Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

流れ場・生態系モデル / ECOPATHモデル / 数値シミュレーション / 現地観測 / 釜石湾

2～3ヶ月に約1回の頻度で、水質や底質の現地観測を行い、数値シミュレーションの検証データとして使用できる水温、塩分、溶存酸素濃度、栄養塩濃度、重金属等のデータを得た。また、釜石湾では、貝類、藻類などの様々な養殖、およびアワビ漁などが行われているので、養殖生産状況等のデータを取得し、ECOPATHモデルへの入力データとして利用した。
次に、流れ場・生態系結合数値モデルであるMEC（Marine Environmental Committee）モデルを用いて数値シミュレーションを実施した。釜石湾内の流れ場については、基本的には潮汐流に依存するものの、吹送流の影響によって、循環流が形成されることが示された。循環流の形成の様子は、各季節の風向、風速条件に依存する。防潮堤が一部破壊されたことによる影響については、防潮堤近傍で流れの違いがやや見られたものの、湾全体としては大きな違いは見られなかった。水温、塩分、栄養塩濃度等のパラメータについては、釜石湾内の基本的な季節変動が再現された。東日本大震災の前後では、防潮堤の形状が変化したが、水温、塩分、栄養塩濃度などを比較してみると、大きな違いは見られなかった。
さらに、ECOPATHモデルに含まれている数式やパラメータを使用して、流れ場・生態系結合数値モデルとの結合を試みた。高次生態系を構成する生物としては、釜石湾では貝類や海藻類の養殖が盛んに行われていることから、まずは養殖対象種を構成する生物とした。高次栄養段階の生物の成長、生長、排泄、死亡などのパラメータを検討するとともに、低次栄養段階の生物との相互作用を取り込むため、流れ場－生態系結合数値モデルに、ECOPATHモデルで使用されている数式やパラメータを含めた。これによって、有害物質の濃縮や、防潮堤の設置による養殖業への影響を予測できるようになったが、今後、本格的な検証が必要である。

感潮域 / 塩水流動 / 懸濁物質 / 貧酸素化 / 現地観測 / 数値シミュレーション / 河川計画 / 貧酸素水塊 / 河潮域

従来の河川計画は通常の河道を対象としてマニュアル化されており、環境上重要な感潮部の特殊性は盛り込まれていなかった。そこで本研究では、感潮域の河川計画手法の将来的確立に向けて、特性の異なる複数の感潮域において環境水理上の問題を取り上げ、定量的に検討した。
利根川の河口堰下流においては、塩水楔の滞留による貧酸素化現象と、懸濁物質の再浮上が貧酸素化に及ぼす影響を、現地乱流計測をもとに検討した。その結果、塩水楔先端における懸濁物質の浮上過程、および貧酸素化に対する懸濁物質の影響の割合を定量的に把握し、感潮域河道計画において懸濁物質が重要な因子となることを示した。北上川では、空間容量の比較的小さな追波湾において、懸濁物質を含む北上川出水により生じる汽水化及び濁水化の現象を、現地観測と衛星画像解析から捉え、海域への影響という視点からの河川感潮域計画の重要性を指摘した。河川容量の小さな高瀬川では、河道内微地形(特に細粒土砂が堆積した河道内干潟)が塩水遡上に及ぼす影響を現地観測と数値シミュレーションにより調べ、微地形により塩水遡上の混合形態が変化する様子を示すとともに、その理由を力学的に説明した。
以上の研究成果は、各河川を管理する国土交通省の河川事務所の関心を集め、現在実施されつつある河川整備計画作成の参考とされている。また、最近策定された「汽水域の河川環境の捉え方に関する手引書」においても、本研究成果の一部が活用されている。

汽水湖 / 塩分循環 / 塩分侵入 / ヤマトシジミ / 密度流 / 現地観測 / 数値シミュレーション / 乱流混合 / 塩分遡上 / 複断面水路 / 湖上風分布 / ヤマドシジミ / 環境因子 / 成層状況 / 狭窄部 / 傾斜プルーム / 塩水遡上

汽水湖は海水性と淡水性の生物が入り混じった豊かな生態系を有しており、その環境保全が近年注目を集めている。しかし汽水湖の様態は地理的、水文的、海象的条件により強い個性を持っていることから、汽水湖全般を論じる前に、特徴的な汽水湖についての実態把握と解析が不可欠である。
本研究では、青森県小川原湖をフィールドとして、河口部からの塩水遡上、湖内での密度流、塩溜りからの連行と塩分排出といった一連の塩分移動を現地観測し、塩分循環総体を表現する数値解析モデルの作成の基礎資料を得るとともに、主要な水産資源であるヤマトシジミの生息状況に対して水理学的環境がどのように作用するかを明らかにした。
平成9年度は、小川原湖の塩分成層状態の形成過程で特徴的である傾斜プルームの力学特性を明らかにするとともに、ヤマトシジミの生息環境を研究する基礎的段階として成長速度推定法を確立した。平成10年度は、排水河川である高瀬川の塩水遡上と河道内混合過程を現地観測より明らかにした。また、シジミの稚貝の湖内分布状況を現地調査するとともに、シジミ成長の主たる因子と考えられる植物プランクトンの分布及び繁殖に必要な栄養塩の分布と輸送経路を観測と数値計算により明らかにした。平成11年度は、まず小川原湖の塩分循環に関わる水文データを整理し、欠測データの補完や誤差修正を行った後、塩分侵入現象の確率的モデルを構築し、塩分侵入量及び湖内塩分状態を確率統計的に評価した。また湖心部において現地観測を行い、強風による内部セイシュやそれに伴う内部シェア分布及び鉛直混合特性を定量的に評価した。さらに、湖口部でのヤマトシジミの産卵環境の形成過程を現地観測と数値シミュレーションにより明らかにするとともに、前年度までの結果と合わせて小川原湖のシジミ生息状態と湖の水理現象との関わりを明らかにした。

【研究分担者】
鈴木伴征	独立行政法人土木研究所	水工研究グループ	研究員
銭新	南京大学	環境学部	教授	(Kakenデータベース)
中村恭志	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	講師	(Kakenデータベース)
横山勝英	東京都立大学	大学院・土木工学専攻	講師	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
倉治光一郎 (蔵治光一郎)	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	講師	(Kakenデータベース)
藤原広和	八戸工業高等専門学校	建設環境工学科	助教授	(Kakenデータベース)
西田修三	大阪大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)
長尾正之	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)