更清晰地传达必要的地下地质信息！

更清晰地传达必要的地下地质信息！

2021/03/26

必要的地下地质信息 传达得更清楚！

东日本大地震地面液化现象成了一个大问题。想必很多人都震惊地发现，这片他们本以为安全、靠近市中心的土地突然下沉了。蔓延在我们的脚下地球内部发生了什么事？那地下信息如何与我们有关？ AIST 使用此信息以“可见”的形式表达和努力传达

地层三维重叠一目了然

　2011年东日本大地震导致东京湾沿岸地面液化。千叶县的损失尤其严重，该县包括许多受欢迎的住宅区，因此受到了广泛的报道。即使在同一都市圈内，地震造成的破坏程度也因地点而异，因此收集对破坏影响很大的地下地质结构信息就成为一个紧迫的问题。

　AIST立即决定开展城市平原地质资料的准备工作。以往的地质图显示了地球表面的地质分布，但没有显示地下深处的结构。尤其是城市地区等地形平坦的地区，用传统的纸质地质图很难表达地下。它很难。为了将信息用于防灾减灾规划，信息的可理解性和可传达性非常重要。因此，我们的首要任务是以易于理解的方式表达地下信息，我们开始考虑创建一张 3D 地质图，将其发布在网络上而不是纸上。”

信息地质研究组的中泽勉回顾了那些日子。

　在网络上表达有两个主要优点。一是它可以显示在平面上难以理解的三维信息。另一个原因是很容易提供数值数据。至此，三维地质图的制作开始了。

连接“点”以创建“平面”并阐明发生液化的区域的地下结构

　如何继续创建 3D 地质地面图。我们建立了一个模型区域，创建了它，并利用在那里获得的知识将其扩展到其他区域。我们工作的第一个地区是千叶县北部地区。该地区具有典型的关东平原地层分布特征，已被广泛研究。此外，如前所述，由于该场地遭受液化破坏，当地政府强烈希望调查地下地质结构。

　创建三维地质地面图时，了解地质的三维结构非常重要。为此，我们将通过在地球上挖空木棍进行钻孔调查来收集必要的数据。第21页“船桥至习志野地区详细3D地质模型”图中的黄色竖条是有钻孔数据的点。

　钻孔数据包含诸如土壤类型、其层厚度、距地面的深度以及土壤类型发生变化的深度等信息。这些只是有关进行测量的位置的信息，即“点”。为了将其表示为三维三维地图，需要将每个点连接起来并将其转换为称为地层的“表面”信息。''

　我们将参考AIST迄今为止调查的20个参考点的数据，对每个钻孔数据进行分析，并仔细连接点之间不可见的部分。利用千叶县土木工程和建筑工程的钻孔数据，分析的数据数量超过10,000个。

　在重建地质结构时，包括中泽在内的四名研究人员全部都是手工完成的。地质数据分析领域需要先进、专业的知识和经验，因为有些信息只有过去在控制点进行过钻孔调查的人才知道。计算机仍然无法决定连接哪些点。

　经过大量繁琐的手工工作，3D地质模型完成了。你从那里看到了什么？

　如果你看一下从船桥到习志野地区的详细3D地质模型，你会发现在凹陷形成的区域填充了一层叫做Ⓑ的松软地层。它是一个填海层Ⓐ，Ⓑ是一个泥层，可以极大地放大地震运动，而含有大量水的Ⓐ分层在其上面，表明该地区很可能发生液化。”（参见下图）

　3D地质地面图数据用于创建灾害地图等防灾措施。

目前，中泽正与东京都政府合作，绘制东京23个区的三维地质图。使用来自 50,000 个钻孔的数据创建了三维模型，并取得了新的发现，包括在一个被认为具有良好地面的区域中发现了埋在地下松软地层中的山谷状地形。研究结果将很快公布，并将有助于防灾和基础设施建设。未来，我们计划主要在全国主要城市开展地质构造三维建模。

　地质信息其实和我们的生活有很多关系。除了因为地面液化现象导致房屋倾斜的例子之外，还有因为地震容易发生晃动的地方，还有建房子时的地基。之所以每个地方的深度不同，可能是由于该地区的地质情况造成的。我希望很多人能够认识到地质信息的重要性，并关注他们现在居住的地下。”中泽总结道。

■从船桥到习志野地区的详细 3D 地质模型

什么是水文环境图？

　如今的日本，供水用水的70%是地表水，使用地下水作为生活用水受到限制。因此，人们可能不知道井水或泉水等地下水。然而，地下水仍然是重要的水资源，广泛用于工业和农业目的。近年来，灾害频繁发生，发生灾害时确保水源非常重要，越来越多的地方政府在井中配备手压泵，以便在停水时可以使用地下水。

　为了可持续地利用地下水，地下水流向何处、如何流动以及未来水是否安全等信息非常重要。

那么我们如何获取地下水的信息呢？当我询问地下水研究组的 Isao Machida 时，

　地下水也有地图。为了妥善管理和利用地下水这一宝贵的水资源，世界各地都绘制了地下水地图。 AIST 制作了名为“水文环境图”的地图，并将其发布到网络上。任何人都可以访问水文环境图，获取地下水的最新信息。”水文环境图包含地下水分布深度、流向等各种信息，以及通过现场测量和化学分析获得的水温、pH、铁、钙等含有成分等与水质相关的信息。

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■山形盆地水文环境图

现在可以从该区域的鸟瞰图中用水

　通过水文环境图，您可以快速找到适合某种用途的水质的地下水在该区域的流向。在考虑灾害预防、资源开发和环境污染应对时，通常需要与地下水相关的信息。那时，水文地图上的信息对于鸟瞰整个地区非常有用。

　使用水文环境图的一个具体例子是了解环境污染物造成的地下水污染状况。我们再看一下前面提到的山形盆地的水文环境图（上图Ⓓ）。这次，地下水中硝酸根离子浓度的分布以及地下水位的空间分布都显示在地图上。岩石中几乎不含硝酸根离子，因此农田施用氮肥的效果可见一斑。

　町田解释如下。

　东根市的农田遍布整个拉怒川流域。农田使用的部分化肥渗入地下水，可能导致乱南川下游地区地下水中硝酸根离子浓度上升。另外，根据环境标准（基于环境基本法第十六条的地下水污染环境标准），硝酸根离子浓度为44。如果超过标准值（NO₃-N形式10mg/L），此前公布的信息是“超标多少点”水文环境图可以显示浓度，这样你就可以看到“哪里浓度高。”

　如您所见，阅读水文环境图需要专业知识。这类专业信息以“说明书”的形式汇编成图表，供顾问和大学人员等专家使用。

　未来，我们希望在开发水文环境图的同时，密切关注各地区地下水的利用情况，添加最新信息，希望以此帮助解决未来地下水位下降、泉水枯竭、水源补给功能可持续性等水循环问题。

　“地下水位作为地下水资源的指标，变化极其缓慢，因此需要不断地在同一点进行调查，才能准确了解变化情况。考虑到未来饮用水的使用量将会增加，我认为不断检查水质、收集信息、保护水环境极其重要。”町田总结道。