近自然型湿原における生息地連続性の決定因子としての側方浸透流

水環境システム学研究室 　天野 文子

Throughflow as a determining factor for habitat contiguity

in a near-natural fen

A.H. van Loon , P.P. Schot , J. Griffioen , M.F.P. Bierkens , O. Batelaan , M.J. Wassen

From Journal of Hydrology 379 (2009) 30–40

研究背景湿原植物の生息地崩壊

広大で連続した生息地パッチ

分断された小さな生息地パッチ

水文機構の解明降水地下水流出

蒸発散浸透涵養　　　　 etc…

概要 目的：対象領域の湿原の水文機構の解明 対象： Biebrza 川（ポーランド）流域の近自然型

湿原　　　　　　　　　　　　　　

Google Earth より

地下水・降水

モデル１

モデル２

植物の生息地パターン

キャリブレーション

地下水組成

妥当性の評価

植物群団図作成 植物群団のパターンを図化

ミネラル分豊富な条件下で優先される植物群団栄養分の少ない条件下で優先される植物群団上記条件に左右されない植物群団

ミネラル質な地下水

降水

復帰流モデル地下水モデリング

復帰流

側方浸透流モデル地下水モデリング

側方浸透流

地下水モデリング側方浸透流モデル復帰流モデル

FEG の定量化とキャリブレーション FEG （ Fraction of Exfiltrated Grandwater ）

キャリブレーション

FEG>0 　　 ミネラル分豊富な条件で優先される植物群団

FEG=0 　 栄養分の少ない条件で優先される植物群団

そのセルにミネラル質な地下水がどれだけ存在するか？

植生パターンと復帰流モデル植生パターン

復帰流モデル

復帰流モデル

復帰流モデルは不適切！

植生パターンと側方浸透流モデル

ほぼ一致！

側方浸透流モデル

植生パターン

地下水組成による評価 電気伝導率（ EC ）について　　　　　　　　　　　復帰地下水＞＞降水

　　　　　　　　　　　　　　　　復帰地下水の定量的指標

線形回帰の結果・・・　　　　側方浸透流モデルと実際の地下水組成につ

いて　　　　　　 = 0.69

側方浸透流モデルの妥当性が裏付けられた

結論 本研究領域において，側方浸透流モデルは，植生パターン

と一致し，広大で連続した湿原の生息地パッチを説明する．

一般化すると・・・

自然状態の湿原において，（１）側方浸透流の水文機構は，復帰地下水を湿原全体に広げ，　　　連続した区域に供給することを可能にする．（２）側方浸透流の機構によってもたらされた条件は，復帰

流区　　　域以外の場所においても，植生に影響を与える．

湿原修復・保全プロジェクトへの提言 現在は，復帰流の修復が重要視されている． 本研究で，側方浸透流によって復帰地下水が湿原全

体に再分配されることがわかった．　湿原の修復・保全には・・・

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　が必要！！

復帰流の修復 復帰地下水の保全

取水井戸の閉鎖など排水要素の廃止を最優先するべきではないか

補足：植物群団 植生の単位

　　クラス　　　↑　　オーダー　　　↑　　群団　　　↑　　群集　　　↑　　 種

復帰流の定義 本論文における定義：半加圧泥炭層から根域層へと

上昇する地下水流

帯水層

帯水層

難透水層（半加圧層）

難透水層

圧力

復帰流

補足： MOD FLOW

本研究において地下水のモデリングに用いた．

米国地質調査所によって開発された有限差分プログラム 3 次元の地下水ポテンシャル分布を解くことができる．ソースコードが公開されていて、世界的に広く使われ

ている．基礎式は以下の通り

国土交通省北陸地方整備局富山河川国道事務所 HP より引用

FEG の定義１

qex(m3/d) ： 復帰流の流量qtex(m3/d ) ：隣り合ったセルに由来する復帰した地下水の側方浸透流の流量qin (m3/d ) ：浸透の流量qtin (m3/d ) ：隣り合ったセルに由来する局所的に浸透した降水の側方浸透流の流量c ：隣り合ったセル間の鉛直セル表面で

FEG の定義２

qex(m3/d) ：復帰流の流量qtex(m3/d) ：隣り合ったセルに由来する復帰した地下水の側方浸透流の流量qin (m3/d) ：浸透の流量qtin (m3/d) ：隣り合ったセルに由来する局所的に浸透した降水の側方浸透流の流量c 　　　　　　 ：隣り合ったセル間の鉛直セル表面qlat 　　　　　　 ：隣り合ったセル間の水平の全流量ftex ， ftin 　　　：セルからセルへの水平の流れの割合