自然教育園の水収支(4) 水 文 気 象 に つ い て

三寺光雄ホ菅原十一料

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ntheNationalParkforNatureStudy(4) OntheHydrometeorologyM
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itsuderaホ andTouichiSugawara＊平l はじめに
自然教育園周辺での地表面構造物の改変は，以前にくらべて著しく，特に自然教育園をとりまく高速道路が園内の生物群集に及ぼす影響については，生態学的観点からも大きな関心事である。高速道路の建設が自然教育園の生態系に及ぼす影響をみるための事前調査は ，1963
年に実施さ れ た （宮脇他， 1966）。その後における自然教育圏内の生物群集の変化については ，都市生態系の特性に関す る基礎的研究（沼田 ，1973,1974,1975）でものべられている 。

高速道路をふくめて，自然教育園の周辺は，家屋密度の増大，舗装率の増加など，不透水性の面積が増大しているが，その結果，自然教育園内の小流域にみられる流量にどのような影響を及ぼしているかを検討するため，水文気象学的な観点から調査を行なってきた。
前回は，自然教育闘における蒸発の観測についてのベた（三寺他， 1979,1980）が，今回は，圏内の小流域における水収支特性についてのべたい。

2. 流 域 の 概 要
われわれが水収支の対象としてきた自然教育園における流域は ，東京都港区の北端に位置し ，白金台と呼ばれる台地にある 。対象流域の総面積は約20ha，流域内の標高は 15〜32mの範囲にある。自然教育閣の西方
約 7kmには目黒川があり， 北西より 南西に向 って流れている 。 西側境界線と南側境界線は分水嶺に当 っている 。圏内は鹿の角状に 3つの谷が開折さ れ， そのうち， 2つの谷の奥部に湧水源が認められる 。これらの谷の途中には，せき止められた 3つの池がある 。圏内における 3つの支流は，闇内北端で合流し，渋谷川の支流に流出している 。園の台地部は，海抜高26〜28m程度で ，低部は 15〜18m とな っている。圏内における表層地質の分布は，台地部はロー ム庖と渋谷粘土居 ，湿地帯は腐蝕土層が堆積してい る。谷の途中にせき止められた 3つの池への供給水源は，ロ ーム層下部からの地下水が主である。流量観測地点は図 1に示したがキ 広島大学総合科学部，Facult
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sandScienc
es,HiroshimaUniversity
料国立科学博物館付属 自然教育閤， NationalParkofNatureS
tudy,NationalScienceMuseum

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自然教育闘の水収支也（ D）の 3つの池についてそれぞれ直角三角形せきと，自記水水生池（ B），ひょうたん池（ C），水鳥の i
位計が設置され，また，圏外に流出する流出口付近（ A〕でも，同様な観測点施設がもうけられている 。流量計算は次式によ った。
Q=AH.
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A，日は常数， Q (m3/sec〕は流量 H (m）はせき底からの水位である 。降水量の観測は，圏内で森林の。
直接的影響をうけない空間に，自記雨量計が設置されている（図 1）

3. 水 文 気 象 観 測 の 問 題 点
一般に，水収支に関する諸因子として流域が取得する面積降水量（的 ，流域が消費する全流出量 （q）及び流域蒸発散量 （e〕，流域保水量（ s〕が考えられる 。
ある期間における上述の諸量の一般的な関係は，次式（正務， 1970〕で表わすことができる 。

Jρf f fdt=

qdt+edt+sdt

今回の調査では，流域における全取得水量，消費量と保水量の関係，河川の流出量の変化，ピーク流量の増大，流出の遅れ時間，地下水位の変動を問題とした。当流域では，その後の調査によ って周辺からの表面流入水はほとんどないと考えられ，また，地下水については，ローム下層部の地下水が園の収支に直接影響するものと考えられる 。
水文的立場から，自然教育園の状況をみると，園の周辺はアスフ 7 ／レト道路でかこまれ，それ以外の空間も大部分が不透水性の構造物である 。したが って周辺から園への表面流として流入はほとんどないと考えられる 。周辺からの流入水として考えられるのは地下水である 。圏内での地下水系としては，ローム下層部及び上部東京砂層の 2つの水系が考えられるが，圏内の湧水源とな っているのは，ローム層下部にみられる地下水である 。ローム層下部の地下水位観測によると，地下水位は，降水は直接影響され，変化はきわめて大きい。自然教育園の地形的，地質的状況から考えると周辺の地下水（ローム層下部〉流による関連はきわめて少ない。したが って，ここでは圏内の水は，周辺からの影響をほとんど受けないことを前提として，圏内どした 。その場合，評価すべき項目は，面積雨量，流出量，蒸発散量，保水量であの水収支を検討すること lる。保水量 （D〕は，面積雨量（ R）と直接流出量〔 Qd〕の差として考える 。面積雨量は，雨量観測で求められる 。流域での蒸発散量の決定はきわめてむづかしい。小面積からの蒸発散量については ，多くの研究はあるが，それらの結果は，広域への推定方法ーとして役立つまでに至っていない。ここでは， Thornthwaiteによる蒸発散位を蒸発散量とした。

4. 地 下 水 位 の 特 性
7ケ所の水位観測l孔を設けた（図 1），又図 2は各観園内における地下水位の特性を明らかにするため， 1測孔における柱状図である 。そのうち，水位の自記録計が設置してあるのは図 1で示した No2, 6, 7地7ケ所の測定孔のうち，常時地下水位の存在する地点は No.2, 4, 5, 8,14の 5地点，降水点である 。1の多いときを中心に水位がみられる地点は No.6, 7, 9, 11,12,13,16の 7地点， No.1, 3,10,15,17の地点では，地表から 3〜 S mの水位観測孔をもうけたが，水位の存在は確認できなか っ た。 表 1はNo.2,No.6, No.7地点での地下水位ピーク後の減少状況を示した。単位は水位孔底よりの水深で示した。 表 1の資料によ って水佼の減水状況を図 3〜 5で示した。 図 6は，各地点における降水量と地下水位

‑105ー自然教育園の水収支の状況（ 1977年 3月30日〜 4月 5日）を示した。この結果からわかるように ，30日の日降水量 80mmでは，地下水位のピークは No.2, 5, 9地点で，また No.
11, 4, 12, 7, 13,16地点では 1日後にピークが現われている 。これ以外に， No.6のピークは 5日後に12•心、5では明確なピークはみられないみられ， No.8, 15は降雨の 2日後， No.8では 3日後とな ってが， No.1いる 。図 7, 8は1978年と 1979年 の 地 下 水 位 の 状 況（単位標高 m ）を示 した。地点は， No.2, 6, 7である 。
この図からわかるように， No.2地点では，地下水位と降水量とはよく対応していることがわかる 。1978
年の夏期は 7月12日から 31日までは無降水期間であ数り，また 8月 2日から 9月 3日の期間も降雨がほとん
どなか った。この期間でも， No.2, 4, 5, 8,14N0.
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図 1. 地下水位，流水量， 降雨量の観測地点、配置図の地点では地下水位が確認された。
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図 2. 地下水位観測孔の柱状図

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自然教育園の水収支
表 1 地下水位ピーク 後の減少状況 （単位 ：cm)

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5. 圏内の流出量の特性
1978
年の夏期 (7' 8月）における降水はきわめ て少ない年であ った。このこと についてはす でに前号（三寺他 ，1969〕でのベた 。ここでは，無降水期間を中心として，圏内からの流出量についてのベる 。圏内の総流出量は 3つの支流が圏内北端で合流し，渋谷川の支流に流出している 。この流出量は図 1に示した A地点（圏内北端）の流路に設置した直角 三角形せきと自記水位計によ って観測が行なわれて いる 。
1978
年の夏期における無降水期間は， 7月12日から 31日までと 8月 2日から 9月 3日までの 2期にわけることができる 。第 1期に入る直前（ 7月11日の日降水量は 7.
5m m） で の 最大流出量は 1時間当り， 14.
4トンで，流出量はその後いちぢるしい減少を示し，7月31日の最大流出量は 1時間当り 5.
5トンとな った。 第2期の無降水期間（ 8月 2日から 9月 3日〕におけ る流量をみると， 8月 1日に22.
5m mの日雨量があり，当日の最大流出量は 1時間当り約44.
6トンが観測されたがその後，流量は急速に減少し， 8月15日には流量はほとんどみられなくな った。この状況は 9月10日まで続き， 9月11日朝方， 20m mの降雨があり， 3時間

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図 3. No.2観測孔の地下水位減少状況

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図 4. No.7観測孔の地下水位減少状況

後に約 1時間当り， 3.7トンの流量が観測された。

6. 自然教育園の水収支

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自然教育園の水収支に関する検討は ，圏内の生態系管理としての水問題及び周辺からの影響についての監

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支の全般的な検討は ，資料の充実を計って行ないたいの資料についてのベる 。
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視と対策を考えるうえで重要となる 。闘に関する水収が，今回は早魁年であ った1
978年の 5月から 11月まで

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図 6. 降水量と地下水位変化長期にわたったためである 。自然教育園における 7月と 8月の面積雨量は，平年値にくらべて約47,000トン.26 × 10• トン，蒸発散量（蒸発散位〉は約 4 × 10• ト ン，総不足したことになる 。この期間の面積雨量は l
流出量は 1 × 10• トン，したが っ て，消費量は約 5 × 104 トン，全取得量は l. 2
6X104ン不足したことになる 。 しかし，圏内での基底流は，ト ンで， 3 . 74 × 10• ト

8月15日まで続き，それ以後，流出は 9月10日まで

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図 7. 地下水位変化状況 （1978)

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図 8. 地下水位変化状況 （1979〕9ー0‑1

副然教育園の水収支

みられなか った。こうした事実から，この期間における地域保水量は 7月以前の降水の影響が含まれていると考えなければならない 。

7. ま と め
今回の調査は，周辺地域の開発が自然教育園に及ぼす影響について ，水文気象学的な立場から検討 した。
調査に当 って，ロ ーム下層部の地下水が園の湧水源であること，地下水流は園外からの流入はきわめて少年の夏期 (7' 8月）の地域保水量の推定値は負の値となないことを前提としている 。早魁年であ った1978る。だが実際に圏内では，早魁による枯損木はなく，土壌にはまだ貯留量がみられた。
今回は ，園の生態系に必要な水は降水のみによるとしたが，今後は保水量と地下水の問題を含めて検討し。
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参考文献

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告， 8 :43‑5.
3
育闘報告， 10:19ー2

自然教育圏内生態系の水分経済を明らかにするための調査である 。
第 1〜 3報は，圏内におけ る降水配分機構の内，流出量及び蒸発散の特性について示したものである 。
1 降雨期間ごとのハイドログラフ， 20 例より推定すると，当閣の基底流出量は年間値で 9 × 10• トンであただし ，期り，これは年間平均降水量；（ 1,200mm）の約30%になること，地表面流出量は降水量の約20%C間雨量20 80mmの場合〉になることが示された。
以上は，あくまでも概算であり，さらに検討の要があることが付記されている 。
寺聞が長く ，地表面
また，当園では 山林流域 （小河内ダム上流ノ、ピロ沢〉に比較 して ，降水に対する影響H

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自然教育閣の水収支流出率も大きいことが示された。
蒸発散量については，水面蒸発を一応の目安として， 1978‑1979年にわたって観測した結果，両年とも夏期は蒸発散量が増大し，乾燥状態であったことを確認した。
また，蒸発がどのような気象要素と関連するかについて，異な った 2地点（食草固と水生池〉の蒸発量のちがいについて比較し た結果，食草園より水生池の蒸発量がわずかに多くなり，その原因については，風速の同時観測などにより，日射量が同じであれば，蒸発量の差は風速のちがいによるとみられることなどが示された。