東 京 湾 多摩 川 河 口沖 に お け る底 泥 の巻 き上 げに 関 す る現 地 観測
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(2) 東京 湾多 摩川 河 口沖 にお け る底泥 の巻 き上 げ に関す る現 地観 測. 517. 本 観 測 期 間 中 の 特 筆 す べ き事 象 と して,9月6日 日未 明 にか け て,台. か ら7. 風9号 が 関 東 地 方 に接 近 し,東 京 湾. 内 で は高 波 浪 の 発 生 や,多 摩 川 を は じめ とす る主 要 河 川 か らの 出水 が 生 じた.図‑3は. 台 風 接 近 時 を 含 む9月5日 か. ら同12日 ま で の7日 間 に お け る,風 況 お よ び波 浪 な ど の 時 系 列 変 動 を 示 した もの で あ る.風 に つ い て は気 象 庁 ア メ ダ ス(羽 田)の. デ ー タを,波 浪 に つ い て は観 測 点 よ り. 約5km北 方 に位 置 す る東 京 灯 標(東. 京 都 港 湾 局)で. の波. 浪 観 測 デ ー タを そ れ ぞ れ 参 照 した.水 位 につ い て は観 測 図‑2. 計 測機器 の設 置概 要図. 点 に て超 音 波 式 の水 位 計 に よ り測 定 され た デ ー タを 示 し て い る.台 風 接 近 時 に は風 向 き を東 か ら南 に変 え つ つ, 平 均 風 速 の 最 大 は20m/sを 超 え て い る.こ れ に対 応 して,. 表‑1. 波 高 ・周 期 も増 大 し,有 義 波 高 が2.5m,同. 使 用 した主 な計 測機 器 と測定 内容. 周 期 が5sを 超. え る高 波 浪 が 発 生 して い る.. (a)Wind speed. (b)Wind direction. (c)Water depth. (d)H1/3. (e)T1/3. 速 計(ADV)に. よ り乱 れ を含 め た詳 細 な流 動 場 の測 定 を,. ま た 超 音 波 式 流 速 分 布 計(ADCP)に. よ り全 水 深 を対 象 と. した流 速 場 の測 定 を 行 っ た.光 学 式 濁 度 計 に よ る測 定 結. 図‑3. 2007年9月5日0:00〜9月12日0:00に. 果 は,観 測 地 点 で採 取 さ れ た底 泥 試 料 を用 い た 検 定 を通 じてSS濃 度(単. 位:mg/l)に. 換 算 した.た. 度 が 約1,000mg/1を 超 え る と,濁 向 が 見 られ た こ と か ら,こ. 度 計 出 力 が 飽 和 す る傾. こ で は 換 算 値 が1,000mg/1程 測点周. ア サ ンプ ル(長 さ30cm)を. 層. 一 方 ,定 点 観 測 点 に お い て 多 項 目水 質 計(ア レ ッ ク社 製AAQ1183)に 度(DO)お. と,水. て シ ル トお よ び粘 土 の 泥 分 が98%以 上 を 占 め,特. DOに. 流 動 泥(中. は含 水 比 が400%を. 川 ら,2007)の. 超 え る 流 動 性 の高 い. 状 態 と な って い た.. 3. 観 測 結 果 と 考 察 (1) 観 測 期 間 中 の 海 象 条 件 と水 質. に表 層. よ り測 定 した,水 温,塩. 分,溶. 存酸 素濃. よ びSS濃 度 の鉛 直 分 布 を 図‑4に そ れ ぞ れ 示 す.. 台 風 擾 乱 を 経 験 す る以 前 の9月4日 の 結 果(破 線)を み る. 切 り して 得 た試 料 の分 析 結 果 に よ る と,ほ ぼ 全 層 に お い. (泥 深0‑3cm)で. おける. 位 お よび波 浪. だ し,SS濃. 度 以 下 の結 果 に つ いて 示 す もの とす る.一 方,観 辺 の 底 質 条 件 に つ い て,コ. 風 況,水. 温 ・塩 分 に お い て 水 深7m付. 近 に躍 層 が 発 達 し,. お い て も水 深 方 向 に 大 き く減 少 し,水 深 約15m以. 深 で は3mg/1以 下 の 貧 酸 素 状 態 に あ る こ とが わ か る.SS 濃 度 につ い て は,水 深 約12m付 近 と底 層 付 近 に わ ず か な 濃 度 の 増 大 が み られ る.こ れ に 対 し,台 風 通 過 か ら約2日 後 の9月9日 に お け る各 項 目 の 測 定 結 果(実 線)を 比 較 して み る と,塩 分 で は河 川 出水 に伴 う表 層 付 近 で の 著 しい低.
(3) 518. 海. (a)Temperature. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (a)Wave orbitalvelocity. (b)Salinity. (b) Curremt speedat 1.6mab. (c)DO. (c)Bottom shear stresses. (d) SSC. (d) Suspended Sediment Concentration. 図‑4. 水 質鉛 直分 布 の変化. 化 が み られ,水 温 お よ びDOに. つ い て は,い. ず れ も鉛 直. 方 向 に一 様 化 し混 合 して い る様 子 が わ か る.SS濃. 度 に. つ い て は,表 層 近 傍 お よ び 海 底 付 近 で 濃 度 が 高 くな って お り,河 川 出 水 や 海 底 泥 の 巻 き上 げ な ど に よ り生 じた 浮 遊 懸 濁 物 が,外. 図‑5. 底 面近 傍 での作 用外 力 とSS濃 度 変動. 力 の 静 穏 化 に 伴 い 沈 降 して 海 底 付 近 の. SS濃 度 の 上 昇 に起 因 して い る もの と 思 わ れ る.一 方,. (a)Velocity. 表 層 付 近 で み られ る高 濃 度 水 塊 につ い て は河 川 起 源 懸 濁 物 の うち沈 降 速 度 の小 さ な 微 細 粒 子 が表 層 に と ど ま って い た も の と思 わ れ るが,浮. 遊 粒 子 の組 成 等 の 詳 細 に つ い. て は不 明 で あ る. (2) 底 面 へ の 作 用 外 力 と底 泥 の巻 き 上 げ 台 風 来 襲 時 の 底 泥 の巻 き上 げ状 況 を把 握 す る た め,波 浪 等 に よ る 底 面 へ の 作 用 外 力 と,底 面 付 近 で のSSの 変 動 に つ い て詳 細 な 検 討 を加 え た.ま ず,図‑3に. 示 した有. (b)Power spectra. 義 波 高,有 義 波 周 期 お よ び水 深 か ら,微 小 振 幅 波 理 論 に 基 づ き求 め た底 面 直 上 で の波 に よ る軌 道 流 速 振 幅 の時 系 列 変 化 を 図‑5(a)に 示 す.当 観 測 地 点 で は平 均 水 深 が 約 23mで あ り,通 常 の 風 波(周 期3〜4s)で. は 波 浪 の影 響 は. 海 底 に達 す る こ と は な い.し か し,台 風 接 近 時 の9月6日 か ら7日 にか け て は,前 述 の よ う に周 期5sを 超 え る高 波 浪 が発 生 して お り,そ の 影 響 に よ り海 底 直 上 で の 軌 道 流 速 振 幅 は最 大 で10cmを 超 え て い る.波 高 の 増 大 が 顕 著 で あ った9月7日 午 前3時 に お け る,底 面 上10cmを てADVに. 対象とし. よ り測定 され た流 速 波 形 と,そ れ に対 す るパ ワ ー. ス ペ ク トル の 計 算 結 果 を 図‑6に 示 す.波 浪 に よ る底 面 近. 図‑6. 底 面 上10cmに. お け る 流 速 波 形 と パ ワ ー ス ペ ク トル.
(4) 東京 湾多 摩川 河 口沖 にお け る底泥 の巻 き上 げに関す る現地 観 測. 519. 傍 で の 周 期 的 な流 速 変 動 の 様 子 が捉 え られ て お り,そ の 卓 越 周 波 数 は波 浪 観 測 の 結 果 と一 致 して,5〜6sに ク が 見 られ る.ま. ピー. た,周 期10sを 超 え る周 波 数 帯 に も2. 次 的 な ピ ー クが み られ,よ. り長 周 期 な 変 動 成 分 も実 際 に. は作 用 して い た こ と が 伺 え る.一 方,ADCPに. よ り測 定. さ れ た 最 下 層(底 面 上160cm)で の平 均 流 速 を み る と(図 ‑5(b)) ,波 の 軌 道 流 速 振 幅 が 最 大 と な る 時刻 よ り もや や 遅 れ て増 大 し,約 半 日遅 れ て 最 大(50cm/s以. 上)の 流 れ が. 生 じて い る. これ ら,波 お よ び流 れ に よ る底 面 せ ん 断 応 力 を 以 下 に よ り評 価 した.ま. ず,波 に よ る底 面 せ ん 断 応 力 を 次 式 に. よ り求 め た.. 図‑7. (1) こ こ に,ρ:海. 水 密 度,fw:波. に よ る抵 抗 係 数,お. よ. 底 面 せん断 応力 と底面 直上 のSS濃 度 との関係. 面 せ ん 断 応 力(τw)の 泥 の 巻 き上 げ(特. 方 が 卓 越 し て い る こ と か ら,底. に表 層 泥 の 初 動)は 波 浪 運 動 に伴 う底. 面 付 近 で の振 動 流 の 作 用 に よ り生 じた もの と考 え られ る.. びub:底 面 で の 軌 道 流 速 振 幅 で あ る.抵 抗 係 数fwは,粗. 図‑7はSS濃. 度 長 さz0(こ こで は0.2mmと. 定 高 さ:底 面 上10cm)の. 仮 定)と. 軌 道 振 幅 と の比 で. あ る相 対 粗 度 長 さを 考 慮 して,0.0069〜0.1057の 化 さ せ た(Soulsby,1997).軌. 値 と 底 面 せ ん 断 応 力(τcw)と. 間 で変. の 関 係 を示 した もの で あ り,底 面 せ ん 断 応 力 が お お よ そ. 道 流 速 振 幅 は 上 述 した 有 義. 0.1Paを 超 え る と,底 泥 の 巻 き上 げ が 顕 著 と な る こ と が. 波 諸 元 に 対 して 求 め られ た 値 を こ こで は用 い た.一 方, 流 れ に よ る底 面 せ ん断 応 力 は,. こに,q:抵. わ か る. (3) 台 風 通 過 後 のSS濃 度 変 動 とSSフ ラ ック ス. (2) に よ り求 め た.こ. 度 の急 激 な 上 昇 が 生 じ る ま で のSS濃 度(測. 抗 係 数 お よ びU:平. 均流. 図‑5に よ る と,底 れ て,1/2水. 面 付 近 で のSS濃 度 の 増 大 に少 し遅. 深 層 で のSS濃 度 の上 昇 が み られ る.9月7日. 正 午 頃 に は,底. 面 上30cmと1/2水. 速 で あ り,こ こで用 い る流 速 の 測 定 高 さ(底 面 上160cm). 度 と な り,鉛. を 考 慮 して 抵 抗 係 数 は0.002と した(Dyer,1986).こ. て い た と考 え られ る.そ. れら. 深 層 で のSS濃 度 が 同 程. 直 方 向 に一 様 に 近 いSS濃 度 の分 布 に な っ の 後1/2水 深 層 で のSS濃 度 は減. の 算 定 結 果 を 図‑5(c)に 示 す.さ らに,同 図 に は 波 と流 れ. 少 す る も の の,底. の 相 互 作 用 を 考 慮 した 底 面 せ ん 断 応 力(Soulsby,1997)の. り,102mg/1の オ ー ダ ー の高 濃 度 な状 態 が 維 持 さ れ,底 面. 算 定 結 果 も示 して あ る.. 上10cmの. さ らに,こ れ らの作 用 外 力 下 に お け る底 泥 の巻 き上 げ に つ い て評 価 す る た め,図‑5(d)に たSS濃 度(底. 面 上10cmお. 底 面近傍 で測 定 され. よ び30cm)を. 水 深 の 約1/2に 相. 当 す る底 面 上12mで のSS濃 度 と共 に示 す.台. 風来襲以 前. は底 面 近 傍 よ り も底 面 上12mで のSS濃 度 の 方 が わ ず か に 高 い値 を示 して い る が,9月7日 て,底. の午 前0時 〜3時 頃 に か け. 面 上30cmで. は そ の 後 約1日 間 に わ た. 濁 度 計 に お い て は測 定 限 界 を超 え る状 態 が 続. い て い る.こ の期 間 に お い て は,流 れ に よ る 底 面 せ ん 断 応 力 が 支 配 的 とな り,そ れ に伴 う底 泥 の巻 き上 げ も生 じ て い た 一 方 で,河 川 出 水 に よ り供 給 さ れ た懸 濁 物 の底 層 付 近 へ の 沈 降 や,周 辺 海 域 か らの 移 流 の影 響 も受 けつ つ 高 濃 度 な状 態 が維 持 さ れて い た もの と考 え られ る. さ らに,そ. の 後 も底 面 付 近 のSS濃 度 は 台 風 以 前 の 濃. 層 で のSS濃 度 が 一 気 に 増 大 し103mg/1の オ ー ダ ー. 度 よ り も高 い状 態 が 維 持 さ れ て い る.こ の よ うな 台 風 後. に まで 達 し,底 泥 の巻 き上 げが 観 測 点 付 近 で 生 じて い た. のSS濃 度 が 高 い状 態 で 維 持 され て い た9月11日 に 測 定 さ. こ と を示 唆 す る結 果 と な って い る.こ の よ うな 水 深20m. れ た 底 層 付 近 で の 浮 遊 懸 濁 物 の粒 度 分 布 と,台 風 来 襲 以. 前 後 の海 域 で の 波 浪 に よ る底 泥 の巻 き上 げ につ い て は,. 前 の 測 定 結 果 とを 比 較 して 示 した も の が図‑8で あ る.同. 他 の 内 湾 域 で も観 測 さ れ て は い る も の の,SS濃. 図 は底 面 上10cmを. 度上 昇. 対 象 として設置 された現地 式粒 度分. 量 は数10mg/1に と ど ま って お り(た とえ ば 白石 ら,2000),. 布 計(Sequoia社 製 ・LISST100X)に. 本 観 測 結 果 で は よ り高 濃度 な 状 況 に な った こ とが 特 徴 的. 台 風 来 襲 以 前 は,比 較 的 粒 径 の 大 き な懸 濁 物 が 主 で あ る. で あ る.こ. の に対 し,台 風 後 の高 濁 度 期 の懸 濁 物 に は100m以. の よ う な底 泥 の 巻 き上 げ を 起 因 と す るSS濃. よ る測 定 結 果 で あ る.. 下の. 度 の増 大 と,作 用 外 力 の 関 係 を み て み る と,底 面 せ ん 断. 微 小 粒 子 が 相 対 的 に 多 く含 ま れ て い る.粒 径 が10〜100. 応 力 の 増 大 に 応 じてSS濃 度 も上 昇 して い る.低. mmの. 濃度 の. 粒 子 の 沈 降 速 度 は,フ. ロ ッ ク形 成 の 影 響 な ど粒 子. 状 態 か ら急 激 な 上 昇 が み られ た9月7日 午 前2時 〜3時 の 時. 形 状 の 影 響 を 考 慮 した と して も〜10‑2cm/S(〜8.6m/day). 点 で は,水 平 流 速 は10cm/sよ り も小 さ く,波 浪 に よ る底. の オ ー ダ ー(Dyer,1986)と. 推 定 さ れ る.し. たが って,河.
(5) 520. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (a)at 12m above the bottom. (b) nearthe bottom 図‑8. 底面 直上水 中 の浮遊懸 濁 物 の粒径. 川 出 水 に よ り発 生 した懸 濁 物 が 数 日間 か けて 海 底 付 近 ま で 沈 降 し集 積 し た こ と が,高 濃 度 な状 態 が しば ら く続 い た こ と の要 因 の 一 つ と考 え られ る. 一方 ,当 観 測 点 で のSS濃 度 お よ び 流 速 デ ー タ を 用 い て,台. 風 来 襲 時 を 含 む 期 間 に お け るSSの 輸 送 特 性 に つ. い て 検 討 した.底 面 近 傍 お よ び 底 面 上12mで. のSSフ ラ ッ. クス を 算 定 し,輸 送 方 向毎 の フ ラ ック ス の 積 算 値 と 時 々 刻 々 に お け るSSフ ラ ック ス を ベ ク トル 表 示 して 図‑9に 示 す.な. お,SS測. 図‑9. 底 面 せん断応 力 と底面 直上 のSS濃 度 との関係. 定 に 際 して 濁 度 計 の 測 定 限 界 を 超 え. て い る場 合 に は デ ー タ を 除 外 して あ る.同 図 に よ る と, 底 面 上12mで. は,9月7日. 正 午 頃 を ピー ク に 比 較 的 短 時 間. 謝 辞:東. 京 灯 標 に お け る波 浪 デ ー タ は東 京 都 港 湾 局 よ り. の う ち にSS輸 送 が 生 じて い る の に 対 し,海 底 付 近 で は7. 提 供 頂 い た.な お,本 調 査 は 国 土 交 通 省 主 催 の 羽 田周 辺. 日午 前3時 頃 の 底 泥 の 巻 き上 げ に よ るSS濃 度 の 上 昇 に 始. 水 域 環 境 調 査 研 究 委 員 会(委. ま り,そ の後 も高 濃 度 な状 態 が継 続 した8日 の 午 前 中 ま. 理 学 部 教 授)で. で 顕 著 なSS輸 送 が 生 じて い る こ とが わ か る.輸. 当委 員 会 に お け る委 員 諸 氏 との 議 論 に お い て,有 益 な助. 送 の方. 向 は いず れ も南 西 方 向 に 卓 越 して お り,東 京 湾 の湾 奥 か. 員 長:風. 呂田利夫東邦大学. の 活 動 の一 部 を と り ま と め た もの で あ る.. 言 等 を 頂 い た こ とを 付 記 し謝 意 を 表 す る.. ら湾 口 に 向 か って 懸 濁 物 の 輸 送 が生 じて い た こ と を意 味 す る.一 方,同. 図 の 表 示 期 間 に お け る最 後 部 の9月11日. は大 潮 期 に さ しか か り,潮 汐 流 の み に よ るSSの 輸 送 も わ ず か に み られ る も の の,台 風 擾 乱 時 の 影 響 と比 較 す る と極 め て小 さ く,今 回 の 気 象 擾 乱 に よ る底 泥 輸 送 へ の 影 響 が い か に 大 き な もの で あ っ た か が わ か る. 4. お. わ. 多 摩 川 河 口 沖 に お け る底 泥 の挙 動 の 把 握 を 目 的 と して, 月 間 の連 続 観. 測 を行 った.観 測 期 間 中 に は台 風 の接 近 に よ る東 京 湾 内 で の 高 波 浪 や,多 摩 川 を は じめ主 要 河 川 で の洪 水 が 発 生 し,底 泥 の 巻 き上 げ や 河 川 出 水 に よ る浮 遊 懸 濁 物 の 高 濃 度 化 が 観 測 さ れ た.海. 底 付 近 に お け るSS濃 度 の 上 昇 初. 期 に お い て は,流 れ よ り も波 の作 用 が 卓 越 して底 泥 の 巻 き上 げ が生 じて い た こ とが 確 認 さ れ た.波 浪 が 静 穏 化 し た後 も,海 底 付 近 で は 高 いSS濃 度 が 維 持 さ れ,SSフ. ラッ. ク ス解 析 の 結 果 に よ る と湾 奥 か ら湾 口 に 向 け て懸 濁 物 の 輸 送 が 顕 著 で あ っ た こ とが 示 さ れ た.. 考. 文. 献. 学 論文集, 第47巻, pp.1076‑1080. 瀬 口昌洋 ・渡辺 潔 ・加藤治(1989): 有 明海奥部浅海 域 における 底 層の流 れ と濁 りにつ いて, 海岸工学論 文集, 第36巻, pp. 819‑823.. り に. 底 面 付 近 を 中 心 とす る 流 況 ・濁 度 の約1ヶ. 参. 白石 修章 ・飯 島眞治 ・長野 国松 ・中辻啓二(2000): 関西国際 空 港 沖 にお ける潮 流 と波 に よる底泥 の巻 き上 げ現象, 海岸工. 中川 康之(2002): 東京 湾奥部で の底泥 の巻 き上 げ とその粒度分 布 特性 につ いて, 海岸工 学論文集, 第49巻, pp.1046‑1050. 中川康 之 ・有路隆一 ・松坂省一 ・諸星一信 ・八木宏 ・灘 岡和夫 ・ 古 殿太郎 ・大野幸正 ・島崎哲也(2007): 多摩川 河口沿岸域 にお ける底泥 の堆積分 布特性 の把握 に関す る現地調 査,海 岸 工学論文集, 第54巻, pp.1031‑1035. 中川康之 ・今林 章二 ・末 次広児(2002): 有 明海の底 泥輸送現 象 に関 す る現地 デ ータの解析, 海岸工 学論文集, 第49巻, pp.566‑570.. Dyer, K. R. (1986): Coastaland EstuarineSedimentDynamics,John Willy & Sons,342p. SanfordL.P. (1994): Wave-forcedresuspensionof upper Chesapeake Bay mud, Estuaries,Vol.17,No.1B,pp.148-165. Soulsby,R. L. (1997): Dynamicsof marine sands,ThomasTelford Publications,249 p..
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