M28．河川改修と全滅した養殖魚
著者：近藤純正要旨備考（熱エネルギーと温度変化、日射と長波放射） Q&A（夏期都市河川の冷却効果）参考書

2008年３～４月開催の市民講座「緑の家学校」連続講座の第2回後半の要旨と質問・回答である。

宮城県蔵王町の渓流・秋山沢川の水を利用した養魚場で1994年夏に稚魚が全滅する事件があった。この渓流は1989年8月の台風による豪雨で氾濫し災害復興のために改修され、川幅の拡幅、河床の平坦化、さらに付近の樹木の伐採により日当たりと風通しがよくなり、河川水温の異常上昇となり、稚魚の大量死がもたらされた。（要旨の完成：2007年12月25日）

要旨

宮城県の南蔵王山麓の蔵王町に秋山沢川がある。この小川は1989年8月の台風による豪雨で氾濫し、災害復興として、川の幅を広げるなどの工事が行われた。

その後の1994年の夏に晴天の異常高温が続き、秋山沢川の水を利用した３つの養魚場で快晴日の7月15日にギンザケの稚魚約15万匹づつが死亡した。また8月7日の快晴日には残っていたニジマスが死亡全滅した。

河川の拡幅により、（１）水深が浅くなり、（２）流速が小さくなったこと、（３）樹林の伐採で日当たりと風通りがよくなり、河川水温の異常上昇が生じた。

改修工事では、河床は広げられ、コンクリートで平らに固められた。河川改修は洪水をすみやかに排水することだけでよいだろうか？　渇水時にも、深い水流部が河床の一部に、流れに沿って造られていたならば、極端に高い異常水温は生じなかったはずである。

自然の河川は蛇行し、所々に渕があり浅瀬もある。水中には多くの動植物が生息し、湖岸には草木が生い茂る。

これまでの多くの土木工事は、こうした自然を考慮に入れて行われてきたか！

魚の大量死事件が新聞で報道されたことから、直ちに上記の研究を開始し、３ヶ月後に河川改修のありかたについて提言を行ったところ、その年の秋、11月24日の新聞には、「宮城県河川課は、渇水時にも水深が保てるように、環境に配慮した形で秋山沢川の再改修の方針を固めた」と報じられた。

備考

（１）熱エネルギーと温度変化
温度上昇＝（熱エネルギー）÷（全熱容量）

熱エネルギー＝（単位時間単位面積当たりの熱エネルギー）×時間×面積
全熱容量＝比熱×密度×体積

１ｍ^３の立方体の体積を想定し、与えられた熱エネルギーが 100 W m^－２（＝100 J s^－１ m^－２）で、その体積内の温度が一様になった場合、１時間当たりの温度上昇は、次のようになる（水と空気以外は目安）。ただし、全ての熱が逸散せず完全に吸収されたとした場合である。

     水                 0.086℃/時
     乾燥砂地・粘土     0.28℃/時
     木材（杉）         0.72℃/時
     空気             300   ℃/時

これらの温度上昇は厚さが１ｍの場合であるが、厚さが0.1ｍならこの10倍の温度上昇になる。

温度上昇の式と種々の物質の体積熱容量（＝比熱×密度）についての詳細は、「M35．エネルギーと温度変化（要点）」の式（１）とその例、及び表35.2を参照のこと。

同じ体積であれば、水は体積熱容量が大きいので、熱し難く冷え難い。
空気は熱しやすいが冷えやすい。したがって、冬の部屋に多数の人がいて空気が汚れたとき、短時間窓を開けて空気を入れ替えても、短時間のうちに室温は、ほとんどもとの温度に戻る。室温がもとの温度に戻るのは、壁に蓄えられていた熱が室内空気を温めることになるからである。

Q&A

Q28.1 夏の昼間、東京の荒川による大気の冷却量は？
南風が吹く夏の昼間、都内の市街地は高温であったが、水面幅が200ｍの荒川に架かる千住新橋の上では少し低温になった。
(1) これは荒川の水で空気が冷やされたためか？
(2) 河川水の冷却によって風下大気はどれだけ気温が下がるか？
ただし、千住新橋は南北方向に架かり、荒川は東西方向、風は荒川をほぼ横切るように吹き、橋上の中央付近で気温＝30℃、南の風４m/s 前後、水温＝23℃、橋の中央付近の水面からの高さは約15ｍであった。（YK）

注：この観測では、川の南岸から南方1,000ｍの場所～橋の中央～北岸から 1,000ｍまでの範囲の国道4号線上で自動車によって路面上の気温を移動観測し、同時に、橋上の中央付近で気温、風速、水温を自記記録した。

A28.1 河川水による大気冷却量は小さい。
(1) 橋は水面上約15ｍの高い位置を通っている。それゆえ荒川の水で冷やされて低温になったのではなく、地上から高い位置で気温を測ったからである。

(2) 風下側（橋の北側の河川敷）で気温低下があるとしても小さく、 0.1～0.3℃程度と見積もることができる。この値は風下側の陸面上（河川敷と堤防）を移動する間に、高温の地表面から水面上で失った熱の概略１桁も大きな顕熱が供給されて短距離の間に昇温する。

なお、千住新橋の周辺は水面、河川敷、堤防、ビルなど地形が複雑である。千住新橋付近についての詳細計算の方法と、これと違う条件の地形を風が吹き渡る場合の説明は次をクリックして見ることができる。

クリックして次の「河川による風下の冷却量」を参照し、プラウザの「戻る」を押してもどってください。

河川による風下の冷却量

クリックして次の「千住新橋付近の写真」を参照し、プラウザの「戻る」を押してもどってください。

千住新橋付近の写真

参考書

近藤純正ホームページ：「身近な気象」の「23．河川改修と魚の大量死事件」

トップページへ

身近な気象の目次