2016 Fiscal Year Research-status Report
会津盆地における地中熱利用のための地下変温層の温度変化に関する研究
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16K00646
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| Research Institution | Fukushima University |
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Principal Investigator |
柴崎 直明 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (70400588)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 地下水温 / 地中温度 / 地下変温層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
喜多方市街地北部の水田において，地下水観測孔（井戸口径：50 mm，VP管）5本（GW-1，GW-2，GW-3，GW-4，PF-5）および地中温度計埋設孔（掘削口径：50 mm，温度計設置後砂礫で埋め戻し）3本（GT-1，GT-2，GT-3）を掘削し，地下水温と地中温度を測定した．観測孔の深度は，GW-1およびGW-4は15 mであり，それ以外は10 mである．地中温度計埋設孔では，深度2 m以深で2 m毎に温度センサーを設置した．地下水観測孔では，深度4 m以深で2 m毎に温度センサーを設置した．同一地点に地下水観測孔と地中温度計埋設孔を設置し，地下水温と地中温度を深度別に2016年10月から翌年3月まで測定した．
スクリーン設置深度では，最大で4.5℃の差がみられた．これは，スクリーン付近の地下水の流動による影響であると考えられる．また，ケーシングが設置されている深度では，両者の変動パターンは似ているものの，平均で0.2℃程度の差がみられた．また，両者の温度差が最も小さい地点で比較すると，3月下旬になると最大で0.6℃の差がみられた．この温度差には雪解け水による地下水位の上昇の影響が考えられる．これらの結果から，必ずしも地下水温の測定で地中温度が代表されるわけではないことが明らかになった．
地下温度プロファイルは，2016年10月から翌年3月の毎月15日の温度を使用して検討した．温度の変動幅は，同じ深度でみた場合，西側に設置された観測孔が東側の観測孔よりも大きい傾向がみられた．掘削時のスライムや既存資料から，この地域は深度15 mまでは粘土層が確認されず，砂礫層で構成されているため，両者の地下地質構造には明瞭な違いが見られない．そのため，この砂礫層の透水性や，地形および耕土層などの表層の条件の違いなどについても詳細に検討していく必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の研究は計画通りに進んでいる．喜多方市街地北部の水田において，地下水観測孔（井戸口径：50 mm，VP管）4地点（GW-1，GW-2，GW-3，GW-4）および地中温度計埋設孔3地点（GT-1，GT-2，GT-3）の掘削を2016年9月に実施した．その後は，（1）水圧式自記水位計および地中温度計（測温抵抗体）による連続観測，（2）地中温度計埋設孔による地中温度の連続観測，（3）深度別水温変化と深度別地中温度変化の関係把握を行った．
（1）については，掘削した地下水観測孔4孔と研究代表者が2015年12月に掘削した地下水観測孔1孔に絶対圧型自記水位計（応用地質製S&DLmini）を設置し，30分間隔で地下水位と地下水温の連続観測を開始した．さらに，測温抵抗体（チノー製水中投入形測温抵抗体R902，分解能：0.1℃）を2 m間隔で設置し，30分間隔で深度別の地下水温を連続観測した．（2）については，3孔の地下水観測孔の近傍においてノンコアボーリングによる掘削（深度：10m）を行い，さらに，測温抵抗体 (チノー製土中埋設用測温抵抗体R903，分解能：0.1℃)を2 m間隔で設置し，掘削孔は温度計を設置しながら砂礫で埋め戻した．設置後，30分間隔で地中温度の連続観測を開始した．（3）については，（2）の地下水温の連続観測のほか，デジタルサーミスタ温度計（精度0.01℃）を使用して地下水観測孔の温度プロファイル測定（深度1 m 間隔）を定期的に行っている．地下水温と地中温度との差の比較や温度変動幅を深度毎に確認した．これらの観測結果を平面的・断面的・時系列的に解析している．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度からの地下水位・地下水温・地中温度の連続観測を継続するとともに，定期的に地下水観測孔の温度プロファイル測定を行う．平面的・断面的な温度分布の季節変動の特徴を把握していく．2017年3月には，雪解け水による地下水位上昇の影響と考えられる温度変動がみられた．2017年4月からの地下水位には灌漑や降雨による水位上昇が予想されるため，それに伴う温度変動に着目し測定していく．
既往研究・既存資料をもとに3次元地下水流動・熱輸送に関するシミュレーションモデルを構築する．3次元地下水流動・熱輸送解析は，研究代表者が公費で購入したFEFLOW（有限要素法，DHI社）およびSEAWAT（差分法，米国地質調査所）を使用して行う．調査対象地域の水文地質条件や地下水位・水温・地中温度の観測記録とともに，上記シミュレーションモデルの検証計算をもとに，熱輸送パラメータを推定する．
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| Causes of Carryover |
当初想定した物品費とその他経費（観測孔掘削）よりも実際の費用が高くなったため，前倒し支払い40万円を請求した．一方，旅費および人件費・謝金を当初想定額よりも低く抑えたため，次年度使用額が発生した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度の研究成果により，地表付近の温度を連続的に観測したほうが，地下温度構造の分布や変化をとらえるときに，より精度を高くすることができると判断されたので，地表付近の温度を連続的に観測できる装置の設置に使用する計画である．
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