SIWAREモデルを用いたエジプト・バフル・エル＝バカル流域における水不足下での再利用に向けた水量と水質の予測

人々と食料にとってなぜ重要か

エジプトのように乾燥した国では、水の一滴一滴が人間と食料の双方にとって二重の価値を持ちます。本研究は、ナイル川の流量が圧迫される状況下で、東ナイルデルタの農地から排出される排水を安全に再利用する方法を検討します。供給が縮小する際に排水の量と塩分がどう変化するかを問うことで、将来の不確実性が高まる中でも、農地の生産性と家庭の水供給を維持するための道筋を明らかにします。

エジプトの厳しい水の収支

エジプトは固定配分のナイル水に依存しており、それは人口増加、上流のダム、気候変動に追いついていません。このギャップを埋めるために、同国はますます農業排水—畑から溝やパイプを通って流れ出る流出水—に頼っています。この水は灌漑に再利用可能ですが、問題も伴います。溶解した塩分を多く含むことがあり、作物や土壌に損害を与える可能性があるのです。エジプトの法令は全溶解固形物（TDS）で2000ppmを安全ラインと定めています。その線を越えると収量低下や長期的な土壌劣化のリスクがあるため、どこでいつ再利用が安全かを把握することが計画上重要です。

排水ネットワーク上の二つの重要な制御点

本研究は東ナイルデルタにある戦略的に重要な流域、バフル・エル＝バカル流域に焦点を当てます。ここでは、再利用水の管理を左右する主な制御点が二つあります。一つはバフル・エル＝バカル・フィーダーで、広域からの排水を集め、スエズ運河の下を通して世界最大の廃水処理施設へ送ります。もう一つはビラド・エル＝アヤド揚水場で、混合された排水と淡水を直接地元農家の圃場へ揚水します。これら二地点は再利用水の行き先を象徴しており、一方は高度処理へ、他方はほぼそのまま作物へ戻される運命を示します。

デルタのデジタルツインを用いて

将来の条件を検討するために、研究者たちはSIWAREと呼ばれる詳細なコンピュータモデルを用いて、ナイルデルタ内の水の移動、再利用、塩分の蓄積を模擬しました。地域を100以上の小区画に分け、それぞれに土壌、作物、運河、排水路、地下水の挙動を割り当てました。モデルは2020年と2021年の観測値に合わせて精密に校正・検証したうえで、一連の「もしも」実験を実行しました。これらの実験では東デルタへの淡水供給を現状から段階的に5%刻みで最大50%まで削減し、気候、作物、インフラは一定としました。

水量減少が塩分と流量に及ぼす影響

モデルは二つの制御点が水不足に対して非常に異なる反応を示すことを明らかにしました。バフル・エル＝バカル・フィーダーでは、既に塩分濃度が約2200ppmと高く、淡水比率が縮小するにつれてこの問題は急速に悪化します。供給が50%削減されると塩分は3000ppmを超え、フィーダーを流れる水量はほぼ半分に落ち込みます。これは希釈するきれいな水が減り、排水が系内に長く留まること、上流の農家が非公式な再利用に頼って塩分を何度も循環させることなどが原因です。一方、ビラド・エル＝アヤド揚水場では、同じ厳しい削減下でも法的基準を楽に下回り、塩分は約550ppmから640ppmへと控えめに上昇するだけですが、流量は大きく減少します。

圧力下での計画に使える道具

研究チームはこれらのモデル実行結果を、ナイル水の任意の削減率を各制御点の塩分レベルと流量に対応させる単純な曲線に落とし込みました。これらの曲線はデータに良く適合し、計画担当者が完全なモデルを再実行せずに将来の状況を素早く見積もる手段を提供します。結果は一律の政策が通用しないことを強調します。バフル・エル＝バカル・フィーダーはホットスポットとして追加対策が不可欠であり、膜処理による塩分除去、上流での塩源対策、自然に水質が良い時期を活かした取水時期の調整、あるいは耐塩性の高い作物への転換などが必要です。ビラド・エル＝アヤドでは優先事項が異なり、品質が幅広いシナリオで許容範囲にあるため、まずは灌漑に十分な量を確保することが重要です。

エジプトの水の未来にとっての意味

専門外の読者に向けた主要なメッセージは、排水の再利用はエジプトの水ストレスを緩和し得るが、それは標的を絞った現場別の管理があって初めて可能だということです。ビラド・エル＝アヤドのように乾期でもより多く安全に再利用できる地域がある一方で、バフル・エル＝バカル・フィーダーのように既に塩分限界に近く、積極的な処理と上流側での改善が必要な場所もあります。複雑なモデル挙動を単純な関係式と実践的な対策メニューに変換することで、本研究は水不足が進む時代においても蛇口と作物の両方を維持するためのロードマップを提供します。

引用: Abdul-Muttalib, M.A., El-Saadi, A., El-Gazzar, H. et al. Projecting water availability and quality for reuse under scarcity in the Bahr El-Baqar catchment in Egypt using the SIWARE model. Sci Rep 16, 14165 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49708-4

キーワード: 農業排水, 水の再利用, 塩分濃度, ナイルデルタ, 水不足