チェーンを用いた簡易魚道の提案

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チェーンを用いた簡易魚道の提案

石川雅朗

(環境都市工学科)

Suggestion of a simple fish passes using chains

ISHIKAWA Masaaki

(Department of Civil Engineering) Abstract: Fish passes are structures constructed on artificial barriers that facilitate for the natural migration of diadromous fishes. In this study, we propose a simple fish passes using chains, it's called Chains Fish Passes. Chains Fish Passes arranged chains in a flow direction. We carried out interior observation experiments. We confirmed that the improvement of the going upstream efficiency of fishes in the chains fish passes.

Keywords: fish pass, chain, baffle plates, diadromous fish, Chains Fish Passes (CFP)

1. はじめに

河川の上下流が見渡せる橋の上に立って，川の流れを見れば，水面に現れる波や泡によって水が上流から下流へと絶え間なく流れていることを確認することができる．当たり前のことであるが，目の前にある川の水は元の水と同じものではない．同時にその時，河床は浸食作用によって削り取られ，運搬作用によって土砂は下流へと運ばれ，堆積作用によって運ばれた土砂は堆積する．河床の浸食，運搬，堆積作用が平衡状態にあれば，河床はダイナミックに変化をしているのにも関わらず，一見すると河床は何も変わらないように見える．河川計画を立案する場合，この平衡状態の河床勾配を維持するように計画を考えるのが基本である．河川で流送される土砂は，河床と擦れ合い，互いにぶつかりあって細かくなり，その粒径と粒径分布は変化する．底質（河床構成材料）の粒径の変化に関与する因子は流量など時間的に変化する複雑なものなので平衡勾配を事前シミュレーションで推定することは不可能に近い．そこで，現況河道における河床勾配を計画河道で用いることが適切である．このように河床勾配を定めて，河道を設計すると河道を合わせるために落差工を設ける必要が生じる．人の手の入らない自然な河道でも，河床に岩盤などがあれば，自然に落差ができる．その落差が大きい場合には．魚止めの堰，滝となり，そこから先には下流に生息する魚類は上ることが出来なくなる．河川には稲作をするための灌漑用水を提供する重要な役割がある．河川の水位は洪水等により安定していない．降雨が少ないことにより，極端に河川水位が低下することがある．ひと時の河川水位の観察では水位が一定であるかのように感じるが，河川水位もダイナミックに変動している．灌漑用水を安定して取水するには，河川にダムや堰を建設して河川水位を安定させる必要がある．ダムや堰は河川を横断する構造物で，河川に生息する魚類を遡上，降河させるためには魚道を設置する必要がある．また，河川水流による侵食作用は強く，堰の構造には堅牢性が求められる1,2,3,4,6）_． 99 木更津工業高等専門学校紀要第53号(2020)

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国土交通省の管理する直轄区間内の河川横断施設は1,277 基（H26 調査時）で，この内 43％が固定堰，27％が床止めとなっている．なお，同調査による魚道設置数は980 で，そのうち 65％が階段式， 21％が斜路式をなっている．この中には自治体が管理する分も含まれているが，自治体等が単独で管理するものも相当数あることが予想される5）_．

2. チェーン魚道の提案と観察実験

チェーン魚道概略図を図-１に示す．堰の堅牢性を高めるために側面図に示したように断面が半円形のコンクリート製の堰堤による堰は多くあると考えられる．河川水流の浸食性に対する堅牢性を高める横断形状ではあるが，頭頂部より下流の流れは射流となり，流速は速く，水深が非常に浅くなっている．写真1 に室内通水遡上観察実験の様子を示す夷隅川（千葉県）の潮止堰である桑田堰は概ねこの形状を有する堰堤になっている．夷隅川は夷隅川漁業協同組合によってアユ稚魚の放流事業が実施されている．夷隅川の河道は多様性に富み，千葉県内河川としてはアユの生育に適した河川のひとつである．春先の桑田堰では天然魚と思われるアユ稚魚の遡上が確認される．しかし，近年ではアユの個体数の急激な減少が内水面水産業の大きな問題となっている．アユにとって良好な摂餌場，生育場は桑田堰より上流部に位置している．アユ稚魚が桑田堰を越えて遡上することは重要である．桑田堰を越流する流れは射流で，流れは速く，水深は浅くなっている．遡上しようとするアユ稚魚は堰下流の中間までは遡上するが，速い流れに押し戻されると同時に水深が浅いために尾鰭でキックしても反力を得られずに遡上することが出来ない状況にあった．写真 2 はチェーン魚道の室内通水予備実験としてチェーンを１本設置した時の堰堤上の流れの様子を示したものである．流れが射流であるため，チェーンによって頭頂部付近で発生した波は下流方向に逆V 字形に広がっているのが確認できる．図-1 チェーン魚道概略図写真1 チェーン魚道の室内通水遡上観察実験写真2 チェーン魚道の室内通水予備実験１ 100 石川雅朗

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写真3，写真 4 は複数のチェーンを配置した場合である．予備実験なのでチェーンの配置間隔を決めるために，この時点ではチェーンの間隔は均等ではない．１本のチェーンにより発生した波は，隣接するチェーンにより発生した波と重なりあい，相対的に水深の深い領域が創りだされていることが確認できる．遡上する魚類にとって，わずか数ミリでも水深が深ければ尾鰭によるキックが有効に作用して堰堤を遡上することが可能になる．魚道設計の問題は典型的な学際的な問題である．速い水流による魚類の遡上の障害を取り除くためには，魚道を設け魚道水路内部に阻流板を配置して，上流からの水流の水勢を減少させることが必要である．魚類の遡上は階段を上るような感覚ではなく，可能であれば一気に遡上しようするものである．その場合，水勢の減少のために配置した阻流板が魚類の遡上の障害になってしまう恐れがある6)_．ここで提案するチェーン魚道においてチェーンを流れ方向に配置したのは，遡上する魚類の遡上経路を確保するためである．チェーンを流れと直交する方向に配置すれば，流れ方向に配置する場合よりも魚道内の水深をより深くすることができ，流れの勢いもより減ずることが出来るが，体長が10cm に満たないアユ稚魚にとってはチェーンそのものが遡上行動の障害となってしまう可能性が高い．写真 5 はアユの遡上行動観察の予備実験の様子である．チェーンとチェーンの間ではなく，チェーンと実験水路側壁の間を遡上している様子だが，体の半分が空気中に露出しながらも，尾鰭のキックによって遡上することが確認できる．遡上行動観察実験では室内実験水路において，アユ Plecoglossus altivelisを供試魚として用い，堰堤下流部に平均体長7.05 cm のアユ 23 尾を放流して，1 時間に堰堤を遡上した尾数をカウントした．観察実験結果を表-１に示す．ケース数が異なるが，チェーン有の場合，平均遡上尾数12 尾，チェーン無しの場合は11 尾といった結果を得た，チェーンの有無による顕著な差は求められなかった．写真3 チェーン魚道の室内通水予備実験 2 写真4 チェーン魚道の室内通水予備実験３写真5 アユ遡上行動観察予備実験 101 チェーンを用いた簡易魚道の提案

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表-１室内遡上行動観察実験結果一覧（アユ稚魚）実験コードチェーン観察開始観察終了遡上尾数（尾） 155-24a-01 有り 6:54 8:00 9 155-18a-01 有り 6:00 7:05 10 155-16a-01 有り 5:49 7:00 11 155-13a-01 有り 6:53 8:00 9 155-11a-01 有り 6:39 7:40 12 155-09a-01 有り 5:50 7:00 15 155-04a-01 有り 5:50 7:00 16 155-02a-01 有り 7:58 8:50 14 平均＝12 尾 155-17a-01 無し 6:03 7:05 10 155-12a-01 無し 5:52 7:00 10 155-10a-01 無し 6:25 7:27 11 155-08a-01 無し 9:00 10:12 11 155-05a-01 無し 5:50 7:00 12 155-03a-01 無し 7:58 8:55 13 平均＝11 尾堰下流にアユ稚魚 23 尾放流（平均体長 7.05cm），堰（水路幅）0.80 m，流量 Q=0.010 m3_/s．更なる検証実験の必要はあるが，遡上経路を見ると，チェーンの有効性を確認できる部分もあった．堰の管理者は国，地方自治体，土地改良区，水利組合など様々である．堰に新たに魚道を設置する，あるいは既設の魚道を改良する場合には漁業協同組合を含めた関係者で十分に協議する必要がある．特に既設の堰で改良工事を行う場合には，工事費用も高額になる．ここで提案するチェーン魚道はチェーンをただ置くだけなので工事費用を抑えることが出来るという利点もある．また，チェーンは船舶の部品のひとつでもあるので，製作販売業者も多く入手しやすいという利点もある．さらに，問題となっている魚道のメンテナンスもほとんど不要という利点もある．チェーンの大きさ，配置間隔など未解明の部分も多くあり，今後，更なる実験，研究を行う必要がある．今回の遡上行動観察実験は室内実験のみであるが，魚道の有効性を更に確認するために現地実験を行う必要性があると考える．

謝

辞

千葉県水産総合研究センター・内水面水産研究所より観察実験のために貴重なアユ稚魚を提供していただいた．ここに記して感謝申し上げます．元木更津工業高等専門学校・環境都市工学科・水工研究室，卒業研究生，梅原奈々氏には，チェーン魚道の魚類遡上行動に関する室内観察実験のデータ整理・分析にご助力いただいた．ここに記して感謝申し上げます．

参考文献

1) 鮭川・大矢・石崎・荒井・山本・𠮷𠮷本：「河川工学」．鹿島出版社．242p.，1992． 2) 玉井・水野・中村：「河川生態環境工学」．東京大学出版会．312p.，1993．

3) Clay, C. H. ：”Design of fishways and other fish facilities”, 2nd ed. Lewis Publishers, Ann Arbor, Michigan. 1995.

4) American Fisheries Society Meeting ： “Innovations in fish passage technology”. (Odeh M, eds), American Fisheries Society, Maryland，1999.

5) 川田・坂之井・塩井・惠美・都築：「直轄河川における既設魚道状況調査に関する報告」．リバーフロント研究所報告第27 号，pp.66-71．2016． 6) Ishikawa, M., Shirai, J.：”Fish pass using baffle effects of water flow without plates”， The JSFS 85th Anniversary-Commemorative International Symposium“Fisheries Science for Future Generations ”， Symposium Proceedings, No. 02015, 2017.

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(2019年10月7日受領)