているので、少ない掘削量で岩盤面の露出面積を効率的に増大させている。よって、施工の簡便化を図ることができ、施工コストの低減を可能とする。
【0056】
さらに、地上に至る連絡トンネルが連通接続されるから、岩盤が地上に露出しておらず集水トンネルが地上に開口しない場所においては、施工に際して、削孔機械等の各種機器の搬入搬出及び作業員の出入口として機能し、施工後には、岩盤地下水取水施設のメンテナンスを容易にする。
【0057】
また、塩水化防止孔に涵養水を注水供給することにより、集水トンネルの海側の岩盤中の淡水の地下水の水圧を、更に海側に存在する海水の地下水の水圧より高めることができるので、集水トンネルへの海水の流入を防止することができ、取水される岩盤地下水の塩水化を防止することができる。
【0058】
請求項2記載の岩盤地下水取水施設によれば、上記効果に加えて、平常時には、地下水位が低下してきたならば、取水停止装置により集水トンネルを閉じて取水を停止させることができるので、地下水位を保持・回復させることができる。よって、渇水期での取水能力を確保することができるので、渇水期にあっても水資源の供給を行なうことができる。
【0059】
請求項3記載の岩盤地下水取水施設によれば、上記効果に加えて、平常時には、地下水位が低下してきたならば、取水停止装置により各集水孔を閉じて取水を停止させることができるので、地下水位を保持・回復させることができる。よって、渇水期での取水能力を確保することができるので、渇水期にあっても水資源の供給を行なうことができる。
【0060】
請求項4記載の岩盤地下水取水施設によれば、上記効果に加えて、平常時に地下水位が低下して取水を停止させた際に、涵養水を復水用注入孔から集水トンネルより地下水流の上流側の岩盤中に注入供給することができるので、地下水位の回復を一層迅速に行なうことができる。よって、渇水期での取水能力を一層確実に確保することができるので、渇水期にあっても水資源の供給を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の岩盤地下水取水施設の第一実施形態を示す縦断面図である。
【図2】図1の岩盤地下水取水施設の横断面図である。
【図3】図1の岩盤地下水取水施設の平面図である。
【図4】本発明の岩盤地下水取水施設の第二実施形態を示す縦断面図である。
【図5】図4の岩盤地下水取水施設の横断面図である。
【図6】図4の岩盤地下水取水施設の平面図である。
【図7】本発明の岩盤地下水取水施設の第三実施形態を示す縦断面図である。
【図8】図7の岩盤地下水取水施設の横断面図である。
【図9】本発明の岩盤地下水取水施設の第四実施形態を示す縦断面図である。
【図10】図9の岩盤地下水取水施設の横断面図である。
【図11】本発明の岩盤地下水取水施設の第五実施形態を示す縦断面図である。
【図12】図11の岩盤地下水取水施設の横断面図である。
【符号の説明】
1…臨海地
3…岩盤
10…集水トンネル
11…壁面
12…底部
13…集水部
20…集水孔
30…貯水槽
40…揚水装置(揚水手段)
200…連絡トンネル(集水トンネル)
310…塩水化防止孔
321…注水管(涵養水供給手段)
322…パッカー(涵養水供給手段)
323…加圧装置(涵養水供給手段)
324…水質調整槽(涵養水供給手段)
500…岩盤地下水取水施設
620…プラグ(涵養水供給手段)
630…塩水化防止孔
900…岩盤地下水取水施設
1100…取水停止装置
1210…復水用注入孔
1300…岩盤地下水取水施設
1400…取水停止装置
1510…復水用注入孔
1600…岩盤地下水取水施設
1900…岩盤地下水取水施設
1920…集水孔
Se…海
Wa…岩盤地下水
Wb…涵養水
Wd…涵養水[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rock groundwater intake facility capable of suitably taking rock groundwater flowing through the rock.
[0002]
[Prior art]
Currently, water resources used for drinking water, industrial water, agricultural water, and the like are mainly provided by water from natural waters such as rivers and lakes, water from dams, and groundwater pumping in soil. However, in recent years, the number of locations suitable for the construction of river and lake water intake facilities and dams has decreased, making it difficult to withdraw water from natural water bodies such as rivers and lakes. In this case, water intake is being restricted due to problems such as lowering of groundwater level in soil and land subsidence. Therefore, it is becoming difficult to secure water resources.
[0003]
Therefore, methods for securing new water resources are being sought, one of which is a desalination plant. According to this desalination plant, it is possible to secure inexhaustible water resources from seawater.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, desalination plants have high facility costs and operating costs, and are not currently widely used.
[0005]
Therefore, the present inventors have considered a rock groundwater intake facility for inexpensively and efficiently taking groundwater flowing in rock that has not been used yet, that is, rock groundwater. The rock groundwater is, for example, spring water generated when a tunnel is excavated and formed in the rock, and no special water intake device for effectively using the spring water has been proposed. Drainage boring used for spring water countermeasures during construction works for taking groundwater from the bedrock is different from the present invention in that it is a temporary facility and has a low water intake efficiency.
[0006]
In addition, it is necessary to prevent salinization when taking water from the seashore where the location is good.However, conventional methods for preventing salinization only consider a method using surface boring on soil ground. In this way, it is difficult to prevent salinization of rock groundwater. It is also conceivable to provide a water barrier between the rock collection facility and the sea area.However, it is difficult to provide a large water barrier in the deep rock under the ground, and enormous construction cost is required. There is a problem that it costs.
[0007]
In addition, for example, in the case of water intake from high-permeability rock that is advantageous for groundwater intake, there is a possibility that the groundwater level may drop particularly during the drought period. Lowering the groundwater level not only impairs the groundwater environment, but also lowers the water intake itself. Therefore, there is a problem that it becomes difficult to supply water resources during a drought period when demand for water resources increases.
[0008]
In view of the above circumstances, the present invention can perform inexpensive and efficient water intake, and can prevent salt water in water intake from the seashore, Another object of the present invention is to provide a rock groundwater intake facility capable of supplying water resources.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The rock groundwater intake facility according to claim 1 is formed in the rock and descends toward the catchment section. A large number of water collection holes are formed on the wall toward the rock, and a communication tunnel that connects to the ground is connected. A water collecting tunnel, a water storage tank formed in the water collecting part, and a pumping means for lifting rocky groundwater stored in the water storage tank to the ground. Set up on the waterfront Bedrock groundwater intake facility A salinization prevention hole formed on the sea side of the water collection tunnel, a water injection pipe inserted into the salt water prevention hole, and an end of the water injection pipe attached to an end of the water injection pipe. Recharge water supply means, comprising a packer for forming a water injection space, and supplying recharge water to the water injection space of the salt preventing hole. And characterized in that:
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The rock
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
As shown in FIG. 2, a large number of
[0022]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the groundwater
[0023]
Each of the salinization prevention holes 310 is formed horizontally toward the sea Se as shown in FIG. 2 and is continuously provided along the tunnel axis of the water collection tunnel 11 as shown in FIG.
[0024]
As shown in FIG. 1, the recharge water supply means 320 is introduced into the
[0025]
Since the rock
[0026]
The rock groundwater Wa generated in the wall surface 11 of the
[0027]
The rock groundwater Wa collected in the
[0028]
That is, in the rock
[0029]
By the way, in general, the use of rock groundwater has an advantage that the influence on the groundwater environment is smaller than the use of groundwater in the
[0030]
The groundwater
[0031]
Next, the recharged water Wb whose water quality has been adjusted is pressurized by the pressurizing
[0032]
Further, in the present embodiment, since the water injection space S1 is provided at a position separated from the
[0033]
Further, a part of the recharge water Wb injected from the water injection space S1 penetrates into the
[0034]
By the way, the pressurizing
[0035]
FIGS. 4, 5, and 6 are a vertical sectional view, a cross-sectional view, and a plan view showing a rock groundwater intake facility according to a second embodiment of the present invention. In the
[0036]
The groundwater
[0037]
The
[0038]
Therefore, in the present embodiment, the recharged water Wb supplied to the water injection space S2 through the
[0039]
In the special case where the
[0040]
Further, the
[0041]
7 and 8 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view, respectively, showing a third embodiment of the rock groundwater intake facility of the present invention. The rock
[0042]
As shown in FIG. 7, the water
[0043]
Also, as shown in FIG. 8, the
[0044]
As the recharge water Wd, sewage treatment water that can be supplied in large quantities at low cost, rainwater in the surrounding area, and the like are assumed, and the water
[0045]
In the case where the groundwater
[0046]
Therefore, in this embodiment, if the groundwater level has dropped during normal times, the
[0047]
Also, during the drought period, the
[0048]
In the present embodiment, it is considered that spring water from the wall surface 11 of the
[0049]
FIGS. 9 and 10 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view, respectively, showing a rock groundwater intake facility according to a fourth embodiment of the present invention. The rock
[0050]
Further, in the rock
[0051]
Therefore, in the present embodiment, in addition to achieving the same effects as the third embodiment, the intake space S4 including the inside of the
[0052]
11 and 12 are a vertical sectional view and a horizontal sectional view showing a fifth embodiment of the rock groundwater intake facility of the present invention. The rock
[0053]
Therefore, according to the present embodiment, the same effects as those of the third embodiment can be obtained. Further, since the formation of the
[0054]
【The invention's effect】
According to the rock groundwater intake facility of claim 1, by forming a water collection tunnel in the rock, rock groundwater in the rock can be obtained from the wall surface thereof, and the rock groundwater is collected by the water collection tank by the water collection tunnel. Can be stored. Then, rock groundwater can be lifted from the water tank to the ground by the pumping means. Therefore, since the rock groundwater can be efficiently collected into the water storage tank without power, the operation cost can be reduced. Therefore, efficient water intake can be performed at low cost.
[0055]
Also, Since a large number of water collecting holes are formed in the wall of the water collecting tunnel toward the rock, the exposed area of the rock surface is efficiently increased with a small excavation amount. Therefore, simplification of construction can be achieved and construction cost can be reduced.
[0056]
In addition, the communication tunnel to the ground will be connected In places where the rock is not exposed to the ground and the water collection tunnel does not open to the ground, it functions as a carry-in / out port for various equipment such as drilling machines and as an entrance for workers during construction. Facilitates the maintenance of intake facilities.
[0057]
Also, By injecting and supplying recharged water to the salinization prevention holes, the pressure of freshwater groundwater in the bedrock on the sea side of the catchment tunnel can be further increased than the pressure of seawater groundwater existing on the seaside. The inflow of seawater into the water tunnel can be prevented, and the salinization of rocky groundwater taken in can be prevented.
[0058]
[0059]
[0060]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a rock groundwater intake facility of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the bedrock groundwater intake facility of FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of the bedrock groundwater intake facility of FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the rock groundwater intake facility of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the bedrock groundwater intake facility of FIG. 4;
FIG. 6 is a plan view of the bedrock groundwater intake facility of FIG. 4;
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the rock groundwater intake facility of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the bedrock groundwater intake facility of FIG. 7;
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the rock groundwater intake facility of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the bedrock groundwater intake facility of FIG. 9;
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the rock groundwater intake facility of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of the rock groundwater intake facility of FIG. 11;
[Explanation of symbols]
1. Seaside
3 ... bedrock
10 ... Water collection tunnel
11 ... wall
12 ... bottom
13 ... Water collection section
20… water collecting hole
30 ... water tank
40 ... Pumping device (pumping means)
200 ... Tunnel (collection tunnel)
310 ... Salination prevention hole
321 ... water injection pipe (charge water supply means)
322 ... Packer (charge water supply means)
323 ... Pressurizing device (charge water supply means)
324: Water quality adjustment tank (recharge water supply means)
500… rock groundwater intake facility
620 plug (charge water supply means)
630 ... Salination prevention hole
900… rock groundwater intake facility
1100 ... Intake stop device
1210 ... Injection hole for condensate
1300… rock groundwater intake facility
1400 Water intake stop device
1510: Injection hole for condensate
1600… rock groundwater intake facility
1900: Rock groundwater intake facility
1920… water collecting hole
Se ... sea
Wa: bedrock groundwater
Wb: recharge water
Wd: recharge water
Claims (4)
該集水部に形成された貯水槽と、
前記貯水槽に貯留された岩盤地下水を地上に揚げる揚水手段とを備える臨海地に設けられる岩盤地下水取水施設であって、
前記集水トンネルの海側に形成された塩水化防止孔と、
前記塩水化防止孔に挿入される注水管及び注水管の端部に装着されて塩水化防止孔の端部に注水空間を形成するパッカーを備え、前記塩水化防止孔の注水空間に涵養水を注水供給する涵養水供給手段とを備えることを特徴とする岩盤地下水取水施設。It is formed in the rock and is provided so as to descend toward the water collecting part, and a number of water collecting holes are formed on the wall toward the rock, and a communication tunnel to the ground is connected to the ground . A catchment tunnel,
A water storage tank formed in the water collecting section;
A rock groundwater intake facility provided at a waterfront with pumping means for lifting rock groundwater stored in the water tank to the ground ,
A saltwater prevention hole formed on the sea side of the water collection tunnel;
A water injection pipe inserted into the salt water prevention hole, and a packer attached to an end of the water injection pipe to form a water injection space at an end of the salt water prevention hole, and recharge water into the water injection space of the salt water prevention hole. A bedrock groundwater intake facility comprising: a recharge water supply means for supplying water .
前記集水トンネルを開閉する取水停止装置を備えることを特徴とする岩盤地下水取水施設。 In the rocky groundwater intake facility according to claim 1,
A rock groundwater intake facility, comprising a water intake stop device that opens and closes the water collection tunnel .
前記集水孔を開閉する取水停止装置を備えることを特徴とする岩盤地下水取水施設。 The rock groundwater intake facility according to claim 1 or 2,
A bedrock groundwater intake facility comprising a water intake stop device for opening and closing the water intake hole .
前記集水トンネルより地下水流の上流側の岩盤中に形成され、涵養水供給手段を介して涵養水が注入供給される復水用注入孔を備え、
該復水用注入孔には、開放端部に涵養水供給手段を構成するプラグが設けられて注入空間が形成されることを特徴とする岩盤地下水取水施設。 The rock groundwater intake facility according to claim 2 or 3,
A recharge water injection hole formed in the bedrock on the upstream side of the groundwater flow from the water collection tunnel, to which recharge water is injected and supplied via recharge water supply means;
A rock groundwater intake facility, characterized in that a plug constituting recharge water supply means is provided at the open end of the condensate injection hole to form an injection space .
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