地下水帯

伏流域は、河床の下および河床に沿った堆積物と多孔質空間の領域であり、浅層地下水と表層水が混ざり合っている。この領域（伏流域流または伏流域流と呼ばれる）の流れのダイナミクスと挙動は、表層水と地下水の相互作用、魚の 産卵、その他のプロセスにとって重要であることが認識されている。 ^[1]革新的な都市水管理方法として、技術者が伏流域を設計し、水質と河岸の生息地の両方を改善するために積極的に管理することができる。^[2]

このゾーンに生息する生物の集団は、 hyporheosと呼ばれます。

ヒポレイックという用語は、もともと1959年にトライアン・オルギダン^[3]によって、ギリシャ語の2つの単語、hypo（下）とrheos（流れ）を組み合わせて造られました。

河床下水域は、水が河床に出入りし、溶解したガスや溶質、汚染物質、微生物、粒子を運ぶ、急速な水交換が行われる領域です。^[4]地質や地形に応じて、河床下水域の深さは数センチメートルに過ぎないこともあれば、横方向または深さ方向に数十メートルに及ぶこともあります。

混合帯と貯留帯の両方としての河床下層の概念的枠組みは、水文学の研究に不可欠です。河床下層に関連する最初の重要な概念は、滞留時間です。水路内の水は河床下層に比べてはるかに速い速度で移動するため、この遅い水の流れは、河川内の水の滞留時間を効果的に増加させます。水の滞留時間は、栄養素と炭素の処理速度に影響します。滞留時間が長くなると、溶解した溶質の保持が促進され、後で河川に放出され、河川によって生成された信号を遅らせたり減衰させたりする可能性があります。^[5]

もう一つの重要な概念は、地下水交換^{[6] [7]}、つまり水が地下水域に出入りする速度です。河川水は一時的に地下水域に入りますが、最終的には地表の水路に戻るか、地下水貯留に寄与します。地下水交換の速度は河床構造の影響を受け、河床の粗さによって水路が短くなります。^{[8] [9]}河床の蛇行パターン、淵と瀬の連続、大きな木質堆積物ダムなどの地形的特徴によって、より長い水路が形成されます。

地下水帯とその相互作用は、下流に移動する河川水の量に影響します。増加区間は、水が下流に移動するにつれて地下水が河川に排出され、その結果、主水路の水量が上流から下流に向かって増加することを示します。逆に、地表水が地下水帯に浸透すると (その結果、地表水の純損失が発生します)、その河川区間は水を「失っている」とみなされます。

深層水域は様々な生態学的利益をもたらす。例としては次のようなものがある。^[10]

• さまざまな種類の魚、水生植物、間隙生物の生息地および隠れ場所。
• 河川水中に溶解した汚染物質の濃度の低減;
• 主流と地下水の間の水と溶質の交換の制御。
• 河川水温の緩和。

河川や小川の生態系は、表面に見える流水だけではありません。河川は隣接する沿岸地域とつながっています。^[11]そのため、河川や小川には、主流路の下側および側方にある動的な河川下層帯が含まれます。河川下層帯は表層水の下にあるため、特定、定量化、観察が困難な場合があります。しかし、河川下層帯は生物学的および物理的活動のゾーンであるため、河川や小川の生態系にとって機能的な重要性を持っています。^[12]研究者は、井戸やピエゾメーター、保存的および反応的トレーサー、^[13]および河川の水路と地下の両方での水の移流と分散を考慮した輸送モデルなどのツールを使用します。 ^[14]これらのツールは、河川下層帯を通って河川への水の動きを研究するために独立して使用できますが、水路全体の水のダイナミクスをより正確に把握するために補完的に使用されることがよくあります。

地下水帯は、河川と地下の間の移行帯です。堆積物と水の境界で地表水と地下水が混合する動的な領域です。生物地球化学的観点から見ると、地下水は溶存酸素が低いことが多いですが、溶解した栄養素を運びます。逆に、本流からの河川水は溶存酸素が多く、栄養素が少ないです。これにより、生物地球化学的勾配が形成され、地下水帯の範囲に応じてさまざまな深さに存在する可能性があります。多くの場合、地下水帯は、この境界で交換される溶解した栄養素を処理する従属栄養微生物によって支配されています。

表層水と地下水の主な違いは、酸素濃度、温度、pHです。^[15]主流と地下水の境界領域である地下水域は、物理化学的勾配の影響を受け、交換領域内の化学物質と水生生物の行動を制御できる生化学反応を生み出します。^[16]地下水域は、河川水に溶解した汚染物質の減衰に重要な貢献をします。 ^[17]エネルギー、栄養素、有機化合物の循環にも貢献します。^[18]さらに、それは河川流域を横切る汚染物質の輸送を大幅に制御します。^[19]

下垂体交換に影響を与える主な要因は以下の通りである。^[20]

• 地下帯水層の形状と水理特性^{[21] [22]}
• 地下水位の経時変化^[23]
• 河床の地形特性と透水性^[24]
• 河川の形状の変化によって生じる水平勾配^[25]

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• 河川の浸透流域と水の浄化に関する記事。図解付き。