2019 Fiscal Year Research-status Report
Spatio-temporal dynamics of physical habitat of gravel rivers - Integrated simulation model of riverbed environment -
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19K04612
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
原田 守啓 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 准教授 (00647042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三輪 浩 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (70190832)
永山 滋也 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 研究員 (70540558)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 河床環境 / 河床変動 / 生息場寿命 / 石礫床河川 / 砂州 / Physical habitat |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は，①河床環境-河床変動統合モデルの改良，②移動床実験環境の整備，並びに③生息環境評価への応用のための準備に取り組んだ．
①iRIC Nays2Dソルバーソースコードをベースに開発してきた「河床環境-河床変動統合モデル」を最新のiRIC3.0環境で動作可能なNays2DHソルバーに移植した他，生息場適正評価に必要な変数を内部生成するためのバージョンアップを行った．このバージョンアップにより，初期条件として解析領域内に複数の河床材料粒度分布を設定した形での河床変動解析が可能となり，上流から下流にかけて河床材料の粒度分布が変化する特徴を有する石礫床河川区間での解析が可能となった．
②早瀬で緩やかに生じる河床環境変化を観測するための実験施設として，岐阜大学水理実験棟に現存する水路長8m・幅30cmの直線水路を本研究の目的に合わせて改修して平瀬-早瀬-淵構造を模した実験系を構築した上で予備実験を行った．平瀬部・早瀬部・淵部それぞれにおける水理量，河床表層粒度分布，土砂収支等を計測した結果，通水時の平瀬部・早瀬部の掃流力に応じて河床表層の粒度分布が変化（基本的には粗粒化の方向）し，次第に静的平衡状態に達すること，この過程で早瀬の下流側（現地河川ではいわゆる“瀬尻”）に流出した土砂の堆積が生じることなど，現地河川で観察される定性的な地形変化を実験室内で分析可能であることまでは確かめることができた．
③これらと並行して，実河川における早瀬の存在形態や河床環境の特徴を把握するため，木曽川水系長良川，揖斐川の扇状地区間の瀬淵分布のGIS解析を行い，代表的な早瀬4箇所を抽出して，物理環境調査を実施した．また，本研究課題が河床環境評価に基づく生息場適正モデルの一つの対象としている，アユの産卵場の調査を行い，アユ産卵箇所と早瀬内部における微環境の特徴についての調査データを蓄積した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①「河床環境-河床変動統合モデル」をiRIC3.0環境で動作可能なNays2DHソルバーに移植することにより，石礫床河川区間での幅広い条件設定下での解析が可能となった．研究計画に上げていたさらなるいくつかの改良（掃流砂量，河床空隙の増減，河床間隙の細粒土砂，河床の凹凸）について，次年度取り組むための基盤整備を終えることができ，計画通り進捗している．
②平瀬-早瀬-淵構造を模した実験系の構築と予備実験により，現地河川で観察される定性的な地形変化を水理学的に定量的に検討することができる研究環境整備とデータ解析の流れが概ねまとまったことから，次年度は計測項目の拡充とケース設定数の追加を行う．
③木曽川水系長良川，揖斐川の現地調査により，早瀬の物理環境とアユ産卵場微環境の情報は蓄積されつつあり，計画以上の進展を見せている．しかしながら，現地調査の過程で一つの早瀬の中での微環境にかなりの幅があることが確認されつつあり，本研究計画の修正拡充の必要性を検討している．
具体的には，本研究計画の着眼点は，平瀬-早瀬-淵の鉛直二次元的な物理環境変化に着目していたが，実際には，早瀬の中で平面的な微地形変化が生息場の物理環境に支配的な影響を及ぼしていることが観察されている．すなわち，地形変化が生じるような規模の出水によってリフレッシュされた砂州の前縁線は，概ね一様な早瀬となるが，中小出水の繰り返しによる砂州前縁線の変形により，一つの早瀬に異なる微環境が形成されている．より具体的には，流水の集中により形成される“深瀬”と，深瀬の形成によって流量配分が減少した“浅瀬”，干上がった“中州”に地形分化が生じている．このことは，本研究の問いの一つでもある“生息場の寿命”を検討する上で重要な着眼点であると考え，次年度以降の研究計画に本視点を盛り込む．
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| Strategy for Future Research Activity |
①iRIC3.0 Nays2DHソルバーをベースプログラムとしてバージョンアップした「河床環境-河床変動統合モデル」に，予定通りモデル拡充を進める．改良の優先順位は，実験及び現地観測と並行して検討して進める．
②平瀬-早瀬-淵構造を模した移動床水理実験は，鉛直二次元的な実験系ではあるが，平面的な地形変化を生じている実河川の早瀬との対応関係が整理可能な形で，計測項目とケース数の追加を進め，データを蓄積する．また，実験の再現計算を①のソルバーで行い，これを踏まえソルバー機能拡充の優先順位を検討する．
③砂州前縁線に形成される早瀬の平面的に微地形変化に着目した現地調査を追加し，過去の地形変化の観測記録（空中写真，測量成果等）も参照しながら，洪水攪乱と地形変化の関係性についても分析を進め，本研究が着目する河床環境変化の観点から，現象の分析を進める．
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Research Products
(6 results)
