自然地理学特講 第８回 水文学概論 水文学とは？ • 地球上の水の循環を明らかにする学問 – 存在量・移動量の定量化 – 水移動のメカニズムの解明とそのモデル化 – 循環過程における水の質的変化 存在量 (km3) ( % ) 移動量 (km3yr-1) ( % ) 海 洋 1,349,929,000 (97.5) 418,000 (40.4) 氷 雪 24,230,000 (1.75) 2,500 (0.24) 湖 沼 219,000 (0.02) 8,500 (0.82) 河 川 1,200 (0.00) 35,000 (3.38) 地 下 水 10,100,000 (0.73) 12,000 (1.16) 土 壌 水 25,000 (0.00) 76,000 (7.34) 水 蒸 気 13,000 (0.00) 483,000 (46.7) 水の循環 降水 蒸発 蒸発散 浸透 河川流出 地下水流動 水収支 • 土層の水収支 （鉛直１次元） P−E−Gｒ＝ΔSsoil • 湖沼の水収支 P＋Ri＋Gi−E−Ro−Go＝ΔSlake • 流域の水収支 P−E−Ro−Go＝ΔSbasin 流域という概念 恋瀬川 川又川 小桜川 流域界 地形図で 確認しよう 地中の水の状態と分類 三相分布 圧力分布 気相 降雨時 懸垂水帯 不飽和 毛管水帯 飽和 毛管水帯 地下水帯 乾燥時 土 壌 水 地下水 液相 固相 − 0 ＋ 降雨に対する地中水の応答 平常時 地下水面 河川・湖沼 降雨時 ハイドログラフと流況曲線 流量 ハイドログラフ 時間 流量 流況曲線 豊水量 平水量 低水量 渇水量 95 185 日 275 355 地下水の動き 自噴井戸で地下水が自然 に湧き出るのはなぜ？ 地表面 深井戸（掘り抜き井戸） 地下水面 浅井戸 圧力水頭 帯水層 浅層地下水 （不圧地下水） 難透水層 位置水頭 帯水層 深層地下水 （被圧地下水） 難透水層 水理水頭 帯水層 基準面 水質 • 電気伝導度 溶存物質量の指標。滞留時 間、地質、汚染状況などに よって変化。 • pH 水素イオン濃度。降水水質、 滞留時間、地質などに依存。 • 水温 流動経路、涵養標高・時期な どに依存。 • 一般水質 – Na+,K+,Mg2+,Ca2+ – Cl-,SO42-,NO3-,HCO3- • 硬度 Mg2+とCa2+の総量を反映。主に 地質に依存。 • 重金属 鉄・マンガン・アルミなど。汚染状 況や流域の酸性度などに依存。 • 硝酸性窒素 硝酸態・亜硝酸態・アンモニア態 の窒素総量。過肥料投入によ るノンポイントソース汚染。メト ヘモグロビン血症を引き起こす。 蒸発散の制御要因 • Penman-Monteith式 LE = ΔR * + ρc p (esa − ea ) / ra Δ + γ (ra + rc ) / ra • 有効放射量 – 日射量、地表面の反射率・熱的特性によって変化 • 飽差 – 気温と湿度によって変化 • 空気力学的抵抗 – 地表面の凹凸（植生の高さ・密度）に依存 • キャノピー抵抗 – 植生の生理活性、土壌水分状態に依存
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