土師ダムにおけるフラッシュ放流による河床環 境改善効果の検討
後藤 益滋
1・赤松 良久
2・乾 隆帝
3・海老野 秀典
4・河野 誉仁
5・山口 皓平
6・神谷 大介
71正会員 山口大学大学院学術研究員 創成科学研究科
（〒755-8611 山口県宇部市常盤台2-16-1） E-mail:[email protected]
2正会員 山口大学大学院准教授 創成科学研究科
（〒755-8611 山口県宇部市常盤台2-16-1） E-mail:[email protected]
3正会員 山口大学大学院助教（特命） 創成科学研究科
（〒755-8611 山口県宇部市常盤台2-16-1）
4非会員 山口大学工学部社会建設工学科（〒755-8611 山口県宇部市常盤台2-16-1）
5学生会員 山口大学大学院創成科学研究科（〒755-8611 山口県宇部市常盤台2-16-1）
6学生会員 山口大学工学部社会建設工学科（〒755-8611 山口県宇部市常盤台2-16-1）
7正会員 琉球大学准教授 工学部環境建設工学科（〒903-0213 沖縄県西原町千原1）
江の川上流域の土師ダムでは，フラッシュ放流が毎年行われているが，近年，土師ダム下流域にはオオ カナダモが広く繁茂しており，フラッシュ放流による付着藻類やオオカナダモの掃流による河川環境の改 善が期待されている．そこで，本研究では土師ダム下流域の江の川において放流前後の河床環境やオオカ ナダモの分布状況の現地調査を実施し，フラッシュ放流による河床環境改善効果を検討した．
土師ダムにおけるフラシュ放流は付着藻類やオオカナダモの減耗には一定の効果があるものの，河床攪 乱は生じておらず，底生動物に関しては現存量や生物相に変化は見られなかった．オオカナダモの流出も 流心部のみに限られており，再繁茂の可能性が高いことがわかった．
Key Words: Flush discharge, Damdown stream river environment, aquatic insect,E-densa
1. はじめに
流量調節機能を有するダムは，その下流域における流 量の平滑化や中小規模の出水では利水を優先し放流規模 が減少するため，土砂供給量の減少を引き起こし，河川 生態系へ大きな影響を及ぼしていることが指摘されてい る 1)．このうち，攪乱の低下に伴うシルト分の堆積や土 砂供給量の減少に伴って，土砂による河床付着物の剥離，
更新の機会が減少するという直接的影響，河床の粗粒化 により従来の底生動物が減少し，河床付着物の食圧が減 少する等の間接的影響が挙げられている．
そこで，ダム建設によって务化した河川環境を修復さ
せる試みの一環として，各地でフラッシュ放流が実施さ
れており 2), 3)，付着藻類や底生動物，魚類に与える影響
について調査が行われている 4)．広島県北部に位置する 土師ダム下流の江の川においては，ダム建設による河川 環境の変化によりアユの漁獲量の減少が報告されている ことから5)，付着藻類の剥離と更新を目的に平成15年度 より毎年3月の3週目を目途にフラッシュ放流を実施し，
アユの良好な餌場環境の回復を図っている 6)．フラッシ ュ放流は，河床環境の有効な改善に効果が期待されては いるものの，江の川では外来水生植物であるオオカナダ モEgeria densaの繁茂が近年問題視されている7), ,8)．後藤 ら 9)は土師ダム下流域を調査し，広範囲にわたってオオ 土木学会論文集B1(水工学) Vol.74, No.4, I_589-I_594, 2018.
カナダモが繁茂していること確認し，出水によって藻体 の流失を繰り返している可能性を指摘している．また，
水口ら10)は，同じ江の川水系内の灰塚ダムにおいて，下 流域をフラッシュ放流時に切れ藻のモニタリングを行っ て，フラッシュ放流における切れ藻の流失特性について 報告している．
本研究では，こうした背景から現在行われている土師 ダムのフラッシュ放流による下流河川の付着藻類や底生 動物の量の変化やオオカナダモの繁茂状況の変化を把握 して，フラッシュ放流による河床環境改善効果について 検討する．
2. 現地調査および解析方法 (1) 調査区間とフラッシュ放流
広島県三次市を流下する江の川のうち，土師ダム下流 から三川合流域までの約 40kmを調査対象とした（図- 1）．平成29年3月23日に実施されたピーク流量100 m3/sのフラッシュ放流の前後に調査を実施した．フラッ シュ放流実施時の土師ダムからの放流量の時系列変化を 図-2に示す
(2) 放流前後におけるオオカナダモの被度算出のため のUAVによる空撮
撮影範囲は，フラッシュ放流前の2017年3月22日及 びフラッシュ放流後の4月4日に，St.A, E, M, Rの4地点 で実施した．撮影は動画撮影（ファイル形式，MOV） を行い，空撮機材は，UAV（phantom4，DJI製）を使用 した．撮影条件は，晴天で，ISO400，シャッタースピー ドは 100～120の範囲であった．空撮後，映像データを Image Composite Editor（Microsoft Corporation）で歪みを最小 限に修正したスナップショット画像を作成したのち，そ の画像に対して，ArcGIS 10.2（ESRI社製）のジオリファ レンス機能を用いて位置座標の定義づけを行い，本種の 群落をトレースするポリゴンおよび低水路のポリゴンを 作成した．なお，トレースする際の最小面積は4m2に設 定した．作成したポリゴンを，採水地点から上流に 400m範囲内の群落及び低水路の面積を算出し，群落面 積を低水路面積で除することによって，低水路における 本種の被度を算出した．
(3) 放流前後の底生動物と付着藻類
試料採取は，フラッシュ放流前の2017年3月22日及 びフラッシュ放流後の4月4日に図-1に示す4地点（St.A, E, M, R）の瀬で行った．底生動物は，50×50cm コドラー ト付きのサーバーネットを用いて定量採取を行い，70%
エチルアルコールをあらかじめ入れたビニールパウチに 試料を保存した．付着藻類は，長径が約 20～30cmの礫 に5cm×5cmのゴム枠を当てがって，金ブラシでこすり 取り，純水で洗い落として 500mLボトルに保存した．採 取した試料は，保冷して実験室に持ち帰った．底生動物 は，種までの同定を行い湿重量を測定した．付着藻類は，
GF-Fフィルターで濾したのち，乾燥器で 95℃，24hrで 乾燥させ，乾燥重量を測定した．
(4) 放流時の流れ場の再現とオオカナダモの流失要因 の検討
放流ピーク時の河床変動を再現するため，iRIC
（International River Interface Cooperative）ソフトウェアの
Nays 2DH Floodソルバーを使用し，図-1に示す土師ダム
～下土師観測所下流 200m地点（区間 1），土師ダム～
吉田観測所（区間 2），吉田～上川立観測所（区間 3），
粟屋～三河川合流区間（区間4）の計4区間に分けた．
計算条件は，図-2に示すフラッシュ放流時（2017年3月 23日0時～3月24日0時）のダム放流量及び各観測所の
図-1 土師ダム下流の調査対象域
図-2 土師ダムからの放流量の時系列変化 0
20 40 60 80 100 120
3/23 0:00 3/23 12:00 3/24 0:00 3/24 12:00 流量（m3/s）
水位データより2017年のH-Q式を用いて各区間の上流 端に与える流量データを算出した．下流端は等流水深 とし，均一粒径（各区間ごとに 2017年の江の川横断測 量結果による粒度分布から算出, 区間 1:49.195㎜, 区間 2:51.15㎜, 区間3:79.9㎜, 区間4:153.24㎜）を与えて計算を おこなった．また，フラッシュ放流後のオオカナダモの 流失状況を把握するため，低水路上に10m×10mのグリ ッドを作成し，各グリッド内の群落面積を算出した．次 に，共通のグリッドで算出した放流前後（3月22日およ び4月4日）の面積差を流失面積として算出した．なお，
低水路と高水敷の境目等でグリッドに対して低水路の面 積が50%に満たないグリッドとフラッシュ放流前におけ るグリッド内被度が20％に満たないものは除外した．
3. 結果と考察
(1) 放流前後のオオカナダモ被度の変化
図-3に観測地点（St.A, E, M, R）におけるフラッシュ放
表-1 フラッシュ放流前後における底生動物の優占種
地点 放流前 放流後
St.A オオシマトビケラ 29.5% オオシマトビケラ 33.8%
St.E 巻貝 53.1% 巻貝 56.1%
St.M オオシマトビケラ 23.6% ヒゲナガカワトビケラ 24.8%
巻貝 24.8%
St.R 巻貝 80.4% 巻貝 75.5%
流前後の被度を示す．放流前のオオカナダモ 400mユニ ット被度は，6.1 （St. M）～51.0（St. E）%であった．フ ラッシュ放流後には，すべての観測地点で被度が減少し ており，特に，St.Eでは流心部においてもっとも大規模 な流出が起こっていた．しかし，どの地点においても群 落が完全に流失することはなく，河床に数株または小規 模の群落が残存しており，藻体本体が河床に残存してい れば，春から夏にかけて再び群落として繁茂，拡大する 可能性が高いと考えらえる．
(2) 放流前後の底生動物および付着藻類量の変化 調査地点（St.A, E, M, R）における放流前後の底生動物
前 後
図-3 フラッシュ放流前後のオオカナダモの被度の変化
±
St.A（フラッシュ放流前）
低水路:11252m2 オオカナダモ：1226m2 被度：10.9%
凡例
オオカナダモ（放流前）
低水路400m 200mライン
凡例
オオカナダモ（放流後）
低水路400m 200mライン
St.A （フラッシュ放流後）
低水路:11252m2 オオカナダモ：844m2 被度：7.5%
St.E（フラッシュ放流前）
低水路:9087m2 オオカナダモ：4361m2 被度：51.0%
St.E（フラッシュ放流後）
低水路:9087m2 オオカナダモ：2967m2 被度：32.6%
St.M（フラッシュ放流前）
低水路:15776m2 オオカナダモ：966m2 被度：6.1%
St.M（フラッシュ放流後）
低水路:15776m2 オオカナダモ：494m2 被度：3.1%
St.R（フラッシュ放流前）
低水路:17234m2 オオカナダモ：2875m2 被度：16.7%
St.R（フラッシュ放流後）
低水路:17238m2 オオカナダモ：1820m2 被度：10.6%
群集の変遷を表-1に示す．放流前後の底生生物群集の変 遷をみると，放流前後ともにトビケラ目または巻貝が組 成の20～56%を示す結果となった．また，観測地点のう ち，St.A，Mでは，礫の隙間に営巣するヒゲナガカワト ビケラ Stenopsyche marmorataまたはオオシマトビケラ Macrostemum radiatumであった．St.E, Rは巻貝であり，
St.Mを除いて放流前後で優占種の変化はみられなかった．
St.AやSt.Mで優占していたオオシマトビケラが卓越して 出現する場所は，普段から河床の変動が小さく，安定し た河床環境であることが想定される．図-4に示す放流前
後の底生動物の湿重量は，放流前（図の青バー）と放流 後（図の赤バー）と比べてもほとんどその変化が認めら なかった．このことからフラッシュ放流による河床の移 動は上流から下流までほとんど起きていない，または起 きてもごく小規模であるもとのと推察され，フラッシュ 放流の目的の一つである河床礫の移動については効果が 小さいものと推察される．図-5に示す放流前後の付着藻 類の乾燥重量は，放流前（図の青バー）と比べると，放 流後（図の赤バー）が30～70%程度小さくなる傾向を示 し，フラッシュ放流によるクレンジング効果がみられ，
図-4 フラッシュ放流前後の底生動物量の比較 図-5 フラッシュ放流前後の付着藻類量の比較
図-6 フラッシュ放流流量ピーク時における(a)流速コンターおよび(b)無次元掃流力コンター 観測地点 水位観測所
N
4.43.6
11.9 3.9
13.39.3 13.7
7.2
乾燥重量
（g/㎡）
105 15
観測地点 水位観測所 56.5 N
湿重量（g/㎡）
3010
60 20.1
16.8
32.530.3
56.4
14.518.6
St.A St.E St.M St.R
(a) 流速（m/s)
(b) 無次元掃流力 2.02.3
1.0 0
0.5 1.5 m/s
0.02 0.01
0 0.005 0.015
St.A St.E St.M St.R
一定の河床環境の改善効果が表れていることが示された．
(3) フラッシュ放流時の流れ場とオオカナダモの流失 率の関係
図-1に示す観測地点（St.A, E, M, R）における放流ピー ク時の流速及び無次元掃流力を図-6に示す．各観測地点 における流速と無次元掃流力のコンターをみると，各調 査区間の流速は，0.272～2.3m/sec，無次元掃流力は 0.001
～0.047の範囲にあり，粒径3mm以上の河床材料が動く
指標となる無次元限界掃流力0.05を下回っていた．計算 区間における粒径は，49.195～153.2㎜の範囲にあること から，土師ダムのフラッシュ放流の規模ではダム下流域 の河床変動までは見込めないことが推察される．また，
フラッシュ放流前後のオオカナダモの被度分布から求め
た 10m×10mのグリッドごとの流失率を図-7に示す．こ
のオオカナダモの流失率と流速，無次元掃流力との関係
を図-8に示す．これより，St.EおよびSt.Mでは弱い正の 関係性が認められ，流速や無次元掃流力の増加とともに，
藻体が流失しやすくなっているものと推察される．オオ カナダモは放流後の被度からみても，すべての調査区間 で減少しており，フラッシュ放流による影響を受けてい るものと思われるが，底生動物の挙動や流れ場解析の結 果からも，河床の変動はほとんど起きていないことが想 定され，オオカナダモの藻体は，根こそぎ流されている のではなく，藻体の一部がちぎれる切れ藻を多く発生し ているものと推察される．また，フラッシュ放流の時期 がオオカナダモの繁茂期前に実施されているため，一見、
切れ藻が下流へ流失しても問題がないものと思われがち であるが，切れ藻が広範囲に分散し，河床の礫に引っか かることで新たな群生地を作り出してしまう可能性も懸 念される．
フラッシュ放流は，付着藻類の剥離，更新には一定の 図-7 フラッシュ放流後のオオカナダモの流失率
図-8 オオカナダモの流失率と流速・無次元掃流力の関係
St.A St.E St.M St.R
R² = 0.0136
0 10 20 30 40 50 60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
流失率（％）
流速（m/s）
R² = 0.0438
0 10 20 30 40 50 60
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
流失率（％）
無次元掃流力
R² = 0.0305
0 10 20 30 40 50 60
0 0.5 1 1.5 2 2.5
流失率（％）
流速（m/s）
R² = 0.0158
0 10 20 30 40 50 60
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
流失率（％）
無次元掃流力 R² = 0.4108
0 10 20 30 40 50 60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
流失率（％）
流速（m/s）
R² = 0.4275
0 10 20 30 40 50 60
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
流失率（％）
無次元掃流力 R² = 0.1637
0 10 20 30 40 50 60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
流失率（％）
流速（m/s）
R² = 0.181
0 10 20 30 40 50 60
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
流失率（％）
無次元掃流力
St.A St.E St.M St.R
St.A St.E St.M St.R
効果を示しており，アユなどの藻類食者にとって餌場の 確保には一定の成果を出しているものと考えられる．し かしながら，底生動物の現存量や流れ場計算の結果から みても河床を大きく動かすまでには至っていない．した がって，オオカナダモに関しても流心部では一部流失が みられるものの，河床付近や側岸部にオオカナダモが残 存しているため，春から夏にかけて再び繁茂域が拡大す ると考えられる．
4. 結論
土師ダムで実施されているフラッシュ放流について，
以下の知見が得られた．
1) 放流前後のオオカナダモの400mユニット被度を比較 すると，流心部では一部流失がみられるものの，河床付 近や側岸部にオオカナダモが残存しているため，春から 夏にかけて再び繁茂域が拡大すると考えられる．
2) 底生動物の現存量は放流前後でほとんど変化がなかっ たことから，フラッシュ放流による河床の移動は土師ダ ムの直下から 40km下流の三川合流域までほとんど起き ておらず，起きてもごく小規模であると推察される．
3) 放流後の付着藻類の現存量は，放流前と比べて 30～ 70%程度小さくなる傾向を示し，フラッシュ放流による クレンジング効果が発揮されていることがわかった．し たがって，土師ダムにおけるフラッシュ放流はアユなど の藻類食者にとって餌場の確保には一定の成果を出して いる．
謝辞：本研究は，国土交通省受託研究「オオカナダモの 除去及び繁茂抑制に関する技術的支援（研究代表者：赤 松良久）」の一環として行われた．本研究に際して，国
土交通省中国地方整備局三次河川国道事務所から貴重な データの提供を頂いた．ここに記して謝意を表す．
参考文献
1) 安田実, 清水康生, 竹本隆之：流量変動が河川環境の 維持形成に果たす役割に関する研究，環境システム 研究，Vol.31，pp.77-84，1998.
2) 国土交通省東北地方整備局：最上川ダム総合管理事 務 所 http://www.thr.mlit.go.jp/mogami/sagae-info/flash- discharge.html．
3) 国土交通省出雲河川事務所：志津見ダムにおいて試 験的に実施したフラッシュ放流について神戸川の潮 発 電 所 水 利 使 用 に 関 す る 調 整 会 議 配 布 資 料 ， http://www.pref.shimane.lg.jp/kasen/kandogawa/kan- dogawa_suirisiyou.data/8kunishiryou.pdf，2016． 4) 小部貴宣，浅見和弘，大杉奉功，浦上将人，伊藤尚
敬：三春ダムにおけるフラッシュ放流によるダム下 流 河 川 の 環 境 改 善 に つ い て ， 応 用 生 態 工 学 ， Vol.8(1)，pp.15-34，2005．
5) 島根水産技術センター：第 1 回 江の川の天然アユ を増やすためのシンポジウム資料，島根水技セ研報，
№4，71-80，2012．
6) DECダム技術センター：土師ダム･灰塚ダムの連携 によるフラッシュ放流中国地方整備局，ダムニュー ス，No.351，2013．
7) 国 立 環 境 研 究 所 侵 入 生 物 デ ー タ ベ ー ス ： https://www.nies.go.jp/biodiversity/invasive/DB/detail/80670_ref.html.
8) 琵 琶 湖 博 物 館 WEB 図 鑑 「 外 来 生 物 」 ： http://www.lbm.go.jp/emuseum/zukan/gai-
rai/data/ookanadamo.html
9) 後藤益滋，赤松良久，乾隆帝，城垣真司，掛波優作，
山原康嗣，浜田大輔：土師ダム下流におけるオオカ ナダモの繁茂・流失要因の検討，河川技術に関する 論文集，第23巻，pp693-698，2017．
10) 水口雄介, 椿涼太, 河原能久, 松原功馬：フラッシュ 放流による沈水植物の流失特性，土木学会論文集B1
（水工学），Vol. 69 ，No. 4 pp. 1351- 1356，2013 (2017. 9. 29 受付)
EFFECT OF FLUSH DISCHARGE ON RIVER ENVIRONMENT IN THE DOWNSTREAM OF HAJI DAM
Masuji GOTO, Yoshihisa AKAMATSU, Ryutei INUI, Hidenori EBINO, Takanori KONO, Kohei YAMAGUCHI and Daisuke KAMIYA
An artificial flush flood have been conducting in the daownstream reach of Haji dam to improve the rivebed environment. In this area, the overgrowth of Egeria densa gives a negative impact on the river ecosystem. We investigated the change of the area covered by Egeria densa, the attached algae biomass and the benthic invertebrate biomass bofore and after the artificial flush flood.
The result indicated that the attached algae and the cover degree of Egeria densa decreased , on the ontrary the biomass of the benthic invertebrate almost never changed. However, the detachment of Egeria densa occurred only in the center of stream with high bed shear stress duing the peak of artificial flood.
This result indicates that the group of Egeria densa will expand the inhabitable area from the bank to the center of river again.
