扇状地における水利用

扇状地における水利用とは、扇状地の水資源、主に河川の洪水と雨水や河川水の浸透によって涵養された地下水を利用して農作物の生産を高める 灌漑システムを指します。

扇状地は内陸デルタとも呼ばれ、山脈の麓に発生し、河川の洪水の存在を示しています。扇状地には相当な地下水貯留層があり、毎年、支流からの水が通常は浸透性のある地下に浸透して補充され、豊かな帯水層を形成します。山岳地帯は通常、平野部よりも降雨量が多く、流域を形成し、水源を提供します。そのため、（半）乾燥地域では、扇状地が農作物の灌漑によく使用されます。扇状地は、厳しい砂漠のような環境に多くの緑をもたらします。扇状地での灌漑方法は、川の水文学的レジーム、扇状地の形状、および人間の生活を維持するために利用できる天然資源 によって異なります。

バルチスタン州フズダル近郊の河川平野に沿った扇状地は、比較的低い山地の小さな集水域から水が供給されている。扇状地は比較的小さく、急峻で、洪水が発生しやすい^[1]

バルチスタン州の年間平均降雨量は標高によって 200 ～ 400 mm で、降雨量の大部分は冬季 (11 月～ 3 月) に降ります。昔、傾斜地では、農民が等高線に沿って堤防を築き、表面流出水を捕らえていました(図 K1)。この集水方法 (地元ではフスカバと呼ばれます) により、堤防のすぐ上流で栽培された農作物に余分な水が供給され、捕らえられた水は土壌に浸透して余分な土壌水分を供給し、乏しい降雨量を補っていました。

扇状地では、洪水が追加の水源となっていた。水路から転流された洪水は、クシュカバ システムで採用されているのと同様の堤防の背後に保持された (図 K2)。洪水を遮断する方法は、現地ではサイラバ(パキスタンの他の地域ではロッド コヒ、一般には洪水灌漑) と呼ばれている。このシステムは、カレーズまたはカナートと呼ばれる地下の掘削ギャラリーによる帯水層からの地下水の汲み上げと組み合わされている(図 K3)。カレーズにより、恒久的な農業が可能になる (図 K3)。 サイラバとカナートのシステムは農地の約 20% をカバーしている が、その生産量は全体の 40% 以上である。

扇状地の帯水層に深い井戸を掘り、伝統的なカレーズよりも効率的に地下水を利用するという近代的な開発が行われている。井戸の所有者は他所から来た起業家である可能性があり、井戸が地下水をカレーズよりも深いところまで引き下げてカレーズが干上がると、元の住民はカレーズの水を失う危険にさらされる（図 K4）。

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  図 K1.農作物生産のための流出水を保持するための土手
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  図 K3.バルチスタン州の小さな谷におけるカレーズシステムに基づく恒久的な灌漑と農業

テヘラン東部のガルムサル扇状地は、かなり広い範囲に広がっており、アルブルズ山脈の高地を重要な集水域とするハブレ・ルド川の水が流れ込んでいる。この川は雨期には大量の水を運び、それ以外の時期は流量が少ない。^[2]

ガルムザール扇状地の灌漑システムは非常に発達しており (下の図 G1)、整列した運河が作られ、扇状地の中央を大きなベルト運河が横切っています。

大まかに言うと、耕作地は季節ごとに土地の 30% を占め、70% は休耕地です。冬の作物は主に小麦と大麦で、夏の作物は綿とメロンです。ただし、新しい作物の植え付けは前の作物の収穫前に行われます。そのため、60% の土地が作物で覆われる重複期間があります。休耕地は年間を通じて継続的にローテーションされるため、土壌の塩性化が発生する扇状地の基部の縁に沿ってを除いて、永久に休耕地は存在しません。

推定される年間平均水収支を図 G2 (下記) に示します。灌漑損失の帯水層への貯蔵が重要な役割を果たしていることがわかります。乾季には、深井戸から汲み上げた地下水を灌漑に使用します。地下水状況の断面図を図 G3 (下記) に示します。

水利権は、約 10 L/s の連続流量の単位であるサンで表されますが、実際には 10 から 15 L/s 以上までさまざまです。水は約 100 の三次ユニット (多くの場合は村) に供給され、その中で、農民の間で 12 日交代で水が分配されます。農民はそれぞれ、各交代期間中に一定時間、認可されたサンを受け取る権利があります。村落共同体は、同時に、三次ユニット内での水の分配を管理する水使用者協会であり、三次水路を維持管理しています。

現在、村々への地表灌漑用水の配分は、書面によるマニュアルがない中で、水利権と水利用者との口頭による合意およびコミュニケーションに基づいて、ガルムサール水利公社によって決定されています。同公社は灌漑用水路と構造物の維持管理も行っています。構造物は、口頭で伝えられたニーズに合わせて再設計されることもあります。河川の年間平均流量は 5 ～ 20 m3/s の範囲でかなり変動するため、灌漑用水の公平な配分は容易な仕事ではありません (右のグラフを参照)。

深井戸は個人所有です。井戸の掘削には許可が必要です。最近、帯水層の過剰利用を恐れて許可が停止されました。井戸には運用規則が適用されていないようです。

周辺地域では、帯水層の排水能力が次の 2 つの理由により低下するため、地下水位は浅い。(1) 傾斜した扇状地が平坦な砂漠地帯に達する場所で動水勾配が減少する、(2) 帯水層の厚さと透水係数が減少する。灌漑境界の周辺地域での地下水位制御に必要な排水路は、水道局ではなく、それぞれの農民グループによって維持されている。これらのグループは、灌漑用水として、(1) 灌漑システムでは処理しきれないほどの河川の洪水が自然水路を通って周辺地域に流れ落ちること、(2) 灌漑システムからの流出水、(3) 深井戸に依存している。

土壌の塩性化の脅威にさらされている辺境地での農業を安定させるためには、土壌の塩分濃度を制御するために条間耕作法（図 G4）が推奨されます。この方法では、恒久的に灌漑されていない帯状の土地の隣に灌漑された帯状の土地を使用し、それによって塩性化が灌漑されていない帯状の土地に向けられます。この概念は、犠牲排水と呼ばれることもあります。

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  図 G1. 灌漑システムを示すガルムサール地域の地図
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  図G3. 帯水層の断面。地質水文学的条件を示す。

コチャバンバの東、バジェ・アルトにあるプナタ扇状地は、ハブレ・ルド川よりも平均流量が多いリオ・パラカヤ川から水が供給されており、その結果、かなり平坦になっています。^[3]

プナタ扇状地は、ボリビアのコチャバンバ地区にあります。標高約2800メートルのバジェアルト上流のプナタ地域では、11月後半から3月にかけて夏の降雨量が400～450 mmになります。ここではトウモロコシが最も重要な食用作物であり、ジャガイモがそれに続きます。アルファルファが主要な飼料作物であり、トウモロコシの茎がそれに続きます。（図P1）。これらの作物は、昔は、流水、洪水、河川の基底流、地下水などの追加の水資源があったからこそ、うまく植えることができました。冬季には、特に6月と7月の夜間霜の発生と雨の欠如により、作物の成長が制限されます。

プナタの農村人口は合計 25,000 人と推定されています。約 4,000 世帯があり、そのうち 3,680 世帯が農家です。農場は小規模です。平均面積は 1.3 ヘクタールで、そのうち 1 ヘクタールが耕作地です。農場の平均面積はもっと小さく、約 0.7 ヘクタールです。

プナタの降雨量分布は、12 月から 3 月が雨期、 5 月から 10 月が乾期、4 月と 11 月が移行期という特徴があります。年間平均降雨量は 428 mm (1966 年から 1983 年、サンベニート) です。年間ベースで 75% 超過確率(R75) の降雨量は 360 mm です。降雨量は信頼できません。1966 年から 1983 年までの期間、年間降雨量は 246 mm (1982/83 年) から 591 mm (1968/69 年) の間で変動しました。

夏の雨期に川が氾濫すると、誰でも灌漑に利用することができます。川の水量が減ると、その川は、参加資格のある人だけが輪番灌漑に利用することができます (地元ではこれをミタシステムと呼びます)。5 月になると、川の水量が大幅に減少し、11 月まで続く干ばつ期が始まります。

灌漑は、早期収穫ができるように、8 月または 9 月に耕作シーズンを開始するのが望ましいと考えられています。早期収穫は市場価値が高く、ピーク時の労働要件が軽減されます。さらに、灌漑により不作のリスクが軽減され、農産物の多様化が可能になります。しかし、過去には灌漑用水を追加で確保するための余分な労力を控え、完全に天水耕作で満足しているように見える農村もいくつかあります。

小規模ではあるが、深井戸からの灌漑も行われている。

灌漑用水の追加を強く望む大多数の農民のニーズを満たすために、1970 年以降、プナタ・ティラケ灌漑プロジェクトが開発され始めました。このプロジェクトでは、アンデス山脈に複雑なダムと貯水池のシステムを建設しました(図 P2)。

プナタ プロジェクトの総面積は 4,600 ヘクタールと推定され、その 90% は農業または畜産業に使用できます。このうち約 1,150 ヘクタールは現在、ラグナ ロバダまたはリュスカ コチャダムから得られる表層水、またはプロジェクト地域 (推定 350 ヘクタール) にある 16 の深井戸から汲み上げた水による灌漑用水を受けています。さらに、ミタ灌漑 (野生の洪水) から時折水が供給される数百ヘクタールの地域があります。

伝統的な灌漑方法は、農場ごとに大きな灌漑流量（ゴルペ）を広い間隔で処理することを基本としています。プカラ・マユ川がプナタ扇状地に流れ込む地点にある取水施設は、各貯水池システム（ロバダ湖とリュスカ・コチャ/ムユ・ロマ）からの水と天然のミタ水を交互に通過させます。新しいシステムは、より短いローテーション間隔でより小さな流量向けに設計されていますが、地域全体で継続的に機能するため、さまざまな水源を分離する必要がなくなりました。このシステムは、従来のシステムよりもはるかに広い地域をカバーし、ミタシステムの協会（メンバーが部分的に同じである可能性があります）、チューブウェルシステムの協会（メンバーが部分的に同じである可能性があります）、および以前に水利権を持っていなかった人々を組み込んでいます。

したがって、新しい灌漑システムでは、従来の水利権をまったく新しい一連の権利 (および義務) に置き換える必要があります。さらに、農民は新しい水配分方法と新しい畑の灌漑技術に慣れる必要があります。新しい灌漑地域は、既存の散在するコミテ・デ・リエゴの境界と一致しないため(図 P3)、水管理だけでなく組織構造も新しい状況に合わせて調整する必要があります。

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  図P1. プナタ地域の灌漑農場の典型的な作付けカレンダー
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  図P4. 帯水層の透水性と透過性は扇状地の端に向かって減少する

マウン近郊のオカバンゴ内陸デルタには、アンゴラからの大量の河川が流入している。そのため、扇状地は広大で平坦であるため、デルタと呼ばれている。デルタの頂点のピーク流入量がデルタの底部に到達するまでには6か月かかる。^[4]

ボツワナ北西部の内陸オカバンゴ デルタは、指を広げた手の形をしています (地図を参照)。アンゴラに源を発するオカバンゴ川は、デルタの頂点から流れ込みます。平均すると、この川は年間約 10 億 m ³の水をデルタに運びます。流量は 3 月と 4 月に多くなります (平均で約 1000 m ³ /s) が、年によって 500 ～ 1500 m ³ /s の間で変動し、11 月は少なくなります (100 ～ 200 m ³ /s)。

デルタ地帯に広がる大量の水は、ほぼ完全に常設湿地と季節湿地（後者はモラポと呼ばれます）に吸収され、その後ゆっくりと浸透または蒸発します。湿地には豊かな植生があり、多くの種類の動物にとって理想的な環境を作り出しています。豊かな動物相は、湿地の間にある何千もの島々の上やその間に生息しています。

沼沢地帯の貯留能力を超えるわずかな水は、7月から11月にかけて巨大な手の指を通じて排出されます。そのため、オカバンゴ川のピーク流量がデルタの麓に現れるまでには、ほぼ6か月かかります。ここで水は障壁にぶつかります。タマラカネ断層線（地図を参照）で、その向こうにはカラハリ砂漠が10メートル隆起しています。断層の麓で、タマラカネ川は水（総流入量の5％以下）を集め、断層の裂け目を流れるボテティ川までほとんど勾配なしで運びます。最終的に、残りの水は200キロ以上東にある マカディカディパンで蒸発します。

年間降水量は比較的少ないものの (平均 500 mm、その大部分は 12 月から 3 月にかけて降る)、オカバンゴ川の流入量の半分に相当する量の水をデルタに供給しています。年間降水量とその年間分布は、川の変動と同様に不規則です。

オカバンゴ川は大量の砂やその他の堆積物をデルタに運びます。その量は年間約 200 万トンです。 塩分もデルタに流入しますが、溶解した状態で流入します。水の塩分濃度は約 200 mg/L と非常に低いです。流入する塩分の総重量は年間約 200 万トンです。

オカバンゴ川によって運ばれた堆積物と塩分はデルタに沈殿します。堆積物は植生とともに表面水の流れに対する抵抗力を形成します。その結果、扇状地でよく見られるように、主要な水路は親指から小指まであちこちに揺れ動きました。地殻変動もこの現象の一因となっています。現在、ボロ川の源流である中指が主要な水路となっています。

デルタ地帯の島々の多くは、境界に沿って河岸に木々が生い茂っているが、中央部は裸地となっている。これは塩分が蓄積している兆候である（デルタ地帯の写真を参照）。

カラハリ砂漠はオカバンゴ川と連携して、主に砂質のデルタ地帯を形成しています。砂漠は風の媒介を利用して細かい砂を堆積させます。

オカバンゴ デルタの地理学的特性により、人口密度は低く、人間による自然環境の破壊はほとんど起きていません。また、住民は食用作物の生産よりも狩猟や牛の飼育に興味を持っていたため、農業開発は限られていました。

洪水が引いた後に乾燥するデルタの南東端の耕作地（地元ではモラポと呼ばれている）は、砂質の表土になることが多い。窪地では表土が薄かったり、完全に失われて、重い粘土質の土が露出することがある。

1978/79 年、4 年間に渡って高水位で長期にわたる洪水が続き、モラポの栽培が不可能になった後、深刻な干ばつと口蹄疫の発生が重なり、地元住民は緊急事態に陥りました。その結果、2 つの重要な取り組みが行われました。

• 最初のものは1979年から1981年にかけて行われ、干ばつ救済プログラム（Food for Work）の一環として、FAOは労働集約的な作業を組織し、暴風雨による浸水から作物を守るために地元住民が建設した洪水防止堤防を修復しました。新しい堤防もいくつか建設されました。
• 2つ目は「バッファローフェンス」（地図参照）の建設で、これはデルタの外縁と内縁を分離し、牛の病気、特に口蹄疫の蔓延を防ぐものです。1983年に完成したこのフェンスにより、フェンス外のモラポの重要性が高まりました。その理由は次のとおりです。特に雨が遅く降り始める年には、洪水による干ばつ後にモラポに生い茂る新しい草が、この地域のほぼ唯一の飼料源となり、デルタの広い周囲の群れにとっても飼料となります。フェンス内のモラポでは牛の放牧が禁止されているため、フェンス外のモラポでの放牧の強度が増しています。

モラポ開発プロジェクト (MDP) は 1983 年 12 月に運用を開始しました。このプロジェクトは、閉鎖可能な入口ゲートを備えた洪水制御堤防によってパイロット地域を長期にわたる高洪水から保護することにより、パイロット地域での作物生産を増やすことを目指しました (写真参照)。十分な洪水がモラポに入ると、ゲートを閉鎖することができ、蒸発と土壌への浸透の影響で水が引くため、外部の水位がまだ高いときに作物の栽培を開始できます。これは、モラポでの栽培がほとんど不可能だった 1974 年から 1978 年にかけての長期にわたる高洪水への対応でした。しかし、最近では、不十分な洪水が満足のいく作物生産に対する同様に厳しい制約となっているようです。そのため、完全に雨量に依存する条件下での改善されたより安定した作物生産にも焦点を当てることにしました。

水位グラフの図は、長期にわたる大洪水のため、これまで記録された年のうち 60 % で作物生産が不可能であったことを示しています。この図はまた、洪水制御対策によってモラポの水位を適時に低下させることができることも示しています。洪水が堤防で囲まれたモラポに流入した後、水門が閉じられます。その後、蒸発と浸透の影響により堤防で囲まれたモラポの水の低下が始まり、作物を適時に植えることができます (10 月または 11 月)。作物は、11 月末または 12 月初めの雨期の開始まで、残留土壌水分(約 100 mm)を使用します。したがって、生育期間が延長され、水分の利用可能性が増加し、作物の生産が向上します。ただし、洪水制御対策が作物の生育に及ぼす効果は、依然として降雨量と分布に大きく依存します。