土木技術資料 55-1(2013)

特集：持続可能な社会の実現に向けた土木技術

次世代に受け継ぐ自然環境－河川汽水域の保全と再生に資する技術開発－
中村圭吾 ＊ 岩見洋一 ＊＊ 山本
1．はじめに 1聡 ＊＊＊2．研究成果

汽水域は、川と海の双方から潮位、波浪、洪水、

2.1 汽水域に関するデータベースの作成

土砂、水質汚濁などの影響を受け、複雑かつ固有全国の一級水系を対象に河川汽水域のデータの環境を有している。汽水域には、この環境に適ベースを作成した。具体的には、物理・化学・生応した特有の生物が生息し、とりわけ干潟は生物物環境に関する調査データを収集・整理し、座標多様性や水質浄化、あるいは景観の観点から環境値やファイル形式など必要な修正、変換を行い、上重要な役割を果たしている。一方で、汽水域を地形を基盤とした環境情報の重ね合わせによる分有する沿岸や河口域は、漁港や港湾、埋立地など

析 や 検 討 を 行 う こ と が で き る よ う に GIS デ ー タに利用されるなど、その自然景観は大きく改変さベースを作成した。

れてきた。

2.2 河川汽水域の類型化

河川汽水域の管理においても環境と治水の両面複雑で固有性の高い河川汽水域であるが、河川が調和した河道の管理が求められているが、汽水汽水域を環境特性により類型化することができれ域は環境がとりわけ複雑であることもあり、管理ば、同じ類型の河川の中から人為的改変の程度がを適切に行っていく上で、十分かつ体系的な学術異なる河川を選んで、これらの環境を比較するこ的・技術的知見がないのが現状である。とで、特定の人為的改変の環境影響を評価するこ

そこで、国土技術政策総合研究所ではプロジェとが可能になる。そこで、河川汽水域を規定する

クト研究「汽水域の保全と再生に関する研究」と考えられる自然環境要素を抽出し、全国一級水（ H20～ H23） を 立 ち 上 げ 、 こ の よ う な 複 雑 な 物

系において河川汽水域の類型化を実施した 1) 。

理・化学的環境を有する河川汽水域を主な対象として、図-1に示す検討を行った。

ここでは平時の河川汽水域を規定する要因（平常時の環境形成要因）による検討例を示す。平常以下に本プロジェクト研究で得られた主な成果を示す。

時の環境形成要因としては、単位幅当たり低水流量、河床勾配、潮汐差を指標に、主成分分析及びクラスター分析などの統計的手法により分析した。
平常時の環境形成要因のうち影響が大きいと考データ収集・整理・データベース化

えられる成分を図化し、分類したものを図-2に示す。
物理・化学・生物環境の形成要
因及び相互関係分析

平常時の環境形成要因については、クラスター

物理環境分析により5つのグループに分けることができた。

汽水域の類型化
化学環境

第 1主成分の値が正の水系は、潮汐差が大きいグ

生物環境ループであり、負の水系は単位幅当たりの低水流量が大きい水系である。第 2主成分については、汽水域におけるインパクトレスポンスの類型毎の作成

主に河床勾配が支配的要素であり、値が小さいほど勾配が大きい水系である。
治水・利水・環境を総合的に勘案した汽水域の保全・再生・管理のあり方の提案

図-1

表 -1に は 対 象 河 川 を そ れ ぞ れ 5類 型 に 分 類 し た
結果およびその特徴、主な河川例を示す。平常時

研究の全体概要の環境形成要因に関して、潮汐の影響が非常に大────────────────────────

きい「強潮汐型」は、干満の差が大きいことで知Technical development for the sustainable riverine estuary
management

られる有明海や瀬戸内海の周辺河川に多く、潮汐－ 36 －

土木技術資料 55-1(2013)の影響が比較的大きい「潮汐型」は、伊勢湾等の2.3.2 化学環境（塩分）の検討内湾の周辺部に多く分類された。流量が大きく勾

ここでは、河川汽水域に最も強い影響を与える配の緩い「大流量型」は、主に日本海側の大河川塩分の動態に関する研究結果について説明する。

が分類された他、流量の影響が比較的大きい「流河川汽水域での海水混合は空間的に不均一かつ量型」は太平洋側や日本海側に広く見られた。ま時間的変動が大きいものであり、海水と淡水の混た 、 北 陸 ・ 中 部 地 方 の 3,000mク ラ ス の 山 地 か ら合状態の解析には、より詳細な視点が必要である。

流れ落ちる急流河川は「勾配型」に分類され、汽そこで、海から潮の満ち引きにより供給された塩水の影響が小さい河川といえる。

分や集積する赤潮藻類が、河川汽水域の時空間的に複雑な流れの影響を受けて、どのように混合滞留するかについて、滞留時間も解析可能となるよ潮汐差 大うに新たに開発した数値解析モデルを用いた検討

白川
沙流川を行った。さらに、河川改修や自然再生を念頭においた地形条件の改変について定量的な評価を実吉野川施した。

河床勾配 大滞留時間は、通常のダム湖等であれば、湖の容積を時間当たりの流入量で割った時間のことを意黒部川味する。しかし、汽水域においては、塩分の滞留最上川は複雑な挙動を示すため同様な指標を使うことは平常時流量 大できない。汽水域における滞留時間の評価を実施するにあたっては、上記の狭義の滞留時間とは別

図-2に、例えば貧酸素水塊の形成について評価する際

平常時の環境形成要因による類型化には、海側から汽水域に流入した水塊の流入して表-2からの「経過時間」が重要であるし、赤潮藻類の平常時の環境形成要因による類型
水系の分布

河川例

動きについて評価する際には、汽水域のある領域

強潮汐型 潮汐が非常に大きい

有明、瀬戸内海の一部

太田川、菊池川に存在する藻類の当該領域における「残留時間」

潮汐型

太平洋側

木曽川、吉野川が必要な指標となる。そこで、本研究では河川汽大流量型 勾配が緩く流量が多い

主に日本海側の大河川

米代川、最上川流量型

河川流量がやや多い

日本海側、太平洋側

北上川、利根川

勾配型

勾配が大き
い

北陸～中国、東
海黒部川、大井川

名称特徴

潮汐がやや大きい

水域において任意の水域における塩分と藻類などの懸濁物の「経過時間」と「残留時間」について時間的に分画して計算できる準 3次元モデルを開発した 6),7) 。
このモデルにより、河川汽水域における物質の2.3 物理・化学・生物環境の形成要因及び相互関化学変化を検討する基礎的な道具立てができるとともに、人為改変等にともなう河川汽水域の海水係分析滞留への影響を的確に評価できるようになり、河2.3.1 物理環境の検討
作 成 し た 2.1の GISデ ー タ ベ ー ス か ら 、 河 川 汽

川汽水域で問題となる貧酸素水塊や赤潮発生の分水域における河口干潟の分布や形状を規定する物

析等に活用が期待される。塩分の経過時間に関す理環境について検討した。その結果、潮汐や波浪る具体例については、後ほど2.4 インパクトレスの影響の大きい河川汽水域においても、その河道ポンスにおいて記載する。

地形の骨格は通常の河道と同じ物理条件で説明で2.3.3 植生分布を例にした相互関係分析きるという結果を得ることができた。つまり、河河川汽水域における生物環境を規定する相互関道形状は通常の河川と同様に砂州などの中規模河係分析の例として、植生分布の検討例を説明する。

床形態で概ね説明がつき、平均年最大流量時の川本研究では、データの豊富な名取川、吉野川、筑幅水深比等で領域区分が可能であることがわかっ後川等を対象に、植生と地盤高との関係性を潮汐た 4) 。

を勘案して分析を行い、ヨシや塩沼植物の分布特－ 37 －

土木技術資料 55-1(2013)

性を明らかにした 8),10) 。図-3は筑後川の「相対潮万 m3 程 度 の 砂 利 採 取 が 記 録 さ れ て い る 。 現 地 に汐地盤高」と種毎の植生分布の例を示す。ここで、

おいては、ヤマトシジミの生息環境の保全や修復

相 対 潮 汐 地 盤 高 と は 、（ 地 盤 高 ― 朔 望 平 均 干 潮が望まれており、修復による効果の検討が期待さ位）／（朔望平均満潮位―朔望平均干潮位）であれている。

り、潮汐に対する相対的な地盤高を表している。

そ こ で 、 2.3.2で 説 明 し た 塩 分 の 動 態 を 表 現 す

この指標を用いて全国の河川のヨシ群落等についるモデルに、ヤマトシジミの生息環境を水質条件て分析したところ共通性が見られたため、この指として組み合わせ、過去のインパクトの影響や今標値を主に用いて分析を行った。このように、河後の自然再生の効果について検討した。

川汽水域に生育する植物の地盤高等を詳細に分析

ヤマトシジミの生息条件として、塩分環境につすることにより、これら生物の最適な生息環境をいては、成貝に関して塩分濃度22psuを超える時明らかにすることができた。これらの関係性は今間割合が67％以上で生息不適とした 9) 。また放出後検証しながら河川改修影響の最小化や自然再生された卵子が受精するための最適な塩分としては、計画に活用できるものである 10) 。

4～6psuとし、そのような条件となる時間割合を算定することで評価した。また、ヤマトシジミの浮遊幼生の移流拡散現象についてもモデルに組み

ヨシ群落

相対潮汐地盤高0%

アイアシ群集20%40%

メダケ群集

60%

累積メッシュ率80%

込み評価した。

1.2100%1.2

ヤマトシジミの成貝の生息域の評価としては、

11

過 去 、 現 状 、 修 復 2パ タ ー ン の 合 計 4ケ ー ス に つ

0.80.80.60.6

1963年とした。修復の2パターンは、河床低下の0.40.4

インパクトを緩和するために、河口周辺の河道を0.20.21m上昇させた場合と河床上昇1mに加え河口に塩0いて検討した。ここで、過去とは砂利採取が行われる以前で、ヤマトシジミの漁獲高が大きかった

分 の 遡 上 を 抑 制 す る マ ウ ン ド ( 天 端 高 T.P.-0.5m:

00図-310203010mメッシュ数40現 地 盤 は T.P.-3.3m～ -1.7m程 度 )を 形 成 さ せ た 場

50合 で あ る 。 河 床 上 昇 1mは 治 水 に 大 き な 影 響 を 与えないとして菊池川事務所が設定した値である。

地盤高と植生群落の関係（例：筑後川）

図-4は、ヤマトシジミ成貝の生息条件として不2.4 インパクトレスポンスの検討

適な塩分が22psu以上となる時間割合を比較した

ここではインパクトレスポンスの検討例として、も の で あ る 。 生 息 に 不 適 な 時 間 割 合 67％ 以 上 とヤマトシジミの漁獲高の減少が問題となっている

なるのは①過去の河道条件ではほとんどないこと

菊池川河口域の例を説明する。

が分かる。②現状河道条件では、河口から1.5km

菊 池 川 は 、 熊 本 県 阿 蘇 市 (標 高 1,041ｍ )を 源 流

周 辺 ま で 不 適 と な る 。 ま た 、 ③ 河 床 1mか さ 上 げと す る 流 域 面 積 996km 2 、 幹 川 流 路 延 長 71kmを条件により、生息可能範囲が0.7km程度下流に拡有する熊本最北端の一級河川である。菊池川河口

大 し 、 ④ 河 床 1mか さ 上 げ に 加 え て 河 口 に マ ウ ン

は 、 平 均 河 床 勾 配 が 1/3,000程 度 と 緩 勾 配 で あ り 、ドを設置した条件では生息可能範囲が1km程度下流入する有明海の潮汐差が大きいことから、海洋流に拡大するという評価結果になった。これらのの影響を強く受けている。河口部の汽水域では、

こ と よ り 、 河 床 を 1m程 度 上 昇 さ せ る 修 復 に よ り 、

かつてヤマトシジミの漁獲が盛んであったが、生息地としての機能の修復が図られる可能性が十

1987年 以 降 漁 獲 量 が 大 幅 に 減 少 し て い る 。 河 口分あることなどが示された 9) 。

部周辺での人為的環境インパクトとして想定される最大のものは河道内における砂利採取であり、
大 幅 な 河 床 低 下 が 認 め ら れ る 1960年 代 か ら 1980
年 頃 に か け て は 、 統 計 が 残 る 分 だ け で も 毎 年 10－ 38 －

土木技術資料 55-1(2013)

河口参考文献①過去（砂利大量採取前）河道条件
40208km上流6040(%)②現状河道条件
206080(%)

生息困難域③河床1mかさ上げ条件
40802060(%)④河床1mかさ上げ＋マウンド条件

40802060(%)

図-4

ヤマトシジミ生息条件として不適な塩分が22psu以上となる時間割合の比較

上段から①過去（1963年）河道、②現状河道、③河口周辺1m上昇河道、④河口周辺1m上昇+人工マウンド構築

3．おわりに三か年にわたる本研究成果により、河川汽水域の保全・再生のための基本的な道具立てを準備することができた。しかしながら、河川汽水域は研究としては、新しいフィールドであり、その知見

1） 岸 田 弘 之 、 天 野 邦 彦 、 大 沼 克 弘 、 遠 藤 希 実 ： 河 川
汽水域の環境管理技術確立のための全国一級水系の 汽 水 域 環 境 類 型 化 、 水 工 学 論 文 集 、 第 55 巻 、pp.1273～1278、2011.
2) 大沼克弘、藤田光一、望月貴文、天野邦彦、佐藤泰夫、阿部徹：太田川放水路における河床変動特性と干 潟の安 定機構 に関す る考察 、水工 学論文 集 、第54巻、pp.781～786、2010.
3) 大沼克弘、藤田光一、天野邦彦：河口干潟の物理
環境の多様性、土木技術資料、第52巻、第10号、pp.18～21、2010.
4) 大沼克弘、遠藤希実、天野邦彦：河川汽水域における河道形状と干潟分布に関する分析、水工学論
文集、第56巻、pp.1207～1212、2012.
5) 大沼克弘、藤田光一、望月貴文、天野邦彦：太田川放水路を事例とした河口干潟の設計・管理方法の枠組みに関する研究、河川技術論文集、第 17巻、pp.185～190、2011.
6) 天野邦彦、遠藤希実、大沼克弘：河口汽水域における塩水滞留時間の算定手法開発、河川技術論文集、第16巻、pp.283～288、2010.
7) 天野邦彦、大沼克弘、遠藤希実：河川汽水域への海水浸入後経過時間および海水残留時間の数値解
析による評価、土木学会論文集Ｇ（環境）、第67巻、第7号、Ⅲ_367～374、2011.
8) 大沼克弘、遠藤希実、天野邦彦：河川汽水域沿岸の 植 生 分 布 と 潮 位 の 関 係 解 析 、 水 工 学 論 文集 、 第55巻、pp.1345～1350、2011.
9) 天野邦彦、遠藤希実、大沼克弘：ヤマトシジミの生 息 域 と し て 見 た 菊 池 川 河 口 域 の 環 境 変 遷と 修 復の可能性評価、水工学論文集、第56巻、pp.1561～1566、2012.
10) 大沼克弘 、遠藤希実、天野邦彦：河川汽水域における河道形状と植生分布の関係解析、河川技術論
文集、第18巻、pp.17～22、2012.
11) 遠藤 希実 、天野 邦彦、 大沼克 弘：東 北地方 太平洋
沖 地 震 に 伴 う 地 盤 沈 下 が 汽 水 域 植 生 に 与 える 影 響の 分 析 、 河 川 技 術 論 文 集 、 第 18巻 、 pp.53～ 58、2012.の集積はまだ十分といえないものである。本研究成果をベースに、今後研究と実践での検証を得ることにより、河川汽水域の保全再生のための技術開発が進化していくものと期待される。
中村圭吾*

国土交通省国土技術政策総合研
究所環境研究部河川環境研究室
主任研究官、博(工)Dr. Keigo NAKAMURA

岩見洋一**

国土交通省国土技術政策総合研
究所環境研究部河川環境研究室長
Yoichi IWAMI－ 39 －山本聡***

国土交通省国土技術政策総合研
究所環境研究部長
Akira YAMAMOTO