井戸

最近の世紀まで、すべての人工井戸は洗練された程度の差はあってもポンプなしの手掘りの井戸で、今日も普通に掘られて使われている農村開発地域では飲料水として非常に重要な源になっている。 その不可欠性から、聖書にはイエスがヤコブの井戸で女に会ったという出来事（ヨハネ4:6）への言及や、井戸の中の猫についての童謡「ディンドンベル」など、文字や比喩を含む多くの文学的言及がある。

手掘り井戸は、シャベルで水位下まで掘る人が1人かそれ以上入れるくらいの直径の穴である。 掘削は、地滑りや浸食が掘る人を危険にさらすことを避けるために、水平に固定されています。 井戸の周囲には石やレンガを敷き詰め、地表から上に向かって壁を作ることで、汚染や井戸に落ちることによる怪我を防ぐことができる。 より近代的な方法では、鉄筋コンクリートやプレキャストコンクリートの井戸リングを穴の中に下ろして使うケーソン工法と呼ばれるものがあります。 井戸掘りチームはカッティングリングの下を掘り、井戸の柱は帯水層にゆっくりと沈んでいき、同時に井戸孔の崩壊からチームを守る。

手掘り井戸は、発展途上国の農村部で地下水を利用するのに、ほとんど手作業で行うため安価でローテク（掘削と比較して）である。 手掘り井戸は、開発途上国の農村部で地下水を利用するために、主に手作業で建設されるため、（掘削に比べて）安価で技術も低い。 手掘り井戸は、60mまで掘ることに成功している。 ポンプを使わず、手で水を汲み上げることができるため、運用やメンテナンスのコストが低いことも特徴です。 水源は帯水層や地下水であることが多く、地下水位が低下した場合には、ライニングを帯水層まで伸縮させれば簡単に深くすることができる。 既存の手掘り井戸の収量は、深くしたり、垂直トンネルや有孔パイプを導入することで改善される場合がある。 硬い岩盤が存在する地域で井戸を手掘りするのは非現実的であり、良好な地域であっても掘削とライン引きに時間がかかることがある。 また、浅い帯水層を利用するため、井戸の収量が変動しやすく、下水を含む地表水による汚染の可能性があります。 手掘り井戸の建設には、一般的に十分な訓練を受けた建設チームが必要であり、コンクリートリング型枠、重量物運搬装置、井戸軸型枠、電動除水ポンプ、燃料などの設備に対する資本投資は、開発途上国の人々にとって大きな負担となる可能性があります。 手掘り井戸の建設は、井戸の内径の崩壊、落下物、脱水ポンプの排気ガスなどによる窒息などの危険がある。

1858年から1862年にかけて手掘りされたWoodingdean Water Wellは、最も深い手掘り井戸で392m（1285フィート）であった。 カンザス州グリーンズバーグのビッグ・ウェルは、深さ109フィート（33m）、直径32フィート（9.8m）で、世界最大の手掘り井戸と称されています。 しかし、深さ280フィート（85メートル）のカイロ城塞の「ヨセフの井戸」や、1527年にイタリアのオルヴィエートに作られた深さ61メートル、幅13メートル（43フィート）の「ポッツォ・ディ・サン・パトリッツォ（聖パトリックの井戸）」は、いずれも体積ではより大きなものである。

Driven WellsEdit

Driven Wellsは、硬化したドライブポイントとスクリーン（有孔管）からなる坑道構造で、非固結材料に非常に簡単に作成することができます。 ポイントは、通常、三脚とドライバーを使用して、必要に応じてパイプセクションを追加しながら、単純に地面に打ち込まれる。 ドライバーとは、駆動するパイプの上をスライドさせ、その上に繰り返し落とす重りのようなパイプのことです。

掘削井編集

掘削井は通常、トップヘッドロータリー式、テーブルロータリー、またはケーブルツール掘削機のいずれかを使用して作成され、これらはすべて、地層の切断作用を作り出すために回転する掘削茎を使用しており、それゆえ掘削という用語が使用されています。

掘削された井戸は、単純な手掘り法（オーガー、スラッジ、ジェット、ドライブ、ハンドパーカッション）または機械掘り（ロータリー、パーカッション、ダウンザホールハンマー）により掘削することが可能である。 ディープロック・ロータリー掘削法が最も一般的である。

掘削井は、掘り抜き井戸よりもはるかに深いところから水を得ることができ、多くの場合、数百メートルまで下がる。

電動ポンプ付きの掘削井は世界中で使われているが、通常は農村または人口の少ない地域で使用される。 ほとんどの浅井戸掘削機は、大型トラック、トレーラー、または追跡車両台車に搭載されています。 井戸の深さは通常3～18メートルだが、地域によっては900メートル（3,000フィート）以上の深さまで掘ることができる。

ウエストバージニア州キンボールにおけるケーブルツールの井戸掘削装置

Ein Hemedにおける水井戸掘削。 1964年頃エルサレム近郊

ロータリー掘削機は、通常6m（20フィート）の亜鉛メッキ鋼管をねじ込み、下端にビットやその他の掘削装置を取り付けたセグメント化した鋼製掘削ひもを使用します。 一部の回転式掘削機は、実際の掘削孔の掘削に連動して、坑内に鋼製ケーシングを設置（運転または掘削）するように設計されている。 空気および/または水は、掘削中に切削くずを移動させ、ビットを冷却するための循環流体として使用される。 泥水式掘削のもう一つの形態は、泥水式掘削と呼ばれ、坑内にケーシングがあっても、孔の側壁を開くのに十分な水圧を常に発生できるように、掘削中に常に変化する特別製の泥水、または掘削液を使用するものである。 通常、固い岩に掘削されたボーリング穴は、使用される機械に関係なく、掘削プロセスが完了するまでケーシングされない。

掘削機械の最も古い形態はケーブルツールで、今日も使用されている。 特にビットをボーリング孔に昇降させるために設計され、ドリルのスプッディングによってビットを孔底に昇降させ、ケーブルの設計によってビットを1回の降下で約1/4回転でねじり、それによって掘削作用を発生させるものである。

掘削された坑井は通常、工場で作られたパイプでケーシングされ、通常、スチール（エアロータリーまたはケーブルツールによる掘削）またはプラスチック/PVC（泥水ロータリー坑井、固体岩に掘られた坑井にもある）である。 ケーシングは、ケーシングのセグメントを、化学的または熱的に溶接することによって構築される。 掘削中にケーシングを設置する場合、ほとんどの掘削機は、掘削孔が進むにつれてケーシングを地中に打ち込むが、最新の機械では、ビットが真下に進むのと同様の方法でケーシングを回転させ地層に穴をあけることができるものもある。 PVCやプラスチックは通常、溶接された後、掘削された井戸に下ろされ、両端が入れ子になって垂直に積み重ねられ、接着剤かスプラインで結合される。 ケーシングのセクションは通常、長さ6メートル（20フィート）以上、直径6～12インチ（15～30センチ）であり、井戸の意図された用途と地域の地下水の状態によって異なります。

米国における井戸の表面汚染は、通常、表面シールを使用することで制御されています。 大きな穴が所定の深さまで、または閉じ込める地層（例えば、粘土または岩盤）まで掘削され、その後、その地点から先に井戸用の小さな穴が完成する。 坑井は通常、地表から小さい孔まで、その孔と同じ直径のケーシングで覆われる。 大きな孔と小さなケーシングの間の環状の空間は、ベントナイト粘土、コンクリート、その他のシール材で満たされる。 これにより、地表から次の閉じ込め層まで不透水性の密封が行われ、汚染物質がケーシングやボーリング孔の外側の側壁を伝って帯水層に入り込むのを防ぐ。 さらに、坑井は通常、工学的な坑井キャップまたはシールで蓋をされ、スクリーンを通して空気を坑井に排出するが、虫、小動物、および無許可の人が坑井にアクセスするのを防ぐ。

坑井の底には、地層に基づいて、スクリーニング装置、フィルターパック、スロットケーシング、または開放孔が残され、水の流れを坑内に通すようにされる。 構築されたスクリーンは、一般的に非固結層（砂、砂利など）で使用され、水と地層の一部がスクリーンを通過することを可能にします。 一部の物質を通過させることで、残りの地層から大きな面積のフィルターが形成され、井戸に通過する物質の量が徐々に減少し、井戸から除去されるようになります。 岩石井戸は、一般的にPVCライナー/ケーシングとスクリーンまたは底部にスロットケーシングでケーシングされ、これは主に岩石がポンプアセンブリに入らないようにするためだけに存在します。 一部の井戸は、フィルターパック法を利用しています。ここでは、サイズの小さいスクリーンまたはスロット付きケーシングを井戸の中に設置し、スクリーンとボアホールまたはケーシングの間に、スクリーンの周りにフィルター媒体を充填しています。 これにより、井戸やポンプゾーンに入る前に、水が不要な物質でろ過されるようになります。

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