近自然型湿原における生息地連続性の決定因子としての側方浸透流

Throughflow as a determining factor for habitat contiguity in a near-natural fen 近自然型湿原における生息地連続性の決定因子としての側方浸透流 A.H. van Loon , P.P. Schot , J. Griffioen , M.F.P. Bierkens , O. Batelaan , M.J. Wassen From Journal of Hydrology 379 (2009) 30–40 水環境システム学研究室　天野文子

研究背景 湿原植物の生息地崩壊広大で連続した生息地パッチ分断された小さな生息地パッチ水文機構の解明降水地下水流出蒸発散浸透涵養　　　　etc…

概要 • 目的：対象領域の湿原の水文機構の解明 • 対象：Biebrza川（ポーランド）流域の近自然型湿原　　　　　地下水・降水植物の生息地パターンキャリブレーションモデル１モデル２妥当性の評価地下水組成 Google Earthより

植物群団図作成 • 植物群団のパターンを図化ミネラル分豊富な条件下で優先される植物群団栄養分の少ない条件下で優先される植物群団上記条件に左右されない植物群団ミネラル質な地下水降水

地下水モデリング 復帰流復帰流モデル

側方浸透流モデル 地下水モデリング側方浸透流

地下水モデリング 復帰流モデル側方浸透流モデル

FEGの定量化とキャリブレーション • FEG（Fraction of Exfiltrated Grandwater） • キャリブレーション FEG>0　　ミネラル分豊富な条件で優先される植物群団 FEG=0　栄養分の少ない条件で優先される植物群団そのセルにミネラル質な地下水がどれだけ存在するか？

植生パターンと復帰流モデル 植生パターン復帰流モデル復帰流モデル復帰流モデルは不適切！

植生パターンと側方浸透流モデル 植生パターン側方浸透流モデルほぼ一致！

地下水組成による評価 • 電気伝導率（EC）について　　　　　　　　　　　復帰地下水＞＞降水　　　　　　　　　　　　　　　　復帰地下水の定量的指標 • 線形回帰の結果・・・ • 　　　　側方浸透流モデルと実際の地下水組成について =0.69 側方浸透流モデルの妥当性が裏付けられた

結論 • 本研究領域において，側方浸透流モデルは，植生パターンと一致し，広大で連続した湿原の生息地パッチを説明する．一般化すると・・・ • 自然状態の湿原において，（１）側方浸透流の水文機構は，復帰地下水を湿原全体に広げ，連続した区域に供給することを可能にする．（２）側方浸透流の機構によってもたらされた条件は，復帰流区域以外の場所においても，植生に影響を与える．

湿原修復・保全プロジェクトへの提言 • 現在は，復帰流の修復が重要視されている． • 本研究で，側方浸透流によって復帰地下水が湿原全体に再分配されることがわかった．　湿原の修復・保全には・・・が必要！！復帰流の修復復帰地下水の保全取水井戸の閉鎖など排水要素の廃止を最優先するべきではないか

補足：植物群団 • 植生の単位　　クラス　　　↑ 　　オーダー　　　↑ 　　群団　　　↑ 　　群集　　　↑ 　　種

復帰流の定義 • 本論文における定義：半加圧泥炭層から根域層へと上昇する地下水流帯水層復帰流難透水層（半加圧層）圧力帯水層難透水層

補足：MOD FLOW • 本研究において地下水のモデリングに用いた． • 米国地質調査所によって開発された有限差分プログラム • 3次元の地下水ポテンシャル分布を解くことができる． • ソースコードが公開されていて、世界的に広く使われている． • 基礎式は以下の通り国土交通省北陸地方整備局富山河川国道事務所HPより引用

FEGの定義１ qex(m3/d)：復帰流の流量 qtex(m3/d )：隣り合ったセルに由来する復帰した地下水の側方浸透流の流量 qin (m3/d ) ：浸透の流量 qtin (m3/d )：隣り合ったセルに由来する局所的に浸透した降水の側方浸透流の流量 c：隣り合ったセル間の鉛直セル表面で

FEGの定義２ qex(m3/d) ：復帰流の流量 qtex(m3/d) ：隣り合ったセルに由来する復帰した地下水の側方浸透流の流量 qin (m3/d) ：浸透の流量 qtin (m3/d) ：隣り合ったセルに由来する局所的に浸透した降水の側方浸透流の流量 c：隣り合ったセル間の鉛直セル表面 qlat ：隣り合ったセル間の水平の全流量 ftex，ftin：セルからセルへの水平の流れの割合

近自然型湿原における生息地連続性の 決定因子としての側方浸透流