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VI 河川・湖沼における自然環境の復元技術に関する研究

→個別課題の研究要旨

研究期間:平成13年度~17年度
プロジェクトリーダー:水循環研究グループ上席研究員(河川生態) 尾澤卓思
研究担当グループ:水循環研究グループ(河川生態)

1. 研究の必要性
 多様な生物の生息・生育地として、また人が自然環境に触れ合える身近な空間として重要な水辺の自然環境を適正に保全するため、事業に伴う自然環境への影響を回避・低減したり、新たに動植物の良好な生息・生育場を維持・形成する等の、自然環境の保全・復元技術の開発が求められている。

2. 研究の範囲と達成目標
 本重点プロジェクト研究では、河川・湖沼における自然環境の保全・復元技術のうち、本研究では、河川におけるインパクト-レスポンスの解明、河川の作用を利用した生物の生息・生育空間の形成手法の開発、湖岸植生帯の保全復元手法の開発、ITを活用した観測技術の開発、水域のエコロジカルネットワークの保全・復元手法の開発を行うことを研究の範囲とし、以下の達成目標を設定した。
   (1) 人為的インパクトと流量変動が河川の自然環境に及ぼす影響の解明
   (2) 河川の作用を利用した生物の生息・生育空間の形成手法の開発
   (3) 湖岸植生帯による水質浄化機能の解明と湖岸植生帯の保全・復元手法の開発
   (4) ITを用いた生物の移動状況の把握手法の開発
   (5) 水生生物の生息・生育におけるエコロジカルネットワークの役割の解明とエコロジカルネットワークの保全・復元手法の確立

3. 個別課題の構成
 本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
   (1) 河川環境におけるインパクトレスポンスに関する調査(平成13年度~17年度)
   (2) 変動を加味した河川の正常流量に関する基礎調査(平成13年度~17年度)
   (3) 水辺植生帯の環境機能に関する調査(平成13年度~16年度)
   (4) ITを活用した野生生物追跡調査手法の開発(平成13年度~17年度)
   (5) 水域の分断要因による水生生物への影響の把握と水域のエコロジカルネットワークの保全・復元手法に関する研究(平成14年度~17年度)
このうち、平成14年度は(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の5課題を実施している。

4. 研究の成果

(1) 人為的インパクトと流量変動が河川の自然環境に及ぼす影響の解明
 平成14年度は、変動を加味した河川の正常流量に関する基礎調査において、出水が河川生物(付着藻類、底生動物、魚類)や物質収支に与える影響を明らかにするため、流量制御が可能な自然共生研究センター実験河川を用いて検討を行い、以下のこと明らかにした。(1)47日間に小規模な3度の出水を与えた実験河川と与えない実験河川の河床石面上の付着物を比較した結果,強熱減量が出水を与えた河川の方が高く、これは出水の役割の一つであると考えられた。また、出水による付着藻類の掃流は、付着藻類の種や群集構造の違いにより異なる傾向があることを明らかにした。河床付着物の掃流するための放流を行う場合、これらを考慮する必要があることを示唆した。(2)出水時に底生動物の流下は、ミズミミズやユスリカが主であること、出水時の流出の影響の程度は水際部と流心部では異なること、出水後の回復は水中植物と関連がある可能性が考えられた。(3)魚類について、流量を増加させた河川における遡上個体数は一定流量の河川を上回ることが明らかにした。流量増加は魚類の遡上行動と関連があることが推察され、産卵期における出水の重要性が示唆された。(4)物質収支に関しては、出水時に有機物が粒径数十ミリ程度の大きな粒子成分として流出していることを明らかにした。今後は、出水による剥離がその後の基礎生産量へ与える影響、出水が河床間隙に与える影響、出水による種子分散機能等について検討する予定である。

(2) 河川の作用を利用した生物の生息・生育空間の形成手法の開発
 平成14年度は、河川環境におけるインパクトレスポンスに関する調査において実際の事例における河川事業と河川環境の変化に関する情報の収集・分析を北海道開発局・8地方整備局の協力を得ながら行った。このうち、砂鉄川においては、従来の瀬・淵・ワンド等の区分に加え、河畔林の張り出しや水際の植生、浅場の面積などを測定し、河道内におけるそれぞれの場が生息場としてどのように機能しているのかについて把握することを試みた。その結果、様々な生息場のタイプが判明し、その縦断分布図を作成した。この図を基にすれば、河川改修計画の検討において、物理環境特性の条件設定の参考になる。

(3) 湖岸植生帯による水質浄化機能の解明と湖岸植生帯の保全・復元手法の開発
 平成14年度は、水辺植生帯の環境機能に関する調査において、沈水植物が水質に及ぼす影響について岐阜県自然共生研究センターの4つの実験池を用いて検討した。実験池の容積は533m3で、水深は1mである。実験池は自然状態で沈水植物のクロモ(Hydrilla verticillata)が優占している。沈水植物が水質に及ぼす影響を調べるために4つの実験池のうち、2つの実験池の植物を刈り取った。実験は、刈取りの後、水質が安定するのを待って開始し、3週間(9月23日~10月11日)継続した。実験池の滞留時間はおよそ11日間である。その結果、水生植物のある実験池ではクロロフィルaとCODMnがそれぞれ2.3±1.9μg/l、4.0±0.8mg/l(平均±標準誤差)であったのに対し、水生植物のない実験池ではそれぞれ36.0±18.6μg/l、6.6±0.9mg/lとなった。この実験によって沈水植物の浄化効果を定量的に明らかにすることができた。すなわち、1)沈水植物の存在は植物プランクトンの増殖を抑制し、水質を大きく改善する。2)沈水植物の無い水域では貧毛類が優占する。このことは、植生帯の存在が、水辺らしい生態系の基礎となっていることを示していると考えられる。今後は、浄化のメカニズムを含め、この結果の一般化をはかる必要がある。

(4) ITを用いた生物の移動状況の把握手法の開発
 平成14年度は、マルチテレメトリシステムを活用した野生生物調査手法の開発を中心に行った。宮崎県五ヶ瀬川支川北川において,河川改修工事の人為的インパクトが野生生物(タヌキ)の行動に与える影響についてマルチテレメトリシステムを用いて調査を行った。また、人為的インパクトが加わった場所の中で、どのような空間選好性を持つか、河川改修工事の有無、工事作業員の行動、植生タイプ、騒音、振動をパラメータにGISを用いて解析を行った。その結果、(1)タヌキは、河川改修工事区間、工事作業員を避けるように行動し、工事区間内に残された植生内に生息する、(2)タヌキは、植生内の中でも騒音、振動が少ない場所を選好する、ことが明らかになった。今後はタヌキの空間選好特性について統計的にさらに検討を加える。

(5) 水生生物の生息・生育におけるエコロジカルネットワークの役割の解明とエコロジカルネットワークの保全・復元手法の確立
 平成14年度は、水域のエコロジカルネットワークが現在生息する魚類の群集やその生活史にどのような影響を与えているかを把握し、その機能や重要性を明らかにすることを目的として、水田および用水路において魚類を中心とした調査を実施した。その結果、エコロジカルネットワークが保たれた水域(川尻川)では分断された水域(船子川)に比べ、生息する魚種、個体数が豊富であり、魚類群集の多様さが確認された。分断された水域では、ドジョウについては水田へ侵入する個体は著しく少なく、水田での産卵の可能性が低いこと、水路内においても仔魚や稚魚の割合が少なく、本来の健全な生活史が成立していないことが推察された。この要因の一つとしては河川の縦断方向の分断と周辺の水田との横断的な分断が考えられ、それぞれ種の多様さを表す多様度指数とは負の相関関係が認められた。縦断方向の分断の影響がない両河川の最下流の調査地点において、船子川の多様度指数が低かったことは、エコロジカルネットワークの存在が単にその場の多様性を左右するだけでなく、下流や流域全体の多様性にも左右することが推察される。このため、単に分断されているから連続性を持たせるというのではなく、流域全体の中でのネットワークの位置付けやその機能を明らかにする必要があると考えられる。このためにも今年度の調査では得られなかった魚類の繁殖期の調査を継続して実施し、個々の種の生活史の影響を解明していくともに、エコロジカルネットワークの機能の解明を行い、その保全・復元手法を検討する。


個別課題の成果

6.1 河川環境におけるインパクトレスポンスに関する調査

    研究予算:運営費交付金(治水勘定)
    研究機関:平13~平17
    担当チーム:水循環研究グループ(河川生態)
    研究担当者:尾澤卓思、伊藤弘之、萱場祐一、村岡敬子、大寄真弓
【要旨】
 自然環境の保全に対する関心が高まる中、河川事業においても事業に伴う自然環境へのインパクトの回避・低減および劣化した自然環境の復元に対する要請が高まっている。本研究は、河川管理に伴う物理的なインパクトの影響を最小限に抑えるために、河川事業が自然環境に与える影響の予測手法を得ることを目標に実施しているものである。
  平成14年度は、実際の事例における河川事業と河川環境の変化に関する情報の収集・分析を北海道開発局・8地方整備局の協力を得ながら行った。このうち、砂鉄川においては、従来の瀬・淵・ワンド等の区分に加え、河畔林の張り出しや水際の植生、浅場の面積などを測定し、河道内におけるそれぞれの場が生息場としてどのように機能しているのかについて把握することを試みた。
キーワード:インパクトレスポンス、国土技術研究会、微地形


6.2 変動を加味した河川の正常流量に関する基礎調査

    研究予算:運営費交付金(一般勘定)
    研究期間:平13~平17
    担当チーム:水循環研究グループ(河川生態)
    研究担当者:尾澤卓思、萱場祐一、皆川朋子
【要旨】
 本研究は、流量変動が河川水質に与える影響、河川生物に与える影響、土砂供給がハビタット及び生物へ与える影響を定量的に明らかにし、今後の河川流量管理に資することを目的としている。14年度は、出水が河川生物(付着藻類、底生動物、魚類)や物質収支に与える影響を明らかにするため、流量制御が可能な自然共生研究センター実験河川を用いて検討を行い、以下のこと明らかにした。(1)47日間に小規模な3度の出水を与えた実験河川と与えない実験河川の河床石面上の付着物を比較した結果,強熱減量が出水を与えた河川の方が高く、これは出水の役割の一つであると考えられた。また、出水による付着藻類の掃流は、付着藻類の種や群集構造の違いにより異なる傾向があることを明らかにした。河床付着物の掃流するための放流を行う場合、これらを考慮する必要があることを示唆した。(2)出水時に底生動物の流下は、ミズミミズやユスリカが主であること、出水時の流出の影響の程度は水際部と流心部では異なること、出水後の回復は水中植物と関連がある可能性が考えられた。(3)魚類について、流量を増加させた河川における遡上個体数は一定流量の河川を上回ることが明らかにした。流量増加は魚類の遡上行動と関連があることが推察され、産卵期における出水の重要性が示唆された。(4)物質収支に関しては、出水時に有機物が粒径数十ミリ程度の大きな粒子成分として流出していることを明らかにした。今後は、出水による剥離がその後の基礎生産量へ与える影響、出水が河床間隙に与える影響、出水による種子分散機能等について検討する予定である。
キーワード:出水、付着藻類、底生動物、魚類、水質、河川流量


6.3 水辺植生帯の環境機能に関する調査

    研究予算:運営費交付金(治水勘定)
    研究期間:平12~平16
    担当チーム:水循環研究グループ(河川生態)
    研究担当者:尾澤卓思、中村圭吾
【要旨】
 各地で自然再生事業として湿地や水辺植生帯の復元が進行している。しかし、その機能として期待されている水質浄化効果に関する研究例は少ない。本課題では、沈水植物が水質に及ぼす影響について岐阜県自然共生研究センターの4つの実験池を用いて検討した。実験池の容積は533m3で、水深は1mである。実験池は自然状態で沈水植物のクロモ(Hydrilla verticillata)が優占している。沈水植物が水質に及ぼす影響を調べるために4つの実験池のうち、2つの実験池の植物を刈り取った。実験は、刈取りの後、水質が安定するのを待って開始し、3週間(9月23日~10月11日)継続した。実験池の滞留時間はおよそ11日間である。その結果、水生植物のある実験池ではクロロフィルaとCODMnがそれぞれ2.3±1.9μg/l、4.0±0.8mg/l(平均±標準誤差)であったのに対し、水生植物のない実験池ではそれぞれ36.0±18.6μg/l、6.6±0.9mg/lとなった。この実験によって沈水植物の浄化効果を定量的に明らかにすることができた。
キーワード:沈水植物、浄化機能、PVI、実験池


6.4 ITを活用した野生生物追跡調査手法の開発

    研究予算:運営費交付金(治水勘定)
    研究期間:平13~平17
    担当チーム:水循環研究グループ(河川生態)
    研究担当者:尾澤卓思 、傳田正利
【要旨】
  平成14年度は、マルチテレメトリシステムを活用した野生生物調査手法の開発を中心に行った。宮崎県五ヶ瀬川支川北川において,河川改修工事の人為的インパクトが野生生物(タヌキ)の行動に与える影響についてマルチテレメトリシステムを用いて調査を行った。また、人為的インパクトが加わった場所の中で、どのような空間選好性を持つか、河川改修工事の有無、工事作業員の行動、植生タイプ、騒音、振動をパラメータにGISを用いて解析を行った。その成果、(1)タヌキは、河川改修工事区間、工事作業員を避けるように行動し、工事区間内に残された植生内に生息する、(2)タヌキは、植生内の中でも騒音、振動が少ない場所を選好する、ことが明らかになった。今後はタヌキの空間選好特性について統計的にさらに検討を加える必要がある。
キーワード:マルチテレメトリシステム、野生動物行動追跡、タヌキ、河川改修工事、騒音、振動


6.5 水域の分断要因による水生生物への影響の把握と水域のエコロジカルネットワークの保全・復元手法に関する研究

    研究予算:運営費交付金(一般勘定)
    研究期間:平14~平17
    担当チーム:水循環研究グループ(河川生態)
    研究担当者:尾澤卓思、大寄真弓
【要旨】
 魚類を始めとする水生生物は、その生活史の中で水域の様々な場を利用する。河川の整備においては、魚類等の生物がその生活史の中で必要とするハビタット間の移動経路を確保することが必要であり、その解決策のひとつとして魚道の整備などが行なわれてきた。一方、水田やその周辺の用水路は、河川に生息する魚たちの産卵場や稚魚の生息場としても利用されており、河川と用水路・水田の間の移動経路においても、河川上下流と同様の連続性の確保が必要である。本研究は、このような魚類等の生物が健全な生活史を送るために必要な水域のつながり:エコロジカルネットワークの保全・復元手法を提案することを目的に実施しているものである。今年度はその第一段階として、水域のエコロジカルネットワークが現在生息する魚類の群集やその生活史にどのような影響を与えているかを把握し、その機能や重要性を明らかにすることを目的として、水田および用水路において魚類を中心とした調査を実施した。
キーワード:エコロジカルネットワーク、水生生物、連続性、保全手法、復元手法