潮の満ち引きを利用して地層の水の通りやすさを推定
南西諸島や太平洋諸島などの離島では、石灰岩などの水を通しやすい地層で構成された土地が多く、河川が形成されないため地下水が重要な水資源です。このような地域では生活用水の水源にも地下水を利用していることが多く、また主な産業である農業の維持・発展のためにも地下水の適正な利用が必要です。最近では海面上昇の影響を受けて海水が内陸の地下に浸入し、地下水資源が減少する可能性も指摘されています。このため、地下水資源の適正利用のための対策や技術の必要性が高まっています。
広範囲の地層の性質の調査にかかるコストを削減でき、離島地域で新たに井戸を配置して地域全体の地下水利用を増やそうとする際や、逆に地下水資源が枯渇しないようにその利用量を少なく調整しようとする際などに、適正な利用量の検討に役立ちます。
石灰岩などの水を通しやすい地層や岩石でできた土地が多い南西諸島や太平洋諸島などの離島では、豊富な河川水が存在しないため、地下水が貴重な水資源となっています。特に、主要な産業である農業において極めて重要な資源と位置づけられています。一方近年では、地球温暖化に伴う海面上昇によって内陸へ海水浸入が進み、利用可能な淡水の地下水資源を減少させる可能性があると言われています。このため、ひとつの地域全体で適切な井戸の配置や深さ、汲み上げ量などの計画を定めるなど、地下水資源の持続的な利用を図っていく必要があります。
広範囲に及ぶ地下水資源の適切な利用計画の決定のためには、地下水の流れの量や速さを推定することが重要になるため、地層の透水係数を把握する地質調査を実施します。一般的に透水係数を調べる方法として、ポンプで地下水をくみ上げて水位低下の速さと大きさを分析する揚水試験があります。1箇所の揚水試験で透水係数を測定できる範囲は、地層の水の通りやすさにもよりますが、最大で直径200m程度です。例えば1km四方の地層をすきまなく調べるには20箇所以上での試験が必要で、試験用井戸の設置などの費用も含めると1箇所当り少なくみて数十万円、20箇所以上であれば1000万円を超えてしまいます。
そこで農研機構では、地下水の水位が潮の満ち引きに応じて変動することに着目し、低コストでかつ簡便に広範囲の地層の透水係数を推定する方法の開発に取り組みました。
得られた透水係数をもとに、地下水資源の状況を予測するモデルを作成し、井戸の適切な配置や汲み上げ量などを調べることができます(図13)。
一般的な表計算ソフトに計算式を入力すれば、観測データから簡単に透水係数を計算できます。農研機構が作成した計算シートも提供可能です。
広範囲の地下水位に影響を与える潮汐の大きな力を利用することで、数百m以上の範囲の地層の透水係数を調べることができます。観測機器が挿入できる直径3cmから5cm程度の細い観測孔があればよいため、大きな試験用井戸を新たに設置する必要がありません。使われなくなった既存の井戸も利用可能です。
本技術が活用されることで、離島地域の地下水が長期的に適切に利用され、農業の振興と地域の発展につながることが期待されます。