鳥取市内地下水の土質工学的ならびに水理学的研究

鳥取市内地下水の上質工学的な らびに水理学的研究

藤 村

尚・ 岩 佐

敏博・ 久 保 田敬― 。野 田

英 明

Studies on

Hisashi FuJIMuRA,

Toshihiro lwASA,Keiichi KuBoTA and Hideakユ

NoDA

(Received May l,1973)

Department of Civil E4gineering

Synopsis

This paper deals with the behavior of the groundwaters in the district of Tottori City investigated by the geotechnical and hydraulic methods.

Field investigations Ⅵrere carried out to determine the geological conditions of underground on this area. From the results of investigations, the existence of two aquifers was clarified, The upper aquiter is that which surface of the groundwaters is unconfined, 2nd the lower one is confined by the confining stra― tum of low permeability.

In the hydraulic investigations, the static level o￡ the groundwaters was meas― ured using some 、vells penetrating the zones of such aquiters as the uncofined and the artesian One. A contour map of the groundwater surface and flow lines in the district is made and the data are compared with the theoretical Predic―

tiOn,

(1973年

5月

1日 受 理)

Gcotcch

cal and Hydrauhc lnvcstigaions Of

Croundwatcrs in Tottott C■

y.

1.緒

従来

,わ

が国では都市用水 として表面水が多量に利用 されてきたが

,表

面水のみに依存 していたのでは

,近

年 における水利用の高度化・ 多様化に対処できず

,地

下水 が積極的に利用されるようになってきた。 しか し な が ら

,地

下水の利用は一歩誤まれば地盤沈下や水源結渇な どの問題を引き起 こし

,わ

れわれの社会生活に与える影 響も大 きい。 したがって

,人

間の生産活動やその他の人 為的要素に応 じて多様な反応を示す地下水について調査 研究することは

,地

域社会における重要な問題 となって きている。 わが国では表面水が比較的豊富なこと も あ って, 従 来

,地

下水に関す る研究はあまり進んでいない。地下水 の性状把握

,開

発量の推定など地下水調査については, 賦存量

,供

給量や流動状況に

,時

間的要素を加えて現在 の状態の把握 と将来の地下水収支についての予測を合む 研究が必要である。 さらに

,地

下水の性状を把握するためには

,対

象 とす る地域の地質な らびに土質 についての 基 礎 的 資料の整 備

,そ

れにもとづ く地下水調査方法の検討

,地

下水の現 況把握などきわめて広い範囲の知識を総合 して考察を進 める必要がある。 この研究は

,鳥

取市 内を研究対象 として

,低

平地にお ける地下水の調査を実施 し

,地

下水研究に関す る普遍的 方法の確立 と

,地

域特性を検討 しようとす る も のであ る。 この調査は昭和47年_{7月 か らは じめ た ばか りであ} り

,そ

の結果を総括す るためには数年の継続調査を必要 とするが,この報告では

,そ

の第一報 として

,昭

和47年 における研究成果をとりまとめ ようとす るものである。

2.鳥

取平野の地形概要 千代川の流域に発達 している鳥取平野は

,円

通寺付近 か ら急に開け

,南

北方 向に 8 kn,東 西方 向に5 1anあ_まり の大きさをもつ平野であるが

,そ

の北端には大規模な海 岸砂丘が発達 している。 この砂丘は沖積平野か ら隔離す るように分布 しているため

,沖

積平野はわずかに千代川 河日付近を通 じて 日本海だ接 しているのみである。 この 平野は全体 として盆地状の形態を示 し

,平

野の周辺, と くに北東部は明瞭な地形的境界をもって山地 と接 し

,山

地 の突端が半島状や離れ島状に平野内に突 出した典型的 な沈水型の山麓線を示 している。 図

-1は

,この研究対象の調査地域を示すものであっ て

,東

限は久松山をはじめとす る山地を境界 とし

,西

限 は千代川治い

,南

限は西吉成 と大代を

,北

限は西品治 と 久松山な らびに立川 と卵垣をそれぞれ結ぶ

,い

わゆる旧 市街地域である。 この地域の中央部には

,SEか

ら

NW

方 向に流れる新袋川および旧袋川の二つの 河 川 が あっ て

,そ

の面積はほぼ 8.25km2で ぁる。 図

-2は

,調

査地域の標高 (T,P・ ±0・

Omを

基準 とす る

)を

示す ものであって

,い

ずれ も

T,P,+5m内

外の 低平地であって

,地

層構成は後述す るように軟弱地層か らな っている。 」apan sea R,Sendai Ｎ ォ Л ヽ Ｆ R.Kyこ hkurO

AIB.Yachiyo B I Nishiyoshinari C:Ogui

D:Bogaki E:Tachikawa F I Mttkyこsh5 Fig. l Location Of the stations for research Lasin

□

1甥

2□

3 1. Research area 2 MOuntain area 3, Sand―dとne area ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／

藤村 尚・ 岩佐敏博・ 久保田敬―・ 野田英明 :鳥取市内地下水 の上質工学的ならびに水理学的研究

ユ

:20080

!OO

Fig.2 COntour map showing micrO tOpography

〆

Ц

＼

げ

古来, この地域は鳥取県の産業・ 文化の中心 として開 けてきたところであって,さ らに最近では都市開発の進 展に伴 って

,都

市交通網の整備

,建

/42の_高層化

_,産

業用 水 としての地下水需要の増大など人為的要因に よる地下 構造の変化が想定される。加えて

,当

県が全国有数の温 泉湧出地であって

,当

調査地域内にも温泉が湧出し, こ れ らの温泉水を合めた地下水の需要が増大す る傾向にあ る。 こうした現況は

,地

盤沈下

,温

泉水の構渇など種 々 の問題を誘発す る要因とな りうるので

,十

分な調査 と研 究を行なって

,問

題点を明確にしてお く必要があると考 え られる。

3.調

査地域の地質およびその構造 従来

,わ

が国において大規模な地盤沈下がみ られた地 域に共通す る特徴を列挙す ると,は,大部分が海に臨む沖 積平野である,121軟弱地盤 と総称 されている軟かい地層 で構成されている,(31この地層か ら多量の地下水が吸上 げ られている

,お

よび14)その結果浅層部の地層が圧密沈 下を起 こしている, ことなどである。 これ らのうち, lll,121お よび14)は対象 とす る地下の地質お よび土質構造 に密接に関係す ることは明らかであり,さ らに

,地

下水 の挙動もこうした地質および土質構造によって大きな影 響を受けることも明 らかである。 したが って

,調

査地域 の地下構造について

,地

質学的にその構造を分類す ると ともに

,上

質力学の立場か らその物理的性質をも明 らか に してお くことが,こうした研究の基礎であることはい うまでもない。 当地域の地質についてはすでにい くつかの研究1),2),3) がなされているが

,地

下水を対象 とす るような比較的浅 層部の資料は数多 くない。そこで,この章では

,工

学的 観点か ら

,浅

層部を主体に地下構造を巨視的立場か ら検 討す る。 当地域の地質は,下位か ら中生代火山岩類,花南岩類, 鳥取層群 (新第二系),中新世後期遊入岩類お よび鮮新世 火山岩類等で構成されている。 これ らの岩層のなかで, とくに発達 しているものは厚さ

30m程

度の洪積層 と層 厚 20∼

40mの

_{沖積層であって}

_,広

_{く堆積分 布 し て い} る。鳥取県東部を構成する岩層の累重状態および地質時

代の概要は表

-1に

示す ようである。 さて

,調

査区域内において過去に行なわれたボー リン グ資料 (No.213)を一例にとって, 地層の構造を照合 す ると

,基

盤は花筒岩類 と推定され るが

,深

さ

300mに

おいても出現 していない。 この基盤岩類を不整合に被覆 す る新期諸岩層は新第二系の鳥取層群の下部累層をなす 凝灰岩であって,その深さは300∼243.8m,ぉ ょび163.4 ∼

53.4mで

ぁり, この層に遊入す る層は243.8∼ 163.4 mにある鳥越集塊岩である。その上部に第四紀の洪積層 および沖積層がそれぞれ,53.4∼ 24,65mお ょび24,65∼ 0.Omに 堆積 している。 さて

,浅

層部における地質・ 土質構造を明 らかにす る ために

,従

来行なわれた数多 くのボー リング資料を収集 して検討を加えた。構造物を築造す る場合にはその地点 における土質の鉛直方 向の変化のみを知ればよいが

,地

下水問題を取 り扱 う場合には

,平

面 的な変化 も重要であ る。従来のボー リング資料は

,一

般に

,地

表面か らの深 さをとって土質の状態を示 しているのみであるが

,平

面 的な分布を検討す るためには

,高

さの基準を定めて資料 を整理す る必要がある。そ こで

,著

者 らは

,調

査区域内 の 1/2500の 地形図を用い

,東

西お よび南北方向にそれ ぞれXお よびy軸_をとり

_,100m間

隔の網 目を組んでその 交点における標高(T,P・ を基準高 0・Omと した)を 読み 取 り(図

-2参

照

),各

ボー リング地点の地表面標高を 決定 した。なお

,入

手 しえたボー リング資料は主 として 土木・ 建築工事に使用されるものであって

,総

数89本で あった。そのうち

,洪

積層に達 した資料は67本

,達

して いないもの22本_,とくに

_,岩

盤に達 しているものが6本 であった。図

-3は

ボー リング資料の一例を示す もので ある。 図

-4は

入手 しえたボー リング資料の採取地点を示す ものであるが, この図か ら明 らかな ように

,ボ

ー リング

Table-l RelatiOnship between geOlogical dme and

stratigraphic― classification in East Tottori

Geological time

Mi Oginosen Andesites PIocene volcanic rocks

Porphyrite Torigoe Scoriae Fuchimi Diorite upper formation middle Formation あ 隣 ヽ ｇ ” ０ 学 Ｓ ， ０ Pleistocene ぁ ︻ 、 一゛ Ｈ Ｏ い Cretaceou s lower formation

78

藤村 _{尚・ 岩佐敏博・ 久保田敬―・ 野田英明 :鳥取市内地下水の上質工学的ならびに水理学的研究}

SOXと

PROFILE

_NO:702

COとOUR

bb black brown

br brown

dg dark gray

gr gray

gw grayly white

S01L NAME TP top so11 C cl ay SI silt

MS medium

もand G gravel

SS sandy sllt

CS cl ay,sand

SG sand,gravel

A andesite

STIFFNESS so soft

fd falrly dense

de dense

hd highly dense

fsャ fairl yお sti ff

st stiff ︵_Ｅ ︶     ﹂ い ｏ や ∽ ︵ モ ︶     〓 や α ω ０ ︵_〓 ︶ 声 ω 、 ヽ ド   ﹂ ｏ ∽ ∽ ω 〓 Ｖ ∽ 中 ｒ や ぃ ０ ，   め Ｅ 中 “ Ｏ ｎ “ 吾 Ｏ Ｆ ０ ０ Ｏ Ｅ 、 Ｅ   Ｆ ≡ ０ ∽ り ∽ ω Ｅ い ﹂ 一 中 ∽ Standard pen'etration test ω コ ド 、 ＞ ︲ Ｚ lrL 9n anЛ rl Stl 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0_fln 4 : : ! : : クrI Y Y SO SO SO fd de hd hd de fd fd fs fs St de hd o rl hh R 4.90 1.80 4 6.70 1.80 氏 R_40 .70 14 可 坐 9 10.20 1.80 ● ● ● ●   一 ● Iハ 氏rl n 負∩ 14.50 4.OC

霧

努

″

″

=′ ₇ 18.50 4.0〔

努

藝

8 6 4 10 寅n 一 引 坤 4ヽ7( gw C 26.00 1 .51 gw 28.00 2.0( 彎 くn 30,00 1.0(

Vν y

A Fig.3

1:20000

載 献

T緋

地点は調査区域内においてかな らず しも一様に分布 はし ていないで

,東

部地区に集中し

,西

部および南部地 区は 資料数の少ない ことがわかる。 以上

,か

な らず しも満足すべき資料配列ではないが, 一応

,資

料整理を容易にす るために

,資

料には番号を付 した。なお,資料番号の下二桁の数字は 20以上が洪積層 に達 していることを,20未満は達 していない ことを示す ものである。以上の資料か ら鳥取市 内地域の地層につい て検討 した結果

,つ

ざのような事実が判明した。すなわ ち, この地域の地下地質構造は鳥取層群下部累層の堆積 面か ら推定 して

,NE方

向に開いた緩い半盆状の構造を 呈 し

,洪

積層堆積後は現鳥取駅舎 (″事80,ノ

=100)を

中心にはぼ N一

S方

向に延びる尾根が発達 し

,

これ ら の東側には同方向の潜流渠が鳥取県庁 CT=200,ノ =21の まで延びている。一方

,西

側には現千代川河道に並列に 溶流渠

(NNW―

SSE)が

発達 している。 これは地質時 代における古い千代川および袋川の河道 と想定され る。 さらに

,沖

積 層 堆 積後にも

,千

代川および袋川の日河 道の存在が想定される。 つぎに

,

割れ 日 系 と しては

ENE一

WSW方

向の旧期断層 とこれを よぎる

N一

S あるいは

NNW―

SSEぉ

よび

SW方

向の新期断層があ り,これ らはいずれ も新第二系に変動を与えてい るが, 第四紀には影響を及ぼ していない ことが明 らかにされて とヽる。3)

4,浅

層部の上質

4.1

土質構成 近年

,鳥

取平野における第四系の研究が進み,4)地 層 構成が明 らかになってきたが

,層

序については十分な検 討がなされていない ようである。 とくに

,洪

積層 と沖積 層の区別は明確でない。 ここでは

,従

来の方法に上質力 学的方法をも加味して洪積層 と沖積層の区別を試みると ともに

,沖

積層の層序についても検討を加える。 洪積層を判別す るために

,砂

礫層 の特性 としてつ ざの 条件を満足す るか どうかを調べ, これ らの条件が満足さ れる場合その層が洪積層であるとす る。 この条件 として は,lll標準貫入試験による

N値

が35以上 と大きい砂礫層 であ り,かつ ,そ の上部で

N値

が 10以 下であること,(2)

Xttri k、

よ∫

i

80

藤村 尚 。岩佐敏博・ 久保 田敬―・ 野田英 明 :鳥 取市内地下水の上質工学的な らびに水理学的研究 非常によく締 っていること,および停)地質学的見地か ら, 上の堅 さだけでな く

,海

成粘上の下にあって

,「

……混 C +10

+5

0

-5

-10 --15 :00

Fig.5 COntour map shtting the highest level oF diluvium

500m 508523 ・ ・ _{51] 515} 529 514 528 り篠」と表示さ浄ていること

,で

ある。図

-5は

,以

上 の3条件を満足するいわゆる洪積層の上限深度の等高線

I,…

コ

_I守

0

1:20000

C S C S R ︱ ” ／ ′ “ 5玩 i05iデ

∽

C i ciay S I salld R i rock

S,G:sand tt gravel

Fig。 6 Stratigraphical prdile map of the Tottori city,along the Sw一 NE line

儒 ―C'114の 奪 ︶ ‘ 浄 ∩ ,G

を描いたものであって,この図か ら明 らかなように

,鳥

取駅南側 (″=100,ノ

=80)に

比高ほぼ

15mの

大きな 盛 り上 りがみ られ

,逆

に

,千

代川および鳥取市役所付近 (T=180,ノ

=190)で

は深 くな り

,谷

地 形 と なってい る。 図

-6ぉ

ょび 7は

,そ

れぞれ

,鳥

取駅を通 るSW―

NE

方向および

WNW一

ESE方

向の断面を示すものであっ て, これ らの図か らも

,ボ

ー リング番号 104,201ぉ ょび 403,405,406における盛 り上が り

,な

らびに 528-704 ぉょび401,402の谷地形が明瞭に示されている。 なお,この層の土質の特徴は

,前

述 した ように砂篠層 か ら成 り

,直

径50∼2004ullと_{い う非常に大きな玉石 (安} 山岩質

)が

混入 し

,そ

の間げきにはロームを含んでいる ことである。 この洪積層の層厚は岩盤に達した資料が少 な く, この地域全体にわたって詳述す ることはできない が

,ボ

ー リング番号704ぉょび211でそれぞれ 7.5mぉ ょ び10mで ある。 この地点の層厚は他に比 して幾分薄いと いわれてお り

,鳥

取温泉の中心部では断層 が 存 在 す る が

,岩

盤上面 の深 さは T,P,-25∼40mとぃゎれ,3)洪積 層上面の深さが, この付近で T.P.-15∼

20mと

す ると その差か ら層厚はほぼ10∼

20mに

_{なると推定される。} 図

-3か

ら明 らかなように

,洪

積層の中に粘上のいさま れている部分があ り, この粘土層は非常によく締 ってお り

,N値

も大 きい。以上

,洪

積層について

,従

来のボー リング資料か ら検討を加えてきたが,さ らに微細な構造 および分布を把握す るためには

,電

気探査な らびに試料 の採取を行ない密度や物性

,強

度などを詳細 に調べ る必 要がある。 洪積層上部の沖積層は粘土― シル トー砂の互層 よりな っているが,これ らを大別す ると

,下

部砂層

,下

部粘土 ●シル ト層

,中

部砂層

,上

部粘土・ シル ト層および上部 砂礫層の層序か らな っている。 これ らの各層の土質特性 を示す とつざのようである。

1)下

部砂層 :一部の地域に存在す るのみであるが, 礫を含んでいるにもかかわ らず

,N値

は 7∼12と小 さ く

,密

度は中位か らやや小 さい状態にある。

2)下

部粘土・ シル ト層 :洪積層の上部に粘土 。シル トの細粒分を中心 とした層が堆積 している。 この層の特 徴 は海成層であって

,腐

植物や貝化石を含んでいる。

N

値は小 さく1∼ 4で ぁるが

,一

部に砂質土をシーム状に はさんでいるため 7程 度の値を示す ところもある。 この 層 は含水性のものであるが

,土

質か ら判断して透水性 は 大 きくない と推定される。層厚はこの上部の砂質土 との 境界が明確でな く

,徐

々に砂質上に移行するため決定が 困難である。

3)中

部砂質層:この層は主に微砂か ら粗 砂 (粒径 74μ∼2000μ

_)が

堆積 し

,N値

は 7∼15である。ただ し, この層の中間には粒径の大きい砂が堆積 してお り, この 層では比較的 よく締 ってい るため

N値

は大 きくなって いるが

,透

水率は大きい。また, この層には粒径20nlnl以 409 範 4∝ 4∽ 朋_Ｔ 204

H

+10

+5

0 二   一 ︵Ｅ ︶ ‘ 磯 ｏ ∩ ―-20 -5 ―-30 よ与韓 " C i clay 駐gravel

Fig. 7 Stratigraphical profile map oF the Tottori city,along the Nヽ V―SE line (H―H'linω

藤村 尚・ 岩佐敏博・ 久保 田敬一 。野田英明 :鳥取市内地下水の上質工学的な らびに水理学的研究

―

CPC・

100

Fig.8 COntour map showhg the highest level of medium sand iayer

下の円小礫が混入 している。 この層の下限は前述 した よ

これは現河川が 自然堤防を形成 したときに堆積 したとい うに漸移的であって明確でないが

,上

限は明確な境界が

われているもので

,礫

径 5∼ 20mmN値 が10∼20,ぉょび あ り

,か

つその面はほぼ水平である。図

-3か

ら明 らか

密度は中位である。 なように

,旧

袋川治いに, この層が局所的に深 くな って

以上の結果か ら, この地域における浅層部上質の層序 いるのがみ られるが,これは

,そ

の当時の河道 と推定さ

を模式化す ると図

-9の

ようになる。 しか し, この第四

哨

猛

警

Iさ 影 ， ヽ■、 ′ ン イ ‘ ヽ 矛Lる。

4)上

部・ 粘土・ シル ト層:この層は主に粘土・ シル トか らな り

,土

質力学的には支持力の小さい軟弱地盤で あって

,N値

は 0∼ 4と 小 さく

,暗

黒色のシ ル トを 合 んでいる。この層の下限はT,P・

-2,Om,T.P.-1.5m

の範囲にあって

,最

も新 しい時代に堆積 したものであっ て

,弥

生時代の小海進

,海

退が繰返され生成 されたもの であるといわれている。砂 とシル トがシーム状に堆積 し ていることか ら

,河

道が何回か変遷 し

,一

部分づつ堆積 が繰 り返 されたものであると推定される。 この層の中に は腐植を多量に合む層が認め られているばか りでな く, 埋木や貝化石 も発見 されている。

5)上

部砂礫層:この層は千代川に沿 った地域にのみ み られ

,上

部粘土層の上にきわめて薄い砂礫層が存在 し ているものである (BOring No,101,401,409,62の 。 紀各層の層厚

,傾

度

,お

よび方向については

,ボ

ー リン グ資料の地域的分布に疎密があるため

,全

地域にわた り 把握す るには致 らなか った。 ψpOr grふ′_{cI I}

upper cIⅢ atid silt nedluni sand i Anu um loIIer ciav atd sttι

lo‖er sarld )

:辞

d ,Dtt■

_ntm

tuFf a｀cr ar)

Fig.9 The typical column― section of quaternary deposits

4.2

滞水層の土質 力学特性S) 上述 した この地域 の土質力学特性 の他 に

,地

下水 問題

〆

Ц

ゝ

戸

／

を取 り扱 う場合には

,滞

水層における定数を算定 してお く必要がある。今回の調査では

,揚

水試験を行なってこ れ らの定数を算定 した。揚水試験の本来の目的は井戸管 理にある。すなわち

,揚

水試験はそれを行な うことに よ って井戸の周辺の透水層の性質

,透

水量係数や貯留係数 の決定

,井

戸 の限界揚水量の推定など

,そ

の対象 とす る 井戸に関す る種 々の情報を得 ようとす るものであって, 広い地域の滞水層諸定数の算定に こうした方法を適用す ることには問題があり

,か

つ危険を伴なう。 しか し

,現

在,こうした広い範囲にわた って的確に諸定数を算定す る方法が見い出されていないので

,著

者 らは上述 した方 法の限界を考慮 しつつ

,地

質構造をも参照 して

,で

きる だけ多 くの地点で揚水試験を実施 して, この地域におけ る定数の概略値を推定 した。 揚水試験は図

-4に

示す

Al o,N,201),A2(B・

N.

105),A3(B・

N,404)ぉ ょ び

A4(B,N.306)の

4ヶ 所を選んで行なった。 これ らの地 点 の 井 戸 は 深 さ が 9.5∼14.5m,直径10cmで_ぁって

,表

-2は

,揚

水試験 の結果か ら算定 した

,滞

水層厚

,rFO,

透水係数 々

,お

よび浸透量係数

Tの

値を示すものである。 なお

,揚

水 試験結果の解析はTheiSの非定常 解に よる簡便法 とし て知 られている回復法によった。 一般に,当沖積平野の透水係数は9.00X105∼6.53× 10-4m/SeCと な り

,

各地の沖積平野にお けるそれがほ ぼ l x10-4m/SeCで あることと比較 してもそ れ ほど大 きな差違はない ようである。今回の試験結果にかな りの ば らつきがみ られるが

,そ

の原因について は 明 確 でな い。 これには井戸径

,ポ

ンプ汲上容量などの条件

,調

査 場所

,時

間その他の井戸での汲上 げな どが関係 している と考え られ,これ らの問題は今後の課題 として検討 して い くつもりである。

5.調

査地域の地下水について 5.1 調査方法 図

-6ぉ

ょび 7で 示 した ように, この地域の地層か ら 考えて

,滞

水層は二つに分 けられ る。その一つは比較的 浅い地層に存在す る自由水面をもつ地下水層

,す

なわち 不圧地下水層であ り

,他

の一つはかな り深い層の被圧地 下水層である。 この被圧地下水層は地質構造か ら考えて 温泉水 と密接な関係があると推察 される。 したが って, ここでは, これ ら二つの滞水層について別 々に検討を加 えてい く。地下水を観測す る一つ の方法は

,そ

れぞれの 滞水層の水位 (被圧地下水では ピエブ水頭

)を

測定 して 地下水面の平面的分布

,そ

の時間的変動を明 らかにす る ことである。 この目的のために

,図

-10に示す ように合 計18個所の観測井を選定 した。図中の○印は一般の家庭 用井戸 (Fl∼ F13)で あつて

,

これを定時観測井 と呼ぶ ことにする。 これ らの井戸 は不圧地下水面の測定に用い られているものである。一方

,図

中の

0印

で示される5 個所の井戸は連続観測井 と呼び

,今

回の調査のために直 径15cmの井戸をさく井 したものであって, 1個所に隣 り 合せに二本の井戸が堀 られてい る。その一つはいわゆる 不圧地下水面を

,他

の一つは被圧地下水の水頭を測定す ることを 目的とし

,前

者に対 しては (Sl∼Sぅ

),

_後者

Table.2 Value of aquifer coefFicient obtained from pumping test

Al(B.No.210)

2.25×10 4 1,35x10 4 9.00x10 S 5.60x10 4 2.80× 10 4 Aっ _(B,No.105) 3.85×10 4 2.40x10 4 1.20x10 4 A3(B・ No. 7.05× 10 4 2.34× 10 4 3.83x10 4 7.34x10 4 2.45× 10 4 404)

wen l TransmisSi l ThiCkness I Permeability

A4(B'No.306)

藤村 尚・ 岩佐敏博・ 久保 田敬一 。野田英明 :鳥取市内地下水の上質工学的な らびに水理学的研究

Table.3 Level of observadon wells

(1)ObServation、vells of record every one day

醜十

二

FI F2 F3 F4 Fs F6 F7 Fs F。 Fと_。 Fll F12 F13 5.839 4,891 5,532 5.501 4.737 5.536 3.754 4.914 5.170 6.791 6.767 8.12 5,79 5.10 4.11 4.68 4.32 2.53 4.26 2.50 3.81 1.32 5,60 5,40 ￨ ::子4: 4.98 4.10 2.47 1.24 -0.50 1.60 -0.28 ―-0.47 -0.22 3.20 1.01 3.07 3.13

Fig.lo stations Of observation wens

に対 しては (Dl∼

D5)の

番号を付 してある。なお各観 測井の水位はT・P・ ±

0.Omを

基準に表示す ることとし

た。定時観測井における地下水面は1日 _{1回 午前 9時 に}

測定 し

,連

続観測井は 自記水位計 (フロー ト式

)に

よっ

た。測定装置の概略は図-11に示す ようである。

Fig.1l Water gages

その他

,地

下水に密接な関係があると考え られる降水 量および河川の水位については

,そ

れぞれ鳥取地方気象 台および建設省鳥取工事事務所の資料を用いた。 5.2 _{調査結果および考察} 4・ _{不圧地下水 :表}

-3は

,観

_{測井の地盤高 (一部は} 井戸天端高

)お

よび

,比

較的水位変動の小 さい1972年 9

Dutam Level=T.P.± 0,Om

(2)ObSerVation wells of continuous record

配

_1轄

f _{static level of unconfined}

groundwtter出

す

,Sep"1972

3,17 2.66 1,62 1.66 0.98

Dutam Level室 T,P. ■0.Om

月 4日 午前 9時 における地下水面高を表わ したものであ る。図-12は

,表

-3に

示 され る地下水位の平面的分布 な らびに地下水面の等高線を示 したものであって

,新

・ 旧袋川で囲まれたいわゆる鳥取市街地の水位 が他の地域 と比べてかな り低い ことがわか る。また

,新

・ 旧両袋川 を境 としてその右岸側 と左岸側ではかな りの水位差を示 す ことか ら

,不

被圧地下水は両河川の水位 と密接な関係 をもつ こと

,お

よび水位の低い地 区ではかな りの揚水が 行なわれていることが想定 され る。 図

-13は

,F2,F9,F8お

よび F12の4観測井にお ける昭和47年 8月か ら12月 _{までの 5ヶ 月間の地下水位の} 時間的変化と日降雨量を示 したものである。久松山の山 綾に近いFヮお ょび

F3,な

_{らびに新袋川左岸の F12で} は

,地

下水位は降雨の影響を強 く受けてい ることがわか SI S2 S3 S4 S5 5。930 5.620 5.701 6,011 5.556

12 Contour map of static leve1 0f the unconfined ground water 装

,家

屋 の密集などのため降水の地下ヘ の浸透がそれほど多 くない ことを示 して いると考え られる。 図

-14(a),Φ

)および (C)は それぞ れ

F2,F5お

よびFllにおける前 日の 日降雨量 R(HIIll)と水位上昇高 △力 ( cm)と の関係を示 したものであって

,図

中の数字は前期無降雨 日数を表わ してい る。 これ らの図か ら明 らか な よ う に,

F2で

は降雨量 と水位上昇高にはほぼ直 接関係のある ことがわかる。またFll では 買≦40nlalの場合水位がほとん ど上 昇 しないが,買≧40mmと なると

,ほ

ぼ直 線的に上昇す ることがわかる。 しか し,

F5に

おけるその関係 はそれほど明瞭で るが

,一

方

,市

街地にある F8で は他に比べてそれほ ど

な く

,F8と

類似の傾向を示 している。 図-15は

, 5っ

降雨の影響が大きくない。 これは市街地で は 路 面 の舗

の連続観測井における同様の関係を示 した も のであ つ

囲

ｔ ・ ０．

∴ ＦЮ 。 ３ ．８ T.P 6.0 1m S,5 5.3 48 4.4 3.9 6.0 6.G lli 』‖i碓

￨.nn lΠ

謂

臆

‖

工十

:程

L

争ψ

゛い∇

苅

A∇

♂

k/

｀

ン ヽ 喝 ム

V｀

ふ

卜＼ド

Tttκ

J時

で

Fig。 13 Variation oF daily rainfall and static leve1 0F the

unconfined ground water

Ｎ И 駕 卜 す ︱

藤村 尚・ 岩佐敏博 。久保田敬一・ 野田英明 :鳥取市内地下水の土質工学的な らびに水理学的研究

0

菊

80 20

R(mmJ

(b)

Fig.14 Relationship between elevation of grOundwater surface and daily rainfall

Fig。 15 RelatiOnshゃ between elevatiOn of

water surface and daily rainfal二

て,これ ら5っ の観測井がある新・ 旧袋川に囲まれた地 域では同 じ傾 向の変化をす ることがわかる。ただし

,旧

袋川右岸のFeあるいはF5とはかな り異なった傾 向を 示 している。 この地域でみ られ る特性は,買 ≦10nMIの_場 合

,水

位の上昇に降雨がほとん ど影響を与えない こと, 買≧801Lllに_なると

,そ

_{れ以上の降雨では水位上昇高はほ} ぼ一定になることなどが明 らかである。 さて

,不

圧地下水の供給源が降雨であると考えるな ら ば

,降

雨強度 とこの地域の上の浸透能のX/1ヽが水位上昇 に大 きく関係すると推察される。さらに

,前

期無降雨 日 数は土 中の保湿不足を表わす指標 と考えるな らば

,前

期 無降雨 日数が大で

,か

つ降雨量が少ない場合

,降

雨は土 壌の保湿不足を補 う程度であって

,地

下水位の上昇には 寄与 しないであろう。 この限界が

,

この地域ではほぼ 買-10nHlと_{考え られる。一方}

_,前

_{期無降雨 日数力羽ヽで} , 降雨量が多い場合

,保

湿容量以上の浸透水によって地下 水位が上昇す るが,さ らに降雨量が多 くなると最終浸透 能で供給 され る浸透水 と対象流域外に流出する地下水 と が均衡して

,そ

れ以上の降雨でも地下水位は上昇 しな く なる。また浸透水 と降雨量 との差は表面流出量となる。 この限界降雨量がほぼ8011111でぁると推定される。以上は この地域を巨視的にみた場合の ■ と △々の関係を定性 的に述べた ものであるが, これ らの関係を詳細に観察す れば,買 と △力 の関係はやや異なっている。 これは各 観測点における浸透能の相違に よる も の と考 るえ られ 力ヽ この点については今後さらに くわ しく検討する必要 があろう。 β・

_拠

圧地下水 :表

-4は

,被

圧地下水層に貫入 され ている 5個 所の連続観測井における地盤高および1972年 9月 3日 午前6時_{の井戸水面高を示 したものである。こ} の表か ら明 らかなように

,被

圧地下水の水位は不圧地下 水の水面に比べてかな り低 く

,Dl点

を除いて

,一

般の ポ ンプで水を汲上げることが で き な い深さにな つてい る。図

-16は

1972年9月 4日か ら10日_までの7日間にお ける各観測井水位の連続記録を示 したものである。 この 図か ら明 らかなように

,Dl地

点における水位の変化は ほとん どみ られないが

,他

の 4地 点では周期的な水位変 動がみ られ

,一

般に, 6時に最高水位 とな り

,そ

の後低 下をはじめ,22時に最低水位を記録 し

,ぷ

たたび水位が 上昇す るとい うきわめて規則的な 日変化を繰返 している ことお よび この 日変化の最大波高が約

lmで

ぁることも 明 らかである。図

-17(a)ぉ

ょび (り はそれぞれ D2 ぉょびD4における休 日前後の水位変化 の 記 録であっ ︵ Ｅ じ 至 Ｒ

中 〒

的

倒

０ ● △ ▲ ０

Table.4 Level of water surFace of confined aquifer Static level of groundwater in observation vellS とくに,1973年 1月 1日の記録は降雨 がなか ったにもかかわ らず

,平

均水位 が

lmも

上昇 している。以 上 の 結 果 は

,産

業・ 商業活動にともな う被圧地 下水の揚水によるものと推定され,と くに水位低下の原因は多量の地下水揚 水に よるものであろう。なお

,不

圧地 下水ではこうした 日変 化 は み られな ヤヽc つぎに

,被

圧地下水の長期変動傾向 DI D2 D3 D4 D5

T,P,+5,930

+5.617 1-5,709 +6.021 +5.553 T,P,-1.500 -6.190 -5.700 -6.910 -7.040 * meaSured at 3, Sep., 1972 _{を調べ るために}

_,上

_{述 した短周期変動} 成分を移動平均法。)を 用いて消去し, 長期変動の傾 向を検討 した。図-18は

,加

重移動平均法 によって計算 した水位か ら

,毎

日12時における値を取 り 出し,1972年 8月 か ら12月 までの水位を示 したものであ

Fig。 18 Daily change of the water ievel in

wells pemetrating artesian aq■BiFer

って

,図

中には この期間の 日雨量 も記 入 されてい る。 こ

の図から明らかなように

,被

圧地下水の水位は日雨量と

Fig。 16 Recorded ievel of water surface

in observatiOn wells of the con―

fined groundwater

D2(a)

Dec.22 1 23 ' 24 r 25 ' ,A !

為

1

Fig。 17 Variation of water level at

some holiday て_,これ らの図か らわか るように

,休

日の水位変化は平 日のそれに比べて小 さ く

,平

均水位 の上昇がみ られ る。 Depth oE water level frorn ground Surface

G.L.-7.430

--11.807 _-11.409 _12,931 -12.593

CROUND WATER HE16T(m)

D5

、

/

″

＼

藤村 尚・ 岩佐敬博 。久保 田敬一・ 野 田英明 :鳥取市内地下水の上質工学的な らびに水理学的研究 それほど密接な関係はない。また 長 期 傾 向としては, 8, 9月に水位が低 く,10,11月に高水位を示すが

,ぶ

たたび12月_{になると水位が低下する傾向がみ られる。 し} か し

,各

観測井に よってその変動幅はかな り異 な り,

DI地

_{点が水位変動に関 してはもっとも安定 しているこ} とがわかるであろう。

6.被

_{圧地下水理論の現地への適用} 上述 した調査結果によりこれ ら地域内の地下水の流動 状況が定性的ではあるがかな り明 らか に なった。 しか し

,調

査全域にわたって詳細に検討す ることは費用・ 時 間の点で問題がある。 したがって

,調

査結果にもとづい てかな り詳 しく流動状況を知 りかつ定量的に把握す るた めには

,現

象が理論的にも説 明され ることが望 ましい。 こうした意味で,ここでは一つの試みとして若千の理論 的考察を行ない

,数

値 Simulation7)に よって現象を説 明する。 6■ _{基 礎 式} この領域の被圧地下水に注 目すると

,一

般に被圧地下 水に関しては弾性説にもとづ く式 (6・1)を基礎式 とし て適用する。すなわち

=半

_(鴇

_多十→

_籍

_妥

_￨)+半

ψ→

ここに,力 :不透層か らの水頭

,五 7:平

面座標

,T:

時間,う :滞水層厚

,SI貯

留係数,力 :透水係数

,7:

単位面積あた り単位時間揚水量

,で

ある。

6.2境

界 条 件 問題は式 (6・1)を用いて境界条件を満足す る解を見 い出す ことであるが

,現

地の複雑な地形か ら解を見い出 すための適当な境界条件を決定す ることは容易でない。 一般的には 4・

_ィ与

1_B。

(イ

::′

+イ

::,′ となる。ここに,△恥 よび △

rは

正方格子の間隔であ り,△

Tは

時間間隔であり,さ らに は

)山

地 と平地 の境界 :山地が不透壁であって

,山

地 と平地の境界で地下水の流れがない とい うことであるか ら, 季

=0

初:境界に直角 な成分 となる。 12)地下水分水界 :河川などで地下水供給源 とな って いる場合

,そ

の線上で地下水分水界があれば

,そ

れを境 界 とし, 上 写争

_妻

0 Φ e t3J 解 :境界に直角な成分 とおけばよい。 ●

)平

地 の境界 :滞水層が計算対象領域の外側にも連 続 している場合には

,境

界 あるいはクッシ ョン・ ゾー ン を設け

,地

下水の出入を近似させ る。ただしこの近似に 問題がある。 141 水位一定:つねに水位の変化 しない ところがあれ ば

,そ

の点で水位一定の条件を与える。 6.3 基礎式の差分化 まず最初

,計

算を容易にす るために

,式

(6・1)を無 次元化す る。すなわち,″

=η

う,プ=7/う

,打

事力/う, ナ=々T/Sう

,お

よび ω

=V/力

とすれば

,式

(6・ 1)は

等

=(ギ

_発

_才

二

十

_:考

_琴

生

_)十

″

ψ→

となる。差分化するために ″―プ平 面を対象格子網で おきかえ,△ ▼ う=△7/う_=△S,力△T/働

=△

ナとす れ ば

,式

(6ol)は

十王

,1+{11)

=島

_み―ω

'・

′

・△

チ……

(6o5) らわす添字であり, ″は時刻を表わす添字である。″テ,ブ は代表節点における無次元揚水量である。

つざ

に

,171の

(コ

ン

+1)次

近

似を

計

算

する

た

め

に

,収

束のかなり速い加速

Liebmann法

を用いれば, (6・2)

勤

一盟

:三

と

し

/キ

△

:す

β

}

(6・6) ノ方 向の格子節点をあ

+Iイ

,ブ

=E材

1+ω

・

_{,1

であって,す, ブはそれぞれ ″, (6・ 7)

と表わせ る。 ここに, F角

_;1=キ

_(≒

み

十切ガ

・軒

)

+手

_(嘴

_i′

_キギ

_i′

+

であ り,ω は加速係数である。

6.4

被圧地下水の水収支シミュレーションの適用例 データとしては図-19に示す領域を格子で区切 り

,節

王子

:1+イ

う

と

1)一

王,1 ……

(6・8) 点における水位を計算 した。領域内の計算点

,揚

水点, 境界の種類を数字で表わ した領域区分を図-20に示す よ うに与え

,初

期水位を各節点に与えて式 (6・

5)を

数値 ・ Observation wells “ ヽ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ 〃 ″

ζ＼

×

0 500 1000m 学 Ⅲ Ъ

＼、熙

∼

/

∼

90

_{藤村 尚・ 岩佐敏博・ 久保田敬―・ 野田英明 :鳥 取市内地下水の上質工学的ならびに水理学的研究}

NUMERICAL MAP

0″ _(歪/hr) 4 6 6 7 7 7 13 9 10 8 9 10 ０ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ ０ ５ １ １ ４ ４ ４ １ １ ユ １ １ ５ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ ４ ４ １ １ １ １ ユ ー ５ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ ５ ０ ０ ５ １ １ ４ １ １ １ １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ ３ ３ ３ ３ ３ ３ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ １ ３ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ １ １ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ １ １ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ １ １ ３ ３ ３ ３ ３ ３ ５ ０ ０ ５ １ １ １ １ １ １ １ １ １ ５ ０ ０ ５ １ １ １ ユ １ １ １ 0,01168 0.01168 0.02131 0,00120 0,00684 0.02054 0,03504 0.03504 0.06393 0.00360 0.02052 0,06162 1401.6 1401.6 2557.2 144.0 205.2 24648

0 - Non operation

l

―

Cal culation

3 - Impermeable boundary

4 - Pumping statiOn

5 - Permeabie boundary

Fig.20 Numerical map

的に解いてい く。なお数字 5で 与え られる境界は6・2の い)にあた り,この場合, 境界の地下水流入 を

a)境

_界 面 よリー定量づつ流入する

,b)境

界面 の水 面 勾配に比 例する量だけ流入する

,お

よびC)0丁

_=―

´力△7弔_多 =const.と_{す るとい う三つの条件で別 々に計算 した。} 格子間隔は △ズ

=△

r=200m,△ T=l hrと

し, 肋

=2.4x102∬

_/sec=86.4だ

_/hr(う

_=60m)ぉ

_ょ び

S=0.05を

用いた。なお

,

揚水地点 と揚水量は調 査 と試算を繰 り返 した結果

,表

-5の

ように決定した。 ここに,9″ は う

=60mと

したときの場水量である。 図

-21(a)ぉ

よび (b)は 6時 か ら22時_まで表

_-5に

し たがって揚水 したときの計算結果と実測値を比較 したも のであって

,水

位の変動幅についてはほぼ一致すること が明 らか となったが

,な

お

,水

位につ い て は

,透

水係 数

,滞

水層厚などについて検討すべき点が 残 され てい る。さらに

,境

界条件

0の

3条 件に対 しては計算結果に ΣO″

=8174,4

それほど大きな相違のないことが明らかとなった。今後 さらに精度をあげて実測値に一致させ

,将

来予測に対し てもシミュレーションを行う予定である。

7.結

菫巾 この研究はまだその緒についたばか りであって

,今

後 さ らに研究を続 けなければ十分満足すべき結論はえ られ ない。 しか し

,い

ままでにえ られた結果を要約するとつ ざのようである。すなわち,

1)鳥

_{取市における洪積層と沖積層の境界が明確にな} り

,そ

の上限深度が示された。

2)鳥

_{取市における地下 の滞水層定数が算定され}

_,表

-2に

示す結果をえた。

3)こ

_{の地域の地下水の現況がかな り明 らかとな り}, 水収支シ ミュレーシ ョンの手法が適用できることを示 し た。な どである。 最後に, この研究にあた り終始御援助

,御

助言をいた だいた

,宮

腰・ 赤木両教授に深謝の意 を 表 す るととも に

,観

_{測に御協力をいただいた鳥取県の諸氏に感謝の意} を表 します。 参 考 文 献 1)鳥_取県:鳥取県地質図説明書,1966.

2)地

_質調査所

:5万

_{分の 1地 質図幅説明書,1963.}

3)鳥

取県:鳥_{取県温泉総覧,1969.}

4)山

_名巌:山_{陰地方における第四紀末の諸問題}

_,

_鳥 取県立科学博物館研究報告, 3号,1964.

5)山

_本荘毅:揚_{水試験 と井戸管理}

_,昭

_晃堂,1965.

6)堀

川明:ランダム変動の解析

,共

立 出版,1969.

7)柴

崎達雄

,他

:地_{下水資源学}

,共

立 出版,1973. ︱ １ １ ５ ０ １ １ １ １ １ ５ ０ １ ５ ０

一 ‐3-――∼

`lalkl■11l t,d 、

'fⅢ l、111 -‐_{…Ⅲ …―}(:江l(・I11【it,1、■1lal・

Sep.1 l Sep.2 . , sで rD, 3

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12

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一―-0-―― caLulated val、とo ― ― ―calttilaied vall!o 一 省 Ｆ ︶ 一 ｏ ＞ ｏ 一 ︼ ゅ やｏ と -8

Fig.21 CompaFる

。n with observed―results‐and theOreticirprediction of

he“

riatio4 0F gFOtnd Water level

｀ ヽ_増 (進ッ甕ァ ,/ 1

-―

。b゛t・r、lo(1ャュ11lc ■―や=―一talCulated vahe