リバーフロント研究所報告第14号

2003年10月

河道内微地形による河川環境の評価について
Evaluation of river environment based on channel microtopography

研究第四部
審

議

主任研究員

役

北谷

啓幸

小川

鶴蔵

独立行政法人土木研究所
萱場祐一

パシフィックコンサルタンツ株式会社林尚

パシフィックコンサルタンツ株式会社

高木茂知

自然共生研究センター

センター長

河川整備による環境への影響評価は、生物の生息・生育状況の変化を指標として用いられることが多い。しかし、事業計画策定段階からその影響を予測・評価するためには、河川環境を規定する物理環境に着目し、その変化を予測することが必要であり、また、物理環境と生物の生息・生育状況の関連を明らかにすることが重要である。
本研究は、河川環境を規定する物理環境を抽出するため、より小さな空間スケール、特にハビタットの構成要素である河道内微地形の調査を行ない、予測・評価など一連の検討を実施したものであり、河川環境評価方法の確立及び事業計画の立案に資することを目的とするものである。
本研究では、北上川の支川で河川整備により一部蛇行区間がショートカットされる砂鉄川をケーススタディ
として河道内微地形の調査を実施した。調査方法は、ショートカットによる影響区間において平水時の物理環境を調査し、ショートカット後の変化を予測することにより河川環境の影響評価分析を実施した。
その結果、水面勾配がハビタットを区分する重要な要素の一つであることが示され、ショートカット後の河床変動計算結果による水面勾配の変化予測から、生物の生息・生育環境の変化の予測も試みることができた。
キーワード：河道内微地形、ハビタット区分、水面勾配
Changes in habitat conditions are often used as indicators for environmental impacts of river improvement
projects. In order to predict and evaluate the impact of a river project on the river environment at the planning stage, however, it is necessary to predict changes in the physical environment and it is important to investigate the relationship between the physical environment and habitat conditions.
In this study, to extract the physical environment attributes by which to evaluate the river environment, asmaller-scale unit of space, namely, channel microtopography, which is one of the components of habitat,
was investigated. In order to establish a method of river environment evaluation and contribute to projectplanning, a series of studies was conducted on prediction and evaluation.
In the study, channel microtopography of the Satetsu River（a tributary of the Kitakami River）whose meanders were to be short-cut under a river improvement project was investigated. In the investigation, thephysical environment in times of normal flow of the river section that was likely to be affected by shortcutting was investigated. Then, the impact on the river environment was evaluated and analyzed by predicting changes taking place after short-cutting. The investigation indicated that water surface slope is one of theimportant factors determining the type of habitat.
An attempt was made to predict changes in habitat conditions from changes in water surface slope predicted from calculated amounts of riverbed aggradation or degradation after short-cutting.
Key words : channel microtopography, habitat type, environmental evaluation

63

「川の自然環境の保全・再生」に関する研究報告

1．はじめにあるが、ハビタットの把握に関する既往文献のレビュ

河川生態系に配慮した河川整備を行うためには、まーにより、生物調査を行う際に把握すべき物理環境のず河川の物理環境及び河川特性の分析と、生物の生息・ 調査項目選定の参考とした。
生育環境の関連の把握を行い、これらのデータをもとその結果、水域では、河道内の一つの瀬や淵を特徴に河川整備による物理環境・河川特性の変化の予測かづけるような一定の物理特性を有する河道地形単位

ら生物群集の影響分析を検討することが重要である。 （Channel Geomorphology Units、以下 CGU）に着目ししかし、これまで行われてきた河川整備において、た河床形状と水面形状、水面幅の縦断的な微地形、ま生物の生息・生育環境に関連する河道の物理特性等のた、水際域では、河岸形状のタイプ、浅場の範囲、河情報は、基本的な情報であるにも関わらず、事前およ

畔林の張出し等の重要性が示された。
（表−１）

び事後を比較して評価できるデータは存在していない状況にある。

これにより、流水域の調査として、ハビタットを構成する最も基本的な要素である河道内微地形を対象と本研究は、河道の物理特性を把握する方法を見出す し、各測定点において、河床高、水深、水面幅及び測ことを一つの目的とし、生物の生息・生育環境（以下 定地点の位置座標を把握することとし、CGU の代表「ハビタット」という）の分布や構造を規定する平常 箇所では、横断上のデータも測定し、代表的なハビタ
時の流れをより簡易に表現する試みとして河道内微地 ット特性の把握に努めることとした。
形測量を行い、魚類の生息場所の分布・構造との関連

また、水際域では、ハビタットの重要な構成要素での把握と河川整備によるハビタット変化の予測を行っ ある河岸形状のタイプ、浅場の範囲、河畔林の張出したものである。

を測定し、さらに、ハビタットの代表地点では、河床変動の影響を受けやすい瀬の部分における河床材料を

2．文献レビュー

把握するため河床表面の材料調査を行うことにした。

現在、河川のハビタット特性の把握は、瀬・淵・ワ また、流水域のハビタット特性と河岸状況（特に河畔
ンド等、主に定性情報を中心に行われ、そのポテンシ 林カバーの状況）の関係について把握するため、植生
ャルを定量的に評価するには至っていないのが現状で 被覆（開空率）、日射量（照度）を測定の対象とした。
区分 ハビタットの特性に関する記述

キーワード

文献名

水域 平瀬の量がイトウの産卵場の量を制限している。

面積

生物と環境

水域 ハビタットと対象魚の個体数や個体密度の関係を調査し 瀬と淵の面積 Can.J.Fish.Aquat.Sci.Vol.４３ている。ハビタットを調査する指標として面積を選択し、淵における個体密度は瀬に対して５〜１０倍との結果を示している。
水域 ホトケドジョウの生息密度は、淵の大きさとその水深、 淵の長さ、幅、 横浜市環境科学研究所、環境
河床の性状に影響される。この中で淵の諸元として長さ、 水深、底質
研資料 No．１０６
川幅（水面幅）、水深を調査している。
水域 淵と瀬の評価手法を取りまとめている。
淵 の 最 大 水 Biotogjcal Criteria For Protec淵は最大水深、流れ（速い、適切、遅い、渦等）、形態 深、流速、平 tion of Aquatic Life : Volum（淵と早瀬の幅を比較）の３つが、瀬は水深（平均的な 面形態、瀬の水深と最大水深）、底質（安定、不安定、はまり具合等） 平均・最大水が挙げられている。
深と底質
水際 各魚種にとって必要な、河畔林の河道にかかる面積の割 瀬と淵の面積 Rehabilitation of Rivers Principles and域
合と推奨される瀬の淵に対する面積の割合、淵の深さに 割合、淵の深 Implementation edited by Louise C.
deWaal. Andrew R. G. Large and P.
ついて記述。
さ
Max Wade./John Wiley and Sons Ltd.
水際 水際における低流速域を「淀み」とし、淀みにおける流 水際域の淀み 成長、Journal of Growth３３（駒域
速と水深とオイカワの仔・稚魚の生息状況との関係を調 における水深 田格知、山田久美子、鈴木興べた。仔・稚魚に利用される淀みは水深１０cm 以下、流 と流速
道）
速０〜５cm／s であった。
表−１

ハビタットの把握に関する文献レビューの概要
64

リバーフロント研究所報告

2．調査概要2−1 調査対象地

第14号

2003年10月

2−2 調査方法（１）調査項目（１）調査対象河川の概要

調査は、河道を流水域および水際域に分割し、各域調査の対象とした砂鉄川は一級水系北上川の左支川における微地形調査を実施するとともに、代表地点調

で、岩手県南部に位置する流域面積３７５.１km２、流路査として河床材料分布調査等を実施した。
（図−２）

延長４
６.０km の河川である。現在、平成１
６年度完成を目指して床上浸水対策特別緊急事業が進められてお流量調査

調査実蚕日の流量観測を行う

縦断調査

河道のみお筋に沿って，20m程度の縦断距を持った地点を測点とし，河床高，水深，水面幅及び位置座標を測定する

横断調査

一定の物理特性を有する河道地形単位（CGU）の代表地点，
境界地点では2ｍピッチの横断測量をする

河岸形状調査縦断測量地点の両岸水際の水面上10cm，20cm地点の法面までの距離を測定する

水際植生調査縦断測量地点の両岸水際の河岸タイプ（木本，草木，裸地，構造物）を特定する

河畔林調査

縦断測量地点の両岸の河岸植生の張り出しを測定する

浅瀬域調査

縦断測定地点の両岸の水際から水深10cm，20cm地点の距離を測定する

河床材料分布調査

瀬に該当するCGUの代表地点の表層河床材料についてペプ
ルカウント法により測定する

植生被覆調査CGUを代表する地点の河岸植生の樹冠被覆状況を魚眼レンズで撮影する

日射量調査

CGUを代表ｷる地点および対照地点として遮蔽のない場所における日射量を測定する

り、一 部、蛇 行 流 路 約１km が 直 線 化 さ れ、約６００mの新たなショートカット河道が生じる。
（写真−１）

流水域調査

ショートカット区間
L＝６
０
０m

砂鉄川

旧川

写真−１

水際域調査

砂鉄川のショートカット区間（２）調査区間
調査対象範囲は、ショートカットによるハビタット
変化の予測を考慮し、河床変動予測計算による影響範
代表地点調査囲を踏まえて、ショートカット区間とその上下流１kmを含む区間を対象とした。
（図−１）なお、当該区間の特徴としては次の点が挙げられる。
・河川形態：Bb 型（河道内微地形の視認性が高い）

図−２・セグメント：２‐
１（単一流路）・平均河床勾配：１／８８５（２）流水域調査

３・平水時の流量：７〜９m ／s
・澪筋部の平均水深：０.０９〜２.３３m（概ね渡河可能）

流水域調査では、CGU に着目し、縦断測量と横断測量を組み合わせて行った。
（図−３）

図−３
図−１

河道内微地形の調査項目

調査区間
65

流水域調査における調査地点設定

「川の自然環境の保全・再生」に関する研究報告

縦断測量は水面幅程度の間隔（砂鉄川の平常時の水面幅程度でおよそ２０m ピッチ）でみお筋に沿って実施
し、河床形状と水面形状、水面幅の縦断的な幾何形状を測定した。横断測量は各 CGU の代表箇所及び境界で実施し、縦横断測量により各ハビタットの三次元的な構造の把握に努めた。各 CGU は現地にて早瀬、平瀬、淵、トロのいずれかのハビタットに特定し、ハビタット別に面積や水面勾配等の整理を行った。
（図−４）

図−５

水際域調査の方法（４）代表地点調査
魚眼レンズを搭載したカメラで天空を撮影する植生
被覆調査、照度計による日射量調査、瀬の部分ではぺブルカウント法により河床材料調査を実施した。
調査範囲内をジグザグに歩行し、歩幅間隔ごとに河床を見ずに河床材料（礫であれば１個）を拾い上げそ図−４

流水域調査の方法の粒径を測定する。これを繰り返し行い１００資料について測定を行う。
（図−６）（３）水際域調査
水際域では、中流域におけるハビタットの重要な構成要素である浅瀬域の調査を実施した。浅瀬域は稚魚のハビタットとして機能し、体長が大きくなるにつれて水際から流心方向に分布域が変化することが一般に知られている。例えば、オイカワの仔稚魚期の分布域
図−６を調査した研究ではオイカワの仔稚魚が水深１０cm 以

河床材料調査の方法

下、流速５cm/s の水域を選択的に利用していること

2−3 分析

が報告されている。

（１）河道内微地形調査

そこで本調査では、この報告例を参考に、水際から流水域、水際域調査の結果をとりまとめ、各ハビタ

水深１０cm の位置と２０cm の位置までの距離を測定し、ットの分布状況を把握するとともに、ハビタット区分

浅瀬域の量を示す指標とした。
（図−５）に寄与する物理環境項目の特定を試みる。
（２）ショートカット後のハビタット予測
河道内微地形調査で特定したハビタット区分を行う
物理環境項目により、ショートカット後のハビタット
分布を予測するとともに、一般的な知見から魚類相の変化を予測する。
66

リバーフロント研究所報告

3．結果
3−1 河道内微地形調査

第14号

2003年10月て考えられる。

調査は、ショートカット前の現況把握を目的として、
平成１
４年９月３
０日、
１
０月９〜１
１日の４日間に実施した。
流量は平水流量程度の７〜９m３／s であった。
（１）流水域調査
調査対象区間は２０の CGU（早瀬５、平瀬８、トロ７）に分割でき、調査区間における各ハビタットの面

図−７

積比は早瀬７.２％、平瀬３
０.４％、トロ６
２.４％であった。
（図−７）
（図−８）

現況のハビタット区分

また、各ハビタットと水面勾配の関係を調べたとこ

本調査では淵を「河床が縦断的に凹状をなし、流速ろ、早瀬と平瀬は１／４５０、平瀬とトロは１／１,５００がが小さく水深が大きい水域」としたが、砂鉄川ではこハビタットを区分する境界値であり、水面勾配がハビのような特徴を有する水域が見られなかった。これは、 タットを区分する指標の一つとして考えられる。
（図
湾曲区間（ショートカットされる区間）における湾曲−９）

長が長く外岸側の洗掘域が長く続いたことが一因とし

図−８

今回流水域における流速測定は実施しなかったた

流水域調査結果
67

「川の自然環境の保全・再生」に関する研究報告

め、流水域調査で得られた横断形状を用いて不等流計

関があることが示され、B／H は水際部のハビタット

算を実施した。計算結果は現況の水面形をほぼ再現し、 の内浅瀬域の分布を示す指標の一つであると考えられる。
各ハビタットの流速を概括的に把握する方法として微平 均 水 面 勾 配 （1 /）地形調査結果の活用が可能であることが解った。

8000
7000

トロ

6000

平瀬
早瀬

5000

トロ

4000
3000

1/1500

2000
1000

平瀬

0
下流｢区間

早瀬
下流｡区間

蛇行区間

上流区間

1/450

(参考)各ハビタットの平均水面勾配
早瀬:1/290､平瀬：1/900､トロ：1/3500

蛇行区間
14
13
12

図−１０ 代表区間水際域調査

11

標
高 10
(m)

9
8

14

直線部の水深10cm

7

直線部の水深20cm

12

6

600

1600

距離(m)

2600

現地調査時(実測)の水位

計算水位(定期横断測量断面)

計算水位(現地調査断面)

現地調査時(実測)の最深河床高

図−９

直線部､根固めの水深10cm

浅
瀬 10
域
の 8
水
際 6
か
ら
の 4
距
離 2

3600

ハビタット区分と水面勾配（２）水際域調査結果

直線部､根固めの水深20cm
湾曲部の水深10cm
湾曲部の水深20cm
横断構造物下流の水深10cm
横断構造物下流の水深20cm

0代表区間における左右岸の水深１０cm、２０cm の幅を

(m)

0

5

示す。
（図−１０） 代表区間として選定したのは下流

10
B/H

15

20

図−１１ 河岸浅瀬域と B／H

区間と蛇行区間下流部であり、前者区間は河川改修により拡幅が行われ交互砂州が発達しているが、後者はここで、現況の環境の状態（環境ポテンシャル）を

川幅が狭く砂州の発達は見られない。蛇行区間下流部

は１
０cm、２
０cm の幅とも全体的に狭く最大でも片岸１ レーダーチャートの形で示す。レーダーチャートは各m 以下となっている。一方、下流区間は水深２０cm 要素の構成を表現することができ、その形を比較する
ことにより視覚的に河川環境の状態を把握することがの領域が５〜１０m となる区間が出現している。
よって、浅瀬域の発生は交互砂州の発達と関係してできる。
（図−１２）
上流区間と蛇行区間の形状はよく類似しており、ほおり、交互砂州が流水域だけでなく水際域のハビタッ

トの分布と構造にも深く関わると考えることができる。 ぼ同様の環境が形成されているものと考えられる。まそこで、一般に交互砂州の発生を支配するパラメー
ターの一つである B／H（川幅水深比：平均年最大流た、河畔林の張出しや B／H は下流区間で大きくなっ
ている。

量３
７
０m３／s 流下時の水面幅 B と平均水深 H との比率）

ここで、瀬淵の面積比は、それぞれ各区間ごとの合と河岸浅瀬域の分布との関係に着目した。
（図−１１） 計面積を１００％とし、それぞれのハビタットタイプの
なお、ここでは浅瀬域の長さと B／H は横断調査を実 占める割合とし、河畔林の張出し長比は、現況におけ施した地点において算定している。

る河畔林の張出し長（区間平均）の全調査範囲の平均

その結果、浅瀬域の長さの最大値と B／H は正の相 値 （１.３２m） を１００％とした比率、B／H （川幅水深比）
68

リバーフロント研究所報告第14号

2003年10月

比は現況における全調査範囲の B／H の平均値 （６.８５） 用いてハビタットの分布を予測した。
（図−１３）
を１００％とした比率とする。

ショートカット後の河道の環境ポテンシャルは、現
況の環境ポテンシャルと同様にレーダーチャート上に整理を行う。
（図−１４）

図−１２（１） 現況の環境ポテンシャル
図−１４（１） ショートカット後の環境ポテンシャル

図−１２（２） 現況の環境ポテンシャル

3−2 ショートカット後のハビタット予測（１）ハビタット区分の予測

図−１４（２） ショートカット後の環境ポテンシャル

蛇行部をショートカットした場合のハビタット予測
は、二次元河床変動計算で得られた河床変動量と微地

いずれの区間もグラフ形状は大きく変化しており、

形調査結果とを組み合わせた不等流計算から推定し上流区間では早瀬域が増加、トロが減少し、ショート

た。先に示した水面勾配とハビタット区分との関係を カット区間は新たに出現する区間であるが、B／H が

図−１３ ショートカット後のハビタット分布予測
69

「川の自然環境の保全・再生」に関する研究報告

極端に大きくなっているのが特徴であり、撹乱状態に

カワ、アユなどの種が増加するものと考えられる。まよっては、河岸の浅瀬域の創出が期待される。また、た、平瀬域は減少するものの、トロの割合は大きく変

改変後暫くは河畔林の生育は考えられないため（植栽化していることから、いずれの種も生息数が減少するを行わない場合）、河畔林のカバーはまったくない状 ことはないものと推測される。
態となる。水域のハビタットについては、瀬とトロの○稚仔魚について構成では現況とほぼ同程度の水準が確保されるものと稚仔魚は、河岸の浅瀬域が重要な生息環境であるが、推測される。下流区間では、区間 で平瀬の分布が大５程度（現況５.９３）とショートカット後は B／H が６.８

きくなっており、生息環境の多様性は向上しているもなり、浅瀬域が出現すると考えられる B／H＝６を上のと考えられる。

回る水準となる事から浅瀬域の分布も広がり、稚仔魚（２）生物分布の予測にとって好適な環境が創出されるものに推測される。

ショートカットの改変による環境の変化予測は前項において環境ポテンシャルの変化状況として示したと

4．おわりにおりである。この環境ポテンシャルの変化に伴い、生本検討で河道内微地形の調査から魚類のハビタット

物の生息空間であるハビタットも変化することになとして重要な早瀬・平瀬・トロ・淵と、稚仔魚のハビる。環境ポテンシャルの変化を砂鉄川の代表魚類の分タットとして重要な低水深・低流速域（浅瀬域）の分

布変化と関連付けることにより、生物分布の変化を予布と構造の把握を行った。また、今回対象とした３km測することとした。
（図−１５）に近い区間延長に対して１０名程度の調査員が４日間程○度の日数で調査を完了していることを考えると、低コ

成魚についてショートカット区間は現況蛇行区間に比べて早瀬の ストで生息環境をある程度評価できる可能性を示し割合が増大しトロは大きな変化がないことから比較的 た。さらに、微地形調査結果と不等流計算を組み合わ流れのある流水域を主な生息環境とするウグイ、オイ せることにより各ハビタットの流速変化についてもある程度推定できることが解った。
【ショートカット区間】
成魚（各代表魚の重み係数は捕獲個体数による）瀬
緩流域
ハビタット変動傾河畔林
向(早瀬+平瀬)
(トロ)
現
況
32.5%
67.5%
1.10
ショートカット後
33.8%
66.2%
0.00
改変後の倍率
1.04
0.98
0.00
アブラハヤ
0.886
0.114
→
103
×
ウグイ
0.485
0.515
→
101
雑食性
オイカワ
0.570
0.430
→
101
トウヨシノボリ
0.960
0.040
→
104
草食性 アユ
0.429
0.571
→
101
肉食性 ギバチ
0.215
0.785
→
99
生育･生息環境評

価・ほとんど変わらない・河畔林は時間の経過によって増加してくるものと考えられるが、初期の段階では影響する。

一方、本調査においては、生物の生息状況を一般的

稚仔魚

産卵場

B/H

早瀬の数

5.93
14.66
2.47

2
1
0.50

分布については不明確なことが多く、今後、微地形調査とあわせ生物の生息状況調査を実施するとともに、
他の同様の河川で調査を実施し、当該区間の河道特性と併せて相対比較を行う必要があるだろう。

浅瀬域の 箇所数と増加が想 しては減定される 少する

謝辞【調査区間全体】
成魚（各代表魚の重み係数は捕獲個体数による）瀬
緩流域
ハビタット変動傾河畔林
向(早瀬+平瀬)
(トロ)
現
況
37.2%
62.8%
1.32
ショートカット後
53.7%
46.3%
1.26
改変後の倍率
1.44
0.74
0.95
アブラハヤ
0.886
0.114
↑
136
95
ウグイ
0.485
0.515
→
108
雑食性
オイカワ
0.570
0.430
↑
114
トウヨシノボリ
0.960
0.040
↑
142
草食性 アユ
0.429
0.571
→
104
肉食性 ギバチ
0.215
0.785
↓
89
生育･生息環境評

価・瀬を主な活動領域にしている魚種が増えるため、全体としては生息環境は改善される。

図−１
５ 代表魚類の変化予測な知見を基に行ったが、砂鉄川における具体的な生息

稚仔魚

産卵場

B/H

早瀬の数

6.85
9.92
1.45

5
3
0.60

本研究は、現地調査や分析手法等でご指導をいただ
いた、独立行政法人土木研究所自然共生研究センターの千葉武生氏並びに力山基氏、多大なるご支援とご協力を頂いた東北地方整備局岩手工事事務所の関係者の方々、調査・解析に協力いただいたパシフィックコン

浅瀬域の 箇所数と増加が想 しては減定される 少する

サルタンツ（株）の関係者の方々の努力を多とするものである。

70