2008/6/24

1

世界の水管理の紹介（2）

水資源システム論（2008/6/11）

世界の水管理の紹介（2）

田中賢治京都大学防災研究所

水資源環境研究センター（小尻研）E‐mail: tanaka@wrcs.dpri.kyoto‐u.ac.jp

地球上の水の状態

地球上に存在する水の大部分は海水で、淡水は2.5％淡水の３分の２は氷河の氷、３分の１は地下水地表水（湖、沼、河川）は0.0075％

2008/6/24

2

加速する世界の水使用量

７割

数千年 30年 20年

世界の耕地面積と１人当たり耕地面積の推移

耕地面積の増加が人口の増加に追いつかない

2008/6/24

3

１８％の灌漑耕地で世界の食料生産量の約４割を生産

耕作地面積率（１度グリッド）

2008/6/24

4

灌漑耕地面積率（１度グリッド）

＊世界の水消費の約70％は農業用水であり、農作物の約40％は灌漑で栽培

＊灌漑農地の大部分（７０％）がアジアに集中

世界の穀物生産量とかんがい耕地面積の推移

1961年 1999年

世界の灌漑耕地面積 138,989 274,166 （単位：千ha）

2008/6/24

5

1人当たりの耕地面積が少ないアジアとヨーロッパで灌漑率が増加

年降水量と年可能蒸発散量の差の分布

2008/6/24

6

Satellite Sensor Based Global Map of Irrigated Areas (GMIA)

2008/6/24

7

生育段階 植生指標NDVIのフェノロジー解析

萬和明・田中賢治・池淵周一 : NDVI時系列解析による全球作物分類図の作成 土木学会水工学

作付け作物

（注）解像度が1度と粗いので、判定不能のグリッドも多い

分類図の作成, 土木学会水工学論文集, 第49巻, pp.379‐384，2005 

全球高解像度作物分類・農事暦

全球NDVI時系列解析

フィールド調査

陸 過程 デ

地域研究の知見

気象デ タ

全球高解像度作物分類・農事暦

全球NDVI時系列解析

フィールド調査フィールド調査

陸 過程 デ

地域研究の知見地域研究の知見

気象デ タ

科学研究費基盤研究(A)「衛星解析による全球灌漑農地情報と陸面水・熱収支解析を活用した水資源管理支」

生存基盤科学研究ユニット萌芽研究

最終プロダクトの目標

高解像度作物分類データセットの作成解像度 主要作物 小麦 トウ シ 米 小麦 大豆 他

灌漑を考慮したエネルギー・水収支プロダクト

アジア各地の水資源管理支援情報の提供

陸面過程モデル

水利用実態の把握気象予測精度改善

気象データ

農業生産システムの安定性の診断

灌漑を考慮したエネルギー・水収支プロダクト

アジア各地の水資源管理支援情報の提供

陸面過程モデル

水利用実態の把握気象予測精度改善水利用実態の把握気象予測精度改善

気象データ

農業生産システムの安定性の診断

生存基盤科学研究ユニット萌芽研究「衛星解析によるアジア域の農地データセットの作成および水資源管理支援」

解像度1km、18主要作物(小麦、トウモロコシ、米、小麦、大豆、他)。二期作や二毛作にも対応する。

高解像度農事暦データセットの作成解像度1km、日単位、年々変動を反映する。

陸面エネルギー・水収支データセットの作成解像度1度、日単位で算定。灌漑必要水量、土壌水分、エネルギー・水収支各項等。

2008/6/24

8

SPOT VEGETATION NDVIのフェノロジー解析

既存の土地利用プロダクト

トルコセイハン川流域

forest

grass

forest

grass

wheat

1st-maize

2nd-maize

wheat

1st-maize

2nd-maize

改良された土地利用プロダクト

Tanaka, K., Y. Fujihara, T. Watanabe, T. Kojiri, and S. Ikebuchi : Projection of the impact of climate change on the surface energy and water balance in the Seyhan River Basin Turkey, Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol.50, pp.31‐36, 2006. 

トウモロコシ 果樹 米＋大豆

MODIS/Terra NDVIのフェノロジー解析

トウモロコシ 果樹 米＋大豆

タイメーワン流域

改良された作物分類図既存の土地利用プロダクト

2008/6/24

9

2008/6/24

10

2008/6/24

11

アラル海の周辺では、旧ソ連が1990年までに、主要な流入河川で

あるアムダリア川、シルダリア川の流域において、790万haに及ぶ灌漑耕地を開発。1960年以降の30年間

でアラル海への水の流入量は、以前の1～2割程度まで減少し、湖の面積は約2分の1、貯水量は約4分の1に低下。高濃度の塩分を含んだ

排水がアラル海に流入した結果、多くの生物種が絶滅。

ウズベキスタン キジルクム砂漠

2008/6/24

12

カナート：竪坑を設け、地中に、横に数百ｍから数十kmのトンネルを掘って地下水を集める。

通常時は水が流れない涸れ川に堰を設け、洪水期に取水する

2008/6/24

13

Water Harvesting：降水を集めるため、一定の広さの土地を確保し、その土地の窪みや低部で耕作を行う

キネレット・ネゲブ国営水路（イスラエル）

イスラエルでは、冬季に比較的まとまった降水がある北部のガリレー湖から、国を縦断する約200kmの水路を通して200kmの水路を通して、年間3億トン以上の水を、

中部のテルアビブや降水がほとんどない南部のネゲブ砂漠に導水している。

2008/6/24

14

米国カリフォルニア州の年平均降水量

平均：580mmシ ラネバダ山脈 以上シェラネバダ山脈：2000mm以上中・南部：250mm以下

カリフォルニア州の主要水利施設

北部の降水を巨大なダム群によって貯水し、全長710kmのカリフォルニア水路等で導水し、300万haを超える耕地を灌漑している。約90万haの灌漑耕地が塩類集積の影響を受けている類集積の影響を受けている。

2008/6/24

15

オーストラリアの南東内陸部のマレー川流域（年降水量約400mm）では、遠方の巨大なダム群から導水する灌漑システムによって、約12万haの水田地帯を開発。広大な水田からの水の地下浸透が進んだため、周辺の畑地や樹園地に湿害や塩害

が生じるようになった。地下水を強制排水しているが、塩類を多量に含む排水は下流河川に放流できず、農地を買収して設けた2100haもの広大な蒸発池に送水して蒸発させている。

米国中部では、テキサス州北部からオクラホマ州、カンサス州、コロラド州、ネブラスカ州に至るオガララ帯水層の地下水を利用

した「センターピボット方した「センターピボット方式」による大規模農業が展開。降水によって涵養される水量の約３倍にものぼる年間222億トンの地下

水を汲み上げているため、地下水位の低下が問題となる。揚水コストの上昇等により、同帯水層に依存する多くの農民が、灌漑農業を放棄している。

2008/6/24

16

タイ北部山岳域のトウモロコシ畑

中華人民共和国河南省開封

2008/6/24

17

中華人民共和国 甘粛省の景泰川電力灌漑区

ギリシア共和国 テッサリア地方の灌漑農業

ギリシアのEU加盟（1981）後、大規模な設備投資

2008/6/24

18

対象地域 : セイハン川流域 (トルコ共和国)

面積 :  21741km2

E34 25‐E37 00

• 地中海地方: 地球温暖化に敏感な地域（影響大）

• トルコ: ヨーロッパにとって重要な食料生産地麦生産 史 E34.25‐E37.00

N36.50‐N39.25小麦生産の長い歴史

• セイハン川流域: 流域全体を扱うのに適切な大きさ、国際河川ではない天水農業、灌漑農業、牧畜、

セイハンダム

大規模灌漑地1300km2

Seyhan River Basin in East Mediterranean Turkey

• Annual Precipitation in Adana : 640mm• Annual Potential ET in Adana : 1560mmA l A T t 18 8OC• Annual Average Temperature : 18.8OC 

• Climate: Mediterranean 

15

20

25

30

35

40

pera

ture

(℃）

100

120

140

160

180

200

al e

vapo

ratio

n(m

m/m

onth

)

Mean precipitation (mm) Potential evaporation (mm) Mean air temperature (°C)

Precipitationpotential ETTemperature

-10

-5

0

5

10

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

Air t

emp

0

20

40

60

80

Prec

ipita

tion,

Pot

entia

Monthly Mean

Hot and Dry Summer

2008/6/24

19

LSPはトルコ南部に位置し、重要な灌漑プロジェクトの一つ。

LOWER SEYHAN PROJECT

LSPの範囲は、北はトーラス山、東はジェイハン川、西はベルダン川、南は地中海に囲まれる。

平野部はトルコで最も肥沃な地域の一つ。

セイハン川の水資源開発は１９３９年に開始。

１９５６年にセイハンダムが完成。

年流量は６３億トンであり プロジェクトで計画している年流量は６３億トンであり、プロジェクトで計画している１７５０km2を灌漑するのに十分な水資源量を有する

2008/6/24

20

Lower Seyhan Irrigation Project

Implementation: 1962‐1985 

Irrigation system: Gravity, concrete lined

Presently irrigated area: 133,000ha (projected: 175,000ha)

Water source:  Seyhan Reservoir (1.68 billion m3)

Main crops: maize, citrus fruits, cotton, wheat etc.

LOWER SEYHAN

IRRIGATION PROJECT

2008/6/24

21

SEYHAN DIVERSION DAM

2008/6/24

22

Water supply from field head ditch orfield head ditch or canal by siphons, checks, or tubes

IRRIGATION

Sprinkle: 4%

Drip and others: 1%

2008/6/24

23

Saline area due to irrigation  

Decreasing of white death from 1990 to 1999 due to installation of drainage facilities and 

excess irrigation water supply

LSIP,1990 LSIP,1999

0 20kmWhite death (severe saline soil)WaterIrrigation canalDrainage canal

LegendN

2008/6/24

24

アジアにおける大規模灌漑システムの管理を巡る課題

依然として大幅な人口増加が続いているアジアにおいては、灌漑システムの開発、近代化により水田農業の生産性を上げることが急務となっている。

第二次世界大戦後、国際的な協力や資金援助によって、アジア各国に政府主導型の大規模な灌漑システムが次々と整備され、コメの飛躍的な増産が達成された。

それらの国々では、政府による財政負担が重荷となってきたため、世界銀行などが勧める農民参加型の灌漑管理（PIM P i i型の灌漑管理（PIM: Participatory Irrigation Management）への移行

を図っているが、これら大規模灌漑システムの管理に対する農民の意識は総じて低く、灌漑システムの機能の発揮が滞るなど、各地で問題が発生している。 掛樋からの漏水の例（スリランカ）

トルコ共和国カイセリ県の老朽化した灌漑施設

2008/6/24

25

共同体による水管理

アジアモンスーン地域では、地域の農民の共同体によって造られたため池や堰、用排水路などの伝統的な灌漑施設が見られる。これら灌漑施設と農業用水の配水を管理する共同体による水管理システムが、現在もなお有効に機能している例がある。

インドネシア・バリ島：スバック タイ北部：ムアンファイ スリランカ：カンナ

日本：土地改良区

2008/6/24

26

健全な水循環の形成に貢献する水田灌漑

流路長が短く流れの速い河川が多い地域では、折角の豊富な水資源もすぐに海に無効放流されてし海 無効放流され しまう。

水田に灌漑するために、農業用水を河川から取水し、用水路を経て一時水田に貯え、ゆっくりと地下水を涵養し さらに河川に水を涵養し、さらに河川に還流し、下流域で再度使用するということを流域内で何度も繰り返している。

熊本県の白川水系では、灌漑期には中流域の水田から日量約100万トンの地

下水がｈ涵養されており、この地下水が下流で湧き出し 熊本市民等90万人分のし、熊本市民等90万人分の生活用水等になっている。

石川県の手取川扇状地では、毎年灌漑期には、扇央部の地下水位が最大5m程度上昇し 年間約1億2千万トン5m程度上昇し、年間約1億2千万トン

の地下水が生活用水や工業用水等に使用されえきた。

近年の水田面積の減少に伴い、1980年代以降、地下水位が年々低下している。

2008/6/24

27

湿潤地域の生物多様性や水辺環境の保全に重要な役割を果たす水田

水田灌漑により豊かな水辺環境に恵まれる日本の農村では、農家の営み等による自然環境の適度な攪乱の結果として、多くの生物種が生息・生育してきた。

2008/6/24

28

イタリア北部 ポー川流域

水田灌漑により発揮される農業が有する多面的機能

洪水防止、土砂崩壊防止、土壌浸食（流出）防止、河川流況の安定、地下水涵養、水質浄化、有機性廃棄物分解、大気浄化、気候緩和、生物生態系保全、遺伝資源保全、野生動物保護、みどり空間の提供、日本の原風景の保全、人工的自然景観の形成、地域社会の振興、伝統文化の保存 人間性の回復 体験学習と教育伝統文化の保存、人間性の回復、体験学習と教育

2008/6/24

29

異常渇水時に節水に努める土地改良区と農家

日本では梅雨明け後の7月中下旬ごろ、干天が続く異常渇水に見舞われるこ

とが度々ある。この時期は気温も高く生活用水の需要も増える。このような渇水時には、土地改良区を中心に農家が協力し合い、多くの手間と経費をかけて番水、反復利用や水路見回りの強化などの節水に努める。

水資源システム論のページを開きました。

http://www.wrrc.dpri.kyoto‐u.ac.jp/~tanaka/lecture/wrs.html

講義資料(pdf)はこちらからダウンロード