平成２３年４月２７日

津波による浸水を受けた低平地水田の除塩対策

農研機構　農村工学研究所

要約

　津波浸水後の水田などに対して、短期及び中長期的に実施が想定される除塩に関して、淡水の供給と排水などの農業工学的な対策技術（案）を取りまとめた。内容は、除塩の基本的考え方、除塩の前提となる条件整備、水源・用水の確保、必要水量の算定、用水路内の送配水管理、水田ほ場の管理作業、水田ほ場における用排水管理及び除塩効果の評価から構成される。

　なお、大量の瓦礫や堆積土砂が存在する場合には、除塩対策の前に、堆積物の排除や排水改良などの十分な農地の復興計画を立案し、その対策を実施する必要がある。

除塩対策の模式図（塩分を下方に抜く場合）

• １．目的

  　今回の東日本大震災では、津波により、福島県、宮城県及び岩手県を中心とした太平洋沿岸の低平地に位置する約２万４千haの優良農地が壊滅的被害を受け、多くの水田が塩水の浸入を受けた。4月下旬以降の水稲などの作付けの本格期に向けて、水田の復旧・復興と作付け前の除塩が必要とされている。これまで、農村工学研究所では、震災後に数回の農地被害の現地調査や所内における必要な対策技術の文献調査とその分析を行ってきた。そこで、これらの成果を活用し、今後、現場で行われる短期から中長期間までを視野においた農業用水による除塩対策を支援するための技術資料（案）を取りまとめた。本資料が、農地の復旧・復興に少しでも活用され、早期に地域の農業農村の再建が行われることを、心より願うものである。

• ２．除塩対策の基本的な考え方

  　津波により浸水を受けた水田の作土には海水の成分であるNaClが多く含まれている。このうち、Naイオンの何割かは土粒子に吸着しており、Clイオンは土壌水中に存在している。除塩は、両者を作土から排除することが基本である。土壌水中にあるClイオンは、水とともに洗い流すことができる。土粒子に吸着しているNaイオンは、Caを含む資材を投入してから洗い流すと、CaイオンがNaイオンを土壌水中に追い出すため、効果的に除去できる。

  　淡水を灌漑する急速な除塩の方法には、NaCl（以下「塩分」）を下方に抜くか、または側方に抜くか、大きく二通りある。下方に抜く場合の原理は、淡水を灌漑することによって塩分濃度の高い水を下方に押し出す（移動させる）ことである。水田の排水性が高いほど、下方への水の移動速度が速くなり、除塩の時間が短縮されるので、組み合わせ暗渠などの排水改良が有効である。この方法による除塩の報告例を本資料の参考文献として挙げている。

  　一方、地下水位が高い、排水性が低く暗渠も整備されていない、という状況の水田では、淡水の灌漑後に代かき・落水を行う除塩方法が提案されている。代かきは下方への浸透を抑えるので、この方法では落水（地表排水）によって塩分を側方に抜くことになる。この場合の除塩のイメージは、プラスチック容器に塩分を含む土と淡水を投入して激しく振って塩分を全体に行き渡らせ（代かき）、上澄みを捨てる（落水）操作であり、その原理は希釈である。従って、代かき前にできるだけ多くの水を貯めるほど、また落水量を多くするほど除塩効果が高くなる。

• ３．除塩の前提となる条件整備
  • ３．１　用水施設
    • 用水施設に対して、目視による損傷の有無の確認と通水試験を行う。
    • 小規模な開水路で軽微な損傷が見られる場合には、損傷したフルームの設置換えや継ぎ目等の簡易補修により、漏水を防止する必要がある。
    • パイプライン地区において、揚水機場（ポンプ）の機能の点検や通水試験による漏水箇所の特定及びその漏水補修に長期間を要する場合には、除塩対策を長期的な対策の計画策定の中で検討する必要がある。
  • ３．２　排水施設
    • 塩水の浸水を受けた水田地域は、沿岸域の低平地が多く、排水をポンプ等の機械排水に依存している場合が多いため、排水機場の機能確認を行う必要がある。
    • 排水路内の瓦礫、土砂等は早めに除去し、降雨等に備えた排水機能を確保する。
    • 排水機場が被災し、機械排水が困難な場合には、自然排水により除塩が可能な地域を特定して、除塩計画を立案する必要がある。
    • 除塩効果を高めるためには、排水路の水位を管理し、除塩した排水を速やかに排水する必要がある。また、除塩排水が、下流の水田に流入する危険性についても十分留意する必要がある。
  • ３．３　農地
    • 瓦礫、漂着物などの雑物を除去する。
    • 海水や堆積土砂に油類や有害物質などが含まれる恐れがある場合は、除塩の前に別途処理する。
    • 海砂等の堆積土砂がある場合は、復旧工事等で別途対応する。
    • 田面に顕著な起伏や段差がある場合には、その復旧が優先される。
• ４．除塩対策技術
  • ４．１　水源・用水の確保（水源の水質・水量、水利権等）
    • 淡水による農地の除塩では、塩分を除去するに必要な水質の用水確保が重要である。このため、取水地点の水源について、塩水や海からの土砂の遡上の有無を確認し、必要な場合は、水質調査を行う。
    • 高塩分濃度の用水は除塩に適さない。水質の目安として、水稲収量に影響する塩分濃度として0.1%程度との試験結果がある（北海道立中央農業試験場 2001、島根県農業技術センター 1999）。
    • 除塩に必要な用水の確保において、水量および取水期間に関して水利権等の制約がある場合には、河川管理者等と事前協議を行い、除塩用水の確保に努める。
    • 既存の水源が、低位部の排水路からの反復利用に依存している場合には、事前に排水路への塩水浸入がなかったか確認し、除塩用水の水質調査を行い、除塩用水としての使用の適否を判断する。
  • ４．２　必要用水量の算定（必要用水量、粗用水量等）
    • 必要に応じ、用排水路内のフラッシング（４．３に記述）に要する水量を見込む。
    • 淡水による除塩では、灌水1回当たりのほ場における純用水量として代かき用水相当の水量が必要と考えられる。土地改良事業計画設計基準・計画「農業用水（水田）」によれば、整備された乾田の代かき用水量の標準は120mm〜180mmとされているが、地区ごとに情報収集することが望ましい。
    • ほ場へ純用水量としての除塩用水を供給するためには、取水工からほ場水口までの区間における損失量を計上し、水源から取り入れるべき必要水量である粗用水量を算定する必要がある。
    • 粗用水量として、純用水量に送水損失率5%〜15%（標準の値、ライニング水路：5%、パイプライン10%）及び配水管理損失率5%〜10%(開水路、管水路とも）を計上する。
    • 幹線水路や支線水路に取り入れる用水量は、灌漑時間によっても変化する。表-1に灌漑効率(10%〜20%)及び日灌漑時間ごとのha当たりの粗用水量(流量）の関係を示す。

    表-1　日灌漑時間とha当たり粗用水量（m³/s)の関係
    （１回の除塩のための純用水量（減水深）を100mm/dayで計算）

    灌漑効率(%)	灌漑時間(hr/day)	粗用水量(m3/sec/ha)
    90%	24	0.013
    90%	12	0.025
    90%	6	0.051
    85%	24	0.014
    85%	12	0.027
    85%	6	0.054
    80%	24	0.015
    80%	12	0.029
    80%	6	0.058

  • ４．３　用水路内の送配水管理（もと入れ水量、輪番灌漑等）
    • 農地での除塩を行う前に、用排水路内のフラッシングを行う。
    • 用排分離、循環灌漑、反復利用の状況から、農地から除去された塩分の排出経路を確認し、塩分を含む排水が灌水される可能性のある農地を特定し、排出経路を分離、除塩時期の分離などの対策を検討する。
    • 除塩は、予め除塩当日に行う水田地域とその面積を決め、輪番灌漑を行うことにより、効率的に配水管理することが有効である。
    • 灌水時間は、1回の必要灌水量（代かき用水相当)及び末端用水路の施設容量から決定する。
    • ほ場整備済みの水田の末端小用水路は、「ピーク用水時点について、(1)各耕区の灌水は、1日以内で終了すること、(2)各ほ区（3〜9ha)の灌水は、5日以内で終了すること。(3)地区内（300ha〜500ha)の灌水は、10日以内で終了すること」を参考にその最大通水量を流下させる断面が決められている。なお、一般に水田では、24時間給水を原則に施設容量が決められている。
  • ４．４　水田ほ場の管理作業（弾丸暗渠施工、石灰資材散布等）
    • 以下では、２．で記した２通りの急速除塩の考え方（淡水を灌漑してから、塩分を下方に抜くもしくは側方に抜く）について、代表的と思われる作業手順を記述する。
    • 暗渠が施工されているほ場（かつ暗渠排水が行える条件にあるほ場）では、可能な限り、暗渠に接続する弾丸暗渠を施工してほ場の排水性を高め、暗渠を活用して除塩を行うことが有効である。これにより以後、さらに、降雨による急速な除塩効果が期待できる（兼子2003）。
    • 土壌に吸着しているナトリウムの効率的除去のため、過去の除塩対策において、石灰資材の施用量が示されている（河田ら2000)。石灰資材として炭酸カルシウムなどが示されている。
    • 石灰資材の土壌への混和のため、ロータリ耕耘を行うことが望ましい。
    • 灌水前に、止水のための畦畔の補修（アゼ塗り）を行うことが望ましい。
    • 地下水位が高い、暗渠が未施工で排水性も悪いという状況にあるほ場では、可能であれば前述の石灰資材散布、耕耘、アゼ塗りを行い、その後の代かき・落水作業に備える。効果的な落水のため、額縁明渠の施工を行うこともある。
    • なお、文献（千葉県農林公害ポケットブック1991）で紹介されている除塩溝（幅：0.2〜0.3m、深さ：0.3〜0.4m以上）は、田面の均平を大きく乱すため、その後の農作業等への影響に十分留意する必要がある。
  • ４．５　水田ほ場における用排水管理（暗渠出口の開閉、ほ場地下水位管理）
    • 地下水位が高い地区では、可能な限り地下水位を下げることが望ましい。暗渠を活用して塩分を下方に抜く場合では特に必要である。
    • 暗渠が施工されているほ場（かつ暗渠排水が行える条件にあるほ場）では、はじめに暗渠出口を閉鎖して多量の灌水を行い、可能な限り水を貯める。その後速やかに暗渠出口を開放して地下から排水する。
    • 作土の電気伝導度が所定の数値以下になるまで、上記の作業を繰り返すことが基本である。
    • 地下水位が高い、暗渠が未施工で排水性も悪いという状況にあるほ場では、多量の灌水を行い、可能な限り水を貯めた後に代かき（攪拌に近い作業の場合も想定される）を行ってから落水する。なお、代かき後すぐに落水する場合や、数日おいて落水する場合など様々なケースが想定される。前者では作業時間は短くなるが、落水時に濁水の流出が生じる。また、後者では作業に時間を要する。この件について標準的な方法はなく、現地での関係者の判断に依るところが大きいと思われる。
    • この方法でも、作土の電気伝導度が所定の数値以下になるまで、上記の作業を繰り返すことが基本である。
  • ４．６　除塩効果の評価
    • 文献（千葉県農林公害ポケットブック1991）によれば、水稲活着期に塩害が発生する塩素濃度は500mg/lとされており、公定法（1:5法）により測定される土壌の電気伝導度（EC）の換算値は概ね0.3mS/cmである。地域の状況を勘案して、除塩効果に対する適切な目標値を定めることが必要である。
• ５.　留意事項
  • ５．１　地区外への留意事項
    • 排水が下流の別の灌漑地区で再度取水される場合には、下流の灌漑期間が終わってから除塩を行うなどの調整を図る。また下流の灌漑地区でも用水中の塩分をモニタリングする。
  • ５．２　除塩後の水稲栽培における留意事項
    • 稲の生殖生長時の障害が大きいため、植え急ぎをせず、除塩を十分行ってから、移植すること。
    • 除塩が不十分なほ場において、干天が続くと塩分が表層に再上昇することがあるので留意する（中干し管理の中止、または期間短縮の検討等）。
    • その他は、栽培分野からの技術情報を参照。
  • ５．３　地域特性の考慮
    • 本技術資料は、基本的な水田の除塩対策について取りまとめたものであることから、実際の適用に際しては、地域の農業の特性や被害状況及び地域の関係機関からの指導など十分勘案して、実施することが必要である。
• ６．参考文献
  • １）兼子 健男：水田における台風高潮塩害災害の除塩技術、水と土133号、48-53 (2003)
  • ２）河田直美、有好利典、大内英司：平成11年台風18号による塩害対策、水と土121号、10-17(2000)
  • ３）千葉県農林公害ポケットブック改訂版、102-111(1991)
  • ４）北海道立中央農業試験場 農業環境部 環境基盤科：塩分を混入するかんがい用水の取水管理（北海道農業試験会議資料）、(2001)
  • ５）道上 伸宏：農業用水中の塩分濃度と水稲の生育、平成11年島根県農業技術センター成果情報、(1999)
• ７．問い合わせ先

  農研機構　農村工学研究所　企画管理部　防災研究調整役
  鈴木　尚登　（TEL 029-838-8193,FAX 029-838-7609)