普天間飛行場基地跡地計画における緑地計画に関する提案型研究その３- 湧水群の日流量変化を説明する推計式の作成と地下構造の推定による Type 別緑地配置の提案 琉球大学大学院理工学研究科環境建設工学専攻

小野研究室

榮野川優也

普天間飛行場基地跡地計画における緑地計画に関する提案型研究その１

1. 研究の背景と目的
現行案の課題と地下水の現状

沖縄県中南部に位置する宜野湾市の普天間飛行場は、平成 8 年に日米特別行動委員会 (SACO) において全面返還が合意された。

昨年度は、年間湧水量の区間推計及び地下水需要量調査より流域別の緑地配置の必要性について提案。

①地下構造、地下水位返還合意を受け､平成 25 年 3 月に「全体計画の中間とりまとめ」が策定された｡

地下水需要量

立入調査ができないことから、調査がなされていない。
→（本研究推定 )年間湧水量の実測値の区間推計と表面流出係数を用いた湧水量の妥

②地下水量

当性の検証

既存の調査データは不足している。→実測調査及び推定式作成 ( 本研究 )実測値については、実測データを用い、母湧水量の区間推計を行った。

宜野湾市の地下水・湧水利用はヒアリングより､家庭用( 伊佐､喜友名自治区がそれぞれ 80 世帯､160 世帯使用 )､産③地下水需要量

業用 ( 大山水田､ｺﾝｸﾘｰﾄ業 A 社､ｺﾝｸﾘｰﾄ業 B 社､温泉業 C 社 )平成 27 年度時点まで調査がなされていない。→H27 年度調査で解明

しかし、基地内への立入調査ができないため、タンクモデル等主流となる地下水調査の方法を用いることができない。そのため、地下水収支については年・日別流量及び地下水需要量について不明確な点があった。

④地表流出量、地下浸透量

理論値については、以下の水収支式を用いて算出した。

平成 27 年度時点まで推計なされていない。→流出係数で理論的に解明

水収支式は , 一般に次式で表される｡

で年間約 270 万㎥の需要が確認された。

P=E+D+G(P: 降水量､E: 蒸発散量､D: 地表流出量､G: 地下浸透量及び湧水量 )地表流出量算出にあたり、流出係数は本研究では､地下水の降水に応答する流量の変動及び流出特性を把握するため 1 年半の湧水量実測調査 ( 延べ 507 回 ) と気象庁のアメダスデータより、①各湧水の日流量変化を説明する推計式を作成すること②当該地域に存在する湧水の水収支と推計式の各項の寄与率などにより､宜野湾の湧水群の変動や特性を把握し､地下構造を推定すること③地下水の流出特性と Type 別地下構造の特性を踏まえた緑地配置の検討を行うことを目的とした｡
文化財

文化財保全

戦前集落

樹林地へ遷移しやすい場所の推定

自然環境⑴滑走路・舗装：0.82、⑵芝地：0.15、⑶樹林地：0.30、⑷畑地：0.20

実測値

理論値

写真 1 海砂の洗浄様子 ( コンクリート業 A 社 )実測値

水収支モデル策定のための解明変数の整理

現況土地利用の面積カウント (GIS)
下水道平面図行政より入手④地表水の流れ方の特定④地表流出係数の検討②地下水量の実測、延べ 507 回
実態の解明地形

需要量の把握③田芋組合、企業、各家庭にヒアリング及び実測

地下水脈の推定地質
地下不透水層中間とりまとめ及びその他①地下構造及び地下水位は、②〜④の変数を求めた上で仮想タンクモデルを設定して導出した。

既存行政資料研究室独自調査

現況土地利用及び中間とりまとめ、本研究における水収支モデルと流域別緑地配分の提案図

2. H27 年度研究の成果と H28 年度研究の目的、方法

アクションリサーチ

H27 年度研究の成果と H28 年度研究の目的
H27 年度調査では、実測データを元に平均と分散によって年間湧水量の区間推計を行い、これと表面流出係数の対応妥当性を検証した。しかし、平均と分散では日変動が追えないため、H28 年度は、507 回の実測データを用いて湧水地点 7 地点の日降水量に応答した推定式の作成と日別流域水収支モデルの作成を行った。

宜野湾市の地質と地下不透水層基盤面の等高線

研究調査

H27.8.12

普天間市域地下断面図

既存調査の整理+ࢫࢸࢵࣉ࣡࢖ࢬἲ

H27.9.28
地下不透水層上部コンタ

H27.10.21

aX1 +降水bX2

定数項

変数 1:
短期降水量
累計

変数 2:
長期降水量
累計TypeⅡTypeⅢᐃᩘ㡯ࢆ
YES ᐇ ࡢ᭱ᑠ್降水⌰⌫▼⅊ᒾᒙ⌰⌫▼⅊ᒾᒙཌࡉ㸸୰

7\SHϨ

ཌࡉ㸸୰ᐃᩘ㡯ᐤ୚⋡ࡀ኱ࡁ࠸‪Ỉཱྀ

H27.10.29」ᩘࢱࣥࢡ༢Ꮝࣔࢹࣝ
ᒙࡀ୰⛬ᗘ࡛⊂❧ࡋࡓ኱ࡁ࠸ࢱࣥࢡ

TypeⅠ ࢱࣥࢡ」ᩘᏍࣔࢹࣝ
ᒙࡀ୰⛬ᗘ࡛῝࠸఩⨨࠿ࡽࡢὶฟ

降水H27.11.10

降水⑻ｳｰｼﾇﾊﾅｶﾞｰ

YES࠸ࡎࢀ࠿ࢆ㝖እ㛗ᮇ㝆Ỉ㔞⣼ィᐤ୚⋡ࡀ኱ࡁ࠸‪Ỉཱྀ⑹ｱﾗﾅｷｶﾞｰ⑾ふんしん川H27.12.1(R2=0.61)－⑺**5% 有意᥎ᐃᘧ

長期降水量累計***1% 有意 ࢱࣥࢡ」ᩘᏍࣔࢹࣝ
ᒙࡀཌࡃὸ࠸఩⨨࠿ࡽࡢὶฟ

֋㺲㺭㺟㺟㺼㺊㺔㺼㺎֋㺲㺭㺟㺟㺼㺊㺔㺼㺎

㝆Ỉ๓

㝆Ỉ┤ᚋ

H27.12.25

短期降水量累計各項の寄与率を示した三角図

4. 湧水の流出特性と Type 別地下構造の特性を踏まえた緑地配置の検討
流域別水収支モデル作成プロセス

3 章より、日流量変化を説明する推定式が得られたことから、日降水量に対して、地表流出量、地下浸透量、湧水量の関係を捉えることができ、地下水貯流量変化が求められ、流域別の水収支の流動モデルが算出された。

7 地点実測調査 ( 延べ 507 回 )0.82
0.300.150.20

H28.2.26
H28.3.15

既存研究で明らかとなっている琉球石灰岩の降雨による浸透速度より地下水到達日を算出し過日浸透量を算入

普天間飛行場

H28.3.31

水盆内緑地配置

琉球石灰岩

湧水地点

年平均地下水賦存量を基準に日降水量に応答する地下浸透量、地表流出量、湧水量の関係から日別の流域別水収支を計算。

TypeⅡ
TypeⅢ
流域境界

⑶

⑹ ⑺⑻⑼

⑾ ⒀

C流域

CD
地下水流域

D流域

DE
地下水流域

204040000

4014000

60

35000

6012000

80

30000

80

10000

100

25000

100

8000120200001202005/11/A’

日降水量(mm)

協議結果 4：
調査の重要性に対する理解が理解が得られた。

水収支モデルを作成し､それを活用した土地利用計画別地下水･湧水への影響を試算｡

流域別必要緑地量の算出と提言
勉強会(県･市･コンサルタント)

水収支モデル
実測値と理論値の整合性が高いことから流出係数も妥当｡

STEP7 〈コンサルタントの水収支モデル〉

協議結果 5：・需要量及び水収支モデル
・流出係数の妥当性の検討

・住宅地及び振興ゾーンの流出係数が小さい｡

STEP8 第2回

委員会 ※₂ ※₂研究室の資料を参考資料として提供し､採用された｡

STEP9 跡地計画の検討事項として水収支からみた流域別緑地配置の検討の方針が文言として明記された｡

研究協力頂いた団体に研究発表会、地域報告会

・伊佐自治区の追加
県、研究報告協議結果 6：
・研究成果の共有

27

来年度調査において地下水需要量調査の調査協力依頼

大山自治区
市域の地下水量、大山自治区
研究報告 の地下水需要調査結果の還元喜友名自治
喜友名自治区の地下水需要量
区研究報告 調査の成果の還元

507

NBM
地域報告会
研究成果について理解と評価を頂いた

H28.9.24
H28.10.13

NBMワークショップ
・伊佐自治区の追加の地下水需要量調査(企業3社)

H28.12.16

H28.12.26

伊佐自治区
ヒアリング

勉強会(県･市･コンサルタント)
・各湧水の降雨との関係を踏まえた推定式の作成

日降水量
日流量実測値
平均値･推計値
日流量推計値
貯留変化量
貯留基底量

5. 総括
本研究の成果は、以下の①〜④です。
①. 立ち入りができず、地下構造が解明できないという課題を抱えている普天間飛行場に対して、昨年度より主な湧水地点 7 地点において流量実測調査を実施し、現在ほぼ唯一の実測データ ( 延べ 507 回 ) を用い解析が可能となった。昨年度は、年間単位での水収支についてモデルを作成し、湧水量の実測値と理論値の関係から土地利用用途別表面流出係数を特定し、開発パターン別に影響を示しながら地下水流域別緑地配分の提案を行ったのに対して、本研究においては、実測データを用い推定式を作成できたにより、降雨に応答する日別湧水量の変動を捉えることが可能となったことで地下水の流出特性及び地下構造の推定、更に日別の流域別水収支モデルを作成できたことが本研究の大きな成果である。
②. 地下水の流域別流動モデルより C 流域及び D 流域を比較すると、D 流域では降雨直後に流量の変動幅が大きいことから水源として不安定である。C 流域では、流量が安定しており、地下水賦存量も相対的高いことから水源として安定しており、保全が求めらる。
③. E 流域は、断層にそって生じた弱帯内にある空隙を地下水が流動していくような地下水脈が形成されている可能性があり、地下水脈上のリニアな水源涵養が必要。
④. アクションリサーチの成果として、全ての調査段階を経ることにより､普天間飛行場跡地利用計画の中で地下水涵養としての必要な配慮事項が明確になり、特に､地下水利用270 万㎥に対し年間湧水量が 640 万㎥であり、地下水賦存量は流域全体で 947 万㎥であることが明らかとなった。しかし開発後 1/4 ～ 1/3 に減少することからそれぞれ160 ～ 213 万㎥（年間湧水量 )、237 ～ 316 万㎥ ( 地下水賦存量 ) まで減少するという事実を解明し､その危機感を H28 年度有識者懇談会の場で還元し共有できたことが成果である。

H29.1.5
H29.1.10

大山自治会 STEP11
意見交換 協議結果 8：

H29.1.18

H29.2.10

H29.2.21

H29.3.17

・洞窟からの地表水の流入

意見交換会(県･市･コンサルタント)・Type別地下構造の提案

STEP10

協議結果 7：・流域別緑地配置の検討
・保全の観点からの提案

・推定式より、流出特性の分類を行い地下構造を推定

2/
14
`16/
1/14
`16/
2/
14
`16/
3/
14
`16/4/
14`16/5/
14`16/6/
14`16/7/
14`16/8/14`16/9/
14`1
6/10/1
4`16/11/1
4`16/
1`1 26/ /1
12 4/2
9

0

14180

`1/14
`16/
1
`1 2
6/ /1
12 4/2
9

11
6//1
4
`1

10

6/9/
14

`1

6/8/
14

`1

`1

6/7/
14

`1

6/6/
14

6/5/
14

`1

`1

6/4/
14

`1

6/3/
14

`1

6/

2/14

`1

6/

1/
14

6//1
4

`1

12/1
4

`1
5/11/1
4

`1
5/

10

5/
`1

`15/9/
14

200

5000

140

日流量
(㎥)

5/
1

180

160

0/2000

10000

`1160

140

5/14000

15000

14140`16000

日降水量
日流量実測値
日流量推計値
貯留変化量
貯留基底量`15/9/16000

STEP6

作業

地下水流出特性及び地下構造の推定

0

日降水量(mm)

基地境界

A4500020

協議結果 3：大山水田の水需要については、さらに細かな場合分けを行い算出する必要がある

TypeⅠ

50000

0H28.8.9

STEP5)

島尻泥岩

E流域
地下水盆

※₁

若手の会
意見交換

県･市との協議3029

協議結果 :
基地跡地利用計画自然環境部
会の委員会での指摘によって水需要への認識を共有。

回

1/2500 地下不透水層基盤模型を作成し、流動及び貯留特性を把握するため、シュミレーションを実施。
地下水面は不透水層基盤の上部に調和的であることより、貯留量を計測し年平均地下水賦存量を算出。

D 流域水収支モデル

18000

H28.7.6

水脈上洪積粘性土層

流域別水収支モデルの作成

20000

Mail 依頼14

琉球石灰岩層の流域別
平均層厚の計測

流出係数：
舗装道路
樹林地
芝地
畑地

STEP4
第1回
委員会

流域毎､各湧水口の水需要の算出し､流域によってはかなり供給に対する需要が高いことがわかり緊急な協議が求められた｡(H27.12.25)

伊佐区地下水需要ヒアリング
日～平成 年２月 日 延べ

降雨に応答する日別の浸透量算出

若手の会
意見交換

水需要から見た緑地量の妥当性を検証する必要性の提案｡

年９月

土地利用用途別面積に地表流出係数を乗じて流域別地表流出量を算出。

H28.1.20

STEP3

市との協議

平成A’

ＧＩＳによる土地利用用途別面積の計測

水脈上緑地配置 (TypeⅡ)
琉球石灰岩の帯水層に溜まった地下水が、断層面に沿って形成されていると推測される地下水脈を通って湧出している。地下水脈上に線状緑地の配置が必要。

C 流域水収支モデル

A

地表流出量及び地下浸透量の算出

地下水流出特性及び地下構造を踏まえ、土地利用において地下水保全のための緑地の適切な配置。
水盆内緑地配置 (TypeⅠ)
複数の湧水口が流域内で大きな水盆を共有している場合は、水盆内で緑地配置の移動が可能で緑地の量への配慮が求められる。

H28.1.15

7 地点推定式作成
y= C + aX1 + bX2

D 流域は、河川に近い変動で、流量が不安定かつ地表水の混入が多いことから水質が安定せず、地下水貯流量も相対的に少ないことから、水源として長期的に見た場合の優位性が低い。

C 流域は、流量が安定的であり、また地下水貯流量が多いことから長期的に安定する水源としての積極的な保全検討が求められる。

Type 別緑地配置の検討

速報

作業7\SHϩ▷ᮇ㝆Ỉ㔞⣼ィᐤ୚⋡ࡀ኱ࡁ࠸
‪Ỉཱྀ

喜友名
伊佐大山自治会
調査協力

供給量に対して需要量の比率が予想以上に高かったため調査結果を速報値で還元｡

水収支モデル作成 検･討*10% 有意TypeⅢ」ᩘࢱࣥࢡ༢Ꮝࣔࢹࣝ
ᒙࡀཌࡃ⾲㠃✚ࡀᑠࡉ࠸ࢱࣥࢡ

主な湧水地点 ７(地点 に) おける湧水量調査+10.38D2*** +0.28D31***⑺ﾔﾏﾁﾁﾞｬｶﾞｰ

⿵ṇ 5 ࢆ☜ㄆ

NBMとの意見交換

専業農家の方に栽培方法･土地の乾湿状況･取水口のヒヤリングを実施｡)(R =0.57)－⑾(R2=0.46)－⒀

ཌࡉ㸸኱

TypeⅡ

⒀ｳﾌｶﾞｰ2***⌰⌫▼⅊ᒾᒙཌࡉ㸸኱大山水田▷ᮇ㺃㛗ᮇኚᩘከ㔜ඹ⥺ᛶ⌰⌫▼⅊ᒾᒙ

7\SHϩ

⑼ﾋｬｰｶｰｶﾞｰ

NO+0.65D76+1.17D80**+1.80D2+9.20D2*****

NO(R =0.77)－⑶(R2=0.64)－⑹(R2=0.74)－⑻(R2=0.57)－⑼STEP2

水需要の算出結果の共有

企業３社+3.89D3+0.49D69***+20.04D4+1.19D54******+19.19D2+2.35D23***+54.10D1*** +12.28D19***

必要性については理解を得た｡
しかし、市としては動けない。

独自調査実施⑴湧水量実測調査⑵ヒヤリング(需要)喜( 友名・伊佐自治区

TypeⅠ

2

***

協議結果 1：

市との協議 地下水･湧水の需要量の把握のNBMとの意見交換

H27.9.25⑶ﾒﾝﾀﾞｶﾘﾋｰｶﾞｰ***

地主会･NBM 研究協力

作業

表流水及び地下水流域は､分水嶺､不透水基盤､下水道により 5 つに区分 (A〜E 流域 (1620ha)) される｡
このうち普天間に関わる流域は C～ E 流域 (480ha) である｡

定数項

ᐃᩘ㡯ࡀ࣐࢖ࢼࢫ

自治会

STEP1

現在の地下水･湧水の需要量調査について共同調査依頼。

地下水・湧水の水需要実測調査ヒヤリングᐇ ್ὶ㔞▷ᮇ࣭㛗ᮇ㝆Ỉ㔞⣼ィ

C

市

H27.9.15

推定式作成プロセス

y=県

NBMとの意見交換

既存研究・基礎調査の整理

H27.6.16

宜野湾市の地質は､島尻層群を基盤に浸透性の高い琉球石灰岩層が覆っているため､地下水の涵養が行われる。
→そのため､普天間飛行場流域下には豊富な地下水が存在する。

3. 各湧水群の日流量変化を説明する推定式の導出
タンクモデル等主流となる地下水調査方法を用いることができない中で仮説を設定した｡降水量累計の長期･短期累計値を説明変数とし各湧水の日流量変化を説明する推定式を作成し､各項の寄与率により流出特性及び地下構造を推定する。

研究室｢中間とりまとめ｣策定

本研究は、3 段階で遂行した。
第 1 段階流量は長期降水量累計と短期降水量累計で説明ができると仮説を設定し、推定式を作成。
推定式の各項の寄与率により、地下水流出特性の分類。
各湧水の流出特性と縦断地下断面より地下構造の推定。
第 2 段階湧水の日流量変化を捉え、降雨に応答する流域別水収支の流動モデルを算出。
第 3 段階地下水流出特性を踏まえ、土地利用において地下水保全のための緑地配置の検討を行う。

日流量(㎥)

写真 2 水道メーター ( 温泉業 C 社 )C 流域 (119.3 万㎥≦ μ^C =134.3 万㎥ ≦153.4 万㎥ )D 流域 (239.8 万㎥≦ μ^D =441.7 万㎥ ≦652.9 万㎥ )

水系

TypeⅠ
y=333.32***
y=711.38***y=1222.71***
y=1673.63***TypeⅡ
y=14.25
y=218.46
TypeⅢ
y=4.32

写真 2 逆浸透膜 ( 温泉業 C 社 )STEP12

協議結果 9：・流域毎の水収支の推計
・土地利用を考慮した水収
支分析

意見交換会(県･市･コンサルタント)

STEP14

若手の会
意見交換

STEP13

協議結果 10：・流出特性及び地下構造について従来の地域の経験と合っていると評価を受けた。
・公園の設計案を出して欲しい

協議結果 11：・Type 別流出特性及び地下構造について評価

意見交換会(県･市･コンサルタント)

STEP15

協議結果 12：
・公園懇談会案の提示

・流域別水収支モデルの作成と地下構造特性を踏まえた緑地配置の検討

STEP16・地下水需要量を踏まえた流域別水収支モデルの作成と緑地配置の検討
意見交換会(県･市･コンサルタント)

農家組合
意見交換

協議結果 13：・水質の維持・下水道処理施設以降、ﾔﾏﾁﾁﾞｬｶﾞｰの流量減少

STEP17

協議結果 14：・緑地の具体的な配置
・TypeⅠと TypeⅡの流出特性と地下構造分析の成果の共有
・Type 別の土地利用の配慮事項として具体的な提案

H29.3.27

意見交換会(県･市･コンサルタント)

STEP18

協議結果 15：・地下水流動モデルより流域別緑地配置の配慮事項について浸透性考慮の必要性の再認識
・地下水賦存量の推計結果の提示し､開発によって地下水･湧水が減少する
ことにより、現況の地下水､湧水需要量を下回ることの危機感の共有