階段式魚道におけるアユおよびオイカワの遡上特性の比較鬼束1 正会員

幸樹 1・秋山壽一郎 2・武田知秀 3・角田裕香 4

九州工業大学大学院准教授 建設社会工学研究系（〒804-8550 北九州市戸畑区仙水町 1-1）
E-mail:onitsuka@civil.kyutech.ac.jp

2 フェロー会員
3 学生会員九州工業大学大学院教授 建設社会工学研究系（〒804-8550 北九州市戸畑区仙水町 1-1）
九州工業大学大学院 工学府建設社会工学専攻（〒804-8550 北九州市戸畑区仙水町 1-1）
4 北九州市建築都市局（〒803-8501 北九州市小倉北区城内 1-1）

同一の魚道であっても魚種によって遡上率は異なる．本研究は，階段式魚道におけるアユおよびオイカ
ワの遡上特性の比較を行った．アユおよびオイカワの遊泳挙動を 2 台のビデオカメラを用いて撮影した．
撮影後，魚の遊泳位置，魚向，遡上経路を解析した．その結果，アユよりもオイカワの方が高い遡上率を示すことが判明した．これは，オイカワはアユと比較して流速が遅い領域を通過して遡上し，遡上経路が短いためであると考えられる．

Key Words: migration rate, fish species, migrating behavior, Plecoglossus altivelis altivelis,
Opsariichthys platypus, pool-and-weir fishway

1. はじめにスハーバー型魚道の潜孔において，底面隅角部をウグイが遡上することを明らかにした．
以上のように，階段式魚道内の魚の遊泳挙動の解明がダム，堰などの河川横断構造物には，魚の遡上および試みられているが，上記の研究は単一魚種を対象とした降下を助ける魚道の設置が望まれる．魚の遡上可能な魚ものがほとんどである．魚道における異魚種間の遡上特道の設計指針を確立するために，魚道内の水理特性と魚性の比較に関しては，Jansen et al.17)，中村・尾田 18)，安田の挙動を解明する試みが行われてきた 1)-3)．
ら 19)，泉ら 20)，Santos et al.21)，Noonan et al.22)によって幾何我が国で最も設置例が多い階段式魚道 4)の水理特性に形状や水理特性が同一であっても，魚種によって遡上数関しては，流れの形態がプランジングフローとストリー5)-7)が異なることが指摘された．ただし，遡上数の相違の原
ミングフローに分類されること や定在波が発生する
8)場合があること などが実験的に解明された．近年では， 因が魚種もしくは魚道入口に接近した尾数の違いに依存するかは不明である．したがって，魚道内における各魚
数値計算 9)-11)によって流況予測が可能な状態になった．
種の遡上特性を解明，比較検討する必要がある．
魚の遡上特性についても解明が試みられた．高嶋・中Baker23)は室内実験を行い，同一の幾何形状および水理
村 12)は交互切欠き付き階段式魚道において，切欠きを越条件の魚道であっても，遡上率は魚種に依存することを流してプールに落下してくる高速流をアユは僅かに避け指摘した．関谷ら 24)は擬石を用いた魚道において，稚アながら，プール底面から切欠き方向に遡上する様子を図13)
ユ，カジカ，モクズガニの遡上行動を観察した結果，遊示した．林田ら は階段式魚道において，ウグイの遡上泳魚である稚アユは魚道の両側壁付近や流心を遡上する経路がいくつかのパターンに分類できること，および遡のに対し，底生魚であるカジカは隔壁天端に付着しなが上成功率が遡上経路に依存することを解明した．浪平ら
14)
ら遡上することを解明した．泉ら 25)もウグイ，アブラハ
は階段式魚道の隔壁からプールへの落下流を避けなが
ヤ，アユ，オイカワとヨシノボリの遡上行動を観察したら遡上するウグイの個体もあれば，プールの上流側壁面
15)
結果，関谷ら 24)と同様な結論を得ている．以上のように，に沿って遡上する個体もあることを示した．泉ら は水
魚道内における遊泳魚と底生魚の遡上経路の相違は幾分
路中央の切欠き部に向かって隔壁天端が傾斜し，また，
解明されつつあるが，遊泳魚における魚種間の遡上特性
両側の隔壁に潜孔を有するハイブリッド魚道において，の相違などはほとんど解明されていない．
高嶋・中村 12)と同様な結論を得た．また，泉ら 16)はアイ
1

我が国では水産資源保全の観点から，通し回遊魚のア
ユやサケ等を対象として魚道が設置されてきた．しかし，純淡水魚であるオイカワやウグイも洪水時の流失による降下，復帰回帰 26)による遡上をする．豊かな生態系を支えていくためには通し回遊魚だけでなく純淡水魚の縦断的な移動も重要である．つまり，河川に生息している全ての魚類が魚道を利用できることが望ましい．本研究は，アユ(Plecoglossus altivelis altivelis)および河川の優占種になることもあるオイカワ(Opsariichthys platypus)27)の階段式魚the pool released fish
flow

θ

Hu

∆x
y

z

∆y

Ht

∆z
L

x

B

道における遡上特性を比較，検討したものである．
図-1 実験に用いた魚道の概略図

2. 実験装置および実験条件

表-1 実験条件

図-1 に実験装置を示す．プール長 L =0.7m，プール幅
B =0.6m，プール底面から切欠き天端までの高さ
H t =0.9m，プール底面から切欠き下端までの高さ
H u =0.7m の 4 つのプールを隔壁厚 ∆x =0.15m，落差∆y =0.15m，切欠き幅 ∆z =0.12m で連結させた木製の階

P. altivelis altivelis
O. platypus

1nN

段式魚道を用いた．左岸側壁はプール内を撮影可能にするために，透明なアクリル板で作成した．また，切欠きの角度θ =55°とし，R 形の形状とした 28)．流下方向に x軸，鉛直上向きに y 軸，横断方向に z 軸をとる．

Q =1(l/s) Q =3(l/s) Q =5(l/s) Q =7(l/s) Q =9(l/s)
PlQ1
PlQ3
PlQ5
PlQ7
PlQ9
OpQ1 OpQ3
OpQ5
OpQ7
OpQ9

Plecoglossus altivelis altivelis
Opsariichthys platypus

0.6
0.4
0.2

表-1に示すように，流量 Q を1，3，5，7および9(l/s)の5通りに変化させて，アユまたはオイカワを対象とした
0
Q (l/s) 91
35
合計10ケースの実験を行った．水温約17°Cで室内実験を
図-2 アユおよびオイカワの遡上率行い，観察時間帯は12時から15時までで，室内の照度は500lx程度であった．また，アユは養殖魚で，オイカワ遡上に成功した尾数 n
は天然魚である．両魚種ともに，体長 B L は65～90mm
(1)
遡上率 =
実験に用いた尾数
N (= 30)（平均体長 B L =80mm）であった．
図-2 に流量とアユおよびオイカワの遡上率との関係を流水を開始した後，下流から2番目のプールにアユま示す．アユおよびオイカワの両者において， Q =1(1/s)でたはオイカワを N =30尾放流した．目視で定常を確認し最も遡上率が低く，流量の増加に伴い遡上率が高くなる．
た後，遡上防止用ネットを切欠きから除去すると共に，
一方，魚種別の遡上率を比較すると，全流量においてオ
カメラを用いて30fps，30分間の撮影を行った．カメラのイカワの遡上率が高い傾向を示している．
設置箇所は，側壁から1.7m離れた位置および水路上部から1.7m離れた位置の2箇所とし，鉛直および水平方向か(2) プール内の水理特性
ら撮影を行った．また，下流から2番目のプールで流速
図-3(a)に y / h =0.1 における水平断面( x - z )の 3 次元合測定を行った． x ， y ， z 軸方向にそれぞれ7点のメッ成流速
VV を表す．流量の増加に伴い右岸側で発生するシュで構成される合計343点において，3次元電磁流速計
を用いて流速3成分を0.05s間隔で25.6s計測した．計測後， 最大流速が増加し，その位置が下流側に移動している．
図-3(b)に z / B =0.1 における鉛直断面( x - y )の 3 次元合成
x ， y ， z 軸方向の時間平均流速 U ， V ， W から3次22
2
流速 VV を表す． z / B = ∆z / 2 / B =0.1 は切欠き幅の中央
元合成流速VV = U + V + W を算出した．
となる位置を示す．上流側隔壁からプールに流出する落下流が確認できる．また，流量の増加に伴い，断面内で落下流の占める範囲が増大している．
3. 実験結果および考察
図-2 と比較すると，流量の増加に伴い切欠き付近の流速が大きくなったことで呼び水効果 29)が高まり，遡上(1) アユおよびオイカワの遡上率の比較率が高くなったと考えられる．
遡上率を次式のように定義する．
2

図-3(a) y/h=0.1における水平断面内の流速コンター
0

1

5min

10min

20min

25min

25min

0.4

20min
O. platypus

1

0.6

10min

1

15min

25min
1
Op Q 5 side - view

0

0.4

0

0.4

0.4

0

0.2

0

0.2

0.2

0

O. platypus
0

x/ L

20min

0.2

5min

15min

0.6

PlQ 5 top - view

0.6

10min

0.6

0.4

0.4

1

1

5min

0

0.6

0.2

0

1

15min

y
h

0.6

0.2

0.6

10min

z
B

y
h

0
0

0.4

20min
25min
P. altivelis altivelis PlQ 5 side - view

1zB

P.altivelis altivelis

0.2

5min

15min

図-3(b) z/B=0.1における鉛直断面内の流速コンター

1

0
0

0

0

0.2

0.4

0.6

xL

1

図-4(a) 水平および鉛直断面におけるアユの瞬間遊泳位置

Op Q 5 top - view
0

0.2

0.4

0.6

x/ L

1

0

0

0.2

0.4

0.6

xL

1

図-4(b) 水平および鉛直断面におけるオイカワの瞬間遊泳位置(3) プール内の遊泳位置の比較

N Rx =180 で除した値である．アユに着目すると，流量図-4(a)，(b)に流量 Q =5(1/s)におけるアユおよびオイカ
ワの 5min ごとの瞬間遊泳位置を各 5 例ずつ色分けして示した．アユは左岸側の半水深以下で主として遊泳している．オイカワの遊泳位置は，プール内で均等に分布している．図-3 と比較すると，右岸側に発生する高速な落下流付近にアユは分布していないが，オイカワはプール内に偏りなく分布している．したがって，アユは流速の遅い領域を選択的に遊泳するのに対し，オイカワは散乱して遊泳していると判断される．また，各ケースにおける遊泳位置は経過時間に依存せず規則性を持つことから，瞬間遊泳位置は定位位置と考えられる．
図-5 に 10s ごとに算出した各流量における x 軸方向の魚群半径 Rx を，平均体長 B L で除した値 R x / B L の頻度分布を示す．縦軸の値は，データ個数 n Rx をデータ総数の増加に伴い，魚群半径が増加する傾向がある．また，
魚群半径のピーク値はアユよりもオイカワの方が大きい．
(4) プール内の魚向の比較
a) 遊泳位置と魚向との関係
図-6 に流量 Q =5(1/s)の瞬間遊泳位置における魚向の例を示す．矢印の終点は魚の頭部の位置を表している．ア
ユの魚向に明瞭な規則性は観察されない．ここで，流速の増加に伴いアユは正の向流性を発揮する 30)ことが解明されている．しかし，アユは流速の遅い領域に定位しているため，正の向流性の特性を示していないと考えられる．一方，オイカワは底面付近では上流向きを，底面から離れた上流側隔壁付近では鉛直上向きを向いている．
図-3(b)と比較すると，オイカワは落下流に対して正の向3

0.3
nRx P. altivelis altivelis
N BL = 0.08 m

0.3
nRx O. platypus
N Rx BL = 0.08 m

PlQ1

p

PlQ 3

Rxp

Op Q 3

o

PlQ 5

0.2

Op Q 50.2

PlQ 7

Op Q 7

0.1

0.1

0

1

Rx B

2

p

4

L

P. altivelis altivelis PlQ 5 side - view

0

0

1

Rx BL

2

o

y
h

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

0.2

0

4

図-5 x 軸方向における魚群半径の頻度分布
0.4
n θ′
xy

N θ′
0.3

xy

0

0.2

0.4

PlQ
Q 1

0.4
n θ′

P
Q lQ 5

0.4
n θ′

Op
Q Q1

N θ′

Op
Q Q5

N θ′

xy

xy

0.2

0.1

0.1

0.1

180

0

0

0

0

0.2

Op Q 5 side - view

0.4

0.6

x0.8L

1

θ xy′ (deg .)

60

PlQ
Q 9
Op
Q Q9

xy

0.2

θ xy′ (deg .)

1

xy

0.2

60

O. platypus

図-6 流量 Q=5(1/s)における瞬間遊泳位置とその魚向

0.3

0

x0.8L

0.6

0.3

0

1

y
h

Op Q 9

PlQ 9

0

1

Op Q1

o

180

0

0

60

θ xy′ (deg .)180

図-7 流量 Q=1，5，9(l/s)における魚向偏差の絶対値の頻度分布
0.5
n ∆θ

PlQ1
Op Q1

xy

N ∆θ

xy

0.5

n ∆θ

PlQ 5
Op Q 5

xy

N ∆θ

xy

0.5
n ∆θ

N ∆θ

xy

0.3

0.3

0.3

0.2

0.2

0.2

0.1

0.1

0.1

0

0

60

∆θ xy (deg .) 18000∆θ xy (deg .)

60

180

a 9
PlQ
Op
o Q9

xy

0

0

60

∆θ xy (deg .) 180

図-8 流量 Q=1，5，9(l/s)における魚向と遡上方向との角度差の絶対値の頻度分布

流性の特性を示していると判断される．上記の結果は実比較して，角度差の絶対値が小さな値のときに頻度が高験中において顕著に観察された遊泳位置と魚向との関係
い．つまり，魚向と切欠き方向との角度差が小さく，比であり，最も平均的な指標である．遊泳位置に関しては， 較的切欠き方向を向いて遊泳している．一方，アユは角
図-4 において示した結果と凡そ一致している．魚向に
度差の絶対値が小さな値のときに頻度が低く，上流側を関しては次項 3.(4)b)で根拠を明示する．
向いていないと判断される．今回の実験では切欠き方向を向いて遊泳しているアユの個体数は少なかった．
b) 魚向と遡上特性
両魚種において，それぞれ魚向の平均値と各個体の魚以上より，アユは切欠き方向に対して魚向が揃ってお向との差をとり，その絶対値を魚向偏差と定義する．
らず明確な規則性を確認できない．一方，オイカワは切
図-7 に流量 Q =1，5 および 9(1/s)における魚向偏差 θ xy′
欠き方向に対して魚向が揃っており，正の向流性を示している．これは 3.(4)a)で示した結果と一致する．
の頻度分布を示す．オイカワと比較して，アユは魚向偏差が大きな値でピーク値を示している．一方，オイカワ
はおよそ 60°以内に値が収束している．したがって，ア(5) プール内の遡上経路の比較

ユは魚向が揃っていないのに対し，オイカワは魚向が揃っている．
両魚種において，それぞれの頭部から切欠きの下流端
中央に向かう方向を遡上方向と定義する．図-8 に流量
Q =1，5 および 9(1/s)における魚向と遡上方向との角度

図-9 に各流量におけるアユおよびオイカワの遡上経路を 3 例ずつ示した．矢印の色はプール内の 3 次元合成
流速を表している．図-3(b)と比較すると，アユは比較的流速が速い経路を遡上していることがわかる．図-6 と比較すると，アユは遡上の際に落下流に対して正の向流性を示すようになると判断される．一方，オイカワは上差の絶対値 ∆ θ xy の頻度分布を示す．オイカワはアユと
4

OpQ1

OpQ3

OpQ5

OpQ7

OpQ9

図-9(a) 鉛直断面におけるアユの遡上経路と流速コンター

図-9(b) 鉛直断面におけるオイカワの遡上経路と流速コンター

流側隔壁付近，すなわち流速が遅い経路を遡上している．
図-10 にアユおよびオイカワにおける平均遡上経路長
Lmr を平均体長 BL で除した値 Lmr / B L を示す．流量の増加に伴い，遡上経路長が増加している．ここで，流量の変化に伴うプール内の流況変化に着目する．図-3(b)より，流量の増加に伴い，落下流の付着点が上流側切欠きから遠い位置に移動していることが理解できる．そのため，開始位置が上流側切欠きから遠い位置に移動し，遡上経路長が増加したと考えられる．また，魚種別に比較すると，アユよりオイカワの遡上経路長の方が短い場合がほとんどである．一般に，遡上時に魚が普通筋を使用
すると疲労が蓄積し 31)，次の遡上が困難になる．本実験において，アユと比べてオイカワの遡上経路は短く，流速が遅い場所を選択していることが判明した．したがって，オイカワの普通筋の使用時間は短く，疲労が比較的(3)
蓄積されなかったため遡上率が高くなったと考えられる．

10
Lmr
BL

P. altivelis altivelis

BL = 0.08 m

O. platypus

9

8

1

3

5

Q(l/ s)9

図-10 流量と平均遡上経路長との関係

方向を認識して遊泳していない．一方，オイカワ
は魚向が揃っており，上流方向を認識して遊泳することが判明した．
アユは流速が速い落下流内を通過して遡上するのに対して，オイカワは流速が遅い上流側隔壁に沿って遡上する．また，アユはオイカワと比較して遡上経路長が長い．以上の要因により，アユは疲
労が蓄積されやすいため遡上率が低く，オイカワ
は疲労が蓄積されにくいため遡上率が高くなった．
ただし，魚道の流量および勾配等の条件を変更すると異なる結果が生じる可能性もある．また，実験に用いたアユが全て養殖魚，かつ，未成魚であったことが実験結果に及ぼす影響は不明である．今後，実験条件を拡大して研究を発展させる必要がある．

4. おわりに
本研究は，階段式魚道におけるアユおよびオイカ
ワの遡上特性を比較，検討したものである．その結果，以下の知見が得られた．
(1) 流量が増加すると，アユおよびオイカワの遡上率が増加することが判明した．流量の増加に伴い，プール内の流速が速くなる．そのため，魚が上流方向を認識しやすくなり，遡上が誘発された．
(2) プール内において，アユは魚向が不揃いで，上流

謝辞：本研究を実施するに当たり，科学研究費補助金基盤研究(C)26420500（代表：鬼束幸樹）の援助を受けた．
5

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水工学論文集，第54巻，pp.1303-1308, 2010.
29) 中村俊六：魚道のはなし，山海堂，1995.
30) 鬼束幸樹，秋山壽一郎，竹内光，小野篤志：流速変化が単独アユの遊泳特性に及ぼす影響，水工学論文集，第54巻，pp.1309-1314, 2010.
31) 海洋生物環境研究所：新しい遊泳能力測定装置による海産魚類の遊泳能力の評価，1991.
(2016. 9. 30 受付)

COMPARISON OF MIGRATING BEHAVIORS OF PLECOGLOSSUS ALTIVELISALTIVELIS AND OPSARIICHTHYS PLATYPUS IN POOL-AND-WEIR FISHWAY
Kouki ONITSUKA, Juichiro AKIYAMA, Tomohide TAKEDA and Yuka KADOTA
The migration rate changes with fish species in the same fishway type. In this study, migrating behaviors of ayu (Plecoglossus altivelis altivelis) and oikawa (Opsariichthys platypus) in pool-and-weir fishway were compared. Migrating behaviors of ayu and oikawa were obtained with the aid of two sets ofdigital video cameras. Swimming position, swimming direction and migration route were investigated. It
was found that the migration rate of oikawa takes high value than that of ayu. This is because oikawa
choose slow flow area and migration route of oikawa is short distance as compared with that of ayu.
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