渓流水質の保全に関する砂防学的研究

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再曝気による大気から水中への酸素の供給とその混合は渓流の自然浄化機構と見なされ、砂防工事においても考慮すべき渓流環境のひとつであり、その度合と混合特性は水温、酸素不足量、地形等の諸因子に支配されることを、平成7,8年度調査を通じて明らかにした。平成9年度調査では、渓流における再曝気と溶存酸素の混合特性を人為的に促進することにより、現地渓流の水質改善がどの程度まで可能であるかという点について具体的な考察を行うことを目的とした。第1鉄イオンを含む湧水が流入し渓流水の濁りが著しく、コンクリート砂防構造物や渓流環境に影響を与えている霧島山系蒲牟田川(宮崎県高原町)の上流区間を対象として、適宜サンプリング地点を選定して定期的に採水し、水温,溶存酸素濃度,濁度,Fe^<2+>イオン濃度,Fe^<3+>イオン濃度、水酸化鉄濃度を、所定の方法で測定分析した。その結果、第1鉄イオンを含む湧水が流入する渓流では、第1鉄イオン→第2鉄イオン→水酸化鉄という鉄の成分変化に起因して生成される水酸化鉄が渓流水の濁りの原因であること、および下流地点への濁度負荷量(水酸化鉄の流入量)は溶存酸素濃度と流入直後の湧水の滞留時間に支配されていることが明らかになった。こうした鉄の成分変化による渓流水の濁りを改善する手段を明らかにするために、今回の現地観測結果および湧水成分変化の室内実験結果から対流項・拡散項・生成項を類推し、対流拡散方程式により濁度生成過程のシミュレーションを行ったところ、溶存酸素濃度が高いほど水酸化鉄の生成が促進されるが、流入直後での湧水の滞留時間を増加させ水酸化鉄の沈殿・捕捉除去を促進することにより、下流地点への濁度負荷量を1/3に減じることが出来る可能性が示唆された。