気圧変化に伴う自噴坑内水量の変動
（昭和56年10月6日 原稿受付）
開発土木教室木原敏夫
〃伏学院生）佐 藤 道 祐
〃 牛 島 和 子
Fluctuations of Volume of Ground Wiater Flowed out from Mine Goaf due to Changes of Atmospheric Pressure．
by Toshio KIHARA Michisuke SATO
Kazuko USHIJIMA
1☆swell kn◎wn that water tables of co頑ned gro醗d water fluc垣ate due t◎changes◎f atomospheric pressure． We observed on June 22 through 23，1981， how changes of atomospheric preSSUre a仇Ct VdUmeS◎f grOUnd Wate頑Owed OUt fr◎n池ine g◎af．
Fortunately， as during our observation the Typhoon No．5 passed by close to the Horiike welI where we had observed， the atomospheric pressure changed drastically so we could observe the re雄τkable fluct面i◎ns。f volume・f fl◇wed・ut wate℃The就◎m◎頑eric pressuτe changes were transmitted directly to the volume of water， that wa3， the decrease in atomospheric pres・
sure the inαease in water volume， and conversely．
Based on this result， we found that the ground water flowed out from mine goaves in Chikuho district had the strong characteristics of confined ground water。
1．はじめに 跡で・径3mの円形赤煉瓦枠壁下端の水田面にほぼ等し い高さ（標高16．◎m）に湧水孔がある。この竪坑は地下 地下水の水位が気圧，潮汐，地震あるいは地表におけ 20mにて，筑豊爽炭層直方本層群小石三尺層及び五尺層
る物体の震動等，帯水層に働く圧力変化によって変動す の採掘跡と連結しているという．
ることは，多くの文献1） 2）・3） 4｝によって紹介されている。 この観測は昭和56年6月22日午後2時50分より開始 気圧については，増加した場合には井戸水位が低下し， し，6月23日午前8時に終了するまで17時間に亘って行 減少した場合には水位が上昇することが知られている。 われたが，台風5号の九州北部を通過するときを選んだ
自由面地下水の水位は気圧の影響を受けることがなく， ため，予期以上の良好な結果が得られた。
一方被圧地下水の水位はその影響を受け，被圧帯水層の
2．台風5号の動向 弾性のあらわれであると説明されている。
フル ト
筑豊炭田には石炭採掘跡（古洞〉に充満した地下水が， この観測を行うに当り，気圧が短時閤に激しく変化す 50数個所を数える地点において自噴し，筑豊赤水として る日時を狙うことが，この観測を成功させるポイントで 知られている。筆者等はこれらのうち，さきに含有鉱物 あると考えられた。たまたま6月18日頃フィリッピン・
ホリイケ
成分について報告5）した堀池自噴井において，自噴量と ルソン島の西方に発生した台風5号の動向に注意してい 気圧の変化について観測した。堀池自噴井は国鉄筑豊本 たが，九州北部に近接する気配が予想されたので，この 線飯塚駅の南西方400m，福岡県嘉穂郡穂波町大字堀池 観測の準備を進めた。昭和56年6月21日夜半に，台風5 字鳥井の水田中にあり，旧住友忠隈炭砿第三坑排気竪坑 号が上海南西方の東支那海上の位置に在るときの情報よ
り推測して，6月22日午後より6月23日にかけて，最も めたもので，筆者等が推測した日時に，堀池湧水井に最 堀池自噴井に近接するものと考えられた。 も近接して通過したことがわかる。
第1図は台風5号の経路を新聞の天気図によってまと
位置 日 時 中心気圧
1 17 21 996
2 18 21 980
31909970
4 19 21 965
52009980 62021980
7 21 21 980
8 22 09 990
92221992
10 23 09 994 11 23 21 996
○台風位置 ×観測位置
円，。
Dq
第1図 昭和56年6月台風5号経路
3．降雨と湧水量との関係 この観測時の場合・6月21日より23日にかけての時間
当りの降雨量は第1表のようである。
台風には通常かなりの降雨を伴い，これによって湧水 この観測開始の約27時間前6月21日5時より11時の 量の増加をきたす恐れがある。堀池自噴井の1979年4月 間に降った合計80mmの雨量は，6〜7時間後に100 以来，現在までの一般的傾向として，降雨量が1日当り 〜200m3／日程度の増加はあったであろうが，堀池湧水 100mm以上の豪雨が数日連続したような特殊な場合は 井の特性より考えて，観測の始まるころには，徐々に減 別として，数日間連続して降雨があり，その合計雨量が 少しつつ，1100m3／日程度の湧水量を持続していたもの 80mm程度の場合には，降雨後6〜10時間にして湧水量 と考えられる。したがって，観測時には降雨による湧水 が1日当り100〜200m3程度一挙に増加するが，その 量の急激な増加はなかっだものと考えてよい。又，6月 ピークは3〜4時間で，1日当り7〜10m3ほどずっ減 22日18時より6月23日3時まで，観測実施中に降った20 少し，その後計20mm程度の降雨が月3〜4回あって mmの雨は，それが少量であることと，堀池湧水井の特 も，目立った湧水量の増加はみられない。平均湧水量は 性とより考えて，万一この影響があらわれたとしても，
乾期の11，12，1，2月で800m3／日，中間期の3，4， 時間的には観測終了後であろう。第2図は雨量と湧水量 5，6月で1000m3／日，雨期の7，8，9，10月で1300 の関係を示したものである。
m3^日の平常値を示すのが普通である。
表一1 飯塚の降雨量mm／時 （飯塚測候所調査）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
6月21日 5．5 11．0 13．5 9．0 16．5 21．5 2．0 一 0．5 0 一 一
一 一 0．5 一 一 一 一 一
22日 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 0．5 3．5 2．5 4．0 1．0 6．5 0．5
23日 1．0 0．5 0．5 一 一 一 一 一
990 995
1奪§o
㎡／日 1300
1200 ヱ鐙0
糟
10
ggO ことによって流水を計算することがで きる。なお，流量が脈動するので，正995
まぴ
1005 確な水深を測定することは困難であっ mb@ たが，数回の測定値の平均をもって水 深を出来るだけ正確に測定することに つとめた。
エ 20 d．測定値 ：第2表に示す。
10 5．気圧と湧水量との関係
o 第3図は気圧と湧水量との関係を図にまとめたもので 0 6 12 18 0 6 12 18 0 6 12時
ト6月21日＿十＿6月22日＿＿←6月23日 ある。気圧についてはあまリバラツキはないが，湧水量 第2図 観測期間前後の湧水量と雨量との関係 についてはかなりのバラツキがある。これは水流が脈動 するため，三角堰の越流水深の細密な測定が困難なこと
4．観 測 によるものである。しかし大局的には・気圧の下降に伴 い，湧水量が増加し，上昇に伴い減少し，6月22日21時 a・観測場所：福岡県嘉穂郡穂波町大字堀池字鳥井旧 頃気圧が最低となったとき，湧水量が最大値となること 住友忠隈炭砿第三坑排気竪坑々口跡 がよくわかる。気圧下降時では1120m3／日の平常値が，
b．観測日時：昭和56年6月22臼14時5◎分より開始， ピークの122◎m3／日に達するのには約34◎分（増加率0．
昭和56年6月23日8時00分にて終了。 294m3／臼／分）であるが，気圧上昇時ではピークより平 c・観測方法：気圧は島津製作所製アネロイド・バロ 常値に回復するのには約54◎分（減少率◎．185mヲ日／分）
メーター2個を用い・測定値は両者の もかかり，下降時の倍近くも時間がかかる。
平均値とした。 一般に被圧地下水においては，気圧の変動を水柱で表 湧水量は竪坑下底より湧出する水を三 し，それに対応する水圧（地下水位）変動との比を帯水 角形堰に受けて，その越流水深を測る 層の気圧効率と呼んでいるが，これと同様の考え方で気
992
995
1000
気
圧
mbI◎◎5
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o 気 圧
o〆o △ 湧水量
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15時 16 17 18 19 20 21 22 23 ◎ 1 2 3 4 5 6 1250
1200
湧 水 量
1150
1頚§
1981．6．22 1981．6．23．
第3図 堀池湧水井の気圧と湧水量の変化
表一2 気圧，湧水量測定
月 日 時 刻 気圧mb 越流水深@ cm 高R／日湧水量 雨 量
香^時 備 考
6．22 14：50 996．5 15．3 1105．8
15：00 996．5 15．3 1105．8 一
10 996．5 15．4 1124．0
20 996．5 15．4 1124．0
30 996．5 15．4 1124．0
4050 996．3 15．4 1124．0
16：00 996．0 15．6 1160．8 一
10 995．8 15．5 1142．3
20 995．6 15．5 1142．3
30 995．5 15．5 1142．3
40 995．3 15．6 1160．8
50 995．0 15．6 1160．8
17：00 994．95 15．5 1142．33 一
10 994．75 15．6 1160．8
20 995．1 15．5 1142．3
30 994．25 15．7 1179．5
40 995．0 15．5 1142．3
50 993．95 15．9 1217．5
18：00 993．00 15．7 1179．5 0．5
10 993．20 15．9 1217．5
20 993．40 15．8 1198．4
30 993．35 15．7 1179．5
40 992．95 15．8 1198．4
50 993．00 15．8 1198．4
19：00 992．90 15．8 1198．4 3．5
10 993．45 15．7 1179．5
20 993．00 15．9 1217．5
30 993．00 15．7 1179．5
40 992．70 15．8 1198．4
50 992．30 15．8 1198．4
20：00 993．00 15．8 1198．4 2．5 長崎県北部平戸
10 992．35 16．0 1236．7 附近に台風上陸
20 992．85 15．9 1217．5
30 992．60 15．9 1217．5
40 992．70 15．9 1217．5
50 992．60 15．9 1217．5
21：00 993．20 15．7 1179．5 4．0 佐賀県北部
10 992．65 15．9 1217．5
20 992．65 15．9 1217．5
30 992．90 15．8 1198．4
40 992．50 15．8・ 1198．4
50 992．70 15．8 1198．4
22：00 993．05 15．7 1179．5 1．0 熱帯低気圧に変
10 992．75 16．0 1236．7 る（福岡県北部）
20 993．40 15．9 1217．5
30 992．85 16．0 1236．7
40 993．50 15．8 1198．4
50 993．50 15．8 1198．4
23：00 994．60 15．8 1198．4 6．5
10 994．80 15．7 1179．5
20 994．50 15．7 1179．5
30 994．55 15．8 1198．4
40 995．40 15．7 1179．5
50 995．10 15．6 1160．8
6．23 0：00 994．95 15．7 1179．5 0．5
10 995．55 15．7 1179．5
20 995．5P 15．6 1160．8
30 996．0 15．6 1160．8
40 996．0 15．6 1160．8
50 996．5 15．6 1160．8
1：00 996．7 15．6 1160．8
10 996．95 15．6 1160．8
20 996．6 15．6 1160．8
30 996．7 15．6 1160．8
40 996．85 15．6 1160．8
50 996．95 15．5 1142．3
2：00 997．95 15．5 1142．3 0．5
10 998．05 15．5 1142．3
20 998．45 15．5 1142．3
30 998．25 15．5 1142．3
40 998．60 15．5 1142．3
50 998．90 15．5 1142．3
3：00 1000．00 15．5 1142．3 0．5
10 20
50 1000．85 15．4 1124．0
4：00 1000．85 15．5 1142．3 一
5：00 1003．4 15．5 1142．3 一
6：00 1004．35 15．4 1124．0 一
30 1004．15 15．4 1124．0 50 1005．50 15．4 1124．0
7：00 1005．75 15．4 1124．0 一
30 1006．0 15．3 1105．8
8：00 1006．3 15．3 一 晴間みえる
圧と湧水量との関係を図にすると第4図のようである。
6，ま とめ これによれば，気圧が下降する場合には，はじめは31
m3^日／mbよりはじまり，ピークに近くなると64m3／日／ 今回の観測は気圧が激しく変動する台風5号の接近を mbと急激に湧水量が増加するが，ピーク時から気圧の 狙って行ったので，予期以上にはっきりした気圧と湧水 上昇時に移ると13m3／日／mbと湧水量の減少は緩くな 量との相関性を知ることができた。又台風には必ず伴う
り，更に気圧が上昇し平常湧水量に復する附近では10 多量の降雨も，量と時間とが適当であったことが幸して，
mヲ日／mbと回復が極めてゆるいことがわかる。この傾 湧水量に急激な影響を与えず，降雨を無視できたことも，
向は3章においてのべた降雨量と湧水量との関係に非常 更にこの観測を成功させた大きな要因であった。先の報 によく似ている。 告5｝では，この堀池自噴井の湧水量と雨量の関係から，
筑豊地方の坑内水は降雨が短時間で湧水量を増加させる 譜 （地下水位を上昇させる〉という点で，自由面地下水の
1。。5 性格を多分にもっていると述べたが，その一方において，
今回の観測で知られたように，気圧変化にともなう自噴 水量の変動は，自由面地下水には見ることのできない，
湖。 明らかに被圧地下水のみがもつ性格であり，坑内水は自 由面・被圧の両性格が兼ね備わった中間性地下水という ことができる。
995
99◎
参 考 文 献
1）D．K． ToDD：Ground water hydrology， John Wiley ＆So織§， Inc．，1959．
2）山本荘毅外：最新地下水学，山海堂，1977．
3）村下敏夫：地下水学要論，昭晃堂，1962．
1撚 鴻 鰍 ぽ1＞㎡川 4）村下敏夫：改著地下水学要論，昭晃堂，ζ975．
5）木原敏夫外1自噴坑内水中の鉱物成分について，九州工 第4図気圧効率 業大学研究報告，第41号，1980．
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