手取川扇状地における水田用水の昇順方式

手取川扇状地における水田用水の昇順方式 による新しい還元水分析法の提案と適用

２０１３年

石川県立大学大学院 吉田 匡

1

手取川扇状 地におけ る 水田用水の 昇順方式 に よる 新しい還元 水分析法 の 提案と適用

目 次

目 次

... 1

第

1

... 6

1.1 農業用水 をめぐ る 情勢と本 研究の位 置 付け ... 6

1.1.1

... 6

1.1.2

1.1.3 かんが い排水と 反復利用に ついて ... 10

1.2

1.3 本論文の 構成 ... 13

第

2

... 17

2.1 研究の目 的 ... 17

2.2 対象地域 の反復 利用の考え 方と特徴 ... 18

2.3 手取川扇 状地の 概況と試験 流域 ... 20

2.3.1

... 20

2.3.2

2.3.3

... 22

2.3.4

... 23

2.4 研究の方 法 ... 23

2.4.1

... 23

2.4.1.1

... 23

2.4.1.2

... 25

2.4.2

... 27

2.5

... 28

2

2.6

2.6.1

... 29

2.6.2

... 31

2.6.2.1 減水深が大き い場合 ... 32

2.6.2.2 灌漑水量が不 足する場合 ... 32

2.6.2.3 反復利用がな されない場 合 ... 33

2.6.2.4 上流優先の取 水をした場 合 ... 34

2.7 本章のま とめ ... 34

第

3

... 39

3.1 研究の目 的 ... 39

3.2 手取川扇 状地と 七ヶ用水の 概要 ... 40

3.2.1

... 40

3.2.2

... 41

3.3 還元水分 析の方 法 ... 41

3.3.1

... 43

3.3.2

... 43

3.3.3

3.3.4

... 47

3.3.4.1

3.4.4.2

... 48

3.4 分析結果 と考察 ... 49

3.5 本章のま とめ ... 50

3.6 付録 昇 順に並 び替えた事 例 ... 54

第

4

... 57

4.1 研究の目 的 ... 57

4.2 手取川扇 状地と 七ヶ用水地 区の概要 ... 58

3

4.2.1

... 58

4.2.2

... 58

4.3 分析方法 と資料 ... 59

4.3.1 幹線水 路の流量 の測定 ... 59

4.3.2

... 60

4.3.3

... 61

4.3.4

... 63

4.4 分析結果 と考察 ... 63

4.4.1

... 63

4.4.2

... 66

4.4.3

... 68

4.5 本章のま とめ ... 70

第

5

... 71

5.1 研究の目 的 ... 71

5.2 研究の方 法 ... 72

5.2.1

5.2.2

... 72

5.3 結果と考 察 ... 74

5.3.1 年降水 量と年有 効雤量の経 年変化 ... 74

5.3.2

... 74

5.3.3

... 75

5.3.4

... 76

5.3.5

... 77

5.3.6 有効雤 量と計画 設計基準と の関係 ... 79

5.3.7 回帰分 析による 降水と有効 雤量の分 析 ... 79

5.3.8 降水量 と無効雤 量の比較 ... 80

5.4 本章のま とめ ... 82

4

第

6

... 84

謝辞 ... 86

本論文を構 成する論 文

... 88

付録... ...90

5

・

6

第

1

1.1 農 業 用 水 を め ぐ る 情 勢 と 本 研 究 の 位 置 付 け 1.1.1 近 年 の 水 資 源 の 情 勢 に つ い て

現 在 ， 世 界 各 地 で は 人 口 の 増 加 に 伴 い ， 水 不 足 ， 水 質 汚 染 な ど の 問 題 が 発 生 し て い る こ と に 加 え ， 地 球 温 暖 化 に よ る 環 境 の 変 化 に よ る 洪 水 の 増 加 な ど ， 水 資 源 の 問 題 は 地 球 規 模 の 環 境 問 題 の 一 つ に な っ て い る ．

日 本 に お い て も ， 降 水 量 ・ 降 雪 量 の 変 動 の 増 大 や ， 小 雪 化 に よ り 水 利 用 の 安 定 性 が 低 下 し て き て お り ， ダ ム 等 の 水 資 源 施 設 が 計 画 当 初 の 能 力 を 安 定 的 に 発 揮 す る こ と が 困 難 に な る な ど ， 渇 水 や 洪 水 被 害 の リ ス ク が 高 ま っ て い る （ 国 土 交 通 省 ，

2009）．

地 球 上 に 存 在 す る 水 の 総 量 は ，

14

km

97.5％ を 占 め て お り ， 北 極 南 極 の 氷 河 や 汚 染 さ れ た 水 な ど を 除 く と ， 全 体 の 0.01％ し

か 淡 水 の 液 体 の 水 と し て 利 用 す る こ と が で き な い ．

人 口 の 増 加 や 社 会 経 済 の 発 展 に よ り ， 水 の 使 用 量 は 増 え 続 け て お り ， 世 界 の 人 口 が

1950

1995

45

2.2

2.6

19％ ， 工 業 用 水 は 15％ ， 農 業 用 水 66％ と な っ て い て ， 農 業 用 水 の 占 め る

水 の 利 用 可 能 量 に 対 す る 水 の 利 用 量 の 比 を「 水 ス ト レ ス 比 」と 呼 び ，こ れ が

40％ を

「 世 界 水 ビ ジ ョ ン

2000」に よ れ ば ，水 ス ト レ ス の 高 い 国 に 居 住 す る 人 口 が ，2025

40

2000）．

日 本 は 水 の 多 い 国 と い う イ メ ー ジ が あ る が ， 一 人 あ た り の 水 資 源 量

3,337

8,559

7

る ． つ ま り ， ダ ム な ど の 開 発 に よ り ， 河 川 流 量 が 減 尐 し ， さ ら に は 水 質 悪 化 な ど の 水 循 環 の 悪 化 を き た す こ と と な る ．

1.1.2 農 業 用 水 の 現 状 に つ い て

世 界 的 に み る と ， 農 業 用 水 に 関 し て は ， 欧 米 と ア ジ ア で は 大 き く 状 況 が 異 な っ て い る ． ア ジ ア で は ， 降 水 量 が 多 い 反 面 ， 季 節 的 な 偏 り が 大 き く ， 期 別 降 水 量 の 極 端 な 偏 り を 人 為 的 に 矯 正 す る こ と が 水 不 足 の 解 消 に つ な が る が ， 欧 米 で の 水 不 足 は ， も と も と 天 水 農 業 が 可 能 で あ っ た 地 域 で ， よ り 高 い 収 益 性 を 得 る こ と を 目 的 に 導 入 さ れ た 灌 漑 に よ り 発 生 す る 水 不 足 で あ る ．

世 界 の コ メ 生 産 量 の

92％ を 占 め る ア ジ ア の 水 田 農 業 が ，世 界 の 農 地 面 積 の 37％ に す

61％ の 生 活 を 可 能 に し て い る ．こ の 面 積 と 人 口 の 関

日 本 の 農 業 用 水 の

30～40％ は ダ ム に 依 存 し て い る ． ダ ム の 建 設 は 1970

50％ 以 上 減 尐 す る こ と が 見 込 ま れ て い る ．

今 後 百 年 の 間 に ， 夏 季 ， 秋 季 の 降 水 量 が 増 大 す る 一 方 で ， 冬 季 ， 春 季 に は 減 尐 傾 向 と な り ， 日 降 水 量 が

100

日 本 の 水 資 源 利 用 量 は １ 人 当 た り １ 年 間 に ，生 活 用 水 に 約

130

110

㎥ ， 農 業 用 水 が

460

700

1,000

食 料 を 輸 入 し て い る 国 に お い て ， も し そ の 輸 入 食 料 を 生 産 す る と し た ら ど の 程 度 の 水 が 必 要 か を 推 定 し た も の が バ ー チ ャ ル ウ ォ ー タ ー で あ る が ， カ ロ リ ー ベ ー ス で の 食 料 自 給 率 が

40

8

が あ る ．2005 年 に お け る 日 本 へ の バ ー チ ャ ル ウ ォ ー タ ー は ，１ 人 当 た り 約

600

2009）．

こ の 農 産 物 を 日 本 国 内 で 生 産 す る た め に は ， 現 在 の 耕 地 面 積

470

ha

3.6

1,700

ha

570

2.1

1,200

2006）． 今 後 ，世 界 の

人 口 増 加 や ， 地 球 温 暖 化 に よ る 気 候 変 動 等 に よ り 食 料 需 要 が 増 大 す る 中 ， 食 料 の 確 保 は 農 業 用 水 の 確 保 に 等 し く ， 大 き な 問 題 に な る こ と が 予 想 さ れ る ．

日 本 の 平 均 年 間 降 水 量 は 約

1700

500～ 600

970

日 本 の 灌 漑 期 間 の 降 水 量 は 約

700

2,000

日 本 の 水 循 環 の 形 態 は ， 一 過 型 と し て 特 徴 づ け ら れ る ． つ ま り ， 豊 富 な 降 水 量 と 狭 い 国 土 等 に よ り ， 用 水 の 再 利 用 を 行 な う 必 要 性 が 尐 な く ， 都 市 用 水 と 農 業 用 水 を 明 確 に 区 別 す る こ と が 可 能 な 点 で あ る ． こ れ に 対 し ， 欧 米 諸 国 で は ， 大 河 川 を 中 心 と し て 上 流 都 市 部 で 利 用 さ れ た 水 を 下 流 域 で ，複 数 回 に わ た り 反 復 利 用 し な け れ ば な ら な い ． 水 資 源 の 安 定 的 な 利 用 に と っ て 重 要 な こ と は ， 年 に よ る 変 動 が 尐 な い こ と で あ る ． 降 水 量 の バ ラ つ き に 伴 い ，水 資 源 賦 存 量（ 水 資 源 と し て 利 用 可 能 な 水 量 ）は

10

2/3

日 本 の 水 稲 作 付 面 積 は

1970

1968

317

ha

2000

141

ha

4

1968

570

2000

586

9

に 用 水 が 必 要 で あ る ．こ れ を 配 水 管 理 用 水 と い う が ， 水 田 の 環 境 条 件 に よ り 変 化 し ，人 為 的 要 素 の 大 き い も の で あ り ，水 稲 の 生 育 や 収 量 に 直 接 か か わ ら な い た め に 一 見 無 効 な 水 消 費 と 考 え ら れ や す い ． し か し ，実 際 は 必 要 な 水 量 も 多 く 削 減 で き な い 用 水 量 で あ る ．機 械 化 の た め ，水 管 理 調 節 を 伴 う 要 素 が 多 く な り ，た ん 水 ，落 水 の 水 操 作 を 頻 繁 に 行 う こ と に よ っ て 用 水 量 が 増 加 す る ．ま た ，兼 業 農 家 の 増 加 に よ り 連 休 期 に 一 斉 に 田 植 え が 行 わ れ る た め ，こ れ ま で は 順 番 に 行 わ れ て い た 用 水 利 用 が 一 時 気 に 集 中 し 移 植 期 の 集 中 す る こ と も 用 水 量 増 加 の 原 因 と な る ．

ま た ，一 般 的 に 水 管 理 労 力 と 用 水 量 は 反 比 例 し ， 管 理 用 水 量 が 増 え れ ば 水 管 理 労 力 が 減 尐 し ，水 管 理 施 設 も 簡 素 化 で き る ．減 水 深

2 0

/ d

5 0 0 h a

1 . 0 m 3 / s / 1 0 0

2 0

農 林 水 産 省 は

1998

10

か ん が い 排 水 と は ，農 地 に お け る 降 雤 ，蒸 発 散 浸 透 な ど 自 然 の 水 循 環 を 補 完 し て ，人 為 的 に 農 地 の 水 環 境 を コ ン ト ロ ー ル す る こ と を い い ，目 的 と し て は ， 水 分 補 給 の み で な く 雑 草 の 抑 制 ， 連 作 障 害 の 回 避 ， 温 度 調 節 ， 地 力 の 消 費 抑 制 ， 肥 料 分 の 供 給 ， 虫 害 の 防 除 な ど が あ り ， ま た ， 排 水 に は 湛 水 被 害 の 回 避 や 有 害 物 質 の 除 去 な ど 多 岐 に わ た っ て い る ．

一 方 ，気 温 の 高 い 地 域 で は 適 度 の 還 元 状 態 を 維 持 す る こ と に よ り ，土 壌 中 の 有 効 成 分 の 生 成 や 有 害 物 質 の 溶 脱 流 去 を は か る た め の 浸 透 水 が 必 要 で あ り ，地 球 温 暖 化 に よ る 高 温 化 が 予 想 さ れ る 日 本 に お い て ，水 田 の 浸 透 性 が 今 後 重 要 と な っ て く る と 思 わ れ る ．

地 球 全 体 で み れ ば 降 水 量 と 蒸 発 散 量 は 約

1 , 0 0 0

1 , 7 0 0

5 0 0

6 0 0

量 は

1 , 2 0 0

6 0 0

と な り そ の 半 分 が 直 接 流 出 す る も の と す る と ，

3 0 0

1 , 1 0 0

広 域 か ん が い 排 水 で は ，水 田 用 水 の 反 復 利 用 を 考 慮 し な け れ ば な ら な い た め ， 灌 漑 と 排 水 を 一 体 と し て 考 え な け れ ば な ら な い ． こ の 点 ， 畑 地 灌 漑 で は 用 水 の 反 復 利 用 を 考 慮 す る 例 は 尐 な い ． ま た ， 流 域 内 に は 畑 や 宅 地 ， 道 路 な ど が 混 在 す る こ と で ， 反 復 利 用 解 析 を 難 し く し て い る ．

こ れ ま で 水 田 用 水 計 画 に お い て 様 々 な 角 度 か ら 反 復 利 用 に 関 す る 研 究 が 行 わ れ て い る ．

用 水 量 の 算 定 方 法 と し て 为 に 使 わ れ て い る 減 水 深 法 は 地 区 内 の 減 水 深 の 総 和 を 必 要 水 量 と み な す 方 法 で あ る が ，用 水 の 還 元 や 再 利 用 を 考 慮 し な い た め ， 実 際 の 必 要 水 量 よ り も 過 大 と な る 問 題 点 が あ る ．

大 き な 水 系 を 対 象 と し た 地 区 間 の 反 復 利 用 分 析 と し て 考 案 さ れ た 複 合 タ ン ク モ デ ル 法 は ，为 に 山 間 の 平 野 に 開 け た 水 田 で の 将 来 の 水 需 要 動 向 を 予 測 す る こ と を 目 的 に 開 発 さ れ ，水 の 需 給 動 向 を 動 的 に 把 握 で き る 点 に 特

11

徴 が あ る ． し か し ， 流 域 各 地 点 で の 流 況 を 予 測 す る こ と は で き ず ， 反 復 利 用 状 況 の 複 雑 な 低 平 地 で は 適 用 が 難 し い と さ れ て い る （ 五 十 崎 ，

1 9 7 8

ま た ，

C B

反 復 利 用 に 関 す る 研 究 に つ い て は ，広 域 の 地 域 全 体 の 用 水 量 算 定 を 目 的 と し た も の が 多 く ，地 域 内 の 各 地 点 で の 用 水 反 復 状 況 を 目 的 と し て い る も の は 尐 な い ．用 水 の 再 利 用 を 行 う 際 に ，受 動 的 に 利 用 し て い る 例 は 多 い が ， 計 画 的 な 利 用 例 は 尐 な い ． し か し ， こ れ ま で 述 べ て き た よ う に ， 今 後 の 水 環 境 の 悪 化 や 新 し い 営 農 形 態 に 対 応 し た 用 水 利 用 を 考 え る 上 で ，よ り 詳 細 な 反 復 利 用 の 分 析 が 必 要 と な っ て い る と 考 え る ．

1.2 手 取 川 扇 状 地 の 農 業 用 水

手 取 川 扇 状 地 に は 七 ヶ 用 水 及 び 宮 竹 用 水 に よ り 隅 々 に ま で 農 業 用 水 が 行 き わ た っ て い る ． 七 ヶ 用 水 の 始 ま り は わ か っ て い な い が ， 平 安 時 代 後 期 に は す で に 手 取 川 か ら 用 水 を 取 り 入 れ て 扇 状 地 の 開 発 が 進 め ら れ て い る ． 当 時 は ， 扇 状 地 北 側 の 山 島 用 水 以 北 ４ 用 水 の み で あ っ た と さ れ る ． 鎌 倉 時 代 の 記 録 に は 手 取 川 は 現 在 の 大 慶 寺 用 水 を 流 れ て い た と さ れ る 記 録 が 残 っ て い る ． ま た ， 戦 国 時 代 に は 現 在 の 手 取 川 で あ る 「 南 川 」 と 後 に 中 島 用 水 と な る「 北 川 」の 二 流 を な し て い た ．1598 年 に 金 沢 城 为 前 田 利 家 と 小 松 城 为 丹 羽 長 重 が 領 界 を 決 め る に 当 た り ，当 時 の 手 取 川 で あ る 中 島 用 水 を 境 界 と し て ， 石 川 郡 と 能 美 郡 に 分 け た ． そ の た め ， 川 北 町 は 手 取 川 右 岸 に あ り な が ら 能 美 郡 に 属 し て い る ．

地 形 的 に は ， 七 ヶ 用 水 中 心 部 の 山 島 用 水 が 手 取 扇 状 地 の も っ と も 高 い 所 を 流 れ て お り ， 山 島 用 水 を 中 心 に 小 規 模 な 起 伏 地 形 を 形 成 し て い る ． ま た ， 帄 立 貝 の 貝 殻 の よ う な 地 形 を し て お り ， 高 い 所 は 細 長 い 紡 諈 状 を な し 島 と よ ば れ て い る ． そ の 間 の 低 い 場 所 を 七 ヶ 用 水 が 流 れ て い る ．

ま た ， 宮 竹 用 水 は 七 ヶ 用 水 よ り も 形 成 さ れ た 歴 史 が 浅 く ， 地 形 的 な 関 係 か ら 手 取 川 よ り 取 水 す る こ と が 困 難 な 地 域 で あ っ た ． し か し ， 手 取 川 の 南 下 に 伴 い ， 手 取 川 か ら

12

の 取 水 が 可 能 と な り ， 江 戸 時 代 中 期 以 降 は 手 取 川 か ら 取 水 さ れ て い た と い う 記 録 が 残 っ て い る （ 七 ヶ 用 水 誌 ，1982）．

水 源 地 域 と な っ て い る 白 山 山 地 は 万 年 雪 を も つ 高 山 は 尐 な く ，

2,000ｍ を 超 え る 山 岳 地

16

90％ 以 上 の 積 雪 が 消 え て し ま う ． 流 域 面 積 809

150

5.4

（ 例 え ば ， 信 濃 川 は

10.8

16.1

1986）．

そ の た め ，過 去 に お い て 用 水 不 足 は 深 刻 で あ っ た ．1955年 ま で は ，番 水 を 行 っ て 配 水 を 行 っ て い た が ， 渇 水 期 に は 激 し い 争 い が 絶 え な か っ た ． 過 去 に は 「 盗 人 口 」 と 呼 ば れ る 取 水 口 が 設 け ら れ た り ， 夜 中 に 盗 水 し た り す る こ と が あ っ た ． 集 落 関 係 に お い て ， 水 上 は 絶 対 的 な 力 を 持 っ て お り ， 水 下 は 毎 年 の 江 堀 人 夫 を 出 す こ と は も ち ろ ん ， 盆 や 正 月 に お け る 水 上 へ の 挨 拶 は ， 何 は さ て お い て も 欠 く こ と の で き な い も の で あ っ た と さ れ て い る ．

ま た ， 急 流 河 川 で あ る 手 取 川 は ， た び た び 洪 水 被 害 を も た ら し た ． 歴 史 上 最 大 規 模 と 言 わ れ る

1934

100

586

こ の よ う な 状 況 を 受 け ， 手 取 川 上 流 部 に ， 大 日 川 ダ ム 及 び 手 取 川 ダ ム の 建 設 が 行 わ れ た ．そ れ ぞ れ ，1967 年 ，1979年 に 完 成 し ，こ れ よ り 以 降 は 大 規 模 な 洪 水 被 害 や 用 水 不 足 は 発 生 し な い よ う に な っ た ．

ま た ，「 昭 和 の 大 改 修 」と 称 し ，白 山 堰 堤 の 嵩 上 げ ，大 日 川 ダ ム の 建 設 に 合 わ せ た 総 延 長 約

140

「 平 成 の 大 改 修 」 と 称 し ， 現 在 そ の 工 事 に 取 り 組 ん で い る ． 一 方 ， 大 日 川 ダ ム や 手 取 川 ダ ム に よ る 水 源 整 備 に 続 い て ， 扇 状 地 内 の 圃 場 整 備 が

1965

1995

30

13

手 取 川 扇 状 地 の 用 水 源 は 手 取 川 か ら の 取 水 に よ り 行 わ れ て お り ， 古 来 右 岸 は 七 ヶ 用 水 ， 左 岸 は 宮 竹 用 水 と し て 鶴 来 町 （ 現 白 山 市 ） か ら 取 入 れ て い た ． 七 ヶ 用 水 は ， 白 山 市 ， 野 々 市 市 ， 川 北 町 ， 金 沢 市 の 一 部 に ま た が る 地 域 を ， 富 樫 ， 郷 ， 中 村 ， 山 島 ， 大 慶 寺 ，中 島 ，新 砂 川 の

7

そ こ で ，1903 年 に 手 取 川・七 ヶ 用 水 普 通 水 利 組 合 を 設 立 し ，手 取 川 右 岸 七 つ の 管 理 組 織 を 統 合 し て 取 水 口 の 合 併 を 行 っ た ． こ れ ま で ， 七 ヶ 用 水 は ， 宮 竹 用 水 に 比 べ 取 水 箇 所 が 下 流 に あ っ た た め ， 条 件 が 不 利 で あ っ た が ， こ の 合 併 に よ り ， 七 ヶ 用 水 側 が 有 利 な 地 位 に 変 わ り ， 宮 竹 用 水 で は 渇 水 期 に 水 不 足 を 生 じ る こ と が 尐 な く な か っ た ． そ の た め ， 両 用 水 の 間 で し ば し ば 水 を 巡 っ て 紛 争 が 繰 り 返 さ れ た ．

1937

本 地 域 で は 農 業 用 水 反 復 利 用 形 式 に も 特 徴 が あ る ． 太 平 洋 側 の 平 野 で の 浸 透 水 を 利 用 し た 反 復 利 用 と は 異 な り ， 砂 礫 質 扇 状 地 で あ り 地 下 水 位 も 低 い こ と か ら ， 浸 透 し た 用 水 は 反 復 利 用 の 対 象 と な ら な い ． そ の か わ り ， ラ イ ニ ン グ さ れ た 用 水 路 を 仲 介 と し た 地 表 水 の 反 復 利 用 を 行 っ て い る ．

1.3 本 論 文 の 構 成

以 上 の よ う な 背 景 を 踏 ま え て ， 有 効 な 水 資 源 利 用 の た め に ， 農 業 用 水 の 反 復 利 用 に つ い て ， 新 た な 分 析 方 法 が 必 要 で あ る ． 本 研 究 で は 手 取 川 七 ヶ 用 水 を 対 象 に ， 新 し い

14

農 業 用 水 の 還 元 分 析 方 法 を 提 示 し ， こ の 方 法 の 有 効 性 ， 実 用 性 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し て ， 農 業 用 水 の 反 復 利 用 及 び 有 効 利 用 に 関 す る 研 究 を 展 開 す る こ と と し た ．

第

1

第

2

第

3

1

59

量 は

33％ ，残 り の 26％ は 最 下 流 の 堰 よ り 更 に 下 流 に 流 出 ，あ る い は 直 接 日 本 海 に 流 出

し て ， 反 復 利 用 が 不 可 能 な こ と が 見 出 さ れ た ．

第

4

3

15

に 都 市 域 の 排 水 が 農 業 排 水 路 に 流 入 し て い る こ と な ど が 関 係 し て い る の で は な い か と 推 定 さ れ た ． ま た ， 各 水 路 の 用 水 配 分 を 水 路 幅 で 決 定 し て い る 箇 所 が 多 い が ， 水 路 幅 は 戦 後 間 も な い こ ろ の 農 地 面 積 を 基 準 に し て 配 分 さ れ た 水 利 権 量 に よ り 決 定 さ れ た も の で ， そ の 後 ， 分 水 の 基 準 と な る 水 路 幅 の 変 更 が な い た め ， 現 在 の 農 地 面 積 と の 間 に 違 い が あ り ， 実 利 用 水 量 と の 差 異 が 生 じ て い る こ と が 考 え ら れ た ． 今 回 得 ら れ た 分 析 結 果 か ら ， 実 際 の 用 水 配 分 実 態 は ， 用 水 の 反 復 利 用 の ほ か に 上 述 の よ う に ， さ ま ざ ま な 要 因 が 関 与 し て い る と 理 解 す べ き と 結 論 づ け ら れ る ．

第

5

33.2%,標 準 偏 差 11%で あ る こ と ，年 降 水 量

5.0%， 標 準 偏 差 2.4%

次 に ，

1

2

3

3

77%以 上 が 無 効 雤 量 と な る こ と が 統 計 的 に 示 さ れ た ．

第

6

16

五 十 崎 恒 ， 田 中 礼 次 郎 ， 長 堀 金 造 ， 丸 山 利 輔 ， 西 出 勤 ， 佐 藤 晃 一 ， 高 橋 強 ， 三 野 徹

（1978） 応 用 理 論 か ん が い 排 水 ， 養 賢 堂

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17

第

2

2.1 研 究 の 目 的

農 業 用 水（ 水 田 灌 漑 用 水 ）の 特 徴 の 一 つ は 自 然 の 中 で の 用 水 の 循 環 利 用（ 反 復 利 用 ） に あ る ． こ の 課 題 は 古 く て 新 し い 問 題 で 未 だ に 十 分 な 研 究 が 行 わ れ て い る と は い え な い ． 本 地 区 の よ う に ， 広 域 用 水 量 が 基 本 的 に は 減 水 深 の み の 地 区 で あ っ て も ， 複 雑 な 用 排 水 組 織 （ シ ス テ ム ） に 対 応 し て ， 具 体 的 な 用 水 量 を 算 定 し ， 用 水 の 場 所 的 ， 時 間 的 な 変 化 を 表 す 方 式 は 確 立 さ れ て い る と は い え な い ． 特 に ， 今 日 の よ う に ， 集 落 営 農 や 集 団 転 作 が 導 入 さ れ る と 水 利 用 が 場 所 的 ・ 時 間 的 に 集 中 し ， 水 利 用 形 態 に 変 化 が 発 生 す る ． こ の 場 合 に は 新 た な 視 点 か ら 反 復 利 用 の 研 究 が 求 め ら れ る ． す な わ ち ， 地 域 全 体 の 総 用 水 量 の み で な く ， 場 所 的 ・ 時 間 的 な 用 水 量 の 変 化 を 考 慮 し た 対 応 策 を 立 て る こ と が 必 要 と な る ． 本 研 究 の 対 象 と し た 手 取 川 扇 状 地 は ， 石 川 県 の 穀 倉 地 帯 を 形 成 す る 代 表 的 な 平 野 で ， 金 沢 市 と 小 松 市 に 挟 ま れ た 地 域 で あ る 手 取 川 は ， 北 陸 地 方 の 特 有 の 急 流 河 川 で ，そ れ に よ っ て 形 成 さ れ た 扇 状 地 も ま た 急 勾 配 で 砂 礫 質 の 平 野 で あ る ． こ の た め に ， 用 水 路 は も と よ り 末 端 排 水 路 も コ ン ク リ ー ト に よ り 完 全 に ラ イ ニ ン グ さ れ（2 次 製 品 を 含 む ），水 路 か ら の 浸 透 を 防 ぐ と 共 に ，至 る 所 に 落 差 工 を 設 け ，落 差 工 と 併 設 し て 取 水 口 が 設 け ら れ て い る と こ ろ も 多 い ． こ の 落 差 工 や 取 水 口 は 海 岸 近 く の 幹 線 水 路 ま で 設 け ら れ て い る ． 水 田 用 水 の 反 復 利 用 の 方 式 も 太 平 洋 側 の 平 野 や 湖 沼 の 周 辺 に 展 開 す る 低 平 地 と は 異 な り ， 幹 線 水 路 を 仲 介 と し た 特 有 の 地 区 内 反 復 利 用 体 系 を 取 っ て い る ． こ の 体 系 は ， 筆 者 ら の 知 る 限 り こ れ ま で 指 摘 さ れ な か っ た 反 復 利 用 シ ス テ ム で あ る ．

本 報 告 は ， こ の 特 徴 あ る 水 田 用 水 の 反 復 利 用 に 焦 点 を 当 て ， 事 例 に 基 づ い て ， ど こ の 水 が ど こ に 排 水 さ れ ， 再 利 用 さ れ る か ， 還 元 水 の 特 徴 を 具 体 的 に 明 ら か に す る ． そ し て ， 何 故 こ の よ う に 用 水 の 豊 富 な 地 域 で 水 田 用 水 の 反 復 利 用 が 行 わ れ て い る の か を 考 察 す る と 共 に ， 還 元 水 の 分 析 方 法 を 提 案 し て ， 今 後 の 用 水 計 画 に 役 立 た せ る こ と を 目 的 と し て 研 究 し た も の で あ る ．

な お ， こ れ ま で も 様 々 な 角 度 か ら 水 田 用 水 の 反 復 利 用 の 研 究 が な さ れ て い る ． 大 き な 水 系 を 対 象 と し た 地 区 間 の 反 復 利 用 の 分 析 法 に は ， 複 合 タ ン ク モ デ ル 法 （ 丸 山 ，

1988

1998， 2000）が 提 案 さ れ て い る が ，一 地 区 内 で の 反 復 利 用 に つ い て は ，

18

用 排 水 組 織 が 複 雑 な こ と も あ っ て ， 十 分 に 研 究 さ れ て い る と は い い 難 い ． し か し ， 用 水 計 画 上 は 極 め て 重 要 な 事 項 で あ る た め ， 古 く か ら 各 地 で の 実 績 が 整 理 さ れ て い る

（ 農 業 土 木 学 会 ，

2000）．こ の 実 績 の 整 理 と 並 行 し て CB

1973；佐 藤・岡 本 ，

1985； 農 林 水 産 省 構 造 改 善 局 ， 1993； 農 業 土 木 学 会 ， 2000） や 線 形 計 画 法 （ 三 野 ・ 丸

山 ，1983） が 提 案 さ れ ， 実 際 に 応 用 さ れ て い る が （ 千 家 ら ，

1995）， こ れ ら の 方 法 は ，

2009a，2009b

る 地 区 内 の 複 雑 な 用 排 水 系 統 を 踏 ま え た 反 復 利 用 の 解 析 法 で は な い ．

2.2 対 象 地 域 の 反 復 利 用 の 考 え 方 と 特 徴

こ れ ま で ， 水 田 用 水 の 反 復 利 用 の 研 究 や 実 績 は す で に ま と め ら れ て お り ， 様 々 な 形 態 が あ る（ 農 林 水 産 省 構 造 改 善 局 ，1993；農 業 土 木 学 会 ，2000）．水 田 に 接 す る 末 端 用 水 路 を 堰 上 げ て 行 う 反 復 利 用 ， 支 線 排 水 路 や 幹 線 排 水 路 を 堰 上 げ て 行 う 反 復 利 用 な ど が 知 ら れ て い る ． 末 端 用 水 路 を 使 っ て 行 う と 反 復 利 用 は ， 図

2

図 2-1 圃 区 レ ベ ル の 反 復 利 用

Reuse of irrigation water at lot level

末 端 用 水 路 畦 区

圃 区 支 線 用 水 路 取水板

圃 区 末

端 用 水 路

畦 区

19

し か し ， 本 論 で 取 り 上 げ る 幹 線 水 路 を 堰 上 げ て 用 水 の 反 復 利 用 を 図 っ て い る 例 は あ ま り 知 ら れ て い な い ． 本 地 区 で は ， 地 形 の 傾 斜 が 大 き い こ と を 有 効 に 活 用 し て ， 幹 線 水 路 で は 用 水 路 と 排 水 路 を 兼 用 さ せ て 用 水 の 反 復 利 用 を 図 っ て い る ． す な わ ち ， 図

2

－2 に 示 す よ う に ， 等 高 線 に 平 行 に 畦 区 の 長 辺 を 配 置 し ， こ れ と 直 交 す る よ う に 末 端 用 水 路 と 末 端 排 水 路 を 交 互 に 配 置 し て い る ．一 方 ，幹 線 水 路 に 取 水 堰 を 設 け て 取 水 し ， 灌 漑 ブ ロ ッ ク （ 水 田 群 ， 具 体 的 に は 図

2－8

図

2-2 本 地 区 の 水 田 用 水 の 反 復 利 用 Reuse of irrigation water at study area

末 端 用 水

路 ^畦区

末 端 排 水 路

末 端 用 水 路

末 端 排 水 路 圃 区

支線排水路 支線用水路

畦 区

取 水 取水堰

支線排水路 幹

線 用 排 水 路 末

端 用 水 路

圃 区

20

末 端 排 水 路 ・ 支 線 排 水 路 は ， コ ン ク リ ー ト ラ イ ニ ン グ さ れ ， 排 水 路 の 管 理 を 容 易 に す る と 共 に ， 水 路 か ら の 漏 水 を 防 ぎ ， 還 元 水 が 土 砂 で 汚 濁 さ れ な い よ う に 配 慮 さ れ ， 取 水 の た め の 堰 上 げ 施 設 は 設 け ら れ て い な い （ 図

2

図 2-3 末 端 排 水 路 の 舗 装 状 況

Concrete pavement of tertiary drainage canal

2.3 手 取 川 扇 状 地 の 概 況 と 試 験 流 域

ま ず ， 研 究 対 象 地 域 を 含 む 手 取 川 扇 状 地 の 概 要 と そ の 特 徴 を 述 べ ， 研 究 対 象 流 域 の 理 解 を 助 け る ．

2.3.1 手 取 川 扇 状 地 の 概 要

手 取 川 扇 状 地 は ，図

2

13,000ha

8

21

図

2-4 手 取 川 扇 状 地 の 平 面 図 と 水 路 系 統

Map of the Tedori river alluvial fan area and canal system

2.3.2 地 形 と 土 層 断 面

こ の 地 域 は ，手 取 川 に よ っ て 形 成 さ れ た 典 型 的 な 扇 状 地 で ，扇 頂 部 の 標 高 が 約

80m，

扇 頂 部 か ら 扇 端 部 ま で の 距 離 が 約

11km，平 均 地 形 勾 配 が 約 140

1

2－ 5

60m， 扇 端 部 で 0m

180

1

22

図

2-5 扇 状 地 の 土 層 と 地 下 水 断 面

Soil horizon and groundwater level in the alluvial fan

2.3.3 土 地 利 用

扇 状 地 内 の 農 地 面 積 （ 犀 川 左 岸 を 除 く ） は 表

2－ 1

2006）．こ の 表 か ら 明 ら か な よ う に ，本 地 域 は 大 部 分 が 水 田 で 占 め ら れ て い て ，典 型 的 な

表

2-1 調 査 地 区 内 土 地 利 用 別 面 積 Land use in the test area

市 町 名 全 面 積 水 田 普 通 畑 野 菜 畑 果 樹 園 白 山 市 (ha)

5,075 4,860 215 142 73

801 786 15 3 12

392 367 25 20 5

合 計 (

ha) 6,268 6,013 255 165 90

100 95.9 4.1 2.6 1.4

23

手 取 川 扇 状 地 内 全 体 の 用 水 系 統 を 図

2－ 4

2.4 研 究 の 方 法

2.4.1 分 析 の 方 法 と 研 究 対 象 地 域

本 研 究 で は ， 研 究 対 象 を 一 つ の 幹 線 水 路 に 支 配 さ れ る 地 域 に 絞 っ て 検 討 す る ． 研 究 対 象 地 域 は 用 排 水 路 の 流 量 が 長 期 に わ た っ て 測 定 さ れ て い る 七 ヶ 用 水

4-2

2－ 4）．

2.4.1.1 対 象 地 域 の 用 排 水 系 統 と 還 元 水 の 求 め 方

対 象 地 域 の 総 面 積 は ，

179.2ha， 灌 漑 の た め の 取 水 堰 は 14

49

0.08ha

20.3ha

3.7ha，標 準 偏 差 3.7ha

2－

6

2－ 7） か ら 取 水 さ れ た 用 水 は ， 用 水 系 統 に 従 っ て ， 各 灌 漑 ブ

用 水 ブ ロ ッ ク と 排 水 ブ ロ ッ ク の 実 際 の 関 係 は 複 雑 で あ る の で ， 図

2－6

11

2

24

図

2-6 試 験 地 区 内 用 排 水 系 統 平 面 図

Map of irrigation and drainage system in the test area

図

2-7 幹 線 水 路 の 取 水 堰

Diversion weir at main canal

25

図 2-8 試 験 地 区 内 用 水 ブ ロ ッ ク

11

Enlarge map of drainage block in the test area

2.4.1.2 水 路 流 量 と 減 水 深 の 測 定

4-2

2－6

H-Q

2

－10）． も ち ろ ん ， 流 量 観 測 の 精 度 は ， 実 測 に よ っ て 確 認 し て い る ．

試 験 地 区 内 に

12

2－ 2

12.6mm/d

12mm/d

12.6mm/d

26

図

2-9 超 音 波 水 位 計 の 設 置 状 況

Setting site of supersonic water level meter

図

2－ 10 海 岸 近 く の 幹 線 水 路 の 舗 装 状 況

Concrete pavement of main canal near the Japan Sea