技術資料

大区画圃場での多様な栽培に対応した地下灌漑について－給水区域を分ける実証試験での地下水位－
酒井美樹

清水真理子

２．方法

１．はじめに北海道の水田地帯では、国営農地再編整備事業など

２．１

試験圃場の土地改良事業により、圃場の大区画化と併せて暗渠試験は、北海道長沼町で国営農地再編整備事業によ排水の整備が行われている。これにより排水不良が改り整備されたA圃場とB圃場で行った。圃場の概要を善されると、水田の汎用化すなわち畑作物の栽培が進表－1に示す。

む。近年、この暗渠排水の整備で敷設された暗渠管を圃場には、地下水位制御システムが導入されている。

利用し、地下水位制御システムを導入することにより、給水施設は集中管理孔、排水施設は水位調整水閘であ地下灌漑に取り組む地域が増えている。

る。施設配置は、A圃場が両側給排水、B圃場が片側畑作物を栽培する一部の大区画圃場では、営農上の給水片側排水である。これらの圃場を地下灌漑区と非理由により、複数の異なる作物の栽培や、時期を分散地下灌漑区に分けた（図－1）。暗渠管は有孔合成樹脂させた同一作物の栽培など、同一圃場で区域を分けて管で、地表下0.8mに埋設されている。暗渠管の口径は、水管理の異なる畑作物を栽培する事例がある（写真－集水渠が100mm、吸水渠が80mmである。吸水渠の間

1）。一方、地下水位制御システムは、圃場単位で整備隔は、10mを基本としている。疎水材は火山レキで、された暗渠管を利用するため、上記のような場合でも、地表下0.25mまで敷設されている。

地下灌漑による水管理は、一様の地下水位で行わざるを得ない 。

A圃場の土層は、地表～0.2mが作土層、0.2m～0.4mが火山灰層、0.4m～が泥炭層である。B圃場の土層は、1）

そこで、資源保全チームでは、上記の事例にも対応可能な地下灌漑技術の開発を目指し、整備済みの暗渠管を改修することなく、同一の大区画圃場で地下灌漑の給水区域を分けられるか否かを探るため、実証試験

地表～0.3mが作土層、0.3m～が粘土質のグライ層である。
2022年の栽培作物は、2圃場とも秋まき小麦であった。

を行った。実証試験では、地下灌漑時の地下水位を、圃場内に設けた観測孔2)と埋設した絶対圧水位計によ２．２給排水設定り計測した。本稿では、2022年の実証試験で絶対圧水

地下灌漑区の給水は、A圃場で両側各1箇所、B圃場位計により計測した地下水位の結果と考察について述

で片側1箇所の集中管理孔から行った。給水量は、北べる。

海道施肥ガイド2020 3)を参考に1箇所あたり3ℓ/sとした。A圃場は、集中管理孔が2箇所のため、給水量は6ℓ/sである。

表－1

圃場 施工年

写真－1

 一大区画圃場で時期を分散させて栽培する
同ブロッコリー（長沼町内）

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2023年10月

試験圃場の概要⻑辺

短辺 圃場面積(m)

(m)

2(m )

試験での地下灌漑区(m2)2022年
栽培作物A2016 255〜183 231

48,202

10,467 秋まき⼩⻨

B2018 168〜162 123

20,5395,043 秋まき⼩⻨41地下灌漑区の地下水位は、A圃場、B圃場とも片側1既報2）を参照されたい。

箇所の水位調整水閘で設定した。設定地下水位は、同ガイドを参考に地表下0.3m深を目標とした。

２．４

試験中の現地計測

降水量は、試験圃場近傍で転倒マス式雨量計により２．３10分間隔で計測した。

灌漑用水の給水区域を分ける方法

地下灌漑の給水区域を分けるため、1圃場に2箇所の「仕切り」を集水渠に設置した（図－1）。

圃場内の地下水位は、地下灌漑区端と非地下灌漑区端の各吸水渠脇0.5m離れを1セットとし、A圃場では仕切りの材料は、市販の止水プラグ（マルチサイズ短辺端から3m、32m、96m、252m地点、B圃場ではテストボール、(株)カンツール）で、空気圧により拡短辺端から3m、42m、126m、165m地点で絶対圧水位張し、暗渠管内に密着させて止水する方法とした（図計（S&DLmini、応用地質（株））を有孔塩ビ管に格－2）。設置は止水プラグを給水口または排水口から挿納の上、埋設し、10分間隔で計測した（図－1）。これ入し、撤去はこれを引き抜く方法とした。仕切りには、らの地点は、仕切りの近く、集中管理孔に近い代表（長設置撤去を補助するための改良を加えた。仕切り一式

辺長1/4、A圃場は両側給水のため長辺長1/8）、およを写真－2に示す。仕切りの改良点と課題については、

び集中管理孔から離れた代表（長辺長3/4、A圃場は長辺長3/8）である。
水位調整水閘の地下水位は、絶対圧水位計を水位調整水閘内の弁に固定し、10分間隔で計測した（図－1）。
各地下水位は、標高に換算し、圃場平均地表標高とＡ圃 場
排水路
用水路

排水路 用水路
2.5m

5m
7m

概ね-1.1m、水位調整水閘は概ね-0.6m）より低い地下7m

集水渠集水渠

地下灌漑区

7m
吸水渠

水位は、計測できないため欠測とした。
排水量は、水位調整水閘から排水がある場合、1ℓ10m0.5mポリビンが満水になる時間で計測した。

10m

吸水渠 9.5m

3m 32m252m

96m（長辺長8/8）

農道（長辺長3/8）

農道（長辺長0/8）（長辺長1/8）の差とした。なお、絶対圧水位計の設置深（圃場内は非地下灌漑区

圃場

暗渠管（集水渠）

灌漑用水
排水路

用水路

0.8m

Ｂ 圃場

吸水渠
吸水渠

（長辺長0/4）

10m
10m

0.5m
9.5m

126m

42m

（長辺長1/4）

空気注入用
エアホース

10m

（長辺長3/4）165m（長辺長4/4）

農道

農道

3m

集水渠

集水渠

2.5m

5m

地下灌漑区

止水プラグ

図－2

暗渠管内の止水プラグを空気で膨らませて止水する

仕切りの概念図

非地下灌漑区

空気注入用
エアホース
凡例
集中管理孔
（給水あり）
仕切り

集中管理孔（給水なし）
地下水位計測（地下灌漑区）図－1

42

水位調整水閘（水位調整あり）

水位調整水閘（水位調整なし）

地下水位計測（非地下灌漑区）地下水位計測（水位調整水閘）

試験圃場の施設配置と計測地点

暗渠管止水プラグ

写真－2

仕切り一式

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2023年10月

２．
５

表－2

試験期間

試験は、秋まき小麦収穫後の表－2に示す期間に、試験期間と給排水設定（2022年）
地下灌漑A圃場で3回、B圃場で1回実施した。

圃場

試験B①では、圃場内に設けた深さ0.35m程度の水位調整水閘設定

試験 給水量名称 (ℓ/s/設定
開始日時

停止日時

地下水位箇所)

観測孔で地下水位の上昇がみられなかったため、途A中で給水量を6ℓ/sに、水位調整水閘の設定を順次、-0.12m、全閉、0mに変更した。
試験A①は、絶対圧水位計を試験開始の2日前に設

B

開始日時

解除日時
7/31 15:30(m)A①3

7/30 12:00

7/31 15:10-0.39

7/30 11:40

A②

3

8/4 18:00

8/5 14:00-0.27

8/4 18:00

8/5 17:40

A③

3

8/14 17:00

8/15 14:10-0.27

8/14 17:00

8/15 16:00-0.36

8/3 10:30

8/5 9:40

3

8/3 11:10

8/5 16:20-0.12

8/5 9:40

8/5 15:10

6

8/5 16:20

8/6 13:00

B①

置しており、地下灌漑開始までに地下水が有孔塩ビ管

全閉

8/5 15:10

8/5 16:10

0

8/5 16:10

8/6 14:10に入っておらず、実際の地下水位と異なっている可能性があること、また、試験A②は、途中から止水プラグの空気圧がゼロとなり、暗渠管内を止水できていな
い 2)ことから、本稿では試験A③と試験B①を対象に8/14

試験Ａ③での地下水位試験A③の地下水位の推移を図－3に示す。
試験期間中に降水量は計測されなかった。
地 下 灌 漑 区 の 地 下 水 位 は 、 地 下 灌 漑 開 始 直前 では3m地点が-0.51m、32m地点が-0.49m、96m地点

地下水位m

３．１

地下水位m

地下水位m

述べる。
３．結果と考察

位調整水閘に近い地点の方で排水が促進されたため地下水位mが-0.41m、252m地点が-0.75mと、96m地点で高く、252m地点で低かった。この水位差は、開放された水水位が3m地点よりも0.24m低い要因は、排水路敷高が252m地点側で3m地点側よりも低く、252m地点の方でより排水が促進されたためと考えられる。地下灌漑を開始すると、6時間後までに全地点で地下水位が上昇を始めた。上昇の始まりは、252m地点で早く、96m地点で遅かった。この要因は、開始直前の地下水位が最も低く、集中管理孔に近い252m地点で反応が地下水位m生じたと考えられる。3m地点と252m地点は、水位調整水閘からの距離がほぼ等しいが、252m地点の地下

8/15 16:00
8/14 17:00
解除
水位調整水閘設定開始

試験Ａ③開始8/14 17:00

6:00
0 0:00
3m
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
032m
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
096m
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
-0.2 252m
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
水位調整水閘
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1

凡例

12:00

地下灌漑区

18:00

地下灌漑
8/15

0:00

6:00

非地下灌漑区停止
8/15 14:10
12:00

18:00

8/160:00

水位調整水閘図－3 地下水位の推移（試験Ａ③、2022年8月14日～15日）※水位調整水閘の8月14日17:00以前と8月15日16:00以降は欠測である。

早かったためと考えられる。地下灌漑終了直前には、地下水位は-0.11m～-0.16mに上昇した。このとき、水-0.51m、252m地点が-0.94mと、32m地点と96m地点で位調整水閘の地下水位は、-0.15mだった。これらの地高く、252m地点で低かった。この水位差は、地下灌下水位は水位調整水閘の設定地下水位-0.27mよりも漑区と同じ要因から生じたと考えられる。地下灌漑を0.11m～0.16m高い。この要因は、水位調整水閘の調開始すると、おおむね12時間後に96m地点で地下水位整孔を通じて圃場外に排出される量よりも、圃場内へが上昇を始め、地下灌漑終了直前には-0.33mに上昇し供給される量が多く、水位調整水閘の地下水位が設定た。他の地点では地下灌漑開始直前の値からほとんど地下水位よりも上昇し、圃場内の地下水位も上昇した変化しなかった。96m地点では、地下灌漑区の灌漑用ためと考えられる。

水が火山灰層や心土破砕などの水みちを通って非地下

非地下灌漑区の地下水位は、地下灌漑開始直前では3m地点が-0.62m、32m地点が-0.51m、96m地点が
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2023年10月

灌漑区に横浸透し、地下水位が上昇したものと考えられる。
43

３．２

試験Ｂ①での地下水位試験B①

試験B①の地下水位の推移を図－4に示す。
試験期間中の降水量は、8月3日の17:10から10分間
地下水位m
地下水位m

0-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1-1.2

地下水位m

3m地点が-0.79m、42m地点が-0.88m、126m地点が0 0:00 6:00 12:00 18:00
3m
-0.2
-0.4
-0.6-0.8-1-1.2

0-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2

地下水位m

地下灌漑区の地下水位は、地下灌漑開始直前では0-0.2-0.4
-0.6
-0.8
-1-1.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-0.99m、165m地点が絶対圧水位計の設置深よりも低い値と、3m地点で高く、165m地点で低かった。この水位差は、A圃場と同様、開放された水位調整水閘に近い地点で排水が促進されたことと、地下灌漑区端の吸水渠が水位調整水閘に直進で接続されており、165m地点でより排水が促進されたことから生じたと考えられる。
非地下灌漑区の地下水位は、地下灌漑開始直前では3m地点が-1.08m、42m地点が-0.93m、126m地点が-0.99m、165m地点が-1.09mと、42m地点で高く、165m地点で低かったが、どの地点も近い値だった。
地下灌漑開始から2日経過時点で、地下灌漑区の3m地点と42m地点および非地下灌漑区の3m地点の地下水位は緩やかに上昇したが、その他はほとんど変わらなかった。水位調整水閘の地下水位は、絶対圧水位計の設置深よりも低い値で上昇していなかった。このとき、圃場内に設けた深さ0.35m程度の観測孔には地下水面がないことを確認した。また、地下灌漑区と非地下灌漑区の各水位調整水閘から排水が発生していた。
地下灌漑区の水位調整水閘からの排水量は、0.6ℓ/s

開始
8/3 11:10

8/3

地下水位mに1.5mm計測された。

8/3 10:30
開始

8/6 14:10
解除

水位調整水閘設定
地下灌漑３ℓ/s
8/4

0:00

8/5

6:00 12:00 18:00

0:00

６ℓ/s 停止

8/5 16:20 8/6 13:00
6:00 12:00 18:00

8/60:00

6:00 12:00 18:00

8/70:0042m

126m

165m

水位調整水閘

地下灌漑区

凡例

非地下灌漑区

水位調整水閘図－4 地下水位の推移（試験Ｂ①、2022年8月3日～6日）※地下灌漑区165m地点、非地下灌漑区126m地点の8月5日19:00以降、および水位調整水閘の8月5日17:00以前と8月6日13:10以降は欠測である。

であった。目視で確認すると、排水は水位調整水閘の弁の隙間から発生していた。B圃場の仕切りは、給水口1箇所と排水口1箇所から挿入している。水位調整水閘は、排水口と仕切り設置位置の間にあるため、水位調整水閘内に止水プラグの空気注入用エアホースと挿地下水位＜設定地下水位 地下水位＞設定地下水位

入用器具が通っている。これらの厚みが、水位調整水水位調整孔閘の弁に隙間を生じさせていた（図－5）。

設定地下水位

非地下灌漑区の水位調整水閘からの排水量は、0.8ℓ/sであった。排水発生の要因は、灌漑用水が疎水

弁棒
弁材、心土破砕などによる水みち、あるいは整備前の暗空気注入用エアホースと挿入用器具渠管（以下、古暗渠）を通じて非地下灌漑区へ横浸透したためと考えられる。通常、暗渠整備の工事では、古暗渠を潰して施工する。B圃場では、2021年に古暗渠が確認されたため、2022年の試験前に畦畔付近の古暗渠が潰されたが、それ以外は潰しておらず、これが機能している可能性がある。
圃場からの合計排水量は1.4ℓ/sであり、給水量3ℓ/s

給排水設定変更前の試験Ｂ①

通常の地下灌漑弁棒が下まで下がり、弁と管に隙間がない。
地下水位が設定地下水位より低いと上昇し、設定地下水位を超えると水位調整孔を通じて灌漑用水が排水される。

空気注入用エアホースと挿入用器具の厚みで弁棒が下まで下がらず、弁と管に隙間が生じている。
灌漑用水が排水されるため、地下水位は上昇しない。

図－5 水位調整水閘の状況※矢印は灌漑用水の流れを示す。の約半分が排水されていたことになる。試験中は、排水量を減らす対策ができないため、給水開始から3日
44

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目に給水量を6ℓ/s、水位調整水閘の設定水位を順次、地下灌漑区の方が高く、差が生じていた。このことか-0.12m、全閉、0mに変更した。変更後、圃場からのら、仕切りを設置することで、地下灌漑の給水区域を合計排水量は2.2ℓ/sに増えたが、地下灌漑区の3m地分けられる可能性が示唆された。

点で地下水位が上昇を始め、地下灌漑終了直前には、-0.12mに上昇した。このとき、地下灌漑区の42m地点

４．まとめと非地下灌漑区の3m地点の地下水位は2日経過時点と同様に緩やかな上昇を続けた結果、-0.79mと-0.94mに

2022年の実証試験の目的は、整備済みの暗渠管を改上昇したが、それ以外はほとんど変化がなかった。ま修することなく、暗渠管内に「仕切り」を設置するこた、水位調整水閘の地下水位は、-0.46mだった。これとで、同一大区画圃場で地下灌漑の給水区域を分けららの水位差の要因は、給水量を増やしたことで、圃場れるか否かを探ることであった。試験結果から、仕切内へ供給される量が増え、水位調整水閘の地下水位がりを設置することで、地下灌漑の給水区域を分けられ上昇し、集中管理孔に近いうえ集水渠と吸水渠にも近る可能性が示唆された。その一方で、次の課題も考え

い地下灌漑区の3m地点の地下水位が上昇したが、そられた。止水プラグを用いた仕切りを排水口から設置れ以外では給水量を増やす前の傾向と変わらなかった

すると、水位調整水閘の弁に隙間を生じさせ、灌漑用ためと考えられる。

水が排水されてしまう。この課題に対応するため、隙間を塞ぐ工夫を施すか、止水プラグを用いずに暗渠管３．３

給水区域分割の可否を仕切る方法を検討する必要がある。また、心土破砕

今回の試験では、A圃場の地下水位は、地下灌漑区等により水みちの発達が著しい圃場や古暗渠が機能しの各地点と非地下灌漑区の96m地点で比較的速やかにている圃場では、地下灌漑の給水区域を分けることが上昇し、それ以外はほとんど変化しなかった。一方、不向きであると考えられた。

B圃場の地下水位は、給水量を増やした後に地下灌漑2023年は、実証試験を継続するとともに、暗渠管を区の3m地点でのみ速やかに上昇し、それ以外は緩や仕切る方法を幅広に検討することで、大区画圃場の多かな上昇あるいはほとんど変化なしだった。圃場によ様な栽培に対応した地下灌漑の実現を目指していく。

る地下水位の動きの違いは、作土層下の土層が、A圃場で火山灰層および泥炭層、B圃場で粘土質のグライ

謝辞：本研究の実施にあたり、現地調査にご協力いた層と異なること、また、試験開始直前の地下水位が、だいた長沼町の関係農業者に謝意を表します。

A圃場で-0.41m～-0.94m、B圃場で-0.79m～-1.09m（欠測を除く）と差があることが影響したと考えられる。

参考文献

さらに、B圃場では地下灌漑区と非地下灌漑区の各水位調整水閘からの排水が確認されており、これも地下水位の動きの違いに影響したと考えられる。
このように、圃場によって地下水位の動きに違いが

1） 資源保全チーム：多様な畑作物を栽培する大区画
圃場での地下灌漑、寒地土木研究所月報、第838号、pp.46-48、2022.

見られるが、今回の試験での地下灌漑終了直前の地下

2） 酒井美樹、清水真理子、五十嵐和久：大区画圃場

水位は、地下灌漑区ではA圃場の全地点とB圃場の3mの多様な栽培に対応した地下灌漑について、第66地点で目標地下水位の-0.3mより高い値に上昇した一回（2022年度）北海道開発技術研究発表会、推方、非地下灌漑区ではA圃場の96m地点で-0.33mまで20、2023.

上昇した以外は、目標地下水位まで上昇するような変化がみられなかった。その結果、A圃場の各地点およ3） 北海道農政部：北海道施肥ガイド2020、p.221、
2020.

びB圃場の3m地点の地下水位は、非地下灌漑区より

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酒井 美樹
SAKAI Miki清水 真理子SHIMIZU Mariko

寒地土木研究所寒地農業基盤研究グループ
資源保全チーム
研究員

寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
資源保全チーム
主任研究員
博士（農学）

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