瀬戸内水研報（Bu11．Fish．Environ。InlandSea），No．1：39−43（1999）

広島湾カキ養殖場における水理特性
川西澄＊1・菊池松山

Hydraulic

伸哉＊12・内田幸彦＊3余越正一郎＊1

Featuresinan

OysterofHiroshima
KiyosiKawanisi＊1，Shinya

Yukihiko

Abstract

ofthe

aDopplervelocimetercurrentun（1erthewasmeasuredwithapproaching

1ated

using

less

athan

theledge

mathematicalby

themeasurement．

On

theother−hanging

GroundBay

Kikuchi＊1

Matsuyama＊3，andCulture

2，Takuji

Syouichiro

Uchida＊3，

Yokosi＊1

WatercurrentsweremeasuredinanoysterculturegroundofHiroshimaBayinJuneand

October1997using
velocity

卓志＊3layer。It

isacoustic

Dopplercurrentprofiler，Theminimum

oysters

regardlessleveL

increase（1remark＆bly

cm／secofoyster−hanging

model．The
intensity

concluded

anatthemid−layerofhanging

Turbulence

hand，relativeandoysterraftoccunredofThelayer。Verticalsimulatedprofile

energythat

oftidalwater

profileofcunrent

velocity

inagreementwithatthewasfoun（1toenergy

cu荘entvelocity

wasincrease（iturbulence

meanandthe

goode（1gewas

considerablyenergy，velocity

distribution

ofwas

that

innerprevente（1bypartthesimu−obtained

oyster−hanging

increasevalueoflayeL
oysterpresence

ofoysterrafts．
Keywords＝oyster

culture，turbulence

カキ養殖は広島県の重要な産業の一つであり，日本のKoehnl982，Gerdes1983）。

カキ養殖生産量の約60％が広島産で占められている。広数種類ある養殖方法のうち，広島湾で行なわれている

島湾のカキ養殖は400年もの長い歴史の中で発展してきた。特に広島湾奥部は，太田川から流れ込む豊富な栄養筏式養殖は海面に浮かべた筏から海面下約10mまでカキを吊して養殖する方法で，海域を立体的に利用でき，塩により好漁場となっており，カキ養殖場が集中している。一方，広島湾は閉鎖性の強い海域で，特に湾奥は海最も生産性の高い方法である。しかし，吊り下げられた水交換の少ない地形となっているため，貧酸素水塊や赤これが逆にカキの生物生産に影響している。これまでに，カキが水質だけでなく海水流動にも大きな影響を与え，潮が発生しやすい。貧酸素水塊や赤潮はカキ養殖に大きカキ養殖が海域に与える影響に関して行なわれた研究

な被害をもたらし（木村1974），近年の生産量は減少傾は，生物学的な視点からのものがほとんどで（例えば楠向にある（中国四国農政局広島統計情報事務所1996）。

木1981），物理学的な考察を行なったものは少ない（楠

カキ生産量の向上のためにはカキの排泄作用，濾過水

木他1974）。

量等カキの生理生態を理解し，海域の生産能力にあった

本研究は，これまで殆ど測定されることのなかったカ養殖を行なう必要があり，これまでに多くの研究がな

キ筏内の流速を調査し，カキ養殖場における流速分布をされている（楠木1970，1977，1981，Shumway

考察した。

and1999年2月26日受理（Accepted on February26，1999）
瀬戸内海区水産研究所業績A第3号（Contribution No．A3fromNational

Research InsUtute ofRsheries andEnvironment ofInland Sea）
＊1川西澄・菊池伸哉・余越正一郎：広島大学工学部〒739−8527東広島市鏡山1−4−1（KKawanisi，S，Kikuchi，andS，Yokosi：FacultyofEngineering，Hiroshima University，1−4−l Kagamiyama，Higashihiroshima，Hiroshima739−8527Japan）＊2菊池伸哉1（現在）戸田建設株式会社 〒550−0005大阪市西区西本町1−13−47（S，Kikuchi：TODA corporation，1−13−47，Nishihonmachi，Nishiku，Oosaka，Oosaka550−0005，Japan）＊3内田卓志・松山幸彦：瀬戸内海区水産研究所 〒739−0452広島県佐伯郡大野町丸石2−17−5（T．Uchida an（1Y，Matsuyama：NationalRe−
search Institute ofFisheries andEnvironment ofInland Sea，2−17−5Mamishi，Ohno，Saeki，Hiroshima739−0452，Japan）

40

川西・菊池・内田・松山・余越
方

結果及び考察法広島湾のカキ筏は竹製で，発泡スチロールのブイによって浮かべられており，筏の大きさは，長さ20m，幅カキが海面下5〜12mに垂下されていた6月と，0〜7mに垂下されていた10月の水理環境を比較・検討し10mである（川西他1998）。筏8台を一連としてワイた。

ヤーで等間隔で一列につなぎ，その両端をコンクリートFig．2に6月及び10月における海水密度鉛直分布の経時変化を示す。ただし，観測方法が異なるため，6月は製のアンカーで固定してある。

での位置である。垂下位置の上端は基本的には海面であ海水面，10月は海底面を基準として表している。6月の水温は表層で高く底層で低い。塩分は逆に表層で低く底るが，夏季においては表層の高い水温と，ホヤ，ムラサ層で高くなっている。このため，水温と塩分から算出しキイガイ等付着生物の付着を防ぐために海面下5mからた密度（σt）分布は，強い成層状態を示している。10月

垂下されている。の水温，塩分は鉛直的にほぼ一様となっており，夏季のカキが垂下されている水深は表層から10m〜20mま現地観測を行なったカキ養殖場は，厳島西沿岸に位置する御床浦漁場である（Fig．1）。カキ養殖場内には約成層が崩壊し，混合が進行した状態になっていることがわかる。

600台の筏が陸地と平行に設置され，基本的に筏8台を一連として平行に50m間隔で配置されている・
流向・流速，水温及び塩分の観測は1997年6月5日及び10月21〜22日の2回，それぞれFig．1に示す地点で行なった。6月は大潮，10月は中潮であった。カキ垂下昌

覧

を超音波ドップラープロファイラー（Nortek社製
Nortek−ADP）（以下ADPと略記）を用いて測定した。
筏内部の流速は，ADVを筏の中央部に吊し，これをウ10の自連の位置は，6月は海面下5m〜12m，10月はOm〜7mであった。筏内部の流速を超音波ドップラー流速計（Nortek社製Noれek−ADV）（以下ADVと略記），筏外

26目

141215…i）

15三10．曽㊤頃

5018246Time（kr）

ら14mまでを2m間隔で，10月は2m，7m，12m及離れた地点の海底に設置した。水温及び塩分はマルチ水

14（20インチで上下させて測定した。測定点は，6月は2mかび底面の4層とした。ADPは筏端から水平距離で10m

13Fig．2。

Temporalvariations

ofsigma−t

12profiles

on5June（up−per）and210ct。（lower）in1997。

質測定器（YSI社Model6820）を用いて測定した。
カキ養殖場の流れを大まかに把握するため，10月のADPによる水平流速ベクトルの変化をFig．3に示す。

羅灘鑑、製ADPはカキ筏端から10m離れた位置に設置したため，筏内に比較してカキによる流速の減少は僅かであった懸が，カキ垂下の影響による流速変化がみられる。流速ベクトルのほとんどが上げ潮で北東，下げ潮で南西方向であり，筏列の並びと平行の流れになっている。このことから，御床浦カキ養殖場内の流れは往復流の状態といえる。また，カキの垂下されていた表層付近では流速が小さくなっている。

〃後1．繋
鱗

Fig。1。

Map（iuresshowing

werethepoints

conducted．

where

oceanographic

proce一潮流ベクトルの変化と残差流の向きを知るために，10月のデータから潮流楕円を作成した（Fig．4）・表層（水深2m）における流向はほぼカキ筏に沿っており，潮流楕円の短軸は極めて短くなっている。底層（水深14m）における潮流楕円は楕円の短軸が比較的長く，表層ほど扁平ではない。これは，表層付近ではカキ垂下連の影響によって，流れが筏に沿っているのに対し，カキ垂下層の下にある底層付近では，垂下連の影響が小さいためとカキ養殖場の水理特性

41819考えられる。また，観測期間が短いので断言はできない毫18＆17が，残差流は表層で南西，底層で北東方向に流れていると思われる。この流れは，河川水が流入している内湾で§16霞1050−5一般にみられる重力循環流であると考えられる。すなわ

2m卿遜Ψ初編

5 4m』

oh儒⇔o100−5

奮10℃の一5君05
呂ち，広島湾では湾奥に流入している太田川のために，湾奥に向かって塩分が減少し，海水の密度も減少している。

目臼恥瀦

瀦．岡ん卿叩6m

このため，底層では静水圧が湾奥に向かって低下してい

目w幣

醜昌

酩轟 7鋤僻「幽脇列脚断る。この水平方向の圧力勾配は水深とともに大きくなる

o

ため，底層で湾奥に向かう残差流が発生し，表層では水oh

面勾配によって逆方向の残差流が生じると考えられる。

』

カキの存在によってカキ筏内の海水流動は強く妨げらの幽の》圃幽雛轟⑩レ礁㌦幽10れていると考えられる。Fig．5に示すとおり，6月と10月の筏内の5分間平均流速は，カキ垂下層内で極めて小眉 5
窪 oδ・51050−510さくなっており，垂下層中心部で1cm／s程度である。この値は潮時によらずほぼ一定であった。これに対してカキの存在しない6月の底層と表層，10月の底層での流速12m認鹸
嫉7騨イ、醗
14m〆、 必ゲ・ 戚露50−510は，垂下層内最小流速の約10倍程度になっている。

50−55June0●121806●

12●

Tidal

changeandvector

5（5Time（hr）
Fig．3．

210ctober

0iヨ

plotsofhorizontal

cunrent

measured with ADP for seven depths on21〜220cto−
ber，1997， Cu皿ents a∫e average（1every 10n廿nutes。

●●ε●

融∩10Thedepthsof2，4and6mconlespondwiththeoyster−
hanging layeL

10●●●

●

150241568Cu∬ent
F重9．5。

1002468101214

speed（cnソs）

Verticalprofiles

ofADV

inthe

oysterraft。Arrows

ing

layer，Imdthebars

stouthorizontal
show

currentin（1icatethesea

measure（iwith

oyster−hang−bottom。

ここで定常・一次元流れを考えると，運動方程式はdτ／dz一γu2＋dp／dx（1）となる。ここに，z：鉛直方向の座標，x：流れ方向の座標，τ：レイノルズ勇断応力，u：平均流速，p：圧力，γ：抗力係数（CD），垂下カキ殻の直径（D）及び垂下カキ連の間隔（S）からγ＝1／2CDD／S2で求められる値，である。以下の式では（1）式中の流れ方向の圧力勾配項は境界面（z＝0）の流速軸と摩擦速度を使って置き換えたQ

清水他（1991）による直立性植生＊1の場合と同様に，カキ垂下層内のレイノルズ勇断応力（τ）が垂下層内部に向かって指数関数的な減衰を示すと仮定すると，カキFig．4。Ti（1alellipses

at0ctober1997．

thesurfaceand

thebottomon21〜22＊1清水（1991）は開水路に竹ひごを配置して直立性植生とし，この植生内の流れを解析している。

42

川西・菊池・内田・松山・余越
June

之z

層の厚さの1／2，10月は垂下層の厚さ，lo：垂下層端でOctoberの混合距離，a：垂下層下部に形成される境界層厚さ，

丸

h5

upPer

boun〔laryupperoysterh、：垂下層上端から海面までの距離，hb：垂下層下端か

oyster亘ayer

layer

0ら海底までの距離，Zo：海底面の粗度長さである。10月

0layerの流速分布は，カキ垂下層内（0≦z≦k）では（4）式で，lowerbou皿darylayer

一死カキ垂下層下部に形成される境界層（一a≦z≦0）では一αz

botIombou皿αarylayer
一hわ（5）式で，底面境界層（一h≦z≦一a）では（6）式でそれぞれ表される。

Fig．7は6月と10月における筏内流速の鉛直分布の観丸

10WerOySterlayer

測値と上式から得られた理論値を比較したものである。

0

UOには観測データの補間値を用い，α，U。，10は最小自乗

夏owerbounaarylayer法により，観測データから決定した。なお，CDとして円一αbottomboundary

Iayer

柱の値を用い，カキ付着塊の直径と，垂下連の問隔から，一砺γ＝0．4とした。観測値と理論値は良く一致し，カキ垂下Fig。6。

Separations

Ve血calof

cunrent

profiletheparanleters

endof

into

upper

perendoysterof

ofcurrentvelocity
indicated

here。

wasOyster

layer

lower

oysterlayers。

upPerofboundary

lower
end

end

position

ofupper

廿1at

of

upPer

en（lofoystertion

ofthelowerendofpositionofseabottom、

simulatedusing

areon血eOrigins

layers。

and一k：position

profile。

in

June

isput

separatedh、：position

layer（seawatersurface），
layeL

ofloweroyster
layer

lower

in

oysterlayer

in

OctobeLboundaryに向かって増加していることが明らかである。

ofup−

of

upper

層内の流速の鉛直分布は6月の場合，垂下層中央部から垂下層端に向かって増加し，10月では表層から垂下層底

k：

14：00

0June，and

5June10：00

0220ctober−a：posi−layer．

hb：5（5旦＼ε筏設置位置における平均流速（u）の鉛直分布は以下の諭01010ように表される。養殖場の鉛直断面をFig。6に示すように，カキ垂下層（oysterlayer），これに接する境界層（boundary layer）及び底面境界層（bottomboundarylayer）に分け，さらに6月は，カキ垂下層を中央から上●o1515

0 2 4 6 81002468101214

部と下部に分けて考える。
Cu∬entspeed（cmls）
Fig。7。

カキ垂下層上部に形成される境界層（0≦z≦h）u＝（u。／κ）ln［1＋KZ乃o］＋Uo

Horizontal

currents

measuredwithADV（closedcircles）andtheoreticalcuπentprofiles（1ines）inthe（2）oysterraft．

A汀owsandstoutbars

theindicate

show

sea

oyster−hanginglayer，bottom．

カキ垂下層の上部層（一k≦z≦0）u＝［α／γ・u．21exp（αz）一1｝＋u。2］112（3）このようにカキが垂下されている領域では流速が非常に小さくなっているが，この領域とカキがない領域との間には強い流速勾配が生じ，その結果，強い乱流が発生

カキ垂下層の下部層（0≦z≦k）u＝［一α／γ・u＊21−exp（一αz）＋11＋u。2］112（4）求めた（Fig。8）。乱れエネルギーは，垂下層端で大きくカキ垂下層下部に形成される境界層（一a≦z≦0）uニ（u・／◎・ln［1一κz且o］＋u。

（5）l（z十h）／Zolなる傾向がある。垂下層端における乱れエネルギーは沿岸域の底面乱流境界層における値（鷲見1981）と同等の大きさである。また，平均流速に相対的な乱れ強度は底面境界層（一h≦z≦一a）uニ（u＊／κi）lnしていることが考えられる。この点を明らかにするため，
筏内の乱れエネルギーq2／2と相対乱れ強度（q2／2）112／uを（6）カキ垂下層内部で大きくなっている。

このように本研究によって，カキ筏内部では海水の流ここで，α：カキ垂下層内におけるレイノルズ勇断応力れがかなりの程度妨げられることが明らかとなった。まの減衰係数，Uo：垂下層端（z＝0）での流速，K：カルマン定数，u沼垂下層端での摩擦速度，k：6月は垂下速の時間変化が少なく，疑似定常と見なせる時問帯では，た，観測値と理論値が良く一致していることから，潮流

43

カキ養殖場の水理特性

14：00

0

5June
（b）

（a）

（5霞ロε

●

●

●

●

（a）

（b）

●

5●

●

●

010

220ctober

●

●

号

10：00

0●

●

10●

●o●o15U●15●012345012345〉7万／麗0123456780
2 392／2（cm2／s2） 1 伊万／麗

92／2（cm2！s2）
F員g．8。

andVerticaltheprofiles

stoutbars

ofturbulence

show

sea

energy（a）andrelativeintensity（b）intheoyster

raft．

A汀ows

indicateoyster−hanging

カキ垂下連による流速変化を予測することが可能と思わ

後藤幹夫技官並びに，大野町漁業協同組合

れる。カキ養殖場はカキ排泄物等の蓄積により，老化がと廣畑裕一郎氏に感謝します。

進行すると考えられるが（楠木1981），海水交換の停滞

文が一層漁場の老化を進めることが懸念される。今後海水流動の面から望ましいカキ養殖形態について考察する必要がある。

L約

カキ筏内の流速はカキの垂下によって減少し，最低流速は潮汐に関係なく1cm／s程度であるのに対して，カキが垂下されていない水深の流速は，大潮の最大流速時で約10cm／s前後である。カキ筏内の流速は，垂下層位置が中層の場合は垂下層中央部から垂下層端に向かって増加し，垂下層位置が上層のときは海面から垂下層底に向かって増加する。

層における値と同等の大きさを示す。
カキ筏内部では海水の流動がかなりの程度抑制されるため，カキの排泄物等が溜まりやすく，漁場老化の一因となっていることが懸念される。今後筏内の潮通し等海水流動の面から養殖形態を考える必要がある。
謝献業の動き，31pp。
Oxygenconsumpdonof

Pacific

oysterlarvaeandCrα3sosぴ6αgadults、8αs。PartII，

A9膨αo麗Z伽7（ヲ，31，221−231。
川西 澄・菊池伸哉・内田卓志・松山幸彦，1998．カキ養殖場における流動と水質．沿岸海洋研究，36，69−75．
木村知博，1974．広島湾北部水域における養殖カキの育成と貧酸素水塊の出現の関係について．水産増殖，44，27−33．
楠木 豊，1970．カキ及び付着生物の排泄物量について．水産増殖，18，45−51．
楠木 豊・下中元信・柳谷弘道・大久保忠・西本和也，1974．
カキ養殖筏設置による潮流の変化について．広島県水試報，

5，17−2L

2．カキ筏内部の乱れエネルギーは，カキ垂下端で大きくなる傾向がある。平均流速に対する相対的な乱れ強度はカキ垂下層内部で大きく，沿岸域の底面乱流境界
3．

寺西正義氏

中国四国農政局広島統計情報事務所，1996．平成7年広島県漁Ger（1es，D．，1983．The

要

layer，bottom．

辞

観測にご協力頂いた，水産庁瀬戸内海区水産研究所

楠木豊，1977．マガキの濾過水量の測定法について．日水誌，

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楠木 豊，1981．カキ養殖場における漁場老化に関する基礎的研究．広島県水試報，11，1−93．
Shumway，S。E an（1R K Koe㎞，1982．Oxygen consumption
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P709．Sθ7．，9，59−68．

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鷲見栄一，1981．浅海域の海底境界層と物質の動き．沿岸海洋研究，18，88−99，