11．地下水の計測と評価（１）
揚水試験
2014年度（H26年度）
地下水盆管理学概論
福島大学 共生システム理工学類
環境システムマネジメント専攻
柴崎 直明
ベトナム北部地方での揚水試験風景
揚水試験の概念図
揚水試験の目的
Q
1)帯水層能力の把握
観測井
揚水井
2)地下水シミュレーションに必要な帯水層係
数の取得
【透水量係数（透水係数），貯留係数】
t=0
s
t>0
3)井戸効率の把握
3
揚水試験の例(バングラデシュ)
4
揚水試験の例 (カンボジア)
5
6
1
揚水試験の例 (中国トルファン)
揚水試験の分類
1)予備揚水試験
2)段階揚水試験
3)連続揚水試験
4)回復試験
8
段階揚水試験
予備揚水試験
1)目的
揚水量を段階的に変化させ，揚水量と水位降下
量との関係を把握。比湧出量を計算し，井戸損失，
帯水層損失，井戸効率を算出。
1)目的
ポンプ能力の確認
概略水位降下量の確認
連続揚水試験の揚水量を決定
2)実施方法
段階揚水試験の前に実施
9
2)実施方法
揚水井で実施
最低3段階の揚水
各段階において，揚水量を一定に保つ
連続揚水試験
10
回復試験
1)目的
1)目的
帯水層係数の算出
【透水量係数（透水係数），貯留係数】
帯水層係数の算出
【透水量係数（透水係数）】
帯水層種類の把握
【漏水性帯水層】
2)実施方法
連続揚水試験直後に実施
残留水位降下量を測定する
2)実施方法
揚水量を一定に保つ
11
12
2
三角堰の構造
揚水量の測定
● 揚水試験で使用する三角堰
整流板
13
14
三角堰流量の計算式
堰式流量計の規格と流量
15
16
深井戸用水中モーターポンプ
三角堰流量計算の簡便式
17
18
3
流量と揚程の確認
揚水量を一定に保つために
－重要事項－
1)安定な電力供給
（とくに発電機使用の場合）
2)揚水量を常に監視する
3)揚水量を微調節できる装置を使用する
19
水位降下量の測定
所定の時間間隔で，少なくとも0.5 cm単位で測定
20
段階揚水試験の水位測定時間間隔
（JICA調査）
0～2分：
1分間隔
2～20分：
2分間隔
20～60分：
5分間隔
60～180分：
10分間隔
22
連続揚水試験の水位測定時間間隔
（JICA調査）
0～6分：
1分間隔
6～10分：
2分間隔
10～60分：
5分間隔
60～120分：
回復試験の水位測定時間間隔
（JICA调查）
0～2分：
1分間隔
2～20分：
2分間隔
10分間隔
20～40分：
5分間隔
120～180分：
20分間隔
40～120分：
10分間隔
180～360分：
30分間隔
120～480分： 30分間隔
360～1440分：
60分間隔
480～1440分： 60分間隔
1440～2880分： 120分間隔
23
24
4
段階揚水試験グラフ
JICA観測井位置図（トルファン盆地）
(TW-SE-1観測井)
0.0
4800000
Drawdown (m)
2.0
UTM-N (m) [WGS84, Zone 45]
4780000
TW-NC
TW-SC
4760000
TW-SS
TW-SW
4740000
TW-SE
4.0
6.0
Step Q(m3/day) s(m) s/Q(day/m2)
1
24.28
1.62
6.673E-02
2
58.75
2.70
4.596E-02
3
98.67
4.54
4.601E-02
4
146.88
6.98
4.752E-02
5
193.97 10.50
5.413E-02
6
146.88
6.96
4.739E-02
7
98.67
4.52
4.581E-02
8
58.75
2.72
4.630E-02
9
24.28
1.59
6.549E-02
8.0
4720000
10.0
4700000
540000
560000
580000
600000
620000
640000
660000
680000
700000
720000
740000
760000
780000
800000
12.0
UTM-E (m) [WGS84, Zone 45]
0
Site Fixed
180
360
540
720
900
1080
1260
1440
1620
Time (min)
25
段階揚水試験の解析
井戸損失（ロス）と帯水層損失（ロス）
(TW-SE-1観測井)
3
2
26
Q
2
Step Q(m /day) s(m) Q/s(m /day) s/Q(day/m )
1
24.28
1.62
14.99
6.673E-02
2
58.75
2.70
21.76
4.596E-02
3
98.67
4.54
21.73
4.601E-02
4
146.88
6.98
21.04
4.752E-02
5
193.97 10.50
18.47
5.413E-02
6
146.88
6.96
21.10
4.739E-02
7
98.67
4.52
21.83
4.581E-02
8
58.75
2.72
21.60
4.630E-02
9
24.28
1.59
15.27
6.549E-02
観測井
帯水層損失
t=0
t>0
井戸損失
27
28
井戸損失と帯水層損失の関係
(Jacob, 1947)
井戸損失と帯水層損失の解析(1)
Sw  BQ  CQ 2
Sw  BQ  CQ 2
Sw :
総水位降下量(m)
B :
帯水層損失(day/m2)
C :
井戸損失(day2/m5)
Q :
揚水量(m3/day)
Sw
 B  CQ
Q
29
30
5
井戸損失と帯水層損失の解析(2)
井戸効率の解析(1)
Sw
 B  CQ
Q
井戸効率＝
（総水位降下量）-（井戸損失降下量）
（総水位降下量）
Sw/Q ：1/（比湧出量）
EW 
B
Sw/Q
SW  BQ  CQ 2
C
Q
SW  S L
SW
S L  CQ 2
31
32
井戸損失と帯水層損失の解析グラフ
井戸効率の解析(2)
(TW-SE-1観測井)
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7.0E-002
( BQ  CQ 2 )  (CQ 2 )
EW 
BQ  CQ 2
6.0E-002
sw / Q (day/m2)
EW 
1
9
BQ
 B  Sc 100(%)
SW
5
B = 4.12E-02 day/m2
5.0E-002
4
6
8
2
4.0E-002
3
7
C = 5.82E-05 day2/m5
sw= 4.12E-02Q + 5.82E-05Q2
Sc ：比湧出量
3.0E-002
0
40
80
120
160
200
Well Discharge, Q (m3/day)
33
34
揚水量と水位降下量の関係
TW-SE-1観測井の井戸効率
100
Aquifer Loss Well Loss Average Well
Coefficient Coefficient
Efficiency
B (d/m2)
C (d2/m5)
(%)
50
Drawdown, sw (m)
Step-1
Step-2
Step-3
Step-4
Step-5
Step-6
Step-7
Step-8
Step-9
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Q1(m /d) Q2(m /d) Q3(m /d) Q4(m /d) Q5(m /d) Q6(m /d) Q7(m /d) Q8(m /d) Q9(m /d)
s2(m)
s3(m)
s4(m)
s5(m)
s6(m)
s7(m)
s8(m)
s9(m)
s1(m)
Sc1(m2/d) Sc2(m2/d) Sc3(m2/d) Sc4(m2/d) Sc5(m2/d) Sc6(m2/d) Sc7(m2/d) Sc8(m2/d) Sc9(m2/d)
Ew1(%)
Ew2(%)
Ew3(%)
Ew4(%)
Ew5(%)
Ew6(%)
Ew7(%)
Ew8(%)
Ew9(%)
24.28
58.75
98.67
146.88
193.97
146.88
98.67
58.75
24.28
1.62
2.70
4.54
6.98
10.50
6.96
4.52
2.72
1.59
15.0
21.8
21.7
21.0
18.5
21.1
21.8
21.6
15.3
61.75
89.65
89.54
86.70
76.11
86.95
89.94
88.99
62.91
TW-SE-1観測井
30
Q ～Sw 曲線
20
5
10
6 5
7
5
8
3
2
4
3
2
9
1
4.12E-02
5.82E-05
1
81.39
20
35
50
100
3
Q (m /day)
200
36
6
連続揚水試験の解析
連続揚水試験の解析
(TW-SS-2観測井、片対数曲線図)
(TW-SS-2観測井、両対数曲線図)
100.0
Drawdown, s (m)
6.0
8.0
10.0
12.0
10.0
1.0
1
10
100
1000
10000
1
10
Time since pumping began, t (min)
100
1000
10000
Time since pumping began, t (min)
37
38
連続揚水試験の解析
透水量係数（T）と貯留係数（S）
(タイスの標準曲線)
被圧地下水の非平衡式
s  Q 4T  W u 
ここで，

W u    e u u du
u  r 2 S 4Tt
u
W(u) : 井戸関数，r: 井戸半径，t: 時間
40
連続揚水試験の解析
Cooper-Jacobの直線解析法(1)
(タイスの標準曲線法)
井戸関数 W (u):
W u   0.577216  ln u  u 
100.0
Drawdown, s (m)
Drawdown, s (m)
4.0
10.0
1.0
1
10
100
1000
10000
Time since pumping began, t (min)
u2
u3
u4



2  2! 3  3! 4  4!
Cooper-Jacobの簡略式:
s
Q
 0.5772  ln u 
4 T
41
7
Cooper－Jacobの直線解析法(2)
Cooper－Jacobの直線解析法(3)
水位降下量:
s
Q
4 T
透水量係数:
  4 Tt 

ln r 2 S   0.5772

 

T
2.30Q
4s
S
2.25Tt0
r2
貯留係数:
 2.30Q   2.25Tt 
s
 log 2 
 4T   r S 
連続揚水試験の解析事例
回復試験の解析
(TW-SS-2観測井、直線解析法)
4.0
6.0
s = 1.28E+00 m
8.0
10.0
水位回復時の
残留水位降下量
T = 2.30Q/(4s) = 41.02 m2/day
S = 2.25Tt0/r2 = 1.01E-05
12.0
1
10
100
1000
10000
Time since pumping began, t (min)
45
46
回復試験の解析
回復試験の解析
(TW-SS-2観測井，片対数曲線図)
0.0
t：
Residual Drawdown, s' (m)
Drawdown, s (m)
Q = 287.9 m3/day
r = 0.160 m
揚水開始後の時間
t’：
揚水停止後の時間
t/t’:
時間比
1.0
2.0
3.0
4.0
1
10
100
1000
10000
Time ratio, t/t'
47
48
8
回復試験の直線解析法(1)
回復試験の直線解析法(2)
残留水位降下量:
s' 
Q
4 T
透水量係数:
  4 Tt 
 4Tt ' 
ln r 2 S   ln r 2 S ' 



 
2.30Q
4s '
T
 2.30Q   t 
s'  
 log 
 4T   t ' 
5.0
Drawdown, s (m)
回復試験の解析例
(TW-SS-2観測井、直線解析法)
15.0
s = 7.11E+00 m
Q = 287.9 m3/day
r = 0.160 m
連続揚水・回復試験
解析結果
20.0
25.0
0.0
Residual Drawdown, s' (m)
Q = 272.0 m3/day
r = 0.160 m
10.0
2
T = 2.30Q/(4s) = 7.002 m /day
S = 2.25Tt0/r2 = 1.16E-02
(TW-SS-1観測井)
30.0
1
10
100
1000
10000
Time since pumping began, t (min)
(a) Continuous Pumping Test
1.0
Residual Drawdown, s' (m)
0.0
2.0
s' = 1.04E+00 m
3.0
Q = 272.0 m3/day
r = 0.160 m
4.0
8.0
s' = 6.95E+00 m
12.0
16.0
2
T = 2.30Q/(4s') = 7.163 m /day
20.0
1
T = 2.30Q/(4s') = 50.65 m2/day
10
100
1000
10000
Time ratio, t/t'
(b) Recovery Test
4.0
观测井位置图
观测井位置
100
1000
10000
Time ratio, t/t'
TW-SC
4760000
盐山
吐鲁番
UTM-N (m)
10
4750000
图
TW-SS
4740000
51
660000
670000
680000
UTM-E (m)
观测井构造
观测井标号:TW-SS-1
位置:吐鲁番市221团5连
经纬度(WGS84,Zone-45):
89°10′45.0″E, 42°47′37.5″N
UTM坐标(WGS84,Zone-45):
UTM-E = 678217 m, UTM-N = 4740216 m
地点标高: -135.50 m
火焰山
1
690000
井深: 221.00 m
钻探孔径:φ380 mm
井护管・滤水管孔径:φ150 mm
滤水管深度: 191.00-215.00 m
滤水管工作部位长度: 24.00 m
静止水位：GL+1.41 m
试验日期: 2004年10月18～20日
连续抽水试验・ 恢复试验解析结果
(TW-SS-1)
中华人民共和国新疆吐鲁番盆地　地下水资源可持续利用研究项目
52
日本国际协力机构（JI C A）/ 国际航业株式会社
4.0
Drawdown, s (m)
Q = 287.9 m3/day
r = 0.160 m
6.0
s = 1.28E+00 m
8.0
連続揚水・回復試験
解析結果
参考文献
10.0
2
T = 2.30Q/(4s) = 41.02 m /day
S = 2.25Tt0/r2 = 1.01E-05
(TW-SS-2観測井)
12.0
1
10
100
1000
10000
Time since pumping began, t (min)
(a) Continuous Pumping Test
0.0
Residual Drawdown, s' (m)
Q = 287.9 m3/day
r = 0.160 m
1.0
2.0
Todd, D. K. ：“Groundwater Hydrology
2nd Ed.”，John Wiley & Sons，1980年
s' = 1.04E+00 m
3.0
2
T = 2.30Q/(4s') = 50.65 m /day
4.0
1
10
100
水収支研究グループ編
「地下水資源・環境論－その理論と実践－」
共立出版、1993年
1000
10000
Time ratio, t/t'
(b) Recovery Test
观测井位置图
观测井位置
盐山
UTM-N (m)
吐鲁番
4750000
图
TW-SS
4740000
660000
670000
680000
UTM-E (m)
观测井构造
观测井标号:TW-SS-2
位置:吐鲁番市221团5连
经纬度(WGS84,Zone-45):
89°10′45.0″E, 42°47′37.5″N
UTM坐标(WGS84,Zone-45):
UTM-E = 678217 m, UTM-N = 4740216 m
地点标高: -135.50 m
火焰山
TW-SC
4760000
690000
井深: 50.00 m
钻探孔径:φ380 mm
井护管・滤水管孔径:φ150 mm
滤水管深度: 30.00-48.00 m
滤水管工作部位长度: 18.00 m
静止水位：GL-1.84 m
试验日期: 2004年10月26～28日
连续抽水试验・ 恢复试验解析结果
(TW-SS-2)
中华人民共和国新疆吐鲁番盆地　地下水资源可持续利用研究项目
53
日本国际协力机构（J IC A ）/国际航业株式会社
9

水理定数の算出（ヤコブ）