河川環境研究室
●平成10年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
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＜環境部＞ |
河川環境研究室
●平成10年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
洪水や渇水といった自然の営為は河道の流況や形状を大きく変化させるだけでなく、河川生態系が一変するほどの大きな影響を与える。一方、砂利採取やダム建設、河川改修といった事業や、都市開発、圃場整備等の人間の行為も大きく影響している。本研究は、このような自然の営為、人間の行為が河川の自然環境に与える影響を明らかにし、今後の河川の自然環境管理に資するものとする。
10年度は、近年、ダム建設や砂利採取によって単断面から複断面への河道の変化が報告されている扇状地河川を対象に、消失・減少している河道のシステムやハビタットの定量的把握や自然環境の保全・復元目標を具体的に設定する際有益な指標を提案した。また、ケーススタディを通して指標の有効性を示した。
近年まで行われてきた河川改修や圃場整備の多くは、魚類の縦断移動や横断方向の移動を阻害し、結果として河川の水域ネットワークを利用し生息する魚類に影響を及ぼしてきた。本研究では、千曲川を対象に、ワンド冠水時にワンドと本川の間に形成される水のつながりを水域ネットワークと考え、水域ネットワークの分断状況を冠水頻度という観点と捉えた。また、ワンドの冠水頻度が生息魚類に与える影響を考察した。その結果、冠水頻度の差がワンドの生息魚類相に影響を与える可能性が示唆された。
ダムは建設から竣工まで長い時間を要し、かつ、その規模が大きい。このためダム建設、存在・供用に伴い、自然環境がどの場所で、どのように変化していくのか、といった実証的データの収集が難しく、結果として、ダムの出現によって生じる自然環境の予測方法が未確立な状況にある。本調査では、ダム供用に伴う環境変化として、ダム上下流におけるハビタットと生物相の変化を捉え、具体的にこれらがどのように変化するかを現地調査及び他のダムにおける事例分析等から明らかにすることを目的とする。
10年度はダムの供用が水域環境に与える影響について既往の研究を整理し、今後の調査計画の立案を行うとともに、上流域への影響として渓流面積の減少が魚類の生息に与える影響、そして、流量変動が下流の生態系に与える影響について調査を行った。尚、後者の２つの調査は次年度にまたがるため現在も引き続き調査を行っている段階である。そこで、本報告では、既往の研究の整理と今後の調査計画について述べる。
本研究では魚類の縦断方向と横断方向の移動に着目し、縦断方向の移動の分断回避を目的とした魚道と洪水時の避難場としてのワンドについて、現地調査、実験、事例収集等により研究を行う。
10年度は全国における堰、頭首工等に設置されている魚道について溯上実態調査事例を収集し、魚道タイプによる魚類の遡上傾向の違いを、各魚道毎の溯上総数の算出により比較分析した。これにより多種の魚類の溯上が可能か、又は底生魚の利用も可能かという観点からは、デニール式＜アイスハーバー式、アイスハーバー式＜粗石付斜路式となる結果を得た。また、３タイプ並列（粗石付斜曲面式、アイスハーバー式、粗石積斜路式）の場合でも粗石付のものは同様の傾向があることが認められた。
河岸は水生生物にとって重要なハビタットとなるだけでなく、河川景観にとっても重要な要素である。本研究では、河道の拡幅や掘削等による河床の単調化が生じやすい中小河川において、堆積作用を用いて自然河岸を形成するための技術開発を目的とする。
10年度は中部地方の河川を対象に自然河岸の形成状況に関する現地調査を行い、実態の把握、外力及び場の条件の把握を行った。この結果、自然河岸を形成パターンは４種類、考えられる形成要因は３種類に分類できた。場の条件と外力条件との関連性についは次年度以降の課題であるが、形成要因によって関係する場の条件と外力条件の要素が異なることから、今後は要素により条件を絞り込んだ検討が必要となる。
湖岸帯の植生の減少が多くの湖沼で問題となっている。その原因の一つは波浪による浸食であるといわれている。そこで、人工浮島を消波に用いて植生を保全する研究を行っている。
10年度は霞ヶ浦に設置した実大規模の消波浮島の効果を明らかにするために、前年度に引き続き波浪・植生帯調査を行った。
河川環境では、空間多様性と同時に、季節的な流量変化や増水などによる時間的不均質性も生態系の維持に大きく関わっていると考えられている（Resh et al.,1998など）。湧水や熱帯地域の河川などを例外的なものとすれば、時間的変動性は河川の普遍的な環境条件と見なすことができる。季節的な変動性が生物にとって重要な環境条件になっていることはたとえば魚類の産卵が増水によって誘発されている例によってもはっきりしている。攪乱の定義には研究者により異なる定義が与えられているが、適度な増水や渇水は河川の生物多様性の維持に貢献していると考えられている(Resh et al.,1998;Minshall,
1988;Townsend,1989)。
出水などの攪乱と各種生物群の反応に関する調査研究では自然の増水や人為的攪乱による研究がいくつもなされているが(e.g.,Matthaei et al.,1997)、出水中の試験は実際の調査が困難な為これまでに報告された例が無い。私達の調査では、人工水路の条件下において「出水中に底生生物が何時・如何に流失するか？」ということを知ることを目的とした。
浸食防止シートは熱さ１〜５cm程度で、土が充填できるような空隙を有する（空隙率90％以上）多孔質体である。本調査では、浸食防止シートの施工性の確認と今後のモニタリングのため、自然共生研究センター内にある実験河川Ｂ、Ｃの河岸開発研究ゾーンに８種類の浸食防止シートを設置した。この結果、シートの大きさ、形状により施工性が異なることがわかった。特に、浸食防止シートへの土砂の充填は通常の土砂では充填が難しいため、高含水比の砂質土の生成・運搬方法、振動載荷方法の工夫を行い、施工性の向上を図った。
近年、河川生態系や水質の保全の観点から、「流量変動方式」の流量管理の考え方が必要となってきている。しかしながら、河川の流量変動が生態系や水質への寄与や意義、河川流量・河道・生物の相互関係は明白ではない。そこで、本研究では、水質、生態系などと流量変動の関係、また、人間の景観に対する許容限度などの観点より変動を加味した河川の正常流量に関する基礎的知見を確立することを目的と
する。
10年度は、洪水のフラッシュ効果に着目し、特に付着藻類に果たす役割を整理した。また、自然共生研究センターにおける洪水実験を行い、洪水と付着藻類剥離（量、質）に関する定量的把握を行った。付着藻類に果たす洪水の役割は、自浄作用への向上効果及び自濁作用防止効果、質の向上効果、景観向上効果がある。
また、洪水実験から、今回の洪水流量においては、洪水前の現存量に係わらず、洪水後ある一定量までは剥離することが明らかになった。質については洪水前後で明瞭な差異が得られなかった。
近年、河川の自然環境保全や復元の試みが全国で行われるようになってきたが、それを支える理論についてはまだ十分に確立しているとは言い難い。ここでは今後の理論的展開や議論の端緒となることを期待し、できるだけ広く、河川の自然環境を保全･復元する際に重要となる河川生態系に影響を及ぼす人為的要因および河川の自然環境の保全目標についてこれまでの考え方を整理した。
本調査は、自然共生研究センターを実験フィールドとして活用し、先端技術を用いた生物調査方法、河川工事完成後に魚類等の生物が生息していく過程、植物が定着・生育する過程、その過程における粗度の変化、自浄能力の変化、さらにそれらの結果と河川の空間構造や流量変動との関係を把握し、河川の自然環境の保全手法を確立しようとするものである。
10年度は、センターの実験施設が研究目的の達成に十分な機能を有していることを確認するための予備的な調査として、自浄能力調査、生物調査、水位流量調査、微地形測量等幅広い領域の調査を行った。その結果、実験施設が相当な自浄能力を持つことが確認できた他、付着藻類の増殖状況、魚類・底生生物等の移入状況などについて基礎的な情報が得られた。
近年、河川生態系や水質の保全の観点から、「流量変動方式」の流量管理の考え方が必要となってきている。しかしながら、河川の流量変動が生態系や水質への寄与や意義、河川流量・河道・生物の相互関係は明白ではない。そこで、本研究では、水質、生態系などと流量変動の関係、また、人間の景観に対する許容限度などの観点より変動を加味した河川の正常流量に関する基礎的知見を確立することを目的と
する。
10年度は、出水の生物への影響の基礎的知見を得ることを目的に、厳木ダムで実施された試験放流を対象に、付着藻類、底生動物への影響、河床堆積物のフラッシュ効果を検討した。
その結果、今回の試験放流は、付着藻類や底生動物の群集へ影響を及ぼす程の放流量ではないが、放流中のChl-aの動向から付着藻類の剥離・流下が把握でき、河床堆積物のフラッシュに一定の効果があったことが示唆される。
河川水の性質を総合的に評価できる簡易な測定法として、「ろ紙吸光法」の研究を進めている。本法の特徴は、測定時間がごく短く、安価で、かつ総合的な指標であることである。自然共生研究センターの実験河川において、本法と手分析によるクロスチェックを行った。その結果、本法はクロロフィルａの簡易かつ正確な測定法として広い濃度範囲において使用可能であることが判明した。
自然共生研究施設内にある３本の実験河川は、空間形状や流量と生物の生息との関係を把握することが目的の一つとなっている。本研究の遂行にあたり課題となるのが、生物の生息状況の把握方法である。特に、魚類は定量的な調査が難しいためこれを効率的かつ正確に行うことが研究を行う上での前提条件となる。
本調査では以上の点を踏まえ、実験河川における魚類の定量的調査方法の確立と実験河川における初期の魚類生息状況の把握を10年度の目的の一つとした。尚、付着藻類、底生動物についても同様の検討を行っているが本報では魚類を中心に報告する。実験河川における調査結果から、仕切網及び電気ショッカーを用いた魚類調査の採捕率は概ね27％であること、直線河川に比べて蛇行河川の方が魚類の生息個体数が多いことが確認できた。
河川の生物のすみかとなるハビタットの情報を得る手段として、低高度空中写真を用いた河川の自然環境把握手法について研究した。低高度空中写真とは、通常の飛行機による高度とは異なり、数十〜数百mの高度から撮影したものである。低高度から撮影することで河川植生、河川形態、水深（瀬・淵）、河床構成材料等を把握することが可能となる。得られたデータは、河川植生群落の分布、底生動物の生息環境、魚類の生息環境と産卵場の状況を示す基礎データとなることが判明した。
河川水中懸濁物質を光学的に測定する「ろ紙吸光法」は、簡易に濁度、クロロフィルａなどを推定する指標として有効であることが分かっている。また、この指標はろ過量を変化させることにより、清流の微妙な水質変化をとらえるのに適していると考えられる。そこで、清流と呼ばれる河川でろ紙吸光法と透視度、SSなどの比較を行った。その結果、ろ紙吸光法により簡易に清流河川の水質を差別化出来ることが明らかとなり、清流のわずかな変化をとらえる指標として有効であることが分かった。
河道内に形成されるワンドは本川とは異なる環境を有し河道内に生息する種の多様性に大きな役割を果たしてきた。近年、ワンドの重要性が指摘されワンドに関する様々な研究が行われてきた。しかし、その多くは淀川等河床勾配が緩やかな自然堤防地帯を対象としたものであり、勾配が比較的急な扇状地におけるワンドの実態やその変遷についてはほとんど情報がないのが現状である。
本研究では、今後扇状地においてワンドを理論的に保全するための一環として、木曽川犬山扇状地を対象としてワンドの分布や面積等の変遷とその変遷のメカニズムについて工学的観察から若干の考察を行う。特に、ワンドの保全は河道内における微地形の保全と深く関連していることから、砂州等河道内微地形を形成する要因に着目した検討を行い、今後効率的にワンドを保全するための基礎的知見に資する。