「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

砂鉄川におけるショートカット後の河道変動に関する検討
A study on the riverbed fluctuation after straightening of the Satetsu River
研究第四部

主任研究員

劔持浩高

研究第一部

次長

田村秀夫

研究第一部

主任研究員

田中久義

独立行政法人 土木研究所
自然共生研究センター センター長 萱場祐一

パシフィックコンサルタンツ株式会社 林尚

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1）,2）を行い、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、ショートカット区間においてショートカット前後の平水時の物理環境を河道内微地形調査により把握し、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るとともに、ショートカット前の河床変動計算結果を用いた水面勾配の変化予測に基づく生息・生育環境の変化とショートカット後の現地調査を比較した結果、概ね予測結果は現状のハビタット区分と整合のとれたものとなっていることが確認できた。
キーワード：河道内微地形、ショートカット、ハビタット区分、水面勾配
Changes in habitat conditions are often used as indicators of the environmental impact of river improvement
projects. However, in order to predict and evaluate the impact of a river project at its planning stage, it is necessary to predict changes in the physical environment and to investigate the relationship between the physical environment and habitat conditions. In this study, in order to identify the physical environment attributes by which toevaluate the river environment, an investigation was carried out on a smaller scale, namely channel geomorphology, which is one of the many habitat components. For the purpose of establishing a method for river environment
evaluation and contributing to project planning, a series of studies was conducted on prediction and evaluation.
This study focused on the channel geomorphology of the Satetsu River (a tributary of the Kitakami River) themeandering of which was to be curtailed under a river improvement project. In the investigation, the physicalenvironment during normal flow of the river section that was likely to be affected by the straightening was investigated beforehand. Then, the impact on the river environment was evaluated and analyzed by predicting thechanges that would take place after the straightening.
The results of the study indicated that the water surface gradient is one of the most important factors distinguishing the categories of habitats. By comparing the changes in the habitat categories based on the riverbed
fluctuation calculated prior to the straightening and the results of field observation after the straightening, it wasconfirmed that the prediction matched the present habitat categories.

Key words : channel microtopography, straightening, habitat classification, environmental evaluation−96−

リバーフロント研究所報告第15号

2004年9月

1．はじめに調査対象範囲（ショートカット後）

河川生態系に配慮した河川整備を行うためには、まず河川の物理環境及び河川特性の分析と、生物の生北上川

息・生育環境の関連の把握を行い、これらのデータを2.2K
2.4K

2.0K

もとに河川整備による物理環境・河川特性の変化の予砂測から生物群集の影響分析を検討することが重要である。
生物の生息・生育環境に関連する河道の物理特性等の1.8K
1.2K 1.4K 1.6K

下流
計画堤防法線 Ⅱ区間

情報については、基本的な情報であるにも関わらず、

3.0K

鉄川

1.0K
0.6K 0.8K

しかし、これまで行われてきた河川整備において、

2.8K

下流
Ⅰ区間

ショートカット区間

3.8K
3.6K

2.6K
3.2K 3.4K

上流区間

調査対象範囲（ショートカット前）

河川改修等の人為的インパクトにより、生物の生息生
Ib=1/900

育空間としての早瀬、平瀬、トロ1）など（以下ここでは「ハビタット」という。）の分布や構造がどのよう

図−2 調査区間に変化するか、事前および事後を比較して評価できる
データはほとんど存在していない状況にある2）。

調査地点の特徴は以下のとおりである。

本研究では、河道の物理特性を把握する方法を見出・河川形態3）：Ｂｂ型

すことを一つの目的とし、ハビタットの分布や構造を・セグメント：2−1

規定する平常時の流れをより簡易に表現する試みとし・平均河床勾配：1/885（ショートカット前）て、河道内を詳細に把握する微地形調査を実施し、過1/500（ショートカット後）

年度調査結果によるハビタットの変化予測と平成15年に行った現地調査結果を比較してハビタット区分の整 （2）調査区間合性を検討している。

①ショートカット前

なお、この微地形調査は水面幅（約20m）の縦断間隔

調査対象範囲は，ショートカットによるハビタットでハビタットの代表箇所や境目で横断測量を実施する変化の予測を考慮し、河床変動予測計算による影響範流水域調査、水際から水深10cm、20cmの位置までの囲を踏まえて，ショートカット前の蛇行区間とその上距離を測定する水際域調査及びペブルカウント法によ下流1kmを含む区間を対象とした（図−2）。

る河床材料調査で構成されている。

②ショートカット後
ショートカット後のハビタット分布を検証するた

2．調査概要め、ショートカット後の直線区間とその上下流約200

2−1 調査対象地ｍの区間を対象とした。

（1）調査対象河川の概要

2−2 調査方法

調査の対象とした砂鉄（1）調査項目

川は一級水系北上川の左支川で、岩手県南部に位調査項目の選定は、ハビタットの把握に関する既往置する流域面積375.1km 、文献のレビューを行い、水域では、河道内の一つの瀬流路延長46.0kmの河川でや淵を特徴づけるような一定の物理特性を有する河道ある。
（図−1）

地形単位（Channel Geomorphology Units､以下CGU）

2

現在、平成16年度完成に着目4）した河床形状と水面形状､水面幅の縦断的な微を目指して床上浸水対策地形、また、水際域では､河岸形状のタイプ､浅場の範特別緊急事業が進められ囲､河畔林の張出し等を測定することとした。ており、一部蛇行流路約調査は、河道を流水域および水際域に分割し、各域1kmが直線化され、約における微地形調査を実施するとともに、代表地点調600mの新たなショート査として河床材料分布調査等を実施した。（図−3）

カット河道が生じている。（図−2）

図−１

位置図
−97−

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

流水域調査

水際域調査

流量調査

調査実施日の流量を観測する

縦断調査

河道のみお筋に沿って20cm程度の横断距離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（CGU）の代表地点、境界地点では2mピッチの横断測量を行う

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、草本、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

縦断測量地点の両岸から水際の水深10cm、20cm地点までの距離を測定する

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ぺブ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を代表す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

図−５

流水域調査の方法（3）水際域調査
代表地点調査

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

図−３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河道内微地形の調査項目知られている5）。
本調査では、浅瀬域の量を示す指標として水際から（2）流水域調査

水深10cmの位置と20cmの位置までの距離を測定する

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−4）とともに、水際植生や河畔林の水面への張り出し状況を測定した。（図−6）

トロ
平瀬
早瀬
河道内微地形調査
縦断測点（澪筋部）

図−４

流水域調査における調査地点設定
図−６

縦断測量は水面幅程度の間隔（砂鉄川の平常時の水水際域調査の方法面幅程度でおよそ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 （4）代表地点調査を測定した。横断測量は各CGUの代表箇所及びその境魚眼レンズを搭載したカメラで天空を撮影する植生界で実施し、縦横断測量により各ハビタットの三次元被覆調査、照度計による日射量調査、瀬の部分ではぺ的な構造の把握に努めた。各CGUは現地にて早瀬，平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､歩幅間隔ごとに河瀬，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。

床を見ずに河床材料（礫であれば1個）を拾い上げそ

なお、調査当日の流量観測もあわせて実施した。の粒径を測定する｡これを繰り返し行い100資料につい（図−5）て測定を行う｡（図−7）−98−リバーフロント研究所報告第15号

2004年9月（1） 流水域調査①ショートカット前
調査区間における各ハビタットの面積比は早瀬
7.2%，平瀬30.4％，トロ62.4%であった。
（図−8）
また、各ハビタットと水面勾配の関係を調べたとこ
図−７

河床材料調査の方法ろ、早瀬と平瀬は1/450，平瀬とトロは1/1,500がハビタットを区分する境界値となった。（図−9）2−3 分析
（1）河道内微地形調査

8,000
トロ

ショートカット前の流水域、水際域調査の結果をとりまとめ、各ハビタットの分布状況を把握するとともに、ハビタット区分に寄与する物理環境項目の特定を試みる。

水面勾配（1/x）①ショートカット前

7,000

平瀬

6,000

早瀬
トロ

5,000
4,000
3,000

②ショートカット後
ショートカット前と同様の方法でショートカット後の流水域、水際域調査を行い、その結果、ショートカット前の結果と比較を行い、ハビタット区分に寄与す2,000
1/15001,000
1 / 450

平瀬
早瀬

0

る物理環境項目の有効性について確認する。
（2）ショートカット後のハビタット予測
ショートカット前の河道内微地形調査で特定したハ下流
Ⅱ区間

下流
Ⅰ区間

図−９

ハビタット区分と水面勾配

蛇行区間

上流区間

（ショートカット前）

ビタット区分を行う物理環境項目を用いて、ショートカット後のハビタット分布の予測を行い、ショートカット後の河道内微地形調査との比較を行う。

②ショートカット後

3．結果

調査区間における各ハビタットの面積比は、早瀬

3−1 河道内微地形調査

19％、平瀬27％、トロ55％であり、瀬とトロがほぼ半

ショートカット前の調査は，現況把握を目的として、 分の割合となっている。また、ショートカット後のハ
平成14年9月30日、10月9〜11日の4日間に実施した。 ビタット別の水面勾配をみると、ショートカット前の調査結果から得られた区分がそのまま適用できる結果

流量は平水流量程度の7〜9m3/sであった。
また、ショートカット後の調査はショートカット完了後約半年を経過した平成15年11月27日〜28日の2日となり、水面勾配がハビタットを区分する指標の一つとして考えられた。（図−10）間で実施した。この際の流量は9〜10m /sであった。
3ショートカット前調査（H14.9〜10）

ショートカット後調査（H15.11）図−８

流水域調査結果−99−「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

8,000

12トロ

水面勾配（1/x）

7,000

平瀬

6,000

早瀬
トロ

5,000
4,000
3,000
2,000

1/15001,000
1 / 450

平瀬

0

早瀬
ショートカット区間

図−10

ハビタット区分と水面勾配

左岸水際20cm

水 10際
か 8らの 6距
離 4︵m︶ 20

右岸水際10cm
右岸水際20cm02

図−12（ショートカット後）

46

810

12B/H

上流区間

下流
Ⅰ区間

左岸水際10cm

河岸浅瀬域とB/H（ショートカット前）②ショートカット後調査
ショートカット後の調査対象範囲における浅瀬域の（2）水際域調査結果

水際からの範囲とB/Hとの関係を図−13に示す。この①ショートカット前調査
代表区間における左右岸の水深10cm，20cmの幅を図から明らかなように、B/Hと浅瀬域の形成の関係は、ショートカット前の河道と同様、B/Hが概ね6以上で示す。（図−11）

浅瀬域が広がっていく傾向がみられる。これは図−14に示す砂州の配置形態とB/Hとの関係図で、砂州の発生領域となる関係とも類似しており、B/Hは水際部のハビタットの内、浅瀬域の分布を示す指標の一つであると考えられる。

水深10cm未満

図−11

水深20cm領域

代表区間水際域調査

代表区間として選定したのは蛇行区間直下流部に位置する下流Ⅰ区間（の一部）とさらに下流に位置する下流Ⅱ区間であり、後者の区間は以前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、前者は川幅12左岸水際10cm

水 10際
か 8らの 6距
離 4︵m︶ 2

左岸水際20cmが狭く砂州の発達は見られない。下流Ⅰ区間は10cm，20cmの幅とも全体的に狭く最大でも片岸1m以下となっている。一方、下流Ⅱ区間は水深20cmの領域が5〜0

右岸水際10cm
右岸水際20cm02

図−1346
B/H810河岸浅瀬域とB/H（ショートカット後）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。
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：平均年最大流量370m3/s流下時の水面幅Bと平均水深Hとの比率）と河岸浅瀬域の分布との関係に着目した。
（図−12）
なお、ここでは浅瀬域の長さとB/Hは横断調査を実施した地点において算定している。
その結果、浅瀬域の長さの最大値とB/Hは正の相関があることが示された。

図−14
−100−

砂州の配置形態とB/Hとの関係6)

12

リバーフロント研究所報告

3−2 ショートカット後のハビタット予測

第15号

2004年9月

今後は、微地形調査とあわせ生物の生息状況調査を蛇行部をショートカットした場合のハビタット予測実施するとともに、他の同様の河川で調査を実施し、を、二次元河床変動計算及びその結果を用いて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た不等流計算の結果をもとに、先に示した水面勾配とると考えている。

ハビタット区分との関係を用いて行った。
また、ショートカット後のハビタット分布について、 謝辞
ショートカット後のモニタリング調査によって得られ本研究は、現地調査や分析等でご指導いただいた、たハビタット分布と比較することにより検証を行っ独立行政法人土木研究所自然共生センターの関係者のた。

方々、多大なるご支援とご協力をいただいた東北地方

ショートカット後のハビタット分布（予測）と今回整備局岩手河川国道事務所の方々、調査・解析に協力の調査により得られたハビタット分布の比較は図−14

いただいたパシフィックコンサルタンツ（株）の関係に示すとおりである。

者の方々に多大なる協力を賜りました。深く感謝いた

ショートカット区間の上流部及び下流部で瀬（早瀬、 します。
平瀬）が、中流区間でトロが形成する状況はほぼ同様の傾向を示している｡ショートカット区間の上流側や＜参考文献＞

下流側を含め、各ハビタットタイプの延長に幾分相違

1）水 野 信 彦 , 御 勢 久 右 衛 門 ： 河 川 の 生 態 学 , 築 地 書館,PP.5-13, 1993はみられるものの､これは今回のモニタリング調査における河道が、大規模な出水を経験しておらず、遷移2）萱場祐一,岡田智幸,佐々木良浩,小川鶴蔵,北谷啓幸,途上にあることも一因であると推測され、予測のハビ

高木茂知,林尚：現地観測に基づく砂鉄川におけるタット分布は、概ね全体の分布傾向を捉えているもの

魚類生息場所の把握と予測,河川技術論文集第9巻,
PP.433-438, 2003と考えられる。

3）可児藤吉：可児藤吉全集第1巻,思索社, 1979

4．おわりに4）Bain, M.B. and Nathalie, J.Stevenson. : Aquatic

本検討で河道内微地形の調査から魚類のハビタット

Habitat Assessment, American Fisheries, 1999

として重要な早瀬・平瀬・トロと、稚仔魚のハビタッ

5）Gaudin P and Sempeski P :The role of river bankトとして重要な浅瀬域の分布と構造の把握を行った。

habitat in the early life of fish :the example of

また、今回対象とした3kmに近い区間延長に対して10grayling ,Thymallus thymallus, Ecohydrology $名程度の調査員が4日間程度の日数で調査を完了してHydrobiology vol.1 No1-2, PP.203-208, 2001

いることを考えると、低コストで生息環境をある程度

6）山本晃一,高橋晃,佐藤英治：河道平面形状と砂州の評価できる可能性を示した。さらに、微地形調査結果

関係に関する基礎調査，土木研究所資料第2806と不等流計算を組み合わせることにより各ハビタット号,PP.312〜368, 1989の変化についてもある程度推定できることが解った。

図−14

ショートカット後のハビタット分布予測と現地調査の比較−101−