リバーフロント研究所報告 第 32 号 2021 年 10 月

災害時地下水利用システム開発の研究
Research on the system development of groundwater use during disasters

水循環・まちづくり・防災グループ 研 究員 澤田みつ子

主席研究員 麓企画グループ グループ長 勢田
自然環境グループ

１． はじめにグループ長 森博 史昌功吉 尚

災害や渇水の既往事例をもとに、政府及び自治体が被平成 29 年 5 月の国土審議会答申「リスク管理型の水災地における水需要と表流水・地下水全体の水供給をの安定供給に向けた水資源開発基本計画のあり方につ含めた水源の確保状況を把握し、利用可能な地下水量いて」では、需要主導型の水資源開発からの転換としと場所を特定することができるよう複数の被災シナリてリスク管理型の水の安定供給を目指すこととし、危オを設定する。シナリオ設定にあたり、危機的渇水を機時における柔軟な対応として、地下水等の代替水源含む過去長期間の気象外力データと今後十数年に温暖の活用が打ち出された。一方、地下水についてはその化による影響を受けると予想される気象データを作成

流動状況の組織的な把握や定量的な影響評価が遅れてする。また、非常時地下水利用の制度設計についてはおり、適切な規制がなされていないがために過度な汲

災害時の危機的渇水時に地下水を有効活用するためにみ上げによる地盤沈下が生じたり、逆に規制のために必要な規制・基準のあり方を国内外の調査に基づいて有効な利用ができなかったりしてきた。令和 2 年 6 月

検討等を行うことしている。

閣議決定で改定された水循環基本計画では、政府が総「3 次元水循環モデル開発」では、開発する 3 次元水合的かつ計画的に講ずべき施策の一つとして、「地下水循環解析モデルをモデル地域（関東平野、濃尾平野）の収支や地下水の水量、水質に関する挙動、地盤変動において「社会実装インターフェース」で設定したシの把握、そのための調査・解析技術の開発」及び「災害ナリオを想定し、一定の地盤沈下量以下に維持する基常時地下水利用システム」が位置づけられた。

準の下での地下水供給可能量の推定を行う。

本研究は、内閣府の実施する戦略的イノベーション

これまで関東平野、濃尾平野において、3 次元水循環創造プログラム（SIP）Ⅱ期の課題「国家レジリエンスモデルのプロトタイプが完成し、大規模な渇水が生じ(防災・減災)の強化」の研究課題「災害時や危機的渇た 1994 年の再現性の確認を行ったところである。

水時における非常時地下水利用システムの開発」の共同研究機関として、5 か年計画の 3 か年目として実施した内容を報告するものである。

２． 非常時地下水利用システムの全体概要
２－１ 全体概要
非常時地下利用システムは、政府、自治体や流域協議会（水循環基本計画に定める流域水循環協議会）により実装・運用されることを想定している。具体的には、令和 3 年 5 月に開催された第 12 回南海トラフ地震対策中部圏戦略会議で、当該システム活用の提案を行い、濃尾平野における実装に向けた調整を進めて

図－１ 非常時地下水利用システム全体像いるところである。
開発の全体像は図－１に示す通り、「社会実装インタ

２－２ーフェースの開発」と「3 次元水循環モデル開発」で構成されている。

3 次元水循環モデル開発 1）

以下の先進技術を組み合わせた検討を行っている。
（１）3 次元水循環解析モデル「社会実装インターフェースの開発」では、大規模な- 21 -陸域表面および地下における流体や物質の流動を

持続可能で活力ある安全・安心な流域社会の形成に向けた研究報告

連成して解析する地圏流体流動シミュレーション技人・事業者等により活用されていたことを確認した。

術（GETFLOWS）を利用する。これは、陸域の大気接地

また、1994 年の渇水時には、過去最大の節水が生境界層、地表層、地下地層（任意のレイヤー数）を 6

じ、水源として地下水を利用した事業所が増加した面体格子により離散化し、水循環のプロセス（降雨・ことにより地盤沈下が生じたと推察されるが、その蒸発散・河川流出・地下浸透・再湧出）と人間活動

際、愛知県が尾張工業用水道組合から陳情を受け、（河川取水・排水や地下水揚水など）を物理的に表環境庁、通商産業省と調整し、また大口地下水利用現する最先端の数値モデルである。

者に対して節水の協力依頼をしていることを確認した 2）（愛知県内だけで工業用水不足 約 303 億円、農（２）森林涵養量評価モデル
森林域は降水を受け、蒸発・蒸散、地下浸透、表面業用水不足 約 21 億円の被害が発生 3））。以上を踏ま流出により流域水資源を供給する上流領域として極え、今年度、南海トラフ巨大地震発生時における地めて重要である。樹種・樹齢・立木密度・林床状態な下水利用のシナリオに基づく揚水調整方法・揚水抑どの森林 GIS を構築するとともに、森林水循環に関制影響を検討するとともに、実社会で実行力をもっする調査・観測（ドローン等）を行い、新たな森林涵て機能するためにシステムの設計に反映させる。

養量評価モデルを開発する。この結果を 3 次元水循（２）社会実装に向けた関係者との調整
濃尾平野の社会実装に向けては、南海トラフ地震環解析モデルの森林域入力パラメータとして活用する。

対策中部圏戦略会議との連携に関する中部地方整備（３）地盤沈下解析モデル与えられた地下地質層序、圧密変形に関するパラ局との意見交換会を行うとともに、「災害時地下水利メータの下で、地下水質量保存式および Cam-Clay 弾用システム開発連絡会」（岐阜県、大垣市、大同大学、塑性モデルによる地盤沈下解析を行う。遺伝的アル国土交通本省、中部地方整備局）に、更に水資源機ゴリズムを用いた逆解析を用い、地下水揚水に伴う構中部支社も迎え入れ、10 月に会議を行った。

未固結地層（泥質の地層）の圧密沈下を再現するこ（３）地図化モデルの検討とができる。3 次元水循環モデルの地質情報・地下水

非常時地下水利用システムの出力項目表現方法に情報、および被災シナリオを受けて、局所や空間的ついて、地図上に提示することを基本にその表現方地盤沈下予測を行う。

法について検討し、プロトタイプシステムを構築し（４）調査・観測技術の開発た。出力項目のうち、地盤沈下は地下水位変動に対常時および非常時地下水利用による地盤変化の観して持続的に変動し、場合によっては不可逆的履歴測のため、全球測位衛星システム（GNSS）による地を生じることもある点を表現できるよう、時系列ア盤沈下モニタリング技術の開発を行う。また、面的ニメーション機能を搭載した。

な情報を迅速に得ることを目的として、ドローンを利用した空中電磁探査による浅部地下水状態を把握

４． おわりに本研究では、非常時における水供給サービスの被害する技術の開発を行う。

最小化に貢献できるよう、環境に大きな影響を及ぼさ３．これまでの実施内容ない地下水の利用可能範囲を定量的に明らかにするこ

リバーフロント研究所は、「社会実装インターフェーとを目的に、非常時地下水利用システムの開発を行っスの開発」のうち、システムの設計・構築・試行・改良ている。今後も引き続き、実装先の意向を確認すると及び本研究成果となる社会実装に関する責任を負ってともに、関係機関との連携に力を入れていきたいと考いる。具体的な取組み内容は以下のとおりである。

えている。

（１）社会実装に求められる機能を把握するための過去災害時の対応整理＜参考文献＞

大規模災害時の代替手段として地下水の利用実

1) 沖大幹他：災害時の地下水の活用とそのマネージメ
ント「建築防災」2021 年 8 月号，2021

績・行政の対応に関する情報を収集した。
1959 年伊勢湾台風時には被災(浸水)した農地の除2) 大東憲二，植下協：濃尾平野の地盤沈下地域を拡大

塩作業として地下水が利用されていたであろうこと、させた平成 6 年異常渇水，地下水学会誌 第 38 巻第1995 年阪神・淡路大震災には飲料用、生活用、雑用、

4 号，1996

消火用として井戸水が利用されていたこと、2011 年

3) 木曽川水系連絡導水路事業の関係地方公共団体か

東日本大震災には仙台市において災害応急井戸が個らなる検討の場：第 1 回検討の場 資料-2，2011- 22 -