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図１ 地下水流動概念モデル構築のための調査・検討の 流れ
Fig.１ Schematicprocessdiagram forconstructionof conceptionalgroundwaterflow model
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地下水学会誌 第５１巻第４号 ３１１～３２９（２００９）
流動、湧出状況の調査を行い、流域の場の理解を 図るとともに河川の流量調査および地下水採取の ポイントを決定する。流量観測および観測データ の解析から地下水涵養・流出特性と地形・地質・ 地質構造との関係を把握し、同時期に観測した河 川水、井戸水、湧水の水質、水素・酸素同位体比 の検討結果から、流出域の地下水の起源や流動経 路を推定する。最終的にこの水文学的検討と地化 学的検討との双方の検討結果を集約し、地下水の 涵養域から流出域までの地下水流動概念モデルの 推定を試みる。以下にその結果について報告す る。
CasestudyfortheBosoPeninsula＊
RyutaroSAKAI＊＊ ,MasahiroMUNAKATA＊＊ andHideoKIMURA＊＊
Abstract Theregionalgroundwaterflow system oftheYoroRiverbasin,BosoPeninsulainChibaPref. in Japan wasanalyzed using dataon riverflow rates,and waterchemistry and hydrogen/oxygen stableisotoperatiosofrivers,springs,andwells.Therelationshipbetween thegroundwaterflow system andthegeologicalstructurewasinferredfrom thehydrogeologicalanalysis,andtheorigin ofgroundwaterdischargeandflow-pathsfrom thegeochemicalapproach. Theanalysisindicatedthatalargepartofthegroundwaterrechargedatthehighlypermeable sand-dominantlayerathigh altitudesaround the Daifuku Mt.flowing in the direction to strike of layers,andisdischargedatthedownstream basinasCa-HCO３(SO４)typewater.TherestoftheCaHCO３(SO４) type water that recharged around the Daifuku Mt.is likely to flow into deep undergroundmixingwithNa-HCO３ typewater,andbedischargedatthedownstream basinthrough fracturesoflow permeabilityalterationlayer.
KeyWords: regionalgroundwaterflow system,riverwater,springwater,wellwater
要旨
広域地下水流動に関する評価手法確立のための調査の一環として、千葉県養老川流域の小流域に おいて、河川流量および観測点付近の河川水、湧水、井戸水の水質、水素・酸素同位体比等の分析を 行った。水文学的検討により、地下水流動特性と地質・地質構造との関係を把握し、地化学的検討か ら、流出域の地下水の起源や流動経路を推定を試みた。この結果、高透水性を持つ砂岩優勢互層 （大 福 山 を 含 む 高 標 高 部）で 涵 養 さ れ た 地 下 水 の 大 部 分 は、地 層 の 走 向 の 方 向 に 流 動 し た 後、 Ca-HCO３（SO４）型地下水として下流域において流出するが、一部は深部まで流動し、Na-HCO３型地 下水と混合した後に、低透水性の砂泥互層の亀裂等を通じて下流域において流出する可能性が推定 された。
梅ヵ瀬層の砂岩優勢互層、梅ヵ瀬川流域は梅ヵ瀬 層の砂泥互層で構成されている。
浦白川上流域の砂岩優勢互層地帯は、河床勾配 が数 °のほぼ直線的な流路を呈しているのに対し て、下流域の国本層～柿ノ木台層の砂泥互層分布 域は河床の平均傾斜は数 °以下となり、小規模な 蛇行の繰り返しが認められる。河川縦断を見ると 明 瞭 な 傾 斜 変 換 点 は な い が、石 塚（図 ３）付 近 （標高約１１０m）を境に傾斜が変化していることか
芋原川は、標高１２０m前後（芋-本６）付近に河 川の傾斜の変わる地点があり、これより高標高部 では５０m程度の幅で流路が蛇行しており、低標高 部では直線的な流路を呈しており、川幅も広くな ることから、標高１２０m付近を境に上流域と下流 域とに分かれる。河川の流路幅は概して狭く、ほ とんどの区間は急崖によって囲まれている。河川 が伏流している区間は、最上流に位置する砂防ダ ムの上流側に認められる１ヶ所のみ（図３（b）の 芋-支４～５間）である。芋原川流域は、下流の 河床沿いに一部砂泥互層が存在する以外、大半は 梅ヵ瀬層の塊状中粒砂岩、あるいは砂優勢の砂泥 互層から構成されており、層理面の走向はおおむ ね東北東－西南西、傾斜は北に約１０°である。当 河川流域においては、浦白川同様、砂泥互層部の 砂岩からの浸み出し湧水が認められるが、とくに 最上流部では、右岸側の砂岩からの浸み出し湧水 が多いことから考えて、流れ盤（地層の傾斜方向 が地表斜面に平行）に規制された地下水湧出があ るものと推察される。また、下流部においては、 川底から１ヶ所湧水（図３（b）の芋-本１）が確 認されている。
を行い、深度２００～３００m以深に数千年～２万年の Na-HCO３型地下水、それ以浅には数千年より若 い Ca-HCO（３ SO４）型地下水が賦存していること を明らかにしている。さらに、水温データの解析 か ら、Na-HCO３型 地 下 水 は、深 度２００～４００m付 近から上昇流が発生しており、Ca-HCO（３ SO４）型 地下水領域を越えて地表まで到達していることを 明らかにしている。
従来から広域地下水流動系の考え方として、ト スの流動モデル（Tóth,１９６２;Tóth,１９９９）に代表 される地下水面（地形面）形態に従った連続的な 流動系としての水文学的な捉え方と、水－岩石反 応による地下水進化の産物として浅部と深部に異 なる水質が階層構造的に存在するという地化学的 な捉え方（Gascoyneetal.,１９８７）がある。しか し、最近の研究では、地下深部の Na-Cl型地下水 や Na-HCO３型地下水は、地下深部に取り残され た可能性（GarvenandRaffensperger（１９９７）；風早 ほか（２００４）など）があり、水文学的にそれらが 地下浅部の帯水層と連続しているか否かについて は解明されていない。
＊ 日本地球惑星科学連合２００８年大会において一部発表、経済産業省原子力安全・保安院との委託契約により実施した研究 成果の一部
＊＊ 日本原子力研究開発機構 安全研究センター（〒３１９-１１９５ 茨城県那珂郡東海村白方白根２-４）
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地下水学会誌 第５１巻第４号 ３１１～３２９（２００９） キーワード：広域地下水流動、河川水、湧水、井戸水
Hale Waihona Puke 図３ （a）調査地域の地質平面図（地質図は地質調査所（１９６２）、千葉県（１９７６）より編集）と湧水のタイプ、およ び（b）流量観測位置および採水位置 浦-：浦白川、芋-：芋原川、梅-：梅ヵ瀬川、本：本流、支：支流、自噴井：自噴井、湧：湧水、○：流量観 測点、点線：分水嶺
Fig.３ (a)Geologicalmaparoundinvestigatingareaand(b)Observationsiteandsamplingpoint
図２ 調査地域（黒枠）周辺の地質（関東地方編集委員会（１９８６）に一部加筆） Fig.２ Geologicalmapinthestudiedarea(modifiedafterKantodistrictcommittee(１９８６))
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地下水学会誌 第５１巻第４号 ３１１～３２９（２００９）
今回、筆者らは、水文学的検討と地化学的検討 の双方からの調査・解析手法を確立するため、養 老川流域のうち、水文・気象データや河川流量観 測事例（岸井、１９８２；岸井ほか、１９８７など）など 過去に調査実績があり、河道形状や流量が安定し ている養老川中流の３支流域（南北約８km、東 西約３kmの浦白川流域、芋原川流域、梅ヵ瀬川 流域）に調査範囲を絞ることとした。図１に調 査・検討の流れを示す。まず既存データおよび現 地踏査による流域の地形・地質、河川や湧水等の
２．調査地域の地形・地質概要
養老川流域には図２に示すように第三紀後期
（３４０万年前～１７０万年前）から第四紀（１７０万年前 以降）にかけての上総層群と第四紀の下総層群が 連続して分布し、北西方向に向かって１０°前後で 傾斜している。このような地質構造に対して、養 老川は蛇行を繰り返しながら、地層の走向とほぼ 直交方向に北流している。調査対象流域は、図３ に示す浦白川、芋原川、梅ヵ瀬川の３河川であ り、養老川本流の左岸に位置している。各流域の 最高標高地点は大福山（２９２m）であり、大福山を ピークとして尾根伝いに互いが接している。浦白 川は大福山に端を発し北流する全長約６kmの河 川であり、芋原川は大福山から北東へ流れる全長 約２ km、梅ヵ瀬川は同じく北東方向へ流れる全 長約３．５kmの河川である。大福山と浦白川上流域 は主に梅ヵ瀬層の砂岩優勢互層、浦白川下流域は 国本層～柿ノ木台層の砂泥互層、芋原川流域は
論文
地下水学会誌 第５１巻第４号 ３１１～３２９（２００９）