水収支とは？ わかりやすく解説

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湖沼も水文学における水循環プロセスに含まれる^[4]。湖沼における水の流入には、降水のほか表流水や地下水の流入、流出には蒸発のほか表流水や地下水の流出が考えられる^[4]。湖での貯留量を${\displaystyle S}$、降水量を${\displaystyle P}$、湖面での蒸発量を${\displaystyle E}$、表流水の流入量を${\displaystyle R_{Ri}}$、流出量を${\displaystyle R_{Ro}}$、地下水の流入量を${\displaystyle R_{Gi}}$、流出量を${\displaystyle R_{Go}}$、湖の面積を${\displaystyle A}$、時間を${\displaystyle t}$とすると、水収支式は、

${\displaystyle {\frac {dS}{dt}}=(P-E)A+(R_{Ri}-R_{Ro})+(R_{Gi}-R_{Go})}$

と表される^[4]。

貯留量の変化は湖の水位の変化量をもとに、湖の面積をかけて求める^[5]。表流水の流入量${\displaystyle R_{Ri}}$は、湖への流入河川のうち主要なものの流量を測定したうえで、その値から推定することになる^[5]。流出量${\displaystyle R_{Ro}}$は流出河川の流量測定により求める^[5]。

しかし、湖面での蒸発量${\displaystyle E}$と地下水の流出入量の観測は難しい^[4]。湖面での蒸発量${\displaystyle E}$の測定法として、直接的な方法ではパン蒸発計の利用や渦相関法（渦共分散法（英語版））が、間接的な方法ではバルク法（bulk method）・プロファイル法（profile method）・ボーエン比法（Bowen ratio method）などがある^[4]。

地下水の流入量${\displaystyle R_{Gi}}$の観測は難しく、流域での降水量から蒸発量を引いた上で流域面積をかける場合もあるが、精度に劣ることもある^[5]。このため正味の地下水流出入量${\displaystyle R_{Gi}-R_{Go}}$として求めることもある^[5]。この場合は湖沼の水収支式を時間積分した上で、右辺第1項・第2項を測定した残差から求めることになる^[6]。特に地下水流出量${\displaystyle R_{Go}}$の測定は難しいので、他の全ての変数の値の残差として水収支式を解いて求めることになる^[5]。

脚注

参考文献

• 浅沼順・田中正・辻村真貴「水循環システムとは何か」『改訂版 地球環境学』松岡憲知・田中博・杉田倫明・八反地剛・松井圭介・呉羽正昭・加藤弘亮（編）、古今書院〈地球学シリーズ〉、2019年、30-36頁。ISBN 978-4-7722-5319-2。
• 佐藤芳徳「水の循環と水資源」『自然地理学概論』高橋日出男・小泉武栄（編）、朝倉書店〈地理学基礎シリーズ〉、2008年、130-139頁。ISBN 978-4-254-16817-4。
• 佐藤芳徳「湖沼の世界」『新版 水環境調査の基礎』鈴木裕一・佐藤芳徳・安原正也・谷口智雅・李盛源（著）、古今書院、2019年、13-23頁。ISBN 978-4-7722-4210-3。
• 田中正「水文科学とは」『水文科学』杉田倫明・田中正（編著）、共立出版、2009年、1-20頁。ISBN 978-4-320-04704-4。
• 辻村真貴「地表水の循環」『水文科学』杉田倫明・田中正（編著）、共立出版、2009年、167-196頁。ISBN 978-4-320-04704-4。