北海道の主な市における水道凍結に関する調査
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(2) . 北海道教育大学紀要 (自然科学編) 第49巻 第1号. 平成10年8月. lo fHokk頭do Un i i fEducabon (Na姻 戚 Sc i ) VOL49 I tyo journa ver s ences ‐ .No. A鴫犯st l998. 北海道の主な市における水道凍結に関する調査. 三 谷 滞 之・相 馬 諭* 北海道教育大学札幌校機械工学研究室 札幌0 0 2‐8 5 02 *北海道教育大学釧路校技術教育研究室 釧路0 8 5‐8 5 80. 1nvest igat i。n on Freezing 。f wrater pipesin M[ in Ci i t [ [ do a es。f日 okkm. Masayuki M= ITA M al ld M【 akotosOHMA* Labora t o. IEn柳deem18 SapPoroCamnpus ofMech細dca ,. Ho も山 ;鑓do Un i i fEducado札 SaPPorooo2‐8502 tyo s ver ‐Labora fTechno l IEduca口on i d roCampus t oけ o og ca ,Kush , Hokka i do Un i i fEducadon J i ro085‐8580 vers tyo ,Kush. Abst raCt To date コ t : l i i i l i口esof ゴ ロ電 i口 c ors havest ed quest onmades on tb e 貴eez ng of water Pi Pes 血 the ma ,the aut r Hokka ido ‐ The Pre前 i lcondi口on ofthe 倉ee2 i b og of water Pi i じ ldy ofthe actua ty of ous Paper reported a sh pesatc ido おr the Past seven ye Kus底止o ludedl 85 to l991 t al ) を u r s(貴om l9 soinc ocadons of をeez山g ,Hokka ,andi iedent ÷ i Pgthoseseven years- eez血gofwaterpi andtheacc sonthe 丘 pes d口r Thi i ns a commonf ido’ idesand s Paper e×P1 a eatu こ reonthe をeezmg of waterPi sc pesin each ofHokka i ions ofthe re lat ionship between the number of 五ozen Pi t shows the equa pes and the 官equency of ー at . エ ー osphed cl ow temーperature.. 1. 緒. 言. これまで筆者らIH)は中学校技術・家庭の住居領域の中で, 北海道の特徴の一つとして取り入れることが 可能と考えられる水道凍結について, 中学生に分かってもらうため, 先生方への資料として北海道の凍結の 多い主な12市の水道凍結に関し, 一年間に生ずる凍害などについて調べた過去7年間(昭和60年度~平成3 年度)の実態調査の結果を報告して来た. さらに, 調査した中で道内の一番道東である釧路市について, 調 査した他の市と比較しながら, その特徴などについても報告し, 水道凍結に関する基礎資料を提供して来た. 本報告はこれまで調査して来た資料を基に今まで報告して来たが重要な部分で欠けていたと思われる部分 に再度検討を加え, 調査した1 2市のそれぞれの市で, 低温時に生ずる凍結件数を数式化し, 最低気温を基準 に凍結件数をどれだけ予測できるかを試み, さらに凍結に関して各市に共通している事柄についても明らか にするものであり, 水道凍結の予防に関する基礎資料を提供するものである.. (39).
(3) . 三 谷 滞 之・相 馬 論. 40. 2. 調査方法 調査内容は以下に示す質問事項11項目のアンケート用紙を用い, 各項目について各市の水道局, 水道部な らびに水道事業部で聞き取り調査ないし文書報告をいただく方法で調査を行ったものである. <凍結 に関 する ア ン ケー ト調査>. ○貴市の総戸数と水道利用戸数をお教え下さい. ○一般家庭における水道管の凍結事故発生件数(ここ5年間)は何件でしたか. ○一般家庭において一日間の最大凍結事故発生件数は何件でしたか. ○一般家庭における水道管凍結の場所の多い順に示して下さい. ○一般家庭における水道管凍結の主な凍結位置をお教え下さい. ○天気予報で外気温度が何度の予報の時に凍結注意を呼び掛けておりますか. ○貴市における水道管深さは地面から何センチメートルにしておりますか. ○水道管(内径lo omm以上の管)の凍結・破壊がありましたら, その発生期間と件数をお教え下さい. ○現在使用されている水道管の材質をお教え下さい. ○一般住宅内配管の最小規定太さをお教え下さい. ○水道管の凍結防止対策についてお教え下さい. 本報告の調査の検討は上記の内, 特に各市に共通している部分を取り上げ, 最低気温に対する水道管の凍 結事故発生件数, 一般家庭における水道凍結の場所の順位そして一般家庭における水道凍結の主な凍結位置 の3 項目 につ いて行う ことと した.. 3. 調査結果とその考察. (1) 凍結事故発生件数 図1 に代 表的 な6市 につ いて昭和56年 度以 降, 平 成3年 度ま での 間の年 度別 の 凍結件 数を示 した. こ の 図での凍結件 数と は主 に住 宅 内部 での凍結件 数の. 9 0 0 0 △北見市 o旭川市. 0 0 0 馨8 蓬 棚o. 口 苫小牧市 ▽ 小樽市. 鵜 6000. こ と で あ る.. 各市 にお ける 凍結件 数の年 度別 の多 少 は一市 の 凍 結件 数 と他 の市 の凍結件 数 には差 はある が, どの市 も 同 じ傾 向を有 している こと が 分かる. 全道各 市 で の 凍結件 数が 昭和59年 度を最 大 に, 以後 昭和63年 度. ◇ 名寄市. 5 0 0 0. D江別市. ム0 0 0 30 0 0 2000. 。。 ,0. を 最 小 に 全 般 的 に は 少 な い 件 数 で 推 移 し て い る.. o. 図2 に は小 樽 市, 旭川 市, 苫小 牧市 およ び北見市 、. 56 57 58 59 6o 6, 62 63 1. 昭和) (. 2. 3. (平成) 年 度. の 昭和60年 度と平成 2年 度の月 の旬 区 分別 の 平均 最 図1 各 年 度 にお ける 凍結件 数. 低 気 温と 凍結件 数の 関係 につ いて示 した.. 昭和60年度の一年間の内で各市とも共通して, 1月21日から31日までの間に平均最低気温の最大ピークが 2月1 1日から20日までの間に凍結件数が二番 存在し, 連動して凍結件数も最大ピークになっている. そして1 目 の ピー ク にな っ て いる. ここ で図 に は示 して いない が同 じ月 日 に平均 最低気 温 の最 大 ピ ーク と 凍結件 数の. 最大ピークを示す年度は昭和61,63年度そして平成元年度となっている. また二番目の ピークについても昭 和63年 度に示 している.. (4 0).
(4) . . 41. 北海道の主な市における水道凍結に関する調査. 450. 350. 300 250 200 150 100 50 0. 0. 0 11020 3ii0203,,o2028,。203,. O 110203110203,,o2o28,。203,. 12月. 1月. 2月. 3月(日). 12月. 1月. 2月. 3月(臼). b ( )旭川市. ( )小樽市 a. 1600 ( )呉服墜暇雲針. 1400. 1200. looo. 800. 600. 400. 200. O 11020 3110203,,o2028,。203,. 0 11OZ03110203,,o2028,。203,. 12月. 1月. 2月. 12月. 3月(日). 1月. 2月. d 北 ( d ) 北見市 ( ). (c) 苫 小 牧 市. 国2( )昭和60年度の各自における平均最低気温と凍結件数 a (41). 3月(日).
(5) . . 42. 三 谷 府 之・相 馬 諭 ‐22. ど -2o. 平成2年度 ○平均最低気温 ●凍結件数. 縁. 巳 -2o. 180′、. -18. zoo. 葺‐16. ( )喪服鰹暇. 220. 16O. 琵 ‐16. 140. ‐14. 120. -IZ. 100. ‐lo. 7OO 平成2年度 ○平均最低気温 ●凍結件数. 響. 6oo 嚢. 500. 400. 300 80. ‐8. 60. ‐6. 40. ‐4. 20. -2. 200. 100. L↓ n ll020 311020 31102028102031v. 12月. 1月. 2月. o n ▼ 11020 311020 311 02028102031v. 12月. 3月(臼). (a )小樽市. 1月. 2月. 3月(臼). (b) 旭 川 市. 220. 2oo響 180 餐 160 140 120 100 80 60 40 20 0 ,,。20 3,,0203,,02028,。203,. 12月. 1月. 2月. ・. 0. 3月(臼). 0 ,,0203,,0203,,o2028,0203,. 12月. (c) 苫 小 牧 市. 1月. 2月. 3月(日). (d) 北 見 市. 図2( b )平成2年度の各自における平均最低気温と凍結件数 平成2年度の一年間の内で北見市を除いて残りの各市とも共通して2月1 1日から2 0日までの間に平均最低 気温の最大ピークならびに凍結件数も最大ピークになっており, 北見市は2月21日から28日までにずれてい る. ここ で図に は示 してい ないが, 平成3年 度につ い て は昭和60年 度と同 じ傾 向 を示 している.. (4 2).
(6) . 北 海道 の 主 な 市 にお ける 水 道 凍 結 に関す る 調 査 北海道の主な市における水道凍結に関する調 ‐. 43. すなわち, 冬期間を通して, 12月中の凍結は1月や2月 と比べて必ずしも平均最低気温が低い状態で続く 時に凍結件数が多くなっているとは限っていないが, 1月と2月では平均最低気温が低くなった場合に凍結 2月の1 1日 件数が多くなっている. そしてここに図示しなかった年度を含めて, 凍結件数が発生する時期は1 1日までの間にあるのが大半である. 平成2年度のように2月21日 以後から始まり, ピークは1月21日から3 までの間にピークがある年度もある がまれであり, ほとんどの年度は2月21日過ぎからは非常に少なくなっ て いる. こ れらの 凍結 が多 く 発生 して いる月 日 は平均 最低 気 温 が多 く 生ず る 時期 とも 重 な っ ている. ここ で. 1 2月11日から2 1日までの間に, 最低気温が1月や2月に比べて低くないにもかかわらず, 凍結件数が多いの は, まだ水道の凍結の意識が高くなっていない時期に, -8℃を超える低い気温がやって来て, 水抜き等の 対応 がな さ れな か っ た こ と が 大き な 理 由と してあ げ らて いる. 一 方, 1月 と2月 の多 凍結 の 時期 には-8℃. を超える低い最低気温が続いている場合がほとん どで水道凍結への配慮が一般家庭に浸透している時期と考 えられ, 最低気温が低い割に, 凍結件数がそれほどには多くなっ ていない. 図3には各市についてマイナス最低気温で何件の凍結件数が発生するかを示した. ・小樽市と札幌市:小樽市と札幌市とは一最低気温に対して凍結件数の数は異なるが, 最低気温はほとんど 同じで, 最低気温と凍結件数との関係は非常に類似していることが分かる. ・江別市:札幌市の隣ではあるが, 最低気温は札幌市より低い場合が多く, 最低気温に対して凍結件数の曲 線の勾 配も急 にな っ て いる.. ・旭川市:江別市と同じような曲線の勾配となっ ている. しかし, 一20℃を超える最低気温になると旭川市 の凍結件数は江別市の数より少なくなっている. ・苫小牧市:雪が少なく, 海岸で風が強いこともあっ て, 江別市と最低気温が同じでも凍結件数は多くなっ て い る.. ・室蘭市:最低気温の平均値が苫小牧市より高いにもかかわらず, 苫小牧市と同じ最低気温でも凍結件数は 多 い.. ・士別市:-20℃ 以下の低い気温になっても凍結件数はそれほど多くならない. しがって最低気温に対する 凍結件数の曲線の勾配が旭川市より緩やかになっている. ・名寄市:旭川市や士別市と全く異なった傾向を示し, 最低気温が高い時に凍結件数は多く, 気温が低くな ってもそれほど凍結件数は多くならない, すなわち最低気温に対して凍結件数の曲線の勾配が非常に緩や かになっている. これは冬の入り始めは市民の凍結防止の心構えが不十分であるが, 低温の続く厳しい時 期になると凍結防止への心構えが十分いきわたって水抜きも徹底してくる結果と考えらえる. ・北見市:旭川市や帯広市と同じように最低気温は低くなることが多いが, 2市と比べて最低気温が-20℃ を超える低い最低気温に対しての凍結件数は他の市よりも少ない, したがって, 最低気温に対する凍結件 数の曲線の勾配が緩やかになっている. ・網走市:旭川市や帯広市と同じような傾向を示しているが, 最低気温は他の市と比べて‐20℃以下になる ことが少ない. 旭川市に比べて同じ最低気温に対して凍結件数は少なく, 帯広市より多い. ・帯広市:-最低気温に対しての凍結件数は旭川市と網走市に比べて少ないが, その増加は両市と同じ傾向 を示し, 同じような曲線の勾配となっている. ・釧路市:最低気温は他の市と比べるとそれほど低くないが, 一最低気温に対しての凍結件数は他の市より も多いのが特徴である.. (43).
(7) . . . 馬 的 三 瀞 谷 之・相 . . 各図に示すように一市について一最低気温に対して, 凍結件数にかなりの幅はあるが, 温度の低下と共に 指数関数的にその件数が増加することが分かる. そこで最低気温を×と表し, その時の凍結件数をYとする B xと 表す こと ができる こ の式 で A と B はそ れぞ れの市 によ っ て定ま る 定 数 であり と各市 共通 にY=A e- . ,. その値を表1に示す.. 1 40O 0 羅 ム ー 憂 200. 0鋼鉄 Y=e‐ ・. 1 喜 憂. ‐: ゎ. . .. 2o. 4. . . o. ・△. . ;る ED…. 8( 昭和 ). 0 2. ・ 59 0 60 △ 61. 0 1. 暑きり8。 8 o 2 .. . ”. 。▽ 。 2▼ ・ ▽d d o o 。. 0 ム .. . l 字音 gi. 0 04 0 8 6 醐醐棚 獅 繊 醐 細網棚 加 醐. . 1 8 8 8 8 0 0. ; 600. ;宣 言 0 元 (平成) DZ q3. D。6. 1 0 ‐2 ‐ム ー6 -8 -10 一12 一14 ‐16 ‐ 18. QI 0 一2 -ム ー6 ‐8 -10 一12 一14 一16 一18 最低気温[X1(℃). 最低気温[X](℃). b ( )札幌市. ( )小樽市 a 00 0 000 0 0 000 0 0 棚86 4 086 4 2 . 1 8 8 8 8 0 0. 8 8 8. ; 600 ‘ 400 源. 2o 0o 0 義 . 400. 2 6 2 X , Y=o, 8e』. P。 。. 2 0 0. o. 10O. 60 40. 4 0. 1. oo△ b e。 o o▽. . oザ g。 。 △D 0 2 . 。. q3. 0 ム .. ・O D8。▽×▽ 。. 20. 10. 4 .皇. 辱or ▽ ▽マ マ △▽. g ・. ▽ 62 o 63 。 元 (平成). . D ぜ ・・ ・ d .q. 086 1. 2. .. 節. ミ 議 事署 。 . 20. ・. p ; 。 。. 188. 0 0. 邑8. . . D.. o 2 3 1 x ‐ Y=e ・. .. , ー. 0 1 Q I O -ム ー8 ‐12 一16 一20 一24 ‐28 一32 ‐36. T. .59(昭和). . 。6 2. A 0 B Q o . 0 6〆 0 O . 0 2 ‐. o 元 (平成) DZ . 0 1 . 0 一ム ー8 -12 一 16 ‐20 一24 一28 一32 一36 最低気温[X1(℃). 最低気温[X1(℃). d ( )旭川市. ( )江別市 c 図3 最低気温に対する凍結件数 (44).
(8) . 45. 北海道の主な市における水道凍結に関する調査. 表1 各市の定数AとBの値. 市 名 小樽市 札幌市 江別市 旭川市 苫小牧市 室蘭市 士別市 名寄市 北見市 網走市 帯広市 釧路市 00 1 .. A. 1 00 ‐. 8 00 ‐. 80 0 ‐. 1 00 ‐. B. O 342 .. 0 358 ‐. 262 0 ‐. 295 231 0 0 . .. 1 00 ‐. 174 0 530 0 . .. 1 8 8 8. D o o 。 △ BO D O 。 マ 、 ;。. X メ. 20. D. 念. 188. ム. 2 0. o ▽ ▽B 0 ▽ ▽8. , 0 8 ‐ 0 0 6 &D▽。 . h QAOO 令 oo 0 o 2 .4. ▽. △. 2△ 。. 。;. e. Do oq. q8. . ム o ・. 平成 ) 謬( q3. 0 2 ‐ ○ 1 . 14 -16 一18 0 -2 ‐ム ー6 ‐8 一.○ - 12 一 最低気温[X](℃). 0 室蘭市 (. ( )苫小牧市 e. 1 8 8 8. 1999 r 「 800 } 600 0 0 緩2 0 0 2 o o. ;600 I 競 AOO . 4 0 1 7 x ・ Y=0. 3e-. 18 8. o o 擾2. 年度. 60 ムO. o 元 (平成) D2 43. 2O 6 4 2. 。. l o . Q2. D. 年度 □ 60(昭和) △ 61 ▽ 62 0 63. A ぢ; o 。. 0 I . 0 一ム ー8 一12 -16 一20 -2 4 一28 -32 一36 最低気温[X1(℃). . . . 1 套. △ 61 ▽ 62 0 63 0 元 (平成). ▽. o ▽;. 20. . 8. 。. o マキB. 6O 40. △. 9 △. 4. ヌ 3 0 x 0 Y= =e“ ・. 饗 200 O. 2 9 5 x . Y=e』. . . 8 0O .. 161 236 0 0 ‐ ‐. 230 209 0 082 0 0 . . ‐. 響. . loo 80 60 40. 20 0 .. 0 80 .. 1000 800 } 600 400. 8 8 0 0 ;6 1. 0 0 漏 ム 0 O o o 機2. 00 1 ‐. 00 7 ‐. 0 30 ‐. . ; 8q. 0 。 も マヂ d D ▽▽ o ▽ 。. 0 ▽o o 。 ▽ ▽ 。 D ▽ ▽ q o▽ . 0 元 (平成) DZ 43. マ マ. 言 q Q I 0 ‐ム ー8 -12 一16 ‐2o 一24 一28 -32 一36 最低気温[X](℃). 0 1 - 0 ‐ム ー8 ‐12 一16 一2o 一24 一28 一32 一36 最低気温[X](℃). h ( )名寄市. ( )士別市 g 図3 最低気温に対する凍結件数 (4 5).
(9) . . 46. 三 谷 洛 之・相 馬 論. 1 8 8 8. ;6 oo. 8 8. 】 縦 ムoo. 20O 0. 3 0 x Y=0. 8e』2. 醤. 1 8 8. △ △ o o o g 。。 o 0▽ o. 6o 締. q 。 g g. 20. . . 9; o. 4. 2. d. qo 。oB聖. o P 8 oqq ▽ 。. ▽. -. 8 8 8 : △ o 4 .. 0 2g . 0 1 . 0 一ム ー8 ‐12 ‐16 一2o ー2ム ー28 一32 -36 最低気温[X1 C). 8. . o 60(昭和) △ 61. 。62 0 63 o 元 (平成). も. “. P o D o. q3. 0 1 . 0 一ム ー8 ‐12 ‐16 一2o 一24 一28 一32 一36 最低気温[X](℃). i ( )北見市. 6 )網走市. 000 0 0 000 0 000 0 0 086 4 086 4 2 1 . 節 086 ム 1 2. PDP. 1鯛娠. 。 。. q 禄. 2 i. 年度 ◇ 元 (平成) DZ q3. 0 元 (平成) 43. pp d q q d. 0 1 .0 ‐ム ー8 一12 一16 -2o 一24 一28 一32 一36 最低気温[X]でC). 1 0. 一ム. k ( )帯広市. ー8 - 12 一16 -20 -24 一28 -32 最低気温[X](℃). 1 ( )釧路市 図3 最低気温に対する凍結件数. (2) 一般家庭での水道凍結の多い場所 ① 台所 ② トイ レ③風 呂場. ① トイ レ②風 呂場③ 台所. 小樽市, 札幌市, 旭川市, 苫小牧市, 帯広市. 江別市. ① 台所②風 呂場③ トイ レ. ① 風呂場② 台所③ トイ レ. 室蘭市, 名寄市, 北見市, 網走市, 釧路市. 士別市 (46).
(10) . 北 海 道 の 王 な市 にお ける 水 事 結 に関す る 調 北海道の主な市における水道凍結に関する調査. 47. 以上となっており, 順位は変わっても台所, トイ レ, 風呂場の3ケ所が凍結の多い場合で日頃は水を多く扱 う場所でもある. 特に台所の凍結件数は, 札幌市の3ケ年間 (昭和63年~平成2年) では全体の63%を示し 釧路市でも昭和60年の調査で62%を示している. 他には札幌市の車庫や洗面所, 江別市の散水栓などがあげ られている.. (3) 一般家庭での水道管凍結の主な凍結位置 水抜き水栓か‐ ら蛇口迄の間の床下立上がり部分の凍結が1 2市全市で指摘された位置である. 他に札幌市で は半地下車庫が凍結位置の50%を示し, 江別市と苫小牧市では給水栓 (蛇口) 付近が多いと指摘している. 水抜水栓から蛇口迄の間の床下立上がり部分は地下から地上に出て室内に入ってくる位置で, 特に地上と床 下の部分は風などの影響を直接受け温度が非常に下がり易い位置である. この位置での凍結を防ぐには, こ の部分の保温設備をすることが大切であるが何といっても低温になった時は水抜きを確実に行うことが一番 である.. 4. 結. 言. 北海道の主な12市の水道凍結に関して調査した結果をまとめるとつぎのようになる. (1) 水道管の凍結事故は低い気温になるに従っ て急激に増加する. B xと表示 でき, 各市の最低気温時における凍結件数を予 (2) 最低気温×と凍結件数Yとの関係はY=Ae‐ 測 する こ とが可 能 とな っ た. なお, 式 中のA, B は各 市 で示さ れる 定 数 である.. (3) 全市であげられている凍結の多い主な場所は台所, 風呂場そしてトイ レの3ケ所である. (4) 全市であげられている一般家庭での凍結位置は水抜き水栓から蛇口までの床下立ち上がり部分である .. 謝 辞 本アンケート調査に当たっ て北海道の各市の水道局, 水道部ならびに水道事業部の各位にご協力をいただ き, さらに加えて貴重なご助言をいただいて本調査を終了することができた. ここに関係各位に心から感謝 の意を表する. また, この研究の一部は平成2年度文部省科学研究費補助金および平成4年度北海道科学研究 費によったことを付記し感謝の意を表する.. 参考文献 1) 三谷滞之, 相馬 諭, 富樫文雄, 井上平治, 中学校技術・家庭の住居領域における北海道の水道凍結に関する調査 (釧路 市の場合) ) 9 9 1 5 8 4 1 4 ‐ , 日本産業技術教育学会北海道支部研究論文集, 第8号, ( , pp ‐ ‐ 2) 三谷府之, 相馬 諭, 富樫文雄, 井上平治, 中学校技術・家庭の住居領域における北海道の水道凍結に関する調査 日本 , 産業技術教育学会北 海道 支部研究論文集, 第7号, ( ) 1994 .18‐25 , pp .. 3) 三谷府之, 富樫文雄, 釧路市における水道凍結に関する調査, 北海道教育大学紀要 (第2部A) 第4 1 ) 9 9 4 , 5巻 第1号, ( , pp .13‐18 ‐. 4) 三谷府之, 北海道の主な市における水道凍結の調査, 日本機械学会北海道支部第3 2回講演会, 講演概要集, No 9 1 2‐1 . , 1991 ( ) .49‐51 , pp ‐. 5) 伊沢秀敏, 三浦親久, 札幌市水道凍結の実態調査, 札幌市水道局報告書, ( ) 1 9 9 2 9 4 1 0 ‐1 ‐ , pp ‐ 6) 釧路市水道部, 給水装置凍結事故調査, 釧路市水道部資料, ( 9 ) 1 8 5 , 未発表‐. (47).
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