大林組技術研究所報No.72 2008

底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果
杉

本 英 夫

赤 川 宏

幸

Soil Moisture Control with the Underground Irrigation Systemand the Effects of Rooftop Greening in the Improvements of Thermal Environments
Hideo Sugimoto

Hiroyuki Akagawa

Abstract
Performances of the underground irrigation system for rooftop greenings are investigated for both thesmall-scale test fields and the greening made on the roof of a real building in central Tokyo in order to makeclear the mitigating effects of the greening on the urban heat islands. Measurements of soil moisture,
meteorological variables, as well as the surface temperature with an infrared camera are made. The extents of
the area of soil moisture sufficient to the plant growth, and their dependence on the water-supply frequencies,
are mainly concerned. The results are summarized as follows.1)The water supply of 5 L/m2 every day was
found enough to appropriately hold the moisture conditions of the 50 mm thick soil even within 3 m distant ofa water supply point under the hot weather conditions. However, the management of water becomes difficult
when the distance from the water supply point is increased to 5 m. 2)Thermal image observations of therooftop greenings show the well correspondence between the parts of the low surface temperatures and thosewith good plant growth. 3)The fact that the surface temperatures of the well-irrigated greening bed are
significantly lower than the surrounding artificial surfaces indicates the effectiveness of the rooftop greening in
the improvement of the urban thermal conditions.
概要

本研究では，底面潅水システム稼働時の潅水管理の状態と熱環境の緩和効果を明らかにするため，小規模試
験体および実物件を利用して調査を行った。土壌水分測定および熱画像撮影の結果，次のことが分かった。1)
高気温となる夏季では，土の厚さ50mmでも毎日5L/m2の水を供給すれば，給水点から3mの範囲は土壌水分を適切に管理できる。しかし，給水点から5m以上離れると土壌水分の管理が困難になる。2)緑地を撮影した熱画像
で温度が低い場所は，植物の生育に適する土壌水分状態の範囲と重なる。適切に潅水管理されていることは，
熱画像による表面温度の測定でも判断できる。3)底面潅水システムで適切な水分管理が行われている屋上緑地は，周辺の人工物より表面温度が低くなるので，都市の熱環境緩和が期待できる。

１. まえがき

管理時の性能を調べる必要があった（Fig. 1参照）。
本研究では，技術研究所内に設けた試験施設で底面潅水システムを稼働させて，長期測定を行い，水分の状態を調査した。また，植物の生育観察の関連では，地上から赤外
線サーモグラフィーによる熱画像で土壌水分の分布を可都市部のヒートアイランド現象の原因は，緑地の減少がその一つである。植物が良く茂る緑地の表面温度は，周囲の人工表面より低い温度であることから，ヒートアイラン
ド現象の緩和に役立つとされる。限られた都市空間の中で緑地を増やすことは容易ではないが，行政や自治体が熱心に取り組み始めた結果，建物屋上の緑地が増えている。例
えば，都が2001年から緑化計画の提出を義務化する条例を施行してから7年間で，屋上等緑化面積は89万m2に達し，
2006年度だけで17万m2も増えた1)。
建物緑化を進める場合，できるだけヒートアイランド現象の緩和に役立つ技術の採用が望まれる。荷重制限がある
屋上で，土が適切に湿っており，蒸発散が活発である緑地を造ることは，さほど困難ではなくなっている。最近開発した底面潅水システムは，薄い土の層でも植物生長に必要な水分を供給できる2)。しかし，潅水時の保水状態や気温
湿度の影響を受けるため，適切な土壌水分状態に保持できる距離が変わる。システムの信頼性を高めるためには，水◆水量は、導水シートの性能で決まる。
◆水の到達距離は、蒸発ポテンシャル水分ポテンシャルの影響を受ける。
・蒸発ポテンシャル（大気の気温・湿度、植物の吸収）・水分ポテンシャル（土の吸水・保水量）
蒸発ポテンシャル＜水が移動する場所＞①土中②導水シート③排水シート面との界面

水分ポテンシャル

①
②
③
給水点

距離 X mFig. 1 土壌水分の分布を決める要素
Governing Factors of Soil Moisture Distribution

1

大林組技術研究所報No.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果

視化し，潅水の到達距離との関係を検証した。そして，都内に設置された屋上緑地で，土壌水分の測定と熱画像の撮影を行い，研究成果を実証した。本報告は，これらの結果
を述べる。

土・植物
導水シート
排水シート
遮水シート

植栽基盤の断面木本

２．水分測定と熱画像による潅水管理の確認

草本

2.1 試験施設の概要
設置状況をPhoto 1，使用した施設の模式図をFig. 2に示す。緑化施設はコンクリート枠で囲い，東京都清瀬市内の大林組技術研究所の屋上実験テラスに置いた。一つの緑
地サイズは，幅1.5m×長さ10mで，土の厚さ50mmと150mmの2条件とした。緑地に使う土は，関東地方の一般的な畑地の表土（黒土）と軽石や有機質を混合した人工軽量土の2種類とした。潅水はタイマー制御で行い，水量は実験条
件に応じて変更した。
土壌水分測定は，土の厚さ50mmをTDR方式，150mmをテン
シオメーター方式で行った。土壌水分センサーは，点滴パイプ（給水点）から1m間隔に設置した（Fig. 2参照）。センサーの埋込みは，TDR方式で地表面から深さ40mm，テン
シオメーター方式で地表面から深さ100mmとした。測定は通年行い，データ記録は30分毎に小型ロガーに保存した。
データは，パソコンで回収した後，毎時の平均値に整理して考察に用いた。雨量は，2006年のみ転倒枡の雨量計で毎時のデータを記録し，それ以外はアメダスを利用した。
緑化植物は，土の厚さ50mmに草本（タマスダレ：ヒガンバナ科）と150mmに木本（ツツジ：ツツジ科，コニファー：マツ科）を採用し，給水点から500mmの等間隔で植えた（Photo 1参照）。

土層厚

150mm

50mm

10m

1.5m
点滴パイプ（給水点）
Photo 1

試験施設（2005年6月）
Test Fields

点滴パイプ 土壌水分センサー（給水点）△：テンシオメーター方式□：TDR方式

土層厚
150mm

1.5m

2.2 潅水条件と植物の状態
潅水時に給水点からの適切な水分状態に維持できる範囲（底面潅水システムの性能の限界）を知る目的で，潅水量を制限した。1回の潅水量を1日当り5L/m2に設定すると，適切な水分状態にできる範囲は，既データを基に点滴パイ
プ（給水点）からの距離5mまでと仮定した3)。
2.2.1 2003年の潅水
植物を6月下旬に植えたので生育を安定させるため，7月末までの約1ヶ月間，潅水を毎日行った。試験は，8月1日から開始し，潅水は1週間に3回（月・水・金曜日）として，9月23日まで行った。9月24日以降の潅水は，1週間に1回（水曜日）に減らし，翌年4月まで管理した。植物は，枯れずに生育した。
2.2.2 2004年の潅水試験は，4月30日から開始し，7月8日までの潅水量は1週間に1回（水曜日），7月9日から1週間に3回（月・水・金曜日）にして，9月15日まで行った。
9月16日以降の潅水は，12月まで1週間に３回（月・水・金
曜日）として，翌年4月まで管理した。軽量土に植えた植物のツツジとコニファーは，7月7日頃から葉にシオレが発生し，7月14日頃に給水点から3m以上離れた範囲で葉が黄褐色になり，枯死した。黒土に植えたツツジとコニファー
も3m以上離れた範囲で葉にシオレが発生したが，5m以内

50mm
1m

勾配
1/100

3m

5m

10m

Fig. 2 施設の模式図
Plane view of the Test Field
木本

良好

不良

枯死
軽量土

草本

良好

不良

仮死

木本

良好

不良

枯死

草本

良好

不良

仮死

2m

4m

黒土

10m

点滴パイプ（給水点）

Fig.3

週3回潅水時の生育状態（2004年7月）

States of Plants in case of Three-Time Water-Supply a Week

2

ｋPa pF-100 3

黒土1m-月水金

黒土2m-月水金

黒土4m-月水金

黒土5m-月水金

No.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果

黒土3m-月水金

水分センサー
深さ 40mm

2
1.5

-1

1

水分センサー0
深さ100mm

日付 （2003年）

Fig. 4ｋPa pF
3-100

黒土5m-月水金
120

0.6

100

0.5

80

0.4
60
0.3
40

0.2
0.1

20

0

0

土の種類：黒土 厚さ150mm

日付 （2003年）

黒土の水ポテンシャル（2003年8/24～9/17）
Water Potential of the Natural Soil
軽量土1m-月水金
軽量土4m-月水金

黒土2m-月水金

黒土4m-月水金

0.7

8/24
8/25
8/26
8/27
8/28
8/29
8/30
8/31
9/1
9/2
9/3
9/4
9/5
9/6
9/7
9/8
9/9
9/10
9/11
9/12
9/13
9/14
9/15
9/16
9/17

0.5

黒土1m-月水金

黒土3m-月水金

8/15
8/17
8/19
8/21
8/23
8/25
8/27
8/29
8/31
9/2
9/4
9/6
9/8
9/10
9/12
9/14
9/16
9/18
9/20
9/22
9/24

-10

体積水分率 m3・m-3

水ポテンシャル

2.5

降水量mm

軽量土2m-月水金
軽量土5m-月水金

日降水量 mm

大林組技術研究所報

土の種類：黒土 厚さ50mm

Fig. 6 黒土の体積含水率（2003年8/15～9/24)
Volumetric Water Contents of the Natural Soil

軽量土3m-月水金

水分センサー
深さ 40mm

降水量mm

軽量土1m-月水金

軽量土2m-月水金

軽量土3m-月水金

軽量土4m-月水金

軽量土5m-月水金

0.5

120

1.5

-1

1

水分センサー0
深さ100mm

8/24
8/25
8/26
8/27
8/28
8/29
8/30
8/31
9/1
9/2
9/3
9/4
9/5
9/6
9/7
9/8
9/9
9/10
9/11
9/12
9/13
9/14
9/15
9/16
9/17

0.5

日付 （2003年）

Fig. 5

土の種類：軽量土 厚さ150mm

100

0.4

80
0.3
60
0.2
40
0.1

日降水量 mm

2

20

0

0
8/15
8/17
8/19
8/21
8/23
8/25
8/27
8/29
8/31
9/2
9/4
9/6
9/8
9/10
9/12
9/14
9/16
9/18
9/20
9/22
9/24

-10

体積水分率 m3・m-3

水ポテンシャル

2.5

日付 （2003年）

土の種類：軽量土 厚さ50mm

Fig. 7 軽量土の体積含水率（2003年8/15～9/24)
Volumetric Water Contents of the Artificial Soil

軽量土の水ポテンシャル（2003年8/24～9/17)
Water Potential of the Artificial Soil

水ポテンシャルと体積含水率を比較して，適切な水管理が行われていることを評価する。
2.3.1 2003年夏季の水管理状況
2003年夏季はアメダス（所沢）によると1週間連続して晴天が続かず，雨が多
い年で，夏季の降水量が平年以上であった。その中でも8月18日から9月20日は，8月27日と31日を除き，非常に雨が少なく，高気温の状態なので，この期間を詳しく調べた。
(1) テンシオメーター方式による土壌水分Fig.4に黒土の結果，Fig.5に軽量土の結果を示す。定期的に水ポ
テンシャルが上下しているのは，潅水や降水があると水ポ
テンシャルが高くなり，それがない時は水ポテンシャルが低くなるためである。
給水点から2m地点の範囲では，-30kPa（pF2.5）以上で，植物にとって良い水分状態である。水ポテンシャルが，9月上旬～中旬に-50kPa（pF2.7）以下を示した。黒土は，給水点から4m以上離れた地点，軽量土は，3m以上離れた地点である。これは，9月1～14日の2週間，降水が無く，高気温の状態になったためである。この状態が長期間続くと，土が乾燥した状態になるので，植物は水を吸えなくなり，
やがて枯れる。しかし，9月15～16日の降水の影響で，水ポテンシャルが下がり，適切な水分状態に戻った。

の範囲は枯れなかった。タマスダレは給水点から4m以上の範囲で，7月中旬から葉が黄褐色に変化したが，9月上旬か
ら葉が緑色に戻り，枯れなかった（Fig.3 参照）。
2.2.3 2006年の潅水
2004年の結果，1週間に３回の潅
水頻度では土壌水分を適切に保持できない可能性がある。
2005年は，植物の養生期間に位置づけ，4月末から10月末まで潅水は毎日に設定し，冬季は1週間に1回（水曜日）で管理した。2006年は，4月末から10月末まで潅水は毎日に設定して，試験した。緑化植物の生育は，ツツジの花が5月に咲いた後，タマスダレの花が給水点から4m以内の範囲
で6月～9月まで断続的に咲いた。給水点から4m以上離れた地点のタマスダレは，7月中旬から葉が黄褐色に変わるが，8月下旬に葉が緑色に戻り，花が9月中旬に咲いた。
2.3 水ポテンシャルの測定による水管理の評価
水ポテンシャルは，植物が土に含まれている水を吸える状態を判断できる。一般に負圧（吸引圧）で表示され，負圧が大きいと土が乾燥し，負圧が低いと土が湿っている状態を示す。潅漑している緑地では，水ポテンシャルが-1～-100kPaの状態を示すと，植物が土壌水を利用できると考える。さらに，体積含水率は，土壌水の量が分かるため，

3

黒土3m
積算降水量 mm
400

200
150
100

mm

軽量土3m
積算降水量 mm

400
0.3
300
0.2
200
0.1

100

8/6

8/13

7/30

7/23

7/9

7/16

7/2

6/25

6/18

6/4

6/11

凡例：↓ 日降水量 （アメダス：所沢）
54mm(7/29)，4mm(7/30），1mm(7/31)，2mm（8/6）2，6mm(8/15)
3
7m

2.5
6m
-10

2
5m
1.5
4m

-1

1
2m
0.5
1m

水分センサー
深さ 100mm0

8/15

8/8

8/1

7/26

7/19

7/12

7/6

6/29

6/22

6/15

6/9

6/2

5/26

5/20

5/13

5/6

0
4/30

0

-100

mm

500

0.4
体積含水率 m3・m-3

日付 （2004年4/30～8/15）

ｋPa pF600

日付 （2004年4/30-8/15）

0Fig. 10 日別の気温と降水量（アメダス所沢）
Daily Maximum, Mean Temperatures and Precipitation(AMeDAS Tokorozawa)

計画蒸発量 積算降水量

0.5

軽量土2m
軽量土5m

10

5

厚さ50mm

黒土の体積含水率と積算降水量・計画蒸発量
Water Content of the Natural Soil,
Cumulative Precipitation & Planned Evaporation
軽量土1m
軽量土4m
計画蒸発量 mm30
20

0Fig. 8

水分センサー
深さ 40mm

40

10

4/30

8/8

土の種類：黒土

15

8/15

8/1

7/26

7/19

7/6

7/12

6/29

6/22

6/9

（2004年4/30～8/15）

20

水ポテンシャル

日付

6/15

6/2

5/26

5/20

0
5/13

0
5/6

50
4/30

0.1

25

5/28

0.2

50

30

5/21

0.3

60

mm

250

0.4

最高気温 ℃

降水量

300

0.5

平均気温 ℃

35

気温 ℃

350

0.6
体積含水率 m3・m-3

降水量 mm40

計画蒸発量 積算降水量

0.7

黒土2m
黒土5m

5/7

黒土1m
黒土4m
計画蒸発量 mm

水分センサー
深さ 40mmNo.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果

5/14

大林組技術研究所報

土の種類：軽量土 厚さ50mm

Fig. 9軽量土の体積含水率と積算降水量・計画蒸発量
Water Content of the Artificial Soil,
Cumulative Precipitation & Planned Evaporation

29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
日付 （2004年7/29～8/15） 土の種類：軽量土 厚さ150mm

Fig. 11 軽量土の水ポテンシャル
Water Potential of the Artificial Soil
つまり，土が乾燥したときに保水性を回復させる場合，1日の蒸発量以上の水量を与ええる必要があると考える。
以上より，週3回の潅水条件では，降水がなく，高気温の状態が2週間以上続くと，点滴パイプ（給水点）から5m地点までの間で，土壌水分が不足する。土壌水分を適切な状態に管理できる範囲は，土の厚さ150mmの場合，給水点
から3m以内，土の厚さ50mmの場合，2m以内であることが分かった。
なお，試験期間中，植物は給水点から5m以上離れた場所
で枯れずに生育していたが，一時的な水不足が生じて，水ストレスを受けていたはずである。植物が乾燥ストレスに耐えられたのは，降水量が平年値を上回り，高気温時に土壌水分の状態が悪くなった期間が短かったことが推測された。そのため，次の試験では，水管理の限界を明らかにするため，植物が枯れるときの水分状態に注意して調べた。
2.3.2 2004年の水管理状況
アメダス（所沢）によると5月から6月は，晴天が続かず，7月上旬まで雨が定期的に降っていた。7月中旬から下旬には，晴天が続き，月末まで降水がない。平均気温25℃を越え，最高気温も30℃以上を示した。8月1日～14日は，7月29日の大雨が降った後，晴天が続き，高気温の状態になった。この期間の降水量は(2) TDR方式による土壌水分Fig.6に黒土の結果，Fig.7に軽量土の結果を示す。図に示す体積含水率は，土に含まれている水の量である。1時間毎データを24時間の平均値にして示している。8月15日は大雨の影響で土が飽和状態になったので，この時の値は土の最大の保水量に相当する。黒土は0.54～0.59m3･m-3，軽量土は0.23～0.28 m3･m-3のため，黒土の方が高い保水性を示している。試験で使用している黒土は0.2m3･m-3以下，軽量土は0.1m3･m-3以下になると，植物が物理的に土から水を得ることが困難な状態になる。9月上旬～中旬に，黒土は給水点から3m以上離れた地点，軽量土は2m以上離れた地点で，それぞれこの値を示した。そこで，保水性が良い黒土は，給水点から離れても適切な土壌水分を保つ範囲が軽量土より広くなり，少量の潅水で植物を育てるのに有利と考える。
また，体積含水率は降水の影響で増加し，9月21～22日の40mm以上の時には給水点から5m離れた所でも適切な状態に回復した。8月27日の20mmと31日の14mmの降水量のときも体積含水率は増えていた。しかし，降水量が9月15日の5mm，16日の2mmではほとんど増えていない。そこで，蒸発で失われる量が1日当たり5mmと仮定すると，それを超える降水量の条件で体積含水率が増えていると推測される。

4

大林組技術研究所報No.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果5

体積含水率 m3･m-3

１時間当り降水量 mm 気温 ℃

6/19
6/22
6/26
6/29
7/3
7/6
7/10
7/13
7/17
7/20
7/24
7/27
7/31
8/3
8/7
8/10
8/14
8/17
8/21
8/24
8/28
8/31
9/4

体積含水率 m3･m-3

1時間当り降水量 mm

8月6日に2mmで，日蒸発量を大きく下回る量であった。そ
降水量mm
1m
2m
3m
4m
5m
水分センサー 深さ 40mm
こで，①7月上旬までの期間，②7月下旬までの期間，③80.7
25
月中旬までの期間に分けて述べる。
0.6
20(1) TDR方式による土壌水分Fig.8に黒土の結果，F
0.5
ig.9に軽量土の結果を示す。データは毎時の記録である。
15
0.4
Fig.10には，各図に対応する期間の気温と日降水量を示す。
①7月上旬までの期間，給水点から5m地点の体積含水率は，
0.3
10
他と同レベルで推移している。これは，蒸発量に相当する
0.2
水分が，給水点からの距離5mまで達していると考える。黒5
0.1
土は0.2m3･m-3以下，軽量土は0.1m3･m-3以下になる時もある
00が，1～2日で水分率が回復しているので，適切な水管理の状態である。②7月下旬までの期間，給水点から3m地点の日付 （2006年6/19 0:00～9/4 0:00）
土の種類：黒土 50mm
水分率は，植物の生育に適さない状態になり，1週間以上
Fig. 12 黒土の体積含水率と時間降水量（清瀬）継続した。この間，給水点から6m以上離れた地点の植物のWater Content of the Natural Soil and Hourly Precipitation
生育状態が悪くなり，葉が黄褐色に変わった。しかし，給水点から5m以内の植物は，緑色の葉を維持した。体積含水
水分センサー 深さ 40mm
降水量 mm
気温 ℃
1ｍ
2ｍ
3ｍ
4ｍ
5ｍ
率は，給水点から5m地点でも僅かに変化していることから，
45
0.8
植物が死なない程度の水が供給されていると推測された。
400.7③8月中旬までの期間，7月30日の降水時に水分率を回復し35
0.6たが，その後は給水点から3m地点より離れると適切な水分300.5を維持できず，水管理が悪い状態であった。
25
0.4(2) テンシオメーター方式による土壌水分Fig.1120
0.3に軽量土の結果を示す。給水点から6m地点および7m地点の
15
0.2
10
水ポテンシャルは，8月9日に-30kPa（pF2.5）以下を示し0.15た。センサーの水が抜けるほど乾燥が激しく，測定不能に00なった。しかし，給水点から5m地点では，-40kPa（pF2.6）
0
12
0
12
0
12
0
12
0
12
0
の状態が1週間続いたが，8月15日に雨が降った時，水ポテ
時刻（2006年8/5 0:00～8/10 0:00） 土の種類：黒土 厚さ50mm
ンシャル低下の反応があるため，センサーは機能していた。
Fig. 13 8月上旬の黒土の体積含水率と降水量
Water Content of the Natural Soil, Air Temperature,センサーの水が抜けないのは，センサー周囲の土に水があand Precipitation in the early Augustることを意味している。そこで，給水点から3m地点～5m
をロガーに記録した。夏の降水量は平年より少なかったが，地点の範囲は，土の水ポテンシャルを回復するだけの水は雷雨による局所的な大雨があった。連続した晴天は，7月2供給されないが，植物が生育できる水ポテンシャルを維持する最小限度の水は，給水点から届けられていると考える。 5日深夜～8月8日早朝までの2週間である。8月18日～31日
は，晴れの日が断続的に続いた。この期間中の降水は，8(3) 必要な潅水量の推定
Fig.8とFig.9に示した計
月20日に0.5mm，8月26日に1mmで，日蒸発量を大きく下回
画蒸発量は，蒸発量に相当する量が潅水に必要と考え，日る量であった。そこで，①8月上旬の期間，②8月下旬の期
蒸発量を5mmと仮定して求めた。6月下旬までは，積算降水
間を詳しく述べる。
量と計画蒸発量は，良く一致している。しかし，7月上旬(1) TDR方式による土壌水分Fig.12に結果を示す。
から下旬にかけて大きく外れ，7月27日で-153mm，8月13潅水期間中，7月上旬に降水が少ない時に給水点から4m地
日で-172mmの差が生じた。これは，潅水量が大幅に不足し点で体積含水率0.3 m3･m-3を示したが，適切に管理されてている状態で，日割りでは約5mm/日に相当すると考える。
いた。体積含水率0.2 m3･m-3以下を示したのは，①8月上旬
以上より，週1回の潅水条件では，計画蒸発量に相当すと②8月下旬で，給水点から5m地点である。これより，毎る5mm/日の降水があることで適切な水分状態に維持でき日潅水することで，給水点から3m範囲は適切な水分状態にる。週3回の潅水条件では，降水がなく，高気温の状態が維持できることが分かった。
続くと，給水点から5m地点までは，植物に適した土壌水のFig.13に①8月上旬の結果を示す。8月5日から8月7日ま状態を維持できない。しかし，水分率に変動があるため，植物が枯れない程度の水は，供給できていると判断された。 で最高気温35℃以上の高気温状態が続いた。この期間，給水点から3m地点で体積含水率0.2 m3･m-3以下，2m地点でもそのため，次の試験では，潅水を毎日行うことによる，給急速に水分率が減少した。降水があった8月8日以後は，適水点から5m地点の範囲までの水分状態の管理状況を注意
切な水分状態を維持したため，潅水システムに異常は無い。
して調べた。
これより，最高気温35℃以上の日が連続する条件では，潅
2.3.3 2006年夏季の水管理状況
気象観測機器を設置
水タイマーの設定を変えるなどの対策が必要であること
して測定した。機器は，キャンベル製で，30分毎にデータ

1mNo.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果

2m

4m

3m

5m

水分センサー 深さ 40mm

0.7

0.7

0.6

0.6

体積含水率 m3･m-3

体積含水率 m3･m-3

水分センサー 深さ 40mm

大林組技術研究所報

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

2m

3m

4m

5m

6m

7m

8m

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

0

20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

0

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1
日付 （2006年8/16 0:00～9/1 0:00） 土の種類：黒土 厚さ50mm

日付 （2006年9/20 0:00 ～10/24 0:00） 土の種類：黒土 厚さ50mm

Fig. 16 低気温時の黒土の体積含水率
Water Content of the Natural Soil in the early Autumn

Fig. 14 8月下旬の黒土の体積含水率
Water Content of the Natural Soilin the latter half of August
45

25
降水量mm

気温

40

15
30
10
25

1時間当り降水量 mm

20

35
気温 ℃

1m

5

20
15

Photo 2 熱画像撮影時の緑地
The Rooftop Plants at the time of Thermal Image Observation0
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
日付 （2006年8/16 0：00～9/1 0：00）

1

Fig. 15 8月下旬の降水量と気温（清瀬）Precipitation and Air Temperaturein the latter half of Augustが分かった。
Fig.14に②8月下旬の結果，Fig.15に8月下旬の降水量と気温を示す。8月下旬には，最高気温30℃を下回るようになった。その条件では，給水点から4m地点で体積含水率を回復し，適切な水分状態になった。さらに，低気温時の10月には，給水点から5m地点でも体積含水率を回復する傾向が見られた（Fig.16参照）。これより，低気温時のように蒸発量が減る状態になれば，給水点から5m地点まで適切な水分状態に保つことが可能になると推察される。
(2) 熱画像による土壌水分の検証
熱画像は，NEC三栄製のサーモグラフィー（型番：TH9100MV）を使用した。
撮影は，2006年8月30日9時に行った。Photo2に撮影時の緑
地，Photo3に熱画像，Fig.17に土壌水分を示す。
給水点から5m地点では，表面温度35℃以上を示すが，4m地点は30℃程度，3m地点では28℃を示し，それぞれ気温以下の状態であった。この時の土壌水分は，給水点から5m地点で体積含水率0.2 m3･m-3以下を示し，乾燥した状態でPhoto 3 緑地の熱画像（2006年8月30日 9時）
Thermal Image of the Rooftop Plants
水分センサー 深さ 40mm

黒土 1ｍ

黒土 2ｍ

黒土 3ｍ

黒土 4ｍ

黒土 5ｍ

0.7

体積含水率 m3･m-3

0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

あった。4m地点では0.3 m3･m-3，3m地点で0.4 m3･m-3を示し，植物の生育に適切な水分状態であった。これより，熱画像を使い地表面温度を測れば，土の厚さが薄い緑化基盤での水管理が適切であることを評価できることが分かった。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0
時刻 （2006年8月30日）
土の種類：黒土 厚さ50mm

Fig. 17 熱画像撮影日の土壌水分
Hourly Soil Moisture on the dayof the Thermal Image Observations6

大林組技術研究所報No.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果

降 水 量 (mm)平均気温 ℃

最高気温 ℃

日降水量 mm

温度 ℃

40

200mm
ヒノキ科

Photo 4

400mm
ヒノキ科

500mm
スイカズラ科20
15
10
5
17 19 21 23 25 27 29 31 2

軽量土300cm

軽量土400cm

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

日 付 （2007年 7/17～ 8/29）

Fig. 19 降水量と気温（アメダス東京）
Daily Maximum, Mean Temperatures,
and Precipitation (AMeDAS Tokyo)

軽量土500mm

気温 ℃

相対湿度 RH %土中温度（-150mm）

相対湿度 RH%

100

0.4

0.3

90
80
70
60
50

気温・地温 ℃

体積含水率 m3・m-3

25

0

0.5

0.2

0.1
乾燥

30

水分センサー埋込み場所の土層厚と植物種
Layout of Plants, Soil Thickness,and the Positions of Moisture Sensor
軽量土200mm

湿潤

300mm
シソ科

35

40
30
20
10
0

17 19 21 23 26 28 30 1 3 5 7 9 12 14 16 18 20 22 24 26 29
日付 （2007年7/17 ～8/29）

17 19 22 24 26 28 31 2 4 6 9 11 13 15 18 20 22 24 27 29
日付 （2007年7/17～8/29）

Fig. 18 体積含水率の時間変化（都心ビル）
Water Content of the Rooftop Green Bed
in the Central Tokyo

Fig. 20 土中温度・気温・相対湿度
Soil Temperature, Air Temperature,
and Relative Humidity

３．屋上緑地の潅水管理の確認に土中温度，緑地内の気温と相対湿度を示す。7月は月末まで定期的に降水があり，土壌水分は適切な状態である。
7月29日～31日は，大雨の影響で，土が飽和状態になった。
8月1日～22日まで，2週間以上降水がほとんど無く，高気温の状態に置かれた。この期間中，深さ200mmと300mmの条
件では，徐々に体積含水率が減少したが，0.2 m3･m-3以下

3.1 調査施設の概要
調査場所は，東京駅丸の内側にある丸の内ビルディング
7階の屋上緑地で，2007年7月に竣工した物件である。緑化
基盤には，底面潅水システムが採用されている。土の種類
は人工軽量土で，土の深さが150～600mmである。
潅水は，中水を使用している。7月17日～31日までの間
は，工事期間中のため地上から散水された。8月1日以降は，
底面潅水システムを使用し，タイマー制御による管理が実施された。夏季の潅水は，毎日5L/m2である。
熱画像は，2007年8月3日～6日にかけて連続撮影を行った。機器は，NEC三栄製のサーモグラフィー（型番：TH91
00MV）を使用した。緑地は，土壌水分（TDR方式，テンシ
オメーター方式），温湿度（キャンベル製HMP45C-Lｘ），
土中温度（CC熱電対），表面温度（赤外線熱電対）を測定し，そのデータは小型のロガーに記録した後，パソコンで1時間毎のデータに整理した。Photo 4に土壌水分センサーを埋めた深さと緑化植物を示す。緑化植物は，ハイネズ（ヒノキ科），ラベンダー（シソ科），フェリフェラ･オーレ
ラ（ヒノキ科），アベリア（スイカズラ科）である。

を示すことはなかった。水ポテンシャルは-20～-30ｋPa
で，植物が水を吸える状態であった。なお，体積含水率が小刻みに変動しているのは，タイマー制御で給水を行っている影響と考えられる。
緑地の表面近くの気温は，アメダスの値と同程度である。
土中温度は，降水がほとんど無い期間でも20℃から30℃程
度まで徐々に変化し，蓄熱する傾向が確認された。温度が異常に変化することはなかったので，水分が確実に存在していたと考える。
以上より，底面潅水システムが正常に稼働し，土壌水分は適切に管理されていると判断された。
3.3 熱画像による屋上緑地の評価
熱画像の撮影は，丸の内ビルディングに隣接する三菱ビルの屋上15階から行った。Photo 5 に熱画像の撮影範囲，
Photo 6に熱画像撮影時の屋上緑地とその周辺，Photo 7に熱画像，Fig.21に屋上の緑地とスラブの表面温度を示す。
熱画像の左隅に屋上緑地がある。8月4日最高気温35℃

3.2 TDR方式による土壌水分Fig.18に体積含水率，Fig.19に降水量と気温，Fig.20

7

大林組技術研究所報No.72 底面潅水システムによる土壌水分管理と熱環境改善効果

Photo 5 熱画像の撮影範囲（約300×約200m）
The area of the Thermal Image Observations
Photo 6

熱画像撮影時の屋上緑地と東京駅丸の内口周辺
The Rooftop Green and Tokyo Station
スラブ

植栽（ハイネズ：ヒノキ科）

植栽（ツツジ：ツツジ科）

70

表面温度 ℃

60
50
40
30

0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00

20

時刻 （2007年8/4 ～8/6 ）Photo 7

Fig. 21 表面温度（赤外線熱電対）
Surface Temperatures measured
by the Infrared-Thermocouples

夏季日中の熱画像（2007年8月4日 12時30分）
Corresponding Thermal Image to Photo 6の時，緑化されていない屋上スラブ面の表面温度が60℃以上を示している。温度50℃以上になっているのは，アスファルト道路および建物（駅舎など）の屋根である。緑地の
表面温度は40℃前後であり，アスファルト舗装やスラブ面と比較すると10℃以上低くなっている。植物の表面は，気温と同程度であり，スラブ面に比べて温度が低い。これより，緑地は表面温度を低下させていることが分かった。
また，屋上緑地の中で，すじ状の高温状態を示したのは，デザインとして配置された木道および緑地表面を飾るための樹皮マルチである。デザイン要素の木質材は，表面温度が高くなることから，熱環境の緩和を重点にした緑化には，熱容量がある程度ある材料を使うことも考えられた。

給水点から3mの範囲は土の厚さ50mmでも土壌水分を適切に管理できる。しかし，給水点から5m以上離れると土壌水分の管理が困難になる。
2) 熱画像と土壌水分の測定値を比較したところ，植物の生育に適する水分条件となっている範囲は，温度が低くなることが分かった。
3) 都内の屋上緑地で土壌水分の測定と熱画像を撮影した。その結果，緑地は潅水管理が適切に行われている
ので表面温度が下がり，熱環境の緩和が期待できることが明らかになった。
参考文献
1)

東京都：東京都における屋上等緑化指導実績，
http://www2.kankyo.metro.tokyo.jp/green/shyukei/sidoujisseki2003made.pdf，（2008年8月4日確認）
2) 杉本，赤川，他：底面潅水方式による屋上緑化システ
ムの開発，大林組技術研究所報 No.65，1－6，2002
3) 杉本，赤川，他：底面潅水方式による屋上緑化システ
ムの薄層土壌の水分特性 農業土木学会大会講演集
P.764-765，2005

４. まとめ本研究では，降水が少ない高気温時期の土壌水分管理による検証を目的として潅水システム稼働時の実態調査を行った。その結果，以下のことが分かった。
1) 高気温となる夏季では，毎日5L/m2の水を供給すれば，8