リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

千曲川粟佐地区の試験的河道掘削に関する研究
Research for riverbed excavation experiment in Awasa district, Chikuma River

員

楯

長

小林

稔

主任研究員

大橋

伸之

研究第四部

研

研究第四部

次

研究第四部

究

慎一郎

本稿は、千曲川河川生態学術研究会が 3 年間に実施した「千曲川粟佐地区の試験的河道掘削が河川生態系に与える影響」をテーマとした調査・研究成果について報告するものである。千曲川河川生態学術研究会では、現地調査を通し、「千曲川本来の河川環境を取り戻すためにはどのような河道掘削が望ましいか」について調査・研究を実施した。低水路が固定され、陸地化して外来植生が優占していた高水敷は雛壇状に切り下げられ、部
分的に冠水頻度が大きくなるように設定した。調査・研究の過程では大洪水が来襲し、人為インパクト（河道掘削）および自然インパクト（洪水）の双方の影響について比較が可能となった。
植生を全て除去し 3 段に切り下げた高水敷の河床は、礫・砂・シルト分が均一に混じり合い、埋土種子が一斉に芽生えた。湿地的な環境となった水際では、希少種を含む在来植物が生育し始めた。水生昆虫類は掘削後、約 2 ヶ月半で対象区と同レベルの種類数・個体数まで回復した。一方、平常水位で水をかぶらない高水敷は外来植生が優占していたが、大洪水が来襲すると外来種はそのほとんどが枯死し、生き残ったオオイヌタデなどの在来植生がその後優占した。洪水によって流域全体に影響を受けた水生昆虫類は、局所的な掘削の影響とは対照的に回復までに長い時間を要した。
一連の調査・研究の結果、当該地区の河道掘削においては、①貴重種を含む水辺本来の植生の再生を人為的に実現できる可能性があること、②当該規模の掘削の影響からの生物回復は比較的早いこと、③河道掘削を実施する際には、なるべく多様な物理環境を創出することが望ましいこと、などが明らかとなった。
キーワード：河道掘削、人為インパクト、洪水、自然インパクト、河川生態系、外来種、在来種
This paper reports the results of a series of research conducted by the Chikuma River Ecology ResearchGroup over a period of three years on the impact of experimental riverbed excavation in the Awasa district of
the Chikuma River on the river ecosystem. Through field surveys, the Chikuma River Ecology Research Group
conducted studies on what kind of riverbed excavation should be done in order to restore the river environmentof the Chikuma. Because the low-flow channel had been fixed and the high-flow channel had become part of theland and was predominantly covered with alien plants, the high-flow channel was cut down into a stepped shapeso that the frequency of submersion rose locally. A major flood occurred during the research process, making it
possible to compare a human impact such as riverbed excavation and a natural impact of flood.
The bed of the high-flow channel stripped of vegetation and cut into a three-level step shape made uniform
mixture of gravel, sand and silt, and buried seeds began to sprout all at once. In the water edge zones thatformed wetland-like environments, native plants including rare species began to grow. After the excavation,aquatic insect species recovered its diversity and the number up to just about same level as the control area inaround two and a half months. On the other hand, the alien plants died after the flood water covered theriverbed and native species gave priority over afterwards.
Thus, a series of studies has shown that (1) it is possible to restore the natural riverside vegetation includingrare species, (2) the fauna and flora can recover from the impact of excavation of the scale considered in a
relatively short period of time and (3) when excavating a riverbed, it is desirable to create the physicalenvironments as diverse as possible.
Key words : riverbed excavation, human impact, flood, natural impact, river ecosystem, alien plants,
native species－ 15 －

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

１．はじめに

藤田光一「河川生態学術研究会」は、河川の生態系に焦点を（国土技術政策総合研究所河川環境研究室長）

当て、河川の構造と機能、さらにそれらを支えている

藤山静雄（信州大学理学部生物科学教室教授）

自然のシナリオを明らかにし、河川管理への新たな山下武宣（国土技術政策総合研究所河川研究室長）

貢献を目指そうと、主に大学の生態学者・土木工学

吉田利男（信州大学農学部名誉教授）

者、建設省土木研究所（現 独立行政法人土木研究所・【研究協力者】

国土交通省国土技術政策総合研究所）などが協力し合赤松史一（信州大学大学院工学研究科）

1）

い、今から約 10 年前の 1995 年（平成 7 年）に発足した 。

市川哲生（NPO法人犬山里山学研究所研究員）

発足当初は多摩川および千曲川の 2 河川を研究フィー

笠原里恵（東京大学大学院農学生命科学研究科）

ルドとしてスタートしたが、これまでに木津川、北川、

木村悟朗（信州大学大学院総合工学系研究科）

標津川および岩木川の 4 河川が加わり、2007 年現在、

傳田正利

本研究会は小倉紀雄東京農工大学名誉教授を委員長と（（独）土木研究所水環境研究グループ研究員）

して、合計 6 河川で調査・研究が進められている。

福島雅紀

なお、河川生態学術研究会における活動方針やこれ（国土技術政策総合研究所河川研究室主任研究官）

までの取り組み、成果の概要などについては、パンフ星野義延（東京農工大学農学部助教授）

レット「川の自然環境の解明に向けて（第 5 版）」 に

元木達也

まとめられている。

（㈱環境アセスメントセンター環境計画部研究員）

2）

【顧問】

２．
千曲川河川生態学術研究会
２－１

沖野外輝夫

研究会の設立（早稲田大学人間科学部特任教授･信州大学名誉教授）

河川生態学術研究会は、1996 年（平成 8 年）から千

桜井善雄（応用生態学研究所長･信州大学名誉教授）

曲川において千曲川研究グループを組織し、鼠橋地区
を中心に河川生態系の基礎調査を実施してきた。平成13 年度までに鼠橋地区における調査・研究成果が論集「千曲川の総合研究－鼠地区を中心として－」3）に

以上、平成 19 年 3 月現在、50 音順、敬称略

２－２

研究課題と目的まとめられ、第 1 期の研究が終了した。また、2006 年

平成 16 年 6 月に開催された第 1 回研究会において研には当研究グループ代表の信州大学（当時）沖野外輝究課題と研究目的が論議され、「河道掘削による人為夫教授編集による図書「洪水がつくる川の自然」 がインパクトが生態系に与える影響把握」をテーマにし出版されている。

た研究が実施されることになった。

4）

その後、研究会のメンバーが次期の研究テーマとし千曲川には、洪水を安全に流下させるために必要なて選定したのは、千曲川河川事務所が抱える河川管理

河積が確保されていない区間が数箇所存在する（図－上の課題にアプローチするための「河道掘削による人1）。また、高水敷と低水路の比高の拡大により、水域

為インパクトが生態系に与える影響を把握すること」 と陸域を結ぶエコトーン帯が減少し、千曲川本来の水であった。研究体制も「千曲川河川生態学術研究会」（以辺の植生が失われてきている。また、高水敷の陸地化

下“千曲川研究会”と称す）と名を改め、平成 16 年度

が進むと共に、アレチウリなどに代表される外来の帰から研究を開始した。以下にメンバーを示す。

化植物の急速な増大が見られるようになってきている。そのため、流下能力不足区間において、陸地化が●平成 18 年度 千曲川河川生態学術研究会メンバー

進んだ河岸部を一部試験掘削し、学術研究の新たな委員長 中村浩志（信州大学教育学部教授）

フィールドとすることになった。本研究は、人為イン

天野邦彦

パクトを与えた掘削地の変化、変遷を調査することに（（独）土木研究所水環境研究グループ上席研究員）

より、河川の自然の仕組みの解明に役立てると共に、

島野光司（信州大学理学部物質循環科助教授） 千曲川本来の河川環境を取り戻すために役立つ河道掘
東城幸治（信州大学理学部生物化学教室助手） 削の方法を検討し、今後の河川管理に資することを目
中本信忠（信州大学繊維学部応用生物科学科教授） 的とするものである。
長田健（前国立長野工業高等専門学校非常勤講師）
平林公男（信州大学繊維学部応用生物科学科助教授）－ 16 －

リバーフロント研究所報告

佐久盆地

扇状地

上田盆地

扇状地
1/180～1/350

扇状地

自然堤防帯

1/970～1/1060

長期的にみれば土砂・物質などが堆積する箇所にあり、1/120～1/270

河道掘削などにより流下能力不足を解消する必要があ

狭窄部

犀川

る区間と考えられる。
このように、将来的に流下能力確保のための河道掘

1/470

長野盆地

1/860～1/1400

2007 年 9 月

せる場所であると考えることが出来る。粟佐地区は、

山地
1/5～1/120

松本盆地
山地
1/9～1/202

第18号

削が必要であること、また、調査の際に現場に入りや立ヶ花狭窄部

すいことなどの理由により、千曲川研究会では粟佐地

飯山盆地区を試験掘削の対象地に決定した。

自然堤防帯
1/960～1/1470

1/199～1/1332
戸狩狭窄部

480

Q00500粟佐地区

Q01000
Q01500430

Q02000３．粟佐地区の概要

Q06000Q08000

河道特性

330

粟佐地区（81.0km付近）はセグメント 2 － 1 区間の

いる。

105

97

102

93

85

82

78

73

69

64

60

55

51

46

41

37

33

89

Q_500

粟佐地区

Q_10007.00

め、複列砂州と交互砂州の混在領域となっている（写Q015006.00
Q02000断面平均流速（m/s)

行している複断面区間で、ミオ筋は経年的に固定して

28

8.00

セグメント 1 とセグメント 2 － 1 の境界に位置するた

82.0km（杭瀬下）は、低水路幅が狭くて深く大きく蛇2413

縦断距離縦断距離（直轄区間距離km)

区間の代表粒径は40mmとなっている。砂州の形態は、

真－ 1）。粟佐地区が属する 65.0km（犀川合流点）～

20

280

最上流部に位置し、区間の平均河床勾配 1/1,000 程度、

18

３－１

Q04000380

15

千曲川地形図

水位(m)

図－ 1

5）

5.00

Q04000Q060004.00

Q08000
3.00
2.00
1.00

106

102

98

94

90

86

82

78

74

69

65

60

55

51

47

42

37

33

28

24

21

18

16

13

0.00
縦断距離（直轄区間距離km)

図－ 2 水位と断面平均流速の縦断変化 6）（傳田委員による水理計算結果）

81.0k

４．掘削形状４－１

掘削方針

本調査・研究の目的は、「水位あるいは冠水頻度と粟佐橋

水際部の植生の進入、繁茂状況、及びそれらを利用す
写真－ 1

３－２

る生物やその利用形態との関係を比較すること」であ

千曲川粟佐地区（81.0km 付近）

5）り、得られた成果は今後の河川管理へ反映させるもの

流況特性

である。千曲川研究会では、上記目的に基づいて協議

粟佐地区は、上流部で見られた多列砂州・複列砂州
領域から交互砂州領域へ砂州景観が変化する領域であを進め、下記の方針に基づいて河道掘削を行うことになった。

る。図－ 2 に示す水理計算結果が示すように、粟佐地 （1）植生の除去
区では大きく地形が変化し、流れの形態が大きく変化する。つまり、粟佐地区は出水時、急激な流速低下と水際及び陸域の植生をすべて抜根除去した後、河道掘削により河岸部に棚田状の段を設ける（図－ 3）。

水深増加により流れの形態が大きく変化する地点であ （2）段の高さる。物質（土砂等）輸送から考えれば急激な流速低下

段の高さは、図－ 4 に示すように 3 種類（水際側かと水深増加は、上流部から流下してきた物質を堆積さら「常に冠水する高さ」と「年間のおよそ半分の期間－ 17 －

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

冠水する高さ」と「最低年一回冠水する程度の高さ」） 1 段目 2,823m2、2 段目 5,594m2、3 段目 3,274m2 である。とした。

工事開始から約 2 週間で対象箇所の植生を全て伐採した後、約１ヶ月半で掘削工を実施し、最後に法面と高←掘削後（渇水時）
最も流量が少ないときは、②段目および③段目が露出する。

水敷の整地を行った。

５．調査・研究体制
調査・研究体制については、大きく 3 つの研究分野

掘削後（平水時）→
通常の流量のときは、②段目が湿地状となる。

（物理環境・水域環境・陸域環境）に分かれ、河道掘削という人為インパクトを与えたときに想定される河道特性、水理特性、および各種生物への影響を事前に想定し、作成したインパクト－レスポンスフロー（図←掘削後（洪水時）
中・小規模の洪水時には、③段目まで水没する。

図－ 3

置いて、それぞれの研究者がテーマを決定し、調査・研究に取り組んだ。各研究者の研究テーマおよび事務局が実施した基礎調査の内容については、表－ 1 およ掘削高模式図び表－ 2 に示す。
インパクト－レスポンスのフローのイメージ③ 最低年 1 回冠水する高さ－ 5）から導き出されたモニタリングの観点に主眼を人為的インパクト（試験掘削）
水際や陸域の植生を完全に消失させる② 年間のおよそ半分の期間（時間軸）

冠水する高さ

①河道掘削

②河道掘削
平水位（１年の半数冠水）（2005） （流路幅の拡幅）① 常に冠水する高さ（2006）

裸地化（砂質土）

河岸部の棚田状の段（3 段）のイメージ

静水域

砂河原の形成（魚類等のすみ場）
・仔稚魚の生息場所
・産卵場所

流水・小規模出水による河床の攪乱や種の供給

植生が進出

・付着藻類が定着
・浮き石化
湿性植物群落の形成
水際植生の形成

付着藻類・水生昆虫については概ね回復（3）縦断勾配

水際植物群落や抽水植物群落の形成

低茎草本の繁茂（魚類等のすみ場）
・仔稚魚の生息場所としての機能増大

植生遷移

掘削面の縦断勾配は平均河床高の勾配と同じ（I=1/820）とする。
形成される「場」がハビタットとして機能するためには、ある程度まとまった面積が必要であるため、各・河床が攪乱・付着藻類や
水生昆虫の一部が流失
・魚類は一時
的に逃避

洪水
（警戒水位
程度）

（4）各段の幅

一部の植生が （※）
フラッシュ

出水後の回復過程
により徐々に回復

洪水植生遷移
水際植生＋ワンド（ハビタットの多様性増大）

出水の規模により礫河原と湿性植物群落を繰り返す（礫河原・湿性植物群落の維持）（アレチウリの繁茂防止）（平均年最大流量規模）
・ほぼ低水路満杯
・2～３年確率規模

図－ 5する高さ」に緩傾斜掘削する区間も設ける。

高茎草本や木本類へと遷移

冠水深さ2m程度
植生がフラッシュ（※）

下流に影響を与えない程度の生育段階の木本類を流失インパクト - レスポンスフローのイメージ（6）ワンドの造成

表－ 1
研究分野
物理環境
水域環境

研究者
（研究協力者）
福島雅紀・山下武宣
傳田正利・天野邦彦
中本信忠
平林公男・木村悟朗

流水による浸食を防ぐ必要があるため、上流側に蛇東城幸治

かご工、及び水制工を設置する計画とする。

吉田利男
陸域環境

掘削工事

魚類の種数、個体数が一時的に増加するが、減水後には減少

湿性植物が倒伏

２～３年毎に植生遷移がリセット（ハリエンジュ等の樹林化阻止）るために、「常に冠水する高さ」から「最低年一回冠水

川との合流部）を拡張し、ワンドを造成する。

ワンドは
流速が小
・魚類の洪水時の待避場所

細粒土が堆積低茎草本が倒伏木本類が定着再び礫河原化

冠水頻度と植生の侵入の関係をより連続的に把握す（7）蛇かご工、水制工の設置

本川部は
流速が大

（2007～）（5）緩傾斜掘削

多様な環境を創出するため、水路（黒川）の出口（本掘削後初の冠水
上流から種の供給

その箇所の水理条件により付着藻類、水生昆虫、魚類の種数と個体数が減少

段の幅は 10m以上確保し、掘削勾配は 1：3.0 とする。

４－２

④黒川の河口部拡幅
ワンドの造成裸地化（礫）
・付着藻類消失・はまり石状態
・流れの場の変化（平瀬）

図－ 4

③河道掘削
最低年１回冠水する高さ

常に冠水する高さ

長田健
島野光司
赤松史一

河道掘削の全工程を含む工事は、渇水期の平成 18
年 1 月 6 日から平成 18 年 3 月 27 日までの約 3 ヶ月間にわたって実施した。掘削体積は 14,800m3、掘削面積は－ 18 －

藤山静雄
中村浩志・笠原里恵
吉田利男
桜井善雄

各研究者の研究テーマ
研究テーマ
河川管理のための河道掘削後の河床変動調査
広域スケールにおける物理環境変化に関する研究
洪水を想定した掘削による付着藻類群集の応答に関する研究
粟佐橋（81.0km）付近の水生昆虫類の特徴と河床撹乱に対す
る定着メカニズムの解明
試験掘削による河床攪乱が底生動物に与える影響評価、および攪乱後の回復過程の追究
河川掘削による河床攪乱と、河床回復過程と水生昆虫羽化量の変化の解析
魚類に与えるタマリ・ワンドの存在価値
河川攪乱後の河畔植生の再生動態
陸域・河川生態系間の物質動態－河道掘削による河畔域に生息するクモ類への影響－
河道掘削が河川敷の昆虫相及び地表性動物相に及ぼす影響について試験掘削による鳥類への影響評価
河道掘削による哺乳類へのインパクトに関する研究
ハビタットの変化と生物利用の関係に関する研究リバーフロント研究所報告表－ 2

モズ、キジバト、キジ、カワセミの計 5 種類 24 つがい

目 的

定点写真撮影等
洪水時：粟佐橋より
ビデオ撮影
航空写真撮影・施工前中後での変化を景観として把握(遠景＋近景)
・洪水時の流れの状況の把握(粟佐橋中央からのビデオ撮影)
・地形、植生の把握
・変遷の把握・平面的な情報の基礎データ（ベースマップ、植生図、ハビタットマップ作成用）
・洪水時のベクトル解析
・調査を行う際の共通基盤（ベースマップ作成）
・地形変化の把握・流況解析モデル作成
・植生の変遷の把握
・植生と他生物との関係解析
・樹木高調査・水質調査
・試験掘削（地質）調査

地形測量
横断測量
植生図作成
その他

の鳥類が営巣・繁殖しており、そのうちオオヨシキリ
が 19 つがいと最もつがい数が多かった 13）。

６－２

掘削後の状況（2006 年 4 ～ 7 月）

掘削直後の粟佐地区の様子は写真－ 2 に示すとおりである。

６．調査・研究結果の概要
６－１

2007 年 9 月

認されている 12）。また、掘削予定地にはオオヨシキリ、事務局が実施した基礎調査の内容

基礎調査項目第18号

掘削前の状況（2005 年 4 ～ 12 月）①段目

まず、表層の河床材料については、全ての地点で

②段目

③段目

90％粒径が 1mm以下の砂・シルトで覆われていた。
造成ワンド（黒川の下流端を拡幅）

水際の河岸侵食箇所における地質調査では、砂礫の互層構造となっており、数回の大規模な出水で徐々に形成されていったことが伺えた。また、試験掘削予定地の表層は細粒土が 1 ｍ程度堆積しており、その下の礫

写真－ 2 掘削直後の粟佐地区 14）（下流方向から左岸側を撮影）

層が形成されてから高水敷上で礫が移動するような大きな出水が発生していないと予想された 7）。
次 に、 水 域 生 物 に つ い て、 藻 類 は 付 着 珪 藻 の表層の河床材料については、水没した掘削面①およNitzchia spp.の生息割合が高く、付着珪藻全体の現存

び掘削面②の面（図－ 4 参照）の代表粒径（60％粒径）

量は冬季の方が大きかった（夏期のChl－aは約 50mg/

が 3 ～ 5cmと大きくなり、粒度分布の幅も広くなった。

m 、冬季は最大 240mg/m ） 。

掘削面③では、「A.代表粒径が 1 ～ 3cmに大きくなり、

2

2

8）

水生昆虫類では、粟佐地区ではハエ目のユスリカ科

かつ粒度幅が広くなった地点」、「B.代表粒径が 0.2 ～が優占しており、その他にトビケラ目およびカゲロウ

0.4mmとやや大きくなり、かつ粒度分布は掘削前と同目が多くの割合を占めた。トビケラ目ではヒゲナガカ様な地点」、「C.掘削前と変わらない地点」の 3 パター

ワトビケラおよびシマトビケラ類が優占していた。まンが確認された 7）。

た、カゲロウ目に関しては、日本産カゲロウ目全 13

水域生物については、藻類は掘削による種組成に大科のうち 8 科が定量サンプリングによって確認される

きな変化はみられていない 8）。一方、水生昆虫類は、など、粟佐地区のカゲロウ相は極めて多様であること

掘削工事終了直後には個体数密度が著しく低い結果とがわかった

なり、掘削の影響を強く受けたことが伺えた。しかし、

。

9）10）

陸域生物について、植生では、千曲川中流域で一般

その後すぐにユスリカ科が密度を上昇させ、掘削終了

的に見られるオオイヌタデの他、オギ、クサヨシ、オ

後 20 日ほどで最大に達した。次にカゲロウ目、トビ

オブタクサ、アレチウリなどが優占する典型的な高水ケラ目の順で個体数が増加し、2 ヶ月半後には試験掘敷の植生が見られた。これは、ヤナギ群落が発達する

削地上流に設けた対照地点と同レベルまで水生昆虫相

ような、土砂が厚く堆積した高水敷でみられる植生でが回復した 9）15）。また、掘削地を流れる水路を拡幅すある。一方、アゼナやチョウジタデ、タカサブロウ、 ることによって造成した人工ワンドには、掘削後 1 ヶカワヂシャ、タコノアシなどの河畔域特有の種群は見月を経過した頃より稚魚（種不明）が多数遊泳していられなかった。また、埋土種子調査では 85 種の植物ることが確認されている。

の発芽を確認し、タネツケバナ、ヒメジョオン、メマ

陸域生物について、植生では掘削前と比較して大き

ツヨイグサ、ハルサキヤマガラシ、ヨモギ、ナズナ、 な変化はなく、掘削面②ではオオブタクサが優占し、アゼナ、クサイなどの個体数が多かった 11）。

6 月上旬には被度が 100％、群落高が 3 ｍを越えた。一哺乳類では、中型哺乳類はタヌキ、キツネ、イタチ

方、掘削面②の一部をなだらかなスロープ状に施工しが頻繁に確認され、小型哺乳類はアカネズミが多く確た箇所では、アゼナ、タカサブロウ、カワヂシャ、ゴ－ 19 －

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

そして、粟佐地区における洪水後の物理環境およびキヅルなどの水辺に生育する河畔域本来の植物が多く

各生物の状況は、以下の通りである。

発生した 。
11）

掘削直後の哺乳類調査では、タヌキおよびイタチのまず、掘削前、掘削後および洪水後における河床材

足跡が確認され、センサーカメラでキツネおよびイタ料の粒径の時系列変化を図－ 6 に示す。先述したとおチが撮影された。一方、ネズミ類などの小型哺乳類はり、洪水前は全ての調査地点で粒径が細かい砂・シル

確認されなかった 12）。また、鳥類では、草地、藪、樹トであった。掘削後は代表粒径が大きくなる地点が増木で繁殖するキジ、モズ、キジバトおよび水際の崖にえ、粒度分布の幅が広がった。そこへ洪水が来襲し、営巣するカワセミの計4種類の繁殖がみられなくなり、 各地点で均等な粒度分布となった。具体的には、代表新たに造成された砂礫地にコチドリが 4 つがい繁殖し粒径が 2 ～ 4cmに分級された地点および 0.4mm以下にた。さらに、掘削によってヨシ原が失われたにもかか分級された地点の、大きく 2 つに分けられた。このよ

わらず、掘削地を優占していたオオブタクサにオオヨ

うに、洪水は礫、砂、シルトを分離する。つまり、空シキリが 9 つがい繁殖した 。

間的に礫のみの場所、砂のみの場所、シルトのみの場

13）

所、それら 2 つが混合した場所など、場に多様性をつ

６－３

夏 季（2007 年 7 月）に来襲した洪水によるインパクト掘削工事が終了して 3 ヶ月半が経過した 7 月 18 日－

くる一方、材料としては極めて分級された状態を生じさせることが確認された 7）。なお、この洪水により、掘削地に造成した人工ワンドは流出した。

19 日にかけて、発達した梅雨前線による洪水が粟佐地区を襲った。近傍の立ヶ花観測所では既往第 2 位のらした。ここに、掘削工事を経て洪水発生に至るまでの対象区域の地形の変遷の様子を写真－ 3 に示す。
掘削前
（2005 年 6 月）

9080

通過質量百分率 （％）

水位を記録するなど、千曲川流域に大きな被害をもた

100

2005

70

12

60
50
40
30
20
10
0
0.01

0.1

1

10

90

通過質量百分率 （％）

掘削直後（2006 年 4 月）

80
70

2006

60

3
50
40
30
20
10

掘削1段

0
0.01
掘削２段

洪水後
（2006 年 8 月）

0.1

1

10

80

2006

70

9

60

1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35

2
4
6
8
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26
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32
34

1
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28
31
33

3
7
9
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16
18
22
26
29
32
35

100

粒 径 (mm)90

通過質量百分率 （％）

掘削３段

100

2
4
6
8
10
12
14
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100

粒 径 (mm)

100

1
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29
31
33
35

50
40
30
20
10
0
0.01

0.1

比高が高い地点(主に掘削面③)

写真－ 3 対象地区の地形の変遷 5）（上 :2005 年 6 月 中 :2006 年 4 月 下 :2006 年 8 月）

図－ 6

－ 20 －

1

粒 径 (mm)10100
比高が低い地点(主に掘削面①および②)河床材料の粒度分析結果（粒径加積曲線）
全地点の重ね合わせ図 7）

リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

水域生物については、藻類の増殖に与える明確なイ

したオオイヌタデには、その種子を餌とするカワラヒ

ンパクトは確認されず、むしろ年間を通して水位変動

ワ、スズメ、カシラダカ、アトリ等が秋から冬に大群が不安定だったことによる光合成への影響の方が大きを形成した 13）。

いと判断された 8）。
水生昆虫類は、出水後に総個体数が 1,500 から 48（単位：個体/0.27m2）まで減少し、大きなダメージを受けたことが伺えた。1 ヶ月後の調査においても総個体数が 500 個体/0.27m2 までしか回復しておらず、河道掘削による人為インパクトを受けた時の回復速度と比較すると大きな差違があった。この差違について、人
為インパクトの場合は、影響を被る地区はインパクトの加わる箇所、あるいはそのやや下流部であり、影響を受けていない上流部にはこれまで通りの底生生物が棲息しているため、流下等によって速やかに水生昆虫相が回復するものと判断される。これに対し、自然イ
ンパクトの場合は上・下流を含めた広い範囲に大きな影響を被っているため、底生生物の供給源が絶たれ、流下等による水生昆虫相の回復に時間がかかるものと考えられる 10）。
次に陸域生物について、植生では注目すべき大きな変化がみられた。すなわち、掘削によって比高が低く

写真－ 4 洪
 水で倒伏し枯死したオオブタクサ（上）と倒伏したが立ち上がり優占種となったオオイヌタデ（下）5）14）

７．考察
７－１

粟佐地区の特徴

平林委員らが解析した結果を引用し、今回調査対象なった中水敷の植生は洪水の影響を受けやすくなり、 地点とした粟佐地区の特徴をまとめると、以下のとお
オオブタクサ、アメリカセンダングサ、アレチウリなりである。

どの外来種は被度、頻度ともに大きく減少した一方で、① 河床勾配が大きく変化する場所である。

オオイヌタデ、クサヨシ、オギなどの河畔域特有の在② ものが溜まりやすい場所である。

来種は、洪水による影響を受けたものの、被度、頻度③ 砂州が形成しやすい場所である。

とも大きな減少はみられず、オオイヌタデやオギの平④ 以 前より砂利採取が活発に行われ、高水敷への均被度は洪水後に増加した。外来種のオオブタクサは、冠水頻度が低下しており、陸地化が進んでいる。

硬く柔軟性のない茎を持っているため、出水時には茎⑤ 高 水敷上の植物群落について、樹林化が進み、が横倒しになり、枯死したものと考えられる（写真－

外来種が繁茂し、多様性が低下傾向にある。

4）。また、つるを這わせる生活型を持つアレチウリな⑥ ⑤ の結果、動物群集の多様性の低下を招き、単どは、洪水による掃流力や、他の植物が流される際に純な生態系の構造をとりやすいことが懸念され巻き込まれたりして、容易にフラッシュされてしまっる。

たと考えられる。対照的に、オオイヌタデは柔軟な茎

一方で、ものが溜まりやすいことは埋土種子や動物を持っているため、洪水によって一時的に倒されても、 の休眠卵なども保存されやすいことを意味し、堆積物時間をかけて垂直に立ち上がっていく様子が確認でき中には、他の地域ではみられない様々な生物がポテンた（写真－ 4）。その後、10 月初旬にも中規模の洪水がシャルとして保存されている可能性が高い。また、今あったが、最終的にオオイヌタデ群落は開花・結実し、 回の調査で、堆積物を餌および住み場所として利用す生活史を全うした。また、掘削面②の一部をなだらかる水生昆虫が多く確認され、多量の埋土種子が発芽しなスロープ状に施工した箇所では、洪水後、アゼナ、 たことは、上記の仮説を裏付けるデータとなろう。
タカサブロウ、タマガヤツリ、ウシクグなどの水田雑草が出現した。このほか、環境省の準絶滅危惧種であるカワヂシャ、絶滅危惧Ⅱ類であるタコノアシなどの出現も確認されている

７－２

人為インパクトと自然インパクトの差福島委員による研究成果より、掘削による人為イン
パクトでは空間的に一様な粒径の河床材からなる河原。

11）

これら植生の変化に伴い、種子を主要な餌とする鳥を形成するのに対し、洪水による自然インパクトでは類の出現にも変化がみられた。洪水後に大群落を形成

冠水の度合い（水理量）に応じて多様な場を形成する－ 21 －

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

ことがわかった。このため、前者では植物にとって発適さない場所がつくられた。つまり、洪水後の礫床地

0では容易に植物が生育せず、砂州のような場所が形成・

763
冠水頻度(日）SI(被度）

維持されると考えられる。
また、６－３節における東城委員の研究成果でも述的であり、比較的早期に水生昆虫相が回復するが、洪水によるインパクトは流域全体に広範囲に及ぶので、比高(m)

回復には時間がかかる。平林委員、木村委員の研究成

図－ 7

果からは、
「早期定着する生物群集について“流下による供給”および“成虫による産卵行動”が指摘でき、
リーチスケールでの回復メカニズムが働いているこ

流速(m/s)

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
-1--0.5-0.5-0
0-0.5
0.5-1
1-1.5
1.5-2
2-2.5
3-3.5
3.5-4
4.5-5

べたとおり、掘削が生態系に与えるインパクトは局所

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6

砂、礫に明確に分離されるため、植物の発芽・生育にSI(被度）に予想外に早い植生の回復がみられたが、後者では泥、

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

SI(被度）

芽に適した土壌が一様に形成されるので、掘削地一面

７－４

オオブタクサの選好度 16）

多様な環境の創出と」が示唆された。したがって、掘削工事対象区より千曲川河川生態学術研究会における今回の取り組み

も上流にある程度良好な水生昆虫類の供給源となる瀬では、「千曲川本来の河川環境をいかに取り戻すのか」があれば、掘削対象区においてすみやかな回復が期待という命題が与えられ、以下のように様々な環境が試できると予想される。

７－３

4

4

4

4

験的に造成された。
① 高 水敷の冠水頻度を上げるため、３段に切り下

冠水頻度を上げることによる効果

げたこと今回の試験的掘削のように、高水敷を段々に切り下② 水 辺まで連続するスロープ状の場所を設けたことげて増水時に水に浸かりやすくし、その場所の冠水頻度が上がるように造成したことは、結果的に外来種で③ ワンドを造成したことあるオオブタクサを駆逐し、河川固有の在来植生を回復させることとなった。これは、河道掘削によって造①および②について、水に浸かりやすくすることと成された裸地には、生育速度が速いオオブタクサがま

湿潤な環境を創出することが、河川本来の在来植生をず初めに優占したが、冠水の攪乱を受けてフラッシュ

回復させることに有効なのは、既述したとおりである。

され、流出を免れたオオイヌタデの生育条件（気候や今回、人工的に 3 段に造成した場所を、既往第 2 位の競合種がいないことなど）がそのとき幸運にも整って規模の洪水が襲ったが、水が引いた後でも、造成したいたため、洪水後に優占種となり、秋に結実するまで基本的な構造は比較的維持されていた。このことから、に至ったと考えられる。

今回のような形状をもって掘削することは、同様な河また、これまで高水敷が河川に対し崖状に接していた部分をなだらかなスロープ状に施工したことで、現在貴重となった種や水辺本来の種が、播種や移植なしに生育するようになった。

道特性を持つ区間では事後の管理面からみても有効であると考えられる。
残念ながら③の人工ワンドは、7 月の洪水によって流出してしまったが、掘削工事終了後 1 ヶ月目には稚上記、島野委員による研究成果および赤松委員によ魚が多数生息している様子が確認されている（写真－

る物質循環の研究成果をもとに、傳田委員は試験掘5）。水際植生の生育がまだ不十分で、水面をカバーし削による物理環境の変化が植物群落に与えた影響を、 ていなくても、「流速が遅く、流されにくいこと」、「水
HEPを用いて評価している。その結果、オオブタク

深が浅いため、大型の捕食者が侵入できないこと」「堤、

サは冠水頻度が高い場所や流速の増大を忌避する傾向

内地からの栄養に富んだ水の流入により、稚魚の餌料があることがわかった （図－ 7）。

生物が豊富」、「カワセミなどの捕食者は、稚魚を餌の16）

島野委員らによるこれらの成果は、冠水頻度等を考対象にすると採餌の努力量が多分に必要となるので、慮した高水敷の掘削によって、貴重種を含む水辺本来

捕食対象とはならない」などの理由により、人工のワの植生の再生を人為的に実現できる可能性があること

ンドは稚魚にとって住みやすい場であると、中村委員を示唆している。

は推測している。
－ 22 －

リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

このように、河道掘削などの河川工事を実施する際編集委員会などの運営も含めて大変お世話になりましには、なるべく多様な物理環境を創出することが望また。また、研究会の運営や貴重なデータの提供を賜りしいことを、平林委員らは提言している。

ました国土交通省北陸地方整備局千曲川河川事務所の田上澄雄所長、松原誠所長、江口斉調査専門員、宮下優調査専門員をはじめとする職員の方々、論集のとりまとめに尽力頂いた東京建設コンサルタント㈱の皆様には心より御礼申し上げます。
＜参考文献・資料提供＞

写真－ 5 造 成したワンドおよびワンド内で確認された稚魚（いずれも7 月洪水の前）14）

1） 山 岸 哲： 河 川 生 態 学 術 研 究 会 に つ い て ,RIVERFRONT, Vol.52, p3,（2005）
2）河川生態学術研究会：川の自然環境の解明に向け

８．今後の課題て－河川生態学術研究会の概要－，第 5 版，リバ

本調査・研究では、掘削工事によって比高を下げる

ーフロント整備センター（2006）

ことにより、洪水時に受ける掃流力が大きくなって外

3）河川生態学術研究会千曲川研究グループ：千曲川

来種が流失し、結果的に千曲川本来の植生を回復できの総合研究－鼠橋地区を中心として－（2001）た。しかし、当然のことながら、洪水の規模が小さかっ

4）沖野外輝夫・河川生態学術研究会千曲川研究グル

た場合、もしくは洪水が起きなかった場合には、外来

ープ：洪水がつくる川の自然種であるオオブタクサやアレチウリの優占状態が年間

学術研究から，信濃毎日新聞社（2006）

を通じて続いていた可能性を否定できない。また、本

5）国土交通省北陸地方整備局千曲川河川事務所：写来植生の変遷を今後も維持していくためには、上流から流下してくる種子や植物の生活史、季節変動などの－千曲川河川生態真提供6）傳田正利・天野邦彦：粟佐地区の流況特性（水理

様々な要因を視野に入れた複合的な研究が必要とな計算結果からの考察），千曲川の総合研究Ⅱる。

佐橋地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲

また、河道は元の状態に戻るように変化する（拡幅後の河積が縮小する）ことがあるため、河川管理の観－粟川河川生態学術研究会（印刷中）7）福島雅紀・植木真生・山下武宣・末次忠司：生物

点からはその変化を事前に予測することも重要とな層の生活基盤としての物理環境の変化る。したがって、千曲川本来の植生の変遷を今後も維削による変化と出水による変化の違い～，千曲川

持していくためには、高水敷をどの程度切り下げるのの総合研究Ⅱが適しているのか、といった物理的解析を通し、河川関する研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）

管理への有効活用をはかるとともに、千曲川の河川生

8）中本信忠・石原大樹：洪水を想定した掘削による態系の解明を進めることが大切であると考える。

～河道掘－粟佐橋地区の試験的河道掘削に付着藻類群集の応答に関する研究，千曲川の総合

千曲川研究グループは、平成 18 年度をもって鼠橋研究Ⅱ－粟佐橋地区の試験的河道掘削に関する地区および粟佐地区における調査・研究を一通り終了

研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）

し、千曲川の中流域における基本的な生態系の構造に

9）平林公男・木村悟朗：河道掘削によって新たに造関するデータを蓄積できた。今後は、双方の研究フィー成された瀬に初期定着する水生昆虫類の種類相とルドを含んだ、上田から粟佐地区下流の犀川との合流

そのメカニズム，千曲川の総合研究Ⅱ

点までを調査対象とし、「インパクト－レスポンスに地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河より形成・維持される河川中流域の生態系の解明」を

川生態学術研究会（印刷中）－粟佐橋

新たな研究テーマに掲げて、物理環境の変化とそこに

10）東城幸治：千曲川中流域粟佐地区における河床攪

棲む生き物の変化との相互関連性に着眼した調査・研乱が底生生物に与える影響の評価、および攪乱後究を実施していく予定である。

の回復過程の追究 －自然攪乱の影響や回復過程との比較検討－，千曲川の総合研究Ⅱ

９．おわりに－粟佐橋地

区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河川

本稿の基礎となった論集の作成にあたり、中村浩志
会長をはじめとする千曲川研究会の皆様には、論集の生態学術研究会（印刷中）
11）島野光司・岩田直人・星野義延・吉川正人：千曲－ 23 －

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

川中流域における高水敷掘削前後の植生の変化，千曲川の総合研究Ⅱ－粟佐橋地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）12）吉田利男・市川哲生・元木達也：河川掘削による哺乳類へのインパクトに関する研究，千曲川の総合研究Ⅱ－粟佐橋地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）13）中村浩志・笠原里恵：千曲川粟佐地区における河道掘削の生息鳥類への影響とその評価，千曲川の総合研究Ⅱ－粟佐橋地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）14）中村浩志：写真提供
15）吉田利男・市川哲生・元木達也：河道掘削による河床改変及び河床回復過程と水生昆虫羽化量の変化の解析，千曲川の総合研究Ⅱ－粟佐橋地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）16）傳田正利・天野邦彦：HEP を用いた粟佐地区の試験掘削が植物群落に与えた影響評価，千曲川の総合研究Ⅱ－粟佐橋地区の試験的河道掘削に関する研究－，千曲川河川生態学術研究会（印刷中）－ 24 －