R6-03
多自然型工法が魚類に与える影響
名古屋大学大学院生命農学研究科 ○脇田光太、田中隆文
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背景と目的ダム、堰、床固めなどの河川を横断する構造物により、川の縦断方向の連続性は分断される。河川横断構造物が生態系へ与える悪影響などから、1990 年代に建設省(現在の国土交通省)から河川整備事業の一つとして、自然生態系に配慮した「多自然型川づくりの推進」が挙げられた。現在では、多自然川型づくりは、すべての川づくりの基本となっている(国土交通省, 2006)。
しかし、多自然川型づくりで実施された河川工事には、事前調査や事後調査が十分に行わず、他の河川工事と類似した計画や設計で行われたものが数多くある。つまり、その場の環境に不適切な設計で工事が行われてしまい、自然生態系に配慮するという多自然型川づくりの本意がくみ取られず、反対に生態系を破壊する現場も存在しうる。河川事業においては、河川の縦断方向の連続性を保つ「魚道」において、施工前に、どのような魚が生息しており、どのような特徴がある河川なのかを把握するための事前調査と、施工後に、実際に水生生物が魚道を利用しているかどうかの事後調査が特に重要である。また、魚道の設置によって、それより上流や、下流の自然河床部の環境がどのような影響を受けたかの事後調査も必要であろう。
本研究では、多自然型川づくりに基づき実施された小規模河川にある魚道付近の領域を対象に、魚類の適性生息場からの魚道通過可否の検討および、適正生息場評価での多自然型工法の評価を目的とする。

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調査対象地

一級河川庄内川水系矢田川の支流の吉田川を評価対象とした。吉田川は、瀬戸市南端に位置する流域面積約 1 ㎢の渓流で、吉田川流域は、「海上の森」の一部を構成し、豊かな森の中に池や湿地が点在するという変化に富んだ地形が、シデコブシやオオタカなどの希少種を含めた様々な生物の生息する貴重な環境を形成している(尾張建設事務所,2007)。
吉田川では、平成 13 年 11 月から平成 17 年 3 月まで砂防工事が行われ、吉田川最下流から砂防工事予定地までの区間に存在した 10 カ所の既設の床固工の落差を魚道で解消する生態系に配慮した工事が行われた。
対象とした調査区間は、吉田川下流から 10 番目に位置する第 10 号魚道から上流に約 15ｍ、下流に約 15ｍの区間とした。第 10 号魚道の形状は、粗石付き斜路式多自然型魚道と呼ばれ、段差がないスロープ式の魚道であり、流路には 1.5m 毎に径 30 ㎝程度の石が 2 列平行に配置され、径 5～10 ㎝の石が全面に設置されている。現在では、スロープの上流部に造られたプールは完全に埋まり、下流部に造られたプールも砂が堆積し、元の形状は見えないが、落水によって深みができている。

研究方法

3.1 現地調査
国土地理院の基盤地図情報では小規模河川の河道内の地形を十分に表現できないので、デジタルカメラによる写真と 3D モデル解析ソフトウェアからDEM データを入手した。そのため、川の水を迂回させ、河床を露出させて河床の写真を撮る調査を 2016年 12 月 21-22 日にかけて行った。土嚢と直径 75 ㎜のホースを取り付けた塩ビパイプ 2 本を用いて、水を下流へと迂回させた。淵に溜まる水は手作業で、できる限り取り除き、生物がいた場合は、バケツに移動させた。淵の水がうまく取り除けない場合は、定規や箱尺で水深を記録しておいた。写真撮影は、ある程度河床が露出してから行った。撮影方法は、カメラ二台を用いて、右岸側の川岸上から撮影する横からのアングルと、河道に下りて真上からの二通りのアングルから撮影した。
3.2 地形データ取得方法
3D モデル解析ソフトウェアは PhotoScan (JUCA
Agisoft 製 v1.2.x Professional アカデミック)を使用し、写真画像を PhotoScan に取り込み、カメラ位置や撮影方向を計算し、対象物の同一点の視差を計算した。構築した点どうしを結び、三角形ポリゴンのメッシュを構築し、メッシュの表面に画像を貼り付け、DEM データを出力した。DEM の解像度は 4.7㎜/pix である。
なお、川の水を完全に迂回させることは困難なので、取得した DEM データは、多少なりとも水面のデータを含む。
そこで、水面部分の高さを最大 0.02m、淵の部分は撮影時に定規で測定した水深分、補正した。得られた DEM データを生息場評価で用いる河床地形とした。
3.3 魚類適正生息場評価方法
生息場評価には iRIC の Nays2DH と EvaTRiPを用いた。まず、Nays2DH による流水の再現を行ったのち、EvaTRiP にて生息場評価を行った。設定流量は、晴れが数日続いた 2016年 12 月 12 日に行った、直接測定で得られた値を12 月における基底流出量の目安とした。評価対象魚は吉田川第 10 魚道付近にて生息が確認されているカワムツ(Nipponocypristemminckii )と、
図 1 使用した選好曲線
カワヨシノボリ- 328 -(Rhinogobius flumineus )の 2 種であり、これらの魚種の選好曲線には、文献調査で入手した選好曲線を使用した。カワムツの選好曲線については、SI値のピークがそれぞれ違う水深の値をとっていたた
め、流量が少ない川の調査を基に作成された川本ら(1999)の選好曲線を使用し、カワヨシノボリについては、選好曲線の傾向が似ていたので、3 つの選好曲線を包含する曲線とはせず、それぞれ平均したものを使用した。

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結果と考察

4.1 生息場適正評価結果から見た多自然型川づくり
適正生息場評価結果に基づき、魚類が魚道を通過できるかどうかの判断の可否を考えていく。図 2 の流水の再現結果を見ると、魚道の粗石間は、水深が約 5 ㎝、流速が 1.0m/s 以上となっている。一方、粗石と粗石の間の常流となっている領域では、両種とも CSI 値が 0.1～0.3 となっており、カワムツの方が、魚道上の CSI 値が高い領域が多くなっていた。
尾張建設事務所(2007)が行った魚道の最上部にトラップを仕掛け遡上したすべての生物を捕える調査結果によると、第 10 号魚道においては、調査期間の約 4 か月間で、計 37 匹の魚が捕えられ、その内 32匹がカワヨシノボリであった。これは、適正生息場評価結果と一致しないため、魚類が魚道を通過できるかの判断は水深や、流速と生物量の関係である選好曲線から求めた CSI 値のみではできないことになる。この原因として以下の可能性を指摘できる。
・カワヨシノボリの水深での適正生息場評価結果が過小だった可能性
・水深や流速に加え、他の選好が影響した可能性
・正しく流水が再現できていない可能性
4.2 自然河床部
魚道の存在の影響のない上流部を見ると、流路幅はほぼ一定で、細かい淵・瀬が交互に存在していることが分かる。この領域では、カワムツについてはCSI 値が高いので、生息場として適していると考えられるが、カワヨシノボリの CSI 値を見ると、魚道上よりは評価が高い結果を示したが、決して高くはない。魚道は、勾配が 1/10 で設計されており、他の領域(約 1/30)と比べ、勾配が急である。このことから、魚道の下流部に存在する淵は、魚道施工直後に存在していたプールとは形状が異なるが、急勾配の魚道の落水によって形成、維持されているものと考えられる。その淵でのカワムツにおける CSIは、0.7 以上という高い値を示している。カワヨシノボリについても、比較的生息場として適しているという結果となった。確かに、この淵では 2016 年6 月に行った踏査においてカワムツ、カワヨシノボリが目視確認されている。これは、多自然型川づくりの基本指針における「河川が本来有している生物の生息・生育・繁殖環境の創出」に一致しうる。
吉田川は、流域全体が砂防指定地に設定されており、土砂供給量が多く、豪雨時には、土砂の流出・堆積が頻繁に起こる。そのため、現在、魚道下流部に存在する淵も、数年のうちに消失する可能性もあり、消失後の環境が、魚類にとって良い環境になるとも限らない。そのため、今後も継続的な調査が必要である。

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おわりに魚道を通過できるかどうかの判断については、水深と流速のみの評価結果からでは判断できなかった。
考えられる原因としては、適正生息場評価結果を要素別に見たときに、ある評価値が過小だった可能性、水深や流速に加え、気泡混入率や突進速度などの選好が影響した可能性、流水の再現が正しくできていない可能性がある。
魚道は、他の領域と比べ、勾配が急であるため、魚道の下流部に存在する淵は、急勾配の魚道の落水によって形成、維持されているものと考えられる。
カワムツ、カワヨシノボリ両種とも、調査区間内においては、この淵が最も生息場として適している場という結果となった。これはつまり、多自然型川づくりの基本指針における「河川が本来有している生物の生息・生育・繁殖環境の創出」に一致しうる。
吉田川は、流域全体が砂防指定地に設定されており、現在、魚道下流部に存在する淵も、数年のうちに消失する可能性もあり、消失後の環境が、魚類にとって良い環境になるとも限らない。そのため、今後も継続的な調査が必要である。
末筆ながら、本研究を行うにあたり、あいち海上の森センター、愛知県尾張建設事務所の方々に多大なご協力を頂きました。厚くお礼申し上げます。

図 3 流量 0.008 ㎥/s での適正生息場評価結果(HSI)
黒枠が魚道
上図がカワムツ、下図がカワヨシノボリ
図 2 流量 0.008 ㎥/s での流水再現結果
上図が水深、中図が流速、下図がフルード数- 329 -