陸の水（Limnology in Tokai Region of Japan）43 : 1 - 6（2010）

天竜川下流（静岡県）の透視度と栄養塩負荷の変動
井口明 1)・谷高弘記 1)・服部典子 2)・村上哲生 2)
Fluctuations in transparency and nutrient loadings of the Lower Tenryu River,
Shizuoka Prefecture, central Japan
Akira IGUCHI1), Hiroki YATAKA1), Noriko HATTORI2) and Tetuo MURAKAMI2)
Abstract
Annual fluctuations in the transparency and nutrient loadings of the Lower Tenryu River which have 5 dams in the upper
main stream are described based on the investigations since 2001 by the Tenryu-gawa Fishermen’s Union. Daily observationof the transparency showed a constant turbid condition; over 85 % of the transparency values were under 80 cm during the 7years study period. Nitrogen (N) and phosphorous (P) loadings were estimated to be 1,000 ～ 1,800 g day-1 and 30 ～ 50
g day-1 respectively, and N/P ratio was around 35. The high N/P ratio in comparison with past observations before Sakuma
Dam construction may account for selective elimination of phosphorous by dam impoundment.
Key words: dammed river, long-term monitoring, nutrient loadings, Tenryu River, turbid water摘要

天竜川では，本川に設置された 5 つのダムにより，濁りの長期化や栄養塩負荷の変化が懸念されている。本報告は，天竜川漁業協同組合が，2001 年から実施している透視度及び窒素・燐濃度の観測結果についてまとめたものである。7 年間にわたる透視度の毎日観測で，80 cm 以上の値が観測されたのは，全測定日中，僅か 15 %に過ぎず，ダムからの濁りの流出が常習化していることが明らかにされた。下流への窒素 (N)，燐 (P) 負荷は，それぞれ 1,000 ～ 1,800 g day-1，30 ～ 50 g day-1 と試算された。N/P 比は，およそ 35 であり，流域で最大規模の佐久間ダム運用以前の観測資料に比べ高い値であった。
ダム貯水によって燐が選択的に除去された可能性がある。
キーワード：長期水質観測，ダム貯水，栄養塩負荷，濁り，天竜川（2008 年 9 月 20 日受付；2008 年 11 月 20 日受理）が設立され ( 三谷，1957)，同会の発行する「水温の研究」

はじめに誌において，河川水温構造の形成やそれに及ぼすダム貯水の大規模貯水池の水温成層形成と底層水放流に伴う冷濁水の影響が検討されてきた。一方，濁りについても，1970 年代に，流出は，ダム下流域のアユ等を対象とする内水面漁業や，水安芸 (1971) がダム下流での「濁水長期化現象」に着目し濁稲栽培に負の影響を及ぼす。我国では 1950 年代以降，冷濁りの発生機構を説明しており，野口 (1979) も濁りの発生予水障害被害件数が増加した。その背景には 1952 年の電源開測法についての数値シミュレーションを試みている。これら

発促進法や 1960 年の特定多目的ダム法の制定により大規模の研究により，ダム湖から濁水が長期間放流される原因の一ダムの建設件数が増えたことがあることは言うまでもないつは，底層放流型のダム湖において粒子の沈降速度が水温躍( 森田，1968)。

層により低下するためであり，もう一つは秋季に始まる全層冷水問題については，既に 1950 年代に，河川水温調査会

循環による底泥の巻上げであることが明らかにされた ( 九州1)

〒 431-3422 浜松市天竜区米沢 273-1 天竜川漁業協同組合 Tenryu River Fishermen’s Union, 273-1, Minasawa, Tenryu-ku, Hamamatsu, 431-3422,Japan2)〒 467-8610 名古屋市瑞穂区汐路町 3-40 名古屋女子大学 Nagoya Women’s University, 3-40, Shioji-cho, Mizuho-ku, Nagoya, 467-8610, Japan（連絡著者 村上哲生 E-mail: murakami@nagoya-wu.ac.jp）

1

井口明ほか

電力株式会社土木部，1974)。

面漁業や景観面に対する，ダムからの濁水の影響も懸念されダムが冷濁水を放流する機構は明らかになりつつあるものている ( 図 1)。アユ漁を例に取れば，実際の釣果の減少との，河川への流出実態とその環境影響については，未だ情報

景観の悪化等により，天竜川の遊漁者数の減少傾向は止まらが乏しい。渡辺 (1974) は，九頭竜川水系のダム群下流の付ず，天竜漁業協同組合管内の遊漁券販売数は，1979 年度の着藻類の種類組成と濁水の関係を調査しているが，一時期の27,000 枚をピークに，2005 年度には 4,000 枚弱まで落ち込観測であり，濁水の長期化による影響を把握するには至ってんでいる。濁りと魚類の生存に関して既存の知見をまとめた

いない。また，香川 (1999) は，ダム貯水による水質変化を

Newcombe and MacDonald (1991) を参考にすれば，アユ漁の網羅した総説を著しているが，残念ながら我国の河川の実態

不振の原因として，濁りが鰓閉塞などを引き起こしアユの斃については，全くその例が挙げられていない。

死を招くなどの直接的な影響と，濁水の遮光により餌である

本報告が，対象とする天竜川において，ダムによる最も付着藻類の増殖が阻害され，餌不足によって，成長が妨げら顕著な環境影響は，泰阜ダム問題で良く知られているようなれるなどの間接的な影響が考えられるが，現在のところ，い堆砂によるダム上流の河床上昇と，その下流部での河床低ずれの可能性についても，それを否定する調査は見受けられ下である ( 例えば，高杉，1980)。近年，地元からは，内水ない。

1-1

1-2

1-31-4

図 1. 天竜川の河川水の濁りとダム湖の堆砂 (2008 年度の流水掃砂時に撮影 )．
Iguchi et al. Fig.(1湖1-1. 佐久間発電所からの濁水放流，1-2. 佐久間ダム背水域の堆砂 ( 愛知県・富山村 )，1-3. 佐久間ダム湖の流水掃砂
底の溝は堆積物の移動を促進するために掘削されたもの，丸い穴は浚渫の跡 )，1-4. 堆積砂の湖外搬出．
Fig. 1. The turbid Tenryu River and the Sakuma Dam Impoundment when the water level was reduced to exhaust the sediment in February,
2008.
1-1. Release of turbid water from the outlet of the Sakuma Hydroelectric Power Plant, 1-2. Sediment deposition at the backwater of
the Sakuma Dam, Tomiyama Village, Aichi Prefecture, 1-3. The impoundment basin of the Sakuma Dam at low water level; ditches
were excavated to enhance sediment exhaust, and dredging had left crater-like hollows, 1-4. Transporting sediment out from theimpoundment.

2

天竜川下流（静岡県）の透視度と栄養塩負荷の変動
濁りの流出機構や，季節変動の様相，または濁りの原因と濁りと水温の連続観測なる懸濁粒子に付着・吸着されて下流に供給される燐等の栄

濁りは，船明ダムの放流口付近の天竜川右岸で，原則とし養塩の挙動は，ダムの運用，形態や規模，河川の形状，年毎て毎日定時 (9:00) に，100 cm の透視度計を用い透視度としに変化する集水域での降水量等に影響され，一様ではないとて測定した。本研究では，2001 年 1 月 1 日から 2007 年 12考えられる。従って，多くの河川から事例を集め，解析する

月 31 日までの 7 年間，延べ 2,534 日の観測値を解析の対象と必要があるが，我国における観測例は極めて乏しく，天竜川した。

でもまた同様な事情である。本報告は，ダムが連続する天竜川 ( 長野県・静岡県 ) の下流部における，長期間の濁度観測

窒素・燐濃度の分析と栄養塩濃度調査の資料に基づき，ダム下流での水質の現状

2001 年 1 月から 2005 年 12 月の期間，毎月，ダム下流 1.5を記載するとともに，ダムが運用されている河川の窒素・燐km に位置する塩見渡橋中央部で河川表層水の採水を行った。

負荷の特徴について述べるものである。

試水は直ちにガラスフィルター (Whatman, ＧＦ /C) でろ過し，ろ水と未ろ水を栄養塩分析に供した。溶存態及び総窒素，燐の分析は，ろ水と未ろ水をペルオキソ二硫酸カリウムで分調査方法

解した後，それぞれ紫外吸光法，モリブデン・ブルー法で定量した ( 日本規格協会 1986)。

天竜川と調査地点の概要
調査の対象とした天竜川は，諏訪湖 ( 長野県 ) を源とし，磐田市・浜松市境 ( 静岡県 ) から遠州灘に注ぎ込む全長 213

集水域の降水量及び船明ダムの放水量資料の引用

2km，流域面積 5,590 km の河川である ( 国立天文台 , 2004)。

集水域の降水量，及び船明ダムの放水量は，それぞれ，気天竜川は，長野県と静岡県の境付近から深い渓谷となり，ダ象庁公開の佐久間観測所の観測値 (http:/www.data. jma.go.jp,ムを建設するのに適した地形となっている。その結果，現在

2008 年 8 月 7 日閲覧 ) ，電源開発・船明ダム管理事務所かでは，南信地方の泰阜，平岡，静岡県の佐久間，秋葉，船明ら天竜川漁業組合に報告された値を引用した。の 5 ダムが電源開発及び中部電力により運用されている ( 図2)。佐久間ダムは，総貯水量 3 億 2 千万 m3 に達する大型ダ調査結果及び考察

ムであるが，他の 4 ダムは総貯水量 1 ～ 4 千万 m3 級である ( 日本ダム協会 2002)。調査は，ダム群の最下流に位置する船明

透視度の変動3ダムの下流で行った。同ダムは，貯水量は 1 千万 m ，平水1. 天竜川での濁りの長期化の実態とその機構時の平均滞留日数は 1 日に満たない所謂「流れダム」である。

表 1 に年度毎の透視度頻度分布を示す。透視度が 80 cm を観測地点直上流の秋葉，船明の両ダムとも流れダムであるた

越える日数は，7 年間で僅か 364 日 ( 全測定日の 14.4 %) にめ，天竜川下流の水質は，主として，佐久間ダムの貯水によ過ぎず，ほとんどの観測日は，肉眼でも感知できる程度の濁り，大きな影響を受けるものと考えられる。

りが見られることがわかる。透視度の頻度分布は年により異なり，80 cm 以上の透視度の頻度が最も高い年は，2005 年 (22.
5 %)，最も低い年は 2004 年 (6.6 %) であった。尚，天竜川
N 35����

透視度 (cm), y; SS (mgL-1) ) の指数関数で近似でき，透視度�������������

�����������の懸濁物濃度 (SS) と透視度の関係は，y=340x-1.01 (r2=0.94, x;
100 ，30，10 cm は，それぞれ SS 3.2，10.8，32 mgL-1 に相当������������

する ( 天竜川漁業協同組合 2002)。
透視度の低下は，季節を問わず，集水域の佐久間観測所で�����������

�����������

���������������の激しい降水の直後に見られる ( 図 3)。これは，天竜川のN 35�

濁りが，冬季の減水期の底泥の巻き上げや，主として春から���������

秋に頻発する浮遊藻類の発生に伴うものではなく，降水によ�������������

る集水域からの土砂の流入が原因であることを示している。

������������������0� � � � 20 �

同一の水系であっても，大規模なダムが運用されている河川
では，ダムのない河川に比べ，濁りの回復が遅れることが観�������������

測され，「濁水長期化現象」として知られているが ( 例えば，N 34����

��137�� � � � � � � � � � ��������������

村上，2005)，天竜川でも，濁りの回復は著しく遅く，図 3

��138�

図 2. 調査地点図．に示す 2004 年 7 月の無降水期では，透視度 10 cm から 80� � � � � � � � � � � � � Fig.2 � Iguchi� et.al
Fig. 2. Sketch map of the Lower Tenryu River.
cm まで回復するのに約 1 ヶ月を要している。天竜川での濁3井口明ほか

Transparency (cm)1005002004
図 3. 2004 年 3 月から 12 月にかけての透視度の変動．
Fig. 3 Iguchi et al.
図中の矢印は，佐久間地点で 10 mm day-1 の降水が記録された日を示す．
Fig. 3. Fluctuation in the transparency downstream of the Funagira Dam from March to December, 2004.
Arrows show heavy precipitation over 10 mm day-1 at the Sakuma Observatory in the catchment.

表 1. 天竜川 ( 船明ダム下流右岸 ) の透視度の経年変化．

りが長期化するのは，佐久間ダムに貯蔵された濁水が完全にTable 1. Annual fluctuations in relative frequency of the transparency
observed downstream of Funagira Dam Impoundment.

排出されるまで長時間を要するために，その回復過程で，降meann考えられる。表 1 に示した低い透視度が観測される年毎の頻(cm)(days)

46
50
41
39
62
53
44
48

352
359
362
366
365
365
365
2,534

year

frequency of the transparency
0-19 cm 20-39 cm 40-59 cm 60-79 cm 80 cm-

2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2001-2007

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

24.4
14.2
21.3
29.2
3.8
13.1
16.2
17.4

24.7
16.7
25.4
24.6
10.4
21.4
33.7
22.4

15.9
34.0
37.8
26.8
29.3
22.5
26.8
27.6

15.9
22.8
8.0
12.8
34.0
21.6
11.8
18.2

19.0
12.2
7.4
6.6
22.5
21.4
11.5
14.5

水があると，土砂が流入し，再びダム湖が濁るためであると度が，集水域の年間降水量と関連しているのも，それを裏付けている ( 図 4)。つまり天竜川の濁りの長期化は，ダム貯水という人為的な要因に帰すことができるが，濁りの継続期間は，それぞれの年における大規模な降水の頻度に支配されるのである。
2. 流水掃砂事業，土砂供給試験事業の影響
天竜川への人為的な干渉による濁りの発生原因は，ダム貯水ばかりではない。2000 年以降，ダム湖堆積物の下流へ掃砂事業 」，「土砂供給試験事業」が実施されている。流水掃砂事業は，ダムを管理する電源開発による事業である。毎年 2 月 14 日から 3 月 20 日の間，ダム湖の水位を低下させることにより，水の流れを発生させ，堆積物を下流に流すことを目的としている ( 図 1-3)。土砂供給試験事業は，5 月か2004

under 20 cm (%)

Relative frequency of low transparencyの排出のために，佐久間，秋葉の両ダムで，それぞれ「流水2001

2020062005

ら 10 月の増水期に，佐久間ダム湖で浚渫した堆積物を ( 図2003

20071-4)，ダム下流の河川敷に蓄えておき，増水時期に排出しようとするものである。いずれの事業も，土砂移動を促進させ

20020

る好ましい効果と共に，事業期間中，さらに天竜川の濁りを増加させる懸念は否めない。

Annual precipitation (�× 103mmy-1)

秋葉ダム下流の土砂供給事業に伴う濁りの増加について

図 4. 佐久間地点の年間降水量と透視度 20 cm 以下の観測頻度との相関．
Fig. 4. Relationship between the annual precipitation at the Sakuma
Observatory and the frequency of day with low transparency
under 20 cm.

は，通常の増水期の濁りと同時期に発生するため，定点の透視度観測の資料だけでは，事業による影響のみを分別できず，Iguchi
et al., Fig. 4
本論文では扱わない。

一方，佐久間ダムでの流水掃砂の影響は，通常は透視度が4天竜川下流（静岡県）の透視度と栄養塩負荷の変動
徐々に上昇する降水の無い時期にも透視度の低下として現れ2001

るはずである。図 5 は，流水掃砂初期，公表された掃砂開

2001

始日 ( 毎年 2 月 14 日 ) 前後 2 週間の透視度の変化を示す。

2002

2007 年度は掃砂開始日に大規模な降水があり，そのため透2002

視度が大幅に変化したため，考察から除外した。掃砂前 1 週

顕著に見られる 2 月 14 日以前からの透視度の低下は，抜水

2004

が開始日前から始まっていることを示している。

Relative transparency (cm)2003

Relative transparency (cm)

間に降水が観測されなかったにも関わらず 2004 年を除く各

2005

48/62 (2005)，31/53 (2006)。いずれの年度も，流水掃砂期

20062006年には，掃砂開始日前又は直後に透視度の低下が認められた。 2003
これは，掃砂初期にダム湖水位を低下させるために抜水する必要があり，佐久間ダム貯水池からの濁水の流出，及び下流の流量が増加したことによる河床堆積物の巻き上げと下流への移動の促進のためである考えられる。2001 年，2005 年に流水掃砂期間 (2 月 14 日～ 3 月 20 日 ) の平均透視度 (cm)
/ 年 平 均 透 視 度 (cm) 比 は， 各 観 測 年 で 次 の 通 り で あ る。
27/46 (2001)，18/50 (2002)，24/41 (2003)，35/39 (2004)，

2004
2005

Fig. 5 Iguchi etFig. 5 Iguchi et al.

間の透視度は，年間平均値に比べ，低下している。調査期間
中，集水域の佐久間での降水量は，2 月から 3 月にかけて特異的に多くなる傾向は認められず，透視度の低下は，人為的な流水掃砂によるものである可能性が大きい。

Official start of the operation on 14 Feb.

Official start of the operation on 14 Feb.

栄養塩負荷

図 5. 毎年の流水掃砂事業時の透視度の相対的な変化 (2001～ 2006 年 )．
図中の矢印は，佐久間地点で 10 mm day-1 の降水が記録された日を示す．流水掃砂は毎年 2 月 14 日に開始される取り決めであるが，事前抜水はそれ以前から行われている．2007 年は 2 月 14 日に激しい降雨があったため，考察から除外した．流水掃砂の期間は降水が無くても透視度が徐々に低下している．
Fig. 5. Relative fluctuations in the transparency during the period
when the water level was reduced for sediment exhaust from2001 to 2006.
Arrows show heavy precipitation over 10 mmday-1 at theSakuma Observatory located in the catchment. Although
the dam operation officially starts on 14 February, actual
water level lowers before the date. Because an exceptionallyheavy precipitation was observed during the operation
period in 2007, the data of this year are eliminated fromthe discussion. Notice that gradual decreasing of thetransparency is caused without heavy precipitation during
the operation at each year.

1. ダムの栄養塩補足効果
塩見渡橋における調査期間中の平均溶存態窒素及び総窒素濃度は (n=53)，それぞれ 0.80 mg L-1，0.95 mg L-1 であった。
つまり，85 % の窒素が船明ダムより溶存態で流出していることになる。一方，平均溶存態燐及び総燐濃度は，それぞれ0.013 mg L-1，0.026 mg L-1 であり，窒素と異なり溶存態での流出は 50 % に留まった。総窒素 / 総燐比は 36 であり，溶存態のそれは 62 と更に高い。
佐久間ダムが完成した 1956 年以前の水質調査資料は乏し
いが，小林 (1960) は，本研究の対象とした地点とほぼ同じ場所で，無機態の窒素 ( 硝酸態窒素＋アンモニア態窒素 ) と燐 ( 燐酸態燐 ) 濃度を複数回測定し，それぞれ 0.28 mg L-1 ，0.01mg mg L-1 の値を出している。本研究の溶存態窒素，燐の測定値と直接比較するには問題があるが，佐久間ダムの運用後，燐に比べ，見かけ上，窒素の流出が著しく大きくなっていることがわかる。現在の天竜川の高い溶存態窒素 / 溶存態燐比は，茶樹栽培等に見られる過剰な窒素肥料施肥などの集水域の変化に帰すこともできるが，ダム運用による生物的，非生物的な過程，例えば植物プランクトンによる取り込みや，毎の栄養塩濃度との積を負荷量として推定すれば，平均的止水環境での沈降の促進により，燐が選択的に除去されていな総窒素負荷量は 1,000 ～ 1,800 g day-1，総燐負荷量は 30 ～る可能性も否定できない。

50 g day-1 と推定される。総窒素負荷量 / 総燐負荷量比は，30～ 40 となる ( 表 2)。村上 (2002) は，秋葉ダム下流から河2. 下流や海への栄養塩負荷

口まで 10 地点の栄養塩濃度を，本研究と同じ分析法で測定し，2001 年 1 月から 12 月の平水時の観測結果に基づき，窒船明ダムの放水量を，塩見渡橋の流量と同量とみなし，日5井口明ほか
徴 . 水温の研究 , 11: 1343-1351.

表 2. 船明ダム放水量と塩見渡付近の窒素、燐濃度より試算した日平均負荷量

村上哲生 (2002): ダム堆砂排出が河川の一次生産者に及ぼす

Table 2. Nitrogen and phosphorous loadings from 2001 to 2005,
calculated from annual mean concentrations at Shiomido-hashi
bridge and the discharge from Fnagira Dam
Nitrogen20012002200320042005

影響 . 第 11 期プロ・ナトゥーラ・ファンド助成成果報告書 ,pp. 17-20. 自然保護助成基金 .
村上哲生 (2005): ダム建設と運用による河川の水温異常とそPhosphorous

dissolved(gday-1 )total(gday-1 )dissolved(gday-1 )total(gday-1 )

n

1,160
960
1,470
1,130
830

1,330
1,120
1,870
1,350
1,020

25
151923
1448404640
28121211810の生物影響 . 平成 15 年度～平成 16 年度科研費研究補助金
報告書 ( 基盤研究 (C)(2) 課題番号 : 15510033).
Newcombe, C. P. and MacDonald, DD. (1991): Effects ofsuspended sediments on aquatic ecosystem. North American
Journal of Fisheries Management, 11: 72-82.
日本ダム協会 (2002): ダム年鑑 2002. 日本ダム協会 , 東京 .
日本規格協会 (1986): 工場排水試験法 . 日本規格協会 , 東京 .
野口正人 (1979): ダム貯水池における水温・濁度の予測法 .

素，燐の総濃度及び溶存態の比率がほぼ変化しないことを報

水温の研究 , 22: 4650-4661.

告している。また，同区間には本川の流量を著しく変更させる大規模な支川もないため，塩見渡橋地点での負荷は，その高杉晋吾 (1980): 日本のダム . 三省堂 , 東京 .

まま海への負荷となると考えることができる。しかし，本研

天竜川漁業協同組合 (2002): 天竜川の水質 (2002. 3. 21. 総会
資料 , 浜松 ).

究で示した日負荷の和が年間の，また長期間の負荷となるわ
けではなく，恐らく，ダム堆積物が移動する増水時には，著

渡辺仁治 (1974): 九頭竜川水系の付着生物におよぼす濁りのしく高い負荷と平水時とは異なった窒素 / 燐比となるに違い

影響 . 陸水学雑誌 , 35: 73-81.

ない。前節で述べた高い窒素 / 燐比が，ダムによる燐の捕捉（担当編集委員：野崎健太郎，椙山女学園大学教育学部）によるものであるかどうかは，増水時のダム湖堆積物の観測が明らかにするであろう。

謝辞

2000 年秋から開始した著者等の共同観測は，天竜川漁業協同組合の当時の事務局長・鈴木富士子氏，理事・秋山雄司氏 ( 現組合長 )，理事・岩野大作氏らの尽力により実現したものである。深く感謝の意を表する。本研究は，第 11 期プ
ロ・ナトゥーラ・ファンド ( 自然保護基金 )，平成 15 年度～平成 16 年度科研費研究補助金 ( 基盤研究 (C) (2) 課題番号 : 15510033) の助成を受けた。

文献

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