資 料 第 160 回神戸市環境影響評価審査会 No. 10 生態系を考慮した 3 次元モデルによる 解析結果について 平成 29 年 9 月 株式会社神戸製鋼所

生態系を考慮した3次元モデルによる

解析結果について

平成29年9月

株式会社神戸製鋼所

資

料

第 1 6 0回神戸市 環境影響評価審査会 No.

1

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生態系を考慮した3次元モデルによる解析結果について 新設発電所の稼働に伴う水質への影響の確認のために、生態系を考慮した3次元モデルによる流 動・水質シミュレーション解析を実施し、現地調査結果等との検証を行い、水質に関する予測を行 いました。 対象時期は貧酸素水塊が発生し、水質が悪化しやすい夏季を対象としました。 以下に検討結果を示します。 １．計算手順 計算手順は図1-1のとおりになります。 図1-1 計算手順 流れの再現性検討 流動予測モデル作成 流動予測（現状）：夏季 生態系モデル作成 水質予測（現状） 水質の再現性検討 流動予測（将来）：夏季 水質予測（将来） YES NO YES NO パラ メ ータ ・潮 汐 条件 ・粘 性 係数 ・気 象 条件 ・河 川 流量 な ど 現地 調 査結 果 （潮 流 楕円 ） （夏 季 ：水 温 ・塩 分 ） パラ メ ータ ・流 入 負荷 量 ・水 質 の境 界 条件 ・拡 散 係数 など 現地 調 査結 果 （水 質 ） 公共 用 水域 測 定結 果

２．流動計算の計算式 流動の計算では、非圧縮粘性流体のNavier-Storkesの運動方程式とEulerの連続方程式を以下の ように変形して基礎方程式として用いています。なお、海水密度の計算は「国際状態方程式1980」 を用いています。 ① x方向の運動方程式

)

z

u

N

(

z

)

y

u

N

(

y

)

x

u

N

(

x

x

P

1

dz

x

g

x

g

fv

)

uw

(

z

)

uv

(

y

)

u

(

x

t

u

z y x 0 z 2

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

ρ

−

∂

∂ρ

ρ

−

∂

∂ζ

−

+

∂

∂

−

∂

∂

−

∂

∂

−

=

∂

∂

∫

② y方向の運動方程式

)

z

v

N

(

z

)

y

v

N

(

y

)

x

v

N

(

x

y

P

1

dz

y

g

y

g

fu

)

vw

(

z

)

v

(

y

)

uv

(

x

t

v

z y x 0 z 2

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

ρ

−

∂

∂ρ

ρ

−

∂

∂ζ

−

−

∂

∂

−

∂

∂

−

∂

∂

−

=

∂

∂

∫

③ 連続の式

0

z

w

y

v

x

u

=

∂

∂

+

∂

∂

+

∂

∂

④ 自由表面の式

∫

∫

₋ζ

−

_∂

∂

₋ζ

∂

∂

−

=

∂

∂ζ

H H

udz

)

_y

(

vdz

)

(

x

t

ここに、

u

,

v

,

w

：x、y、ｚ方向の流速成分（m/s） ζ ：平均水面から自由表面までの高さ（m）

H

：平均水面から海底までの深さ（m）

ρ

：流体の密度（kg/m 3 ）

f

：Coriolis parameter（s -1 ）

g

：重力加速度（m/s 2 ）

P

：大気圧（Pa）

N

_x

,

N

_y

,

N

_z ：x，y，ｚ方向の粘性係数（m 2 /s）

水温・塩分の計算では、Fickの拡散方程式を以下のように変形して基礎方程式として用いてい ます。 ⑤ 熱収支の式 ) z T K ( z ) y T K ( y ) x T K ( x ) wT ( z ) vT ( y ) uT ( x t T z y x ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ − ∂ ∂ − ∂ ∂ − = ∂ ∂ ⑥ 塩分の式

)

z

S

K

(

z

)

y

S

K

(

y

)

x

S

K

(

x

)

wS

(

z

)

vS

(

y

)

uS

(

x

t

S

z y x

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

∂

∂

+

∂

∂

−

∂

∂

−

∂

∂

−

=

∂

∂

ここに、

T

：水温（℃）

S

：塩分 z y x

,

K

,

K

K

：x、y、z方向の拡散係数（m 2 /s） ３．水質計算の概念図 水質計算に用いた生態系モデルの概念図は、図3-1になります。 図3-1 生態系モデルの概念図 分解 光合成 消費 〔底泥〕 炭素、窒素、リンの循環 溶存酸素（DO）の循環 日射 再曝気 溶存酸素 （DO） 無機態リン （DIP） 無機態窒素 ※ （DIN） 溶存態有機炭素 （DOC） 懸濁態有機炭素 （POC） 植物プランクトン （クロロフィルa） 枯死 移流・拡散 〔海水〕 〔水面〕 〔大気〕 消費 沈降 沈降 溶出 無機化 無機化 消費 消費 摂取 呼吸 細胞外分泌 流入負荷 ※無機態窒素（DIN）は、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素の総量である。 流入負荷

４．水質計算の計算式 水質計算の計算式は、以下の式に示すように物質の移流拡散方程式を基本として、生物化学過 程を生成消滅項の中で評価します。 z M dt dM z M K z y M K y x M K x wM z vM y uM x t M z y x ∂ ∂ −       +       ∂ ∂ ∂ ∂ +       ∂ ∂ ∂ ∂ +       ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ − ∂ ∂ − ∂ ∂ − = ∂ ∂ ω ) ( ) ( ) ( ここに、

M

：水質項目（mg/L） x

K

、

K

_y、

K

_y ：水平・鉛直方向の拡散係数（m 2 /s）

u

、

v

、

w

：水平・鉛直方向の流速（m/s）

ω

：沈降速度（m/s） dt dM ：生物化学過程項（生成消滅項）（mg/L/s） 各生物化学過程の定式化は、以下のとおりになります。 （１）植物プランクトン（PHY：mg/L） 植物プランクトンの生物量時間変化は、以下の式になります。 6 5 3 1 B B B B dt dPHY − − − = B 1：光合成による増殖量。 B 3：光合成により固定した炭素（有機物）の一部を溶存態有機物の形態で細部外に排出すること。 B 5：光合成によって生産された炭素を呼吸により消費する。有機物の無機化に相当する。 B 6 ：本来の 枯死 は細 胞の老 化によ る植 物プラ ンク ト ン生物 量の 減衰過 程で あ るが、 ここ では高次 栄養塩段階による摂食などモデルに含まれない因子を暗に表現する。 PHY PHY I DIP DIN T v B1 = 1( )µ1( , )µ2( , ) ) exp( ) ( 1 1 1 T T v =α β       + + = DIP K DIP DIN K DIN DIP DIN P N , min ) , ( 1 µ                 − −         − −

= _{exp 1 exp}− 2 _{exp 1 exp}− 1

) ( 1 ) , ( 0 0 1 2 2 kz opt kz opt I I I I z z k PHY I µ PHY PHY B3 =µ3( )

[

]

{

chl a C PHY

}

PHY) 0.135exp 0.00201 : ( 3 = − − µ PHY T v B5 = 5( ) ) exp( ) ( 2 2 5 T T v =α β PHY T v B₆ = ₆( ) ) exp( ) ( 3 3 6 T T v =α β

係 数 単 位 内 容 α 1 l/day 水 温0℃に お ける 増 殖速 度 β 1 l/℃ 温度 係 数（ 水 温 が10℃ 上昇 す ると 増 殖速 度 が何 倍 にな る か を決 定 ） T ℃ 水温 K n m mol /m 3 植物 プ ラン ク トン の 増殖 に 関 する 無 機態 窒 素の 半 飽和 定 数 K p m mol /m 3 植物 プ ラン ク トン の 増殖 に 関 する 無 機態 リ ンの 半 飽和 定 数 k 1/m 消散 係 数 z 1, z2 m 水深 （z 1 ＜z 2 ） I 0 ly/day 海面 の 光強 度 I opt ly/day 植物 プ ラン ク トン の 増殖 に 関 する 最 適光 量 [Chl-a:C] - 植物 プ ラン ク トン 中 のク ロ ロ フィ ルaとCの 割合 α 2 l/day 水 温0℃に お ける 呼 吸（ 無 機 化） 速 度 β 2 l/℃ 温度 係 数（ 水 温 が10℃ 上昇 す ると 呼 吸（ 無 機化 ） 速度 が 何 倍に な るか を 決定 ） α 3 l/day 水 温0℃に お ける 枯 死速 度 β 3 l/℃ 温度 係 数（ 水 温 が10℃ 上昇 す ると 枯 死速 度 が何 倍 にな る か を決 定 ） （２）懸濁態有機炭素 （POC：mg/L） 本モデルでは懸濁態有機物は懸濁態有機炭素として計算しており、PON（懸濁態有機窒素）、 POP（懸濁態有機リン）は、元素比P/C、N/Cを乗じて算出します。生物量時間変化は、以下の式 になります。 13 12 6 B B B dt dPOC − − = B 6 ：植物プランクトンの枯死。 B 12 ：微生物による分解。酸素濃度が低いほど分解速度は遅くなる。 B 13：分解余剰物生成。懸濁態有機物の大部分は細菌により無機化されるがフミンのような難分解 性の部分は無機化せず溶存態の有機物となる。κは懸濁態有機物の直接無機化量に対する余 剰物生成の割合を示す。 PHY T v B₆ = ₆( ) ) exp( ) ( _{3 3} 6 T T v =α β POC DO T v B₁₂ = ₈( , ) DO DO DO T DO T v + = 1 6 6 8( , ) α exp(β ) 12 13 B B =κ 係 数 単 位 内 容 α 6 l/day 細菌 の 懸濁 態 有機 物 の無 機 化 に関 す る速 度 β 6 l/℃ 細菌 の 懸濁 態 有機 物 の無 機 化 に関 す る温 度 係数 ＤＯ 1 mg/l 細菌 の 懸濁 態 有機 物 の無 機 化 に関 す る溶 存 酸素 濃 度影 響 を 表す 係 数 κ - 分解 余 剰生 成 物の 割 合

（３）溶存態有機炭素 （DOC：mg/L） 本モデルでは溶存態有機物は溶存態有機炭素として計算しており、DON（溶存態有機窒素）、 DOP（溶存態有機リン）は、元素比P/C、N/Cを乗じて算出します。生物量時間変化は、以下の式 になります。 15 13 3 B B B dt dDOC − + = B 3：光合成により固定した炭素（有機物）の一部を溶 存態有機物の形態で細部外に排出すること。 B 13：分解余剰物生成．懸濁態有機物の大部分は細菌により無機化されるがフミンのような難分解 性の部分は無機化せず溶存態の有機物となる。κは懸濁態有機物の直接無機化量に対する余 剰物生成の割合を示す。 B 15 ：無機化。ここでは懸濁態有機物が無機化されるのに準じて温度と溶存酸素濃度の関数とする。 酸素濃度が低いほど分解速度は遅くなる。 PHY PHY B3 =µ3( )

[

]

{

chl a C PHY

}

PHY) 0.135exp 0.00201 : ( 3 = − − µ 12 13 B B =κ DOC DO T v B15 = 9( , ) DO DO DO T DO T v + = 2 7 7 9( , ) α exp(β ) 係 数 単 位 内 容 α 7 l/day 細菌 の 溶存 態 有機 物 の無 機 化 に関 す る速 度 β 7 l/℃ 細菌 の 溶存 態 有機 物 の無 機 化 に関 す る温 度 係数 ＤＯ 2 mg/l 細菌 の 溶存 態 有機 物 の無 機 化 に関 す る溶 存 酸素 濃 度影 響 を 表す 係 数 （４）無機態リン （DIP：mg/L） 本モデルでは無機態リン（DIP）は、リン酸態リン（PO 4 -P）として計算します。植物プラン クトン、懸濁態有機物、溶存態有機物中のP/C元素組成比を乗じてDIPへの換算を行います。無 機態リンの時間変化は、以下の式になります。

[

P:C

]

( B1 B5)

[

P:C

]

B12

[

P:C

]

B15 B16 dt dDIP DOC POC PHY − + + + + = B 1 ：植物プランクトンの光合成に伴う取り込み。 B 5：植物プランクトンの呼吸（無機化）に伴う供給。 B 12：懸濁態有機物の細菌による無機化に伴う供給。 B 15 ：溶存態有機物の無機化に伴う供給。 B 16 ：海底からの溶出。 PHY PHY I DIP DIN T v B₁ = ₁( )µ₁( , )µ₂( , ) ) exp( ) ( _{1 1} 1 T T v =α β       + + = DIP K DIP DIN K DIN DIP DIN P N , min ) , ( 1 µ

                − −         − −

= _{exp 1 exp}− 2 _{exp 1 exp}− 1

) ( 1 ) , ( 0 0 1 2 2 kz opt kz opt I I I I z z k PHY I µ PHY T v B₅ = ₅( ) ) exp( ) ( _{2 2} 5 T T v =α β POC DO T v B₁₂ = ₈( , ) DO DO DO T DO T v + = 1 6 6 8( , ) α exp(β ) DOC DO T v B15 = 9( , ) DO DO DO T DO T v + = 2 7 7 9( , ) α exp(β ) h DO T v B δ 1 ) , ( 10 16 = ) exp( ) , ( 8 8 10 T DO T DO v =α β −γP 係 数 単 位 内 容 [Ｐ ：Ｃ PHY ] - 植物 プ ラン ク トン 中 のP/C比 [Ｐ ：Ｃ DOC ] - 溶存 態 有機 物 中の P/C比 [Ｐ ：Ｃ POC ] - 懸濁 態 有機 物 中の P/C比 δ h m 海底 直 上層 の 層厚 γ P (mg/L) -1 溶出 速 度の DO依存 性 を関 す る 係数 α 8 mg/m 2 /day 底泥 か らの 無 機態 リ ンの 溶 出 速度 β 8 l/℃ 底泥 か らの 無 機態 リ ンの 溶 出 に関 す る温 度 係数 （５）無機態窒素（DIN：mg/L） 本モデルでは無機態窒素（DIN）は、アンモニア態窒素NH 4-N、亜硝酸態窒素NO2-N、硝酸態窒 素NO 3 -Nの和として扱います。植物プランクトン、懸濁態有機物、溶存態有機物中のN/C元素組 成比を乗じてDINへの換算を行います。無機態窒素量の時間変化は、以下の式になります。

[

N:C

]

( B1 B5)

[

N:C

]

B12

[

N:C

]

B15 B17 dt dDIN DOC POC PHY − + + + + = B 1：植物プランクトンの光合成に伴う取り込み。 B 5：植物プランクトンの呼吸（無機化）に伴う供給。 B 12 ：懸濁態有機物の細菌による無機化に伴う供給。 B 15：溶存態有機物の無機化に伴う供給。 B 17：海底からの溶出。 PHY PHY I DIP DIN T v B1 = 1( )µ1( , )µ2( , ) ) exp( ) ( 1 1 1 T T v =α β       + + = DIP K DIP DIN K DIN DIP DIN P N , min ) , ( 1 µ                 − −         − −

= _{exp 1 exp}− 2 _{exp 1 exp}− 1

) ( 1 ) , ( 0 0 1 2 2 kz opt kz opt I I I I z z k PHY I µ

PHY T v B5 = 5( ) ) exp( ) ( _{2 2} 5 T T v =α β POC DO T v B₁₂ = ₈( , ) DO DO DO T DO T v + = 1 6 6 8( , ) α exp(β ) DOC DO T v B₁₅ = ₉( , ) DO DO DO T DO T v + = 2 7 7 9( , ) α exp(β ) h DO T v B δ 1 ) , ( 10 17 = ) exp( ) , ( _{9 9} 10 T DO T DO v =α β −γN 係 数 単 位 内 容 [Ｎ ：Ｃ PHY ] - 植物 プ ラン ク トン 中 のN/C比 [Ｎ ：Ｃ DOC ] - 溶存 態 有機 物 中の N/C比 [Ｎ ：Ｃ POC ] - 懸濁 態 有機 物 中の N/C比 δ h m 海底 直 上層 の 層厚 γ P (mg/L) -1 溶出 速 度の DO依存 性 を関 す る 係数 α 9 mg/m 2 day 底泥 か らの DINの 溶出 速 度 β 9 l/℃ 底泥 か らの DINの 溶出 に 関す る温 度 係数 （６）溶存酸素（DO：mg/L） 溶存酸素（DO）の変化量は、消費と生産のバランスにより定式化しています。本モデルは全 変化量を一旦、炭素量に置き換えて与えるため、溶存酸素濃度の変化を扱う場合においても、 植物プランクトン、懸濁態有機物、溶存態有機物中の酸素要求量と炭素元素組成比を用いて計 算を行います。溶存酸素の時間変化は、以下の式になります。

[

TOD:C

]

(B1 B5)

[

TOD:C

]

B12

[

TOD:C

]

B15 D6 D7 dt dDO DOC POC PHY − − − − + = B 1 ：植物プランクトンの光合成に伴う生成。 B 5：植物プランクトンの呼吸（無機化）に伴う消費。 B 12：懸濁態有機物の細菌による無機化に伴う酸素消費。 B 15 ：溶存態有機物の無機化に伴う酸素消費。 D 6 ：底泥による酸素消費。 D 7：再曝気による酸素供給。 PHY PHY I DIP DIN T v B1 = 1( )µ1( , )µ2( , ) ) exp( ) ( 1 1 1 T T v =α β       + + = DIP K DIP DIN K DIN DIP DIN P N , min ) , ( 1 µ PHY T v B₅ = ₅( ) ) exp( ) ( _{2 2} 5 T T v =α β POC DO T v B₁₂ = ₈( , )

DO DO DO T DO T v + = 1 6 6 8( , ) α exp(β ) DOC DO T v B₁₅ = ₉( , ) DO DO DO T DO T v + = 2 7 7 9( , ) α exp(β ) h k D₆ = B h DO DO k D7 = a( s − )/ 飽和量DOsの計算は海洋観測指針に基づき、以下の式から計算しました。 0017 . 0 3 b 014259 . 0 2 b 033096 . 0 1 b 89492 . 21 4 a 3483 . 143 3 a 6339 . 249 2 a 4292 . 173 1 a Cl K : 15 . 273 T T ) 0 . 100 T ( 3 b ) 0 . 100 T ( 2 b 1 b Cl ) 0 . 100 T ( 4 a ) 0 . 100 T log( * 3 a ) T 0 . 100 ( 2 a 1 a Howa ) Howa exp( 2 Howa ) 0 . 55 0 . 88 ( 2 Howa DO 2 s − = = − = − = = = − = + =       + + + + + + = = = ：塩分 ） 水温（ 係 数 単 位 内 容 [Ｔ ＯＤ ： Ｃ PHY ] - 植物 プ ラン ク トン 中 の炭 素 と 溶存 酸 素の 重 量比 [Ｔ ＯＤ ： Ｃ DOC ] - 溶存 態 有機 物 中の 炭 素と 溶 存 酸素 の 重量 比 [Ｔ ＯＤ ： Ｃ POC ] - 懸濁 態 有機 物 中の 炭 素と 溶 存 酸素 の 重量 比 k B mg/m 2 /day 底質 の 酸素 消 費速 度 ka - 再曝 気 係数

（７）化学的酸素要求量（COD：mg/L） 化学的酸素要求量（COD）は、全有機炭素（TOC）とCODの関係から換算して求めました。今回 の夏季現地調査におけるTOCとCODの関係を整理した結果、CODはTOCの約2.24倍であったことか ら、CODの濃度は植物プランクトン、懸濁態有機物、溶存態有機物の各計算結果の炭素濃度を足 し合わせ2.24倍しました。 図4-1 夏季現地調査結果のTOCとCODの関係

５．水質計算の諸元 水質計算の諸元は、以下のとおりです。 （１）計算領域 計算領域は、図5-1のとおりです。 計算格子幅は第1エリアが900m、第2エリアが300m、第3エリアが100m、第4エリアが50m となります。潮流計算は第1～第4エリアを、水質計算は第3エリア、第4エリアを計算対象 範囲としました。 図5-1 計算領域

0 20km

N 第2エリア 第1エリア 第4エリア 第3エリア 第3エリア 神戸製鉄 所 火力発電 所（仮 称） 神戸製鉄 所 火力発電 所（仮 称）

（２）流動計算条件 流動計算の計算条件は、表5-1のとおりです。 表5-1 流動計算の計算条件 項目 条件 流れ場 潮流（半日周期） 潮位 第1エリア西 振幅：15.0cm 遅角：330.0度 第1エリア南 振幅：38.0cm 遅角：186.0度 レベルモデルの層間隔 水深20mまでは2m間隔、20m以深は1層 初期水温 20～31℃（夏季の現地調査結果を参考に設定） 初期塩分 29～32 （夏季の現地調査結果を参考に設定） 大気との熱のやり取り 夏季、神戸の平年値を使用 流入河川 大和川、淀川、神崎川、武庫川、夙川、芦屋川、宮川、 高橋川、天上川、住吉川、天神川、石屋川、高羽川、都 賀川、西郷川、生田川、宇治川 河川流量 流域面積と猪名川の平水時比流量（神崎川、武庫川は淀 川の平水時比流量）から算定 水平粘性係数 1×10 4 ～5×10 5 cm 2 /s 水平拡散係数 1×10 4 ～5×10 5 cm 2 /s 鉛直拡散係数 0.1 cm 2 /s （３）水質計算の諸元 水質計算の計算条件は、表5-2および表5-3のとおりです。 表5-2 水質計算の計算条件 項目 条件 日射量 気象台測候所 大阪の平成22年から平成26年の7月か ら9月の毎時日別全天日射量の平均値 負荷量を設定した河川 夙川、芦屋川、宮川、高橋川、天上川、住吉川、天神川、 石屋川、高羽川、都賀川、西郷川、生田川 負荷量を設定した 下水処理場 芦屋下水処理場、南芦屋下水処理場、ポートアイランド 下水処理場、東灘下水処理場 水平拡散係数 5×10 4 cm 2 /s 鉛直拡散係数 0.1 cm 2 /s

表5-3 水質計算の主要な生化学的パラメータ 項目 内容 単位 設定値 参考 文献 植物 プランクトン 増殖速度（水温0℃） 1/day 0.56 1 増殖速度の温度係数 1/℃ 0.0693 1 無機態窒素の半飽和定数 mmol/m 3 3 1 無機態リンの半飽和定数 mmol/m 3 0.1 1 呼吸速度（水温0℃） 1/day 0.03 1 呼吸速度の温度係数 1/℃ 0.0524 1 植物プランクトンの増殖，最適光量 ly/day 250 1,2 枯死速度（水温0℃） 1/day 0.001 1 枯死速度の温度係数 1/℃ 0.0693 1 懸濁態有機物 （POC） 無機化速度（水温0℃） 1/day 0.0124 2 無機化速度の温度係数 1/℃ 0.07 2 溶存態有機物 （DOC） 無機化速度（水温0℃） 1/day 0.00434 2 無機化速度の温度係数 1/℃ 0.0693 2 無機態リン （DIP） 植物プランクトン中のP/C比 － 0.025 3 溶存態有機物中のP/C比 － 0.0943 4 懸濁態有機物中のP/C比 － 0.0131 4 底泥の溶出速度（水温0℃） mg/m 2 /day 14.1 5 底泥の溶出に関する温度係数 1/℃ 0.014 5 無機態窒素 （DIN） 植物プランクトン中のN/C比 － 0.15 3 溶存態有機物中のN/C比 － 0.213 3 懸濁態有機物中のN/C比 － 0.177 3 底泥の溶出速度（水温0℃） mg/m 2 /day 1.36 5 底泥の溶出に関する温度係数 1/℃ 0.08 5 溶存酸素 （DO） 再曝気係数 － 0.6 6 底泥の酸素消費速度 mg/m 2 /day 1,750×1.05 （20-水温 ） 7 参考 文 献 1. 古川 恵 太・ 細 川恭 史 （1994）： 浅 場の 窒 素収 支 を考 慮 し た 3 次 元物 質 循環 モ デル の 構 築と 計 算事 例 、港 湾 技術 研 究 所報 告 、33、27-56. 2. 中 田喜 三 郎（ 1993）：物 理 過程 の 変動 と 沿岸 と 外洋 の 物 質フ ラ ック ス の推 定 、沿 岸 海 洋研 究 ノー ト 、30、139-152. 3. 通商 産 業省 産 業公 害 防止 協会 ：(1988)富栄 養 化予 測 手 法マ ニ ュア ル-富 栄養 化 実施 例 4. 平 成28年8月 の 現地 調 査 結果 （ 夏季 ） 5. 細 川 恭 史 、 三 好 英 一 、 堀 江 毅 ： (1981) 栄 養 塩 溶 出 速 度 の 温 度 ・ DO依 存 性 に つ い て 、 港 湾 技 術 研 究 資 料 、 No.405、 p3-39 6. 松 梨史 郎 （1993）： 閉鎖 性 海域 の 窒素 ・ リン ・ 溶存 酸 素 の予 測 モデ ル 、海 岸 工学 論 文 集、 40.1076-1080. 7. 山 根 信 之 、 寺 口 貴 康 、 中 辻 啓 二 、 村 岡 浩 爾 （ 1998）： 大 阪 湾 に お け る 水 質 の 季 節 変 動 に 関 す る 数 値 実 験 、 水 工 学 論 文集 、 第42巻 、p739-744a

（４）発電所の諸元 現状再現計算における発電所の諸元は、表5-4のとおりです。 な お 、 放 水 口 よ り 放 水 す る 冷 却 水 に は 、 取 水 箇 所 （ 取 水 口 位 置 底 層 ） の 水 質 濃 度 （COD,T-N,T-P,DO）を条件として与えています。 表5-4 現状再現計算における発電所の諸元 設備 排水量（m 3 /日） 特定排出水の負荷量（kg/日） 冷却水 特定排出水 化学的酸素 要求量 （COD） 全窒素 （T-N） 全リン （T-P） 神戸製鉄所 1,056,379 7,441 28.9 109.9 0.67 神戸発電所 （既設設備） 5,616,000 1,348 2.7 1.7 0.12 （５）河川及び下水処理場の諸元 現状再現計算における河川及び下水処理場処理水の諸元は、表5-5のとおりです。 河川流量は、各河川の流域面積に猪名川の比流量を乗じて求めました。各河川の負荷量は、 平成22～26年の7～9月の公共用水域水質測定結果を基に設定しました。 下水処理場処理水の放水流量及び負荷量は、平成22～26年の実績値の平均値を用いました。 表5-5 現状再現計算における河川及び下水処理場の諸元 地点 DIN （kg/日） DIP （kg/日） POC （kg/日） DOC （kg/日） 夙川 4.65 0.13 0.23 2.10 芦屋川 3.38 0.06 0.22 1.96 宮川 1.43 0.02 0.13 1.20 高橋川 1.61 0.22 0.21 1.87 天上川 3.26 0.11 0.22 2.02 住吉川 7.34 0.09 0.28 2.52 天神川 1.49 0.03 0.08 0.70 石屋川 0.99 0.02 0.11 0.99 高羽川 0.88 0.04 0.03 0.24 都賀川 7.98 0.07 0.23 2.12 西郷川 4.90 0.15 0.31 2.81 生田川 5.52 0.10 0.14 1.31 芦屋川処理場 432.74 27.84 34.78 316.22 南芦屋処理場 9.33 0.081 0.75 6.82 ﾎﾟｰﾄｱｲﾗﾝﾄﾞ処理場 65.43 0.59 5.26 47.81 東灘処理場 1596.06 58.34 128.29 1166.29

６．再現計算結果 流動計算及び生態系モデルを用いた水質計算におけるモデルの整合性の検討は、以下のとおり です。 （１）流動計算 流動計算の再現性について、大阪湾の流れを代表する沖ノ瀬環流の確認と、現地調査結果（平 成28年2月、5月、8月、11月）から得られたM 2分潮の潮流楕円図と比較しました（図6-1）。 大阪湾を対象とする第1エリアの流動計算結果（平均流）をみると、淡路島の東側に直径10km 以上の時計回りの渦が発生しており、沖ノ瀬環流を概ね再現できています。 また、各調査地点の潮流楕円図と比較した結果、計算結果は概ね調査結果の流れの向きと速 度の傾向を捉えており、流動モデルによって計算した対象海域周辺の流れの整合性を確認しま した。 図6-1(1) 大阪湾の流動計算結果 沖ノ瀬環流

図6-1(2) 潮流再現計算結果と調査結果の比較 0 2500m N 10 CM/SEC 冬季 春季 夏季 計算 秋季

（２）水質計算 生態系モデルを用いた水質計算の再現性について、図6-2に示す平成22～26年度の7～9月 における公共用水域の水質測定結果（兵庫県）と計算結果を比較しました。比較した結果は、 図6-3のとおりです。 COD、T-N、T-Pの計算結果は表層、底層ともに過年度の公共用水域の水質測定結果の最小値及 び最大値の範囲内に収まっています。また、底層DOについても、過年度の公共用水域の水質測 定結果の最小値及び最大値の範囲内に収まっています。 以上の結果から、生態系モデルを用いて計算した結果は、対象海域周辺の水質の状況を概ね 再現できており、モデルの整合性を確認しました。 図6-2 公共用水域の水質測定点

図6-3(1) 公共用水域の水質測定結果と計算結果の比較（表層COD、TN、TP） 0 2.5 5 7.5 10 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 表層/COD 0 1 2 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 表層/TN 0 0.1 0.2 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 表層/TP × 計算結果 ○ 公共用水域の水質測定夏季平均値 ― 公共用水域の水質測定 最大値 ― 公共用水域の水質測定 最小値 mg/L mg/L mg/L

図6-3(2) 公共用水域の水質測定結果と計算結果の比較（底層COD、TN、TP、DO） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 底層/COD 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 底層/TN 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 底層/TP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 第 2 工 区 南 六 甲 大 橋 葺 合 港 摩 耶 大 橋 第 4 工 区 南 沖 合 (1 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 東 第 6 防 波 堤 北 神 戸 市 東 部 沖 1 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (3 ) 神 戸 市 東 部 沖 2 第 4 工 区 南 沖 合 (2 ) ポ ー ト ア イ ラ ン ド 南 沖 合 (1 ) 六 甲 ア イ ラ ン ド 南 観 測 塔 底層/DO × 計算結果 ○ 公共用水域の水質測定夏季平均値 ― 公共用水域の水質測定 最大値 ― 公共用水域の水質測定 最小値 mg/L mg/L mg/L mg/L

７．新設発電所影響による水質影響について 本事業において、新設発電所（温排水量60m 3 /s）の稼働後における水質への影響について着目 されており、特に、対象海域となる神戸港内は閉鎖性が強い海域であり、新設発電所による温排 水量の増加によって成層が強まることで、底層DOが悪化する可能性が指摘されております。 新設発電所の稼働に伴う水質に関する影響について、整合性を確認した生態系モデルを用いて 予測及び評価を実施しました。 （１）計算諸元 新設発電所の影響を把握する目的のため、新設発電所以外の諸元（地形、放水流量、負荷量） は将来条件で固定とし、新設発電所ありの場合と新設発電所なしの場合の水質計算結果を比較 しました。 予測に用いた既設設備および新設発電所の諸元は表7-1のとおりです。 な お 、 放 水 口 よ り 放 水 す る 冷 却 水 に は 、 取 水 箇 所 （ 取 水 口 位 置 底 層 ） の 水 質 濃 度 （COD,T-N,T-P,DO）を条件として与えています。 表7-1 既設設備及び新設発電所の排水量及び負荷量 （２）COD,T-N,T-Pの予測結果 新設発電所の稼働前（新設発電所なし）、稼働後（新設発電所あり）における各項目の予測結 果は図7-1のとおりです。 新設発電所の稼働に伴い表層のCODは、放水口の前面海域の一部において、濃度が若干（0.1 ～0.5 ㎎/L）低下するような傾向が確認されました。これは新設発電所によって冷却排水量が 増加したことによる希釈効果が若干の濃度低下につながったと推察されますが、海域全体とし て考えると、ほとんど影響はないものと考えられます。T-Nについては0.01mg/L、T-Pについて は 0.001mg/Lの僅かな変化が見られましたが、海域全体として濃度分布に特段の変化は確認さ れませんでした。 設備 地形 計算 ケ ース 排水 量 （m 3 /日） 特定 排 出水 の 負荷 量 （kg/日 ） 現状 将来 新設 発 電所 なし 新設 発 電所 あり 冷却 水 特定 排出 水 化学 的 酸素 要 求量 （COD） 全窒 素 （T-N） 全リ ン （T-P） 神戸 製 鉄所 － ○ ○ ○ 282,640 6,985 27.0 37.7 0.35 神戸 発 電所 (既 設設 備) － ○ ○ ○ 5,616,000 1,680 8.7 33.6 1.70 新設 発 電所 － ○ × ○ 5,184,000 1,890 9.5 37.8 1.89

図7-1(1) CODの予測結果の平面分布（表層） 図7-1(2) T-Nの予測結果の平面分布（表層） 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 1.0 0.6 0.5 0.4 0.2 mg/L 新設 発 電所 な し 新設 発 電所 あ り mg/L 新設 発 電所 な し 新設 発 電所 あ り

図7-1(3) T-Pの予測結果の平面分布（表層） 0.1 0.08 0.07 0.06 0.04 mg/L 新設 発 電所 な し 新設 発 電所 あ り

（３）底層DOの予測結果 新設発電所の稼働前（新設発電所なし）、稼働後（新設発電所あり）における底層DO平面分布 の予測結果は図7-2のとおりです。 さらに、底層DOについては特に悪化する可能性が指摘されていることから、図7-3に示す現 地調査等の主な地点での値の比較を行い、予測値を表7-2に整理し、稼働後の底層DOの値は放 水口周辺で0.1㎎/L 増加する結果となりました。 また、併せて鉛直分布も確認しており、図7-4のとおりとなります。 今回実施した生態系モデルを考慮したシミュレーション解析では、表 7-3 に示す過去10 年 間の夏季の公共用水域における調査結果の変動幅と比べると増加幅は小さいものの、新設発電 所稼動前に比べ、稼動後の底層のDO の値は放水口周辺で約0.1mg/L 増加する計算結果となり、 新設発電所の稼動によって底層の貧酸素状態が助長されることはなく、底層DOはわずかながら 増加する可能性が示唆されました。 なお、図7-4を見ると表層DO については、新設発電所の稼動後に低下する結果となりました が、放水する過程での大気との曝気や、放水後速やかに周辺海水と混ざり合うことが考えられ、 実際の影響は小さくなるものと考えられます。 図7-2 底層DOの予測結果の平面分布 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 mg/L 新設 発 電所 な し 新設 発 電所 あ り

図7-3 計算結果の比較地点 表7-2 比較地点の底層DOの予測値 地点 底層 DO（mg/L） 新設 発 電所 な し 新設 発 電所 あ り 差濃 度 （あ り －な し ） 4 2.0 2.1 0.1 8 2.0 2.1 0.1 9 3.1 3.2 0.1 10 3.7 3.7 0.0 12 1.3 1.4 0.1 14 2.7 2.7 0.0 16 1.9 2.0 0.1 17 1.0 1.0 0.0 第2工 区南 六 甲大 橋 1.3 1.4 0.1 ※地 点 は 図7-3を 参 考 16 1616 16 17 17 17 17 8 8 8 8 4444 14 14 14 14 9 99 9 10 10 10 10 1 1 1 1 222 2 第 第 第 第2222工 区工 区工 区工 区 南南南南 六 甲 大 橋六 甲 大 橋六 甲 大 橋 六 甲 大 橋

図7-4 新設発電所稼働前後における各地点のDOの予測結果（鉛直分布） 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点4） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（第2工区南六甲大橋） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 17） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 16） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 14） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 12） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 10） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 9） 新設発電所なし 新設発電所あり 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 水 深 （ m ） DO濃度（mg/L） DO計算結果の鉛直分布（調査点 8） 新設発電所なし 新設発電所あり

表7-3 公共用水域の過年度における底層DOの平均値と標準偏差 地点 項目 10ヵ年（H18～H27年度）平均値および標準偏差（mg/L） 7月 8月 9月 7-9月平均 ポートアイランド東 第6防波堤北 平均値 2.5 2.5 2.6 2.5 標準偏差 0.9 1.2 1.3 1.1 神戸市東部沖１ 平均値 2.5 2.3 3.2 2.7 標準偏差 1.3 1.0 0.8 1.1 図7-5 公共用水域調査地点

８．北側運河への部分放水による水質影響について 新設発電所の冷却水について、現在、計画地点（敷地南側）からの放水を計画していますが、 仮に一部の放水量を北側運河から放水する場合の水質の影響について検討しました。 （１）計算諸元 計画地点からの放水及び北側運河の部分放水の排水量は、表8-1のとおりです。 表8-1 北側運河への部分放水における計算条件 放水位置 冷却水流量 北側運河へ部分放水なし 北側運河へ部分放水あり 計画地点放水口 60m 3 /s 57m 3 /s 北側運河放水口 自家発電所：3.27m 3 /s 自家発電所：3.27m 3 /s 新設発電所：約3m 3 /s ※運 河 の仕 様 等の 制 約か ら 、 現実 的 に放 水 可能 と 考え ら れ る流 量 （２）予測結果 新設発電所の冷却水を計画地点から全て放水する場合（北側運河へ部分放水なし）と、一部 の放水量を北側運河から放水した場合（北側運河へ部分放水あり）における各項目の予測結果 の平面分布は、図8-1 のとおりです。 COD及びT-Nの計算結果を見ると、神戸製鉄所と第2工区のごく限られた範囲で濃度が低下す るような変化が確認されましたが、T-Pについてはほとんど変化が見られませんでした。また、 底層DOでは、CODやT-Nと同様の範囲で濃度が低下するような変化が確認されました。 発電所は底層水を取水しており、底層のCOD、T-N、DOは表層より低濃度となっているため、 放水量の一部を北側運河に放水した場合、北側運河周辺の海域のみ、計画地点放水より濃度が 低くなったと考えられます。 北側運河への部分放水の影響としては、COD、T-N及び底層DOに対して影響があるものの、そ の範囲は神戸製鉄所と第2工区の間の海域の一部に限定されたものでした。 したがって、現在計画している地点からの放水とする計画で問題ないことを確認しました。

図8-1(1) CODの予測結果の平面分布（表層） 図8-1(2) T-Nの予測結果の平面分布（表層） 北側 運 河部 分 放水 な し 北側 運 河部 分 放水 あ り mg/L 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 第2工区 神戸製鉄 所 第2工区 神戸製鉄 所 北側 運 河部 分 放水 な し 北側 運 河部 分 放水 あ り mg/L 1.0 0.6 0.5 0.4 0.2 第2工区 神戸製鉄 所 第2工区 神戸製鉄 所

図8-1(3) T-Pの予測結果の平面分布（表層） 図8-1(4) DOの予測結果の平面分布（底層） 北側 運 河部 分 放水 な し 北側 運 河部 分 放水 あ り mg/L 0.1 0.08 0.07 0.06 0.04 第2工区 神戸製鉄 所 第2工区 神戸製鉄 所 北側 運 河部 分 放水 な し 北側 運 河部 分 放水 あ り mg/L 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 第2工区 神戸製鉄 所 第2工区 神戸製鉄 所