井戸排水

井戸排水とは、井戸による農地の排水のことです。揚水井戸（垂直排水）によって農地の排水を行い、地下水位や土壌の塩分濃度を調節して土壌を改良します。

農地の地下水位と土壌塩分濃度の地下水排水は、水平排水システムと垂直排水システムによって行うことができます。水平排水システムは、開渠（溝）または埋設管排水を使用する排水システムです。垂直排水システムは、揚水井戸（開渠井戸または管井戸）を使用する排水システムです。

どちらのシステムも、地下水位の制御と土壌の塩分濃度の制御という同じ目的を果たします。どちらのシステムも排水の再利用（灌漑など） を容易にしますが、井戸の方が柔軟性があります。 再利用は、地下水の水質が許容範囲内で、塩分濃度が低い場合にのみ実行可能です。

数ヘクタールの地下水と土壌塩分の問題を解決するには1つの井戸で十分かもしれませんが、問題が広範囲に及ぶ可能性があるため、通常は複数の井戸が必要になります。
井戸は三角形、正方形、または長方形のパターンで配置されます。
井戸場の設計は、井戸の深さ、容量、放出量、および間隔に関係します。^[1]

1. 排出量は水収支から求められる。^[2]
2. 深さは帯水層の特性に応じて選択されます。井戸フィルターは、浸透性のある土壌層に配置する必要があります。
3. 間隔は、流量、帯水層の特性、井戸の深さ、および地下水の最適深さを使用して、井戸間隔方程式で計算できます。

地下水の最適な深さを決定することは排水研究の領域です。

等方性の水力伝導率を持つ均一な非閉じ込め（地下水）帯水層内の一定間隔の井戸群における完全に浸透した井戸（つまり、不浸透性基盤に達する井戸）への流れの基本的な定常状態方程式は次の通りである：^[1]

${\displaystyle Q=2\pi K{\frac {\left(D_{b}-D_{m}\right)\left(D_{w}-D_{m}\right)}{\ln {\frac {R_{i}}{R_{w}}}}}}$

ここで、Q = 安全な井戸の流量、つまり、過剰汲み上げや地下水枯渇が発生しない定常流量(m ³ /日)、K = 土壌の均一な透水係数 (m/日)、D = 土壌表面下の深さ、= 不浸透性基盤の深さに等しい井戸の底の深さ (m)、= 井戸の中間の地下水の深さ (m)、は井戸内の水位の深さ (m)、= 井戸の影響半径 (m)、は井戸の半径 (m) です。 ${\displaystyle D_{b}}$${\displaystyle D_{m}}$${\displaystyle D_{w}}$${\displaystyle R_{i}}$${\displaystyle R_{w}}$

井戸の影響半径は、井戸フィールドのパターン（三角形、正方形、長方形）によって異なります。次のように求められます。

${\displaystyle R_{i}={\sqrt {\left({\frac {A_{t}}{\pi N}}\right)}}}$

ここで、= 井戸フィールドの総表面積 (m ² )、N = 井戸フィールド内の井戸の数です。 ${\displaystyle A_{t}}$

安全な井戸の排水量 (Q) は、次の場所からも確認できます。

${\displaystyle Q=q{\frac {A_{t}}{NF_{w}}}}$

ここで、q は帯水層の安全な揚水量または排水可能な余剰量 (m/日)、は井戸の稼働強度 (時間/日 24 時間) です。したがって、基本方程式は次のようにも表すことができます。 ${\displaystyle F_{w}}$

${\displaystyle D_{w}-D_{m}={\frac {qA_{t}}{2\pi K(D_{b}-D_{m})NF_{w}}}\ln \left({\frac {R_{i}}{R_{w}}}\right)}$

井戸間隔方程式を使用すると、さまざまな設計代替案を計算して、農地の地下 水位制御のための最も魅力的または経済的な解決策を見つけることができます。

基本的な流れ方程式は、不均一で異方性の帯水層内の部分的に浸透した井戸フィールドの井戸間隔を決定するために使用することはできません。より複雑な方程式の数値解が必要です。^[3]

最も魅力的なソリューションのコストは、同じ目的を果たす水平排水システムのコスト（排水間隔は排水方程式で計算可能）と比較し、どのシステムを優先するかを決定することができます。

井戸の設計の詳細については^{[1]に記載されている。}

関係するパラメータの図解が図に示されています。透水係数は帯水層テスト から求めることができます。

井戸間隔計算のための数値コンピュータプログラムWellDrain ^[3]は、完全にまたは部分的に貫通する井戸、層状の帯水層、異方性（垂直方向と水平方向の透水係数または透水性が異なる）、および入口抵抗を考慮に入れています。

井戸を導入する可能性を含む地下水モデルを使用すると、井戸排水システムがプロジェクトエリアの水文学に与える影響を研究できます。水質を評価する機会を提供するモデルもあります。

SahysMod ^{[4]は、井戸水の}灌漑 への利用、土壌の塩分濃度や地下水面の深さへの影響を評価することを可能にする多角形地下水モデルである。

• パキスタンのインダス川流域の井戸を使用した塩分制御および再生プログラム (SCARP)。
• 水平排水システムと垂直排水システムによる浸水と土地再生に関するウェブサイト：[9]