D による人工魚礁周りの流れ解析

(1)

3

来 ' 雌人7･.出潮胤･At 的～チ 83-98 (2006) 8

D による人工魚礁周りの流れ解析

F C

畑山純 *･光永靖･山根猛

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1.はじめに

R本では沿岸漁場軽肺事業によって多数の人

_ L

.i.(帳が沈設されている｡それは既存漁場の維持･t 拡人または新規漁場の造成を主な目的として JJL

り,国家部業として実施されて以降事菜品は/lF転に拡大している｡そもそも海LJJ構造物に魚が嬢まることはかなり昔からよく知られているが,人工

鯛が塩富であることや隠れ場または棲みかになること等があるが,その他に魚類が生得的に持ち合わせる走流性があるO魚頬は側線器官によって周凹の水の動き,水圧,音などを認識し, Fl身にとって般適な流れ場へ移動する｡そa)ため人工魚礁等の海中構造物設rnilによって大きく変化し,尚

且

つ蝦鮎要閏でもある水Or流れは,把握すべき菅田)

)

,

Cドt

s:数値流体魚礁の起源とされる柴掛ナ･ふしつけなどほ壬にの一つである｡本研究では

河川･湖沼の漁業技術として伝承されて来たo そ (Colll

れがいつのf=''-nこか沿岸漁業の網代造りに取り込ま力学 )を用いて人t魚椎が作り出す流れ構造につれさらに築磯となり今 Ffの人工

魚

礁になったといて解析を行った｡

されている'1.0現在ではコンクリート製 ,銅製 ,

c na i

u iona L t u a

p 】Fl d Dy m i

廃 'jイヤの rL利用など様々な材質,形,大きさのi 2.^{材料および方法} ものがあり,規模も大きくなる傾向にある｡ 1)流動環境の計測

一般に.(:(i蛾が人J.. ,糾勘二

郎

貼する要因として, 本実験対象の魚礁は鋼製魚礁カルセラ l-) フ

(2)

84 畑山緋･光/

K1 打 1 ･ t

l択娃ト

L 1 20S‑

【型

( jL

一組設杜雛 ,以 Fカルセラ 1)‑ フ) である

｡CF

r)解析の流入設定値とするため , このカルセラリ‑ 7が沈設されている兵嘩県淡路島三原郡西淡町湊地先西並

窮 1.‑ 5 1

号魚礁伴にて流･動環境の計測を行った. これは半径約

50m

内に全魚礁があり, カルセラ t)‑ フ2進とそれを跡むように配正されたコソクリート魚礁ネットプ JL1')

‑

720 1 1 1

型 (九一･建設杜興 )

44

甚で構成されている｡この魚礁群に電磁流速計

CompacL IEM

(7 レック祉拳法) を設 EE L, 流向 , 流速 , 水温を測定した

｡8 l

JJ定は連続

1 0

秒の記録を

1 0

分r順高で旨行い

,2004

年

10J l17

日から

2004

年

L 2

月

3

Elまで行･'た｡

2)CFD

による解析

CrD

解析･モデル作成には ,熱流体解析ソフ

トCFL ) 2000 ( AD∧PTI VE RESEARC

H社製 ) を他用した｡鮒桝の対象とした魚鰍まカ Jレセラリーフである

( g Fl.

1｡)

Fi. g 1

カルセラリーフ

40 ‑ 2S

Ⅰ｡型の実物とモデルこれは帖

1 00

1ll :, ll.Iさ;

6

L･‑Il)一,奥行き

1 . 0

0川からなり,鋼製部分以外に

J L .

･†l‑14が班川されている｡

CF

D解析にはrk:物と

l

司サイズのモデルを作成した那,rL部及びイl一材邦はほとんど水が通過しないため F鳴.1のように･塊の不適過物とした｡また計算傾城は

巾舶 02 m.

T.‑‑Jさl,;

tO ‑. )

t , 奥行きll

3 0

2m とし, それぞれを

瑚由

･

Y! l f A

l 軸とした,Z (F噴 2.)

Y

7

▲ † 一

^･＼

Fi. g 2 CF D

解析設定

計

研 Wn'は‑

日う ×! ‑ ) う×l O (

)に分割したが , 不等fltl 隔である｡これは魚礁背後及び IJl部では乱流が発 '巨LF.流域よりも役雑な耽れとなる. そC)ため魚

礁周り及び内部の格了･幅を狭くし格子数を多くしたOなお魚礁モデルは蓑面が摩擦ありの構造体に, 計算組成底面は摩擦ありに,底面を除く計罪領域面は摩擦なしに設定した｡そして流入血及び流出面を設定し, 海水

20

℃ の定常柾を発生させモデル周辺の流況を解析した｡

3.結果 1)観測結果

2 c S l ト流速観測期間の平均流速はLl.±30m/,Jri′

は

00cnl / S

,最大一統速は

5∠ 10cm/

S

,

脳多耽向は 69710⁰^,l^J1‑多流速は

2,‑ . 530 m/

Sであった

｡

最大流速が非常に大きいのは

10

月下旬に近畿地方を通過した台風

24

号のためである｡またそU)後通過した熱帯低気LE等の荒天時を除くと,当該域では .流速は大潮時

に20cnl /

S以 L.となる勘合があるもa)のおおむね

1 5 m/ c S l

うTJL後であった｡耽向はとげ潮時 a)

22 8 1 2

83⁰,下げ潮時の

6 ‑ 0 9 7 0

の '̲流向がL'.越していL た｡また観測期間中の平均水温は

20. 5±I . 5

℃ で, 観測が開始された

1 0

月

1 7

11の

229

℃から観測が終

rした

1 2ノJ3

口の

1

℃ まで低下した｡以卜の結 LI壬から

CFD

脈析

C)

流入

6 ^. ^∠ ¹ 粂

^I^'^卜^{には粘水}

^20℃

^{,流人速}

度

3

,5,8.

1 0,2 0

cln/Sを州いることにした｡

2)CFD

解析結果

CFD20O

Oを川いて界定した解析結果を

F

癌S 3‑

7

にホす｡

Fi. g3 00m/ .3

Sにおける人工魚礁周りの流況

Fi. g4 00m/ .5

Sにおける人工魚礁周りの流況

(3)

CFDによる人

｣

二魚礁FIりの統れ解析.-1 85

Fi.g 5 00 m/.8 Sにおける人工魚礁周りの流況

Fi.g 6 01.m/Sにおける人工魚礁周りの流況

Fi.g 7 02.m/Sにおける人工魚礁周りの流況 Jji凶は. 刈TLd

方I ' '

r流通しにおけるスカラー j !l''.を衷しており, カ=/- バーは流速(ills)を.ベクトルは統向を表している

｡

締り鳥二り流人

速

度 0.08t

l l

Sか

IL明純に) 裾燕後流城で抑留している梯 7がうかが- える｡しかしO.0

:及び 3

O O.･･I)nlSでは ,斜彬枚や t了材部等0)後 JJ'で怖何が iiられるもa)a)魚礁後流城は令く

ア

･!･なった様｢を'Jたしている｡

′ ヽl

Fig.9 流入速度0,05m/SでのU>0.05の部分 F鳴S.8,9は流速 Uが粍入速度より大きくなる部分を抜き出した｡これは低綻速時に特異的に形成されるC榛地先では平均流速が

4.cT 2 I l /

Sと非常に小さいことから, よく発生している現象であると考えられた｡またこの流れは魚礁フレームの隙間からできているため,縮流によるものと思われる｡

次に流入速度増加による魚礁背後の彫幣を見た｡

Figs 10114は .流速 Uが0以下となる部分を抜き出している｡

Fi. 0g 1 流入速度00 m/.3 Sでの∪≦0の部分

Fi. 1g 1 流入速度00 m/.5 SでのU≦0の部分

Fi. 2g 1 流入速度00 m/.8 Sでの∪≦0の部分

Fi-g 8 流入速度00 m/.3 SでのU>00.3の部分 Fig.13 流入速度0.1m/Sでの∪≦0の部分

(4)

86 畑IIIJ純粧永那･Llltl iH(

Fi.4g 1 流入速度02.m/Sでの∪≦0の部分

これか L‑)窄際の人きな魚礁であっても耽入速度の増加にともなって反流域が大きくなることが分かる｡その様丁はrig .らs ‑7か L.でも確認すること' ができ, l!T色部L･ JfよりさFE,,こ後 jjでも耽れは人きく下プJに向いている｡つまり統人速度の

増

加とともに魚礁背後に形成される刑の稚即も人

き

くなることを市している｡

7と同じ

d

'

次に F癌S.3‑ llを対象に

,Y軸H

'k分流速VについてCFL)で算定した｡これはどこで水が

H

IしているかJJ:lることを目的に行い,流速 VがJ 流人速Iirしの II' Ou｣あるところを卜昇してい二るところと定めた｡またそれを抜き.LLrしたも0)か,. H.q

s 1 ,‑ 9 3 1

である｡

Fi. 5g 1 流入速度00 m/.3 SでのV>00 3.0の部分

Fi. 6g 1 流入速度00 m/.5 SでのV>00 5.0の部分

Fi. 7g 1 流入速度00 m/.8 Sでの∨>00 8.0の部分

Fl. 8g 1 流入速度01.m/Sでの∨>00.1の部分

Fi. 9g 1 流入速度02.m/Sでの∨>00.2の部分光に述べた渦のと,rf31部分が図0魚礁;･ ) F'後部分にあf たる｡魚礁前部の上

f r

:(部分はいわゆる納 I･ r'枕と斉L われる部分である｡これにより海底に溜まった紫

苑

塩が持ちしけられ

魚礁

LJJにプランクトンが‑

充/

トすると考えられている｡解析緋果からとの沈入速IiFにおいでも同矧空の上界が比らわた｡そのためカルセラリーフはどの溌速においても効率よ

く海水を持ち上げることができると言える｡

考察

様々な流入速度で

CF

l)解析を行った結盟 ,柿流現象は0.05111/S以 Fという非常に緩やかな流れの場合にのみ特界的に形成されたO一般に潮縦が緩慢となるのは満潮から

I r

潮や｢榊から満潮に変･わる伝

統

畔であり,今

l

‖の観測からも転流I) l判

こ耽

速

a )

低 Fが認められている｡ .lElf場は,潮流が停;

即

するとてブイ0)移動速度も帆下することを離itTし･ている.J｡また200'叫二はI13 Ff試験舶域でて 7J 'ィのテレメトリー調作がrrわれでお () H 1ダイは転,‑' 流時の持しく流速が伏 F'する際に.魚礁をfJHLたlr ことが分か1ている｡さL':にマダイには走流性を) 持つことが安永らによって報黙されており･.,マI ダイは練れに対し非常に敏感であると言える｡そのため緩慢な流れにできる締棟がマグイの財jJJiに L影響したことが示唆された.

カルセラリーフでは魚礁内部及びJ月uRでメバル,カサゴ,マダイ,カワハギなどの魚煩が確認

されている0 人工魚

礁

漁期では7f黙魚椎.ZCfr.場, 般U.rJ.場よりも窄 r魚が少ないことが耽認されておT

(5)

CFDによる人工蝕礁周りの耽れ解析 87

り⁷

端脚頬や小型のエビ･カニ類など餌料生物が生息している｡このように飼料効果によっても婿集が起こると考えられているが,常に摂餌していることはなく,また常にその場所にいるわけでもない｡

今井らは回流水槽による実験で,定位する場所は流向,流速が著しく変化しない流れの-一定な場所

,カルセラ 1 )-フの瓦部にはワレカラなどの解析を行った結果,人工魚礁後方には 2つのパターンがあることが分かった｡一つは縮流が形成されること, もう一方は滞留し渦が作られることである｡マダイが蛸集した際の人工魚礁周りの流れは,前著である｡マダイは幼魚より走流性を持ち合わせるため,緩慢な流れにできる縮流がマダイの蛸集に影響したことが示唆された｡

を好むとしている削

oC F

l〕による解析結果では,

00 . 5 m/

Sまでの魚礁内部は比較的スムー

流入速度

6.

謝辞

ズな流れであるが ,0.08m/Sになると魚礁内部の本研究にあたり,松谷茂代表取締役社長を筆頭 3程度で渦が出来始め

,01 .m/

S を超えるに調査地において全面的にこ協力頂いた九一建設後方l/

と魚礁内部全体でいくつもの渦が形成される｡そ株式会社の皆様及び湊漁業協同組合の平石組合長のため

00m/

S以下の流速が全体の大部分を占めを始め,組合員の皆様に心から感謝致します｡後る湊地先のカルセラリーフ内部では,餌場がありになりましたが,研究計画から実行,本論の作成

5 ′

いことが分かる｡そして何より実験にご協力頂き,有益な助言をし滞詠に都合のいい空間と言えるが

,0

′を越S

える大潮時では内部は蛸集に適した場所と言えな撹 ,鳥滞損介博士に心から感謝の意を表しますO

1 m

.

においてご指導頂いた近畿大学農学部高木力助教

- 5 S 1 . B I

F

て下さいました漁業生産システム研究室専攻生の

人工魚礁前方では

, 1

が上方へと持ち上げられていることが分かる｡本皆様に感謝致します｡

実験地でのダイバーによる目視観察でもメバルが潮上側にいることが確認されている｡そのため潮上側での定件行動は

,

湧昇流による効果が示唆された｡しかしプランクトンは浮遊生物であるため, 局所的に常在するとは考え難い｡潮上側での定位行動は,潮上側から流卜してくるプランクトン及び懸濁物を摂餌する行動であるかもしれない｡尾上uや宮内 10'も魚群が魚礁の潮上側に蛸集することを報告しているが,その機構は明らかにしていないo また流れのみで単一の蛸集要因となるかほ分からないが,走流性による定位目標物としてい

る可能性もある｡

現在人工魚礁の持つ機能は明らかになりつつあるが,蛸集に関する支配的要田についてはほとん

9

のように流れ

D F

ど明らかになっていない｡今後は

C

解析とともに魚礁周りでの詳細な魚類行動の把握が必要である｡

5.

要約

日本では沿岸漁場整備事業によって多数の人工魚礁が沈設されている. しかし魚頬の蛸集メカニズムは未だ解明されていない｡本研究では人工魚礁によって作られる流動環境に着日し,蛸集要因

i ona l LL ua Co

: c s yna li u

F

の知見を得るため

,CFD ( mp

dD mi

数値流体力学)を用いて人工魚礁が作り出す流れ構造について解析を行った｡

1

(6)

88 畑山純･光永析･山根猛

7.参考文献

1 )

佐藤作編 :水産学ンリー

ス51

人工魚礁恒星社厚生閣

刊 .32.1 984

2)

小川良徳 :人工魚礁と魚付,水産増殖臨時号

.7,2‑ 21 ,1 968

3 )

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ユ 7

号

,7ト84

,

1 992

4)住田祐里 :バイオテレメトリーによるマダイの魚礁利用状況の把梶.近畿大学卒業論文 .

2004

5)

安永義暢 :小型還流水槽によるマダイ幼魚の潅流行動の観察 .水産庁水産工学研究所報告 ,

5,ト23,1 9 84

6 )

安永義暢 , 日向野純也 :

2,3

の海産魚の走流性状に関する基礎的考察 .水産庁水産工学研究所報告

,6,1 7‑ 26.1 985

7)柿本暗 :人工魚礁で漁社した魚頬の胃内容物について.水産増殖

,1 6

(1)

,27‑ 32,1 968 8 )

今井義弘･高谷善幸 :沿岸漁場魚礁効果調査事業蛸集要因定温分析調査.北海道立中央水産試験場事業報告瓢

1 996.259‑ 263,1 99 8

9)尾上静正 :魚礁での魚群の蛸集位置に及ぼす流況の彩管 .大分水産試験場調査研究報告 ,

1 2,56 ‑ 69,1 9 85

10)宮内正幸 :人工魚礁の蛸集要因.福岡県水産海洋技術セソクー研究報告

､1 4125‑ 31

.

D による人工魚礁周 りの流れ解析