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水文学では、「水位低下」という言葉には、似ているが異なる 2 つの定義が使われています。
- 地下水文地質学において、水位低下とは、帯水層内の井戸で観察される水頭の減少であり、通常は帯水層テストまたは井戸テストの一環として井戸を汲み上げることによって生じます。
- 地表水の水文学および土木工学において、水位低下とは、取水の結果として水域の表面標高、地下水位、地圧面、または井戸の水面が低下することを指します。 [1]
いずれの場合も、水位低下は、システムの初期の空間的および時間的条件に対する水頭または水位の変化です。水位低下は、帯水層の断面図で表されることがよくあります。水頭または流量（流出）と時間の記録は、より一般的にはハイドログラフと呼ばれます（地下水と表層水の両方）。1960年代以降の地下水水位低下の主な原因は、地下水資源の過剰利用です。[2]
ドローダウンは次のような場合に発生します:
- 井戸からの汲み上げ
- 隣接する揚水井戸からの干渉
- 地域的な集中的な地下水汲み上げへの対応
- 流入量を上回る流出による地域的な季節的減少[3]
用語
- 帯水層は透水性の岩石または砂の地下層であり、地下水位より下の層に地下水を貯留または伝達し、井戸に大量の水を供給します。[4]
- 帯水層試験（または揚水試験）は、井戸から制御された速度で水を汲み上げ、1つまたは複数の観測井戸で帯水層の反応（水位低下）を測定するフィールド実験です。[5]
- 陥没円錐は、井戸から一定速度で水を汲み上げた結果、地下水面に生じる円錐状の陥没です。[4]
- 地下水は地球の表面下の土や岩石の隙間や亀裂に存在する水です。[6]
- 水頭（または圧水頭）は、垂直基準面上の水位の特定の測定値です。[7]これは、表面下の特定の点の上にある水の自由表面の高さです。[4]
- 揚水位とは、揚水中の井戸内の水位のことである。[8]
- 比容量とは、単位水位あたりの井戸の揚水量である。[8]
- 静水位とは、井戸から水を汲み上げていないときの井戸内の水位のことである。[8]
- 地下水面は飽和帯の上層部であり、土壌や岩石が恒久的に水で飽和している地下表面である。 [9]
- 井戸水量とは、井戸から汲み上げる水の量であり、単位時間あたりに生産される水の量である。[8]
ドローダウンの測定方法
- トランスデューサーは、 地下水井戸、河川、小川、タンク、開水路、揚水ステーションの水位を測定するために使用されます。 [10]
- 音響井戸サウンダまたはエコーメータは、地下の圧力とレベルを測定するために使用されるシンプルで費用対効果が高く、最小限の侵襲性のツールです。[11]
- 電気測深器は、井戸の水位を測定するために使用される実用的で費用対効果の高い方法です。[12]この方法では、絶縁撚線に取り付けられた重りと、閉回路を示す電流計を使用します。小さな電池から供給される電流は、ワイヤの先端が水面に接触しているときに回路を流れます。[13]
- エアライン法は、水位を測定するのに便利で非侵入的な方法であり、300フィート以上の深さの井戸の繰り返しテストによく使用されます。[13]この方法は、圧力計と水の置換を使用して地下水位を測定します。[14]
- 湿潤テープ法は、約90フィートの深さまでの水位を測定するために一般的に使用される方法です。この方法では、鋼鉄製の測定テープに鉛の重りを取り付けて使用します。[13]
地下水位低下による生態学的影響
過剰な取水による地下水位の低下は、生態系に悪影響を及ぼす可能性があります。地下水環境は生物多様性が高いことが多いですが、水位低下により周囲の生物に放出される栄養素の量と種類が変わります。[15]さらに、近くの湿地、漁場、陸上および水生生息地は、これらの生態系に利用可能な水の減少に伴って変化する可能性があり、時には種の生態生理学が変化することもあります。[16]
地下水の自然な補充速度よりも速い速度で汲み上げることは、しばしば過剰汲み上げと呼ばれます。過剰汲み上げにより、湿地、湖、川、小川などの周囲の水域に自然に供給される地下水量が減少する可能性があります。[17]さらに、地下水汲み上げにより揚水井戸の周囲に窪みが形成されると、近くの地下水源が窪みを補充するために井戸に向かって流れ、地元の小川や湖から水を汲み上げる可能性があります。これにより、基底流水の寄与が減少するため、これらの地元の水域の水質が悪化する可能性があります。その結果、常流の小川がより断続的になり、断続的な小川がより短命になる可能性があります。最後に、地下水汲み上げによる水位低下は、気候変動に対する生態系の感受性の増加につながり、海面上昇と地盤沈下の一因となる可能性があります。[17]
関連している
参考文献
- ^ 「水文学用語集」www.nws.noaa.gov . 2019年3月19日閲覧。
- ^ Mirnezami, SJ; Bagheri, A.; Maleki, A. (2018). 「地下水資源の枯渇に対する社会の無策：イランのラフサンジャン平原の事例研究」。Water Alternatives . 11 (3): 725–748 – コンテンツサーバー経由。
- ^ Lytle, Michael J.; Markowski, Paul (1989). 「井戸のドローダウン入門」(PDF) 。 2019年3月17日閲覧。
- ^ abc 「水文学用語集」www.nws.noaa.gov . 2019年3月19日閲覧。
- ^ 「揚水試験:帯水層試験101」www.aqtesolv.com 。 2019年3月17日閲覧。
- ^ 地下水の用語と定義(PDF)、Goulbourn-Murray Water、p. 34 、 2019年3月17日取得
- ^ 「潜在エネルギーと水頭 | EARTH 111: 水: 科学と社会」www.e-education.psu.edu 。 2019年3月18日閲覧。
- ^ abcd Lytle, Michael J.; Markowski, Paul (1989). 「井戸のドローダウン入門」(PDF) . 2019年3月17日閲覧。
- ^ 「地下水位 | 水文学」ブリタニカ百科事典。 2019年3月18日閲覧。
- ^ 「水位センサーまたは水中圧力トランスデューサー」www.globalw.com 。 2019年10月19日閲覧。
- ^ 「Acoustic Well Sounders」www.fekete.ca。2019年4月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年4月1日閲覧。
- ^ アルバータ州農業食料農村開発省 (2012)。「電気サウンダの作成と使用による井戸の監視」(PDF)。アルバータ州政府。
- ^ abc wellcare®. 「井戸の静水位の測定」（PDF）。水道システム協議会。
- ^ ヘンゲラー、ジョー。「井戸の水深を測定するための安価な空気ラインの設置」（PDF）。ミズーリ州作物資源ガイド。2019年4月1日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
- ^ 環境エネルギー省 (2018)。「地下水位低下の生態学的影響は何か?」(PDF)。オーストラリア政府。
- ^ Antunes C、Chozas S、West J、et al。半乾燥沿岸生態系における地下水位の低下が木本植物の生態生理学的調整を促進する。GlobChange Biol. 2018;24:4894–4908. doi :10.1111/gcb.14403
- ^ ab 「五大湖沿岸6地域における取水と排水の環境影響：グリーンインフラの役割」、JW リッジウェイ、R. ヒグチ、L. ホフマン、R. ペティット、Environmental Consulting & Technology Inc. レポート、45 ページ、2016 年 5 月