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自然教育園報告 (.
1009,29391‑
3号： 3
第3

明治以降の東京都における水収支

原 美 登 里 ＊ ・山 田 勤 ＊ ＊ ・新 井 正 ＊ ＊ ＊iPeriodjierMetfnTokyoa
WaterBalancei
doriHara*,TsutomuYamada**andTadashiArai***
Miはじめに) の水収支の解析を あげることが出来
5891
自然教育園に係わ る水環境の研究と して．菅原 ・三寺 (る。そこでは，園 内の総流出水量が 推定されたが，園 周辺の環境の変化 と水環境について は言及されなか った。

00年近くにおける東京都内の気候環境の変化をもとに， 1950年代以前のそこで，本研究で は過去 1
不透水性面積率ご とに水収支の推定 を行 った。 その結果を踏まえ，自然教育園周辺の 都市化におけ る水収支の変化につ いても明らかにし た 。

1. 研究方法
995年の気象データを用いて，東京都内の水収支 を明らかにするた めに東京都におけ る 1876年から 1hornthwaite
都内の気候を概観 した。次に，都内 の都市化による水 収支の変化を明ら かにするために T
0年ごとの都市化に よる不,1948) により求めた蒸発散値をもとに. 1876年から 1etiawhtnroh
T法 (透水性被覆率の変化にともなう蒸発散量• 直接流出量 ・浸透量について． 下記の三つの説に 基づき 推定 を試みた。

00%の場合 を想定し ，Thornthwaite
推定 I 不透水性面積率が 0% ・20%・40%・60%・80%・1法により求めた蒸発散量と浸透量（余剰水）のそれぞれから被覆率分の水が直接流出すると仮定した。
推定 I 降水量 1mm以下の場合は不透水性面に降った雨はすぐに蒸発すると考えた。 1985年から1995年に 1mm以下の降水があ った平均日数は 100日であった（理科 年表. 1997)。そ こで．年間
1mmX100日=lOOmmの降水にそれぞれ の不透水性面積率 を乗じた水量が Thornthwaite法により求めた蒸発散量に 加算されると推定 した。 このように 蒸発散量を求め ．推定 Iで求めた直接流出 は この仮説でも成立す るとし，残り を浸透 量とした。

.Tokyovin,UralgSchonitisi＊東京大学空間情報科学研究センター客員研究員， VloohcrHighSoiner& Soinu
J'slri＊ 学習院女子中 ・高等科， GakushuinG＊v.
ishoUnis,RecneicfGeo‑EnvironmentalS
looohcraduateS＊＊＊ 立正大学地球環境科学部， G

‑392‑

自 然 教 育 園 報 告 第 33号， 2001

推定 II 東京都 (1980) は地下水収支を 把握するた めに行われた，都内の水収支の調査に基づく流出率を基本とした。 すなわち，東京都 (1980) により求められた被覆率別の流出率をもとに，1876年から 1995年におけ る 10年ごとに不透水性面積率別の直接流出量の算定を行った。蒸発散量は推定 Iによ り求めた値を用い，降水量から蒸発散量と流出 黛をひいた残りを浸透量とした。
さらに自然教育園のある白金台を中心とした地域に ついて，1881年， 1909年，1926年， 1937年， 1955年年，1981年, 1991年の地形 図から不透1970／＼

水性土地を推定し，面積計を用い不透水一性面積率を求め（図 1).推定 I・II・IIIで得られた値をもとに自然教育園周辺における蒸発散量 • 直接流出量 ・浸透量の推移を推定した。

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3km''I

図 1 研究対象地域

2.東京都内の気候環境と Thornthwaite法を用いた水収支の変化
1876年から 1995年までの気温の変化を図 2に示した。年変化は あるものの ．年々上 昇していることが明白である。特に冬季 (12月から 3月）の上昇傾向は著しい。 1876年から 1997年の約 120年間 でおよそ 4℃の上昇がみられる 。夏季 (6月から 9月）の気温も上昇傾向にあり，年変化が激しい。
同様に，図 3に降水量の推移を示した 。降 水量は年変化が大きいことがわかる 。 また．わずかだが，減少傾向がみられる 。 月 別 に み て も 年 変 化 が 激 し い 。 降水星の頻度分布をみると，1501mmから1600mmがも っとも多く，次いで 1301mmから 1400mmが多い。 1301mmから 1800mmの降水は全降水の約 70%を占めている。

Thornthwaite法から求めた 1876年から 1935年までの平均流出率は 50.7%であったが. 1936年から1995年までは 45.
1%に減少している。これは気温上昇による蒸発散の増加と ．降水量の減少が影響していると思われる。

3. 不透水性面積率の変化にともなう都内の水収支モデル
Thornthwaite法では湿濶な植生地における蒸発散と余剰水を求めるため，不透水性 土地は考慮されていない。 推定 Iで は 不 透 水 性土地に降 った雨は不透水性面積分だけ流出すると仮定し，蒸発散量と浸透量のそれぞれに不透水性面積率を乗じた値を直接流出量とし た。推定 I・I
I ・皿 で用いた不透水性面積率は仮定の値で．実際のデータではない。
推定 Iにおける東京都内の水収支において．すべての不透水性面積率のケ ースで蒸発散量は降水 景原・山田 ・新井：明治以降の東京都における水収支‑393‑の変動とは無関係に年々増加傾向にある。直接流出量は降水量変化と連動しており，また不透水性面積率が大きいほど，経年変化 の変動が大きい。また，直接流出量は不透水性面積率が 100%の場合，蒸発散 ・浸透せずに，降水量すべてが流出してしまう可能性も示唆している 。浸 透量は蒸発散量や流出量と 比較すると，降水量変化にとも ない ，大きく変動していた。また ，不透水 性面積率が 小さ いほど年変化は大きく，面積率に関係なく漸減傾 向に ある。さらに，1920年代以降，浸透率が減少傾 向 にある（図 4 ・5・6)。
推定 Iでは不透水性面積率が 100%の場合，降水はすべて直接流出となり，蒸発散量・ 浸透量 は 0m mとなる。しかし，不透水性の土地では通常 1mm以下の降水は流出も浸透もせず，蒸発すると考えられる 。そ こで，推定 Iでは，降雨後すぐに蒸発してしまう 1mm以下の降水も考慮に入れ，年間100m mの降水に不透水性面積率を乗じた水量が直接蒸発すると仮定した。推定 Iによる蒸発散量の推移は，推定 I同様に ，漸増傾向にある。また，不透水性面積率 0 %を除き，推定 Iの値より増加 している。直接流出量 ・浸透量についても，推定 Iと同様の傾向がみられる 。 しかし，不透水性面積率が)。
高くなると．推定 Iの浸透量より推定 Iの値が低くなっていた（図 7・8 ・9
推定皿では，蒸発散量は推定 Iの仮定に準じ，流出量は東京都 (1980) により求められた被覆率別の降雨流出率をもとにし．降水量から蒸発散量と流出量を引いた値を浸透量と仮定した 。 推定 mによる蒸発散量の推移は，推定 I・II同様に漸増傾向を示している。流出量は推定 I・I
Iと比べると，年変化の変動幅が緩やかである。また，不透水性面積率が高くなると，推定 I・IIの値より低くなっていた。対して ，浸透量については年変化 の変動幅は大きく．不透水性面積率別の幅は小さくなり，推定 I・IIの値より高くな っていた（図 10・11・12)。
推定 I・II・illを比較すると．推定 mの流出 量がもっとも少なく，反 対に蒸発散量と 浸透星は 推定I・Iより多くな っていた。

4. 白金台の不透水性面積率の推移
自然教育園を取り巻く白金台地の不透水性面積を， 1881年， 1909年， 1926年， 1937年， 1955年，1970年， 1981年， 1991年の 地形図から読みとり面積計を用いて割合を求めた。その結果，白金台地周辺の不透水性面積率の推移は図 13のようにな った。 1881年には住宅が少なく，舗装された土地はほとんどなかった。この地域は寺社が多数立地していたため，緑地が多か った。 1909年には約 27%,1926年には 50%に達し ， 1937には約 67%もの土地が不透水とな っていた。 1955年には 80%を超え，その後は 90%の不透水性面積を有している。しかし，およそ 10%の土 地 は自然教育園，庭園美術館 ，寺社 ・大学施設などであるため， 1980年代以降は変化 が小 さく，今後もこのまま 推移していくと考えられる。

5. 自然教育園周辺の水収支の推移
気象庁（大手 町）の気象 ・水収 支データを 用 い第 3章で 推定した水収支モデルと ，第 4章で求めた
自然教育園周辺の不透水性面積率の推移をもとに，水収支の経年変化をみた。
推定 Iにおける流出量は 1970年まで急激に増加しており，それに比例して蒸発散量と 浸透量 は減少4)。
した。 1970年以降の流 出量はほぼ横這い状態である（図 1980年以降浸透量はほぼ 0mmに近い
推定 Iにおける流出量は推定 Iと同様の傾向がみられるが， 1

‑394‑， 2001
自 然 教 育 園 報 告 第 33号)。
5値を 示した（図 1
Iと比較すると流 出量が若干少ないが．蒸発散量と 浸透量は増加し てlにおいて は，推定 I・Il
推定 i)。
6いる。また， 1970年以降 の流出量の変動も 小さい（図 1
推定 Iでは, 1980年代以降．浸透量が計算上 0mmとな っている。これは, 1980年代以降 でも透水性土地が あるため ．矛 盾が生じている。 一方

推定 I・Iでは，不透水性面積率が低いとき は浸透量) の調査と比0891が大きくなり ．面積率が高いとき は流出 量が大きく な っている。しか し．東京都 (較すると．推定 Iの値が大きく出ている傾向にある 。 そ こ で ． 本 報 告 に お い て は 推 定 皿 の 数 値 が 適切ではな いか と考える 。

おわりに地域 の環境を述べる上において， 過去 と比較することは意義が大きい 。 しかし，日本において，水質や 水量などの 水環境に関わるデータが整備さ れ始めた のは 1950年代以降 である。 唯一 100年以上観測されていたのが気象データであ る 。本研究ではこれらの 気象データを用いて，水文データ のない時代を含めた過去 100年間の水収支を推定することを試 みた。

950年代には約 60%が不透 水性面
その 結 果 自 然 教 育 園 の 位 置 す る 白 金 台地を中心に した 地域は， 1積とな っており，推定皿より得られたこ の頃の蒸発散量は 226.9mm, 流出量は 989.3mm, 浸透量は3mm, 流出量は 1216.5mm,8mmであることが推定された。さらに，1990年代では蒸発散量は 155.
183.
69.3mmであ った。比較的都内 の中でも緑地の多いこの地域においても，年々 蒸発散量や浸浸透量は 1透量は減少し，流出量が大幅に増 加していた。

参考文献, 67‑73.
)
61. 自然教育園の水収支． 自然教育園報告. (598
菅原十ー ・三寺光雄. 1. 自由 地下水の 収支調査． 地下水収支報告書. 23‑53.
089東京都. 1alc
Geographite.
amilionofccatifsisal
ionalctadarowar. Anapproacht
849W. 1,C.
te
Thrnthwai, 55‑94.
8l3.
ew,VoRevi

‑395‑

原 ・ 山田 • 新井：明治以降の東京都における水収支
81716541113︒)囀威5 1以(31211 1988 1995年
891876 1883 1890 1897 1904 1911 1918 1925 1932 1939 1946 1953 1960 1967 1974 1

図 2 東京における年平均気温の経年変化

2200
2000

00000642 081111
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麟そ塞母001000
800
1 1918 1925 1932 1939 1946 1953 1960 1967 1974 1981 1988 1995 年
191876 1883 1890 1897 1904 1

図 3 東京における年降水量の経年変化
0081009008007) ●溢獄燦E(600500400300

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6886‑ 17815年995年 189年 15795年 1695年 159年 15495年 1395年 1295年 191
5年 10
95年 1985年 1881

図 4 降水量 と推定 Iによる蒸発散量の推移

‑396‑

自然教育園報告008
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67815年
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5891年
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695年 1
595年 1
495年 1
395年 1295年 1
195年 1095年 1
98年 1
5881

図 5 降水量 と推定 Iによる流出量の推移
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995年 1
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95年 1095年 1
985年 1881

図 6 降水量と推定 Iによる浸透量の推移
0090081008006007iI800600

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669‑ 1896‑ 1906‑ 1916‑ 1916‑ 1936‑ 1946‑ 1956‑ 1688‑ 1678
15年
995年 1895年 1795年 1695年 1595年 1945年 1395年 1295年 1
195年 109年 1598年 15881

Iによる蒸発散量の推移
図 7 降水量と推定 I) 鴫そ巡E() 鴫溢獄燦E(600500400300

002i：

‑397‑

原 ・ 山田 • 新井：明治以 降の東京都に おける水収支

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図 9 降水量 と推定 Iによる浸透量の推移

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6‑ 1956‑ 1966‑ 1976‑ 1986‑
496‑ 1916‑ 1926‑ 1936‑ 109
1876‑ 1886‑ 1896‑ 1
5年
995年 1895年 1795年 1
695年 1595年 1495年 1395年 1295年 119年 15095年 1985年 18810 降水量 と推定 mによる蒸発散量 の推移
図10‑398‑

自然教育園報告

第 32号

2001

1800

0081006100610041004100210021BOO600

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5年
995年 1895年 1975年 1695年 1595年 1495年 1
395年 1295年 1
195年 1095年 1
985年 18812 降水量 と推定皿による 浸透量の推移
図1001908007I緬
O(X)i605040
3002019091629173915591079118913 白金台の不透水面積率の推移
図158911991年

1881

‑399‑

原・山田 ・新井：明治以降の 東京都における水 収支
1800

1600

1400

600

400

18811909193719261955

1970

18911985

1991年

4 推定 Iによる白金台水収支
図11800

1600

仰
11200

口薫覺散量

a沢出 量
a浸透量
600

004I
18811909926
1

1937

5591

1970

1891

1985

1991年

Iによる白金台水収支
5 推定 I
図1800
11600

1400

1200

口驀覺散量
O流出量
a浸透量

600

如

18811909

1926

1937

19551970

189158916 推定皿による白金 台水収支
図11991年