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極小微動アレイ探査を応用した高密度地下水位モニタリングによる地下水・湧水評価

研究課題

研究課題/領域番号 19K12365
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分63040:環境影響評価関連
研究機関神奈川県温泉地学研究所

研究代表者

宮下 雄次  神奈川県温泉地学研究所, 研究課, 専門研究員 (40416079)

研究分担者 先名 重樹  国立研究開発法人防災科学技術研究所, マルチハザードリスク評価研究部門, 主幹研究員 (90500447)
濱元 栄起  埼玉県環境科学国際センター, 土壌・地下水・地盤担当, 主任研究員 (40511978)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード極小微動アレイ探査 / 時差極小微動アレイ探査 / 地下水位 / 季節変化 / GNSS-PPK測位 / 高密度地下水位モニタリング / GNSS-RTK測位 / GNSS-PTK測位 / Simple Inversion Method / Simple Profile Method / 分散曲線 / UAV地表面温度分布測定
研究開始時の研究の概要

地下水を含む水資源を統合的に管理し、持続的に利用するためには、地下水資源量を適切にモニタリングすることが必要となります。しかし、地下水のモニタリングには、観測井を設置する必要があるため、設置場所や本数などに限界がありました。
そこで本研究では、自然の風や波、自動車の走行などによって発生する、人が感じない程度の小さな地面の揺れを測定することで、地盤の固さを調べることができる「極小微動アレイ探査」という方法を用いて、井戸のない場所で地下水位を測定する方法を新たに開発し、これまで不可能だった高密度な地下水位モニタリングによる地下水や湧水の評価を行います。

研究成果の概要

本研究は、従来不可能であった井戸を用いない高密度な地下水位測定を、極小微動アレイ探査を応用した新たな地下水面探査手法を開発することを目的とした。
微動アレイ探査は、地盤中のS波速度の鉛直分布を探査する手法である。本研究では、同一地点において2時期で探査を行う時差極小微動アレイ探査法を開発し、不飽和帯における水分量変化に伴う地下水面の検出と、GNSS-PPK測位による地盤標高計測手法を組み合わせた探査を行い、短時間に多地点での地下水面深度の探査を行った。
本手法を国内4地域において検証した結果、井戸を用いずに地下水面図を作成することが可能であることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地下水は地表から直接触れることが出来ないため、「井戸」を通して調査を行うことが必要である。しかし、費用や場所、時間等の制約により、十分な調査井戸が得られない場合が多く、かつ、掘削した井戸によって、地下水の状態が変化したり、二次汚染が生じ可能性もあること等から、井戸によらない地下水調査手法の開発が求められていた。
本研究によって、井戸を用いずに地下水位を調査することが可能となることは、人体に置き換えると、開腹手術により病巣を確認していたのが、MRI等による体外からの検査が可能となることと同義であり、その学術的意義や社会的意義は極めて高いということが出来る。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 第Ⅰ章 ボーリング柱状図集2023

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起, 石山高, 柿本貴志, 髙沢麻里, 八戸昭一
    • 雑誌名

      埼玉県地質地盤資料集

      巻: 2022年度版 ページ: 5-1075

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 第Ⅲ章 地下温度データ及び地中熱ポテンシャル2023

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起, 八戸昭一, 石山高, 柿本貴志, 宮越昭暢, 林武司
    • 雑誌名

      埼玉県地質地盤資料集

      巻: 2022年度版 ページ: 1099-1114

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamics of water-energy-food nexus methodology, methods, and tools2020

    • 著者名/発表者名
      Endo Aiko、Yamada Makoto、Miyashita Yuji、Sugimoto Ryo、Ishii Akira、Nishijima Jun、Fujii Masahiko、Kato Takaaki、Hamamoto Hideki、Kimura Michinori、Kumazawa Terukazu、Qi Jiaguo
    • 雑誌名

      Current Opinion in Environmental Science & Health

      巻: 13 ページ: 46-60

    • DOI

      10.1016/j.coesh.2019.10.004

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 極小微動アレイ探査による地下水位測定手法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      宮下雄次・濱元栄起・先名重樹
    • 学会等名
      JpGU2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 埼玉県における地中熱源ヒートポンプシステム実証試験―2021年夏の冷房運転結果―2022

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起,白石英孝,相澤和哉,山崎身枝
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 埼玉県における地中熱源ヒートポンプ実証試験2022

    • 著者名/発表者名
      濱元栄起
    • 学会等名
      日本地熱学会,
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地震観測点における微動アレイ観測に基づく地盤増幅率の基礎的検討2022

    • 著者名/発表者名
      先名重樹
    • 学会等名
      日本地震学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Examination of groundwater level measurement method by microtremor array exploration2021

    • 著者名/発表者名
      宮下雄次・濱元栄起・先名重樹
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 極小微動アレイ探査による地下水位測定手法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      宮下雄次・濱元栄起・先名重樹
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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