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対話型シミュレーター

Theis 井戸揚水試験と透水係数推定シミュレーター

時間-水位低下曲線、漏斗状低下、Theis型曲線を並べ、観測条件が推定に与える影響を確認します。

パラメータ入力
揚水量 Q
m³/day

井戸からくみ上げる流量です。

透水量係数 T
m²/day

帯水層が水を通す能力です。大きいほど漏斗は浅く広がります。

貯留係数 S
-

帯水層の貯留性を表します。小さいほど影響が速く遠くへ伝わります。

観測井距離 r
m

揚水井から観測井までの距離です。緑の縦線で示します。

最大揚水時間
h

アニメーションがこの時間まで揚水を進めます。

経過時間(スクラブ)
h

揚水経過時間を手動で前後できます。

プリセット
計算結果(ライブ)
経過時間 t
観測井の水位低下 s
影響半径目安
Theis u
井戸関数 W(u)
比湧出量 Q/s
低下漏斗の断面(時間とともに深く・広く)

青=水位、地下の漏斗状の水位低下が揚水とともに発達します。緑の縦線が観測井(距離 r)、その点の低下を白丸で示します。

時間-水位低下曲線(構築中)
Theis型曲線 W(u) vs 1/u
物理モデルと主要式

$$s=\frac{Q}{4\pi T}\,W(u),\qquad u=\frac{r^2S}{4Tt}$$

$$W(u)=-\gamma-\ln u+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n+1}u^{n}}{n\cdot n!}=\int_{u}^{\infty}\frac{e^{-x}}{x}\,dx$$

$s$=水位低下[m]、$Q$=揚水量、$T$=透水量係数、$S$=貯留係数、$r$=距離、$t$=時間、$\gamma\approx0.5772$(オイラー定数)。$W(u)$は井戸関数(指数積分 $E_1$)。$u$が小さいほど(時間が長い・距離が近いほど)低下は大きくなります。影響半径の目安は $R\approx\sqrt{4Tt/S}$。Theis解は均質・等方・被圧帯水層、一定揚水量を仮定します。境界、漏水、不圧帯水層、井戸損失がある場合は別モデルが必要です。

読み取り方

時間曲線では、経過時間が長いほど水位低下が対数的に増える様子を見ます。

低下漏斗では観測井距離が結果を大きく変えることを確認します。

型曲線ではuが十分小さい範囲で近似が安定するかを見ます。

会話で学ぶTheis 井戸揚水試験と透水係数推定

🙋
Theis 井戸揚水試験と透水係数推定では、まずどこを見ればいいですか?揚水量 Qを動かすと図も数値も同時に変わるので、少し迷います。
🎓
最初は水位低下を見ます。ただし数字だけで判断せず、時間-水位低下曲線で前提の形や状態を確認し、低下漏斗模式図で分布や変化の出方を合わせて読みます。時間曲線では、経過時間が長いほど水位低下が対数的に増える様子を見ます。
🙋
揚水量 Qを大きくすると水位低下が変わりそうなのは分かります。では、透水量係数 Tはどのくらい効いていると考えればいいですか?
🎓
透水量係数 Tを少しずつ動かしてTheis uの動きを見ると、支配している項が見えてきます。Theis解は均質・等方・被圧帯水層、一定揚水量を仮定します。境界、漏水、不圧帯水層、井戸損失がある場合は別モデルが必要です。 1点の計算で終わらせず、実際にばらつきそうな範囲を往復させるのが大事です。
🙋
Theis型曲線は何を見るための図ですか?普通のグラフだけでも判断できそうに見えます。
🎓
Theis型曲線は、危険側に入る境界や、余裕が急に崩れる組み合わせを探すための図です。低下漏斗では観測井距離が結果を大きく変えることを確認します。 例えば揚水試験データの初期解釈では、単一点の値より「少し条件がずれたらどうなるか」が効きます。
🙋
では、水位低下が基準内なら、この条件をそのまま採用してよいですか?
🎓
ここでは初期検討として扱います。観測井配置と試験時間の検討や透水量係数推定前の感度確認には役立ちますが、最終判断では規格値、実測値、詳細解析、メーカー条件で確認してください。型曲線ではuが十分小さい範囲で近似が安定するかを見ます。

実務での使い方

揚水試験データの初期解釈。

観測井配置と試験時間の検討。

透水量係数推定前の感度確認。

よくある質問

水位低下とTheis uを先に見ます。次に時間-水位低下曲線で前提の状態を確認し、低下漏斗模式図で分布や変化の偏りを読みます。時間曲線では、経過時間が長いほど水位低下が対数的に増える様子を見ます。
揚水量 Qを単独で動かしたあと、透水量係数 Tも同じ幅で動かして水位低下の変化量を比べます。Theis型曲線を見ると、どの組み合わせで余裕や性能が急に変わるかを把握できます。
揚水試験データの初期解釈に使います。単一点の数値ではなく、入力範囲を少し広げて水位低下の余裕が保てるかを確認すると、詳細解析へ進む前の論点整理に役立ちます。
Theis解は均質・等方・被圧帯水層、一定揚水量を仮定します。境界、漏水、不圧帯水層、井戸損失がある場合は別モデルが必要です。最終判断では規格値、実測値、詳細解析、メーカー条件を確認してください。

使い方ガイド

  1. 揚水量Q(m³/day)を設定:一般的な井戸では100~2000 m³/dayの範囲で入力。試験中は一定値を保つ
  2. 透水量係数T(m²/day)と貯留係数Sを推定値で入力:砂質帯水層はT=100~1000 m²/day、被圧帯水層はS=0.0001~0.001を目安に設定
  3. 観測井距離r(m)を入力:通常10~100 mで設定し、経過時間(h)を変えて水位低下曲線を確認
  4. 入力を変えると、Theis式 s=Q/(4πT)·W(u) の前進計算で水位低下・u・影響半径・比湧出量が自動で更新されます(曲線マッチングによる逆推定は本ツールの対象外)

具体的な計算例

砂質帯水層で透水量係数T=300 m²/day、S=0.0005、揚水量Q=1000 m³/day、観測井距離r=30 mの場合:経過時間12時間(0.5日)で u=r²S/(4Tt)≈0.00075、井戸関数 W(u)≈6.62、水位低下 s=Q/(4πT)·W(u)≈1.76 m となります。影響半径目安は √(4Tt/S)≈1095 m、比湧出量(Q/s)は約570 m³/day/m と算出され、これらの値から帯水層の透水性を判定します

実務での注意点

  1. 現地試験ではスケーリング効果を考慮:観測井数が少ない場合、Theis曲線マッチングより計算透水係数が15~30%過大評価される傾向
  2. 粘土質地盤で貯留係数S<0.001の場合、初期段階(t<10分)の測定値は遷移流の影響を受けるため除外推奨
  3. 複数地点観測で得られた透水係数がばらつく場合、層理構造や不均質性を疑い、異方性パラメータ(Kh/Kv)を導入した再解析が必要