Study on temperature change in subsurface variable temperature zone for direct geothermal heat utilization in Aizu Basin

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K00646
• Research Institution: Fukushima University
• Principal Investigator: 柴崎 直明 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (70400588)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 地下水温 / 地中温度 / 地下変温層 / 地下水位 / 地下水流動

Outline of Annual Research Achievements

2016年度に掘削した地下水観測孔（井戸口径：50 mm，VP管）5地点（GW-1，GW-2，GW-3，GW-4，PF-5）および地中温度計埋設孔3地点（GT-1，GT-2，GT-3）において，深度2 m毎に地下水温，地中温度をそれぞれ30分間隔で測定した．また，地下水観測孔5地点では，地下水位の連続観測も30分間隔で実施した．さらに，2017年11月19日からは表層付近の地中温度（地表面からの深度およそ5 cm程度）を地中温度計埋設孔3地点において30分間隔で測定を開始した．対象地域の透水係数を把握するために，2018年6月にはスラグ試験と簡易的な揚水試験により，地下水観測孔5地点の透水係数を推計した．これらの測定結果のとりまとめや解析を行い，1件のポスター発表（地学団体研究会；第72回地学団体研究会総会）を行った．また，現在，上記の成果をとりまとめ論文投稿に向けて原稿を執筆中である．この論文では現地観測データをとりまとめ，喜多方市北部において水田地帯での地下変温層中の温度変化の特徴を明らかにした．表層付近の地中温度の平均値は13℃程度で，深度2m以深の地下水温と地中温度の年平均値は約14℃であり，アメダス気象データによる気温の年平均値（11℃程度）よりも高い．また不飽和帯における温度勾配は飽和帯よりも大きくなることが確認された．これは，不飽和帯の有効熱伝導率が飽和帯よりも小さくなることに起因すると推測される．3地点で測定した地中温度の変動幅やパターンが異なり，地下地質を構成する砂礫層の不均質性や水田の耕土層の厚さが影響している可能性がある．不飽和帯中の特定の深度で，融雪・灌漑のイベントによる地下水位の上昇の際に地中温度が上昇・低下した．これは，水位上昇により不飽和帯から飽和帯に変化した深度とその直下の飽和帯との間で熱交換が行われたためと考えられる．