海生研研報，第14号，9－18，2011
Rep. Mar. Ecol. Res. Inst., No. 14, 9-18, 2011

発電所取放水が大阪湾湾奥部における溶存酸素の移動に与える影響について
長谷川一幸*1§･清野通康*2･横田瑞郎*1･秋本泰*2・丸茂恵右*1･
市川哲也*3･長谷川晃一*4･柳川竜一*4Influence of the Discharge Water from Power Plant on the Dissolved
Oxygen Displacement in an Enclosed Coastal Sea, Osaka Bay
Kazuyuki Hasegawa*1，Michiyasu Kiyono*2，Mizurou Yokota*1，Yutaka Akimoto*2，
Keiyu Marumo*1，Tetsuya Ichikawa*3，Kouichi hasegawa*4 and Ryouichi Yanagawa*4

要約：大阪湾の湾奥に位置する南港発電所周辺海域において，大阪湾全体を把握する流動・水質モデルを使用して，成層の影響が顕著となる夏季における発電所取放水の変化とDO移動量との関連性を検討した。その結果，取放水が無い場合では，DOの水平移動量および鉛直移動量は極端に減少するが，取放水がある場合には，特に７月から８月中旬にかけて上層から下層への酸素供給が増加することが示された。
キーワード：大阪湾，南港火力発電所，溶存酸素，数値シミュレーションモデル

Abstract: Applying numerical analysis models to the Nanko area of Osaka Bay, we calculated dissolved oxygen
displacement affected by power plant discharge in the summer when the bottom layer was hypoxic. The power
plant discharge was found to increase the oxygen supply from the upper layer to the bottom layer during July andthe first half of August. On the other hand, halt condition of the power plant discharge decreased the horizontal
and vertical dissolved oxygen displacement.
Key words: Osaka Bay, Nanko thermal power plant, dissolved oxygen, Numerical simulation model

まえがき

善の方向に向かっているものの，湾奥部では，高度成長期以降の大規模な埋め立てにより多くの浅

大阪湾の水質は1970年代後半から1980年代に悪海域が消失し，直立護岸で囲まれた閉鎖性の強い化のピークが見られたが，下水道の整備等が進み海域が多数出現するため（石垣ら，2005），依然

1990年代には栄養塩類濃度は減少に転じ，現在でとして深刻な水質問題を抱えている。

は1970年中頃のレベルにまで戻りつつある。特に大阪湾には多くの発電所が立地し，その多くが総 窒 素 量 は1990年 代 と1980年 代 を 比 較 す る と水質の悪化が著しい湾奥に立地するため発電所取22％，総リン量は13％減少したと報告されている

放水が湾奥の水質にどのような影響を与えるのか（星加ら，1998）。このように大阪湾の水質は改を把握することは非常に重要である。これまでの（2010年11月４日受付，2011年３月２日受理）＊1 財団法人 海洋生物環境研究所 中央研究所（〒299-5105千葉県夷隅郡御宿町岩和田300）§ E-mail：hasegawa@kaiseiken.or.jp＊2 財団法人 海洋生物環境研究所 事務局（〒162-0801東京都新宿区山吹町347番地藤和江戸川橋ビル７階）＊3 株式会社
サイエンスアンドテクノロジー（〒140-0001 東京都品川区北品川１-９-12アールビル３階）＊4 株式会社
中電シーティーアイ（〒450-0003 愛知県名古屋市中村区名駅南一丁目27-２日本生命笹島ビル）―9―

長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響

( KNankoI   thermalFig. 1 Calculation area and model horizontal resolution in Osaka Bay and the vicinity of thepower plant.
y     G



研究で，大阪湾の湾奥に立地する南港発電所周辺が考案した３次元流動モデル（マルチレベルモデ

海域をモデル地点とし，内湾海域環境，特に底層ル）と低次生態系モデルを基に大阪湾全体領域とが貧酸素となる夏季における物理環境（流動・水

南港発電所領域について数値シミュレーション解温・塩分）を把握する数理モデルを構築するとと析を行った。大阪湾全体の計算は大阪湾全域を含もに（長谷川ら，2008），底層が貧酸素となる夏む南北63km，東西63kmとし，メッシュサイズは季における溶存酸素量（以下DOと記載）について

500m ～１kmとした。一方，南港発電所近傍海域

現地観測と数値シミュレーション解析を行うことの計算では細分化した50～250mメッシュで実施しで大阪湾湾奥のDO分布特性を把握してきた（長谷た。南港発電所は総出力180万kwのLNG火力発電所

川ら，2009a）が，内湾域の湾奥に位置する発電であり稼働率は高く，発電所北側の港湾域の中・所では底層の貧酸素化した水塊を取水して冷却水

底層（取水水深約３～８m）から取水し西側の大として使用した後，昇温した水塊を放水している

阪湾に表層放水している。南港発電所近傍のモデため，貧酸素水塊によるDOの低下が放水口前面で

ルでは発電所の取放水影響を考慮し，大阪湾全体

顕 在 化 す る 可 能 性 も 考 え ら れ る（ 長 谷 川 ら，の流動および水質特性の計算結果を境界条件とし

2009b）。一方で発電所の規模にもよるが，毎秒数て与えた。南港発電所近傍における計算領域を十トン程度の海水が放水されることによって海水Fig.１に示した。

が移動することで海域全体のDO移動量が増加し，結果的に生物の生息環境の改善につながる可能性

３次元流動モデルがある。そこで，南港発電所の取放水量の変化と田ら（1997）が考案した鉛直多層３次元流動モデ

DO移動量との関連性を明らかにすることを本研究

ル（マルチレベルモデル）を用いた。モデルの基の目的とした。

礎式は以下のように表される。
方法

数値モデルの概要 本研究では，田口ら（1997）― 10 ―

解析に使用したモデルは，小長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響

Table 1 Numerical model parameters used for the
calculation of environmental factors in Osaka Bay.

(１)
(２)

(３)

Calculation condition

Selected Value

Calculation area
Horizontal resolution

whole of Osaka Bay䇭(63km×63km䋩
500m䌾1km

Level 1
Level 2Depths and thickness ofLevel 3model levels
Level 4
Level 5
Calculation time step
Calculation period

䋺 surface 䌾2mLevel 6 䋺 15䌾20m
Level 7 䋺 20䌾30m
䋺 2䌾4mLevel 8 䋺 30䌾40m
䋺 4䌾7mLevel 9 䋺 40䌾50m
䋺 7䌾10m
Level 10 䋺 50䌾bottom䋺 10䌾15m
8sec
May 1st,2002 to January 1st,2003

Tidal level condition of
baymouth

ここで，hk（k=１，２，…，K）は第k層の厚さ，Approximation of tidal level fluctuation based on the
tidal harmonic constant relating M2,S2,K1,01 tidal
component to Sa annual tide

Temperature and salinity Estimate daily variation value by the public watercondition of baymouth body observations in Kitan and Akashi channel

Hkは第k層下端の深度，ν=（u,ν）は流れの水平

Yamoto,Yodo,Kanzaki,Aji,Kizu,Muko,Shirinashi,
Syourenji, and Sumoto rivers
River inflow
Estimate value by the approximation formula of watertemperature(㷄)temperature and air temperatureRiver inflow
Estimate value by the approximation formula of watersalinity(psu)flow and salinity
Wind direction/velocity Estimate value by the MANAL data
Sea surface friction
Estimate value by the bulk formula(Kondo,1975)
coefficient
Estimate value by the hourly AMeDAS observations
Precipitation
Hourly observations value oftemperature,cloudage,humidity,insolation at theMeteorological element
weather station in Osaka,Kobe,Sumoto andWakayama
River inflow

速度成分，wは鉛直成分,ςは潮位,ρは海水密度,
θは水温および塩分, Mk=hk･vkは第k層内の体積輸
送，∇は水平傾度演算子，gは重力加速度，f0はコリオリ係数，またAH，KHとAz，Kzはそれぞれ水平および鉛直方向の渦粘性係数，渦拡散係数,Ψkは第k層の水平圧力勾配を表す。海水密度を記述す
る状態方程式に対しては，Knudsen式を適用した。
海面からの冷却または加熱による交換熱量Qoは8.24×10-5S-1

Coriolis coefficient

次式で表現した。

Sea bottom friction
coefficient
Coefficient of horizontal
eddy viscosity
Coefficient of horizontal
diffusion
Coefficient of verticaleddy viscosity(４)2

ここで，Qsは輻射量（cal/cm ･s），Qbは海表面からの逆輻射量，Qhは顕熱量（対流により大気と海

Coefficient of vertical
diffusion

面の間を出入りする熱交換量），Qeは潜熱量（蒸0.0026
0.05×䂦䌞(4/3)
䂦䋺horizontal mesh size

Turbulent flow model results
6CDNG

発・凝縮による熱移動量）である。
鉛直方向の乱流輸送（渦粘性係数，渦拡散係数）た。

については，中立安定状態を基準にした勾配リ
チャードソン数Riの関数表現を採用した。以下に算定式を示した。
(６)
ここで，σTとCDは経験係数，Sは層間の剪断応力による乱れエネルギー eの生産，右辺の最終項は粘性による散逸を表す。
また，計算に用いた解析条件をTable１に示し(５)た。なお，流入河川流量は大和川，淀川，安治川，木津川，尻無川に関しては日平均流量の実測値をここで， CμとPrTは経験係数，Lは乱流の特性距離与え，実測値の無い河川については大和川の流量に相当する長さのスケール，eは単位質量あたりQとの相関式から神崎川（Q=0.069×大和川Q1.258），の乱流の運動エネルギー，αとβは鉛直渦粘性係

武庫川（Q=0.113×大和川Q0.671），正連寺川（2002

数・鉛直渦拡散係数とリチャード数との関係から

年６月以前はQ=1.108×大和川Q0.564，2002年６月

求めた経験定数である。

以降は淀川水位Hとの相関式からQ=0.03×137.19

また，乱流エネルギー eの輸送を次式で表現し×(H+4.81)2）， 洲 本 川（Q=0.015× 大 和 川Q1.715）― 11 ―

長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響の流量を設定した。
流入河川の水温の値は気温と公共用水域の水温データから近似式を求めて設定し，流入河川の塩Table 2 Numerical model parameters used for the
calculation of environmental factors in the vicinity of the
Nanko thermal power plant.
Calculation condition

分の値は流量と公共用水域の塩分データから近似

Calculation area式を求めて各河川の塩分Sを淀川塩分（S=15.407

Horizontal resolution

×EXP(-0.0413×Q)）， 大 和 川 塩 分（S=0.0796×50m䌾250m

Level 1 䋺 surface 䌾2m Level 7 䋺 7䌾8m
Level 2 䋺 2䌾3m
Level 8 䋺 8䌾9m
Depths and thickness of Level 3 䋺 3䌾4m
Level 9 䋺 9䌾10m
model levels
Level 4 䋺 4䌾5m
Level 10 䋺 10䌾12m
Level 11 䋺 12䌾14m
Level 5 䋺 5䌾6m
Level 12 䋺 14䌾bottom
Level 6 䋺 6䌾7m
150secCalculation time step
June 1st,2002 to September 30th,2002
Calculation time span
Estimate value by the numerical calculation results
Boundary condition of(temperature,salinity,tidal level,flow)of whole Osaka
baymouthBay
Estimate value by the numerical calculation results
Tidal level condition
for the whole fo Osaka Bay
Yamato,Yodo,Aji,Kizu,Muko,Shirinashi,Syourenji,
River inflow
and Sumoto rivers
River inflow
Estimate value by the approximation formula oftemperature(㷄)water temperature and air temperatureRiver inflow
Estimate value by the approximation formula ofsalinity(psu)water flow and salinity
Hourly observations value ofMeteorological element temperature,cloudage,humidity at the weather stationin Osaka,Kobe,Sumoto and Wakayama

EXP（-0.0332×Q）），安治川（塩分S=8.91），木津川塩分（S=27.592×EXP（-0.1244×Q）），尻 無川
塩分（S=13.459×EXP（-0.1324×Q））， 正蓮寺川
塩分（S=15.229×EXP（-0.1018×Q））， 神崎川塩分（S=14.963×EXP（-0.0701×Q）），洲 本川塩分
（S=0.0796×EXP（-0.0332×Q）））， 武 庫 川 塩 分（S=0.0796×EXP（-0.0332×Q））と設定した。ただし，安治川は流量変化に伴う塩分変化が顕著でなかったため一定値とし，武庫川と洲本川の塩分はデータが不足していたため，最もデータ量の多い大和川の設定値と同値とした。
南港発電所近傍海域における流動モデル

Selected Value
Surrounding ocean area of Nanko power plant(20km×20km䋩

モデル

Coriolis coefficient

8.24×10-5S-1

海域近傍の流動，水温，塩分の変化をより詳細にWind direction/velocity

Estimate value by the MANAL data

把握するため，取放水口前面では水平方向50m，

Sea surface friction
Estimate value by the bulk formula(Kondo,1975)
coefficient
Sea bottom friction
0.0026
coefficient
Coefficient of horizontal
0.05×䂦䌞(4/3)
䂦䋺horizontal mesh size
diffusion

鉛直方向には12層に分割して南港周辺の解像度を高めた。解析に使用したモデルの基礎式は大阪湾
全体の流動場を求めたものと同じであるが，沖合

Coefficient of vertical
diffusionの境界では大阪湾全体の流動場モデルで得られた



Turbulent flow model results

計算結果を境界条件として設定した。南港発電所( K I   

の取放水条件は，９時～21時のフル稼働で取放水y     G



3

量78m /s，Δt=６℃，21時以降９時までは取水量

6CDNG

36m3/s，Δt=０℃とし，取放水位置は取水が第８層，放水が第３層と４層とした。解析に使用した



諸条件をTable２に示した。
水質モデル 水質モデルは，沿岸海洋の低次生態系を対象として，12の生態的構成要素を物質の拡散方程式に組み込むことで構成され，水質モデルの構成要素である現存量をBとした場合，以下のように表される。水質モデルの構造をFig.２に示した。
Fig. 2 Conceptual diagram of the low-order ecosystemmodel.

（７）

度，Kx，Ky，Kzは渦拡散係数,（∂B/∂t)＊ は系内の生物化学プロセスによる現存量の変化を示す。

ここで，Bは生態系要素の現存量，u，v，wは湾内

なお，ここでは植物プランクトンの栄養塩摂取動の流れの速度成分，wsは各生態系要素の沈降速態に関し，セル・クオータ（Cell Quota）モデル― 12 ―

長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響wǹpiを採用した。光合成速度は光によって制限されるばかりでなく，植物プランクトンの細胞内に蓄積

wt－(排糞)－(排泄)－(呼吸)－(自然死亡±日
周垂直移動)れる（Droop,1970）が，この機構を取り込んだの

w SQN
wt
④懸濁態有機物（デトリタス）
懸濁態有機物コがセル・クオータモデルである。

ンパートメントは，非生物態（デトリタス態）のされた栄養素（セル・クオータ）量からも制限さ本研究で使用した生物・化学的過程の基礎式は以下の通りである。

w SQP
有機炭素POC（mg
C/m3），窒素PON（μg-at./L）およびリンPOP（μg-at./L）の３形態を考慮した。
wt
計算は炭素量単位のPOCで行い，N/C比，P/C比を①植物プランクトン 植物プランクトンNp種のグ
ル ー プ に つ い てiグ ル ー プ の 炭 素 生 物 量 をApi
（mgC/m3）とすると，その時間変化は以下のように表される。

wǹpi＝(光合成)－(細胞外分泌)－(呼吸)－(動物プランクトンによる摂食)－(枯死)－(沈降)

wt

w SQN
なお，水産庁瀬戸内海漁業調整事務所が提供してい る
wt 赤 潮 情 報（http://www.jfa.maff.go.jp/
setouti/akasio/gepou/index.Html） に よ る と，
大阪湾では年間を通じて
Skeletonema costatum 種
w SQP
が比較的優先して出現する。そこで，本モデルでwt設定した植物プランクトンの増殖速度は，鶴田ら（1985）の報告を参考にSkeletonema 属を対象と

wZ
wt

j
した水温と塩分の関数式で与えた。

②植物プランクトンのセル・クオータ

セル・ク

wPOC
オータの動力学は次のように表わされる。また，
SQNは窒素クオータ，SQPはリンクオータ（いずれ
wt

wǹpi

も単位はμg－at./L）を指す。

ti
ǹp
ww

wDOC
wt
t
w wSQN＝(無機態窒素の摂取)－(増殖による利

wt
w SQN
用)－(動物プランクトンによる摂食)－wPO4(枯死解離)－(沈降)
wt
w
t
wwǹp
SQP
i
wt
wwtSQP＝(無機態リンの摂取)－(増殖による利wNH 4
wt
用)－(動物プランクトンによる摂食)－t
wwZwSQN(枯死解離)－(沈降)jwwZtwj t③動物プランクトン
動物プランクトンjグルー
wNO2
wt
3
プの生物量（mgC/m）Zj（j=１，２，…，Nz）と
wSQP
t
wwPOC
して，Zjの時間変化を以下のように表現した。

wwtt
wPOC
wNO3
wt
wjt
wwZDOCwt

4

j

トの時間変化は以下のように表現した。
wǹpi

wt
wt

wPOC
w SQN ＝(植物プランクトンの枯死）＋（動物wt
プランクトンの自然死亡）＋（動物wǹpwit
プランクトンの排糞）－（動物プラ
wt
wDOC ンクトンによる捕食）－（細菌によw SQP る分解（無機化））－（分解余剰物生
wt成）－（沈降）+（河川からの供給）
w SQN
wt
wt
⑤溶存態有機物
溶存態有機物はDOC（単位：mg
wPO
4
wZ3）
C/m
，
DON（μg-at./L）およびDOP（μg-at./L）
wtj
wwtSQPの３形態を考慮した。DOC現存量を状態変数としwtて扱い，元素組成N/C，P/C比を乗じてそれぞれw
NH
4
DON,DOP量へ換算した。DOC現存量の時間変化は以wPOC
wt
下のように表現した。
wZwjt
wt
wNO2
wDOC
wt
＝(植物プランクトンの細胞外分泌）＋wPOC
wt(懸濁態有機物の分解余剰物生成）－wt(無機化）+（河川からの供給）
wNO3
wPO
wt 4
⑥リン酸塩
リン酸塩の生物化学的プロセスを定wDOCwt
式化したものを示した。
wt
wDO
wNH
wt 4
wPO
wt 4 ＝－（植物プランクトンによる摂取）＋wt（動物プランクトンの排泄）＋（懸wDOC
濁態有機物の無機化）＋（溶存態有wNOwt 2機物の無機化）＋（底泥からの溶出）
wNH
wt 4＋（河川からの供給）
wt
wNO3⑦無機態窒素

無機態窒素コンパートメントはアwNO
ンモニウム塩，亜硝酸塩および硝酸塩３態の窒素
wt 2である。以下に生物化学プロセスを定式化したもwtのを示した。
wDO＝(摂食(植物プランクトン))＋(摂食(デトリタス))

twt
wwDOC
wDO
wt
wPO
t
wwPOC
4
w
t
w
t
wPO4
wDOC
wt
wt
wwDOC
NH

乗じてPON,POP量へ換算した。POCコンパートメン
wZ

wNO
wt 3
wt

wDOC
wDO
― 13 ― wt
wt
wDOC
wt

wwZSQN
wt wj t
wt
wDOC
wt
wwPOC
SQP
wPOC
wwtt
wt4
wPO
wt
DOC
長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響
wwZ
j
DOC
wǹp
i
w
t
wwNH
wtwt t 4
Table 3 Boundary conditions of the ocean circulation model＝－（植物プランクトンによる摂取）＋and the low-order ecosystem model.
w
t
wwPOC
PO4 （動物プランクトンの排泄）＋（懸濁Surrounding ocean area of
態有機物の無機化）＋（溶存態有機物
wPO
Calculation area Whole of Osaka-Bay
Nanko power plant
wwSQN
tt 4 の無機化）－（硝化）＋（硝酸塩の還元）
Amount of
wwt t2wNO
Hourly observations in Osaka by Japan Meteorological Agency＋（底泥からの溶出）＋（河川からのinsolation(w/m )Yamato,Yodo,Kanzaki,
wt
供給）
wwNH
Daily mean river Aji,Kizu, Shirinashi,
Yamato,Yodo,Kanzaki,Aji,Kizu,
4
DOC
Muko,Shirinashi and Syourenji rivers
Syourenji,
inflow (m /s)
wNH
SQP
wwtt 4and Sumoto rivers
Estimate value by the correlation equation of water temperatureRiver inflow
wNO
wwtt3
temperature(㷄) and air temperature
Estimate value by the correlation equation of water flow andRiver inflow
wtsalinitysalinity(psu)
2
wwwNO
PO
4 ＝（アンモニア態窒素の酸化）－（硝化）Dissolution rate of Dissolution rate of phosphorus=a×exp.(0.0388×T-0.541×DO)Z
NOj
2
Dissolution rate of nitrogen=a×exp.(0.064×T)
saline mud＋（河川からの供給）
wwwtttoxygen consumption rate=a×exp(0.115×T)×H×DO
nutrient and
wwDO
tWhere T is temperature:H is bottom layer height:DO is
oxygenconsumption rate concentration of dissolved oxygen.
wtApproximation of tidal
NO3
wwNH
level fluctuation based
4
NO
wPOC
on the tidal harmonic
Estimate value by the numericalwwtt 3 ＝－（植物プランクトンによる摂取）＋
calculation results for the whole ofTidal level condition constant relating
wwtt
wDOC
M2,S2,K1,01 tidal
Osaka Bay
（亜硝酸態窒素の酸化）＋（河川からcomponent and Saの供給）
wt
annual tide
wwDO
Estimate daily variation
NO
2
DO
wDOC
value by the public
Estimate value by the numerical
Temperature(㷄)
w
t
⑧溶存酸素
溶存酸素コンパートメントに関する
water body observations calculation results for the whole ofwt
Salinity(psu)wwt tin Kitan and Akashi
Osaka Bay
2

3

定式化は酸素の供給と消費に関するすべての生物

channel

wDOC
化学プロセスを炭素量から酸素量に換算して捉
wNO3
wwtt
wt

wPO
DOC
え，以下のように表現した。
wt 4

Table 4 River and ocean inflow load of the low-orderecosystem model.
Surrounding ocean
Calculation area Whole of Osaka-Bay area of Nanko power
plant

wDO
wNH 4 ＝（光合成による供給）＋（植物プラン
wt
クトンの呼吸による消費）－（動物プwt

ランクトンの呼吸による消費）－（懸濁態有機物の無機化にともなう消費）
wDOC －（溶存態有機物の無機化にともなう
wNO2
wt 消費）－（アンモニア態窒素の酸化に
wtよる消費）－（亜硝酸態窒素の酸化による消費）－（底泥での消費）＋（再wNO 曝気）＋（河川からの供給）

wt

River
inflowload(T/day)Open sea
inflow
load(mg/l)

3⑨化学的酸素要求量 水質汚濁に関するモデルのコンパートメントは化学的酸素要求量（COD）で

wDOある。CODの時間変化量は各態有機物中のCOD/C比
wtを用いて以下のように表現した。

COD
NH4-N
NO2-N
NO3-N
PO4-P
DO
COD
NH4-N
NO2-N
NO3-N
PO4-P
DO

Estimate value by thecorrelation equationof river inflow andload


6CDNG


Estimate value by thecorrelation equation ofriver inflow and load

Public water bodyobservations in
Osaka City

Public water bodyobservations in Osaka
City

Estimate daily
variation value by the
public water bodyobservations in
Osaka and
Hyogoprefectures

Estimate value by thenumerical calculation
results for the whole of
Osaka Bay



れ始める６月から９月末までとした。また，DOは6 C D N G   
取水施設内で上昇することはないため取水時の値

wDOC＝（植物プランクトンコンパートメン
wt
トから決まるCODの時間変化）＋（動物プランクトンコンパートメントから決まるCODの時間変化）＋（懸濁態
有機物コンパートメントから決まる
CODの時間変化）＋（ 溶存態有機物
コンパートメントから決まるCODの時間変化）＋（河川からの供給）と放水時の値は等しいものとし，取放水位置は取水が第８層，放水が第３層と４層とした。なお，計算に使用した各パラメータは田口ら（1997）の値を参考に設定した。
境界条件についてはTable３に，河川負荷量，
外海負荷量についてはTable４に示した。流入河
川流量は日平均流量の実測値を用い，実測値の無い神崎川・武庫川・正蓮寺川・洲本川に関しては最もデータ量の多い大和川との流量相関式から推水質モデルの計算期間は，湾奥の成層が形成さ定値を与えた。

― 14 ―



長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響

8GTVKECN&1FKURNCEGOGPVXQNWOG㧔VQPFC[㧕Fig. 3 Water depth chart in the vicinity of the Nanko thermal
power plant.

Fig. 4 Segment areas based on the water depth chart.

(KI


数値モデルの計算条件



考慮して取放水量を以下の３ケースとした場合

に，発電所取放水量が放水海域のDO移動量にどの





ような影響を与えるか検討を行った。





O





O





① 取放水量無し

O

8GTVKECN&1FKURNCEGOGPVXQNWOG㧔VQPFC[㧕

取放水量を０m3/s

Fig. 5 Daily variation of vertical dissolved oxygen
displacement volume in the segment area ① in the caseof 0ton/s discharge at each depth. Positive value means
upward DO displacement volume, negative value means
downward DO displacement volume.

② 取放水量現況再現( K I    3/s（９時～21時），Δt=６℃，放取放水量78m
水位置３～５m層，取水位置８～９m層，21時以降



９時までは取水量36m3/s，Δt=０℃③ 取放水量を２倍

取放水量156m3/s（９時～21時），Δt=６℃，放

水位置３～５m層，取水位置８～９m層，21時以降
９時までは取水量78m3/s，Δt=0℃










O





O





DO移動量は，水深図（Fig.３）を基にボックス



O



Fig. 6 Daily variation of vertical dissolved oxygen
displacement volume in the segment area ① in the caseof 78ton/s discharge at each depth. Positive value means
upward DO displacement volume, negative value means
downward DO displacement volume.
8GTVKECN&1FKURNCEGOGPVXQNWOG㧔VQPFC[㧕

南港発電所の運用実態をに分割した（Fig.４）海域間のDO移動量を算出することで，各ケースで検討した。

(KI
結果

放水口直近で発電所の取放水影響がもっとも大

きいと想定される海域①（Fig.４）におけるDOの

鉛直移動量の日変化を各ケースでFig.５～７に示した。取放水が無い場合では海面下３m，５m，７


















mのいずれにおいてもDOの移動は計算期間中ほと





んど認められないが，現況の場合では，海面下７Fig. 7 Daily variation of vertical dissolved oxygen
displacement volume in the segment area ① in the caseof 156ton/s discharge at each depth. Positive value means
upward DO displacement volume, negative value means
downward DO displacement volume.

mの位置でも最大約３ton/dayのDOの鉛直移動が発

O

O

O

(KI
生した。また，海面下３m，５mではさらに活発な鉛直移動が認められ，最大で約15ton/dayのDOの

鉛直移動が発生した。取放水が２倍になると，現― 15 ―(KI


長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響
Table 5 Differences in the monthly horizontal dissolved
oxygen displacement volume(kg/day) between thesegment area ① and the area ② in each layer. Case1 is
0ton/s discharge, Case2 is 78ton/s discharge and Case3 is
156ton/s discharge. Positive value means DO displacement
volume from segment ① to ②, negative value means DO
displacement volume from segment ② to ①.

Depth(m)

Case1

Case2

Case3

1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)
1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)
1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)

Jun

Jul

Aug

Sep

-4,025-3,348-3,147-2,078-1,792-1,441-1,008

-695

-787

-674

-460

-556

-246

-157

-140

-195

14,2308,431

13,06815,581

20,344

18,215

14,054

7,977

7,323

9,713

7,240

2,312

-353

565

787

-351

36,25324,20929,49827,05442,76637,26730,83918,571

20,82022,312

16,593

7,432

5,972

7,018

5,392

2,036

Table 6 Differences in the monthly horizontal dissolved
oxygen displacement volume(kg/day) between thesegment area ① and the area ③ in each layer. Case1 is
0ton/s discharge, Case2 is 78ton/s discharge and Case3 is
156ton/s discharge. Positive value means DO displacement
volume from segment ① to ③, negative value means DO
displacement volume from segment ③ to ①.

Depth(m)

Case1

Case2

Case3



1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)
1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)
1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)

Jun

Jul

Aug

Sep

1,918

2,658

2,554

1,627

730

515

-66

3

582

281

21

117

46

34

18

8

-1,168-2,052-2,249

-837

2,774

925

-256

53

898

-58

-628

-400

69

-94

-117

-50

-8,196-9,830-10,327-2,325-1,622-2,737-4,066-1,262-1,840-3,131-3,387-1,352

585

-23

-222

167


6CDNG

6CDNG

況に比べDOの鉛直移動は顕著に増加し，最もDOの移動量の少ない海面下７mの位置でも最大で約

外海の底層の水塊よりも放水口周辺の底層のDO値
が高くなり，①から②へDOの移動が認められる結

10ton/dayにもなった。

果となるが，それ以外の期間では外海水の底層DO

海域①で放水された水塊はさらに沖合の海域②値の方が高いために，②から①へとDOが移動する～④へ広がっていくと考えられる。そこで，取放結果となった。また，取放水量が２倍になると，水量が変化することで，各海域へのDO移動量にど

計算期間中すべてで底層のDOの移動は①から②のの程度変化があるかを検討した。Table５～７に方向になった。

海域①-②間でのDO移動量，海域①-③間でのDO移
動量，海域①-④間でのDO移動量の月変化を示し考察た。
北側の防波堤によって流れが遮断されているこ

大阪湾の湾奥に位置する南港発電所周辺海域にともあり，放水方向直線上の沖合に位置する海域

おいて，大阪湾全体を把握する流動・水質モデル①から②へのDOの移動量が最も多くなった。このを使用して，成層の影響が顕著となる夏季におけ海域①から②へのDOの移動量に着目すると，取放る発電所取放水の変化とDO移動量との関連性を検

水が無い場合，放水口周辺では成層化が進み，放討した。

水による鉛直循環も発生しないため，底層でのDO

その結果，取放水が無い場合では，DOの水平移不足は外海からの供給のみに頼ることになり，計動量および鉛直移動量は極端に減少するが，取放算期間中すべて②から①へとDOが移動する結果と水がある場合には，特に７月から８月中旬にかけなった。一方で，現況では成層が強化される７～て上層から下層への酸素供給が増加することが示

８月は放水による鉛直混合が盛んになることで，された。また，その量は数トン～数十トン/dayで― 16 ―



長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響
Table 7 Differences in the monthly horizontal dissolved
oxygen displacement volume(kg/day) between thesegment area ① and the area ④ in each layer. Case1 is
0ton/s discharge, Case2 is 78ton/s discharge and Case3 is
156ton/s discharge. Positive value means DO displacement
volume from segment ① to ④, negative value means DO
displacement volume from segment ④ to ①..

Depth(m)

Case1

Case2

Case3

1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)
1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)
1st layer(0䌾3m)
2nd layer(3䌾5m)
3rd layer(5䌾7m)
4th layer(7䌾8m)

Jun

Jul

Aug

Sep

-2,132

-821

-512

-685

-755

-744

-1,086

-892

-284

-408

-442

-388

-36

-44

-39

-53

10,908

9,991

8,646

4,458

4,199

3,821

3,296

2,209

3,618

3,029

2,309

1,915

606

545

377

314

19,341

16,63813,310

8,306

8,471

7,295

6,159

4,316

6,195

5,408

4,207

3,195

985

850

614

519

水は，一定の水質改善効果を担っている可能性を示す結果となった。
内湾域で貧酸素の影響を最も受けやすい生物は移動性が小さい底生動物であると考えられる（城，1989）。今後は，発電所取放水と底生動物相との関連性を解明するための生物学的な検討やDO以外の生物の生息に関わる硫化水素やpHなどの影響なども検討が必要であろう。
謝辞
報告に当たり，調査にご協力を賜った大阪市港湾局，国土交通省近畿地方整備局淀川河川事務所，関西電力（株）に感謝の意を表します。また，
適切な指導をいただいた日本大学大学院総合科学
研究科・和田明教授，図表作成に尽力して頂いた
当所の関マリ子氏に厚く御礼申し上げます。本研
究は水産庁委託の発電所取放水内湾漁業影響調査の成果の一部を使用したものである。
引用文献
Droop,M.R.(1970).Vitamin B12 and marine ecologyあると見積もられた。特に成層が発達する７～８

V.Continuous culture as an approach to nutritional
kinetics.Helgoland Wiss. Meeresunters, 20,
6 C D N629-636.
G

月には，発電所の取放水によって鉛直混合が盛ん

長谷川一幸･清野通康･横田瑞郎･秋本泰･丸茂恵右になり表層の高DO水が底層に送り込まれ，放水口･市川哲也，長谷川晃一(2008).数値シミュ

直近の底層DOが周辺海域よりも高い値となること

レーションモデルを用いた大阪湾湾奥部におで，酸素環境の改善に役立っている可能性があ

け る 物 理 環 境 特 性 の 把 握.海 洋 調 査 技

る。

術,20,23-37.



これまで，現地観測および流動・水質モデルに

長谷川一幸･清野通康･横田瑞郎･秋本泰･丸茂恵右

よる数値シミュレーションによる検討によって，･市川哲也･長谷川晃一･柳川竜一(2009a).現

南港発電所放水口前面100m地点のDO分布は，観測

地観測と数値シミュレーション解析による大値および計算値のいずれも放水口水深のDOの値は

阪湾の湾奥部におけるDO分布特性の把握.海３～５mg/Lであり，この値は日本水産資源保護協

洋調査技術,21,1-12.

会（2000）が提唱する「内湾漁業の夏期底層にお長谷川一幸･清野通康･横田瑞郎･市川哲也･長谷川

いて最低限維持しなくてはいけないDO値（4.3mg/

晃一･柳川竜一(2009b).発電所取放水量の変L）」とほぼ同レベルで，発電所取放水は湾奥のDO化が放水口周辺の溶存酸素量分布に与える影

環境を極端に悪化させていないものと考えられる響について.海洋開発論文集，25，1281-1286.

（長谷川ら，2009b）ことや発電所放水によって星加章･谷本照巳･三島康史(1998).大阪湾におけ水温躍層が乱されている範囲は放水口から沖合でる富栄養化と内部生産有機物.水環境学会

500m程度に限定される（長谷川ら，2008）ことな

誌,21,765-771.

どを総合的に考えれば，夏季の貧酸素化された水石垣衛･入江政安･中辻啓二･山本縁(2005).大阪湾

塊が取放水されることで南港発電所放水口付近の奥の物理的撹乱と貧酸素水塊が二枚貝の生息DO環境を悪化させる懸念もあったが，発電所取放

域 に 及 ぼ す 影 響.海 岸 工 学 論 文 集, 52,― 17 ―

長谷川ら：発電所取放水が溶存酸素の移動に与える影響

1181-1185.

･田口浩一(1997).内湾の生物個体群動態モデ

城久(1989).大阪湾の貧酸素水塊.沿岸海洋研究

ルの開発－大阪湾の「ヨシエビ」を例として

ノート,26,75-86.

－.海岸工学論文集，44,1196-1220.

Kondo,J.(1975).Air-sea bulk transfer coefficients indiabatic conditions, Bound.-Layer Meteor., 9,91-112.

田口浩一･中根徹(1997).浮遊生態系モデル-構造と応用例-.Ecosystem Engineering ,9-23.
鶴 田 新 生･大 貝 政 治･上 野 俊 士 郎･山 田 真 知 子

日本水産資源保護協会(2000).水産用水基準2000(1985). 浮 遊 珪 藻 Skeletonema costatum

年度版.日本水産資源保護協会,東京,96pp.

(GREVILLE)CLEVEの増殖に及ぼす塩素量の影

小田一紀･石川公敏･城戸勝利･中村義治･矢持進― 18 ―

響.日本水産学会誌.51,1883-1886.