JPH02243804A - 無散水消雪方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は地下深部の帯水層の保温効果を利用した無散
水消雪方法に係り、特に人為的に地下に保温した地下水
の熱だけを利用して冬期に路面や建造物に降る雪を融か
すと共に凍結防止も行い、地下水を再び地下に還元する
無散水消雪方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、積雪寒冷地の路面または地上構造物上に降る雪の
消雪には地下水の散水による消雪方法が普及してきたが
、このような散水消雪方法においては散水した地下水が
雪を融かす反面、路面または地上構造物から側溝に流下
した水はそのまま河川に流れ込み、やがて大海に注ぐこ
とになって、次第に地域の地下水資源の枯渇や地盤沈下
等の社会問題が深刻化してきている。

そして種々の提案がなされているが、特開昭４９−５９
４２９号公報に開示された地下水の熱利用による路面融
雪用水の加温方法および装置においては、地表近くの帯
水層まで掘った井戸２孔と地下水の揚水ポンプ、河川水
を水用のポンプと熱交換器、融雪パイプ、融雪ノズルか
ら構成され、その加温方法は揚水井の約１４℃の地下水
を熱源として熱交換器を介して約１℃の湖水や河川水を
わずかに７℃〜８℃程度に温め、これを融雪ノズルから
散水して降雪を融かすというものである。

〔発明が解決しようとする課頭〕

しかしながら、従来の技術は多くの問題点をもっていた
。

すなわち、前記特開昭４９−５９４２９号公報によって
開示されたものでは、地表近くの約１４℃の地下水を熱
源として約１℃の河川水を地上に設置された熱交換器を
利用して温めるため冷たい大気への放熱が多いので熱効
率が悪く、融雪効果が期待できない。その上道路中央の
ノズルから散水するために道路構造上均一な散水は不可
能であり、路面上の雪が一部融けずに残り、更に散水し
た水が凍りついて自動車の運行や歩行者の歩行にはむし
ろ危険である。

また、この融雪方法は道路に散水して融雪することが目
的であり、河川水を１４℃程度の地下水で温めるため熱
交換後の河川水が十分昇温されす、散水の水温が地下水
温よりかなり低くなるので、十分な消雪を行なうには大
量の地下水が必要となり、またこの方法では多量の散水
によって自動車の走行中にタイヤによる水ハネのために
歩行者が水をかけられたり、また沿線民家がたえず水ハ
ネを受け、この水が凍結してドアが開かなくなる等の被
害が積雪地域でみられ社会的な問題である。

また、前記公報に記載された散水式の融雪方法は帯水層
（３）に砂利詰（ロ）を設けているから対象とする帯水
層（３）は地下数十メートルの地表に近い帯水層であり
、この浅層から地下水を汲み上げて熱交換器に流し、こ
れを圧入井に送る一方、冬期の河川水を取入ポンプによ
り汲み上げてこれを熱交換器に送り、この熱交換器内に
て前記の地下水との熱交換にて約１℃の河川水を僅かに
７℃〜８℃にし、配水ポンプによって融雪ノズルから散
水して雪を融かすものである。そのため、＝３− 熱交換の際に大気中に熱が奪われ熱交換の効率が低くな
り、融雪効果が悪く、その上冬期の冷たい河川水を温め
るため帯水層から大量の熱エネルギーを必要とし、その
ため大量の地下水を地表近くの帯水層から汲み上げざる
を得す、その結果地盤が収縮して直ちに地盤沈下が発生
するので同一の浅廖帯水屡に還元せざるをえず、しかも
大量の冷水の注入によって浅層中の地下水流は揚水井方
向への流速が速く、帯水層の中の冷水塊が急速に揚水井
方向に拡大し、その上二つの井戸間の距離に限界がある
ため井戸間の帯水層の温度が急激に河川水の温度近くま
で低下し、地下水は昇温されないまま循環し、益々融雪
効果が低下してしまうという悪循環を繰り返すものであ
るから、この方法は冬期の寒冷地では実用に供すること
はできない。

本発明は上記の事情に鑑みて多雪地帯の経済、社会活動
を円滑にすすめるためになされたものであり、地下深部
の約１５℃〜１８℃の地下水を冬期に汲み上げ、路面内
または地上構造物内に埋設した放熱用のパイプ内に通し
てその上に降る雪を融かした後、再び地下深部の帯水層
の昇温および保温効果を利用して冷水を地下水の常温ま
で昇温させて保温しておく無散水消雪方法を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、揚水井から温か
い地下水を汲み上げ、該地下水の熱を利用して冬期に路
面上に降る雪を融かし凍結をも防ぐ消雪方法において、
降雪時に地下深部の深さ５０ｍ〜２００ｍの取水対象帯
水層から１５℃〜１８℃の温かい地下水を揚水ポンプに
よって汲み上げ、路面内に埋設した放熱管の中に流速０
．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒の速さで通水して路面内に蓄
熱させ、該蓄熱させた熱の放熱と放熱管内の温かい地下
水からの放熱とにより路面上に降る雪を融かすと共に凍
結をも防いだ後に、冷却された７℃〜８℃の冷水は還元
井から前記取水位置の深さの２７３より深く、かつ取水
位置以上の地下深部の帯水層に還元して帯水層内で地下
水の常温まで昇温させて地下深部の帯水層の昇温・保温
効果を利用して次の冬期の消雪に備えることを特徴とす
る無散水消雪方法。

〔作用〕

次に本発明に係る無散水消雪方法は、冬期に揚水井から
地下５０ｍ〜２００ｍの地下深部の取水対象帯水層から
１５℃〜１８℃の地下水を汲み上げて路面または建造物
に埋設した放熱用のパイプ内に最良の滑雪効果を奏する
流速、すなわち、０．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒の流速で
通水して路面または建造物内に蓄熱させ、その熱の放熱
と放熱管内の温かい地下水の放熱°とにより路面または
建造物上に降る雪を融かすと共に凍結防止をも行う。つ
づいて、この消雪によって放熱して冷却された約７℃〜
８℃の冷水を還元井から前記取水位置の深さの２／３よ
り深く、かつ取水位置以上にある帯水層に還元して帯水
層内を除々に流動させながら時間の経過と共に地下深部
から熱を受は地下水の常温、約１５６Ｃ〜１８℃まで昇
温させ、地下深部の帯水層の昇温・保温効果を利用して
次の冬期の消雪に備える。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図、第３図にはこの発明の無散水消雪方法を路面に
適用した場合の一実施例が示されている。

図示されるように、この発明の無散水消雪方法を実施す
る揚水井１は深さ５０ｍ〜２００ｍ、還元井２は揚水井
１の深さの２／３以上の深さをもって地下深くさく井さ
れ、また揚水井１と還元井２間の距離が３０ｍ〜１５０
ｍでさく井される。

路面５には放熱用のパイプ４が第３図に示されるように
蛇行した屈曲型に、あるいは第４図に示されるように平
行型、渦巻型やジグザグ型の適宜な形状をもって埋設さ
れる。

上記パイプ４は路面だけでなく例えば鉄道線路の路床や
橋や埠頭など地上構造物の消雪を計るべき如何なる場合
にも適宜設けて実施できるものである。このように路面
５に適宜な形状をもって埋設されたパイプ４は揚水井１
，２にそれぞれ接続される。

したがって、このように構成された本実施例の井戸内１
，２と路面等に埋設された放熱管４との組み合わせによ
って、揚水井１の地下５０ｍ〜２００ｍの取水対象帯水
層７から揚水ポンプ３によって１５℃〜１８℃の地下水
を冬期の設定気温０℃以下でかつ降雪時に汲み上げれば
、第５図に示すように地下深部の帯水層の保温効果によ
り自然界の常温（１５℃〜１８℃）の地下水を常時汲み
上げることができる。

次に、この１５℃の地下水を気温−５，０℃で１時間の
降雪量が２ａ１１の際に行なった消雪実験の結果を第１
表に示す。

この実験に使用した放熱管口径は１５ｍｍ、放熱管の延
長距離Ｌｏｏｍ、放熱管の埋設深さ５σ、その埋設ピッ
チ２０ａｎで消雪路面面積２０ボである。

また、本実験において総合評価は、消雪状況の目視と経
済性を考えて放熱パイプ内の損失水頭から判断した。

第１表 ＊印は本発明方法である。

前記第１表の実験結果から放熱管内の地下水の流速は０
．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒において消雪効果が良好であ
ることが判った。

そのため温かい地下水を冬期に路面５内に埋設された放
熱管４中に流速０．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒の速さで通
水すれば、地下水の温かい熱を路面５に蓄熱し、その熱
の放熱と放熱管内を通水中の温かい地下水からの放熱と
により路面５の表面あるいは地上構造物上に舞い落ちる
雪を効果的に消雪できると共に、路面上を０℃以上に保
温しておけるから水量を調節して凍結をも防ぐことがで
き、路面５上や建造物上に降る雪を完全に消雪すること
ができる。

こうして消雪および凍結防止を行った後の約７℃〜８℃
の冷水は他方の還元井から地下深部の別の深さの帯水層
８に注入される。消雪後に還元井２に注入されたこの冷
水は地下深く注入することによって地下深部の帯水層に
地下水の冷水塊を形成し、貴重な地下水の浪費や汚染を
防止することができる。

そして、この冷水塊は第５図に示すように時間の経過と
共に地下深部から熱を受けて徐々に昇温し、約６か月後
に地下水の常温（１５°Ｃ〜１８℃）に達し、次の冬期
に利用されるまで地下約３０ｍ〜約１Ｏｏ数十ｍの地下
深部の帯水層に保温されている。

したがって、本実施例によれば、路面上または地上構造
物上に降る雪を路面等から完全に融かすと共に凍結防止
を計った後に、放熱して冷却された冷水を地下深部の別
の深さの帯水層に注入、還元して冷水塊を形成させ、そ
の周囲の地下深部から熱を受けて徐々に地下水の常温約
１５℃以上まで昇温させて次の冬期の利用に備えておく
ものであるから常時高温の地下水が得られ、従来の散水
消雪方法と比べて比較にならない少ない揚水量で大きな
消雪効果が得られる。

ここで別の深さの帯水層とは、揚水用の帯水層７と還元
用の帯水層８が厚い一層の帯水層の場合は、同じ帯水層
であっても揚水深度と還元深度が異なることを意味し、
また、−船釣に地下には帯水層は複数層存在するため揚
水用の帯水層と還元用の帯水層が異なり、しかも深度も
異なることを意味する。

このように揚水深度と還元深度を変えることによりそれ
らの地下断面における距離は地表面の二つの井戸間の距
離より長くなり、冷水を地下に還元してから揚水される
深さまでの冷水が地層と接する面積が拡がり、したがっ
て移動時間が長くなるため帯水層での昇温・保温効果は
一層高まる。

なお、第１図において路面を複層構造として路面内に蓄
熱層を設けると、放熱管内を循環する温かい地下水の熱
が蓄熱層に蓄熱され、降雪時にはその蓄熱層からの放熱
と放熱管内を通水中の温かい地下水からの放熱との両者
により路面上に降る雪の消雪と凍結防止効果が一層効果
的に可能となる。

次に、第２図に示した他の実施例について説明すると、
前記第一実施例と同様に揚水井１は深さ５０ｍ〜２００
ｍ、還元井２は揚水井１の深さの２／３以上の深さをも
って地下深くさく井されており、冬期の設定気温０℃以
下でかつ降雪時に揚水井１から１５℃〜１８℃の地下水
を汲み上げ、路面等に埋設された放熱管４に最良の消雪
効果を奏する０、３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒の流速で通水
して路面等の上に降る雪を融かすと共に凍結防止をも行
ない、つづいて消雪によって放熱して冷却された約７℃
〜８℃の冷水を還元井２に還元して別の帯水層８に注入
される。

消雪後に還元井２に注入されたこの冷水は地下深部の帯
水Ｎ８に地下水の冷水塊を形成するが、第５図に示すよ
うに時間の経過と共に地下深部から熱を受けて徐々に昇
温し、約６か月後に地下水の常温（１５℃〜１８℃）に
達し、次の冬期に利用されるまで地下深部の帯水層に保
温されている。

そして、この地下深部で昇温された地下水を次の冬期に
揚水ポンプ３ａにより再び汲み上げて放熱管４に通水し
て路面等の消雪を行うものである。

したがって、本実施例によれば従来の消雪と比べて常時
高温の地下水が得られるから、比較にならない少ない水
量で大きな消雪効果を発揮し、良好な消雪効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したとおりの構成を有しているから次
のような効果を奏する。

本発明の無散水消雪方法によれば、路面または地上構造
物上に降る雪を融かすと共に凍結防止を計った後に、放
熱して冷却された冷水を地下深部の帯水層に注入、還元
して地下水の冷水塊を形成させ、その周囲の地下深部か
ら熱を受けて徐々に地下水の常温約１５°Ｃ〜１８℃ま
で昇温させ、次の冬期の利用に備えておくものであるか
ら、従来の消雪と比べて常時高温の地下水が得られるか
ら、比較にならない少ない水量で大きな消雪効果を発揮
し、良好な消雪効果が得られる。

また、水を路面上や地上構造物上に散水せず、外気にさ
らすこともないので消雪後の冷水を注入井によって地下
深くに注入して帯水層に冷水塊を形成し、長期間かけて
地下水の常温まで昇温させて保温しておくので、貴重な
地下水の浪費や汚染を生じることが全くなく、地下水の
熱エネルギーのみを利用した有効な消雪効果が得られる
。

さらに、本然散水消雪方法によれば、多雪地帯の冬期を
地下水資源の枯渇等の社会問題を惹起することなしに、
容易にしかも完全に消雪することが出来る効果は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の無散水消雪方法の一実施例を示す断
面説明図、第２図は他の実施例を示す断面説明図、第３
図は路面の平面図、第４図は別の路面の平面図、第５図
は地下深部の帯水層の保温効果を示す実験結果のグラフ
である。 １・・・揚水井、　　　　２・・・還元井、３・・・揚
水ポンプ、　　４・・・放熱管、Ｓ・・・路面、　　　
　　６・・・表層、７．８・・・帯水層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）揚水井から温かい地下水を汲み上げ、該地下水の
   熱を利用して冬期に路面上に降る雪を融かし凍結をも防
   ぐ消雪方法において、降雪時に地下深部の深さ５０ｍ〜
   ２００ｍの取水対象帯水層から１５℃〜１８℃の温かい
   地下水を揚水ポンプによって汲み上げ、路面内に埋設し
   た放熱管の中に流速０．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒の速さ
   で通水して路面内に蓄熱させ、該蓄熱させた熱の放熱と
   放熱管内の温かい地下水からの放熱とにより路面上に降
   る雪を融かすと共に凍結をも防いだ後に、放熱により冷
   却された７℃〜８℃の冷水は還元井から前記取水位置の
   深さの２／３より深く、かつ取水位置以上の地下深部の
   帯水層に還元して帯水層内で地下水の常温まで昇温させ
   て地下深部の帯水層の昇温・保温効果を利用して次の冬
   期の消雪に備えることを特徴とする無散水消雪方法。