灌漑必要水量計算｜作物別・季節別ET・水利計画・農業用水基準

計算式と原理（FAO-56）

基準蒸発散量ET₀と作物蒸発散量ETc

ETc = Kc × ET₀

ここでETc は作物実蒸発散量(mm/日)、Kc は作物係数（作物種と生育ステージで決定）、ET₀ は基準蒸発散量。ET₀はFAO Penman-Monteith式で気温・湿度・日射量・風速から算出、日本の夏季で4〜6 mm/日、冬季で1〜2 mm/日が標準。

灌漑必要水量の算定

正味水量(m³/日) = ETc(mm/日) × 面積(m²) × 1/1000

実取水量(m³/日) = 正味水量 / 灌漑効率(η)

灌漑効率ηは輸送ロス(用水路の浸透・蒸発)と圃場ロス(深部浸透・地表流亡)を含む効率。管路灌漑η≈0.85、開水路灌漑η≈0.60、水田代掻き期η≈0.40〜0.60。

水稲の特殊性

水稲は湛水（水を張る）栽培のため、通常の蒸発散に加えて湛水深維持・浸透・落水・代掻き用水の合計が必要。単純ETベースでなく、灌漑需要水量+代掻き用水+補給水の合算で計算します。日本の水田で夏季ピーク時10〜15 mm/日が標準。

数値感覚

①5ha水稲・夏: 10mm/日 × 50000m² = 500 m³/日、月間15000 m³。②5ha露地野菜・夏: 6mm/日 × 50000m² = 300 m³/日、月間9000 m³。③5ha施設園芸トマト: 通年4mm/日 × 50000m² = 200 m³/日、点滴灌漑ηη=0.9で実取水222 m³/日。作物×季節×面積で1桁変わるのが灌漑水量の実勢です。

蒸発散量ET₀と作物係数Kc

Kc（作物係数）の生育ステージ別変化

日本における基準蒸発散量ET₀の目安

実測値は気象庁アメダス・農研機構メッシュ気象データで取得可能。地域・年次で±30%の変動があり、実務では長期平年値+夏場ピーク値の両面設計が推奨されます。

作物別 灌漑水量の目安

灌漑方式と灌漑効率

業界別 現場での応用

スマート農業・節水技術

1. 土壌水分センサによる自動制御

TDR/FDRセンサで土壌体積含水率を実測、閾値以下で自動灌漑バルブON。点滴灌漑と組合せで従来比30〜50%節水、単収向上も確認。農水省スマート農業実証で普及中。

2. 気象予測連動灌漑

気象庁ピンポイント予報+ET₀計算+作物Kcで翌日必要水量を自動算定。降雨予想時は灌漑スキップ、渇水期は前倒し給水。IoT・クラウドサービス化が進行中。

3. 精密灌漑（Precision Irrigation）

圃場を数m四方の細区画に分割、区画ごとに土壌・作物状態モニタし個別制御。均一灌漑より20〜40%節水+単収5〜15%向上の実績。センターピボットの区画別制御も同様。

4. 深水管理（水稲）

水稲栽培で従来3〜5cm湛水を、深水5〜10cm+断続灌漑（AWD: Alternate Wetting and Drying）で切替。用水量20〜30%削減+メタン発生抑制でカーボンニュートラルにも貢献。

5. 雨水利用・循環利用

ため池・貯留槽で雨水回収、圃場からの排水を沈砂池経由で再利用。渇水期水源確保+水利費削減。オランダ型施設園芸では循環利用率90%以上が標準。

6. 遮光ネット・マルチング

直接灌漑ではないが、日射・地表蒸発を抑制し必要水量削減。露地野菜のマルチフィルム被覆で灌漑量30〜50%削減、雑草抑制と土壌保温効果も。

水源の種類とコスト

河川取水

大量・低コストが利点だが水利権が必要。慣行水利権（伝統的利用）と許可水利権（新規）があり、河川管理者（国交省・都道府県）への申請・更新手続きが必要。渇水時は下流利水者との協議で取水制限がかかることも。

ため池

全国16万か所、日本農業の特徴的水源。降雨貯留+湧水+補給河川水で運用、渇水期の安定水源となる。ため池管理保全法で防災対策・耐震改修が義務化、市町村との連携が重要。

地下水（井戸）

安定水質・安定水温で施設園芸に理想。浅井戸（5-20m）・深井戸（100m以上）、地下水利用条例のある地域（大阪・愛知等）は届出必要。地盤沈下防止の観点で採取量規制も。

循環利用・雨水利用

施設園芸で排水を沈砂池・膜処理経由で再利用、循環利用率90%以上のオランダ型施設が普及。露地栽培でも簡易ため池・農業用水路の中水利用が節水策として拡大中です。

海水淡水化（離島・沿岸）

逆浸透膜（RO）による海水淡水化は1m³あたり数百円のコスト、離島・沿岸農業で導入例。太陽光発電併用でランニングコスト削減、資源制約地域の切り札。

よくある間違い・注意点

• 平均需要で夏ピーク不足 — 年間平均でパイプライン・ポンプを設計すると、夏場ピーク時に容量不足で作物枯死。ピーク時（月間最大・週間最大）を基準とする「渇水安全度」の考慮が必要。
• 作物係数Kcを固定値で計算 — Kcは生育ステージで大きく変動（初期0.3→中期1.2→後期0.5）。全期一律計算では総水量を10〜30%間違える。ステージ別Kcの適用が実務。
• 灌漑効率を100%と仮定 — 実効率は用水路η=0.6、スプリンクラーη=0.75、点滴η=0.9。効率無視で計画すると実必要量の1.5〜2倍が実勢で、水源不足リスク。
• 降雨・地下水補給を無視 — 有効降雨（作物利用可能雨水）と地下水浸入が灌漑必要水量を削減。長期気候データからの有効降雨推定が節水設計の基本。
• 水質チェック不足 — 農業用水はEC・pH・重金属・BODの水質基準あり。工場排水混入・海水侵入・鉄マンガン過剰は作物障害の原因。JIS K 0102・水質環境基準の遵守。
• ため池老朽化リスク — 全国のため池16万か所の多くが江戸時代築造、豪雨・地震で決壊事故頻発。ため池管理保全法の改正で危険ため池の把握・耐震改修が義務化。
• スプリンクラー風損失 — 風速4m/s以上で蒸発+ドリフト損失20〜40%、早朝・夕方の低風速時間帯の灌漑スケジュール調整が節水の実践知。
• 点滴灌漑の目詰まり — 井戸水・湧水の砂鉄・炭酸カルシウム・藻類でドリッパー閉塞。フィルター（100メッシュ以上）・酸洗浄・塩素処理の定期メンテが必須。

関連規格・法令

• 農林水産省 農業用水量算定要領 ― 作物別・地域別の灌漑必要水量算定の公式指針。
• 土地改良法・土地改良施設管理指針 ― 用水路・ため池・パイプラインの整備・管理の法的基盤。
• 河川法・水利権 ― 河川からの取水権の申請・更新手続き。国交省・都道府県河川管理者。
• ため池管理保全法（改正2020） ― 全国のため池の登録・防災工事・災害対策の義務。
• JIS A 5713 灌漑排水工事用フレキシブル管 ― パイプライン材料の日本規格。
• FAO Irrigation and Drainage Paper 56 ― Crop Evapotranspiration国際基準。作物係数Kc・Penman-Monteith式の標準文書。
• 環境省 水質環境基準（生活環境項目） ― 農業用水pH6.0-7.5、EC0.3 mS/cm以下等の水質要件。
• JIS K 0102 工場排水試験方法 ― 農業用水源の水質分析法。
• 建築基準法・都市計画法 ― 農地転用・農振除外時の農業用水確保要件。
• 気候変動適応法 ― 農業分野の適応計画・スマート農業推進の法的枠組み。

参考文献・公的資料

• 農林水産省 農村振興局 ― 農業用水・土地改良・農業農村整備事業の公式ページ。
• 農研機構（NARO） ― 農業・食品産業技術総合研究機構。作物ET・水管理の研究・データ。
• 気象庁 ― アメダス気象データ・降水量・気温・日射量・風速の公式データソース。
• FAO Land & Water Division ― 国連食糧農業機関の灌漑排水資料。FAO-56 Kc値の国際基準。
• 国土交通省 水管理・国土保全局 ― 河川法・水利権・河川管理の公式情報。
• 環境省 水・大気環境局 ― 水質環境基準・農業用水質基準の告示。
• 農業農村工学会 ― 灌漑排水・土地改良の学会。技術論文・設計基準の発行。
• 日本産業標準調査会（JISC） ― JIS A 5713等のJIS規格検索。
• 農林水産技術会議 ― スマート農業実証事業・農林水産技術政策の情報。
• 各都道府県 農林水産部 ― 地域別水利計画・営農指導・災害対応。

よくある質問（FAQ）

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