近年の河川環境への関心の高まりから，洪水時の流量管理のみならず，平水時における流量管理は生活環境や魚類をはじめとする動植物の生息・生育環境の保全等から重要となってきている。このような中，平成９年には河川法が改正され，治水・利水に加え，「河川環境の整備と保全」が位置付けられた。さらに，平成15年には，自然再生推進法が施行され，河川法に謳われている「河川環境の整備と保全」を主目的に全国各地で自然再生事業の取り組みが進められている。

しかしながら，河川管理における自然環境および生活環境に関する知見については，未だ十分ではなく，これらに対するデータの収集・蓄積や工学的・生物学的アプローチによる評価が必要となってきている。

このような状況の中，環境に及ぼす影響を定量的に予測する手法として，動植物とくに魚類を対象としたIFIM/PHABSIMなどが提案され，低水流量の管理や河道計画の立案に至るまで利用できるツールとして，近年注目されている。しかし，これらを利用する上で問題となるのが対象とした種の生息環境に与えるパラメータの選定である。

この種の評価に対して，最も一般的なパラメータとして挙げられるのが，流速・水深に代表される水理的要素であり，動植物の生息・生育環境は，これらと密接に関連していると考えられる。

また，河川の連続性，多様性の観点から見ると，動植物の生息・生育環境は，ある点（地点）における流速や水深としてではなく，河川の区間としての面的な流量・水深を把握することによって，平常時の河川環境の状況把握とともに，河川改修後の動植物の生息・生育環境の把握にも利用できると考えられる。これに対して，島谷^1）は，「流量一生息生育環境モデル」により，動植物の生息・生育環境の評価を試みており，面的な環境の把握の必要性を示している。

以上のようなことから，動植物とくに魚類の生息，生育環境の状況を把握する一手法として，河川域での平面流況解析により，水深・流速分布の変化による魚類の生息・生育環境の評価を実河川で試みた結果を示し，その適用性と課題について述べる。さらに，水産資源として最も重要なアユに着目し，アユの産卵に必要な水理環境（流速・水深）について現地観測を実施し，考察を行った結果について報告する。なお，これらの成果は，著者らが宮崎県五ヶ瀬川水系大瀬川で実施している「土木学会河川懇談会：アユの産卵床と物理環境に関する研究」における成果によるものである。

対象区間における面的な生息・生育環境を評価するため，平面流況解析を行うこととした。モデルは，実河川の複雑な地形に対応するために長田^2）が提案した一般座標系を用いた平面二次元モデルを採用した。

基礎式は，通常の平面二次元流れの基礎式であり，直角座標系（X，Y）の下で書き表わせば次のようになる。

（１），（２），（３）式をデカルト座標系（x，y）から一般座標系（ζ，η）に変換したものを基礎式とした。

本検討で対象とした五ヶ瀬川は，流路延長106km，流域面積1,820㎢の一級河川であり，その流域は，宮崎・大分・熊本の３県にまたがっている。五ヶ瀬川水系は，水系内の北に位置する北川，その南西に位置する祝子川及び南に位置する五ヶ瀬川によって構成され，さらに五ヶ瀬川は下流域で分流し，五ヶ瀬川と大瀬川によって構成されている。一方，五ヶ瀬川では，降下してくるアユを「アユやな」で捕獲する漁法が300年以上続く名物ともなっており，アユは延岡の観光資源の中心を担っているだけでなく，五ヶ瀬川の自然を象徴する生物として地域住民から親しまれている。

対象区間は，五ヶ瀬川派川大瀬川の4ｋ000付近， 通称「おぐらの瀬」と呼ばれている区間である。この区間は，大瀬川に存在するアユの産卵場のひとつとなっている区間である。

ａ　現況河道の測量

現況河道の数値計算を行う上で，留意しなければならない点として，メッシュサイズが挙げられる。例えば，アユの産卵床に適した物理環境かどうかを判断するには水深や流速の局所的な変化を捉えることが不可欠となる。

こうした視点から計算メッシュを考えると細かければ細かいほど良いということになるが，そのような測量データを実河川で得ることは容易なことではなく，計算機の能力を遥かに超えてしまう。そこで，計算時間等を勘案した結果，計算メッシュ間隔を縦断方向10m，横断方向５mとした。

しかし，河川における定期観測では，200mピッチの横断形状が測定されているものの，縦断方向に５mメッシュのデータというのは通常存在しない。そこで，平成15年９月３日に対象区間の地形計測を行った（写真ー２参照）。

この測量を補足するため，定期横断測量データより内挿を行い，最終的に縦断方向10m×横断方向５mのメッシュを作成した。メッシュ分割図を図ー３に示す。対象区間は，上流端を4k200とし，下流端は，三ツ瀬水位観測所地点とした。

b　計算条件

平面流況解析モデルを実河川に適用する際の計算条件は以下のとおりである。

計算結果を図ー４～図ー６に示す。これより，水際線は多少の差違が見られるが，現地における流速と水深の状況から勘案して，計算値は実測値を概ね表現していると考えられる。図ー４に示されている流速ベクトルと地形の関係を見ると，左岸付近の流速が速く，外湾側に位置しており，水深が深いことが分かる。また，水深が浅い瀬の部分については流速が速く，地形の状況に応じて，流向が変化していることが確認できる。

「土木学会河川懇談会：アユの産卵床と物理環境に関する研究」は，アユの産卵床がある五ヶ瀬川（特に大瀬川）を対象とし，アユの産卵状況と水理特性に関する調査を行い，相互の関連性について検討するため，平成15年度より研究が開始されている。

鬼束ら^3）は，既往データを用いて，主成分回帰分析を用いて，五ヶ瀬川水系のアユの産卵に必要なパラメータを選定し，水深，流速，SS（浮遊懸濁物質），水温の順にアユの産卵に影響を及ぼしていることを指摘している。このうち，水深・流速は，アユの産卵に重要なパラメータとして既往の研究にも多数指摘がなされていることから，著者らは，大瀬川における現地観測を実施し，既往の研究成果と比較しながらアユの産卵に必要な水深・流速について考察した。

アユの産卵に必要な水理学的条件は，一般的に水深0.3～0.6m，流速0.6～1.2m/s程度と示されている^4）。これを断面平均流速とした場合，先に示した平面流況解析より，水深分布と流速分布からアユの産卵に適した範囲を推定することが可能となる。図ー７には，大瀬川の流況解析結果と水理的条件から可能と判断された産卵範囲を示している。なお，本対象区間は，アユの産卵シーズンには産卵にきたアユを釣り上げる「瀬かけ」により，産卵床は人為的に改変されるため，実際の状況とは異なることを付記しておく。

図ー８は，既往の研究におけるアユの産卵に適した水深を0.05m刻みのヒストグラムで示すとともに，その累積数で示している。これより，アユの産卵に適した水深の範囲は0.03～2.0m，アユの体高は一般的に３～５cmなのでアユの体高の１～50倍程度と広範囲にデータがばらついていることが分かる。しかし，漁協へのヒアリング調査より，アユは浅い水深でも産卵することが明らかになり，水深よりも流速の方がアユの産卵に対する影響が大きいものと推測された。

図ー９に既往の研究に示されたアユの産卵に適した断面平均流速Umを0.05m/s刻みのヒストグラムで示すとともにその累積数を示している。ただし，上層および下層のデータで構成されているものは両者の平均値を用いた。既往の研究では，アユの産卵に適した断面平均流速Umの最小値は0.1m/sで最大値は2.5m/sとなっている。

しかしながら，アユの産卵特性を考えると，産卵中は河床に腹部を押し付けているし，産卵前後も深い水深の場合は底面付近を泳ぐものが多い。したがって，アユの産卵に適した流速を議論する上では断面平均流速ではなく，底面近傍の局所流速を使用するほうが適切であると考えられるが，既往の研究において，そのようなデータは殆ど存在しない。

このことから，平成15年12月に大瀬川4k000付近において現地計測を実施した。図ー10に計測ポイントを示す。図中において，GR１，GR２は最も産卵魚数の多かった点地の流速測定点であり，BR１，BR２は，最も産卵魚数の少なかった地点の流速測点である。また，PL１，PL２は，BR，GR上流に位置する淵である。

表ー２は，各ポイントで得られた水深h，フルード数Fr，断面平均流速Umean，最大流速Umax，底面からアユの体高までの局所平均流速Uayuおよび無次元局所流速Uayu/Ubsを示す。ここでUbsは，アユの突進速度であり，Ubs=12.4BL（BL：体長…平均15cm）で示される。

これより，産卵魚数の最も多かったGRのUayu/Ubsが約0.25に対し，産卵魚数が最も少なかったBRのUayu/Ubsは約0.17程度となっている。この速度差によって産卵魚数が変化したかどうかを断定するにはさらに検討が必要であるが，少なくともUayu/Ubsが0.17～0.25の範囲でアユの産卵が可能であると推測される。

動植物とくに魚類の生息・生育環境の状況を把握する一手法として，河川域での平面流況解析により，水深・流速分布の変化による魚類とくにアユの産卵環境の評価を実河川を対象に行った。その結果，水深・流速の範囲を産卵条件に当てはめることによって，アユの産卵に適した範囲（面積）を概ね推定することができた。これにより，アユ以外の魚類の生息・生育範囲についても表現することが可能であると考えられる。

一方，その後の調査により，生育とくに産卵に必要な流速は断面平均流速ではなく，底面付近の流速（局所平均流速）が支配的であるとの結果を得た。このため，適用にあたっては，底面付近の流速を考慮するとともに，現地計測等によるデータの蓄積を行い，魚類の生息・生育に必要な物理環境について検討を行っていきたい。

最後に，本報告中において，ご指導とご助言を戴いた大分工業高等専門学校の東野誠助教授，高見徹助教授，延岡五ヶ瀬川漁協の皆様，現地観測およびデータ作成に協力戴いた九州工業大学および大分工業高等専門学校の学生諸氏，㈱建設技術研究所の白石芳樹氏に謝意を表します。