ストリーム復元
ストリームの復元や河川再生、また時には川の再生と呼ばれるが、生物多様性、レクリエーション、洪水管理および/または景観の開発を支援するために、川やストリームの環境衛生を改善するために行った作業について説明します。ストリーム復元のアプローチは、大きく2つのカテゴリに分類できます。フォームベースの復元は、ストリーム内の物理的な介入に依存して条件を改善します。河川の回復力と生態系の健全性を確保するために、水文学的および地形学的プロセス（堆積物の輸送や水路とflood濫原間の接続性など）の回復を提唱するプロセスベースの回復。フォームベースの復元技術には、デフレクターが含まれます。クロスベーン; we、ステッププール、その他の勾配制御構造。設計されたログジャム。銀行安定化方法およびその他のチャネル再構成の取り組み。これらはストリームに即時の変化を引き起こしますが、劣化がより広いスケールで発生した場合、望ましい効果を達成できないことがあります。プロセスベースの復元には、水と堆積物のフラックスの横方向または縦方向の接続性の復元、および河川の水文学と地形に基づいて定義された廊下内での介入の制限が含まれます。ストリームの変化はストリームのダイナミクスに依存するペースで発生するため、プロセスベースの復元プロジェクトの有益な効果を感じるまでに時間がかかる場合があります。
世界中でかなりの数の河川再生プロジェクトがありますが、モニタリングが不十分なこともあり、河川再生の有効性の定量化は不十分です。しかし、環境意識の高まりに対応して、世界のさまざまな地域の法律で河川再生要件がますます採用されています。
定義、目的、人気
河川の修復または河川の修復は、英国では河川再生と呼ばれることもあり、河川または河川の環境の健全性を改善することを目的とした一連の活動について説明しています。これらの活動は、生物多様性、レクリエーション、洪水管理および/または景観開発を支援して、河川システムを元の状態または参照状態に復元することを目的としています。河川の復元は一般に、環境の復元と生態学的な復元に関連しています。その意味で、ストリームの復元は次とは異なります。
- 河川工学。通常、航行、洪水制御、給水転換を含み、必ずしも生態系の回復に関係しない目的のための、水域の物理的変化を指す用語。
- 水路の復元。航行性と関連するレクリエーション設備を改善するために運河または川の変更を表すイギリスで使用される用語。
河川侵食は、河川の生態学的な健康に寄与するものとしてますます一般的に認識されているが、多様な種（例えば、魚、水生昆虫、その他の野生生物）の生息地の拡大と河川岸侵食の減少により、河川の健康状態の改善が示される場合がある強化には、水質の改善（汚染物質レベルの低下と溶存酸素レベルの増加）や、humanや洪水や浸食制御構造の建設など、人間の定期的な介入を必要としない自立した回復力のある河川システムの実現も含まれます。ストリーム復元プロジェクトは、隣接するエリアのプロパティ値を増やすこともできます。
過去数十年で、人間活動に関連する多くの水生および河岸の生態系の劣化により、河川再生は水資源管理の分野で重要な分野として浮上してきました。米国だけでも、2000年代初頭には、毎年10億ドル以上が河川の修復に費やされ、40,000近くの修復プロジェクトが国の大陸部で実施されたと推定されました。
修復アプローチとテクニック
河川復元活動は、自然の河川機能を阻害する構造の単純な改善または除去（例えば、暗aの修復または交換、weなどの魚の通過に対する障壁の除去）から、河川堤防の安定化、または河岸地帯の修復または人工湿地のような雨水管理施設の設置。人間の活動の結果として枯渇した河川の流れを増強するためにリサイクルされた水を使用することも、河川の復元の形と考えることができます。ナビゲーションロックは、存在する場合、水泳の不自由な人を含む幅広い生物相の魚の通過をある程度回復するために、垂直スロット魚道として動作する可能性があります。
河川復元プロジェクトは、通常、気候データ、地質、流域水文学、河川の水理学、土砂流送パターン、水路形状、水路の移動履歴、洪水記録などの水系の評価から始まります。地形に応じてストリームを分類するためのシステムが多数存在します。この予備評価は、ストリームのダイナミクスを理解し、観測される劣化の原因を特定するのに役立ちます。また、さまざまな制約のために「自然な」状態または邪魔されていない状態が達成できない場合があるため、目的の復元作業のターゲット状態を決定するためにも使用できます。
過去数十年で、ストリーム復元の2つの広範なアプローチが定義されています。フォームベースの復元とプロセスベースの復元です。前者は対象河川システムの特性と考えられる構造的特徴および/またはパターンの復元に焦点を当てているのに対し、後者は水文学的および地形学的プロセスの復元に基づいています（堆積物の輸送または水路とflood濫原間の接続性など）ストリームの復元力と生態学的な健康を確保するため。
フォームベースの復元
フォームベースのストリームの復元により、ストリームチャネルの変更が促進され、ストリームの状態が改善されます。目標とする成果には、水質の改善、魚の生息地と豊度の向上、銀行と水路の安定性の向上が含まれます。このアプローチは世界中で広く使用されており、米国環境保護庁（US EPA）などのさまざまな政府機関によってサポートされています。
フォームベースの修復プロジェクトは、リーチスケールを含むさまざまなスケールで実行できます。これらには、インストリーム構造の設置、銀行の安定化、より重要なチャネル再構成の取り組みなどの手段を含めることができます。再構成作業では、チャネルの形状（正弦波と蛇行の特性）、断面またはチャネルプロファイル（チャネルベッドに沿った勾配）に焦点を当てることがあります。これらの変化は、チャネルを介したエネルギーの散逸に影響し、他の特性の中でも、流速と乱流、水面の上昇、堆積物の輸送と洗掘に影響します。
インストリーム構造の設置デフレクターは、一般に、土手から離れて流れの流れを集中させるために、土手に取り付けられ、流れの中心に向かって伸びる木製または岩の構造です。それらは、銀行の侵食を制限し、深さと速度の点でさまざまな流れ条件を生成し、魚の生息地にプラスの影響を与える可能性があります。
クロスベーンと関連構造クロスベーンは、ボルダーまたは丸太で作られた「U」字型の構造であり、チャネルの中央にストリームフローを集中させるためにチャネル全体に構築され、それによって銀行の侵食を低減します。それらは水路の容量に影響を与えず、水生種の生息地の改善などの他の利点を提供します。ストリームエネルギーを放散するために使用される同様の構造には、W andとJフックベーンが含まれます。
We、ステッププール、勾配制御構造これらの構造は、岩や木（丸太または木質の破片）で構築することができ、流れの高さを徐々に下げ、流れのエネルギーを消散させ、それによって流速を低下させます。それらは、ベッドの劣化を制限するのに役立ちます。それらは、それらの上流に水を蓄積し、それらの下流に速い流動状態を生成し、それは魚の生息地を改善することができます。ただし、高すぎる場合、魚の通過を制限できます。
設計されたログジャム新しいストリームの復元技術は、設計されたログジャムのインストールです。ビーバーダムと木質破片のチャネライゼーションと除去のため、多くの河川には、銀行の安定化と健全な水生生息地を維持するために必要な水力学的複雑さが欠けています。大きな木質の破片を河川に再導入する方法は、カリフォルニア州マリン郡のラグニタスクリークやワシントン州シアトルのソーントンクリークなどの河川で実験されている方法です。ログジャムは、波紋、プール、および温度変化を作成することにより、水の流れに多様性を追加します。生木と死木の両方の大きな木片は、設計された丸太ジャムの長期安定性に重要な役割を果たします。ただし、ログジャムの個々の木材は長期間にわたって安定することはめったになく、自然に下流に運ばれ、そこでさらにログジャム、他の河川機能、または人間の使用に迷惑をかける可能性のある人間のインフラストラクチャに閉じ込められます。
銀行安定化銀行の安定化は河川修復プロジェクトの共通の目的ですが、銀行の侵食は一般に、水生および河岸の生息地の持続可能性と多様性にとって好ましいと考えられています。この手法は、ストリームリーチが高度に制限されている場合、またはインフラストラクチャが脅かされている場合に使用できます。
堤防の安定化は、リラップ、蛇籠の設置によって、または植生および/または生物工学的手法の使用によって達成されます。これらの方法は、生きた植物を使用して銀行安定化構造を構築します。生きた枝から新しい植物が発芽すると、根が土を固定し、侵食を防ぎます。これにより、「ハード」エンジニアリング構造よりも、バイオエンジニアリング構造がより自然になり、進化する条件により適応しやすくなります。生物工学構造には、fascines、ブラシマットレス、ブラシレイヤー、植生ジオグリッドなどが含まれます。
その他のチャネル再構成手法チャネルの再構成には、ストリームの物理的な変更が含まれます。プロジェクトの規模に応じて、チャネルの断面を変更したり、土工を通じて蛇行を構築して目標の形態を実現したりできます。米国では、このような作業は、1990年代に開発された手法であるNatural Channel Design（NCD）に基づいていることがよくあります。この方法では、チャネルパターンとジオメトリ、地形、勾配、河床材料などのパラメータに基づいて、復元するストリームを分類します。この分類の後に、NCDメソッドに基づく設計フェーズが続きます。これには、8つのフェーズと40のステップが含まれます。この方法は、望ましい形態の構築と、侵食とチャネルの移動を制限するために、岩や植生などの天然素材で安定化することに依存しています。
フォームベースの復元に対する批判その人気にもかかわらず、フォームベースの修復は科学界によって批判されてきました。一般的な批判は、フォームベースの復元の規模は、観察された問題を引き起こすプロセスの空間的および時間的規模よりもはるかに小さいことが多く、ターゲット状態は、ストリームがどのように見えるべきかという社会的概念によって頻繁に影響を受けることであり、ストリームの地形学的コンテキストを必ずしも考慮しません（たとえば、蛇行する川はより「自然」で美しいと見なされる傾向がありますが、地方の条件は編組川などの他のパターンを好む場合があります）。河成地形学者による多くの批判もNCD法に向けられており、河道地形学の十分な知識がなく、プロジェクトの失敗につながる実践者が時々使用する「クックブック」アプローチであると主張しています。別の批判は、NCDメソッド（および他のフォームベースの復元メソッド）でのチャネルの安定性に与えられる重要性であり、ストリームの沖積の動的性と進化する条件への適応性を制限する可能性があります。
プロセスベースの復元
プロセスベースの復元は、構造を変更することでストリームの状態を改善することからなるフォームベースの復元とは異なり、ストリームの沖積および生態学的なダイナミクスに寄与する水文学的および地形学的プロセス（または機能）の復元に焦点を当てています。このタイプのストリームの復元は、1990年代半ば以降、より生態系中心のアプローチとして人気が高まっています。プロセスベースの復元には、水力発電ダム、勾配制御構造、侵食制御構造の影響を受ける可能性のある、横方向の連結性（河川とそのflood濫原の間）、縦方向の連結性（河川に沿った）および水および/または堆積物フラックスの復元が含まれます洪水防御構造。一般に、プロセスベースの復元は、システムの復元力を最大化し、メンテナンス要件を最小限に抑えることを目的としています。場合によっては、フォームベースの復元方法をプロセスベースの復元と組み合わせて、キー構造を復元し、復元されたプロセスが長期的に適切な条件を確保するのを待つ間に、より迅速な結果を得ることができます。
接続性の改善隣接するflood濫原への小川とその全長に沿った接続性は、河川システムの平衡に重要な役割を果たします。河川は、その流域からの水と堆積物の流れによって形作られ、これらの流れの変化（量、強度、タイミングのいずれか）は、平衡平面形状と断面形状の変化、ならびに水生および河岸の変化をもたらしますエコシステム。堤防の撤去または変更により、河川とflood濫原の間の接続を改善することができます。同様に、ダムと水位制御構造を削除すると、水と堆積物の流れが回復し、生息地がより多様化する可能性がありますが、魚類群集への影響を評価することは困難です。
既存のインフラストラクチャを削除または変更できないストリームでは、接続性を最大化し、最小の生態系要件を保証するフローパターンを実現するために、堆積物と水管理を最適化することもできます。これには、ダムからの放出が含まれる可能性がありますが、農業や都市の水源からの水を遅らせたり処理したりすることもできます。
最小ストリームコリドー幅の実装人間のインフラストラクチャへの影響を制限しながら、河川の生態学的な健全性を確保する別の方法は、時間の経過とともに河川が移動すると予想される回廊を線引きすることです。この方法は、この廊下内での最小限の介入の概念に基づいており、その限界は河川の水文学と地形学に基づいて決定する必要があります。この概念は多くの場合、河川の横方向の移動（銀行の侵食に関連する）に制限されていますが、一部のシステムでは、さまざまな返還期間の洪水に必要なスペースも統合されています。この概念は世界中のさまざまな国で開発および採用されており、その結果、アメリカでは「河川回廊」または「川回廊」、オランダでは「川の部屋」、「 エスパスデリベルテ 」（「自由」 「スペース」）（フランス（「侵食回廊」の概念も使用））およびケベック（カナダ）、「 espaceréservéaux eaux 」（「水（コース）に予約されたスペース」）、スイス、「 fascia di pertinenza fluviale」 「イタリアでは、スペインの「河川地域」、イギリスでは「水のスペースを作る」。費用対効果の分析により、このアプローチは、河川の安定化と保守コストが低く、損害が少ないため、長期的に有益であることが示されています浸食と洪水に起因し、生態系サービスは復元された小川によって再利用されますが、流域規模のストレッサーが小川の劣化に寄与する場合、このアプローチを単独で実装することはできません。
追加の慣行
前述の復元アプローチと方法に加えて、流域規模で河川の劣化要因が発生した場合、追加の対策を実施できます。まず、高品質のエリアも保護する必要があります。追加の対策には、植生/森林再生の努力が含まれます（理想的には在来種の場合）。侵食と流出を最小限に抑える農業の最良管理手法の採用。流域全体の下水および産業排水の適切な処理。雨水管理の改善により、河川への水の輸送を遅延/最小化し、汚染物質の移動を最小限に抑えます。代替の雨水管理施設には、次のオプションが含まれます。
- バイオリテンションシステムとレインガーデン
- 人工湿地
- 浸透流域
- 貯留槽
河川再生プロジェクトの有効性
2000年代、米国での河川再生の取り組みの研究により、米国で実施された35,000を超える河川再生プロジェクトに関する情報を含む国立河川再生科学統合（NRRSS）データベースが作成されました。合成の取り組みは、ヨーロッパなど、世界の他の地域でも実施されています。しかし、毎年世界中で多数の河川再生プロジェクトが実施されていますが、河川再生プロジェクトの有効性はまだ十分に定量化されていません。この状況は、復元されたストリームの生物物理学的および地球化学的コンテキストに関する限られたデータ、不十分なモニタリング後の作業、およびプロジェクトの有効性を評価するために使用されるさまざまなメトリックに起因するようです。修復プロジェクトの目的に応じて、目標（魚の個体群の復元、沖積ダイナミクスなど）を完全に達成するにはかなりの時間がかかる場合があります。したがって、監視の努力は対処する状況の規模に比例する必要がありますが、プロジェクトの有効性を完全に評価するためには、多くの場合長期が必要です。
一般に、プロジェクトの有効性は、劣化の問題の性質、原因、規模を考慮して、適切な修復方法を選択することに依存することがわかっています。そのため、リーチスケールプロジェクトは一般に、水質の問題など、根本原因が流域スケールにある状態を復元することに失敗します。さらに、プロジェクトの失敗は、不十分な科学的根拠に基づいた設計に起因する場合があります。場合によっては、主に審美的な理由から修復技術が選択された可能性があります。河川修復プロジェクトの有効性に影響を与える可能性のある追加の要因には、修復するサイトの選択（たとえば、影響を受けていないリーチの近くにあるサイトをより効果的に再植民地化することができます）や、修復を実行するために必要な樹木伐採およびその他の破壊的な作業の量が含まれます作業（生息地の質に長期にわたって悪影響を与える可能性があります）。多くの場合、課題と見なされますが、一般に、一般市民の関与は、河川再生プロジェクトの長期的な成功にとってプラスの要因であると考えられています。
立法の紹介
ストリームの復元は、さまざまな州の立法枠組みで徐々に導入されています。例としては、地表水域の復元に対する欧州の水枠組みのコミットメント、フランスの法律における自由空間の概念の採用、水路のために確保されたスペースの概念および河川を復元する要件のスイスの法律への包含が含まれます。自然状態に近い州、およびバーモント州とワシントン州のアメリカ州の土地利用計画に川の回廊を含めること。この進化は一般に科学界によって肯定的に見られていますが、一部の人が表明した懸念は、開発中の分野で柔軟性が低下し、イノベーションの余地が少なくなる可能性があることです。
情報リソース
クランフィールド大学に本拠を置く河川修復センターは、英国の河川水路とflood濫原の修復、強化、管理の取り組みのベストプラクティスを文書化するために使用される国立河川修復インベントリを担当しています。河川再生に関するその他の確立された情報源には、米国のNRRSSや、欧州全域のプロジェクトの詳細を保持する欧州河川修復センター（ECRR）があります。 ECRRとLIFE + RESTOREプロジェクトは、河川再生のケーススタディのウィキベースのインベントリを開発しました。
