ディープウェル工法自動制御(WIC)システム
揚水量の抑制による安定した地下水管理と
周辺地下水環境への影響低減を実現
都市部における開削工事などにおいて地下水位低下工法を採用する場合、排水処理費用や周辺地下水環境への影響低減のため、揚水量の削減が望まれます。
そこで、揚水井戸と観測井戸の水位データをもとに揚水井戸の稼動状態を自動運転管理するとともに、揚水ポンプをインバータ制御することにより効率的な排水を実現するディープウェル工法自動制御(WIC=Well Inverter Control)システムを開発しました。本システムにより、揚水量の抑制による安定した地下水管理、排水処理費用の低減、周辺地下水環境への影響を低減します。
平成21年度地盤工学会 技術開発賞
特許登録済

WICシステムの基本構成
- キーワード
- 地下水低下工法、WIC、揚水井戸、インバータ、自動制御、最適化運転、揚水量抑制、地下水管理
WICシステムの概要
WICシステムはセンサー、コンピュータ、インバータで構成され、揚水井戸の稼動状態を施工条件・地下水位の条件に応じて自動制御する地下水管理システムです。
本システムでは、各揚水ポンプの揚水量を直接インバータ制御によって、滑らかに変化させることにより、従来工法(フロート運転)に比べて過剰な水位低下を抑制しながら、安定した必要地下水位低下量を確保することが可能となります。試験運転では、従来工法に比べて総揚水量を30%以上低減できました。
また、自動記録水位計により全ての観測井戸及び揚水井戸の井戸内水位を、電磁流量計により各揚水井戸の揚水流量を連続観測し、これら井戸からの揚水流量と水位低下量データをもとに解析を随時実施して、必要水位低下量を満足でき、かつ総揚水流量が最小となる最適な揚水井戸の運転方法を求めます。

システム適用事例

従来工法とWICシステムとの比較
特長・メリットココがポイント
地下水総揚水量の低減が可能
- ハード面では、インバータ制御を用いた揚水によって、安定した水位管理と過剰な水位低下の抑制が可能になります。
- ソフト面では、各井戸の揚水流量をもとに逐次解析を実施することで、必要な水位管理を満足し、総揚水量が最小となる井戸の運転状況を把握できます。
- ハード・ソフト両面の効果を組み合わせて地下水制御を行うことで、地下水総揚水量を効率的に低減できます(試験運転では、従来工法に比べて総揚水量を30%以上低減)。

WICによる地下水揚水量の低減 ハード面における有効性

WICによる地下水揚水量の低減 ソフト面における有効性
周辺地下水環境への影響の低減が可能
- 地下水揚水量を最小限に抑えることができるため、周辺地下水位の過剰な低下による地盤沈下や井戸枯れを防ぐことができます。
- 地盤中に沈下計測器(層別沈下計等)を設置し、地盤沈下データを本システムへ取り込み揚水井戸の運転管理を行えば、地盤沈下量の制御が可能となります。

地下水位低下コンター図出力例
施工ステップや井戸効率変化など、施工条件の変化に対応可能
- 施工の進捗に応じた地下水位制御が可能です。
- 施工途中に井戸の運転状況を逆解析して高精度な水理定数を得ることで、以降の施工ステップにおける水位低下状況を精度良く予測することが可能となります。
- 設備(ポンプ、配線、配管等)の故障やトラブルが生じた場合でも、システム側で自動的に不具合を感知できるため、迅速かつスムーズに地下水制御パターンの変更が可能です。

施工ステップに合わせた地下水位制御
適用実績

国道9号千代原口トンネル
場所:京都府京都市
竣工年:2013年2月
発注者:国土交通省近畿地方整備局
規模:ボックスカルバート490m 他

小田急電鉄代々木上原駅・
梅ヶ丘駅間線増連続立体交差工事
場所:東京都世田谷区代田
竣工年:2013年
発注者:小田急電鉄
規模:掘削工 85,000m3
学会論文発表実績
- 「ディープウェル工法自動制御(WIC)システムの概要」,土木学会全国大会第65回年次学術講演会,2010年
- 「ディープウェル工法自動制御(WIC)システムの適用実績」,土木学会全国大会第65回年次学術講演会,2010年
- 「大規模開削工事における地下水位制御技術の適用実績」,土木学会全国大会第66回年次学術講演会,2011年
- 「高精度地下水位制御技術による大規模開削工事」,土木学会土木建設技術発表会,2011年