福岡県保健環境研究所年報第35号、83－89、2008

原著
日向神ダム湖水温の経年変動
池浦太莊、一木謙次＊、竹田智和＊
1962年1月～2008年2月の日向神ダム湖水温の経年変動を解析したところ、底層水温は、水温が最も低い１月～3月に0.018～0.033℃/年の割合で上昇しており、1955～2005年の間の九州・山口県の冬（12～2月）の平均気温上昇率0.027℃/年とおおよそ一致していた。一方、7月～9月の底層水温は、近年、底層の冷水層が頻繁に消滅していることを反映して0.156～0.167℃/年の割合で上昇しており、九州・山口県の夏（6～8月）の平均気温上昇率0.0１7℃/年と比較して一桁ほど大きかった。また、表層水温は、0.021℃／年の割合で上昇していた。
気温については、日向神ダムで毎朝9時に測定した気温の年平均値が、0.032℃／年の割合で上昇しており、日向神ダムに近いアメダス黒木の年平均気温は、0.029℃／年の割合で上昇していた。
［キーワード :水温、長期変動、ダム湖、地球温暖化］
１地点３）で実施した。

はじめに

２・２

日向神ダムは、福岡県八女郡黒木町の矢部川（一調査方法

1962年1月～1994年8月の期間におけるダム湖の水級河川）上流部に、1953年6月の豪雨を契機に建設
3

温調査方法は、(株)東邦電探製 R ３-２型電気水温された堤高79.5m、総貯水量27,900,000m の重力式コンクリートダムで、福岡県が最初に施工・管理を計（検出部コード長70m）を用い、検出部を所定の行った県営ダムでもある。1960年3月に完成し1962

水深に降ろして測定した。R ３-２型電気水温計の年4月に常時満水位まで湛水した。

測定精度は不明であるが、測定値は0.1℃まで記録

日向神ダム管理出張所では、ダムの維持管理の一されているので、±0.1℃程度と推測される。なお、

環として、湖水の水温を1962年1月より毎月1回水深測定器の故障や渇水による水位低下などのため、こ別に測定しており、40年を超える測定データが蓄積の間に45回の欠測（欠測率11.5％）があった。

されている。なお、水温などの測定結果は、“多目2005年1月～2008年3月の期間におけるダム湖の水的ダム管理年報（建設省河川局編集）”で公表され温調査方法は、(株)東邦電探製ＥＴ－５０Ⅹ型電気ている。

水温計（検出部コード長50m）を用い測定した。測そこで、これまで蓄積された水温データの解析を定精度は±0.1℃である。なお、この期間に欠測は行ったところ、日向神ダムの底層水温が着実に上昇ない。ただし、検出部コード長が50m のため、全していることが分かったので報告する。

水深が50m を超えた場合は50m 地点の水温を底層水温とした。

２

1994年9月～2004年12月の期間におけるダム湖の方法

２・１

水温調査方法は、測定器の故障により長期の欠測と調査地点調査地点を図１に示す。日向神ダム管理出張所はなったので、同じ地点で水質調査を実施している福ダム堰堤から約100m地点の船上で、福岡県保健環境

岡県保健環境研究所の測定値を解析に用いる事とし研究所は流木止めネット中央の筏で、ダム湖の水温た。採水は、表層はバケツで、中層（全水深の1/2））調査を実施した。船上での測定地点と筏の位置は殆と底層（湖底より1～3m 上）はバンドン採水器をど同じ（調査地点１）である。ダム湖に流入する河用いて実施し、溶存酸素計（飯島電子工業株式会社

川水の水温調査は、矢部川源流公園（調査地点２）製、F-１０２）に付属した電気水温計（測定精度：で実施した。気温の測定は、ダム堰堤の左岸（調査±0.2℃）により水温を測定した。この間、1996年

福岡県保健環境研究所（〒818-0135 太宰府市大字向佐野39）＊ 福岡県八女土木事務所日向神ダム管理出張所（〒834-1402 八女郡矢部村大字矢部字桑の瀬33の7）－83－図１

調査地点

度までは6月、9月、12月、2月の年4回の調査を、1997

・混合が卓越するので、ほぼ等温になっている。温暖な表水層と湖底の冷水層との間には遷移層（水温躍層）

年度より毎月1回の調査を実施した。
ダム湖に流入する河川水の水温は、1985年度より19がつくられ、湖は３層に分かれる。水温躍層は密度成

96年度まで年4回、1997年度より毎月1回、棒状温度計層のため非常に安定で、これが堅固な間は底水層に冬ないし溶存酸素計に付属した電気水温計で測定した。の低い水温（日向神ダムは6℃前後）が保持される。

1980年1月～1987年12月の期間における気温は、季節がさらに秋から冬に進み、表層水温が底層水温より低くなると全循環が進行する。

ダム管理出張所横の百葉箱に設置（標高318.5m）した標準温度計により朝9時に測定した。1988年1月

図２を見ると、冬季の底層水温が1980年代後半から～1997年12月における気温は、ダム管理出張所屋上上昇傾向にある様に見える。また、水温躍層が壊れ、に設置（標高320.0m）した(株)小笠原計器製作所

底層水温が10℃を超える年が、近年増えてきているこの TS-3D1型（測温感部：白金測温抵抗体ＪＩＳＡとがわかる。そのため、底層水温は0.088℃／年とか級、測定精度：±0.5℃）を用いて朝9時に測定した。

なり高い上昇率を示している。

1998年以降は、ダム管理出張所が移転したためパラ

日向神ダムで毎朝9時に測定した気温の月平均値とボラアンテナの横に TS-3D1型を移設（標高324.5m）

水温の月別時系列グラフを、図３に示す。1月の底層し気温を測定した。各々の測定地点は、標高が多少水温は概ね6℃～10℃の範囲にあり、0.032℃／年の割異なるが殆ど同じ場所である。

合で上昇している。2月の底層水温は年間で最も低い4℃～8℃の範囲に概ねあり、0.018℃／年の割合で上昇３している。なお、2月の相関係数が低いのは、1972年

結果及び考察

３・１（8.8℃）と1973年（8.4℃）の高温と1977年（3.6℃）

底層の水温変化

底層水温の時系列グラフを図２に示す。また、線型の低温の影響によるところが大きく、これらの年を除回帰分析により求めた相関係数と回帰係数（℃／年）

き（増山の棄却限界法２）で外れ値（5％水準））線型回を表１に示す。底層の水温は、特に寒い年を除き4℃

帰分析を行うと相関係数は0.46（n=40）、回帰係数はを超えているので、日向神ダムは、冬の間、全層等温0.024℃／年（標準誤差=0.0076、Ｐ-値=0.0031）であに近い状態で冷却が進行する温暖１回循環湖と見なすった。3月の底層水温も4℃～8℃の範囲に概ねあり、2１）事が出来る 。温暖１回循環湖では、季節が晩冬から月と同様に年間で最も低い。4月の底層水温も概ね4℃

夏に進むに従い、水面からの日射や熱輸送により表層～8℃の範囲にあるが、気温の上昇につれて表層水温の水温が上昇し、比重の軽い温水は表層に浮く形になは上昇しており、湖水の冷却期間が過ぎ水温躍層が形り、表水層を形成する。表水層は風や放熱による対流成されていることが窺える。

－84－

5月になると底層水温は少し上昇し4℃～10℃の範囲

データ ３） を見ても大雨等はなかった事から、8月に湖になるが、特に1990年代以降、底層水温の上昇傾向が底より5～10m の位置にあった水温躍層が一ヶ月の間見られる。6月も5月と同様の傾向であるが、7月になに徐々に低下して湖底にまで到達し、冷水層が消失しると、底層水温が15℃を超えるような年があり、近年、たものと思われる。

その頻度が増している。そのため、回帰係数も0.17℃層の消失が見られ、特に調査期間後半に、冷水層の消／年と大きくなっている。7月に急激に底層水温が上失が頻発していることが分かる。秋の冷水層の消失は、昇する原因として、梅雨に伴う豪雨の影響が考えられ気温の低下に伴い表水層に大規模な垂直対流が起こる。水の比重は4℃の時最も大きく、水温が高いほどり、冷水層を削りながら湖水の冷却が進行したため１）比重は小さくなる。ダム湖底層の水温は6℃前後と低と推測される。11月になると気温の低下に伴い表水層いため比重が重く、他方、梅雨時の河川からの流入水の水温もさらに低下するが、特に、冷水層が消失しては水温が約20℃と高く（図４）比重が軽いため、通常いる年は全循環状態になるため、底層水温の低下が顕は水温躍層より上に流れ込み水温躍層が乱される事は著に見られる。12月はさらに表水層の水温が低下し、無いが、洪水時は大量の水が大きな運動エネルギーを全層等温に近い状態で冷却が進行するようになり、冬持ってダム湖に流入するため水温躍層も乱され、冷水の間、この状態が継続する。

10月になると、多くの年で冷水層に水温の高い流入水や表流水が混じり、底層の水温が上昇すると考えられる。

表１8月になると、7月に急激に上がった底層水温が数℃低下（1990年：15.2℃→12.3℃、1997年：17.8℃→14.
8℃）、横ばい（1979年：14.8℃→14.0℃）、数℃上昇（1999年：17.1℃→19.6℃）に分かれており、その後の降水状況を反映していると考えられる。また、1980
年は6.6℃→17.1℃と急激に水温が上昇しているが、この年は記録的な冷夏（8月中旬まで梅雨のような天候）で、7月下旬にまとまった雨が降ったことを反映していると考えられる。9月の時系列グラフを見ると、

月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全データ

底層水温の線型回帰分析結果
ｎ424340424143
413941383542487

1988年に8.0℃→17.1℃と急激に上昇しているが、日向神ダムの西北西約15km に位置するアメダス黒木の

図２

底層水温の時系列グラフ－85－

相関係数 回帰係数0.430.032
0.26
0.018
0.45
0.033
0.48
0.041
0.53
0.051
0.49
0.051
0.62
0.166
0.61
0.167
0.63
0.156
0.50
0.131
0.59
0.127
0.51
0.079
0.65
0.088

標準誤差
0.011
0.011
0.010
0.012
0.013
0.014
0.034
0.035
0.031
0.038
0.031
0.021
0.009

P-値
0.00426
0.09772
0.003330.001180.000400.000890.000020.000030.00001
0.001450.000220.00051
2.83E-22

１月

２月

３月

４月

５月

６月

７月

８月

図３－１

月別の底層水温時系列グラフ

－86－

９月

１０月

１１月

１２月

図３－２月別の底層水温時系列グラフ

なお、琵琶湖では、2007年1月～3月に暖冬のため湖

図２に示す通り、表層水温は２月ごろに年間の最低水循環が湖底まで到達出来ずに水温躍層が残り、底層気温を示し、７月～８月に最高気温を示す周期的な変が貧酸素状態になったことが報告４）されている。日向化を示している。表層水温についても底層水温と同様

神ダムは、最大水深が約60m と琵琶湖北湖の103.6ｍの解析を行ったが、表層水温は日射、気温、風などのに比べて浅く、最高貯水位の標高が300m を超えるた

影響を強く受け変動幅が大きいため、長期変化傾向をめ冬季の気温も底層水温よりかなり低く、水温躍層が見いだすことは出来なかった。そこで、年間を通じて冬季に残ることは当分の間起こりそうに無い。

欠測の無い年の年平均値を用いて、線型回帰分析を実施した結果、相関係数0.48（n=29）、回帰係数0.021℃／年（標準誤差=0.0074、Ｐ-値=0.0083）を得た。
図５に表層水温の年平均値の推移を示す。

図４

流入河川水水温の月別箱ひげ図（最大値、最小値、平均値、標準偏差）
３・２

図５

表層の水温変化－87－

表層水温年平均値の推移

３・３

気温の推移

水などによる流砂の堆積と流失による変動が大きいも日向神ダムで毎朝9時に測定した気温の年平均値ののの、調査開始間もない時期は240m 前後であったの推移を、図６に示す。線型回帰分析の結果、相関係数が1985年頃には245ｍ強、最近は250ｍ前後であり、調0.35（n=28）、回帰係数0.032℃／年（標準誤差=0.01

査期間中に湖底の標高が10m ほど上昇（10m ほど堆6、Ｐ-値=0.065）を得た。

砂）している事が分かる。そのため、調査開始間もない時期には満水時の全水深が70m 前後であったが、最近は60m 前後になっており、底層の冷水層消滅に影響していると思われる。

図６

毎朝9時に測定した気温の年平均値の推移（日向神ダム）

日向神ダムは朝九時に気温測定しているが、日向神ダムに近いアメダス黒木では、毎正時の気温から求め

図８

調査地点における湖底標高の推移

られた1978年以降の年平均気温が公表３）されている。
そこで、アメダス黒木の1978年～2007年の年平均気温４

まとめについて線型回帰分析を行った結果、相関係数0.49

日向神ダムの底層水温は、水温が最も低い１月～3月に0.

（n=30）、回帰係数0.029℃／年（標準誤差=0.0096、018～0.033℃/年の割合で上昇していた。異常気象レポート

Ｐ-値=0.0059）を得た。

九州・山口県版2006によれば、1955～2005年の間に九州・アメダス黒木の年平均気温の推移を、図７に示す。

山口県の冬（12～2月）の平均気温は0.027℃/年の割合で上昇 ５）しており、日向神ダム底層水温の長期変化傾向とおおよそ一致している。冬季の日向神ダムは、全層等温に近い非常に熱容量の大きな水塊と見なすことが出来、特に底層は日射などによる短期的な温度変化を受けにくい大きな時定数を持っているため、このように小さな水温変化を検出出来たと考えられる。
7月～9月の底層水温は、近年、底層の冷水層が頻繁に消滅していることを反映して0.156～0.167℃/年の割合で上昇しており、九州・山口県の夏（6～8月）の平均気温上昇率0.
0１7℃/年 ５）と比較して一桁ほど大きい。底層の冷水層が早

図７

年平均気温の推移（アメダス黒木）

い時期に消滅する年が増加している原因として、日向神ダムの全水深が堆砂のため調査期間中に約10m浅くなったこと、

３・４

また、日降水量100mm以上の6～7月の日数 ６）と時間降水量堆砂の状況

日向神ダム管理出張所では、水深別水温の測定時に貯水位（水面の高さを標高で示したもの）も記録してが50mm以上の短時間強雨の発生回数が増加している ７）ことが考えられる。

おり、湖底までの全水深も部分的に記録されている。
貯水位から全水深を引くことにより湖底の標高を知る

表層水温については、年平均値を用いて解析を行った結果、0.021℃／年の割合で上昇していた。

ことが出来るので、調査地点における堆砂の状況を大凡把握する事が出来る。

気温については、日向神ダムで毎朝9時に測定した気温の年平均値が、0.032℃／年の割合で上昇しており、日向神

図４に示す通り、調査地点における湖底の標高は洪ダムに近いアメダス黒木の年平均気温は、0.029℃／年の割－88－2)石川栄介：棄却検定の比較表，岩手大学学芸学部研合で上昇していた。
表層水温および気温の上昇率は、九州・山口県の年平均
５）

究年報，9(2)，1955.

気温上昇率0.023℃/年 とおおよそ一致しており、表層水温

3)www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index. php

は気温の影響を受け、長期的上昇傾向にあると推測される。

4)岡本高弘，奥田一臣，小林博美，矢田稔，原良平，
石川俊之，中村豊久：2006年度冬季（2007年1月～3月）の琵琶湖北湖の水質変動について，滋賀県琵琶湖環境科学研究センター試験研究報告書第３号，125-謝辞
本報告で使用した測定値は、福岡県八女土木事務所日
向神ダム管理出張所および福岡県保健環境研究所水質課

129，2007．
5)福岡管区気象台・長崎海洋気象台：異常気象レポの職員により長年測定されてきたものであり、調査に携

ート九州・山口県版２００６，p61，2006．

わった多くの方々に対し、ここに謝意を表します。

6)福岡管区気象台・長崎海洋気象台：異常気象レポー
ト九州・山口県版２００６，p31，2006．
7）福岡管区気象台・長崎海洋気象台：異常気象レポ
ート九州・山口県版２００６，p34，2006．

文献1)新井正：地域分析のための熱・水収支水文学，p81，
古今書院，東京，2004．
（英文要旨）

Cyclical fluctuation of water temperature in Hyugami-dam lake.
Taso IKEURA, Kenji ICHIKI* and Tomokazu TAKEDA*Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences,
Mukaizano 39, Dazaifu, Fukuoka 818-0135, Japan*Fukuoka Prefectural Yame Public Works Office,Hyugami-dam Control Branch Office,Kuwanose 33-7, Yabe,Yabe, Fukuoka 834-1402, Japan
Cyclical fluctuations in water temperature in Hyugami-dam lake between January 1962 and February 2008 were studied .
As a result, the water temperature of the bottom layer in January, February and March (when the water temperature was thelowest), gradually increased at the rate of 0.018 - 0.033 ℃/year. This rate almost corresponded to the normal temperature
increasing rate (0.027℃/year ) of winter on Kyushu and Yamaguchi Prefecture for the period of 1955 - 2005 years.
However, the water temperature of the bottom layer in July, August and September, rose at a rate of 0.156-0.167℃/year.
This rate reflected the frequent disappearance of the bottom cold water layer in recent years, and was about one order
greater than the normal rate of temperature increase (0.017℃/year) in summer in Kyushu and Yamaguchi Prefecture.
Furthermore, the water temperature of the surface layer gradually increased at a rate of 0.021℃/year.
For the temperature, the mean annual value of the temperature measured at nine o'clock every morning on theHyugami-dam lakeside increased at a rate of 0.032℃/year, and the annual mean temperature measured by the AutomatedMeteorological Data Acquisition System Kurogi near the Hyugami-dam increased at a rate of 0.029℃/year.
[Key words; Water temperature, secular fluctuation, dam lake, and global warming]－89－