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ブログ/2016-03-15

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君が測っているのは地下水位?

 素掘りの井戸をのぞき込んだら水面に自分の顔が映った。この水面は地下水面だろうか?

 地下水位を測るときには,測水管やピエゾメータが使われる。測水管はかなりの長さにわたって管壁に小孔があり,この小孔を通して飽和土中から水が流れ込む。ピエゾメータは管の先端のみに小孔があり,先端部分の水圧を測る。

 これらの測定器具を複数本,異なる深さに埋設して地表面から水面までの距離を求めてみる。測水管の水位は埋設深によらずに一定である。それだからといってこの水面が地下水面とは限らない。

 もし,ピエゾメータの水面が埋設深と関係なく一定のばあい,水面より下は静水圧になっており,測水管に形成された水面は地下水面である(図1(a))。

 一方,ピエゾメータの水位が異なる場合,水面は先端部の水圧を示しており地下水面ではない。埋設深の浅いピエゾメータの水面が高い場合,下向きの水移動が生じている(図1(b))。
画像の説明

 結論として,地下水面であるためには,下向きの土中水の移動がない,水面より下の水圧は静水圧である,そして水面は大気圧に等しいということになる。

 ところで,代掻き層や耕盤の飽和透水係数が下層土のそれよりも小さい水田や転換畑では,下向きの水移動が生じていても地下水面ができる場合がある。代掻き層や耕盤では飽和状態で,下層土では気相が連続する不飽和で水移動が生じ,下層土に出来る水面より下の水圧が静水圧分布を示す場合には地下水面が形成されている(図2)。
画像の説明

 このような水田における水移動と地下水面については半世紀以上前の1950~1960年代に我が国で研究された。山崎不二夫監修,土壌物理,養賢堂 (1969)などに紹介されている。(H)

模範解答
「井戸を掘って見える水面は,地下水面とは限らない」が正解です.
井戸が面積が大きな図1(b)の測水管のような状態だと,圧力 を示しているともいえないからです.



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