渇水時における、 経済システムを用いた

効率的な水資源配分モデルの提言

細田衛士研究会2班　 大久保利啓 神田匠 黒田励 竹谷圭司 竪元雄也 成富紘 西川隆行 三木啄也

!1

導入

!2

1992年から2011年の間に 日本全国の様々な地域で渇水が発生している。

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2012/09/08 日本経済新聞より

2012年、利根川の 大規模渇水により 1都5県で取水制限が 起きる。

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食事の用意ができない水洗トイレが使えない

風呂に入れない

飲みたい時に水が飲めない

洗濯ができない

食器洗いなどができない

庭の散水ができない

内閣府「人と水のかかわりに関する世論調査」より

生活ができない！

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渇水で干上がった琵琶湖

渇水が発生した場合の 経済被害は大変深刻である。

・平成6年大渇水 約1660万人に影響 工業への被害額 　→350億円 農作物への被害額 　→1400億円

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そんな渇水を食い止めるためにはどうすればいいか僕たちは考えました

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目次①日本の水資源の概要 ②渇水とは？ ③渇水対策の現状と水取引 ④日本で水取引を導入する上での問題点 ⑤政策提言とモデル分析

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①日本の 水資源の概要

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日本に おける水資源の供給

!10

日本の年間降水量は世界の平均よりも大きいが、 一人あたりの水資源量自体は少ない。

!11

水資源の自然的要因である 降水量は日本全体で減少傾向がみられる。

!12

日本の水資源賦存量

!13

日本に おける水資源の用途

!14

農業用水

都市用水

生活用水

工業用水

家庭用水

都市活動用水

日本における水資源の用途

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②渇水とは？!16

渇水の定義流域の降水量が長期に渡って少なくなり、

河川の流量が減少した結果、

ダム等の貯水施設から通常の取水が困難となり、

生活用水、工業用水、農業用水のいずれかにおいて 取水制限が発生した状態

!17

ど

特に香川県、愛媛県では 20年間のうち 8 年以上渇水が発生している。

1992年から2011年の間に日本全国の様々な地域で渇水が発生している。

!18

経済損失の導出過程

工業・農業用水の経済損失＝取水制限量(㎥/日)×用水効果額(千円/㎥)×制限日数

用水効果額・・・付加価値額と使用水量から導出 ※工業用水は３０人以上の事業所を対象 ※生活用水は厚生労働省発表の資料を使用

生活用水の経済損失＝影響人数×用水効果額×制限日数

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渇水発生回数の多い木曽川、吉野川を分析する （地域偏在性をできるだけ無くすため仁淀川は除く）

0

5

10

15

20

芦田川 木曽川 佐波川 重信川 仁淀川 物部川 山国川 吉野川 淀川

6

18

55

11

55

10

5

回数✤ 過去八年間の河川ごとの渇水発生回数

１位：吉野川→１８回 ２位：仁淀川→１１回 ３位：木曽川→１０回

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木曽川流域 生活用水 工業用水 農業用水取水制限(%) 30% 33% 35% 55% 65% 55% 65%制限日数 39日 29日 10日 39日 39日 39日 39日

用水効果(千円/㎥) 0.379 0.673 0.87 2.0473 0.0154被害額(億円) 202.958 267.98

8119.460

170.766 27.644実質被害額(億円) 662.534 201.277 31.876

吉野川流域 生活用水 工業用水 農業用水取水制限(%) 30% 50% 60% 75% 生活用水と同じ 生活用水と同じ制限日数 16日 16日 26日 13日 生活用水と同じ 生活用水と同じ

用水効果(千円/㎥) 0.379 2.06 3.13 4.74 4.74 0.0154被害額(億円) 49.725 270.2

72667.3

505 170.766 27.644実質被害額(億円) 1674.945 98.206 10.669

被害の大きさ

被害は

大きい！

工業:201億円 農業:31億円

工業: 98億円 農業:10億円

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③渇水対策の現状と水取引

!22

供給 需要

!23

ダム

供給面の対策では ダム、地下水、再生水があげられる

再生水地下水

!24

全国のダムマップ

出典：『ダム紀行』より発表者作成

日本全国にダムは2892カ所存在する。

!25

土地

費用

ダム建設の問題点

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年間維持コストは一つにつき３～４億円かかっている

!27

!28

地下水は、地盤沈下の発生原因である。

!29

3.5億㎥

815億㎥日本の年間水使用量

再生水量

143億㎥処理量

再生水の利用は ほとんどが処理場内での再利用に留まっている

!30

供給面の対策はこれ以上は難しい

!31

供給 需要

!32

需要面の対策 設備投資

水取引

!33

世界ではどのような 渇水対策が行われているのか？

!34

世界の水取引

!35

呼称を統一

水利権取引 水資源取引 水取引

“水取引”に 統一

!36

需要度の低い主体

需要度の高い主体

カリフォルニア州のWater Bankシステム

WATER BANK

一時的に水利権を付与対価($)

一時的に水利権を譲渡対価($)

水利権の譲渡

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何故日本では導入 されていないのか？

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③日本で水取引を 導入する上での問題点

!39

日本における水利権１、慣行水利権

２、公水性!40

水利権制度の概要慣行水利権

許可水利権

明治29年の時点において、 すでに河川から取水をおこなっていたものに対して 許されている権利。

許可申請

不要！

国土交通省に使用目的、占有量を申請し、 許可を得ることで使用可能になる権利。

!41

農業による慣行水利権の利用が最も多い

54% 37%

9%

許可水利権 その他の割合許可水利権 農業用水慣行水利権 その他の割合慣行水利権 農業用水

!42

日本の水利用には公水性がある →取水可能な水量のうち、使用しなかった分の権利は失効する

20%

80%

使用した 使用しなかった

権利失効！

水を保持する事ができなくなる

２，公水性

!43

問題点

１、慣行水利権

２、公水性

!44

政策提言 モデル分析

!45

・法整備 ・水取引制度の導入

政策提言

!46

法整備

!47

１、法整備

慣行水利権の許可水利権への移行

私水法

水使用量報告義務づけ

!48

20%

80%

使用した 使用しなかった

権利失効！

水の保持が可能になる

私水法を作り公水性を無くすことによって権利が失効しなくなる。

権利

!49

１、法整備

慣行水利権の許可水利権への移行

私水法

水使用量報告義務づけ

!50

水取引制度の導入

!51

・法整備 ・水取引制度の導入

政策提言

!52

２、水資源取引制度の提案

取水を行っている主体間での一時的な水取引

を前述した法整備により可能にし、限界利潤が低い主体と限界利潤が高い主体の間で取引を行うこと

で市場原理により社会厚生の最大化を目指す手段

!53

モデルイメージ

河川

水取引市場

農家

工場

渇水対策本部

水道局

市場を設置

取引分の取水を実施

農家との取引量を報告

取引分の取水が可能

取引分の取水を制限

￥

!54

✤ ソルバーを用いた、最適な水資源配分時における経済損失解消の分析特定の条件の元で全てのパターンを試行し、

最大値を求めるExcelの機能。

!55

ソルバーとは

４X1＋６X２＋X３＝A

max ４X1＋６X２＋X３

例

４X1’＋６X２’＋X３’＝A’!56

✤ ソルバーを用いた、最適な水資源配分時における経済損失解消の分析

現取水量 制限時取水量 最適取水量 下限取水量

取引前の利潤 取引費用

特定の条件の元で全てのパターンを試行し、 最大値を求めるExcelの機能。

取引費用考慮後の利潤

!57

制限時取水量

最適取水量

下限取水量

取引後の利潤

取引費用

＝モデル適用後取水量

独自に設定する

✤ 限界利潤 × 取引後の取水量

渇水対策本部に支払う費用

✤ 現取水量 × (1 - 取水制限率)

現取水量

条件の詳細１

取引額 水取引時に得られる受取額・支払額

✤ 現在の取水量

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条件の詳細２

最適取水量＞０ 下限取水量＜最適取水量＜現取水量

取水量

　売る主体の限界利潤＜取引額＜

取引額買う主体の限界利潤

× (1-渇水対策本部に支払う割合)

水取引によって利潤を得た主体から、その利潤の５％

取引費用

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設定✤ 木曽川、吉野川における工業・農業・生活用水

✤ 　　　　　　

✤

取引対象

取水制限率 30%と仮定

設定

下限取水率 生活必需品

生活用水60%

100%

!60

一日あたりの経済損失解消額

吉野川

3０００万 １億3０００万

木曽川

経済損失軽減は可能！!61

まとめ

供給量の減少傾向 →渇水は今後も発生供給面への対策は これ以上難しい需要面への対策として

水取引日本に導入するには

慣行水利権・公水性が問題法整備・水取引を提言経済損失削減が可能

!62

参考文献・参考URL

<参考文献>・細田衛士・横山彰『環境経済学』, 有斐閣アルマ, 2007 年・小尻利治「水資源工学」 朝倉書店 2006 年 ・千賀裕太「水資源管理と環境保全」鹿島出版会 2007 年

・国土交通省土地水資源局水資源部編「日本の水資源〈平成 22 年版〉持続可能な水利用に 向けて 」2010 年・日本工業用水教会編「費用対効果分析調査報告書」2005 年

<参考 URL>・ダム便覧(2012/11/17 閲覧) http://damnet.or.jp/Dambinran/binran/TopIndex.html

・日本ダム教会(2012/11/13 閲覧)http://damnet.or.jp/・国土交通省水管理・資源局(2012/11/6 閲覧) http://www.mlit.go.jp/mizukokudo/index.html

・総務省統計局、政策統括官(統計基準担当)、統計研修所(2012/11/3 閲覧) http://www.stat.go.jp/index.htm・国土交通省平成 24 年日本の水資源(2012/11/10 閲覧) http://www.mlit.go.jp/tochimizushigen/mizsei/hakusyo/H24/2-1.pdf

・国土交通省水資源部渇水情報総合ポータル(2012/11/13 閲覧) http://www.mlit.go.jp/tochimizushigen/mizsei/kassui/kassui.html ・気象庁防災気象情報(2012/11/17 閲覧)http://www.jma.go.jp/jp/kishojoho/・国土交通省 平成21年度国土交通白書(2012/11/21 閲覧)http://www.mlit.go.jp/hakusyo/mlit/h21/hakusho/h22/index.html

・水収支研究グループ(編)(1993)による〔『地下水資源・環境論』(1-4p)から〕(2012/11/14 閲覧)http://home.hiroshima-u.ac.jp/er/Rres_M_S1.html・独立行政法人 水資源機構 第7回木曽川水系流域委員会 (2012/11/15 閲覧) http://www.water.go.jp/chubu/kisodo/PDF/d.kisojo.pdf/ryuiki-iinkai/d.007-iinkai.pdf

・水資源開発と供給の現状 (2012/11/7 閲覧) http://www.mlit.go.jp/tochimizushigen/mizsei/junkan/index-4/11/11-3.html・2040 年に向けて水問題を緩和するための水取引の仕組みの提案 (2012/11/18 閲覧) http://www.nri.co.jp/opinion/chitekishisan/2010/pdf/cs20100906.pdf

!63

・野村総合研究所(2012/11/13 閲覧) http://www.nri.co.jp/opinion/chitekishisan/2010/pdf/cs20100905.pdf

・地球温暖化に伴う洪水・渇水リスクの評価に関する研究」和田一範(2012/11/10 閲覧) http://www.airies.or.jp/publication/earth/pdf/11_1-10.pdf・California Water Plan Highlights(2012/11/17 閲覧) http://www.waterplan.water.ca.gov/docs/cwpu2009/0310final/Highlights

・NPO法人ゼリスケープデザイン研究協会トップページ(2012/11/24 閲覧) http://www.xeriscape-jp.org/weather/060822.html

・人と水とのかかわりに関する世論調査(2012/11/11 閲覧) http://www8.cao.go.jp/survey/h06/H06-09-06-05.html

・国土交通省関東地方整備局(2012/11/7 閲覧)http://www.ktr.mlit.go.jp/・ダム紀行(2012/11/9 閲覧) http://homepage1.nifty.com/koarashi/bird_view/Dam/index_dam.htm

・利水用語集(2012/11/14 閲覧) http://www.kkr.mlit.go.jp/river/yodosou/yougo/key.html

・厚生労働省健康水道局課(2012/11/16 閲覧) http://www.mhlw.go.jp/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou/kenkou/suido/index.html

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FW 訪問先・国土交通省水資源部 石戸谷様 ・独立行政法人国立環境研究所 岡川様

電話・メール協力

・国土交通省中部地方整備局水道部 後藤様 ・水資源機構中部支社 中村様 ・愛知県企業庁水道計画課 山口様 ・水資源機構東京本社 ・四国地方整備局河川部 ・水資源機構吉野川局 ・木曽川上流河川事務所 ・木曽川下流河川事務所 ・愛知県企業庁水道計画課 ・名古屋市上水道局 ・吉野川市水道部 ・厚生労働省健康局水道課

SPECIAL THANKS：細田ゼミ22期　板谷俊成さん

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ご清聴ありがとうございました

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✤ 木曽川の限界利潤比較

質問対策

0

0.1

0.2

0.3

0.4

工業用水（平均） 農業用水 生活用水

限界利潤（千円/㎥）

木曽川の総需要量

42%

58%

工業用水（平均） 農業用水 生活用水

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!68

論文の流れ

現状分析

問題提起

政策提言

日本の水資源の現状

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生活用水使用量

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工業用水使用量

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農業用水使用量

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