こうえいフォーラム第 16 号 / 2007.12

マダガスカル南部地域における飲料水供給計画策定における
塩水浸入解析モデルを用いた地下水開発ポテンシャルの検討
EVALUATION OF GROUNDWATER DEVELOPMENT POTENTIAL WITH NUMERICALANALYSIS IN A FEASIBILITY STUDY FOR A RURAL WATER SUPPLY PLAN IN SOUTHERNMADAGASCAR
吉澤拓也 *・香川重善 **・永沼俊道 **Takuya YOSHIZAWA, Shigeyoshi KAGAWA and Toshimichi NAGANUMASouthern Madagascar has a low precipitation of 500 mm/year, and much of the region isregarded as dry zone. Therefore, securing the supply of safe water is extremely difficult. A
development study for the region had been undertaken by JICA from 2005 to 2006 to evaluate
the feasibility of a drinking water supply project. However, due to the low potential for safe
water distribution, the development plan had to be carefully examined to ensure that safe
drinking water could be supplied sustainably.
Therefore, a groundwater modeling technique including a routine for saline water intrusion
was introduced to evaluate groundwater development potential. This paper briefly shows theresults of the evaluation of groundwater development together with field investigations thatwere conducted for this project.

Keywords ： Groundwater development, groundwater modeling, water balance, saline
water intrusion problem, Madagascar, JICA

同地域では 2005 年から 2006 年にかけて国際協力機構

1. はじめに2
マダガスカル共和国は国土面積 587 千 km（日本の1.6倍）に約 1,700 万人の人口（2003 年）を有するインド洋に浮かぶ島国である。一方、同国南部地域（チュレアール州南東部）は年間降水量 500mm 程度の乾燥地帯が広がり、安全な水へのアクセスが極めて困難な地域となっている（図－ 1）。

により地下水開発を主とした飲料水供給にかかる開発調査が実施された。同地域では飲料可能な地下水を得られるエリアは限られており、質・量ともに持続的に利用可能な給水計画の立案が求められた。とくに、水源として想定される地下水賦存量が限られており、過剰な開発を行った場合には海水の浸入による水質の悪化といった懸念があった。
そのため、この調査の給水計画立案にあたっては、地下
水開発量を評価する際に塩水浸入解析モデルを用いた地下水流動解析を実施し、開発ポテンシャルの定量的な評価䉝䊐䊥䉦ᄢ㒽㩷

を行うというプロセスを踏んだ。本稿では本開発調査プロ
ジェクトにおける地下水調査結果の概要を紹介するとともに、地下水流動解析モデルを用いた検討結果を紹介する。

2. 調査対象地域概要 1）䊙䉻䉧䉴䉦䊦࿖㩷（1）調査対象範囲
調査対象範囲はマダガスカル国のチュレアール州南東部に位置するアンボボンベ県の中心都市であるアンボボンベ

⺞ᩏኻ⽎࿾ၞ㩷図－ 1***

市周辺の地域である。
調査対象地域位置

中央研究所 総合技術開発部
日本テクノ㈱149

マダガスカル南部地域における飲料水供給計画策定における塩水浸入解析モデルを用いた地下水開発ポテンシャルの検討（2）気象マダガスカル南部の調査対象地域は北部の熱帯性低気圧⺞ᩏኻ⽎䉮䊚䊠䊷䊮㩷の影響をあまり受けず、また山脈が対象地域よりもはるか
東部で海に達しているため貿易風による影響を受けにくい位置にあり、このためマダガスカル国では降雨量の少ない䉝䊮䊗䊗䊮䊔⋆࿾䉝䊮䉺䊆䊛䊤Ꮢ地域となっている。気候帯としては、熱帯性半乾燥気候（サバンナ気候）に属する。
図－ 4 には調査対象範囲の等雨量線図（1999 年～ 2005
年の年間平均値）を示した。

䉝䊮䊗䊗䊮䊔Ꮢ㩷㒠᳓㊂᷹ⷰ࿾ὐ㩷䉟䊮䊄ᵗ㩷䉝䊮䉺䊥䉺䊥䉦Ꮢ図－ 2㩷 調査対象範囲 㩷
アンボボンベ市はアンボボンベ盆地と呼ばれる
2,000km2 弱の流域面積を有する盆地の流末に位置しており、同県の行政・経済の中心都市として機能している。
図－ 2 には調査対象範囲を示した。
図－ 2 に示す通り、調査対象範囲はアンボボンベ盆地周辺に位置する 15 のコミューン（総人口 205,077 人）である。
図－ 3 には調査対象範囲内の人口分布図を示した。人口は沿岸域に集中して分布しており、1,000 人未満の集落が広範囲に存在していることがわかる。

図－ 4

等雨量線図

図－ 4 に示す通り、調査対象地域の降水量は北部で多く（900mm 程度）、南部沿岸域に向かうにつれて少なくなっている（400mm 程度）。
図－ 5 には調査対象地域の主要都市（アンボボンベ、ア
ンタリタリカおよびアンタニムラ市；図－ 2）の月別降水
量を示す。
250
Anbovombe

Rainfall(mm/month)200

Antanimora䉝䊮䊗䊗䊮䊔Ꮢᐔဋ㔎㊂㩷
㩿1976 ᐕ㪄1985 ᐕ㪀㩷Antaritarika㨻㩧㩘㩨㩘㩨㩧㩗㩨150

㨻㩧㩊㩐㩛㩡
㨻㩧㩊㩢㩊㩢㩀

100

50

0
Jan

図－ 3㩷 人口分布図 㩷

150

Feb

図－ 5

M ar

Apr

M ay

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

月別平均雨量（1998 年～ 2005 年）

Dec

こうえいフォーラム第 16 号 / 2007.12

図－ 5 の通り、おおむね 4 月～ 9 月にかけて渇水期とな

250

（3）水文
図－ 6 には、調査対象範囲に隣接して流れる 2 つの河川

200
Discharge(m3/s)

豊水期となる（月降水量 50 ～ 100mm 程度）。

䊙䊮䊄䊤䊧Ꮉᵹ㊂㩷 Mandrare
1951 ᐕ䌾1996 ᐕ 㪅 ᐔဋ 㩷

213.5り（月降水量 20 ～ 50mm 程度）、10 月から 3 月にかけて

175.2

138.6

150
96.2

100

42.6

50

流域を示した。調査対象地域の東側を流れるマンドラレ川

17.5

13.1

10.1

12.5

7.3

9.1

May

Jun
Jul
Month

Aug

Sep

Oct

27.6

0

は流域面積 13,000km2、河川延長は 270km となっている。

Jan

一方のマナンブブ川は流域面積 4,450km2、河川延長は

Feb

Mar

Apr

Nov

Dec

50

165km となっている。

䊙䊅䊮䊑䊑Ꮉᵹ㊂㩷 Mananbovo
1962 ᐕ䌾1996 ᐕ 㪅 ᐔဋ 㩷

Discharge(m3/s)

40䊙䊅䊮䊑䊑Ꮉᵹၞ㩷

30
20

14.3

14.1

12.2

10

䊙䊮䊄䊤䊧Ꮉᵹၞ㩷

5.7
1.1

0.4

0.1

0.2

0

0.1

1.4

2.7

Apr

May

Jun
Jul
Month

Aug

Sep

Oct

Nov

0
Jan

Feb

Mar

図－ 7
ᵹ㊂᷹ⷰ࿾ὐ㩷Dec

河川流量変動図

図－ 7 に示すように、両河川ともに降雨の年間変動に応じた流量を示している。またマンドラレ川は乾季でも流量が確認されるのに対して、マナンブブ川は乾季には流量がゼロとなっていることが分かる。一方、アンボボンベ盆地
内にはベマンバ川とよばれる河川が存在するが、渇水期を䉝䊮䊗䊗䊮䊔⋆࿾㩷含め多くの期間で地表面下に伏没してしまい、流量は確認できない。
（4）地形・地質࿑䋭㪍㩷 ๟ㄝᴡᎹᵹၞ㩷図－ 6 周辺河川流域

図－ 7 には両河川の月平均流量の変動図を示した。

表－ 1 には調査対象地域の地質層序を、図－ 8 には地質
平面図を示した。調査対象地域の地質は先カンブリア時代の基盤岩類と第三紀～第四紀の堆積層の 2 つに大きく分
けられる。
⴫䋭㪈㩷
表－
1 ࿾⾰ጀᐨ㩷
地質層序151

マダガスカル南部地域における飲料水供給計画策定における塩水浸入解析モデルを用いた地下水開発ポテンシャルの検討
ಠ ଀
ᴒⓍጀ
d1
d2
d3

⍾ਐ
ၸⓍ‛

Sa

ⶊ⦡⍾

Sb

⊕⦡⍾

LegendAmbovombe Basin

A3
A4
A5

వ㩀㩧㩖㩨㩢㨻♿
ၮ⋚ጤ㧧㩤㩖㩩㩋㩏㨼㩎‫ޔ‬
㤗ጤ

0

図－ 8

2.5

5

-

10
km

写真－ 1

Vovo と呼ばれる伝統的浅井戸

地質平面図

先カンブリア時代の基盤岩類は、主にレプチナイトと呼ばれる石英長石質の片麻岩類で、黒雲母とざくろ石を含む。
これらの片麻岩類は高変成度の広域変成岩で、再結晶の進み具合で対象地域内においても、原岩（おそらく砂岩・泥岩）の組成・構造の残った砂質片岩、頁岩、珪岩などが見られる。
堆積層は、下位から新第三紀陸成層、第四紀陸成層および現世の表層堆積物からなる。新第三紀陸成層は、未固結の粘土質砂～粘土、固結した粘土質砂岩～粘土岩よりなる。
（5）水理地質
水理地質構造的に、先カンブリア時代の片麻岩～結晶片岩からなる基盤岩類とそれを覆う新第三紀以降の堆積物に大きく分けられる。
基盤岩類は大深度の新鮮で緻密な部分では基本的に不透水層であるが、風化帯や破砕帯においては非常に透水性の良い良好な帯水層を形成しており、地下水開発の可能性が高い。基盤岩は対象地域北部において露出しているが、南に向かい海に近づくほど地下深部にもぐっている。
この基盤岩を覆って新第三紀の粘土～粘土質砂、粘土岩～粘土質砂岩、第四紀更新世の中期～古期砂丘堆積物、および表層堆積物である現世（完新世）の砂丘堆積物、赤褐色
砂、白色砂、沖積層が分布する。これらの堆積物中では、

写真－ 2

足踏みポンプ付き井戸

調査結果の概要はつぎの通りである。
・

井戸深度は 30m 以浅のもの（浅井戸）がほとんどである・

深度 50m 以深の深井戸は数カ所に止まる

・

地下水位は 30m 以浅のものがほとんどである

・

電気伝導度（EC）は 100 ～ 200（mS/m）のものが最も多い・

一方マダガスカル国飲料水基準の 300（mS/m）より大きな値のものも多く確認できる（2）地下水位一斉測水基盤岩や粘土質層を不透水層～難透水層として砂質層中に

1）目的地下水が分布し、伝統的浅井戸による開発が行われている。

調査対象箇所の地下水位の平面分布を把握することを目的として既存井戸の地下水位の一斉測水を行った。

3. 現地調査結果（1）既存井戸インベントリー調査

2）調査内容観測箇所はインベントリー調査で確認された既存井戸から選定した（合計 70 箇所を選定）。

調査対象範囲内にある既存井戸の分布を確認し、井戸深調査は合計 3 回実施された。第一回は 2005 年 4 月に、度、地下水位、簡易水質（EC、pH、水温）、地下水利用状

第二回は同年 7 月に、そして第三回は同年 10 月に行った。

況といった項目について現位置にて調査を行った。

3）調査結果調査の結果、およそ 250 箇所の既存井戸の分布を把握することができた。写真－ 1、2 に既存井戸を 2 例示す。

図－ 9 には 2005 年 4 月に行った一斉測水結果から作成した地下水位等高線図を示す。図－ 9 中、赤線で示した箇
所には井戸が分布していないため、推定値を示している。

152

こうえいフォーラム第 16 号 / 2007.12

3）調査結果図－ 11 には北部地域に分布する既存井戸の地下水位定期観測結果を示す。図－ 11 に示す通り、地下水位は年間を通じてほぼ一定の値をとり、降雨に応じた大きな変動は࿾ਅ᳓૏╬㜞✢㩷

確認されなかった。

0

200

50
100
150

180
15

200

128

170

250

152

300

160

350

Rainfall (mm/month)

Groundwater level (m)

190

400

150

450
140
Jul-06

Jun-06

Apr-06

May-06Mar-06

Jan-06

Feb-06

Dec-05

Oct-05

Nov-05

Sep-05Jul-05Aug-05

Jun-05

Apr-05

May-05Mar-05500࿑䋭㪈㪈㩷࿾ਅ᳓૏᷹ⷰ⚿ᨐ㩷
図－11 地下水位観測結果
図－ 9

地下水等高線（2005 年 4 月）

（4）物理探査地下水位等高線から、調査対象地域では上流から下流に向かって地下水が流動していることがわかる。また地下水位は基本的に地形に沿った分布をしていることがわかる。

1）目的
物理探査は調査対象地域の地質構造を把握することを目的として実施された。
2）調査内容
本調査では垂直電気探査、TEM 法電磁探査および IP 探（3）地下水位定期観測

査の 3 種類の調査手法を適用した。図－ 12 には調査地点

1）目的
調査対象箇所の地下水位の時期的な変動傾向を把握することを目的として既存井戸の定期観測（月別観測）を行った。

位置を示した。
垂直探査および TEM 法探査は対象地域の地質構造の把握を主な目的とし、また IP 探査は岩盤亀裂系の分布把握を目的とした。

2）調査内容一斉測水箇所として選定した井戸のなかから 16 箇所を月別観測箇所として選定した。これら箇所はアンボボンベ❑ᢿ᷹✢㩷

盆地内の上流から下流まで均等に分布するよう選定した。
図－ 10 には地下水位観測箇所位置図を示した（図－ 10 中には一斉測水箇所も併せて示した）。

凡 nd
例
Lege
98
97
14020 2288

Monitoring well
一斉測水井(seasonal)

26

Monitoring well

148

月別観測井
(monthly)

17

143

102
29

125

e
ut

103

Ro

34

151

152

13

16

128
15

42

ಠ଀㩷
ု⋥តᩏ㩷
TEM ᴺ
IP ᴺ

131

161

86

図－ 12

606

物理探査調査地点位置図

2533）調査結果249
302602600
246 301
222
203
228 202227

Ro

605 3 10
604
518
514
276
275

ute 10N

231 237
165
0

2.5

5

10
km

図－ 13 には図－ 12 に示した測線における探査結果から得られた推定地質区分図を示した。

図－10 地下水位観測地点
図－ 10 地下水位観測地点
153マダガスカル南部地域における飲料水供給計画策定における塩水浸入解析モデルを用いた地下水開発ポテンシャルの検討ർㇱၮ⋚ಽᏓၞ䈱⹜ជ੗ᚭ㩷

F015 ࿾ὐ

図－ 14

࿑䋭㪈㪌㩷
図－
15 㔚᳇વዉᐲಽᏓ࿑䋨㪉㪇㪇㪌
電気伝導度分布図（2005ᐕ年㪐9 ᦬䋩㩷
月）

試掘調査地点位置図ධർ

確認できず、上流から流下した地下水はそのまま海へ流去していると考えられた。
（6）水質調査

ၸⓍጀ㩷

ၮ⋚ጤ

1）目的
調査対象地域の地下水および表流水の水質分布を把握す
図－ 13

推定地質区分図ることを目的として水質調査を行った。
2）調査内容（5）試掘調査
1）目的
調査対象地域の地質構造把握および地下水開発ポテン

調査箇所は既存井戸インベントリー調査結果より把握された井戸より選定した。
調査項目は主要溶存成分および電気伝導度などである。

シャルの把握を目的として試掘調査を行った。

3）調査結果2）調査内容図－ 15 には調査結果より得られた電気伝導度の分布図

試掘調査では機械ボーリングによる深井戸掘削（50 ～を示した。図－ 15 に示す通り、電気伝導度は北部基盤岩

200m、15 箇所）と、手堀による浅井戸掘削（25m 深度、5分布域で 300mS/m より小さく、また盆地内部～沿岸域に箇所）の 2 種類の調査を行った。

かけての堆積層分布域で 300mS/m より大きな値を示すと

図－ 14 には試掘調査地点位置図を示した。

いう結果になった。ただし、沿岸域のアンボボンベ市内の3）調査結果浅井戸のなかには 300mS/m より小さな値を示す箇所も確調査の結果、北部基盤岩分布域において掘削した試掘井認された。

戸からは生産可能な水量を得られることが明らかになった。一方で沿岸の堆積層分布域においては多くの試掘井戸

㒠㔎
=P

឴᳓
=Q

で地下水位が確認できず、確認できた場合でも塩分濃度が高い（電気伝導度で 500mS/m 以上）地下水が得られるという結果になった。

⫳⊒ᢔ
=E

ᶩ㙃㊂
=R

ᶐㅘ

ただし、沿岸域の F015 井戸では 300mS/m 程度の比較

ફᵹ⾂⇐

また、当初アンボボンベ盆地は沿岸部に分布する砂丘地
可能性もあったが、試掘調査の結果そのような地質構造は
154

ᶏጯ⍾ਐ

ᵹਅ㧔ᵩ᳓ᤨߩߺ㧕的電気伝導度の低い地下水が得られることが確認された。
帯の下部に基盤岩の高まりがあり、同盆地は閉鎖している㒠㔎 ⫳⊒ᢔ
=P =E
឴᳓
=Q

⴫㕙ᵹ಴

ၸⓍጀ

ᶐㅘ
ᶐㅘ

ၮ⋚ጤ

࿾ਅ᳓
ᵹ಴
=GWoutᶏ࿑ 䋭㪈㪍㩷 䉝䊮䊗䊗䊮䊔⋆ ࿾ 䈱᳓ ᓴ Ⅳ

図－ 16

アンボボンベ盆地の水循環機構

こうえいフォーラム第 16 号 / 2007.12

4. 水収支解析

水量を算定することとした。その結果、流域年間降水量と（1）地下水流動機構

して 543mm/ 年の値が得られた。
2）地下水流去量

これまで示した各種の地下水調査結果に基づき、調査対
象地域の地下水流動機構を推定した。

地下水流出量はアンボボンベ盆地から海岸砂丘を経て海に流出する地下水の量をダルシーの法則に従って算定し

図－ 16 には推定されたアンボボンベ盆地における地下水流動機構を示した。図－ 16 に示すとおり、調査対象地

た。
図－ 17（a）、（b）には地下水流去量算定模式図を示した。

域のアンボボンベ盆地は北部の基盤岩分布域を涵養域とし、アンボボンベ盆地下流の沿岸域を流出域とした地下水流動機構を構成していると考えられる。
上流部では岩盤の亀裂中や、風化帯を主な帯水層として地下水は流動し、その後これら地下水は盆地内の堆積層（第三紀、第四紀）中を帯水層として流動する。そして、最終⹜ជ੗ᚭ F015࿾ਅ᳓૏ᮡ㜞
Elv. 㧩6.1m

的には海岸砂丘部の下部を通過して海に流出する。調査実

L = 30km

施以前は、当該盆地は閉鎖水系であるとの説も存在したが、この調査の試掘調査の結果、砂丘地帯の深部には不透水層は存在せず、砂層を帯水層としてそのまま海へ流去してい

10.5km⹜ជ੗ᚭ F030
࿾ਅ᳓૏ᮡ㜞
Elv. 㧩4.5m

5.5km

ることが確認された。
一方で、アンボボンベ市内周辺に偏在する浅層地下水で図－ 17(a)あるが、通年に渡って地下水が枯渇せず存在することから、

地下水流去量算定結果

上流からの継続的な涵養源が存在することが推察された。
涵養源としては、市内周辺の砂丘地帯からの降雨直接涵養⹜ជ੗ᚭ F015࿾ਅ᳓૏ᮡ㜞
Elv. 㧩6.1m

が想定される。さらにはアンボボンベ市内北方にあるサリ⹜ជ੗ᚭ F030
࿾ਅ᳓૏ᮡ㜞
Elv. 㧩4.5m

モント湿地からの地下水涵養も想定される。同湿地はアン
ボボンベ盆地上流から流れるベマンバ川の最末端にあり、同河川が洪水になった場合の貯水池のような働きをしてい90 m

る。また、同湿地周辺を乾季に訪問したところ、付近の住図－ 17(b)

民が地面を掘削して地下水を得ているのを確認した。このことから、このサリモント湿地からも地下への浸透のあることが推察される。

地下水流去量算定結果

試掘井戸 F015 および F030 の地下水位標高から地下水の動水勾配を算定した。さらに、F015 井戸における揚水試験の回復試験結果から透水係数として 9.2 × 10-2 cm/s
および 6.8 × 10-2 cm/s の値が得られている。ここでは両（2）水収支構成項目
図－ 16 に示した地下水流動機構においては、水収支は以下の式で表現される。

P ＝E +R（1）

R ＝ Q + GWout

（2）

ここに
P ：降水量E ：蒸発散量R ：涵養量Q ：揚水量GWout ：地下水流去量

者の平均値をとって 8.0 × 10-2 cm/s を採用する。さらに
帯水層の幅は 30km、帯水層の厚さは 90m とした。
こうして得られた値から下式によって地下水流出量を算定した。
Q ＝ K ×i ×L ×h ＝ 0.08×10-2×0.0007×30,000×90＝ 1.512(m3/s) ＝ 47,682,432(m3/ 年）
ここに
Q ：地下水流去量（m3/s）
K ：透水係数（cm/s）
i ：動水勾配
L ：帯水層幅（m）
ｈ ：帯水層厚（m）（3）水収支の算定
1）降水量
降水量は調査対象域における降水量観測所に対して地下水流出量は 47,682,432 m3/ 年となり、この値を流域面積（1,923km2）で除すると 24.8mm/ 年となる。

ティーセン分割を行い、その分割面積比率に応じた面積降155

マダガスカル南部地域における飲料水供給計画策定における塩水浸入解析モデルを用いた地下水開発ポテンシャルの検討

3）地下水揚水量2）使用モデル

調査対象地域の地下水利用量の詳細な情報を得ることはシミュレーションには塩水浸入解析機能（密度流解析困難であるが、ここではこの調査を通じて行ったインベ機能）を有する米国地質調査所（USGS）による SEAWAT

ントリー調査の結果に基づいて地下水利用量の概算を試み（SEAWAT:A Computer Program for Simulation of Three-

た。

Dimensional Variable-Density Ground Water Flow）を 使

算定の結果、80,265m / 年の値を得た。ただし、この値
3を流域面積（1,923km ）で除すると 0.042mm/ 年と降水量2用した。
このモデルは世界的にもポピュラーな三次元差分地下水に比べ微小な値となる。

流動解析モデルである MODFLOW（USGS）と、地下水汚

4）地下水涵養量

染物質の移流･分散・化学反応を解くモデルである MT3D

得られた値を（2）式に代入することで、地下水涵養量が（同）をカップリングさせたもので、地下水流動（密度流得られる。

解析機能も含む）と物質移動を同時に計算できるものであR ＝ Q + GWout ＝ 80,265 + 47,682,432 ＝ 47,762,697m3/ 年

る。

この値を流域面積（1,923km ）で除すると 24.8mm/ 年と3）帯水層分布範囲

2

なり、流域降水量 543mm に対しては 4.6% に相当する。
5）蒸発散量

検討対象地域には盆地中心部をのぞいてほぼまんべんな
く井戸が分布し、地下水も盆地内に広く分布していると蒸発散量は（1）式より算定することができる。

考えられる。また、試掘調査の結果でも盆地縁辺部である

E ＝P －R ＝1,044,189,000－47,762,697＝996,426,303m / 年

F009、F014 地点および F018 地点でも地下水が確認されこの値を流域面積（1,923km ）で除すると 518.2mm/ 年

た。したがってこの検討において帯水層分布域はアンボボ

3

2

となる。

ンベ盆地全域とした。

6）水収支

4）地表面標高表－ 2 に得られた水収支を示す。

地表面標高はランドサット画像データから得た地形図（25m 間隔）を使用した。

表－ 2

水収支算定結果

地下水
流出量24.8mm

降水量
543mm

地下水
揚水量
0.042mm5）基盤標高蒸発散量518.2mm

基盤深度は既往のボーリングデータおよび電気探査結果などから JICA 調査団により作成された基盤標高コンター
図を使用した。
ただし、北部岩盤分布域については試掘調査で深層地下

5. 地下水流動解析

水の確認されたなかで最も深い深度である 80m を帯水層

（1）地下水シミュレーションモデルの構築厚と考え、地表面標高から 80m を差し引いた値を基盤標

1）モデル化範囲

高としている。

検討対象範囲は給水計画における地下水水源開発箇所

6）解析メッシュ（F006 および F015 井戸）が含まれるアンボボンベ盆地とする。図－ 18 にモデル化範囲を示した。

解 析 範 囲（94.5km×40.0km）を 500m×500m の 正 方 形の格子に分割した。図－ 19 に解析メッシュを示した。また、塩水浸入状況をより詳細に把握するために垂直方向に6 層に区分している。

࿾ਅ᳓᳓Ḯ㐿⊒▎ᚲ㩷䊝䊂䊦ൻ▸࿐㩷

図－ 18

156

モデル化範囲図－ 19

解析メッシュこうえいフォーラム第 16 号 / 2007.12

7）水理地質区分
水理地質区分は既往の表層地質分布図を参考とした（図－ 8）。
モデル化に際しては、先カンブリア紀の基盤岩、褐色砂・白色砂（第三紀堆積物）、砂丘堆積物（第四紀堆積物）および沖積層の 4 種類に区分して取り扱った。
（2）モデルの検証
1）検証方法モデルの検証は入力パラメータ（水理パラメータ）を変化させて地下水位の平面分布が現地調査結果から得られたものと同等になるように行った。計算は初期水位と最図－ 20

電気伝導度測定結果（2005 年 11 月）

終水位とが同一になるまで（定常状態になるまで）繰り返し行った。
2）境界条件と入力条件a） 固定水頭境界

地域 1 : EC=200mS/m( 塩分濃度 :1,000mg/lit)

固定水頭境界としては、海岸線部に標高 0m を、またアンボボンベ盆地最上流部に標高 380m をそれぞれ設定
地域 2 : EC=500mS/m( 塩分濃度 :2,500mg/lit)

した。アンボボンベ盆地最上流部に固定水頭境界を設定したのは、現地踏査の際最上流部に湧水（乾期でも枯渇せず）が確認されたという事実に基づいている。
ただし、同湧水は流量としては非常に小さいものであったため、先に検討した水収支解析では流域外からアンボボンベ盆地への流入はないものとして、この湧水量図－ 21モデルに入力された初期塩分濃度分布d） 地下水涵養量
地下水涵養量は既述の水収支検討結果から得られた値はカウントしていない。

に基づき 25mm/ 年を使用した。また、同地域では降雨b） 固定濃度境界

浸透後に地層中の塩分濃度が地下水中に溶出していると固定濃度境界としては、海岸線部に海水の塩分濃度考えられることから、涵養量にも初期塩分濃度条件と同35,000mg/lit を設定した。

様の塩分濃度値を与えている。

c） 初期塩分濃度分布e） 分散定数

現地調査結果からアンボボンベ盆地内の塩分濃度分布は電気伝導度が 200mS/m 以下程度の上流部岩盤分布域と同 400 ～ 700mS/m 程度の堆積層分布域に大きく分けられる。こうした状況から、このモデルでは塩分濃度の分散定数は縦方向 1m、横方向 0.1m とした。
f） 飽和透水係数
飽和透水係数は、試掘調査結果を参考として表－ 3 の通り設定した。

分布を次のように簡略化して取り扱った。
図 － 20 に 示 す 電 気 伝 導 度 平 面 分 布 を 参 照 し、 図 －20 中に赤点線で示した境界線より上流部を電気伝導度=200mS/m（塩分濃度＝ 1,000mg/lit）の区間、下流部を電気伝導度 500mS/m（塩分濃度＝ 2,500mg/lit）の区間に区分した。モデルへの入力は電気伝導度の値を塩分濃度に変換した値を適用している（図－ 21）。

表－ 3 使用した飽和透水係数
地層区分
基盤岩
第三紀堆積層
砂丘堆積層 A
砂丘堆積層 B
沖積層

採用値
7.0 × 10-5 cm/sec
3.0 × 10-4 cm/sec
7.0 × 10-2 cm/sec
7.0 × 10-1 cm/sec
1.0 × 10-4 cm/sec

備考
試掘井戸の飽和透水係数
試掘井戸の飽和透水係数
試掘井戸の飽和透水係数
ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ値
試掘井戸の飽和透水係数g） 有効空隙率
有効空隙率は 0.15 を使用した。
3）検証結果図－ 22 には地下水位平面分布の再現結果を示す。

157

マダガスカル南部地域における飲料水供給計画策定における塩水浸入解析モデルを用いた地下水開発ポテンシャルの検討

2）検討方法
予測計算では、設定した地下水開発計画の導入により地下水位の低下とそれに伴う海水（塩水）浸入域の急激な拡大といった影響が生じるかどうかを確認する。
ここでは以下の通りケーススタディを実施して検証を行
青線：実測値
赤線：計算値

図－ 22

うこととした。
①

前項で示した現況再現モデルを使用とする②

F015 井戸の揚水量を 0 ～ 5,000（m3/ 日）まで変化させ検証結果て地下水位の低下量を確認する③（3）将来予測計算

F006 井戸の揚水量を 0 ～ 5,000（m3/ 日）まで変化させて地下水位の低下量を確認する

1）地下水開発計画④

図－ 23 には地下水開発候補地点を示す。

上記地下水位低下量の確認と併せて塩水浸入範囲の変化も確認する⑤

計算期間は 10 年間とした

3）モニタリング箇所の設定
地下水位および塩水浸入範囲の確認は F015 井戸から海岸線までの区間におよそ 1km 間隔で観測箇所を設定してこれらの水位および水質の変化を求めることで行った。図－ 24 には水位・水質モニタリング箇所の設定状況を示す。

F006 ੗ᚭ

឴᳓੗ᚭ㩷F015

F015 ੗ᚭ

No.1
No.3
No.2

No.4

定されている。

No.7
No.6

No.8

䊝䊆䉺䊥䊮䉫੗ᚭ㩷࿑䋭㪉㪊㩷 ࿾ਅ᳓㐿⊒୥⵬࿾ὐ㩷図－ 23 地下水開発候補地点
現在地下水開発計画としては表－ 4 に示す 4 ケースが想

No.5

図－ 24

モニタリング井戸設置箇所

4）計算結果表－ 4

水収支算定結果

ケース

開発井戸

Case-1

F015

Case-2

F006

Case-3

F015

Case-4

F006

開発量230m3/ 日（83,950m3/ 年）
275m3/ 日（100,375m3/ 年）
1,790m3/ 日（653,350m3/ 年）
2,065m3/ 日（753,725m3/ 年）

図－ 25 には予測計算から得られた F015 井戸の揚水量変化（Q=0、1,000、2,000、3,000、4,000、5,000m3/ 日）に伴う観測井戸（含む揚水井戸）の水位低下量と塩分濃度の変化量の関係を示す。
図－ 25 に示す通り、F015 井戸の揚水量の増加とともに地下水の下流側（海側）に設置したモニタリング井戸群の水位低下量は増加しているが、塩分濃度の変化（塩水浸入の程度）は No.6 井戸まで確認されているものの、それよりも内陸側では濃度に変化は生じていない。
さらに、この結果は F006 井戸の揚水条件（0 ～ 5,000m3/
日）を（F015 の揚水条件と同時に）与えた場合も同じものとなった。したがって給水計画で予定されている地下水開発を行った場合でも、地下水位の大幅な低下による塩水浸入

158こうえいフォーラム第 16 号 / 2007.12は生じることはないという結果が得られた。

឴᳓੗ᚭ

求められる。
謝辞：本調査を行うにあたり、国際協力機構、地球環境部

᷹ⷰ੗ᚭおよびマダガスカル事務所より多岐にわたるご協力をいたႮ᳓ᶐ౉ၞ

だいた。ここに深く感謝の意を表する次第である。

No.8

No.7

No.6

No.5

No.4

No.3

No.2

No.1

また、現地カウンターパート機関であるマダガスカル国鉱山エネルギー省のスタッフのこの調査に対する強力なサᶏ஥㩷

ポートにも感謝する次第である。
地下水塩水浸入解析について日本工営中央研究所総合技術開発部高橋昌弘課長より有益な助言を頂いたことにも深く感謝する次第である。

400

No.7

No.6

350

参考文献
1） 国際協力機構：マダガスカル国南部地域における自立的・持Increment of concentration (mg/lit)

300

続的飲料水供給計画調査 事前調査報告書、2004.

2502） 国際協力機構：マダガスカル国南部地域における自立的・持

200

No.1

150

100

続的飲料水供給計画調査 最終報告書、2007.
No.2

Q=1,000
Q=2,000

No.3

Q=3,000

50

No.4
No.5

No.8

Q=4,000
Q=5,000
0
-

1,000

2,000

3,000

4,000
5,000
6,000
Distance from pumping well (m)

図－ 25

7,000

8,000

9,000

10,000

検討結果

6. おわりに
これまでに今回実施したような数値解析を用いた地下水
開発可能量の評価は、これまでは大規模な地下水開発プロ
ジェクトにおいて実施される場合がほとんどであった。
ところが、飲料水開発プロジェクトは多くの途上国で人間の安全保障という考えに基づく BHN（Basic Human
Needs）の向上を目指すうえで欠くことの出来ない援助分野である。
とくに、近年は地下水府存量が（質・量の面で）限定された地域においても、持続的に開発可能な給水計画を立案するといった技術的にも困難なプロジェクトへの要求が高まりつつある。そういった場合にはこれまで以上に精度の高い地下水開発ポテンシャルの評価が求められる。
したがって、今回用いたような塩水浸入解析モデルを用いた検討も今後ますます必要性が高まることが予想される。
このような数値解析技術は、ともすると万能なツールのような誤った理解をされるおそれもあり、そこから導き出される答えに対しては慎重な取り扱いが必要である。
いずれにしろ、こうした数値解析は、事前に行う様々な地下水調査の実施と、その結果を用いた地下水流動系の把握が必要不可欠な検討事項となる。このような数値解析技術の導入を検討する場合には、その数値解析を強力にサポートするような適切な現地調査の計画・実施が159