こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 25 号 / 2017 . 3

泥炭地湿原における水位および地表高変動の観測
OBSERVATION OF WATER LEVEL AND PEATLAND SURFACE OSCILLATION
藤村 善安 * 山本 芳樹 *Yoshiyasu FUJIMURA and Yoshiki YAMAMOTO

It has been pointed out that water levels were not always measured appropriately in mire
ecosystem monitoring due to peat surface oscillation. Hence, we measured water level and peat
surface oscillation at Nishibetsu mire, eastern Hokkaido as an sample site. The results showthat peat surface ﬂuctuated with small range of about 1 cm as water level ﬂuctuated. Therefore,
measurement of peat surface ﬂuctuation is not necessarily required for water level monitoring inNishibetsu mire in case of short-term monitoring. However it is important to use an elevational
benchmark in case of multi-year monitoring because peaty ground can be accumulated/shrunk
due to plant litter production/peat decomposition.

Keywords : peat surface oscillation, Nishibetsu mire, ecosystem monitoring, water level
fluctuationの推定や空間的な水頭分布を知るうえでは絶対水位が重要な

1． はじめに意味を持つ。 したがって水位計の設置や、 水位観測結果の解

泥炭地湿原は、 過湿な条件によって生態系の生産速度が釈は、 水位観測地点における地表面の上下動といった地盤の分解速度を上回る場所に成立する泥炭 （未分解の植物遺体）不安定さに関わる特性について理解したうえで行われなけれが堆積する湿原である。 この泥炭地湿原は、 大気中の二酸化ばならない。 しかし必ずしも、 地表面の上下動特性を踏まえた炭素を固定 ・ 蓄積する機能、 洪水緩衝 ・ 水質浄化といった調観測は行われておらず、 例えば八甲田山湿原における水位の節的な機能のほか、 特有の生物の生息地としての価値や文化モニタリングでは経年的に水位計の水かぶり深度が大きくなっ的な価値を有し、 全国の泥炭地湿原 （約 1,100km 2 ） の経ている結果が示されているものの、 それが水位の上昇を意味済的価値は年間 8000 億円以上になると試算されている 。

しているのか、 あるいは水位計自体の沈下を意味しているのか

1）

このように重要な泥炭地湿原の特徴は、 第一に過湿であるとが判断できない状態となっている 6）。 これは、 水位の観測基いう水文環境によって維持されているため、 湿原生態系のモニ準が曖昧なまま観測されたために、 観測された水位データがタリングにあたっては水位の観測が必須項目とされ、 実際に多実質的に活用性に乏しいものになっている例である。 このようくの泥炭地湿原で水位観測が実施されている。 野外におけるなことが起きるのは、 地表面の上下動といった地盤の不安定さ

地下水位の観測は、多くの場合観測用の井戸を設けて行われ、に関する観測に基づき、水位観測上の留意点を整理するといっその方法については説明する文献2）,3）もあり、 難しいことではない。 しかし、 泥炭地の場合には、 水位の上昇下降に応じて4） ,5）たプロセスが確立されていないためである。
そこで本研究では北海道の西別湿原をフィールドとして、（1）、 それに起因する水位および地表面の上下動を観測すること、 および観測結果特有の留意すべき点がある。 すなわち、 水位計自体が上下動を踏まえて （2） 地表高の変動特性を把握したうえで水位観測することのないように設置した場合には、 地表面と地下水面と上の留意点を整理することを目的とした。

地表面が上下動することが知られておりの距離 （以下、 相対水位） を知ることができず、 水位計を地表面の上下動に連動して動くように設置した場合には地下水面の標高など不動点に対する水位 （以下、 絶対水位） を知ることができないという点である。

2． 調査地概況
観測は北海道野付郡別海町にある西別湿原 （北緯 42 度

湿原における生物分布や生化学的反応 （メタン生成等） を23 分、東経 145 度 03 分）で行った。1981 年～ 2010 年のデー規定する要因としては相対水位が重要で、 湿原全体の水収支

タによれば、 別海町の平均気温は最暖月 （8 月） が 18.1℃、* 技術本部 中央研究所 総合技術開発部

最寒月 （2 月） が －7.2℃、 年間降水量は 1,135mm となっている。
57

泥炭地湿原における水位および地表高変動の観測

水位観測基準とした鉄棒

約 0.4m32

絶対水位計の固定位置
相対水位計の固定位置（観測井（塩ビ管）管頭）

33

およその
水位変動範囲GL+0.05m～GL-0.35m
34

約 0.8m
約 1.5m図－ 1 水位観測地点 （赤丸）
図-1 水位観測地点（赤丸）
図中右上が北東地点、 中央が中央地点。
図中右上が北 東地点、中央が中央地点。黄線は排9)
黄線は排水路を示す。 既往報告書を基に作図。
水路を示す。既往報告書 9)を基に作図。

水位計

西別湿原は、 西別川とその支流である測量川にはさまれた泥炭層層厚 約 1.45m (中央地点)

湿原で、 1965 年の時点では 68 ha あった湿原が、 主に農

約 1.65m (北東地点)

地開発によって減少していった結果残された断片的な湿原で、周囲を排水路に囲まれている 7）。
地形 ・ 地質的特徴をみると、 湿原内の標高は、 30 ～ 35mで東側にむかって傾斜している。 湿原基底の地質は更新世の砂礫層
約 1.0m

茶志骨層に属する氾濫原堆積物で、 主に砂と礫から構成されている 8）。 その基底の上に、 厚さ 0.9 ～ 2.0m の泥炭層が堆積している 7）。
湿原の植生は、 中央部にチャミズゴケの優占する植生が広がり、 湿原辺縁部はハンノキやヤチカンバからなる湿地林が成立している 9）。 ヤチカンバは、 この西別湿原のほか日本には

図2 水位・地表高観測法の模式図
図－2 水位 ・ 地表高観測法の模式図

十勝地方の更別湿原にのみ生育する希少種で、 それぞれの生育地は北海道指定天然記念物に指定され保護が図られてれる 1.00 ～ 1.45m （ハンドオーガで何も採取できなかった固いる。

形物の少ない層） を避けて地表下 0.8m までとした。 北東地点の場合には、 中央地点で認められたような固形物の少ない

3． 観測地点 ・ 観測方法

層は確認できなかったが、 中央地点に合わせて地表下0.8m

観測は図－ 1 に示す 2 地点で行った。 この 2 地点は、 少とした。 次に観測井 （塩ビ管） の付近に泥炭層基底の砂礫層ない地点数の観測で湿原全体の状況を捉えることを企図して、に約 1.0m 埋まるよう鉄棒を打ちこみ、 その天端を絶対水位観水位が高い地点 （中央地点） と、 水位が低い （北東地点） と測用の基準点とした。 絶対水位の観測は、 基準点とした鉄棒9）いう位置づけで選定されている 。 ハンドオーガで掘削した際を用いて固定した水位計 （絶対水位計） を用いて観測し、 相に観察された各地点の土壌は、 中央地点の場合、 表層から深対水位は観測井の管頭に固定した水位計 （相対水位計） に度 1.00m まで泥炭、 1.00 ～ 1.45m がハンドオーガで何も採よって観測した。 相対水位計は上昇下降するため、 絶対水位取できない固形物の少ない層で、 1.45m で砂礫層となってい計と接触することのないよう、 2 つの水位計は深度にして 0.1mる。 北東地点の場合、 表層から 0.65m までが泥炭、 0.65 ～以上の間隔を開けて設置した。 ここで相対水位は、 地表高に1.60m までが礫が混じる泥炭、 1.60m で砂礫層となっている。

対する相対水位計の設置深度が変化しないという前提で観測各地点における水位 ・ 地表高観測方法を図－ 2 に示す。 地しており、 その前提を成り立たせるために先述のように地表高下水位観測用の井戸として、 多数の穴をあけた塩ビ管を打ちこ変動に大きく影響すると考えられる層を避けて塩ビ管を設置しんだ。 塩ビ管の設置深度は中央地点の場合には泥炭の浮き沈ている。 ただし泥炭の沈下 ・ 収縮が地表下 0.8m より浅い深み ・ 膨張収縮によって地表高の変動に大きく影響すると考えら度で生じた場合には、 塩ビ管のみが浮き上がるなどして地表58

こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 25 号 / 2017 . 3

高に対する相対水位計の深度が変化する可能性がある。 本稿

絶対水位と同様、 基準鉄棒からの鉛直距離として整理した。

で示す観測結果はその点に注意が必要である。 水位計は応用地質社製 S&DLmini （測定レンジ 5m 測定精度± 5mm以内） を使用し、 別途湿原内で観測した大気圧をもとに補正

4． 観測結果を行い堪水深 （水位計の水かぶり深度） を得た。 なお泥炭地

図－ 3 に地下水位および地表高の観測結果を、 表－ 1 ににおいては、 植物の生長 ・ 分解や動物 （作業員も含む） の観測結果の概要を示す。 水位変動についてみると中央地点、踏圧によっても容易に地表高が変わるため、 ここで使用した水北東地点とも降雨に応じて水位が上昇する類似した変動を示

位計の精度 （± 5mm） 以下の変動については、 実際の観した。 経時的変動をみると、 両地点とも 6 月の観測開始以降測上の問題は生じないと考えられる。の少雨期間には水位が低下し、 7 月上旬から 8 月 10 日の降観測は 2015 年 6 月 10 日～ 2015 年 10 月 28 日の無雪期

雨による水位上昇時まで絶対水位計の設置深度を下回り欠測間に 1 時間に 1 回行い、 日平均値として整理した。 なお本研となる日が多かった。 得られたデータの中での絶対水位の変究では高さの基準とする鉄棒天端の標高は求めておらず、 絶対動幅 （最高水位―最低水位） は、 中央地点で 0.368m、 北水位の観測結果は鉄棒天端からの鉛直距離として表した。 観測東地点で 0.379m であった。 相対水位は中央地点、 北東地開始日の 2015 年 6 月 10 日時点の地表面高 （基準鉄棒 －m）

点とも最大値は地表高付近で、 7 月上旬から 8 月 10 日までの水位が低い時期以外は、 地表下 0 ～ 0.2m の範囲に水位は中央地点で 0.395m、 北東地点で 0.445m であった。
地表面の上下動は、 絶対水位と相対水位の差として求め、

北東地点

中央地点

-0.42

地表高（基準鉄棒-m）

-0.38

-0.39

-0.44350
280
210

-0.7
-0.9

140

降水量

70

-1.1

6/10

7/10

8/9

9/8

10/8

地表高=0m

0

相対水位

-0.4

140

降水量

-0.6
-0.8
6/10

7/10

8/9

9/8

210

10/8

280
210

-0.7
-0.9

140

降水量

70

-1.1

6/10

7/10

8/9

9/8

10/8

地表高=0m

0

280

-0.2

相対水位

-0.6

0-0.8

210
140

-0.4

70

0
350

0.2

280

-0.2

絶対水位

-0.5

-1.3

350

0.2

相対水位（GL+m）

0

相対水位（GL+m）-1.3

降水量（mm/day）

-0.5

350

-0.3

絶対水位（基準鉄棒-m）

絶対水位

降水量（mm/day）

絶対水位（基準鉄棒-m）-0.3

降水量（mm/day）

-0.40

-0.43

降水量（mm/day）

地表高（基準鉄棒-m）があることが多かった （図－ 3）。

70

降水量

06/10

7/10

8/99/810/8

図-3 地下水位、地表高観測結果
図－ 3 地下水位、 地表高観測結果
横軸は 2015 年の月 / 日。 降水量は気象庁アメダスの別海観測所のデータ。 水位データは一部異常値と思われたデータを除いて整理した。
59

泥炭地湿原における水位および地表高変動の観測表－ 1 地下水位 ・ 地表高の観測結果

地表高

絶対水位

地表高

最高値

-0.389-0.387-0.408-0.427

最低値-0.757-0.397-0.787-0.438

変動幅

0.368

0.011

0.379

0.011

変動幅比

0.029

0.028

水位、 地表高とも基準鉄棒 -m で示した。 変動幅比は、 地表高変動幅／絶対水位変動幅を示す。

R² = 0.8191-0.388-0.390-0.392-0.394-0.396

北東地点-0.428R² = 0.2018-0.8-0.6-0.4

地表高（基準鉄棒-m)

絶対水位

北東地点
地表高（基準鉄棒-m)

中央地点

中央地点
-0.386-0.430R² = 0.8539-0.432-0.434-0.436-0.438

R² = 0.5892-0.8-0.6-0.4

絶対水位（基準鉄棒-m)

図－
地下水位と地表高の相関関係
図-4 4 地下水位と地表高の相関関係
2 つの期間 （6/12 ～ 7/5 （□）、 および 8/11 ～ 9/1 （○））
について示す。

地表高の変動についてみると、 中央地点では 8 月以降 10変動幅比が 74% に及ぶ例も知られている 4）。 本研究で観測さ月の観測終了まで、 水位上昇時に地表高も上昇し、 水位下降れた地表高変動幅は、 中央地点、 北東地点とも 0.011m、 水時に地表高も下降するという対応関係が認められた。 北東地位変動幅に対する地表高変動幅比は、 3% 弱とあまり地表高点では 6 月から 8 月下旬まで、 水位上昇時に地表高が上昇の変動がない場所であることが分かった。 変動が小さい理由とし、 水位下降時に地表高も下降していたが、 9 月以降は水位しては、泥炭層厚が 150cm 程度と薄いことによると考えられる。と地表高の変動にそのような対応関係は認められなかった。 水位の上昇下降に対応した地表高の上昇下降が認められた 6 月（2） 地表高変動に係る水位観測上の留意点

12 日～ 7 月 5 日の期間、 および 8 月 11 日～ 9 月 1 日の期

本研究の観測結果では、 西別湿原では水位変動に起因す間について、 絶対水位と地表高の相関をみると、 中央地点でると考えられる地表高の変動が確認されたが、 その変動幅はは 8 月 11 日～ 9 月 1 日の期間、 北東地点では 6 月12 日 ～約 1cm で、 絶対水位の変動幅に対する地表高の変動幅は7 月 5 日の期間に強い相関が認められた （図－ 4）。 得られた3% 弱であることが示された。 この点を踏まえて西別湿原におデータの中での観測期間全体の変動幅は中央地点、 北東地点ける水位観測上の留意点は以下のように整理される。とも 0.011m であった。 水位変動幅に対する地表高変動幅の比●率は中央地点で 2.9%、 北東地点で 2.8% であった （表－ 1）。

観測目的を限定しない基礎データとして水位のモニタリングをする場合、 水位の上昇下降に伴う地表高の上昇下降を大きく意識しなくても実用上問題はない。

●

5． 考察ただし、 実際に水位変動に応じて地表高が変動することが観測されたことから、 高い精度を要する場合には相（1） 西別湿原における地表高変動特性

対水位と絶対水位を区別して観測あるいは解釈を行う

西別湿原の地表高変動特性として、 変動要因と変動幅につ必要がある。 その際には、 0.011m という西別湿原のいて以下に検討する。 泥炭地の地表高変化のメカニズムとして

地表高変動幅は、 調査者の立入り等の影響より小さいは、 泥炭の分解や排水時の圧密による地盤沈下に伴う低下、可能性があるため、 作業用の足場を設置して観測井戸

植物の生長による上昇、 泥炭中のメタンガス生成 ・ 蓄積やメタ周辺に立ち入らなくても良いようにする等の検討も必要

ンガスの溶解による浮力変化に伴う上昇下降、 絶対水位の上となる可能性がある。

昇下降に伴う浮力や体積の変化による上昇下降が知られてい
10） ～ 14）●絶対水位と相対水位のどちらか一方を観測するのであ。 本研究で観測された地表高変動については、 少なれば、 少なくとも経年的な観測を行う場合には、 絶対くとも水位と地表高変動に強い相関が認められた期間 （中央地水位を観測するべきである。 その理由は植物の生長と点における 8/11 ～ 9/5、 北東地点における 6/12 ～ 7/5） につ枯死の繰り返しによって、 泥炭が蓄積して地表高が上いては、 水位変動が要因となっていると考えられる。 それ以外昇することが考えられるほか、 荷重の増加や泥炭の分の期間の地表高変動については、 水位計の誤差範囲におさ解による地表高の低下も想定されるためである。 また、まりうる変動幅であり、 観測上は問題にならない程度といえる。

1． はじめにで述べたように、 地下水の流れ等を検討す

泥 炭 地 に お け る 地 表 面 の 上 下 動 幅 は、 そ の 場 所 の 水 位るために水頭分布を調べることが目的の場合には、 当変動幅のほか、 泥炭の厚さや性状に規定されると考えられ、然絶対水位を計測するべきである。 なお、 観測が長期ニュージーランドの泥炭層厚 7m の場所における観測例では、に及ぶ場合には観測の基準とする点 （本研究の場合に年間変動幅 28cm、 その場所の水位変動幅に対する地表高は砂礫層に固定した鉄棒の天端） についても、 1 年にる60こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 25 号 / 2017 . 3

1 回程度は測量によって標高を確認することが望ましい。
●園研究紀要、 第 10 号、 pp.1-7、 2010

観測方法の項で記したように、 観測井戸 （塩ビ管） の12） Glaser, P.H., J.P. Chanton, P. Morin, D.O. Rosenberry,

抜け上がりが生じる可能性を考慮すると、 必ずしも本研

D.I. Siegel, O. Ruud, L.I. Chasar, and A.S. Reeve : Surface

究の方法では地表高変動を捉えきれない可能性が残deformations as indicators of deep ebullition fluxes in a large

る。 特に観測井の設置深度が、 泥炭の浮き沈み ・ 膨northern peatland, Global Biogeochemical Cycles, 18,張収縮が生じる深度である場合には、 別途地表高の観GB1003, 2004, DOI:10.1029/2003GB002069

測を行うことが望ましい。 別途行われた地表高観測方

13） Strack M, Kellner E, Waddington JM. : Effects of entrapped法の例としては、 本研究の方法より精度が劣る可能性

gas on peatland surface level f luctuation. Hydrologicalがあるが GPS を用いた方法

Processes, 20, pp.3611-3622, 200612）, 15）、 連続的なデータ取得は難しいが定期的な地表高測量により調べた方法

16）が挙げられる。
現在泥炭地の水位計測で一般に行われているのは、 相対14） 飯山一平 ・ 宮崎毅 ・ 中野政詩 ・ 井本博美 : 地下水位変動に伴う泥炭土の収縮 ・ 膨張について . 農業土木学会論文集、 205、
pp.1-11、 2000

水位の観測である 17）。 本研究で示したように絶対水位の観測

15） Reeve, A. S., Glaser, P.H., and Rosenberry, D.O. :Seasonal

は難しいことではない。 水位観測の方法は目的に応じて定め

changes in peatland surface elevation recorded at GPS stationsられるものであるが、 今後は絶対水位の観測を行うことも検討

in the Red Lake Peatlands, northern Minnesota, USA, Journalに入れることが望ましい。

of Geophysical Research: Biogeosciences, 118, 1616–1626. ,DOI:10.1002/2013JG002404

参考文献1）
2）16） 小野寺康浩、 石渡輝夫、 橋本諭 : 二次造成泥炭草地における笹渕紘平 : 湿地が有する経済的価値の評価結果について . 湿地

地盤変動の経年変化 . 寒地土木研究所月報、 638、 pp.10-16、研究、 5、 pp.41-48、 2014

2006

中田達、 塩沢昌 : 水文 ・ 水質環境の調査法 . 鷲谷いづみ ・ 宮下直 ・ 西廣淳 ・ 角谷拓編、 保全生態学の技法 調査 ・ 研究 ・ 実践17） 環境省生自然環境局生物多様性センター : モニタリングサイト
1000 陸水域調査 湿原調査マニュアル第 5 版、 2016

マニュアル、 東京大学出版会、 pp.239-257、 20103）

Bohn CC. : Guide for fabricating and installing shallow
ground water observation wells. USDA Forest service Rocky
Mountain Research Station, Research Note RMRS-RN-9,
pp.1-5, 2001

4）

Fritz C., D.I. Cambell, and L.A. Schipper: Oscillating peat
surface levels in a restiad peatland, New Zealand-magnitude
and spatiotemporal variability, Hydrological Processes, 22,
pp.3264-3274, 2008, DOI: 10.1002/hyp.6912

5）

梅田安治、 井上京 : 泥炭地における地盤変動の実態解析 . 農
林水産技術会議事務局編、 湿原生態系保全のためのモニタリン
グ手法及び農用地からの影響緩和方策の確立に関する研究 （研究成果 297）、 農林水産会議事務局、 pp.17-22、 1995

6）

生物多様性センター : モニタリングサイト 1000 陸水域 （湖沼 ・湿原） 2009-2013 年度とりまとめ報告書、 20147）

橘ヒサ子、 吉野裕幸、 新沢一修、 佐藤雅俊 : 西別湿原の植物生態学的研究、 （財） 自然保護助成基金 1994-1995 年度研究
助成報告、 pp.183-194、 19978）

松井公平 : 五万分の一地質図幅説明書 西別 （釧路第 11 号）、
北海道地下資源調査所、 19739）別海町教育委員会 : 北海道指定天然記念物 「西別湿原ヤチカンバ群落地」 調査報告書、 201310） 宮地直道、 神山和則、 大塚紘雄、 粕渕辰昭 : 美唄泥炭地における地盤沈下 . 日本土壌肥料学会誌、 66、 pp.465-473、 1995
11） 藤村善安、 冨士田裕子、 水田裕希 : サロベツ湿原におけるチマキザサおよびミズゴケのフェノロジー観察結果、 北海道大学植物61