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将来の海面上昇を考慮した沿岸域の帯水層への海水侵入の抑制
Mitigation of seawater intrusion in coastal aquifers using coastal earth fill considering future sea level rise.
PMID: 32335828 DOI: 10.1007/s11356-020-08891-1.
抄録
塩水の侵入（SWI）は、世界中の多くの沿岸帯水層を脅かす物理的な問題である。塩水の取水や海面上昇に伴い、塩水の侵入が増加している。これらの地域の地下水資源を保護するためには、沿岸帯水層の保護が不可欠である。沿岸帯水層をSWIから保護するための手法は数多く開発されている。本論文では、海面上昇が沿岸帯水層のSWIに与える影響と、SWIを抑制するための新たな手法として沿岸部の盛土を適用した結果を紹介する。海面上昇のシナリオを検討し、SEAWATモデルを用いて、海岸線を海に向かって延長するための適切な土砂を用いた異なる沿岸土砂盛土を実施し、SWIを抑制することを検討した。提案された制御対策は、ヘンリーの問題を用いて数値的に評価され、米国フロリダ州のビスケーン帯水層の実例研究に適用された。各帯水層について、塩水楔の侵入長と盛土幅の関係を求めた。その結果、盛土幅を大きくすると侵入長が減少することがわかった。ビスケーン帯水層では、帯水層の長さの10％、20％、30％、40％の範囲で盛土幅を増加させると、それぞれ329m、192m、42m、-48mにまで侵入が抑制されることがわかった。また、盛土幅を150mと300mにすると、帯水層への侵入が32.3％、60.5％抑制された。また、盛土幅を465mに拡大することで、SWIを91.3%抑制することができた。これにより、将来のSWIや海面上昇のリスクを抑制することが可能である。
Saltwater intrusion (SWI) is a physical problem that threatens many coastal aquifers all over the world. Saltwater intrusion is increasing with abstraction and rise in sea level. Coastal aquifer protection is essential to protect groundwater resources in these areas. A number of methods have been developed to protect coastal aquifers from SWI. This paper presents the impact of sea level rise on SWI in coastal aquifers and application of coastal earth fill as a new technique to control SWI. Different future sea level rise scenarios were studied and different coastal earth fill with an appropriate soil to extend the coastline towards the sea in order to control SWI was studied using SEAWAT model. The proposed control measure is numerically assessed by Henry's problem and then applied to a real case study of Biscayne aquifer, Florida, USA. For each aquifer, the corresponding relation was developed between the intrusion length of saltwater wedge and the width of fill. The results showed that increasing the fill width resulted in decreasing the intrusion length. In the case of Biscayne aquifer, increasing the fill width by 10, 20, 30, and 40% of the aquifer length resulted in retarding the intrusion to 329, 192, 42, and - 48 m respectively. Using 150- and 300-m fill widths retards the intrusion length by 32.3% and 60.5%. In addition, increasing the fill width to 465 m can retard SWI by 91.3%. This approach is capable to control the future risks of SWI and sea level rise.