太 田川河 口域 にお ける風が浮遊土砂輸送 に及 ぼす影響 の現地観測
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(2) 太 田川河 口域 にお け る風 が浮 遊土砂 輸送 に及 ぼす 影響 の現 地観 測 計(2MHz‑Aquadopp. Profiler,以 下AqPrと. 呼 ぶ)を 用 い. て,流 速 と散 乱 強 度 の鉛 直分 布 を 測 定 した.ソ. ナ ー方 程. (己 斐 橋:河. 387. 口 か ら4.8km上 流 地 点)に お い て は2007年11. 月20日 か ら12月15日,12月22日. か ら2008年1月16日,2月. 式 に よ り補 正 した 散 乱 強 度 は,測 定 領 域 付 近 の 水 を採 水. 1日 か ら2月26日 の3回,河. ろ過 す る こ とに よ り算 出 した重 量 濃 度 とキ ャ リブ レー ショ. 設 置 す る こ とで 河 床 か ら水 面 へ 上 向 き に測 定 を行 った.. ンを 行 う こ と に よ り浮 遊 土 砂 濃 度(SSC)に. St.C(山 手 橋:河. 地 点 と も に平 均 時 間 は90秒,セ 20分,セ. 変 換 した.3. ル 厚10cm,測. 定 間隔 は. ンサ ー付 近 の 測 定 不 能 間 隔 は15cmと な って お り,. St.A(水 道 管 橋:河 2007年12月14日. 口 か ら約2.8km上 流 地 点)に お い て は. か ら2008年1月4日. の 間 にお いて橋 か ら. AqPrを 係 留 し,水 面 か ら河 床 方 向 に 測 定 を 行 い,St.B. 図‑2. 床 に サ イ ドル ッ ク型 のAqPrを. 口 か ら約6.0km上. 流 地 点)で は 河 床 に. AqPrを 埋 設 す る こ と で 上 向 き に 測 定 を 行 っ た.設. 上,観 測 期 間 が ば らば らで あ り,長 期 間 連 続 的 に測 定 す る こ と が で き な か った.な. お,St.Aに. 気象観 測装置 を設. 置 す る こ とに よ り,放 水 路 に 沿 っ た風 速 の 連 続 測 定 も同. 浮 遊土 砂濃度(SSC)の 時空 間分布(St.B). (a). (b). 図‑4 図‑3. 河口か ら2.8km地 点(St.A). 大 潮 時 の水 深 と(a)平均 流 速,(b)浮 遊土 砂 フ ラック スの経 時変化. 位 相平均 流速 の鉛 直分 布. (ａ). 河口か ら4.8Km地. 点(St.B). 河 口 か ら6.0km(St.c). (b). 図‑5. 置が. 困 難 で あ る こ と,ま た観 測 機 器 の 電 池 容 量,個 数 の都 合. (a)水深,(b)浮 遊 土砂 フラ ックス の累積値 の経 時変 化.
(3) 388. 海. 岸. 工. 学. 論. 第55巻(2008). 長 周 期 変 動(日 平 均 値)の 経 時 変 化 を 図‑6に 示 す.そ れ ぞ. 3. 観 測 結 果(. れ,河 1) 放 水 路 上 の 流 動 と懸 濁 粒 子 の輸 送 平 水 期 に お い て,太. 用 い て,流. 川 流 量R,下. 差TR,平. 田 川 放 水 路 の3地 点 に お い て 超 音. 波 ド ッ プ ラ ー流 速 分 布 計AqPrを. 速 と浮遊 土. 鉛 直 分 布 の連 続 測 定 を行 った.. 流 方 向風 速W平. 浮 遊 土 砂 濃 度 を示 す.平 常 時,浮 遊 土 砂 の 濃 度 変 化 は潮 流 に よ る河 床 堆 積 物 の 巻 き上 げ に よ って 起 こ って お り, 潮 流 の 大 き な大 潮 期 にお い て高 い 濃 度 と な って い る.上 げ潮 期 そ れ ぞ れ の位 相 平 均 流 速 を 示 した 図‑3. 均 水 位WL,平. 均潮. 均 浮 遊 土 砂 フ ラ ッ クスSSFyと して い る.尚,計. 測 は ダ イ バ ー手 配 の 関 係 上,設 置 で き る 日が 限 られ る こ と や,AqPrの. 電 池 の寿 命 の ため2007年12月15〜22日,. 2008年1月17日〜31日. 図‑2にSt.Bに お い て 約 半 月 の 期 間 に お い て観 測 さ れ た. げ潮 期,下. 集. ブ レ ッ トフ ィル ター を 用 い て 日周 期 以 下 の変 動 を 除 い た. 時 に 行 っ て い る.. 砂 濃度(SSC)の. 文. に か けて 欠 測 と な っ て お り,こ. 期 間 を 図‑6で は灰 色 で 塗 りつ ぶ して い る.こ. の. こで 河 道 に. 沿 っ た 風 速 に つ い て は 気 象 観 測 装 置Weather. Station. Davis社 製)をSt.Aに 設 置 し,欠 測 期 間 に つ い て は広 ( 島 気 象 台 の風 速,風. 向 デ ー タを 放 水 路 に 沿 っ た風 速 に 変 換. した もの を 用 い た.両 者 間 の相 関 係 数 は約0.95と 高 く,. お よ び 大 潮 期 の平 均 流 速 と浮 遊 土 砂 フ ラ ック ス を 示 した. 広 島 気 象 台 の デ ー タ も放 水 路 に適 用 可 能 で あ っ た.な お,. 図‑4を 見 る と,上 げ 潮 時 と下 げ潮 時 で の分 布 形 は 異 な っ. 風 向 に つ い て は放 水 路 の 下 流 方 向 を正 と して い る.ま. て い る.こ れ はTidal strainingによ る もの で 上 げ潮 時 に は. 本 研 究 で は2007年11月. 上 層 と底 層 の流 速 差 が 小 さ い が,下. い るが,渇. げ潮 時 に は底 層 の流. 速 と上 層 の 流 速 差 は大 き くな って い る.ま た,低 低 潮 直 後 の上 げ 潮 流 速 が 最 大 とな り,下 げ 潮 の 流 れ か ら上 げ潮 の 流 れ へ と急 激 に変 化 して い る.. よ り評 価 した.. か ら2008年3月 ま で 観 測 を 行 って. 水 期 と重 な るため ほ と ん ど の 期 間 で 流 量 が 少. な い状 態 で あ る. 平 均 潮 差 と浮 遊 土 砂 フ ラ ッ ク ス の 関 係 を 示 した図‑7を 見 る と,平. 放 水 路 内 の 下 流 方 向 へ の 浮 遊 土 砂 フ ラ ック ス を 次 式 に. 均 潮 差 が 約2.5m以 上 の 大 潮 時 に 土 砂 が 輸 送. され て い る こ とが 分 か る.そ. こ で 大 潮 期 の 輸 送 を 次 の6. っ の 期 間 に分 けて 土 砂 輸 送 を 評 価 す る.(1)2007年11月22 (1). 28日,(2)12月7〜13日,(3)12月22〜28日,(4)2008年1月 〜 6〜13日,(5)2月4〜12日,(6)2月18日〜24日.な. こ こ で,vは. た,. 下 流 方 向 の 流 速 で あ り,積 分 の 下 限Z1は 超. 音 波 分 布 計 の第 一 測 定 層 の 高 さ,上. 限Z2は水 面 か らの 音. お,図‑6. の 破 線 で この 期 間 を 示 した.土 砂 濃 度 フ ラ ック ス に対 す る風 の 影 響 に つ い て み る と,図‑8に. 示 さ れ る よ うに水 路. 波 の 反 射 の 影 響 が な い最 上 測 定 層 の 高 さ で あ る.(1)式. 下 流 方 向 の風 が 強 く吹 い た(1),(3)の 期 間 の 輸 送 量 が 他 の. よ り求め た 浮 遊 土 砂 フ ラ ッ ク ス の一 番 変 化 が 激 しい 大 潮. 期 間 よ り も上 流方 向 へ の輸 送 量 が 増 大 した こ とが 分 か る.. 期 の経 時 変 化 を 図‑4(b)に 示 す.大. き な フ ラ ック ス が 間. 4)に つ いて は 降水 の た め急 激 に河 川 流 量 が 増 大 した た め (. 欠 的 に発 生 して お り,上 流 方 向 を示 す負 の ピー ク が卓 越. 下 流 方 向 へ 土 砂 が 輸 送 さ れ て い る.河 川 流 量 が 少 な い場. し,流 速 が最 大 と な る低 低 潮 後 に上 流 方 向 に土 砂 が輸 送. 合 に お いて は,浮 遊 土 砂 は潮 汐 の 影 響 に よ り大 潮 期 に上. さ れ て い る こ とが わ か る.. 流 方 向 へ 輸 送 さ れ,さ. 次 に主 流 方 向 の 土 砂 の輸 送 量 を 次 式 を 用 いて 評 価 した.. らに風 が下 流 方 向 へ 吹 い た 場 合 に. は上 流 方 向 へ の輸 送 が さ らに促 進 され る. 浮 遊 土 砂 フ ラ ッ ク ス に対 す る潮 差 や 風 な ど の 影 響 度 合. SSFyの 累 積 値:nΣi=1SSFy(ti)△t(2). い を 調 べ る た め にSt.Bで 得 られ た大 潮 期(平 均 潮 差2.5m 以 上)の デ ー タ に対 し,(3)式 の線 形 回 帰 式 を 用 い て 重 回. こ こでnは デ ー タ数,△tは る.図‑5に3地. デ ー タ 時 間 間 隔(1200秒)で. あ. 帰 分 析 を 行 っ た結 果 を 表‑1に 示 す.. 点 で計 測 を 行 っ た約 半 月 間 の 主 流 方 向 の. 輸 送 量 を 示 す.ど. (3). の 地 点 で も潮 流 が 一 番 大 きな 大 潮 期 に. お い て 上 流 方 向 へ輸 送 さ れ て お り,小 潮 期 に お い て は ほ. 回 帰 推 定 値 と観 測 値 の 関 係 は図‑9に 示 す.両 者 の 関 係 は. と ん ど輸 送 さ れ て い な い.縦 断方 向 の 分 布 を 見 る と河 口. ほ ぼ線 形 と な り,寄 与 率 は0.78で あ る.風. に近 づ く ほ ど輸 送 量 が 増 大 して お り,潮 汐 の影 響 を 強 く. 帰 係 数 は 負 と な り,下 流 方 向 風 が 浮 遊 土 砂 の遡 上 を 助 長. 受 け て い る こ と が わ か る.(. す る こ とを 示 して い る.ま. 2) 長 期 変 動 要 因 に よ る懸 濁 粒 子 の 輸 送 特 性 河 口 か ら4.8kmのSt.Bに. た,浮 遊 土 砂 フ ラ ック ス に及. ぼ す 影 響 は 平 均 潮 差 が最 も大 き い こ とが 分 か る.. お い て 超 音 波 ド ップ ラー 流 速. 計,多 項 目水 質 計 を用 い て 流 速 と土 砂 濃 度 の長 期 観 測 を 行 っ た.土 砂 濃 度 の長 期 変 動 を 引 き起 こす 主 な要 因 と し て,河 川 流 量,風,潮. に対 す る 偏 回. 差,平 均 水 深 が 考 え られ る.ウ エ ー. 表‑1 浮遊土砂 フラックスに対する重回帰分析結果(St.B).
(4) (e) (d). 太 田川河 口域 に お ける風が 浮遊土 砂輸 送 に及 ぼす影 響 の現 地 観測. 389. (a). (b). (c). 図‑6. 図‑7. (a)水路 に沿 った風速,(b)河 川 流量,(c)平 均 水位,(d)平 均 潮差,(e)浮 遊土 砂 フ ラ ック スの経 時変化(St.B). 水 路 内 の 平 均 潮 差 と浮 遊 土 砂 フ ラ ッ ク ス(St.B). 図‑8. 大潮 期 の水路 に沿 う平 均 風速 と浮 遊土 砂 フラ ックス の 関係(St.B). 図‑9. 浮遊土 砂 フ ラ ックスの回 帰推 定値 と観 測値 の関係(St.B).
(5) 390. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (a). (b). (c). 図‑10(a)水. 路 に 沿 っ た 風 速,(b)河. 川 流 量,(c)濁. 小 潮 期 に関 して は 降 水 が な い 場 合,輸 送 は ほ とん ど ゼ. 度 フ ラ ッ ク ス の 経 時 変 化(St.A). た,下 流 方 向 へ の風 が 吹 い た場 合 に は 弱 風,無 風 の 場 合. ロ と な っ た.今 回 の 観 測 期 間 中 に お いて 風 速 が 強 くな っ. と比 べ て土 砂 の遡 上 が促 進 さ れ る.小 潮 期 に 関 して は風. た期 間 が 大 潮 期 に集 中 して お り,小 潮 期 に は 強 い 風 が 吹. の 影 響 に つ い て 把 握 す る こ とが で き な か っ た が,弱 風 の. か な か った た め,小 潮 期 に お け る土 砂 輸 送 に及 ぼ す 風 の. 平 水 時 に は輸 送 は ほ と ん ど行 わ れ て い な い.河 川 流 量 が. 影 響 の評 価 は行 え な か っ た.今 後,更. 急 激 に増 大 した 場 合 に は大 潮 期,小 潮 期 に関 わ らず下 流. な る観 測 を 行 い,. 小 潮 期 に お け る土 砂 輸 送 に及 ぼ す風 の 影 響 の把 握 も行 う. 方 向 へ 輸 送 さ れ る.. こ と と した い. St.Aに つ い て はAqPrを 取 り付 け た浮 体 が 激 し く揺 れ る こ と が あ っ た ため 長 期 間 の 土 砂 濃 度 をAqPrで. は うま く. 謝 辞:本. 研 究 の 一 部 は 科 学 研 究 費 基 盤C(課. 18560499,研. 究 代 表 者:川. 西 澄)お. 題 番 号:. よ び(財)河. 川環境. 観 測 す る こ とが で き な か っ た の で,多 項 目水 質 計 で計 測. 管 理 財 団 河 川 整 備 基 金 の補 助 を 受 けて 実 施 し た も の で あ. した河 床 か ら0.2mの 高 さ に お け る 底 層 濃 度 の変 化 を 図 一. る.こ. 10に 示 す.St.Bと. こ に記 して,深 甚 な る謝 意 を 表 しま す.. 同 様 に大 潮 期 に上 流 方 向 の輸 送 が 行 わ. れ,下 流 方 向 へ の 風 が 強 くな っ た場 合 に は さ らに上 流 方 向 へ の 輸 送 が 促 進 され る.ま た,流 量 が増 大 した場 合 に は下 流 方 向 へ の 土 砂 の輸 送 が 増 加 す る とい う結 果 に な っ て い る. 4. お わ り に 太 田 川 放 水 路 内 の 流 動 と土 砂 輸 送 の 変 動 特 性 を 解 明 す る た め に 超 音 波 ドップ ラ ー流 速 分 布 計 を用 い て 流 速,土 砂 濃 度 の 長 期 に わ た る現 地 観 測 を行 う と と もに 気 象 観 測 装 置 を 用 いて 水 路 上 の 風 速 に つ い て の 測 定 を行 った.そ の結 果,土. 砂 輸 送 量 の 変 動 特 性 お よ び そ れ に対 す る風 の. 影 響 に つ い て 次 の こ とが わ か った. 平 水 時 に は潮 汐 の変 動 が 最 も激 しい 大 潮 期 に お い て 流 動 の 非 対 称 性 の ため,上. 流 方 向 へ土 砂 は 輸 送 さ れ る.ま. 参. 考. 文. 献. 川 西 澄 ・荒 木 大志 ・福 岡捷 二 ・水 野 雅光(2007): 風 が太 田 川 河 口域 の塩水 遡上 と土砂 輸送 に与 え る影 響, 海 岸工 学 論文 集, 第54巻, pp.78‑786. 川 西 澄 ・胡 桃 田哲 也 ・Mahdi Razaz・ 水 野 雅 光 ・福 岡 捷 二 2008): 太 田川 放水 路 に お ける塩水 遡上 と懸濁 粒子 の輸 ( 送特 性, 水工 学論 文集, 第52巻, pp.1321‑1326 川 西澄 ・横 山智 弥 ・水 野 雅 光 ・福 岡捷 二(2008): 超音波流 ドップ ラー流速 分布 計 に よ る干 潟上 の浮 遊 堆積 物 の観測, 水工 学論 文集, 第52巻, pp.59‑106. Gailani,. J.,. C.K.. sediments. Ziegler,. inthe. Fox. and W.Lick, (1991): River,. J.. Great. The transport Lakes. Res.,. of. Vol.17,. pp.479-494 Goodrich, D.M. (1985): On stratification and wind-induced mixing in the Chesapeake Bay, PhD thesis, Marine Sciences Research Simpson, J.H, straining, estuarine. Center,. State Univ of New York,. Stony Brook,. N.Y.. J. Brown, J. Matthews and G. Allen (1990): Tidal density currents, and stirring in the control of.
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