解 説

圃場整備が水田地帯の農業水利および水質に与える影響水利基盤チーム本とした区割が行われている5)。近年では、従来の標１．はじめに準区画30a（長辺長約130m、短辺長約30～40m）に対
近年、北海道では農業従事者の高齢化および減少に伴い、地域の中心となる農業経営体へ農地が集積されして、1～2ha程度の規模を中心に大区画化が進められている（図－1）。ていることから、経営規模が急速に拡大している。そ2019年における全国の圃場整備状況をみると、水田の対応策として、圃場の大区画化やパイプライン化な面積239万haのうち、30a程度以上の区画に整備されどの基盤整備が進められている。この基盤整備のうた面積は66%であり、そのうちの11%が50a以上の区ち、農地の区画形状を変更し、作業性を向上させるも画である 6)。北海道については、30a程度以上の区画のは「圃場整備」と呼ばれる3)。一般に、圃場整備がが97%であり、そのうちの27%が50a以上である。

行われると用排水系統が再編され、地域の農業水利が変化する。ここで、農業水利とは農業における水利用

３．圃場整備が農業水利に与える影響全般をいうが、これは食料の安定供給だけではなく、農村地域の振興や水環境の保全にとって重要な役割を３．１

灌漑排水形態の変化果たしている。そのため、地域条件によっては、圃場

かつて農業地域では、水路に接した最上流の水田か整備により、水循環や水環境、農業用水の多面的機能ら灌水し、圃場を仕切る畦畔越しに導水する田越し灌の発現機構に影響が生じる可能性がある。

漑（図－2 a）や、用排兼用水路からの灌漑（図－2 b）
1)

2021年に策定された「みどりの食料システム戦略」が行われていた。こうした灌漑排水形態では、圃場かでは、農業生産力の向上と持続性との両立が政策目標

らの排水を繰り返し使う「反復利用」が多く行われてとして掲げられており、「農業生産力の向上と農業のおり、水資源が有効に使われる一方で、圃場への給水持続性の両立」および「農業生産力の向上と周辺環境や配水の操作が自由に行えなかった。圃場ごとの水管の持続性の両立」が求められている 。水田農業を持2)

続的に営むためには、こうした圃場整備に伴う農業水3.4ha

2.2ha

よる農業水利および水質への影響について解説する。

260mがある。本稿では、その基本情報として、圃場整備に130m

260m85m

利や農村地域の水環境への影響を十分に理解する必要

２．国内における圃場整備の状況
圃場整備事業は1963年に創設され、これにより10a520m

260m

業の効率化が飛躍的に向上した。1990年代には、生産170m

4.4ha170mた。これに伴い、矩形の圃場すべてに用排水路、農道性および収益性の高い農業経営の基盤として、50a以6.8ha区画から30a区画への区画拡大が全国的に行われてきが接続するようになり、農業機械の普及と併せて農作② 8分割① 12分割上の区画への整備が行われるようになった。土地改良
事業計画設計基準では、1ha以上のものが大区画圃場
③ 6分割と呼ばれている4)。
北海道の農地の多くでは、明治時代の殖民区画を基
寒地土木研究所月報№847

2023年８月

図－1

④ 4分割

大区画化における殖民区画の分割例

25

理が可能になったのは、圃場整備により用水路と排水リート化されたが、1980年代よりパイプライン化が行路が分離（以下、用排分離と呼ぶ）されるようになっわれるようになった19)。最近の圃場整備では、大区画てからである（図－2 c）。その結果、水稲の品種の選化と併せて開水路型式の小用水路（写真－1）をパイ択も可能になったことから、気象災害防止効果も強化プライン型式（写真－2、3）にする場合が多い。パイ

され、収量も安定するようになった 。

プラインの長所および短所を以下に挙げる20)。

8）

用水量については、用排分離後では反復利用されずに排水路へ流出する水量が多くなるため、地域の反復（長所）利用率は低下する 。また、安定的に圃場まで送配水① 圧力がかかっているため、各圃場で任意に用水9）するための管理用水が必要となり、農業用水量が増加を利用可能

した10)。現在でもわずかではあるが、田越し灌漑や用② 開水路に比べて複雑な地形での路線選定が可能

排兼用水路を利用する地域もある。圃場整備後も反復③ 供給主導と需要主導の水利用方式を適切に組み利用が行われる地域では、近年の水利用形態の変化に合わせることにより、無効放流を少なくする制対しても、農業用水が有効に利用されている 。

御が可能11)

こうした反復利用システムは、農業用水を再利用す④ 管路を埋設するので、水路用地を節約可能る補給源としての機能だけではなく、水質保全機能も⑤ 農作業機械の運行が容易有する 。一定区域からの農地排水を揚水機によって⑥ 汚濁水等の流入防止により、農業用水の水質汚

12)汲み上げ、再び同じ区域で利用することを循環灌漑と染を防止可能いう 。霞ヶ浦や琵琶湖などの流域では、この循環灌14)漑によって、湖沼へ流入するT-N（全窒素）、T-P（全（短所）リン）、COD（化学的酸素要求量）の流出負荷が削減① 通水能力の余裕が取りにくく、営農方式の変化されている 。

等に伴う水利用の変更がしにくい16)② 埋設管路のため、日常点検がしにくい
３．２③ 各種弁、給水栓、スプリンクラー等の機能を維① 持するため、精度の高い除塵施設を必要とする
通水能力の余裕が取りにくく、営農方式の変化等に伴う水利用の変更がしにくい② 埋設管路のため、日常点検がしにくい

水路型式の変化

かつて土水路や石積み水路であった用水路はコンクa) 田越し灌漑
用水路b) 用排兼用c) 用排分離開水路

用排兼用水路

用水路

水口排水路

用水路

排水路

水口
堰板

水尻

排水路

d) 用排分離
パイプライン

落水調整板

水尻

■

※末端用水路の最下流部の残水（配水管理用水）は排水路へ流出する。

※通常、末端用水路の最下流部の残水は排水路へ流出しない。

皆川（2020）を参考に作成

図－226

灌漑排水形態の変化
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2023年８月

④ 末端までパイプライン化すれば、土水路等と比べて一般に建設コストが高い（図－2 d）。この配水管理用水とは、灌漑用水を安定的に供給するために、水田へ灌漑すべき水量に加えて、パイプラインにおける用水管理用水路に流すべき水量である21）。これは、用水路で一農業用水量についてみると、パイプラインでは、開定の水位を確保して分水や取水を可能にしたり、需要水路では必要とされていた配水管理用水が不要になる量の変化に即応したりするために必要なものである。

３．２．１

開水路からパイプラインへ移行する場合では、節水効果の程度は地域によって異なり 22）23）、圃場単位の水管理が粗放的になると用水量が増加する場合もある24）。
パイプラインでは、農業者が上下流の水管理を気に給水口せずに取水操作を行えるため、開水路と比べて取水時間帯の自由度が高い。このことから、1日の中のある時間帯に用水需要が過度に集中し、圧力不足などが生じる場合もある25）。
３．２．２

給水口

管理用水量の変化と農村地域の水質

一般に配水管理用水は農地を通過せず、小用水路から排水路へ直接流出する。この流入水が湖沼や排水路の水質濃度を希釈している場合は、配水管理用水の減写真－1

開水路型式の小用水路

少あるいは消失により、その希釈効果が損なわれる可能性がある。水田地帯のある圃場群の事例では、農業用水量のうち配水管理用水量が占める割合は4割程度であり、この配水管理用水量が排水路に流入しなくなると、代かき・田植え期間における支線排水路の水質濃度の値が大幅に上昇するという推定結果もある26）。
パイプライン化によって排水路や湖沼へ流入する配水管理用水がなくなった場合には、パイプラインに設給水口置された排泥工などを利用して通水することにより、水質濃度を希釈することも水質保全対策の一つとして考えられる。
埋設された小用水路

３．３
写真－2

パイプライン地区

圃場浸透量の変化

圃場浸透量は、圃場単位用水量を決定するための主要素の一つである。圃場整備に伴う圃場浸透量の変化
は、圃場の水理条件および土壌条件によって異なる。
地下水位が高い湿田地域では、用排分離および暗渠排水の施工により、圃場の地下水位が低下する。このため、農業機械の走行が可能となるが、圃場の浸透量が増加することから、圃場単位の用水量が増大す
る16)。
一方、圃場整備工事の際に大型機械による転圧等が行われると、圃場の物理性が変化するため、水田の浸透量が減少する8)。しかし、その浸透量は土壌条件によっては、経年とともに徐々に回復する傾向がある21)といわれている。

写真－3
寒地土木研究所月報

パイプライン地区の給水口№847

2023年８月



27３．４と水田浸透量との和)は小さくなることが挙げられる。

圃場の区画拡大による変化
大区画圃場における用水量

また、複数の標準区画圃場が一枚の大区画圃場に統合

圃場が大区画化されると、大型農業機械の導入やタされることにより、地域の用水需要のピーク形成への３．４．１ーン回数の減少により、営農作業性が向上する。稲作における労働時間のうち、水管理は約3割を占める

22）

影響も考えられる。
近年、低コスト稲作を実現するための方法として、ことから、圃場面積当たりの給水口数が減少すること5ha程度の巨大区画水田の連坦整備が提案されていによって、水管理労力の削減が期待できる。

る23）。こうした整備では、小用水路や小排水路などの大区画化が用水量に与える影響としては、長辺長が施設削減や維持管理作業の軽減24)が可能になる。しか長くなるため、代かき用水量などは水口付近で過剰なし、すべての水田を大規模経営体に集積することは取水になること、単位面積あたりの畦畔長さは短くな

非現実的であり、作付け作物、水稲品種、灌漑方法、るため、畦畔浸透が小さくなる分、減水深(蒸発散量

用水需要量が地域ごとに多様化する25)ともいわれている。
３．４．２

地下水位を制御できる水閘
用水路

地表灌漑

図－3

地下水位制御システムのイメージ

圃場からの流出負荷については、大区画水田と中規模水田とでは差がないといわれている26）。しかし、地地表排水

暗渠管を利用した地下灌漑・排水

大区画圃場からの水質下水位制御システム（図－3）が整備された大区画水
排水路

田では、栽培方法や水管理の方法によって流出負荷量が変化することから、圃場湛水または暗渠排水の水質濃度が高い場合は、地表排水または暗渠排水を適宜使い分けるなどの負荷削減方法も提案されている27）。
３．５

圃場整備に伴う営農条件の変化の影響

農業者による圃場の水管理は、営農管理や新技術の導入などによっても変化する。ここでは、それらの例
として、①機械化、②直播栽培および田畑輪換の導入、③給水の自動化について述べる。
３．５．１

田植え作業の機械化

1960年代から1970年代では、10a区画から30a区画への圃場整備に伴い、田植機が急速に普及した。手作業と比べて田植え作業効率が向上したことから、灌漑区
写真－4

乾田直播栽培の播種作業

域内における田植え期間の短縮および用水需要ピークの先鋭化が生じた28）。
３．５．２

直播栽培や田畑輪換の導入

北海道では、大区画化と併せて地下水位制御システムの整備が行われることが多い。これにより、直播栽培の播種後において圃場の湛水深をごく浅くし、ひたひた状態にする水管理が容易になることから、大区画化を契機に直播栽培を導入する地域もある（写真－4）。
特に乾田直播栽培では、代かきを行わないことから浸透量が大きくなり、圃場用水量増大の一因となる29）場合もある。一方、泥炭地のように圃場の地下水位が高い地域では、栽培方式間の浸透量の差は小さいものの、栽培方式によって用水需要が高まる時期や各生育時期の用水需要量が異なる30）。そのため、直播栽培が写真－528

自動給水栓

普及する場合は、地域における従来の用水需要パター
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2023年８月

ンが変化することから、用水需要時期および用水需要年度第4回配付資料、農業生産基盤の整備状況に量の変化に対応した配水管理が必要となる 。

ついて（平成30年3月）、2020.

31）

また、転作が混在する水田地区では、灌漑期、非灌

https://www.maff.go.jp/j/council/seisaku/

漑期とも流出負荷が大きくなる ことから、田畑輪換

nousin/bukai/R0104/attach/pdf/siryou-8.pdf（アが水質に及ぼす影響にも留意する必要がある。

クセス日：2022.2.10）

32)

３．５．３

7)

給水の自動化圃場自動給水システム（写真－5）を導入した圃場
では、スマートフォンなどによる遠隔操作および水位

須藤良太郎：水田整備の評価と展望、公共事業通信社、pp.69-88、1986.

8)

前川俊清、三野徹、丸山利輔：圃場整備に伴う広設定による自動給水・停止が可能であり、水管理労力

域用水量の変化、農業土木学会誌、51(12)、pp.5-の削減33)や無効放流の削減による節水効果34)が期待さ

12、1983.

れている。北海道は気候が冷涼であるため，一般に夜9)吉田匡、丸山利輔、能登史和、高瀬啓次、瀧本裕士：間・早朝取水や深水灌漑など，灌漑用水の水温を考慮

手取川扇状地試験地における水田用水地区還元水した水管理が行われている。水利基盤チームの調査結の分析、農業農村工学会論文集、282、pp.35-42、果では、自動給水栓を導入した圃場群（30筆程度）に2012.

おいて、灌漑初期や気象状況により取水操作時間帯の10) 金木亮一：反復利用水の水質と水田による水質集中が生じ、特に夜間取水を行う圃場数が増える傾向

浄化効果、農業土木学会誌、59(11)、pp.31-36、がみられた。

1991.
11)（公社）農業農村工学会：改訂6版農業農村工学標
準用語事典、2019.

４．まとめ

12) 秀島良昭：北海道における農業用水路の変遷と維灌漑排水の形態、水路形式、圃場浸透量、圃場の区画拡大、営農条件の観点から、圃場整備による農業水利および水質への影響について解説した。今後の農業農村整備の実務において参考となれば幸いである。
（文責：越山直子）

持管理、北海道開発土木研究所月報、619、pp.2026、2004.
13) 農林水産省農村振興局監修：土地改良事業計画設計基準及び運用・解説

計画「パイプライン」、2014.
14)（公社）農業農村工学会：改訂6版農業農村工学標
準用語事典、2019.

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6) 農林水産省農村振興局：農業農村整備部会令和元
寒地土木研究所月報

イン水田灌漑地区における長期水需要変化、水土ける配水管理の課題と対策、農業土木学会誌、

4) 農林水産省農村振興局監修：土地改良事業計画設計基準及び運用・解説

17) 坂田賢、中村公人、渡邉紹裕、三野徹：パイプラ№847

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2019.
20) 中川昭一郎監修：最新の灌漑技術、pp.36-38、
291988.

29) たとえば、坂田賢、中村公人、三野徹：低平地

21) 前川俊清、三野徹、丸山利輔：圃場整備に伴う水田地区内の転作田が隣接する水田水収支に及浸透量の変化、農業土木学会誌、51(10)、pp.69-

ぼす影響、農業土木学会論文集、257、pp.43-49、75、1983.

2008.

22) 農林水産省大臣官房統計部：農業経営統計調査

30) 越山直子、酒井美樹、伊藤暢男、中村和正：大区令和2年産米生産費、2022．（アクセス日：2022.

画水田における移植栽培と直播栽培の用水量の比

2.10）

較、農業農村工学会論文集、304(85-1)、pp.7-14、

23) 石井敦：巨大畦区水田整備によるコメの生産コス
ト削減、水土の知、78(11)、pp.19-22、2010.

2017.
31) 大津武士、越山直子：水稲の直播栽培面積が増加

24) 石井敦：真の低コスト稲作のための農地の利用集すると地域のピーク用水量は増えるか ―栽培方

積・圃場整備と土地改良法の改正、土地と農業、式間の減水深が異なる地域の例―、寒地土木研究48、pp.26-42、2018.

所月報、811、pp.63-67、2020.

25) 石井敦：担い手水田農業展開後の灌漑管理システ32) 濱武英、青木丈、大菅勝之、中村公人、杉山翔、

ムへの提言、水土の知、83(4)、pp.7-10、2015.

川島茂人：転作が実施される水田地区の窒素・リ

26) 金子文宜、山本幸洋、高崎強：大区画水田におけ

ン排出負荷の特徴、農業農村工学会論文集、274、る排水特性および環境保全型水稲栽培の環境影響評価、千葉県農試験報、40、pp.43-49、1999.

pp.275-281、2011.
33) 坂田賢、野坂浩司、田中正、建石邦夫、加藤仁：

27) 酒井美樹、鵜木啓二、越山直子：地下灌漑が可能

情報通信技術を組み込んだ給水機を利用した圃場

な大区画水田での流出負荷抑制に配慮した水管理

水管理の省力効果、農業農村工学会論文集、305、

手法、第58回 (2014年度)

pp. I_177-I_183、2017.

北海道開発技術研究発表会、技56、2015.

34) 鈴木翔、若杉晃介：遠隔制御・自動制御が可能な

28) 永田恵十郎：稲作構造変動期における農業用水圃場管理システムが水稲栽培にかかる用水量と水需要問題、農業土木学会誌、43(11)、pp.51-55、

管理労力に与える影響の把握、農業農村工学会論1975.

文集、307、pp. I_235-I_241、2018.

30

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