|
話題一覧へ |
水土の知を学ぶ
小泉 健
6. 循環のための水の利用技術
(1) 利水技術*1
灌漑とは作物の適正な生育に必要な地中水分を人為的に供給する行為で、供給する水を灌漑用水といいます。この灌漑用水を水源から末端のほ場まで効率的に、効果的に供給する計画を灌漑計画といいます。灌漑計画では、必要水量の予測、水源の確保、灌漑用水の適切な取水、導水、配水、給水等を技術的に検討して作成します。 灌漑計画の中心は作物栽培に必要な水を農地へ人為的に供給することですが、そこには苗の定植、雑草抑制、防除、防霜、施肥、温度調節、有害物質の洗い流し等量と質の両面にわたり様々な活用技術があります。また、収穫した農産物や農業機械の洗浄、家畜の飲雑用水としての活用、防火、流雪、潤いの場の創設、地域の生態系保全など、灌漑用水は作物の生育に必要な水を供給する目的にとどまらず、多様な活用の方法があります。 灌漑計画と表裏一体の関係にあるのが、排水計画です。降雨により土に含まれた過剰水を排除することで湿潤な土壌が改良され、生産性が高まります。また、水田は国土面積における大きさと畦とよばれる貯留機能から、洪水調節機能があります。それが下流にある都市等を洪水被害から守る役割を果たしています。 このような利水を実現するために、水源となる河川を堰き止めて雪解け水や洪水を貯留するダム、雨水等を貯留するため池、地下水の流れを止めて地下に水を貯める地下ダム等の貯水工、ダムから河川に放流された水や自流を灌漑用水として取り入れる頭首工、ポンプ場等の取水工、取り入れた用水を動脈のように広い農地や地域の隅々まで効率的に配水するための分水工、分水された用水をさらにきめ細かく配水するための水路工などの施設計画が必要となります。これらの利水施設を効率的に使う仕組を水利システムといい、その技術の基本は、循環です。 降雨で貯められた農業用水は、河川から農地に導かれ、地下に浸透する一方、排水された農業用水は下流において再度河川や直接農地に導かれ、利用されます。灌漑は人の体で言えば、動脈であり、排水は静脈です。この流れのバランスが適切にとられていることが循環を円滑にすることにつながります。 なお世界的にみれば、乾燥・半乾燥地では灌漑による土壌の塩類化やウォーターロギング（過剰な過湿害）の対策として排水改良が効果的です。 日本における灌漑の特徴としては、（1）農業用水は我が国の水資源総使用量の64%を占める多量の水を利用しています。（2）水土の知が示しているように歴史的な積み重ねのもとに現在があるという経緯から、後発の都市用水等に較べ優先的に利水する権利「慣行水利権」を有している地域が多くあります。（3）農業用水は夏季を主体に季節変動が大きく、温度や降雨も含めて水需要量は大きく変化します。 (2) 生産技術*1 水田灌漑の用水量は、蒸発散量と地下への浸透量の合計値（通常25mm／日）で表される減水深に栽培管理用水を加えたほ場単位用水量が基本となります。これにその地域の雨量の内、用水として有効になる雨量(少量の雨量はすぐに蒸発として無効になってしまいます)を差し引いて水田が必要とする純用水量が算定できます。これに配水する過程で漏水や浸透などで失われる水量や管理用水を加え、水田が消費する必要水量である粗用水量が求められます。この必要量に対して既存のため池や反復利用による供給可能量を控除して新たな水源に必要となる用水量が求められます。 畑地灌漑の用水量は、作物毎に異なりますが、平均的に見て通常5mm／日と言われている蒸発散量が基本になります。スプリンクラーという言葉が畑地灌漑の方式を示す事例と言えます。しかし、畑の土壌が保有する水分をすべて作物が吸収できるわけではありません。この部分は、作る作物の種類と根の深さ、水をどの程度保有することができるかという土壌の特性などによって変化します。 この日消費水量に栽培管理用水量を加えたものがほ場単位用水量となります。これに有効雨量、損失水量、地区内利用可能量等を考慮したものが畑地灌漑に必要な用水量となります。 灌漑という作物生産に必要な生育としての灌漑量に加え、その生産性を左右する大きな要因が農地の形状と質です。これには一つ一つのほ場の区画の大きさを大きくした形に変える区画形質、畑地灌漑のためのスプリンクラー施設や給水施設の整備、漏水を防ぎ管理の手間を省力化する用・排水路の整備、粘土分が多く排水の良くない湿田から水をとりのぞくための暗渠排水や地下からの灌漑を可能とする地下灌漑、農地の所有形態を分散型から換地という手法により集団化を図る方法、トラクターなど農業機械の通行を容易にする農道整備が水田整備や畑地整備です。 日本における灌漑施設の管理は、ほとんどすべてを土地改良区という農業者の組織が担っています。そのため、農業者は各農地の水管理はもとより、水源からほ場に至る水管理を担っています。このような管理を行うには、管理のしやすさ、維持管理費の少なさ、他の水需要との調整機能を果たせるよう各施設の整備において総合的な観点からの体制づくりが必要です。この仕組みは、特に水田農業では日本の農業の歴史に基づいた文化とも言えるものです。 一方、視点を変えると、灌漑や区画形質の変更であるほ場整備という生産技術は防災的な機能を果たしていることがわかります。降雨、融雪、地表水等により土壌が流され、失われることを水食といいます。その防止のために、排水路の整備や緑化等の整備が効果的です。風食とは強風によって起こる土粒子の移動・飛散をいいます。風食を防止するためには、土壌が直接地表面に現れないようにする方法や防風林の設置などが有効です。この二つは、世界的にみると、畑作を農業生産の中心とするアメリカ、中南米、ヨーロッパでは以前から大きな環境問題になっており、湿潤地域であるアジアにおいては森林伐採や傾斜地の開発等により問題になっています。 また地すべりとは、土地の一部が地下水等に起因してすべる現象です。我が国は火山灰土壌が主体の急峻な地形が多いため、その地域も多くあります。地すべりを防ぐ工学的な方法はありますが、歴史的にみると地下水を安定的に維持している棚田もその対策の一つといえます。 さらに、災害の度合いが高くなる場合の代表例が洪水です。生産技術としての排水技術がそれに適応して洪水調節機能を果たします。通常灌漑施設は10年に1度発生する干ばつを対象に計画していますが、水田の田面は貯水機能を有しています。また水源であるダムやため池も貯水量が少なければそれだけ洪水を貯める機能を持っています。 (3) 水環境技術*2 我が国の農村地域では、水田等の農地のほか、用排水路、ため池、二次林といった多様な環境が農業の営みを通じて有機的に結合し、多くの生物を育む環境や良好な農村景観を形成・保全してきました。例えば、水田では、代かきや耕起により植生の遷移が抑えられ、植物に覆われない浅い水辺が存在することによりカエル類の生息環境が保全されてきました。また、水路やため池では、定期的な泥上げにより腐敗した泥の堆積が抑えられ、タナゴ類の生息環境が保全されてきました。さらに、レンゲやアブラナ、ヒガンバナ、産卵のために水田に集まるアキアカネ等の動植物が、四季を通じた水田の変化や農作業を行う人々の姿などと一体となって美しい景観を形成してきました。 このような自然は、原生自然とは異なり、農業生産活動を前提として成り立っている二次的自然であるため、その保全・形成には持続的な農業の営みが不可欠であります。 水田、用排水路等に多く生息している魚類などの生物の多くは、成長とともに水田、用排水路、ため池などの生息環境を移動します。このため、これらの生物を保全するためには、生物が生息・生育するための良好な環境と移動経路が確保されていること、生物のネットワークが重要です。 このような役割を果たすため、灌漑・排水施設においては、淵、ワンド等の形成、水田魚道の確保、ビオトープの形成、ため池をきれいに保つことや水路の維持管理などこれまで生産性の向上一辺倒の思想、例えばコンクリートによる三面張の水路から生態保全、水質保全など環境との調和に配慮した多様な取組が行われています。 このような対策技術の基本にあるのは、循環です。
小泉 健 H20.6.16
*1 農業土木学会編、農業土木ハンドブック本編第2部3灌漑・排水計画、pp170-173、pp173-207、2008.8 *2 農林水産省事業計画課監修、生態系配慮の技術指針、農業土木学会、pp1-17、2006.3、 |
|
