国土技術政策総合研究所におけるプロジェクト研究 特集

汽水域環境の保全・再生に関する研究
やまもと

国土交通省国土技術政策総合研究所

あきら

環境研究部長

山本
なかむら

けい ご

主任研究官

中村圭吾

環境研究部河川環境研究室

聡

境については，これまで生態工学的な観点からの１． はじめに研究事例が少なく，適切な河道管理に必要な知見が不十分な状況である。
本プロジェクト研究は，このような複雑な物

汽水域は，川と海の双方から潮位，波浪，洪理・化学的環境を有する河川汽水域を主な対象と水，土砂，水質汚濁などの影響を受け，複雑かつして，図―１に示す検討を行った。まず，!汽水固有の環境を有している。汽水域には，この環境域に関するデータ収集・整理・データベース化をに適応した特有の生物が生息し，とりわけ干潟は実施した。次に，このデータベースを活用し，主生物多様性や水質浄化，あるいは景観の観点からに物理環境から"河川汽水域の類型化を行った。

環境上重要な役割を果たしている。一方で，汽水同時に，このデータベースを活用し，河川汽水域域を有する沿岸や河口域は，漁港や港湾などに利の#物理・化学・生物環境の形成要因および相互用されてきたほか，国土の狭いわが国においては関係分析を実施した。そして類型区分ごとの相互埋立地などにも使用されるなど，その自然景観は関係分析を活用して，実際に河道掘削や出水など大きく改変されてきた。の大きなインパクトがあった河川汽水域においてそのため，汽水域においては，干潟の保全事業$インパクトレスポンス（河道掘削等の人為作用や創出などの自然再生事業が行われることがあるや出水等自然作用によって生じる河川環境の応が，当初の想定どおりに干潟が維持できていない答）を検討した。最後に，これらの結果に基づいケースも見受けられ，その計画・設計・維持管理て治水・利水・環境を総合的に勘案した%汽水域手法の改善が求められている。加えて，近年，豪の保全・再生・管理についてのガイドライン作成

雨による河川災害が頻発していることから，汽水のためのとりまとめを行った。

域の河川管理においても環境と治水の両面が調和した河道の管理が求められている。

なお，本稿で用いる河川汽水域とは，実際に海水が遡上する部分で，河川と海洋の環境の遷移領

しかしながら，先述のように汽水域は環境がと域になっており，物理的，化学的，生物的環境がりわけ複雑であることもあり，河口域の河道管理複雑に影響し合う場と定義され，水位が潮汐の影を適切に行っていく上で，十分かつ体系的な学術響を受ける区間である感潮域よりもやや狭い範囲的・技術的知見がないのが現状である。なかでを示している。

１）

も，河川汽水域 と呼ばれる河川側の汽水域の環建設マネジメント技術

2012 年 7 月号 １
１

特集 国土技術政策総合研究所におけるプロジェクト研究

図―１ 「汽水域環境の保全・再生に関する研究」の全体概要なるといった利点がある。このようなねらいと目

２． 研究成果的を実現するため，河川汽水域を規定すると考えられる自然環境要素を抽出し，全国一級水系において河川汽水域の類型化を実施した１）。

! 汽水域に関するデータ収集・整理・データベース化

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

全国の一級水系（１０９水系）を対象に河川汽水時の環境形成要因としては，単位幅当たり低水流域のデータベースを作成した。具体的には，物量，河床勾配，潮汐差を指標に，主成分分析およ理・化学・生物環境に関する調査データを収集・びクラスター分析などの統計的手法により分析し整理し，座標値やファイル形式など必要な修正，た。

変換を行い，地形を基盤とした環境情報の重ね合表―１に平常時の環境形成要因の主成分分析結わせによる分析や検討を行うことができるように果を示す。さらに平常時の環境形成要因のうち影GISデータベースを作成した。

響が大きいと考えられる成分を図化し，分類したものを図―２に示す。

" 河川汽水域の類型化

平常時の環境形成要因については，クラスター複雑で固有性の高い河川汽水域であるが，河川分析により五つのグループに分けることができ汽水域を環境特性により類型化することができれた。主成分１の値が正の水系は，潮汐差が大きい

ば，同じ類型の河川の中から人為的改変の程度がグループであり，負の水系は単位幅当たりの低水異なる河川を選んで，これらの環境を比較するこ流量が大きい水系である。主成分２については，とで，特定の人為的改変の環境影響を評価するこ

主に河床勾配が支配的要素であり，値が小さいほとが可能になる。また，比較的人為的改変の少など勾配が大きい水系である。

い河川を選んで，その環境を調査し，これを目標

表―２には対象河川をそれぞれ５類型に分類しとする河川環境とすることで，同じ類型の河川汽た結果およびその特徴，主な河川例を示す。平常

水域の環境目標を客観的に設定することが可能に

時の環境形成要因に関して，潮汐の影響が比較的

１
２ 建設マネジメント技術

2012 年 7 月号

国土技術政策総合研究所におけるプロジェクト研究 特集

表―１

平常時の環境形成要因による主成分分析結果

主成分番号

固有値
１２３

寄与率（％）
１．
５
１１．
０２０．
４８

固有ベクトル

５０．
１８３３．
９６
１５．
８６

主成分１

潮汐差（m）
河床勾配
単位幅当たり低水流量（m２／s）

累積寄与率（％）
５０．
１８８４．
１４１００．
００主成分２０．
７１３３−０．
３００８−０．
６３３０主成分３０．
０２６７−０．
８９０９０．
４５３４０．
７００３０．
３４０３０．
６２７５

大きい「潮汐#型」は，伊勢湾等の内湾の周辺部影響の大きい河川汽水域においても，その河道地に多く，潮汐の影響が非常に大きい「潮汐$型」

形の骨格は通常の河道と同じ物理条件で説明できは，干満の差が大きいことで知られる有明海や瀬るという結果を得ることができた。

戸内海の周辺河川が分類された。流量の影響が比つまり，河道形状は通常の河川と同様に砂州な較的大きい「流量#型」は太平洋側や日本海側にどの中規模河床形態でおおむね説明がつき，平均広く見られ，流量が大きく勾配の緩い「流量$

年最大流量時の川幅水深比やそれに河床勾配の型」は，主に日本海側の大河川が分類された。ま０．
２乗を乗じたもので領域区分が可能であること

た，北陸・中部地方の３，０００mクラスの山地からが分かった４）。したがって，これまで河川の分野流れ落ちる急流河川は「勾配型」に分類され，汽で蓄積された技術を活用しながら，河口干潟の保水の影響が小さい河川といえる。

全や創出について検討することが可能であることが明らかとなった。

! 物理・化学・生物環境の形成要因および相"互関係分析

化学環境（塩分）
ここでは，河川汽水域に最も強い影響を与える! 物理環境塩分の動態に関する研究結果について紹介する。

作成した%のGISデータベースから，河川汽水

河川汽水域での海水混合は空間的に不均一かつ域における河口干潟の分布や形状を規定する物理時間的変動が大きいものであり，海水と淡水の混環境について検討した。その結果，潮汐や波浪の合状態の解析には，より詳細な視点が必要であ

主成分得点

３．
０２．
０３１．
０
主成分 １０．
０４１２−１．
０

クラスター
１２３４５−２．
０

５−３．
０−６．
０ −５．
０ −４．
０ −３．
０ −２．
０ −１．
０ ０．
０ １．
０ ２．
０ ３．
０
主成分 ２

図―２

平常時の環境形成要因による類型化

建設マネジメント技術

2012 年 7 月号 １３

特集 国土技術政策総合研究所におけるプロジェクト研究

表―２

平常時の環境形成要因による類型

クラスター

名称

特徴

水系の分布

１２
３
４
５

潮汐!型
流量!型
潮汐"型
勾配型
流量"型

潮汐がやや大きい
河川流量がやや多い
潮汐が非常に大きい
勾配が大きい勾配が緩く流量が多い

太平洋側
日本海側，太平洋側
有明，瀬戸内海の一部
北陸〜中国，東海
主に日本海側の大河川

河川例
多摩川，木曽川，吉野川
北上川，利根川，信濃川
太田川，筑後川，菊池川
黒部川，手取川，大井川
米代川，最上川，阿賀野川る。そこで，海から潮の満ち引きにより供給され指標となる。そこで，本研究では，河川汽水域にた塩分や集積する赤潮藻類が，河川汽水域の時空おいて任意の水域における塩分と藻類などの懸濁間的に複雑な流れの影響を受けて，どのように混物の「経過時間」と「残留時間」の分布について合滞留するかについて，滞留時間も解析可能とな計算できる準３次元モデルを開発した６，７）。このモるように新たに開発した数値解析モデルを用いた

デルにより，河川汽水域における物質の化学変化検討を行った。さらに，河川改修や自然再生を念を検討する基礎的な道具立てができるとともに，頭においた地形条件の改変について定量的な評価

人為改変等に伴う河川汽水域の海水滞留への影響を実施した。

を的確に評価できるようになり，河川汽水域で問滞留時間は，通常のダム湖等であれば，湖の容題となる貧酸素水塊や赤潮発生の分析等に活用が積を時間当たりの流入量で割った時間のことを意期待される。具体例については，後ほど"インパ味する。しかし，汽水域においては，塩分の滞留クトレスポンスにおいて記載する。

は複雑な挙動を示すため同様な指標を使うことは!

植生分布を例にした相互関係分析できない。汽水域における滞留時間の評価を実施

河川汽水域における生物環境を規定する相互関するに当たっては，上記の狭義の滞留時間とは別係分析の例として，植生分布の検討例を紹介すに，例えば貧酸素水塊の形成について評価する際る。本研究では，データの豊富な名取川，吉野には，海側から汽水域に流入した水塊の流入して川，筑後川等を対象に，植生と地盤高との関係性からの経過時間が重要であるし，赤潮藻類の動きを潮汐を勘案して分析を行い，ヨシや塩沼植物のについて評価する際には，汽水域のある領域に存分布特性を明らかにした８，１０）。図―３は筑後川の在する藻類の当該領域における残留時間が必要な

相対潮汐地盤高と種ごとの植生分布の例を示す。

図―３１
４ 建設マネジメント技術

地盤高と植生群落の関係（例：筑後川）

2012 年 7 月号

国土技術政策総合研究所におけるプロジェクト研究 特集

ここで，相対潮汐地盤高とは，（地盤高−朔望平

海洋の影響を強く受けている。河口部の汽水域で均干潮位）／（朔望平均満潮位−朔望平均干潮位）

は，かつてヤマトシジミの漁獲が盛んであったであり，潮汐に対する相対的な地盤高を指標してが，１９８７年以降漁獲量が大幅に減少し，回復の兆いる。この指標を用いて全国の河川のヨシ群落等しが見えない状況である。河口部周辺での人為的について分析したところ共通性が見られたため，環境インパクトとして想定される最大のものは河この指標値を主に用いて分析を行った。このよう道内における砂利採取であり，大幅な河床低下がに，河川汽水域に生育する植物の地盤高等を詳細認められる１９６０年代から１９８０年頃にかけては，統に分析することにより，これら生物の最適な生息計が残る分だけでも毎年１０万m３程度の砂利採取環境を明らかにすることができた。これらの関係が記録されている。現地においては，ヤマトシジ性は今後検証しながら河川改修影響の最小化（ミミの生息環境の保全や修復が望まれており，修復ティゲーション）や自然再生計画に活用できるもによる効果の検討が期待されている。

１０）のである 。

そこで，"!で紹介した塩分の動態を表現するモデルに，ヤマトシジミの生息環境を水質条件と% インパクトレスポンスして組み合わせ，過去のインパクトの影響や今後ここではインパクトレスポンスの検討例としの自然再生の効果について検討した。て，ヤマトシジミの漁獲高の減少が問題となっている菊池川河口域の例を紹介する。
菊池川は，熊本県阿蘇市（標高１，０４１m）
を源流
２ヤマトシジミの生息条件として，塩分環境については，成貝に関して塩分濃度２２psuを超える時間割合が６７％以上で生息不適とした。また放出さとする流域面積９９６km ，幹川流路延長７１kmを有れた卵子が受精するための最適な塩分としては，する熊本最北端の一級河川である。菊池川河口

４〜６psuとし，そのような条件となる時間割合

は，平 均 河 床 勾 配 が１／３，０００程 度 と 緩 勾 配 で あを算定することで評価した。また，ヤマトシジミ

り，流入する有明海の潮汐差が大きいことから，の浮遊幼生の移流拡散現象についてもモデルに組

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!現状河道，"過去（１９６３年）河道，#河口周辺１mかさ上げ，$河口周辺１mかさ上げ＋人工マウンド構築

建設マネジメント技術

2012 年 7 月号 １５特集 国土技術政策総合研究所におけるプロジェクト研究の保全・再生のための基本的な道具立てを準備すみ込み評価した。
ヤマトシジミの成貝の生息域の評価としては，ることができた。しかしながら，河川汽水域は研

現状，過去，修復２パターンの合計４ケースにつ究としては，新しいフィールドであり，その知見いて検討した。ここで，過去とは砂利採取が行わの集積はまだ十分といえないものである。本研究れる以前で，シジミの漁獲高が大きかった１９６３年

成果をベースに，今後研究と実践での検証を得るとした。修復の２パターンは，河床低下のインパことにより，河川汽水域の保全再生のための技術クトを緩和するために，河口周辺の河道を１mか開発が進化していくものと期待される。

さ上げさせた場合と河床かさ上げ１mに加え河口にマウンドを形成させた場合である。河床かさ上【参考文献】

げ１mは治水に大きな影響を与えないとして菊池

１） 岸田弘之，天野邦彦，大沼克弘，遠藤希実：河川汽川河川事務所が設定した値である。
図―４は，ヤマトシジミ成貝の生息条件として水域の環境管理技術確立のための全国一級水系の汽水
２７８，域環境類型化，
水工学論 文 集，第５５巻，pp．
１２７３―１
２０１１

不適な塩分が２２psu以上となる時間割合を比較し

２） 大沼克弘，藤田光一，望月貴文，天野邦彦，佐藤泰たものである。これより生息に不適な時間割合６７夫，阿部徹：太田川放水路における河床変動特性と干％以上となるのは!現状河道条件では，河口から１．
５km周辺までで，"過去はほぼ河口まで生息が潟の安定機構に関する考察，水工学論文集，第５４巻，８６，２０１０pp．
７８１―７３） 大沼克弘，藤田光一，天野邦彦：河口干潟の物理環可能であったことが分かる。また，#河床１mか境の多様性，土木技術資料，第５２巻 第１０号，pp．
１８―

さ上げ条件により，生息可能範囲が０．
７km程度下２１，２０１０流に拡大し，$河床１mかさ上げに加えて河口にマウンドを設置した条件では生息可能範囲が１４） 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，
２１２，２０１２
第５６巻，pp．
１２０７―１km程度下流に拡大するという評価結果になっ

５） 大沼克弘，藤田光一，望月貴文，天野邦彦：太田川た。これらのことより，河床を１m程度上昇させ放水路を事例とした河口干潟の設計・管理方法の枠組る修復により，生息地としての機能の修復が図らみに関する研究，河川技術論文集，第１７巻，pp．
１８５―
１９０，２０１１れる可能性が十分あることなどが示された９）。こ

６） 天野邦彦，遠藤希実，大沼克弘：河口汽水域におけれらの分析に加えて，ヤマトシジミの受精の適地る塩水滞留時間の算定手法開発，河川技術論文集，第や浮遊幼生の挙動についてもモデルを用いた評価を行い，物理環境をベースにした生物生息環境の評価を可能にした。

８８，２０１０１６巻，pp．
２８３―２７） 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，
７４，２０１１%３
６７―３! 汽水域の保全・再生・管理についてのガイ
ドライン作成のためのとりまとめ

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，３５０，２０１１pp．
１３４５―１

これらの成果を踏まえ，治水・利水・環境を総９） 天野邦彦，遠藤希実，大沼克弘：ヤマトシジミの生合的に勘案した汽水域の保全・再生・管理につい息域として見た菊池川河口域の環境変遷と修復の可能てのガイドラインを今秋完成を目指して，現在作成しているところである。

５６６，２０１２性評価，水工学論文集，第５６巻，pp．
１５６１―１１０） 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
２，２０１２集，第１８巻，pp．
１７―２１１） 遠藤希実，天野邦彦，大沼克弘：東北地方太平洋

３． おわりに沖地震に伴う地盤沈下が汽水域植生に与える影響の分
８，２０１２析，河川技術論文集，第１８巻，pp．
５
３―５

３カ年にわたる本研究成果により，河川汽水域

１６ 建設マネジメント技術

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