串）甲主軸 J・R・：叫 7 ） S 七a p l 芦ク汎 J ・．a n d ヨ2 9 Sc土・ J 弘川 9う 7） l e h a n e ク J ・F ‥ C a n 。 J・ A g r・ S c ユリ弘ブ（ 1 ララ⊥ ） 8 ） P h 土1 土p ∫ J ・ R ・： S o 土1 負田淵 S cエリ圧浸俊雄弘ク 2 透（ 1 9 う7 ）把？・ lへて（東大出港透ゼミナ￣ル）負圧浸透についてとやかく論ずることは、今迄の多くの併兜者たちの業漬からだけでは到底できかロ娘ほまだ踊題撞起の励替にあるのlカ嬢状である0 私自身もこの間堪に首む炎つこんでからわずか一年たらナご、突放資料もたいして持つておらず一文献もそれほど読んだわけではないので、免圧浸透について抑￡つきりした認絨を持つまでには至つていない。しかし私たちの研究室で変速ゼけ −ルを鮎モー年間続けてきた過程において、身につけた知識や考え方をもつてすればゝ今後の浸透の研究に対してなんらかの示噂を与えることはでき・もと思うので一つたない文章ながら浸透ゼけ − ルを代表して輩をとつた次第である。このようなわけであるから、負圧環透を攻り扱う掛こは、特に次のことに注意する必葬がある。すなわち、常に現実の浸透の様称こついて思考し推察することである0 また放初の目的として仏間眉点をさがし出す鄭紬ゝら、「正圧浸透と負圧浸透と針すて考ぇる必要があるのかどうか、これ以外にもつと本質的に浸透を分解するものほないのかどうか」在・ほつきりさせることにする ○ ・Ⅰ ．用語最初にこれから軌、る基本的な術語について説朗する 0 浸潤：一般に 1 n ご i l 七 r a′t i o n といわれているもので、水が地表から浸入したとき始ま i）、準透前線が終掛こ到達した時終了する0 終端とほ土柱の底や自由水面などである。浸透：浸潤後のいちおう定常になつた状態の浸透をさす 0 飽和浸透試駄のように、浸潤を纏ない浸透もある0 また掛こは、浸潤をも含めた意味で、一般的な水の流れを総称する場合に用いる。飽和 ‥士薮の空棟が水のみで占められていること0 不飽和：空隙中に多少なりとも空気が存在する0 その空気の状掛キ気泡であつても、開放牧態であつても良いことにする。謂放：空隙中の空気が大気と通じていること。閉鎖 ‥空 − 9 − 気が気泡やその他の形態で、土の中放開に封入された状態で存在する。閉鎖 7 メ／大気圧㌘」、一気胞スカス乙従来の研究第一に、今までの研究者たちの負圧浸透の凝り披い方について調べてみよう。「負圧浸透」という言葉を最初に用いたのは山崎教授 2 ）である0 それによれば「正圧を呈する浸透を正圧浸透、負圧を呈する浸透を負圧浸透（又は毛管魚圧浸遼と名付け句であり一山崎教授の実験条件内でという但し書きがついたとしても、ごく簡単な定義である0 よつて、私もこの定義に従つて負圧浸透なる言某を用いてゆくこと計こする。外野こおける研究にほ、浸透といつても 1 n f 土ユセ r a t l o n につい一物めが多い。丑し且 m a n 、 C o 土n で且ユセ r a l 王エ 1 a て土o n 、王止土ユユ β r 、吾 b 土 1 土 p 、などのものがそれである。 nは前進毛管幌が存在しているから負圧浸透をともなうほずである〇だが彼らの研究ほ負圧浸遥の特質について論じたものではなく、単に含水量分布やテソショメーターを剛、て水圧の測定を行つているにすぎない。彼ら欧米の研究者たちの理論は常に・毛管ポテンシャル説に裏打ちされている。この毛管ポテンシャル論の基本的な漬理は「含水量と水圧（負圧）が一画関係にある」ということである。 C h l l 且や R i 。九 a r 且は浸潤に限らず浸透についても研究しているが、浸透の様相について詳しく分析したもグ）ではない。 C ユ 1 i・ 1 且 − α 白。 r g ㊤は浸透係数が含水量の｝面関数であるとし、孔隙分布から含水量と浸透係数との関係を求めることを − ある仮説を設けて行つている。ソヴュトのブダコ 7 スキー 5 ）は浸潤及び浸透両者にわたつてかなり有用な研究を行つている。彼の論文の中でわれわれの問題点に関係しているものは「 1．浸透係数は含水量の− 値鞘数である0 ‡／て0 コ m 」 ‘ 芭。：飽和浸透係数、 m ；飽和度 0 2 ．浸潤強釦 1 ＋・モヱさ王室−） b 。：たん水風上k ：前進毛管九＝て（ y ‥浸透前線から地表までの長アさ1 5・下層が上層より浸透鮎喰い場合、浸透前線が下層を通過する瞭には一定の浸透流量と探さ方向に一建た含水農の分布が定まる0 その浸透性の差が著しいと圧力伝達は不可卦こな・る。 4 濾潤と浸鄭欄にほ本質的た変化はなく、浸潤の際定まつた浸透係数は浸透 − 1 〔）− 段掛こも遵軌批引き継がれるG 」である0 浸ほ浸凍の様相虹ついて考案ほしているが、正圧一色正の分額を意識紳こ待つてはいないし、圧力伝達が不可能になるような限界状態のの含水量や免正について触れてもいない 0 我が国においては、第一に昭和 1 8 年の山崎敦野 1 ）の研究があ ▲ る。これほ水を一度毛管上昇させた後に蜂下浸透させる実験である○ 山崎教授はこれを毛管浸透と名づけて浸潤と区別 L ているが、この浸透過程で生ずる魚圧の原田についてほ混乱していて、はつきりしていない。引用すると汀包気帯における痩透において壮士速空臆申に空気が多量に含まれ、土壌竜骨中を感動する水は至るところ空気に接し、極端な場合にほあたかも毛管水膜で戚まれた管内を水が流れるような状墟となり、毛管水娯の毛管力のため鄭こ魚の圧ノ」水頭を生ずる。このように毛管力の作用をうけ免圧を生ずる浸透を特に「毛管浸透」と名づけ、通常の浸透と区別することにする。すなわち乾いた土中に水がしみこむ場合のように前進毛管粍を生じ、重力と共にこの毛管力をも動力として運動する現象を「毛管浸潤」と名づけ毛管浸透と区別する。』次いで出された喘和 2 5 年の山崎教授 2 ）の論文になると、浸透の様相がかなりはつきりしてきており、「水頭勾配 J が 1 より大きく、かつ 1 に余り近くない依り、その層全体が正圧浸透をしようと、一部正圧浸透一部負圧浸透をしようと、と浸透妹数は一定である。」閉鎖泣言各魚旺浸しよう「 J ＞ 1 で浸透水が間隙中を清流すると考えられる嶺合を J ＝ 1 で安達水が開放毛管膜（外気と連絡した空気とのぎ蹄こできる・毛もちつつ流下すると考えられる場合を開放浸透と名づける山「を J ＝ 1 になるために必要な最小の魚圧を限界免圧と名づける。」と、なつている。すなわちある限界負圧以下にならない眠り、開放浸透にほならず、閉鎖浸透の場合には負妃であろうと正圧であろうと流れに質約な相異はない。限界負圧以下では J ＝ 1 であり甜放資達である。窮三に富士岡氏吉）の論文がある。氏は「土壌中の空瞭が水で満たされていないで空気が残存すれば、土墳の毛管中を流れる水ほ空気と嫁して、その界酔こ毛管娯を形成し負圧を発生する。」とし、かなりほつきりした条件の中で、土壌 ♂ つ毛管中で不飽和であれば免圧であるという結論を出している。そして魚圧の原因、すなわち不飽和こなる原因ほ土壌の毛管の不漁！手性にあるとしている。第頂に即丁数掛）の論文によれば、浸潤と浸透は区別され、前者は毛管下偉挺胤後者は垂直下降一次元浸透と各づけられ、「 ∈管下緯浸潤の浸潤発端が地下水面 ‡ ′ こ到達すると、毛管正により地下水面の水ほ一時鼠い上・ヂち九ニるが、やがて平衡状態に達し− 下降宅管隕は全く滑失し、土層内の浸透は重力のみの作用虹よる垂直一次元渡透となる。」「宅貨下蜂浸潤と垂直下降浸透とを比按すると、前妻においては伝導部の各点の含水貴及び圧力（免圧）が等しく、位勢頓蜜（水頚勾寵）ほ位高徳度（位庵のポテソシヤル勾配芝 1 ）に等しい。ただし間隙は飽和状態になく空気を多く含む故に、伝導度が小さく、誉た浸潤が進むに従つて浸潤先端の空気圧が増し、そのた桝こ浸潤速度が演ずる。後者においてほ、間株ほ飽和状態にあつて含水量ほ当然等しいが、圧力ほ等しくなく、一部では正圧であり、一郎で・毒よ畠である場合もあり、位執頃度は − 秀であるが、必ずしも痘苗傾度と等しくない。」と述べられている。 5．免以ム圧・浸透見てきてわかるように、兢在までに負圧東通なるものはかなりの混乱の中をくぐ、り抜けてきている。たとえば富士伺氏の藷文に現われているように、あたかも、不飽和 ≡≡ 毛管膜三負圧 ∼ 魚圧浸透、正圧三組純なるが如き和泉をすら与えているような時もあつた。しかし、不飽和 ≡ 宅管嗅、毛管膜箋魚圧でほ決してない。不飽和であつても、空気が貢油の状感で含まれていれば毛管膜はできない。文たとえ毛管映ができていても、それ虹技している空気が閉鎖状態で空気圧か拓けれは負圧になるかどうかは不明である。さらに負正であつたとしても、それが流れに対して如ノな質的変化をもたらすのだろうか。それと提掛こ、負圧であれば毛管膜がも・るかとい ‘ ぇは、これもー掛こ新富できることではない。・たとえば出御浸透の時に適当な成層状態にしてやれば、負圧ほ任意に作ることができる。こうなつてくると、負圧を呈する浸速が、他の浸透と区．別して特別に研究するだけの特殊性をもつていなし、ということになる。・そして、これに代るものとして登場するのが、山崎教授の研究に・よづて示された開放浸透，すなわちその部分の水圧（免圧）によつて内部状感が顕著に変る浸透である。 ◆ 開放浸透の場合には、不飽和ヨ毛管膜＝負圧は絶対的に成り立つ七い・る。▼ だから朗放浸透ほ従来の負圧浸透のうちの特殊性を持つている一部分といつてもさしつかえない。 4．開放浸透でほ、なぜ開放浸透をことぜら厳り上げなければならないか。 ‘ この点旺ついて少し詳しく述べてみ￣よう。閉鎖浸透の場合旺は、たとえ不飽和であつてもこその中の水圧がいくらであろうと浸透の様相にほほとんど変動をもたらさない。もちろん水圧と気泡内空索圧．との釣り合いで、気泡の容積はいく ▲ら■ か変動するあがその含水量さま押放浸透の如く負圧の大きさ虹よつて顕著虹変化することほあり得たい。叉、・さらに重要なのほ、そめl −1 2 − るのではなくて ∴ 畢逐条件（たん水深や滞誘終端の状態）や浸透係数の分布によつていることでもる 0 だから、ある部如ミどふな水圧をもつかばその部分だけの状態〔例えば含水貴）では淀まらない tフつでぁる。故に含水畳と水圧とほ一価賂係にほたり碍ず、茫圧であ苓か仁ると7ト、含水 ‘ 染一億だから等圧であるとか、いうことはできない ♂）でもるりと上ろが開放浸透の場合にほ毛管摸が浸透に熱線する。ル吟ではあるが限界負圧一 −J ＝ ‘ ト良く考えてみる必宴があるo 人．ケこぎご妙による実験開放毛管膜一号補助建議でさ）つた。こグ、か一志値な・不 ▲ ブ￣とい J ＝・うということ、すながうことこれは均一層の l羽鎖汝透の場創 ′ こほ全く敷こご剃っさなかつたこどである− ⊃ 次に毛管ポテソシヤル論について少々触れておこうJ 甘妄誉ポチソシヤル論においては含おいて水臼三と共に叫義水虎と水圧（負圧）ほ一個絹掻であるとさ・れている（）土中ゾ）二的に変化するものとしてほ毛管膜の曲率しか考えら′ れないJ とすれば水注と共含水塵は竜骨睨の変動範掛こ存在する0 故紅毛管ポテシヤル論打）於立「 1 るレ、ニー仏陳中で宅弼如峻別てきる含水故の場合（おそらく二ごあノ＝フノであ？さ。土中の空このように考えると、 J ニ 1 とほかぎらないが、毛替ポチソシヤル治を適用していミ）礪ほ溺放資透の一つである。こ〔7つような甜放資速叫唱道点む解削の運臥 ’るンニミまL．ポ放毛管膜・乃ある限界魚旺附近の圧力水グ）土中せ〕あり方について飾るこ上がせ子つ 5．浸の水と：三つている。仇そのた捌こほ、いま −一題もとへ戻つて現実の滋透「乙）状態をはつき乞、と油紙することが重諾である。こゝで一つ一つ佃を追つて考察してみよう。毛管上昇について −一本の円綺を自由水面に垂直に立て ′ こ、とすろ。かま円筒壁との付慧・力によつて上昇運動を起し、水の凝集力との釣合いによつて曲面〔毛管按）が形成される。故に毛管腿の水城にぉいては 2 【ヱ／コニなる負圧を生じ）自由水癖との間に水頭勾配 J 試 1 ＋鞍（hk ／ 1 は−′ 王より小さく J は如こなる）な形成する0 この時、毛管挨の曲率が変化しないならは b． k は常に叫競であり、毛管上昇に J ＝ 0 虹なるまで続く。故に宅管上昇封との附語力によつて起るが、その後の水成勾配や上昇高ほ形成されこ毛管睦モ（前迄毛替膜）の負圧によつて定まつている。叉、その水柱の途中の水圧は、運動中は前言磐巨管掟の負圧と崇由水面及び b a a d． 1 0 日 S の分布によつて定まり、停止後ほ自由水面からの高さによつて蛙まつている。もしも円措の途中に穴をあけラッパ状の朝管を水平に取りつけたとすれば、その点の水圧はあくまでも以上の述べたことによつて定まり、 −1 5 − ラッパ 1Å 二毛細管にできた毛管障虹よつて定普る′ 「でほない。ラッパ状毛細管においては、そこで定まつている水圧に釣合う毛管探の所で水ほ静止し毛管摸を形成しているのである。浸潤について地表水ほたん水深 h o 一 ′ による正圧と重力と前進毛管掟による負圧 ▽﹁ 450 とを受けて下降逓劫をふ・羞す。故に地表においてほ正圧 h o であり、授透前線でほ前連毛管娘の魚圧 b k である。湿鳩ぎおの水托はこの両圧力プつ条件の下で、 h 争乱d ユ0 日3 の改分（浸透係放の分布）により定まる。たとえそれが封入された気泡を含もうが、かなりの意の閉鎖空気を含もうが、途中に発生した毛管膜によつて圧力が左右されることキヨニない。但し、これほ −・次元浸透の開銀浸透の場合であ・つて、水錯底からの降下浸透のような二次元浸透や桝放浸透の墟合にほ少々話か過つてくる。二次元浸透の場合には、側面の毛管睦も前誼毛管脱となつて浸透前線をブ診貯うーる。しかし、この場合ほ浸透前線が側方にもできたというこ七だけで，湿潤部内部についてほ前の場合となんら変りほない。だが、湿潤部が開放粍議である場合は少々毛色の過つたも ♂〕にた・る。山崎教授かこよると J ＝1 、負圧一定と、今までとは全く．過つたことによつて、そこの水圧が還まつているのである。内部空気が開放であるとは、一体どんな状態なのだろうか。自然の土壌や砂の空併 ’ を考えれば、それほかなり少ない含水嶽の状態であろうと感像される。浸潤の揆にそのような状態になるとすれば、それは上部よりの給水がよほど少ない時に起る現象であろう。この場合に凍はどのような形態で存在し得るだろうか。第一に一本の毛細管が水で満たされ、隣りの毛細管が空気で占められ、また隣りが水・という考えがある。だがこの考え方は実際の空隙のあり方を考えれそ濁声常に不自然でもる。なぜなら、空隙ほ細くなつたり太くなつたり按分れ・したりいつ L よになつたりしているからである。叉このような水の存在形態であると、全ての内部空気が開放状態にあることはほとんど不可詣であろう。第二に考えられるのは、水が空隙せ満たすはどはなく、土粒子に附馨して連続的につながつて流れている状態。．第三にもつとホ農が少な、く、土粒子と土粒子の接触点附近にリソグ状に附斎している状態である。このような水の運動状態については、後の機会に詳しく糖質することとして、次グ）浸透段階について考察を行うことにする。 −1 4 − 浸透について前にも述べたようにゝ郷が慧新滅し）、溶融；いちおう定常的になる0 すなわ明移ると、前進宅管棋が胤ヒlノ（消達前線が単複終端（地下水面や土柱の底）に到達し、常連距離 1 は一種となる亡そ J一で浸潤部では浸潤が渾達に変つたからといかこ或立すって急激な変勒が起るだろうか 0 浸潤と漁連の両段脚こ力乱丁 e ァるかどうかは − 一つの大きな問題であり、今後の研究虹よつて明らか虹しなければナこらないことである0 しかし、私はいちおう連続的なものであると考えている 0 そけ脚こなつてくる点（開放掟透 − J ￡ 1 ）はl 浸掛れど、開漁連両段階に如、て共通のものとして考えて良いであろう0 占．む以上す・ぴ述べてきたことを虎括するとゝ｛≡ 芸卜｛買飽芸㌔ − ｛芸芸｝琵貝ウ放イ（負圧∼含水過相関係）⊥ は圧一定）であつて、そ九ぞれのグループは独立で、飽和＝正圧とか不触和＝魚圧とかいつた矧系は全くたいことが ÷カゝつた 0 ところが開放浸透の場合にの祁桝付な特殊性があり、また疑問も多く残されている0 すなわち含水恐が水圧と一価関係にあることゝ必ず漁法に 7よることである。だが〔開放浸透 ∼ J 王 1 （免圧 ⊥ 遍） ∼ 水の流れが不適拭か遵読か ∼ 毛管膜の負圧甲作用〕については、まだ研究の余地があり、はつきりと断鐙できないのが現状である。以上によつて、正風免圧と云う分渾のし方で浸透を区別して考えることが当を得たものでほないということが明らか虹なつた。開放浸透の機構の解明ということほ今即吹きな浪衝であるがそのほかにも例をあげれば浸潤のメカニズム、浸潤と浸透の両脚皆の矧系、浸潤時の含水量分布 l 成層土層での層の境界に鮒 †る水の動払渡近時の円部状態の変化、初掛合水鳥と浸透との関係などがある〇また、開放浸透の瞭の水の存在脾旗の研究と掴遵して−前進毛管九毛管上昇力、限界負圧力などの関係を空隙の状態と共に研究することが必要である0 このように、「自然状態のいかなる土層についても浸透の状況を解明する」という目標に到達す・るまでにほ、なお数多くの研究な必要としている。一人でも多くの研究私がこの問題に硯むを寄せられることを希望する次第でもる。（ 1 9 5 9 ，1，2 −1 5 − ア）技術者 1）山崎不二夫：土壌の急降下毛管漆透の魚圧について、農士研 2 ）山崎不二夫：成層土壌降下浸透に関する研究、東京産専学術報告 4・8 ）、研究の資料と記録 3 ）第・卜号（ 1 9 第占集（ 1 9 5 8 ）富士岡義一：土壌の鉛直膝下浸透における負圧発生機構 1 、盛土研（皇） 1 5巻 1 号（1 9 4 5 ） 1 9 5 2 1 巻古号 4 つ田町正替：土壌及び堤体内における浸透虹舶する埋廟釣考察ゝ九大虚実工学研究資料第 5 1 号（ 1 9 5 7 ） 5） B u d aユくd v s 比 1 A・工・： V p l 七y v a 血 e Vody vPochvuJ 土教卓への水の浸透，（ 1 9 5 5 ）（近いうちに訳本出版予定） 6 ）仇土1 d s a ヱ 1 d C o l l l s − G e o r g e ： T I l e p e m e a b l l l 七 y p f p o r o u s 皿 a 七e ヱ、土ヨユ s フりB o d m a n c − a n d 加 Ⅵ三川 ar d A m ・・ C， On 出 8 ） R o y ． S o c ． A 2 0 1 フ P 3 9 2 − ん ○う r c01man：丑ぬ土s七urモヨand enel・即COn虻七土on日加 r 土n g S o P r o c ・ P r o c −ク en七ry 8 ， oぎwa七erlnto 1 1 ら − ユ2 2 ； so土1sプSo土1ScユI M 0 1 s 七l ユr e a n d e ‡ ユ e r g y 七土o n s d u r l n g d o w n Ⅶ a エー d e n 七 r y o で 1 伯七 e r 土汀ヒ ○ ヱ 1 1 0 1 E 七 l a y e ヱ1e d R I c h a 工、 d p c r o u s s o ユ 1 s クエ b エビリ 9 ブヨ − 1 1 ．： C a p l l l a r y coヱ1duc七土onofllq止d5七11rOugh 皿 e d 土a ・ P h y s ユ c s コ 1 クコ1 白一っ3 3 9 ） R・ D・弧ユ1 e r●a n d F・R土chard：軸draul土c graぬer⊥七s d u r h g P r o c リユn f l l t ユ1 a 七 1 〇n 1 らプ Ⅳ0 ． 1 l n s o 土 1 s J S 0 1 1 S c ユ． S o c ．且皿．（ 1 9 5 2 ）地下水流動の水文学的計算金子良（嬢技研）降水の叫部は地下水補給となり、地下水補給は職下水へ到 j重して地下水位を上昇させるが、また地下水痘は上下流の地下水流動にも影馨さ jもるので、庄意地域、任意期間について次式の関係が碍立する。 P ＝（丑2 − − ⊃ 1 ）＋丑＋ G ＋ M − −− − − − − − − − へ（1 ） − 1 占 −