untitled

沿岸域における土砂動態

沿岸域における土砂動態

国土交通省

国土技術政策総合研究所

沿岸海洋研究部

海洋環境研究室

主任研究官

岡田

知也

ここでの対象

ここでの対象

`

一般海岸

`

海岸浸食

`

漂砂

`

（主に海外）浚渫土砂の海洋投棄

`

内湾域・港湾域

`

干潟，浅場 → 生物の生息場

`

有機物（ヘドロ） → 生物生息に適さない場

`

航路埋没

2

国土交通省 国土技術政策総合研究所

東京湾の底泥分布（含水比）（採泥＋音波）

東京湾の底泥分布（含水比）（採泥＋音波）

含水比

35.6

350

400

35.5

250

300

350

35.4

200

250

35 2 35.3

100

150

35.1 35.2

0

50

湾奥においても，全体的にヘドロ（

300以上）ではなく，含水比が100-200程度

の砂混じりのシルトの場所が点在する．

→ 点在する砂混じりの底泥 → 生物生息場

139.5 139.55 139.6 139.65 139.7 139.75 139.8 139.85 139.9 139.95 140 140.05 140.1

→ 点在する砂混じりの底泥 → 生物生息場

3

国土交通省 国土技術政策総合研究所

含水比と他の底質指標の関係

含水比と他の底質指標の関係

`

全ての指標は，含水比と一意の関係にある

減

量（

%

）

（g/cm

3

）

（mg/g

）

（mg/g

）

強熱

減

COD

（

T-P

（

TOC

含水比

含水比

含水比

含水比

S

/g

）

化

物

（mg

S

N

（

mg/g

）

5

0 (mm)

含水比

含水比

含水比

硫

化

T-N

D

5

含水比

含水比

含水比

4

国土交通省 国土技術政策総合研究所

運河部（京浜運河）の底泥分布（含水比）

（採泥＋音波）

（採泥＋音波）

港湾域においても，全体的にヘドロ（

300以上）ではなく，含水比が100-200程

度の砂混じりのシルトの場所が点在する

400

川崎

含水比

度の砂混じりのシルトの場所が点在する．

35 5

35.52

350

400

鶴見川

川崎

35.48

35.5

250

300

扇島

35.46

150

200

横浜

扇島

35.44

50

100

本牧

139.64

139.66

139.68

139.7

139.72

139.74

139.76

139.78

0

5

国土交通省 国土技術政策総合研究所

生物量

軟体動物門（巻貝，二枚貝等）

軟体動物門（巻貝，二枚貝等）

環形動物門（ゴカイ等）

環形動物門（ゴカイ等）

節足動物門（甲殻

節足動物門（甲殻〔

〔ヨコエビ，カイアシ

ヨコエビ，カイアシ〕〕等）

等）

生物量

mollusk annelida arthropoda others mollusk annelida arthropoda others

東京湾内湾部

沿岸部

その他

その他

川崎

横浜 根岸 平潟 横須賀

400 600 800 1000 w ei ght ( g /m 2) others 400 600 800 1000 we ig ht (g /m 2) others Kawasaki Yokohama Negishi Hirakata Yokosuka

中ノ瀬

中ノ瀬

量

（g/m

2

）

量

（g/m

2

）

川崎

横浜 根岸 平潟 横須賀

stn. 1 stn. 2 stn. 3 stn. 4 stn. 5 stn. 6 stn. 7 stn. 8 stn . 9 stn . 10 stn . 11 stn . 12 stn . 13 stn . 14 stn . 15 stn . 16 stn . 17 stn . 18 stn . 19 stn . 20 0 200 We t 50000 K1 K2 K3 K4 K5 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 N1 N2 N3 N4 N5 H1 H2 H3 H4 H5 H6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 0 200 We t 50000 K ki Y k h N i hi Hi k t Y k k

湿重

量

2

）

湿重

量

2

）

10000 20000 30000 40000 P o pu la ti o n de ns it y ( m -2) 10000 20000 30000 40000 Popula tion de nsit y (m -2)

Kawasaki Yokohama Negishi Hirakata Yokosuka

体数（

1/m

体数（

1/m

2

stn. 1 stn. 2 stn. 3 stn. 4 stn. 5 stn. 6 stn. 7 stn. 8 stn. 9 stn. 10 stn. 11 stn. 12 stn. 13 stn. 14 stn. 15 stn. 16 stn. 17 stn. 18 stn. 19 stn. 20 0 60 80 (m -2) K1 K2 K3 K4 K5 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y1 1 N1 N2 N3 N4 N5 H1 H2 H3 H4 H5 H6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 0 60 80 m -2)

Kawasaki Yokohama Negishi Hirakata Yokosuka

個

1/m

2

）

個

1/m

2

）

stn . stn . stn . stn . stn . stn . stn . stn . st n . st n . st n . st n . st n . st n . st n . st n . st n . st n . st n . st n . 0 20 40 Ki n d n u m b er ( K1 K2 K3 K4 K5 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y1 0 Y1 N1 N2 N3 N4 N5 H1 H2 H3 H4 H5 H6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 0 20 40 K ind nu m b er (

種類数（

1

種類数（

1

国土交通省 国土技術政策総合研究所

6

. 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 0 1

沿岸域環境の目標設定の変遷

沿岸域環境の目標設定の変遷

`

以前，

内湾全体

の

水質

改善

`

近年，

沿岸域

の自然再生

`

造成干潟，藻場造成

`

今後，

人々が海と触れ合うことができる 水際

の自然再

生までを含めた包括的な再生

`

Keyword：

生態系サービス

（国連 ミレニアムエコシステム評

価）

給 食

漁

`

供給（食糧（漁業，潮干狩り））

`

支持（水環境，栄養塩循環）

`

調節（気候 水質）

`

調節（気候，水質）

`

文化（精神的（散策），教育的（環境学習），娯楽的（釣り））

国土交通省 国土技術政策総合研究所

7

運河域 の位置づけ

運河域 の位置づけ

`

都市臨海部の水際は，運河となっていることが多い

`

運河周辺

`

運河周辺

`

以前：港湾施設，工場，倉庫 → 一般の人々は近づきにくい

`

最近：高層マンション → 多くの一般の人が接する

環境さえ整えば 多くの人々が水に接することができる場

`

環境さえ整えば，多くの人々が水に接することができる場

`

多くの人々に

生態系サービス

を提供できる格好の場！！

東京 芝浦

このマンション１つで

約

3,000人

国土交通省 国土技術政策総合研究所

8

港湾・運河内の溶存酸素濃度の縦断面分布

港湾・運河内の溶存酸素濃度の縦断面分布

芝浦運河

東京湾

_{東京西航路}

2010年8月17日

-15 -10 -5 0

20

30

35.66 35.67 35.68

浦

0

5

10

15

深

（m

）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 -25 -20 15

塩分

35.59 35.6 35.61 35.62 35.63 35.64 35.65

東京西航路

芝浦運河

15

20

25

水

深

-15 -10 -5 0

3

3

35.52 35.53 35.54 35.55 35.56 35.57 35.58

東京湾

0

5

10

15

深

（m

）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 -25 -20 15

DO濃度

139. 72 13 9. 73 13 9. 74 13 9. 75 13 9. 76 13 9. 77 13 9. 78 13 9. 79 13 9. 8 13 9. 81 13 9. 82 13 9. 83 13 9. 84 13 9. 85 13 9. 86

15

20

25

水

深

`

夏期においては，貧酸素水塊の上面は，水深約

2mまで及ぶ

`

水深約

2m以深は生物にとって好ましい環境ではない

生物の生息場は

_{2 よりも浅いところ}

`

→ 生物の生息場は

2mよりも浅いところ

9

国土交通省 国土技術政策総合研究所

砂溜まり

砂溜まり

`

運河域で，水深が

2mよ

りも浅いところ

砂溜まり

東京湾環境マップ

砂溜まり

`

環境マップの作成

`

2m以浅の砂溜まりは，

以外と運河内に多く存

在

在．

`

生物量は，豊富であっ

た

た

恰好の生物の生息場

`

恰好の生物の生息場

水際線環境閲覧システム（開発中）

水際線環境閲覧システム（開発中）

`

目的

`

港湾域，運河域において，

砂

溜まり

が，

「どんなところに？，

どのくらいあるか？」

を，

我々が

知る為 市民に判り易く示す為

知る為，市民に判り易く示す為

`

水際における

生物環境情報の

基盤として

`

データの取得

`

陸上部

`

航空レーザー測量，船上レー

ザー測量（

LMS-Z420： RIEGL社）

`

水中部

インタ フ

メトリ音響測深機

`

インターフェロメトリ音響測深機

（C3D： BENTHOS社）

12

国土交通省 国土技術政策総合研究所

水際線環境閲覧システム（開発中）

水際線環境閲覧システム（開発中）

内湾域・港湾域における，底泥の移動範囲・経路

把握の重要性

把握の重要性

`

生物の生息場の観点からの背景

プ

`

底質分布の詳細マップ → 全域がヘドロではない．砂混じりの底泥が

点在．

`

DO濃度の縦断面分布 → 2mよりも浅いところ（砂溜まり）の重要性

`

DO濃度の縦断面分布

2mよりも浅いところ（砂溜まり）の重要性

`

知りたい事

`

砂が供給されるポテンシャルをもった場所なのか？

`

長期的にみた自然再生の候補地としての評価

ポテンシャルをも た場 現状の水質では有機物沈降量が砂量を上回 ているだけ

…

ポテンシャルをもった場：現状の水質では有機物沈降量が砂量を上回っているだけ

`

その候補地の砂やシルトは，どこからどのような経路で来ているのか？

`

事前：

砂分：事業によって，砂の移動経路を遮断しない配慮

`

シルト分：どこからの影響が強いか

`

事後：

事業実施の結果，砂の移動経路はどのように変わったか

14

国土交通省 国土技術政策総合研究所

解析手法

`

運河域

解析手法

運河域

`

数値モデルの適用が困難

`

長期間の境界条件を正確に与えるのが難しい

`

流量だけでも把握するのが困難

`

底泥指標を用いて推定

`

底泥（粒子）の

化学組成

→ 定性的な分布

`

底泥の

粒度分布

→ 定量的な視点

15

国土交通省 国土技術政策総合研究所

調査対象地点

35.6

調査対象地点

東京湾

35.60 35.70 35.56

採泥層：表層5cm

表層混合も考慮して

最近数年間の平均的なデータ

東京湾

35.40 35.50 _多摩川 鶴見川 羽田空港 川崎 多摩運河

最近数年間の平均的なデータ

35.20 35.30 35.52 鶴見川 大師運河 浮島 川崎航路 塩浜運河 池上運河 田辺運河 境運河 旭運河 横浜 京浜運河 第4区 京浜運河 第3区 京浜運河 第2区 139.60 139.70 139.80 139.90 140.00 140.10 35.10 35.48

東京湾

鶴見航路 横 _第2区 京浜運河 第1区

164地点

139 64 139 68 139 72 139 76 139 8 139 84 35.44 大黒埠頭

2008年1月28日∼2月1日

139.64 139.68 139.72 139.76 139.8 139.84

16

国土交通省 国土技術政策総合研究所

底泥の化学組成の利用

底泥の化学組成の利用

`

波長分散型蛍光

波長分散型蛍光 線装置（

X線装置（Supermini：Rigaku社）

p

g

社）

`

フッ素（

F）からウラン（U）まで測定可能

`

試料は小さじ

1杯程度

`

乾燥→プレス（

12t）（化学処理無し！）

`

乾燥→プレス（

12t）（化学処理無し！）

`

分析対象

`

シルト（

63µm以下），砂（63µm以上）に分割

`

化学物質の吸着力および輸送形態が異なる点を考慮

17

国土交通省 国土技術政策総合研究所

シルト分に対する化学組成の平面分布

60 (wt%) 20 (wt%) 4 (wt%) 60 (wt%) 55 (wt%) 50 (wt%) 20 (wt%) 18 (wt%) 16 (wt%)

SiO

Al

₂

O

₃

4 (wt%) 3 (wt%) 2 (wt%)

MgO

5 (wt%) 3 (wt%) 2 ( %)

CaO

6 (wt%) 5 (wt%) 4 ( %)

Na O+K O

0.5 (wt%) 0.3 (wt%)

ZnO

2 (wt%)

CaO

4 (wt%)

Na

₂

O+K

₂

O

ZnO

0.1 (wt%)

18

国土交通省 国土技術政策総合研究所

シルト分の化学組成に対するクラスター分析によ

るグループの平面分布

るグループの平面分布

多摩川

多摩川か

らの輸送

鶴見川からの

底泥の輸送範

鶴見川

底泥の輸送範

囲はこの程度

C 1

東京湾か

らの輸送

この範囲は，多摩

川の影響よりも 東

C

S

1

C

_S

2

C

S

3

東京湾

らの輸送

川の影響よりも，東

京湾の影響が強い

C

S

4

C

S

5

東京湾から

の輸送

19

国土交通省 国土技術政策総合研究所

砂分に対する化学組成の平面分布

70 (wt%) 60 (wt%) 50 (wt%) 20 (wt%) 18 (wt%) 16 (wt%) 4 (wt%) 3 (wt%) 2 (wt%)

SiO

Al

₂

O

₃

MgO

10 (wt%) 5 (wt%) 1 (wt%) 0.5 (wt%) 6 (wt%) 5 (wt%) ( ) 2 (wt%) ( ) 0.1 (wt%) 4 (wt%)

CaO

Na

₂

O+K

₂

O

ZnO

＊マークが無い地点：分析に必要な砂分が取得できなかった地点

＊マークが無い地点：分析に必要な砂分が取得できなかった地点

20

国土交通省 国土技術政策総合研究所

砂分の化学組成に対するクラスター分析によるグ

ループの平面分布（暫定）

ループの平面分布（暫定）

多摩川

多摩川

鶴見川

川崎航路

C

_C

1

C 2

東京湾

C

_C

2

C

_C

3

C

_C

4

東京湾

鶴見航路

国土交通省 国土技術政策総合研究所

21

バラツキが大きい

← 粒度効果

（検討の余地あり）

砂分の化学組成に対するクラスター分析によるグ

ループの平面分布（暫定）

ループの平面分布（暫定）

多摩川

細い運河だけど

多摩川からの

が 意

多摩川

大師

多摩運河

細い運河だけど，

意外と重要

回り込みが，意

外と無い

川崎航路

鶴見川

大師運河

川崎航路

東京湾側から

東京湾

シルトと異なる分布

C

_C

1

C

_C

2

鶴見航路

_{東京湾側から}

国土交通省 国土技術政策総合研究所

22

底泥の粒度分布の利用

底泥の粒度分布の利用

`

レーザー回折粒度分布測定装置（

ザ 回折粒度分布測定装置（

HORIBA）

）

`

分析が容易になり多くの試料の測定が可能

`

分析に必要試料は数

g程度であり，採泥の労力が減少し，多地点の採泥が可能

`

粒度分布の形状

を利用

`

統計値（中央粒径等）を使った解析と較べて

粒度分布が持つ情報量の損失が

`

統計値（中央粒径等）を使った解析と較べて，

粒度分布が持つ情報量の損失が

小さい

利点がある．

`

エントロピー解析法（岡田ら，

2009）

`

過酸化水素水（

H2O2）を用いて

有機物を除去

`

富栄養化した海域の底泥の強熱減量は

10%程度に及び，体積割合では20%程度

に及ぶ．粒度分布を考慮する際には，無視できない．

23

国土交通省 国土技術政策総合研究所

エントロピー法を用いた底泥のグループ化

（未処理）

12

P 1

（未処理）

0

1

2

3

4

0

4

8

%

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

P

_N

1

0

1

2

3

4

log (grain size)

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

Grain size（µm）

8

12

%

P

_N

2

0

1

2

3

4

log (grain size)

0

4

%

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

Grain size（µm）

G a

s e（µ ）

4

8

12

%

P

_N

3

0

1

2

3

4

log (grain size)

0

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

Grain size（µm）

0

4

8

12

%

P

_N

4

0

1

2

3

4

log (grain size)

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

Grain size（µm）

有機物の除去（

機

H2O2による処理）

ガラスビーズ

45-63 µm

未処理

超音波

H2O2処理

10

15

34

_{未処理（超音波）}

5

10

%

有機物除去

0

-1

0

1

2

3

4

log(Grain size) (µm)

log(Grain size) (µm)

26

国土交通省 国土技術政策総合研究所

エントロピー法を用いた底泥のグループ化

（

H2O2処理）

（

処

）

0

4

8

12

%

P

_H

1

0

1

2

3

4

log (grain size)

0

Grain size（µm）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

8

12

P

_H

2

0

1

2

3

4

log (grain size)

0

4

8

%

G i

i （

）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

H

log (grain size)

Grain size（µm）

4

8

12

%

P

_H

3

0

1

2

3

4

log (grain size)

0

Grain size（µm）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

12

_P

H

4

0

1

2

3

4

0

4

8

%

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

H

log (grain size)

Grain size（µm）

シルト

12

_{P 1}

12

P 2

シルト

0

1

2

3

4

0

4

8

%

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

0

1

2

3

4

0

4

8

%

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

P

_H

1

_P

H

2

0

1

2

3

4

log (grain size)

Grain size（µm）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

0

1

2

3

4

log (grain size)

Grain size（µm）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

砂

シルト・砂共に多摩川由来

シルトの方が多い

シルトの方が多い

シルトは東京湾から

砂は多摩川から

シルトと砂の割合は同程度

4

8

12

%

4

8

12

%

P

_H

3

P

H

4

東京湾側からの流入

シルトと砂の割合は同程度

0

1

2

3

4

log (grain size)

0

Grain size（µm）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

₀

₁

₂

₃

₄

log (grain size)

0

Grain size（µm）

101 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4

東京湾側

流入

量は少ない

28

国土交通省 国土技術政策総合研究所

今後の課題・展開

今後の課題・展開

荒川

江戸川

隅田川

`

化学組成・粒度分

布の利点

35.6

東京港

多摩川

`

サンプルは少量

`

他の調査の時に，少

しの泥の御裾分け

35.5

東京湾

多摩川

鶴見川

しの泥の御裾分け．

`

時間的変化がほと

んど無い

35.4

んど無い

`

過去の採泥（冷凍，

冷蔵保存）

35.3

139.7

139.8

139.9

140

140.1

35.2

三浦半島

国土交通省 国土技術政策総合研究所

29

今後の課題・展開

今後の課題・展開

`

検討対象

数値 デルが適用しやすい

広域的な内湾

から 数値 デルが適用しにくい

水

`

数値モデルが適用しやすい

広域的な内湾

から，数値モデルが適用しにくい

水

際

に拡張している

`

背後地・河川の影響を比較的強く受ける水域

`

底泥指標から底泥の輸送範囲・経路の推定の為の

指標開発

が重要

`

互いに独立なパラメータ

が多い方が推定精度は高まる

`

互いに独立なパラメ タ

が多い方が推定精度は高まる

`

粒度分布

`

化学組成

結晶構造

`

結晶構造

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安定同位体（有機物）

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ルミネッセンス

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これらのパラメータに関して，背後地のデータも重要

国土交通省 国土技術政策総合研究所

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