オーガナイズドセッション (OS2)「河川環境にかかわる基礎・応用研究と河川管理の実務をつなぐ」
2017 年 6 月 16 日
オーガナイザー：椿涼太（名古屋大学大学院工学研究科）

堂薗俊多（国土交通省 水管理・国土保全局河川環境課）
堀江克也（いであ株式会社）
趣旨説明名古屋大学大学院工学研究科 椿 涼太
 本セッションのテーマは河川環境にかかわる基礎・応用・実践をいかに連携させるか。
 河川研究の特徴は、基礎・応用・実践を支えるフィールドがあること。
 河川法改正 20 年にあたり、多自然川づくり推進委員会が「持続性ある実践的多自然川づくりに向けて」を取りまとめた。

趣旨説明 スライド 1, 3

 OS2 に投稿された論文の区分は以下のように分類できる。
 基礎研究成果の集約と実務への展開可能性について：3 件
 基礎研究とのつながりを意識した応用研究について：5 件
 具体的事例を基点とした課題解決のための基礎研究の展開について：4 件
 河川に関する政策の展開に関する研究：2 件

 OS2 に投稿された論文の概説
 下流域のトピック
 環境管理・経年変化を可視化する評価マトリックスの提案 (高橋ら) 汽水域の貝類に着目した河道設計 (厳島ら) 四万十川におけるスジアオノリの生育環境と砂州掘削方法について (岡田ら) 汽水域、都市河川などの多自然川づくりについては知見が不足しており、このような報告は貴重といえる。
 中流域のトピック 流況計算と国勢調査結果を用いた交互砂州の発生領域区分に関する研究 (矢野ら) 河川合流部における河床ハビタットの出現特性と魚類の生息 (田中)
 氾濫原依存種保存の観点からみた高水敷緩傾斜掘削の評価 (上杉ら)

趣旨説明 スライド 5, 6

 上流域のトピック
 石組みを利用した減勢工、水理学的な石組みについて（安田） 礫河原再生事業と自然環境の復元、在来植物・魚類の生息と樹林化等 (安井ら) 鮎の産卵に適した環境場の抽出と出水後の予測 (岡田ら) 現場で具体的に環境が改善されたという研究成果がまとめられると、他の河川にも実用化しやすいので、ぜひそうした発表が増えるとよい。
 枠組みに関する研究 環境防災統合論 ECO-DRR について：河川技術論文集のレビュー (島谷)
 樹林帯の科学と工学 (浅枝、田中) 河川行政における自然環境の保全・復元に関する政策の実装過程の解明と今後の課題 (池内)

趣旨説明 スライド 7, 8

講演 1
河川行政における自然環境の保全・復元に関する政策の実装過程の解明と今後の課題
東京大学 池内幸司
 自然環境の保全・復元に関する政策が、どのような過程を経て、現場に実装されていったかを、H9 年～13 年頃の理念の打ち出しから実装へと至る段階で、河川環境政策を担当した経験を踏まえて紹介する。
 時代背景：平成 1 ケタ代は、環境意識の高まりと河川行政に対する強い批判、人の命か環境か、といった対立構造があった。自然環境分野の学識者等と現場での共同調査などを通して議論を重ねてきた。

講演 1 スライド 2, 4 多自然型川づくりから河川法改正まで
 「多自然型川づくり」は、パイロット的に始められたものであるが、それまでの河川行政の考え方を大きく変える新しい理念が打ち出された。
 河川水辺の国勢調査(H2)が始まり、多くの河川環境に関するデータが集められた。
全国的な傾向、地域的な生物の生息・生育状況の特徴把握や、レッドリスト記載種などの貴重種の保全対策は進んだものの、初期の段階では、集められたデータは必ずしも十分に活用されているとはいえない状況であった。
 河川生態学術研究(H7) は、生態学と河川工学の学際領域の研究分野としての発展と、河川管理を担当する者の現場での学びの意義が大きい。
 河川法改正(H9)によって、それまでは、治水対策の配慮事項であった河川環境が、法の目的に位置づけられた。それにより、「河川環境の整備と保全」が河川管理者の責務になった。
 治水の付随ではなく、自然環境の保全・復元を主目的とした整備や管理も明確な法律的根拠を持って治水事業として実施できるようになった。
 河川法施行令も改正されたが、河川環境の観点からの計画策定手法が確立しておらず、この段階では理念の打ち出しに留まっていた。

講演 1 スライド 5, 8 北川激特事業(宮崎)と河川環境情報図について
 H9 年の洪水被害を受けて、主要幹川区間のほぼ全区間の抜本的な河川改修を行う北川激特事業が実施されることになった。
 北川の良好な河川環境を保全しつつ適切な治水上の機能を確保できる改修計画を策定するために、全面公開の「川づくり」検討委員会が発足した。

 既存の資料の徹底収集と地元からの徹底したヒアリングを通じて、保全すべき生物とその生息・生育場所、河畔林の機能、河道形状、固有名詞がついている場所等の調査を行って環境区分を行い、その結果を用いて GIS を活用して河川環境情報図を作成していった。
 河川環境情報図の作成においては、植生、河床形態、生物の生息・生育状況のみならず、それらの分析結果から得られた情報も反映した。北川の河川環境を分かりやすく表現するために、凡例の色使いなどにも細心の工夫をした。
 河川環境情報図を作成することで、理念で対立することなく、関係者の認識の摺り合わせがスムーズにできた。
 同図をもとに北川全体の河川環境の保全目標についても議論を行った。
 改修後河道の河床変動予測や植生の遷移予測も行うとともに、全体調査・重点調査などモニタリング計画を策定し、改修中からモニタリングを実施した。
 その後、北川の計画策定過程で開発した河川環境情報図は、全国の河川整備計画の策定等の際にも活用されるようになった。

講演 1 スライド 17, 36
 その他の関連政策について「1 年 365
 正常流量の手引きの改定(H13)。従前は渇水時に維持すべき流量であったが、日を通じて河川における流水の正常な機能の維持を図るものであり、流量の変動も重要な要素である」という明記に変わり大きなパラダイムシフト。
 河川砂防技術基準(計画編)の改定(H16)では、河川環境の整備と保全に関する節を設けた。河道計画の策定にあたっては、平面形状、縦横断形状について複数の検討ケースの設定等を行い、治水・利水・環境への効果及び影響について総合的に評価することを記載した。まずは治水・利水・環境のそれぞれについて、純粋に目指すべき方向性を考えたうえで、総合的に調整を行い、実現可能な目標設定を行うという 2段階の考え方を示した。

 河川砂防技術基準(調査編)の改定 (H24)では、河川環境情報図の活用など河川環境の総合的な分析の方法などについて取りまとめた。

講演 1 スライド 41, 42
 現状における問題点について
 多自然川づくりは個別箇所の工夫を行ったものがほとんどで、河川全体の自然の営みを視野に入れた取り組み、すなわち、当該河川全体の自然環境を俯瞰的に把握したうえで具体的な目標を設定し、それに基づき河川整備や管理が行われている事例は少ない。
 河川整備計画等で河川環境の目標は書かれていても、定性的なものが多い。実際の整備の際には全体の方向性が意識されにくい。
 様々な取り組みに対する検証が不十分である。
 調査、計画、設計、施工から維持管理までの一連の取り組み過程の中で、河川環境に関する目標やその考え方等を担当者間で適切に引き継ぐ仕組みが不十分。
 河川環境情報図の活用がまだまだ不十分。
 今後の方向性について
 河川全体の自然の営みを視野に入れた河川整備・管理とそのための目標設定をどう進めるか。各河川において、事務所等の担当者が河川全体の生物の生息・生育状
況や環境の特徴などについて、生の情報に接しつつ深く理解し、河川環境の保全・復元のための具体的な目標を設定して整備・管理を行う仕組みづくりが大切。
 特に大規模な改変を行うような場合には、計画策定段階でモニタリング計画を定めておき、定期的にモニタリングするべき。
 河川環境情報図なども活用しながら、調査、計画、設計、施工から維持管理までの一連の取り組み過程の中で目標やその考え方、実施した内容などを整理して引き継いでいく仕組みの構築が必要。特に維持管理の中で環境の管理をしていく仕組みが大切。
 i-Construction： 河川管理でも 3 次元的なものの見方が大切。新技術を活用した河川環境の効率的な把握手法の開発が必要。
 (細かくなりすぎず)適切に河川環境を俯瞰的に把握するための手法の構築が重要。
 流量変動や攪乱を考慮した正常流量の設定手法の確立も大切。
 河川全体の自然の営みを視野に入れた取り組み、俯瞰的に自然環境を把握したうえで目標を設定することが大切。

講演 1 の様子
講演 2
境界層水理学と河川低水路の環境管理
埼玉大学

田中規夫

 本講演では、田中ほか「境界層水理学が生態系保全に果たす役割」、河川技術論文集(2017)で発表した総説の内容を中心に紹介する。
 本講演で対象とする上中流域は、河床勾配が急で、出水が極めて短時間である。河床材料が大きく、水生昆虫の避難場所を提供するという特徴を有する。
 通常時は水深と河川材料の比が小さいため、粗度上層部の流れも対数則が成り立たず、粗度層内部は複雑な流れを有する。出水時はさらにその構造が変化するため、粗度層の流れ場を知ることが大切である。
 多くの水生昆虫にとって、小・中規模出水は攪乱として機能し、それに対する耐性を有する。一方、大規模出水時には下流に流されて、その後平水時に回復していく。ただし、どの程度の攪乱があれば、どの程度の回復時間を要するかなどを明らかにする必要がある。

 例えば、流速分布の変曲点がどのように分布しているかを明らかにするうえで、平均的な流速場が分かればよいのか、あるいはより詳細な乱流の渦構造まで知る必要があるのかは明らかになっていない。

講演 2 スライド 2, 7
 二瀬ダムにおける土砂還元の事例について
 還元土砂は、ダム下流で粗粒分の空隙及び上部を埋めるように供給され、出水時にパルス状に細かい土砂成分が下流に流下している。
 生物の種類によって土砂還元による影響は異なっており、カゲロウなどの遊泳タイプは増加傾向。カワゲラ、トビケラなどの匍匐タイプは横ばいもしくは減少傾向にある。
 強制的に水流や土砂移動を発生させた場合、遊泳タイプは水流で多くドリフトし、匍匐タイプは土砂移動によってドリフトが生じやすい。
 土砂還元によるクレンジングの効果で付着藻類は減少している。
 模型実験によれば、付着藻があることによって、流速分布の変曲点は上方に移動し、運動量交換やせん断力が減少する。その結果、上層部をすべるような流れ(Skimming フロー)が発生する。すなわち、付着藻そのものがクレンジング効果を減少させている可能性がある。

講演 2 スライド 14, 19
 摩擦速度の評価方法には大きく 5 つの種類ある。既往手法の多くは流れの平衡状態を仮定している。これらの方法では、河床材料の粒度分布が広い場合には、そこに作用する流体力や、粗度層の流速を推定することはできない。非平衡粗面抵抗則は、この問題を解決し得る有効な方法である。
 底面に大規模な粗度があると、せん断不安定性から、大規模な組織渦が発生する。低層から水面層に向けて発生するバースティングが、溶存酸素の取り込みなどにとっても重要な役割を持つと考えられる。ただし、その詳細はまだ明らかになっていない。

講演 2 スライド 21, 23
 今後の課題について
 粗度スケールが大きいほど流れの 3 次元性が顕著になり、静水圧近似は使えない。
 非平衡の強い大規模粗度空間内における乱流現象の解明は、付着藻類や土砂輸送の相互作用系を明らかにするうえでも、水生昆虫の生息場を理解するうえでも大切である。

 粒度分布の幅が広い複雑な河床構造をいかにモデル化するかが今後の課題である。
 乱流の基礎実験から何を導き出すべきか。時空間平均の結果としての輸送か、あるいは時空間変動を含む乱流構造か。
 生態学での現象理解と、水工学での乱流現象理解における解像度の関係性は？
 ミクロの現象から積み上げていくうえで、実務の観測で捉えられる情報を乱流の研究でどう捉えるのか？

講演 2 の様子
講演 3
樹林帯の科学と工学：その理解と評価、制御
埼玉大学 浅枝 隆
 樹林化の国際比較について 来年 8 月に ECO-hydraulics の国際会議があり、樹林化が大きなテーマとなる。
 樹林化現象の国際比較について焦点を当てて発表する。
 日本の河川の河岸植生、樹林化は、水際に礫が見られ、樹齢が小さく、草本群落が卓越するなどの特徴を有しており、必ずしも世界的に一般的なものではない。
 大陸河川の平野部における河岸植生は水際まで高木に覆われており樹齢も高い。
 日本の河川は過去の変動の時代から、比較的安定な状態になっている。一方、海外の事例でさらに安定した状態となっているものもあり、今後、日本の河川が海外のようにより安定となるのかを予測するうえでも海外の事例を学ぶ意義がある。講演 3 スライド 3, 4
 樹林化モデルの考え方について
 CASiMiR モデルなど、遷移相に基準を置くモデルは広い氾濫原に適用されることが多く、長期間の予測に適する。詳細な地形や水文データは必要とせず、地理学や植物学に基づくものが多い。
 DRIPVEM モデルなど、樹木の個体に基準を置く樹林化モデルもある。緻密な地形や詳細な水文データが必要であるが、樹木分布の把握もできるので、データの豊富な日本に適する。
 洪水による流失はこれまでにも多くの研究蓄積がある。種子の定着や生存率などの推定精度が上がれば、樹林化の予測精度もさらに向上するだろう。
 比高はこれまで経験的に取り扱われてきたが、植物の活性酸素量を計測することでストレス状態を測ることができるので、モデルにも反映させられる。
 樹木の経年変化については他の種が入り込むかどうかも重要である。長期間を経ると大陸河川型の高木が水際まで生える樹林化になる可能性が高い。

講演 3 スライド 7, 11

講演 3 スライド 12, 14

講演 3 の様子講演 4計画・調査・設計の実務から見た課題
いであ株式会社 堀江克也
 河川整備計画に基づく掘削工事などの川づくりでは、環境が十分に考慮できていないのではないか。個別の工区は短いので、多様性という意味での環境影響評価は十分に考慮できていない。河川全体でどのような環境を目指すのか、計画段階で入れる必要がある。
 環境要素をどの程度入れ込むかは、発注者の意欲に依存するのではないか。
 プロポーザル方式では各コンサルタント技術者の力量や知見に依存する。
 河川環境の問題は成果が出現するまでに長期間を要するので短期的な評価が難しい。

 効果的な新技術を提案しても、実績重視のため、新技術が採用されにくい側面がある。
 環境に考慮した川づくりに関する全体の業務量も少なく、環境に関する経験豊富な技術者が少ない。
 河川技術者(官・民)が研究しなければ河川改修事業には広がりにくい。
 河川技術者は治水優先の考え方が染みついている。特に河積に余裕のない河川では、瀬淵やワンドなどの環境要素を入れ込みにくい。
 基礎研究や応用研究を実務に活かすうえで、一般的に取得されていないデータを用いる場
合はデータ取得から評価・検討までを単年度の業務で行うのは難しい。
 発注者にマニュアル、法令、基準など認められたものでなければ、現場で活用するのは難しい。
 研究成果が現場で具体的に環境が改善されたという成果とセットで発表されていると他の河川にも適用しやすい。

講演 4 スライド 2, 3

講演 4 スライド 6, 7

講演 4 の様子

パネルディスカッション
進行: 椿 涼太
(1) 環境目標について
椿：小さな工区スケールでは、仕様設計になりがちで多自然型川づくりで否定した「型」をベースとした設計になっていないか。一方、流域スケール、かつ長期計画ではいかに目標を設定し評価するかという課題がある。環境目標についての現状認識や産官学の果たすべき役割は何か？
池内：多自然川づくりは個別箇所の工夫などのやりやすい内容になりがちである。河川環境の目標設定にあたっては、原点に立ち戻って、河川全体の自然環境を俯瞰的に把握したうえであるべき姿を設定することが大切。指標化などの定量化は重要であるが、細かくなりすぎないように留意し、俯瞰的な視点を大切にすべきである。
浅枝：講演で遷移ベースと個体ベースのモデルを紹介したが、大局的な状況把握では遷移ベースの考え方が大切である。そのうえで個別の問題について、個体ベースが有効となる。
また最近では流域スケールを対象にする植生モデルの開発も進んでいる。
田中：河川整備計画において、どうしても治水面を優先してしまう。世界的に見れば、まず環境面から見た大きな計画があり、その下に治水が位置づけられるという考え方もある。

長期目標では河川の中だけではなく、流域も視野に入れ、河川整備計画の時空間スケールで見た環境目標、治水・環境の両立が必要。
堀江：環境は手をかければそれだけよくなるが、どの程度やるべきかが明らかでない。その背景にはやはり全体の計画が定まっていないという問題がある。
(2) 海外へのアウトプット・インプットについて
椿：「持続性ある実践的多自然川づくりに向けて」の提言でも海外への情報発信の重要性について指摘されている。日本の河川の環境管理技術開発も、当初は諸外国の技術を参考にして今日に至っているが、一方で、この経験を諸外国に伝えることも重要ではないか。
そのために、どのような仕組みが必要か？
池内：個別技術だけを伝えるのではなく、制度や基準、実践のための手段なども体系化して伝えることが大切である。日本の知見を英文のテキストにまとめておく必要がある。
ヨーロッパとアジアモンスーン地域では河川環境が大きく異なるので、アジアモンスーン地域にある日本の経験が東南アジア等において役立つ。
浅枝：JICA-JST の SATREPS の枠組みがあり、今年度は防災部門で水関係が 2 件採択された。研究機関が主導して海外に出て行く仕組みとして有効であり、それをきっかけに民間部門も海外に出て行く機会となるのではないか。
田中：大学には多くの留学生が来ている。ダムの治水や水質を勉強する学生は多いが、環境に関心を持つ学生はまだ少ない。環境対策は日本が進んでいる分野なので、その技術を留学生にも情報発信していく必要がある。
堀江：水辺の国勢調査など日本の基準が海外でも採用されていると民間としては出て行きやすいので、積極的に基準を輸出するとよい。
(3) ECO-DRR、グリーンインフラなどの概念について
椿：ECO-DRR やグリーンインフラなどの概念が国際的によく取り上げられるようになっているが、個別技術としては昔からあるものが多い。こうした概念を、いかに捉えて活用すべきか？

田中：ECO-DRR は基本的には生態系サービスの減災効果を活用するという概念であろう。
概念的には国連を中心に提案されているが、土地利用規制や遊水地など、日本でも総合治水などの枠組みで取り組んできた方策が多い。ただし、土地利用を代えてまでは実現できていない部分もある。今後土地利用が急変する途上国においては、こうした概念を活用して、暴露を増やさないような減災を考えることが重要であろう。
浅枝：日本では河川管理に詳しい水理学の専門家が環境問題に取り組んできた歴史がある。
一方、この分野の海外の専門家は植物学者などが多く、河川の実務に詳しい人は少ない。
もっと自信を持って積極的に海外に出て行くとよい。
池内：グリーンインフラとは、自然環境が有する多様な機能を活用するという概念だと理解している。これまで日本が行ってきた多自然川づくりや総合治水対策、我が国の伝統的な治水工法はグリーインフラそのものではないか。最近では都市の分野にもグリーンインフラの概念が広まっているが、これまでの河川分野の知見を積極的に発信すべきである。
ただし、コンパクトシティなど、土地利用との関係は十分に整理しきれていないので、この機運の高まりの中で、これまでの知見をより積極的に他分野にも発信しながら進めるべきである。
堀江：人工物は維持管理が大変である。ECO-DRR を進めることで、維持管理の問題は軽減されるのではないか。
フロア:グリーンインフラは、自然を社会のインフラとして位置づけて、上手に使おうという概念である。日本では、国交省の多自然化、環境省の生物多様性、農水省の水田ため池機能など、これまで別々だった政策を、グリーンインフラという一つの概念で捉えることに意義がある。ECO-DRR は、生態系に基づいた防災・減災である。オランダなど欧米が中心となっているが、先進国の中で、もっとも伝統的な技術が残っているのは日本であり、世界から期待されている。水害防備林、海岸林、霞堤など日本の知見蓄積を整理すれば貢献できることは多い。
フロア：なぜ樹林化を勉強するかという国際比較をやって欲しい。研究者の動機が違えば、見方も結果も違う。何を目指して、何に悩んでいるのかを比較すると面白い。
浅枝：河道内の植生の研究は日本がかなり進んでいる。この分野の国外の研究者は植物の専門家などが多く異なった目的意識を持っている。日本には河川管理と植生の両方を考えている研究者も多いのでぜひ積極的に情報発信するとよい。

フロア：整備計画に関わるときに、どの程度のタイムスパンを見越して治水や環境を考えているか。最初の計画を練るときに、十分に現況を理解せずに、治水を前面に出して議論をしていないだろうか。本来は、川の姿がこうあるべきだという議論が前段にあって、治水も環境も一体で考えるべきであろう。
池内：全く同感である。計画を策定するときに、河川全体の自然の営みを視野に入れて、治水面、環境面でどうあるべきかを徹底的に議論することが大切である。次の河川整備計画の見直しは好機であろう。

パネルディスカッションの様子