地下水はしばしば尽きることのない地下資源と見なされてきました。この「見えないものは意識されない」という姿勢から、井戸やボーリング孔が無差別に掘られ、地下水が乱用されています。これは干ばつの時期に悪化し、乾燥地域ではさらに顕著になります。
150年前にアンリ・ダルシーが地下水を科学として体系化して以来、工学や技術を活用して地下水を最適に管理するためのさまざまな考え方が生まれてきました。地下水の貯留層である帯水層は、何世紀にもわたり、飲料水や農業用水の水源として利用されてきました。
その一つが管理型帯水層涵養です。ここでは、管理された方法で帯水層に地下水を補給します。これにより、水を地下に「貯め」、後で使えるようにします。
水を貯留すれば蒸発の影響を最小限に抑えられ、無駄にせず、さまざまな供給源から水を再利用することもできます。再利用する水は、雨水や下水処理場から得て、帯水層に戻すことができます。
地下水管理を改善する基本的な考え方は、紀元前1千年紀に中東で生まれ、そこでカナート方式として知られています。これは手掘りのトンネルと取水井戸からなる仕組みで、地下水をある地点から別の地点へ導いて取水します。
今日では、管理型帯水層涵養のさまざまな事業が世界各地で見られます。米国では、その数は1985年の3か所の井戸群から、2005年には約72か所に増え、現在も多くがさまざまな開発段階にあります。
アフリカでは、複数の国で事業が進められており、ナミビアや南アフリカなどが含まれます。
南アフリカのアトランティス砂丘地帯は浸透池で構成され、40年以上にわたって稼働しています。50ヘクタールを超える涵養池を利用しています。この帯水層からは毎年約400万立方メートルの水が得られます。これにより、アトランティスの町の水需要の大半が賄われています。
帯水層への涵養
地下水涵養とは、次のように定義され、地下水面に達した水が帯水層に加わることを指します。いくつかの方法があります。
水は重力によって下方へ流れ、地下水面に達する
水は地下を流れて、ある帯水層から別の帯水層へ移動する
地下水の取水によって揚水が行われ、地表下の流れの方向が変わると、近くの地表水域から接続する帯水層へ水が流れ込む
人工涵養。ボーリング孔への注入、井戸を通じた注入、または人工の浸透池によって行えます。浸透池は水が帯水層に浸透できるようにした透水性のくぼ地です。
最後の方法が管理型帯水層涵養です。水を「貯めて」後で使えるようにします。沿岸帯水層でも利用されており、防ぐために、地下水の貯留層へ淡水を注入して海水が過剰に入り込むのを抑えます。これにより、塩水が帯水層に及ぼす影響を最小限にし、地下水貯留層の寿命を延ばします。
管理型帯水層涵養には、さまざまな方法やモデルがあります。たとえば、次のようなものです。
• 帯水層貯留・回収：同じボーリング孔から水を注入し、取り出す
• 帯水層貯留・移送・回収：地下水貯留層内の異なるボーリング孔から水を注入し、取り出す。
• 浸透池：ダムと同様の方法で造った大きなくぼ地により、地表水を土壌に浸透させ、地下水を涵養する
• 河岸ろ過：地表水施設の近くにある井戸で揚水し、涵養を促す
これらの方法は、その地域の地質や必要な水量に応じて選ばれます。
貯留を成功させるには
この方法は万能ではなく、いくつかの課題があります。大きな問題の一つは、水の注入に伴って大量の酸素が入り、それによって増殖した微生物が井戸を詰まらせる可能性があることです。ただし、加熱した水や薬剤を注入して微生物を死滅させれば解決できます。
事業を成功させるには、信頼できる水源、優れた工学的専門知識、適切な環境規制と法規制も必要です。
また、管理型帯水層涵養を導入するよりも、帯水層の管理を改善するだけでよいかどうかを適切に評価する必要があります。これは、コストを削減し、帯水層の寿命を延ばせる、単純ながら効果的な解決策です。
水の貯留は簡単ではなく、綿密な計画と実行が必要です。しかし、必要とされる場所では、その機会を活用することで、水供給に対する蒸発の影響を最小限に抑え、より多くの人々により多くの水を届けられます。
