揚水に伴う沿岸域堆積軟岩中の塩淡境界形状と地下水流動の変化 Movement of the seawater/freshwater interface and changes in groundwater flow in sedimentary soft rocks by pumping at a coastal site

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抄録

沿岸域における塩淡境界は,流動する地下水による移流混合の影響が大きい浅部に比べて,化石海水の拡散混合が支配的な深部の評価が難しく,現地観測と数値解析を組み合わせた評価技術の高度化が求められるようになってきた(例えば,放射性廃棄物の地層処分事業).そのためには,塩淡境界の動的な形状変化の把握が重要となるが,これまでの観測事例は浅部を対象としたものが多く,深部の現象を捉えた事例はなかった.そこで本研究は,茨城県東海村の試験地における第四系と第三系の塩淡境界を深度200mまで動態観測した.試験地ではリング状トンネル構造物(大強度陽子加速器の一部)の建設に伴ってディープウェルによる揚水工事(日量約10,000m<SUP>3</SUP>)が行われ,塩水が浸入する状況下にあった.まず,静的条件下の塩淡境界解析を行い,自然状態の塩淡境界形状を推定するとともに集中的な観測研究を実施する位置(塩水化が進行すると考えられる領域)を決定した.続いて,揚水工事と並行して4孔の観測井を設け,水位,電気伝導度,温度を長期観測した.その結果,第四系と第三系の塩水浸入状況の違いについて次の知見を得た.(1)電気伝導度の測定結果によると,工事開始13-22ヶ月の問に,現海水が第四系に浸入したが,第三系には浸入しなかった.遮水層は浸入層下位の不透水層で,その透水性は浸入層の1/10-1/100であった.(2)揚水工事に伴う温度プロファイルの局所的な低温化と高温化が観察された.例えば,工事開始11-12ヶ月後に現海水浸入層が低温化し,18ヶ月後には第四系と第三系の地質境界付近などで低温化した.本試験地では,第四系への現海水浸入の他に,地層に含まれる塩水が複数深度から浸入した.(3)静的条件下の塩淡境界解析で,工事前の第四系と第三系の塩淡境界を推定した.塩淡境界の位置は観測結果と一致したが,第三系の塩分濃度評価は困難であった.静的条件下の塩淡境界解析は,浅部の形状が妥当であっても,深部まで含めた評価には不十分であることが分かった.

The seawater/freshwater interface at depth is influenced by fossil waters and other parameters, making its analysis more difficult than for shallow aquifers. Since the dynamics of the deep seawater/freshwater interface is poorly understood, an evaluation method combining both in-situ observations and numerical analysis is necessary (e. g. this is specially true in projects like geological disposal). The movement of the seawater/freshwater interface was observed to a depth of 200 m in the sedimentary soft rocks of the Quaternary and Tertiary of Tokai Village, Ibaraki prefecture (japan). Seawater intruded during pumping (average of 10,000 m<SUP>3</SUP>/d) related to the construction of a ring-like tunnel, as a part of the construction of a proton accelerator complex. Initially, the seawater/freshwater interface was simulated under original conditions. Based on these results, four monitoring wells were drilled during the pumping period. Electric conductivity and temperature were continuously, _ measured. Differences in the seawater intrusion patterns within the Quaternary and Tertiary sedimentary soft rocks were as follows. (1) Electric conductivity show ed that seawater intruded into the Quaternary during the 13-22th months of pumping, but there was no salinization in the Tertiary. The vertical migration of salts was prevented by the aquitard below the intruded aquifer. The permeability of this barrier was 1/10-1/100 of the upper aquifer. (2)Rises and drops of temperature were observed at various depths during pumping. For example, temperatures drops were observed at the seawater intrusion depth during the 11-12th months of pumping, and on the 18th month at the boundary between the Quaternary and the Tertiary. Salinity at the Tertiary might be related to other sources aside of present seawater intrusion. (3)The seawater/freshwater interface in the Quaternary and the Tertiary were simulated without pumping. The position of seawater/freshwater interface was in good agreement with the monitoring data, but it was difficult to calculate the salts concentration in the Tertiary sediments. It is thought that under static boundary conditions, even if the position of the simulated seawater/freshwater interface is valid in the shallow area, it may not be adequate for simulations at depth.

収録刊行物

  • 地下水学会誌  

    地下水学会誌 49(1), 33-48, 2007-02-28 

    公益社団法人 日本地下水学会

参考文献:  23件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018861333
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10088275
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    SHO
  • ISSN
    09134182
  • NDL 記事登録ID
    8734519
  • NDL 雑誌分類
    ZM44(科学技術--地球科学--海洋・陸水・火山)
  • NDL 請求記号
    Z15-140
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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