本論文は，非静水圧の影響を考慮した水深積分モデルである原形ブシネスクモデルと非平衡流砂モデルを組み合わせた二次元モデルが持つ三次元河床擾乱に対する不安定性について線形安定解析により明らかにし，これと三角状水面波列発生の関連性について議論を行うものである．線形安定解析の結果より，本モデルは反砂堆の三次元化をある程度表現できることがわかった．また，三次元反砂堆の縦横断方向卓越波数は，三角状水面波列の特性をよく表現しているが，波長を過大評価する傾向にあることが示唆された．

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　本研究では，イタリア・タリアメント川中流域に形成された砂州を対象として，平水時に水面から露出している領域における河床強度を現地調査によって明らかにするとともに，河床強度の値から間隙率の空間分布を検討した．さらに，間隙率の時空間的な変化を考慮した平面二次元の河床変動解析モデルを構築し，数種の流量及び間隙率の時間的な変化の条件で解析を行い，間隙率の時空間的な変化が砂州を有する河道の動態に与える影響について検討した．その結果，砂州上の河床強度の値は河岸付近で大きく，主流路近傍で小さいことが現地調査により明らかとなった．さらに，河床強度は鉛直方向にも大きく変動している場所があり，間隙率の値は三次元的に分布していることが示された．数値解析の結果によると，間隙率の時間的な変化は砂州の波高を小さくするとともに，波高や波長が空間的に変化しており，砂州形状の不規則性が強くなることが明らかとなった．

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　本研究では，北海道札幌市を流れる豊平川の上流に存在するニックポイントにて測量を行い，9 年間で約5m上流側に移動していることを確認した．測量は複数の方法を組み合わせることで，複雑な地形を精密に測量した事例を提示したと同時に，UAVを用いた測量が露岩部の地形データの取得において一定の正確性を有し，ニックポイントの測量に有効であることを示した．また，ニックポイントに砂礫が流入したときの変動が流量，岩盤強度，流砂量によりどのように変化するかを水路実験により再現し考察した．

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　ダム等から下流河道に細粒分が選択的に供給された場合，それらの細粒分は河床の石礫分の空隙に堆積し，河床変動を伴わない土砂移動を生じることがある．このような河床の空隙構造の変化は土砂動態のみならず，生物の生息生育環境にも影響を与えるものであり，ダム等からの土砂供給状況を変化させる場合には，これらの評価が重要になる．本研究では，これらの現象を評価するため，河床の空隙率とともに石礫間への細粒分の充填を表現できる連続した粒度を考慮した河床変動モデルを構築し，石礫河床に細粒分を供給した場合の数値水路に適用することにより，その有効性を検討したものである.

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　ダム等から下流河道に細粒分が選択的に供給される場合，それらの細粒分は河床の石礫間の空隙に堆積し，土砂動態や生物の生息生育環境に影響を与える可能性がある．このような現象は，局所的な変化として生じる可能性が高く，選択的な土砂供給状況の変化による影響を評価するためには，空間的な分析が重要となる．本研究では，これらの現象を評価するため，河床の空隙率変化を考慮した平面二次元河床変動計算モデルを開発した．さらに，開発したモデルを空隙率の調査が行われている木津川の砂州を模した数値水路に適用し，その有効性を検討したものである.

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　セグメントM，セグメント1，セグメント2-2 の多数の場所で河床材料の粒度分布を調査し，平均年最大流量時の無次元掃流力τ＊と比較しつつその結果について分析した．セグメントMとセグメント2-2とでは代表粒径が全く異なるにも関わらず，各セグメントにおいて大きい粒径成分を含む地点に限れば，その粒度分布形状はかなり類似していた．この分布形状は標準偏差が1.2の対数正規分布とほぼ一致し，空隙率がかなり小さい粒度分布といえる．一方セグメント1でも代表粒径に関わらず粒度分布形状がかなり類似していたが，その分布の標準偏差は比較的小さく，これはセグメント1のτ＊が小さく河床材料が移動しにくいためと考えられる．以上から，粒度分布形状の特徴と，それが平均年最大流量時のτ＊によってある程度説明できることを明らかにした．

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　洪水や津波による流れと土砂輸送を適切に評価できる解析法が求められている．本研究では流砂系方程式に基づいて，既往の河床変動解析法に用いられてきた仮定と課題を整理し，流れ系と流砂系の二相流解析法の役割を論じている．次に，実用性の高い改良型水深積分モデル(BVC法)と非平衡粗面抵抗則に基づいた新たな二相流解析法を提案している．流砂系モデルでは底面近傍の高濃度の掃流砂から主計算領域の浮遊砂を一体的に取り扱っている．開発した二相流解析法を段波が移動床上を通過する場合に適用し，実験結果と既往の河床変動解析法を含む種々の解析法と比較し，本解析法の適合性を検証するとともに，今後の課題について検討している．

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　小河内貯水池において湖上風の空間分布特性を把握するために，ハンディー風向風速計をブイシステムに取り付けて8地点に設置し，夏季の連続観測を実施した．地点ごとに風速の強さや風向は異なり，谷筋に沿った風が吹いていることが分かった．ダム管理所の敷地内にあるアメダスデータと比較したところ，湖上の方が風速が大きかった．湖上観測点における卓越風向の風上距離を地図上で求め，風速比（湖上／アメダス）との関係を調べ，風上距離が長くなるほど風速比が大きくなることを示した．風向は昼・夜および晴・雨という条件によって場合分けできた．これらより，湖上風の風速をアメダス風速と各地点の風上距離から推定する式を提案した．提案式により実際の湖上風の時空間分布を概ね再現できた．

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　ダムの持続的管理における課題の一つに堆砂対策がある．堆砂対策の中で出水時の水位低下を伴う通砂運用は，洪水の際に土砂を下流に通過させるため環境適合型である．その土砂通過特性はダムの堆砂特性，出水時の洪水吐敷高およびダム直上流河床高に対する水深の比（クレスト／河床水深比）などのパラメータが支配的と考えるが，系統的に検討されたものはほとんどない．本論文では，発電用ダムの通砂特性について，クレスト／河床水深比に着目し，出水時の水位低下と貯水池の土砂捕捉率の関係を既往検討から推定し，複数ダムを例に河床変動解析により通砂運用効果を検証した．更に，通砂運用に伴う土砂掘削量の低減による便益や減電コストを用いて総合的な経済性を検証し，今後，発電用ダムに通砂運用を幅広く導入していく可能性と課題を明らかにした．

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　宍道湖におけるシジミの移動過程を解明するため，シジミを砂粒子と仮定しての移動評価を試みた．まず，造波水路を用いて，シジミを砂粒子と仮定することの妥当性の検証を行った．その結果，殻長による補正を行えば，シジミを砂粒子として扱い妥当な評価を行うことができることを明かにした．次に，流れと波浪に関する現地調査を行い，底面に生じるせん断応力の評価から，シジミは主に波によって底面を掃流移動していることが示唆された．さらに，波浪推算モデルSWANを用いてシジミの移動範囲の推定を行った結果，10mm以上の殻長のシジミの移動はあまりみられないが，それ以下の代表的な殻長については，強風時に波の発達する風下側の沿岸部を中心にシジミの移動可能な範囲を推定することができた．

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　十三湖は，岩木川の最下流に位置する汽水湖であるが，ヤマトシジミの産地としてよく知られている．ヤマトシジミの成長速度に関する現地実験を，2015年の夏期に実施した．殻長別および時期別の成長速度の傾向を得ることができた．Kooijman(2007)に基づくDEB (Dynamic Energy Budget)モデルに基づくヤマトシジミの個体群成長解析を，実験の条件に当てはめて解析を行い，モデル係数の値の校正などを行った．さらに，十三湖内全域における個体群の挙動について，再現計算を行い，既往検討よりも良い再現性が得られた．しかし，再生産と生長速度のバランスについてはより検討が必要であると考えられる．

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　直観的かつ柔軟に局所高解像度化を実現するために，非構造デカルト格子に基づいた3次元流動シミュレーターを開発した．局所高解像度化は，水域を水平面内で粗視的に表現する単位となるコンテナとそのコンテナ内の微視的空間構造を表現する鉛直コラムの2段構造で実現する．鉛直コラムは構造格子的にコンテナ内に埋め込まれ，鉛直コラムを構成する計算セルが隣接する計算セルと非構造格子的に連結関係を構築することで計算空間を表現する．本論文では，設計手法と数値スキームの概要について説明するとともに，本シミュレーターを円形湖の風応答，斜面への波の遡上現象，密度流の非静水圧問題へ適用し，その利点と精度を確認した．

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　大型貯水池に設置された表層水移送装置を対象として，吸引・吐出水の動きを把握するために，静水圧近似した三次元流動シミュレーションにプルーム浮上に関する鉛直一次元モデルを組み込んだ．非静水圧モデルと本研究で構築した静水圧モデルを矩形水槽で比較した結果，静水圧モデルの連行係数αを0.06に設定するとプルーム浮上水深を再現できた．小河内貯水池を対象に流動制御・水質改善対策としての表層水移送装置と，分画フェンスおよび選択取水を全て組み込んだ三次元流動シミュレーションを構築し，表層水移送装置の吐出水の動きを調べた．河川流入水は水深7～10 m付近を流れており，湖底から放出された吐出水は水深15 m付近まで浮上してから水平に拡がり，放射状に拡がる様子が確認された．

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　貯水池において，大出水により成層場が受ける影響について検討を行った．観察結果を通じて，大量の流入が密度界面を低下させている可能性が示された．そのため，3次元数値計算モデルを利用して解析を行い，密度界面の低下が洪水流入により発生していたことが示された．洪水流入の影響を検討するために，斜面勾配を考慮した内部セイシュの理論解を導き，各モードにおける内部セイシュの周期を定式化できた．その結果，第1モードの内部セイシュの周期よりも短い時間スケールで洪水流入が与えられる場合ほど効率よく密度界面が低下することが示された．

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　水深積分した純光合成量が正の値をとりうる混合水深の最大値(臨界水深, z_cr)を定める臨界水深モデルを光合成－光曲線の特性を考慮して構築し，富栄養化対策としての気泡循環対策の設計指針の基礎知見を提案した．Sverdrup(1953)による臨界水深モデルに光制限効果を加えた修正Sverdrup式を作成した．本モデルは現在でも用いられているSverdrupモデルで生じる臨界水深過大評価を回避できる．これを用いて一般的な植物プランクトンの生理学的特性や水中光に関する減衰強度と水質レベルとの関係を考慮したパラメーターに基づく解析を行い有害藍藻類増殖抑制のための気泡循環対策における気泡吐出水深を議論した．

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　富士海岸では，昭和放水路や沼川第二放水路などにより海岸背後の低地の洪水対策が図られてきたが，東向きの沿岸漂砂が卓越するために，放水路による沿岸漂砂の遮断の結果として放水路下手側で激しい侵食が起き，また吐口への堆砂が恒常的に問題となっている．本研究では，新たに計画されている沼川新放水路について，吐口堆砂を軽減し，沿岸漂砂に影響を与えない新たな方式としてセットバック型放水路を提案し，出水時に内水位の著しい上昇を招くことなしに吐口前面にあるバームを切り欠いて放水路機能が確保されることを移動床水理模型実験により明らかにした．

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　2011年東日本大震災津波は日本各地に大きな被災をもたらした．阿武隈川河口においては河口砂州が完全にフラッシュされ，大きな地形変化がもたらされた．本研究ではGoogle Earth画像や国土交通省による撮影の空中写真などの多くの映像を用いて，これまでの河口地形の回復過程を明らかにした．当初，河口砂州は河道右岸の上流側に押し込まれたが，その後，左岸に向けて成長するとともに下流側への移動が見られた．このような特性を定量的に検討するために，砂州先端座標，砂州面積などを算定した．特に，砂州の海側汀線の角度の減少が顕著であり，この特性を用いて，波による河口部への砂の押し込みと河川流による砂の排出のバランスを考慮した概念モデルを示した．

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　本研究では，平面2次元河床変動計算モデルを用いて，急縮・急拡部を有する水域を対象として実施された津波来襲時の地形変化に関する水理実験の再現計算を行った．河床変動計算モデルでは，実験でみられた急拡部背後領域における堆積域を再現することができなかった．また，流砂量の算定方法を変えた場合でも，計算結果に大きな変化はなく，十分な再現性は得られなかった．一方で，乱流拡散係数の値による流動の計算結果の差異が大きく，地形変化量の再現性に大きな影響を与えることが分かった．これらの結果より，流動計算のパラメータおよび流砂量算定方法の見直しが必要であるものの，急縮・急拡部を有する水域における津波流入出に伴う流動と地形変化に対して河床変動計算モデルを用いた評価ができる可能性があることが明らかとなった．

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　東北地方太平洋沖地震津波による壊滅的被害を受けて，レベル2津波の減災対策として多重防御が推進されるようになった．本研究では二重堤防構造に関して，陸側堤防の高さ・表法面勾配と2つの堤防の間隔が流況とエネルギー減勢に及ぼす影響を解明するため水理模型実験を行った．また，既往研究との比較から模型のスケール効果を議論し，エネルギー減勢を評価する実験式を作成した．
　結果として，二重堤防構造越流時の流況は4種類に分類され，そのうち陸側堤防法面に沿って射流で流れる場合は減勢効果が低いことが示された．堤防間に流体が貯留されるか否かについては，履歴効果を踏まえればスケールの影響は極めて小さいことが分かった．実験式の整合性を確かめた上で，陸側堤防の高さ・表法面勾配，堤防間隔が津波減勢効果に与える影響を明らかにした．

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　建築物に作用する津波荷重は建築物の前面浸水深が評価できれば既往の研究成果を用いて評価できる状況にある．これを背景に任意の「つなぎ空間と開口部」を有する直方体のRC造建築物へ津波が直角に入射し，反射段波が発生する場合を対象に，入射津波条件を用いた前面浸水深の推定法の一般化を試み，実験値と推定値の比較・検討を通して，提案推定法の検証を行っている．本推定法は運動量保存則に基づいており，反射段波域内における上流部の「支配域幅係数」またはつなぎ空間直前面における断面平均流速を表現するための「流速係数」と呼ぶべき新係数kを導入している．定常流実験に基づいて本推定法の適用境界条件に相当する建築物前面における反射段波と跳水の発生境界条件も論じている．

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　東日本大震災において津波による被害を受けた仙台平野沿岸域の建物および海岸林を対象に，海岸林の存在が建物被害程度へ及ぼす正負双方を含む影響を検討するために，建物被災区分と海岸林の林帯幅との関係性を評価した．海岸林の林帯幅は，各建物から最寄りの汀線までに存在する海岸林域の幅と定義した．そして，海岸林の林帯幅に応じた建物の被災区分を建物の構造種別，汀線までの距離を考慮して整理した．海岸林の林帯幅が広く確保された地域の木造建物の被災区分は，海岸林が広く確保されていなかった地域の木造建物の被災区分と比較して軽度であった．また，主に木造建物においては，汀線までの距離・建物の標高などの影響を控除した場合も，海岸林の林帯幅と建物の被災区分の軽減効果との間に相関が存在することを明らかにした．

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　南海トラフ巨大地震発生時に岡山市沿岸には数波に渡って津波が到来し，その最大津波高は約2.6 mと想定されている．岡山市の臨海地域のほとんどの部分が海抜ゼロメートル地帯で占められ，地震時において甚大な津波被害を受ける可能性がある．岡山沿岸を襲う津波は主に紀伊水道から鳴門海峡および明石海峡を経由してくる津波であることが既往の研究により示されている．そこで本研究では南海トラフ地震下における岡山市の迅速な津波対策に資するため，主に紀伊水道入口付近で得られた津波波形から，岡山市沿岸の津波挙動を簡易的にリアルタイム予測する手法を検討した．本研究により，紀伊水道で得られた津波波形からフーリエ解析により抽出した約60分周期の規則波の波形を主に用いることで，岡山沿岸の津波ピーク水位とその到達時間がさまざまな震源ケースにおいて正確に早期予測できることが示された．

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 This paper investigates the behaviour of current velocity and salinity in tidal channel network, particularly in tidal junction. Acoustic tomography method and numerical model were applied to analyse flow field pattern in tidal junction between Tenma river and Kyu Ota river. The velocity patterns by numerical model and FATS were in a satisfactory result with reference data by ADCPs. Interplay between tidal action and geometrical shape of the channel network can cause change of current velocity pattern in the tidal junction. It is found that the ratio of current velocities in the tidal junction between Kyu Ota river and Tenma river is ± 62%. Behaviour of salinity pattern in Kyu Ota and Tenma river during neap and spring tide indicates that salinity during neap tide is greater than that during spring tide. However, there is no significant difference of salinity pattern between Kyu Ota and Tenma river in tidal junction.

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　複雑な平面形状を有する筑後川感潮河道を対象として三次元流動シミュレーションを構築し，大潮期の塩水遡上の特徴について検討を行った．2002年9月の観測データを用いて精度検証し，水位，塩分，流速のいずれも十分な再現性があることを確認した．三次元計算の結果，本川・筑後川と比べて支川・早津江川における塩水の遡上・後退運動は活発でないことがわかった．これは，支川の河道距離が本川に比べ長く，また河道は蛇行し，川幅が途中で狭まっていることが原因と考えられる．さらに，本川においても導流堤の存在により，左右岸で塩水の挙動が異なり，左岸側澪筋において，水深が深いために塩水運動が活発であるとことが分かった．三次元流動シミュレーションにより河道地形が塩水遡上の時空間変動におよぼす影響を理解することができた．

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　不規則流動場の遠州灘東部海域を対象に，VHF帯海洋レーダによる2015年1年間の連続観測から，SOM（自己組織化マップ）により代表的な日平均流パターンを抽出した．海洋レーダの測定精度について検討した結果，定点における電磁流速計の流速およびGPS漂流ブイによる0.5m層の流速と良い対応を示した．また，流動パターンとして，平均流速19cm/s程度の秋季西流パターンと冬季南東流パターンが卓越し，これらの流動パターンの成因として風パターンとの関連性が示された．また，電磁流速計と海洋レーダの観測データを用いて，陸棚縁辺部を挟む岸沖方向の水平流速シアパターンを調べた結果，岸近傍は，陸棚上の流動パターンに対して，不連続的に変化することを明らかにした．

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　有明海の水質環境の長期変化について浅海定線調査データを用いた多くの研究が実施されてきたが，研究毎に見解や結論が異なっている場合も多い．本研究では，浅海定線調査データに基づく過去の研究に対して最新のデータを加えた再解析を実施し，諫早湾潮受け堤防締め切り，河川流量や潮汐の長期変化・変動と夏季の密度成層の変化の関連についての考察を行った．主要な結果として，有明海湾奥部の表層塩分は，諫早湾潮受け堤防締め切り後の期間に増加傾向になっている地点が多く存在するなど，河川水の分布に有意にな変化は検出されなかった．また，成層度の経年変化は解析対象の年代や地点毎に結果が大きく異なるため統計的に有意な経年トレンドは見出されず，変動要因として潮汐よりも年毎の河川流量変動の影響が大きいことが明らかとなった．

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　本研究では，沿岸域を対象とした水質モデルの再現性を向上させるため，4次元変分法による水質データ同化システムを構築し，その有効性を2つの双子実験により検証した．実験1では3次元流動水質モデルに擬似的な観測値を同化した結果，観測値と同じ状態変数の初期値を修正し，再現性を向上させた．実験2ではパラメータ推定を加えることにより，水質モデルにおける11の状態変数すべての再現性を向上させることに成功した．また，観測値を採用する制約条件を課したことで，12時間の同化ウィンドウでも安定した同化計算を可能にした．近年整備が進められつつある定点観測データを想定した本実験の結果は，今後の実観測データを用いた解析の評価につながる結果となった．

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　合流式下水道が流入する都市河川汽水域では，降雨後にしばしばスカムが発生し周辺に悪臭を放つ．スカムの浮上は降雨時に堆積した有機汚泥が生成する嫌気性ガスによると考えられるが，その量は定量的には把握されていない．そこで本研究では，現地におけるスカム発生条件を把握した上で，合流式下水道に堆積している汚泥を用いて，水温，塩分，汚泥堆積量，強熱減量の違いがガス生成速度とスカム発生状況に及ぼす影響を系統的に調べ，さらに生成ガスの成分分析も行った．実験の結果，発生ガスの主成分がメタンであり，塩分増加とともに硫化水素が増えることがわかった．またガス発生量の計測値から，水温，塩分，汚泥堆積量，強熱減量をパラメータとした嫌気性ガス生成の経験式を作成した．さらにスカム浮上までの時間が嫌気性ガス生成速度に反比例すること，スカムの厚さが汚泥投入量に比例することを示した．

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　本論文では，UAVによる現地観測とGIS解析および水理解析により，平成27年9月の関東・東北豪雨による洪水流が鬼怒川の河道植生に及ぼした影響を検討した．UAV計測では，利根川合流地点から上流100kmの区間において破堤・溢水地点を含む13地点を選定し，洪水直後の河道状況を把握するための現地観測を行った．その観測結果と平成23年度の河川環境基図とをGIS解析で比較したところ，上流から下流にわたり観測した全ての河道で植生が1～3割程度消失していること，その割合は水系の上流側河道で大きく，河道形状の変化も大きいことがわかった．さらに，この植生変化の分析結果と水理解析によって得られた摩擦速度・曲げモーメントの関係を検討したところ，草本類の消失率と摩擦速度，木本類の消失率と曲げモーメントの間にそれぞれ正の相関性があることが確認された．

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　本研究では，流路側岸植生帯による横断混合現象に着目し，著者らが先に提案している水深平均平面二次元解析フレーム中への植生粗度境界層(BRBL)概念の適用により，評価精度が向上した植生域内摩擦速度を，同じ解析フレーム中の浮遊砂と流れの横断混合解析に効果的に取り込む手法を新たに提案する．主流部において既知濃度で投入された浮遊粒子は横断混合によって植生域内に侵入する．植生帯内の水深平均濃度，底面濃度・水深平均濃度比から得られる沈降量とBRBL内摩擦速度に支配される巻き上げ量から砂の場合は植生帯内での畝状堆積過程が記述され，水理実験結果を従来の平面二次元解析手法より精度良く説明できた．POMは植生域内に侵入するものの単独では堆積せず，砂との干渉があって初めて堆積すると判断された．

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　岡山市を北から南へ流れる旭川の放水路である百間川の改修が河川整備計画の下で実施されてきた．分流地点では固定越流堰の建設が進められ，2019年に完成する予定である．しかし，旭川は河道の樹林化が激しい河川であるため，分流堰周辺の植生が繁茂すると計画規模の洪水が来襲した場合に計画の分流量を超える可能性があることが懸念される．そこで本研究では，植生の抵抗を考慮した平面二次元流況解析を用いて，管理ゾーンを分けて適正な分流量を得るための植生管理方法を検討した．その結果，管理ゾーンごとに管理すべき植生高の基準を提案した．

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　近年，四万十川河口より4kmから6kmの区間では，土砂堆積による流下能力の不足および汽水域に生育する天然スジアオノリの収穫量の減少が問題となっている．土砂堆積の要因は，昭和41年以降の砂利採取期間を含む現在までの土砂動態と流入土砂量の検討結果から，砂利採取禁止後からの土砂供給量の増加によるもので，今後も堆積傾向にあることが予想される．また，スジアオノリの生育に適した河床高の面積と収穫量の関係から，土砂供給量の変化がスジアオノリの生育できる河床高の範囲に影響を及ぼしていることがわかった．そこで，平成26年に移動床実験による平衡河床形状の検討結果から選定した掘削箇所をスジアオノリの生育に適した河床高になるよう切り下げた結果，平成27年1月にはそれまでに繁茂していなかった区間に新たな繁茂域の形成が確認された．

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　島根県の一級河川である高津川を対象として，河川の生態系の主要な分類群である底生動物の環境変化に応じた生物量の空間分布予測モデルの構築をおこなった．高津川で2015年12月におこなった現地観測によって得られたデータを用いて，底生動物量を予測する一般化線形モデル(GLM)を構築した結果，主要9分類群全てでモデル構築が可能であった．さらに，構築したモデルと流れ場の計算結果と組み合わせることにより，高津川の国管轄区間における全生物量を予測することができた．2014年の同時期における佐波川の結果と比較すると，底生動物の量は平均的には少ないものの，区間による偏りが少ない傾向がみられた．

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　出水に伴う物理的攪乱からの河川生態系の回復特性を明らかにする為に，包括的な生態系情報の抽出手法として注目される生態系代謝を用いて，砂床および礫床区間を対象とした現地観測を実施した．両地点における水中溶存酸素の連続観測より，総生産(GPP)および生態系呼吸(ER)に基づき推定される生態系代謝が河床材料特性に依存すると共に，本論中で定義した非攪乱期において，総生産速度，生態系呼吸速度および一次生産/呼吸比(P/R)が攪乱からの経過時間に伴い回復することを確認した．なお，砂床においては一次生産/呼吸比，礫床では総生産速度および生態系呼吸速度と，これらを規定すると考えられる各因子とに比較的明瞭な傾向がみられた．しかしながら現段階では，限られた期間における生態系代謝の回復傾向を示すに留まっており，継続観測による知見の蓄積が必要である．

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　三次盆地周辺の江の川水系では，オオカナダモをはじめとする外来沈水植物がアユの漁獲量に影響を与えていると言われていたが，これまで，広範囲にわたってアユの資源量を把握する手段がなかった．そこで本研究では，近年発展が著しい環境DNA分析を用いることにより，多地点におけるアユの生物量を定量化し，さらに，アユの生物量に影響を与える可能性が考えられる環境条件との関係性を明らかにすることを試みた．その結果，アユの環境DNA濃度は，標高が強い関係性を示したのみで，オオカナダモの被度を含む，他の環境要因との関係性はほとんどみられなかった．これらの結果から，アユの資源量には，単純にオオカナダモの繁茂が負の影響を与えているわけではないことが明らかになった．

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　近年，湖沼や河川で採水した水サンプルに浮遊・存在するDNAの情報を調べることで，水棲生物の生息状況（在・不在，現存量，個体数密度など）を評価する環境DNA分析の開発が急速に進んでいる．この環境DNA分析は対象とする水棲生物の在・不在の判別に関しては実用段階にある一方で，環境DNA分析を用いた水棲生物の現存量や個体数密度の推定に関しては，十分な検討が行われていない状況である．
　そこで，本研究では環境DNAを用いたアユ現存量推定の可能性について，一般化線形モデルによるアユの空間分布予測やアユの分泌する環境DNA濃度に関する現地実験を援用して検討を行った．その結果，環境DNA濃度は採水地点から400~800m程度上流の区間のアユの現存量を反映することが示唆された．

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　河川環境に生息する生物として，河川伏流水に生息する地下水生生物に着目し，地下水観測孔を用いた観測手法の有効性の検証およびその生息環境因子について考察した．通常は孔内水位や地下水流向・流速という物理因子を観測するために河川近傍に設置された地下水観測孔内では，多数の地下水生生物の観察が行える可能性が高く，観測手法として極めて有効であることを示した．また，僅か30 m離れた2つの観測孔における生息状態が大きく異なっていることから，両孔の地盤特性，孔内水の含有イオン，水温等を調査し，地下水生生物の生息実態におよぼす水質特性を示すとともに，その両孔間における水質の差異を生じさせている要因が地盤の粗密からくる地下水の流動性の差異である可能性を指摘した．

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　本研究では，Odumによる溶存酸素の収支を利用した河川生態系の代謝構造モデルを援用し，流れ込み式発電システムを有する山地渓流の代謝動態を記述することを目的とした．夏季から冬季にわたる長期の溶存酸素濃度の連続観測により，取水堰堤上下流における群集呼吸速度，付着藻類による一次生産速度を比較・考察する一方，水位・水質変動の同時期記録を用いて現象記述を試みた．
　上下流に位置する2つの取水堰を有する山地渓流を対象とした調査により，流込み式発電堰堤の下流では，取水比流量に応じて「瀬切れ」の消長が異なること，瀬切れが生じる低水期には伏流水の寄与が高まって溶存物質濃度が上昇し，特異な表流水質が形成される可能性が示された．さらに，藻類を始めとする付着生物膜量に応じて，水質とともに生産・呼吸などの代謝特性が日周性を伴いながら季節的に変化すること，低水期の堰堤下流ではその変動が特に大きくなることが明らかになった．

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　小川原湖は青森県東部に位置する汽水湖であり，ヤマトシジミの産地である．2002年以降，資源量および漁獲量は減少がみられた．2005年以降，漁獲量は減少傾向が続いたが，資源量は回復し，現在に至っている．ヤマトシジミの生息範囲を評価することは，種苗放流における場所の選定等に役立つと考えられ，資源量および漁獲量の安定に繋がると推測できる．本研究では資源量・漁獲量の安定化を目指す第1歩として，ヤマトシジミの成長および生息範囲を評価した．その結果，ヤマトシジミの生息，成長に適している地点はイカト地区，三沢灘地区であり，成長に適していない地点は島口地区内の西部とタカトリ地区であることがわかった．

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　ヤマトシジミ資源量保全のため，国内漁場の北限である天塩川水系(天塩川，サロベツ川，パンケ沼)を対象に調査，検討を行った．塩分環境に注目して，天塩川水系では塩淡二層構造で塩水遡上していることを明らかにし，塩淡境界標高を本川淡水流量で推定する手法を提案した．水系全体の塩分環境は本川流量によって制約されることを明らかにした．天塩川水系では雨量増加による河川流量の増加によって塩水環境が劣化し，シジミ漁獲量が減少していることが示唆された．
　流量増加に対する塩水環境の適応策として，棚状地形の効果について数値モデルで検討を行った．その結果，淡水の単位幅流量が減少するほど，塩水遡上距離や塩淡境界面標高が高くなることが分かった．よって，淡水が接触する川幅の拡幅，棚状地形の造成が有効であることが示唆された．

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　感潮河川の水質変動予測を対象に，ニューラルネットワークを高度化した深層学習モデルの有用性について検討を行った．予測対象とする水質項目は溶存酸素および電気伝導度とし，入力データには潮汐や気象などのモニタリングデータを使用した．深層学習モデルと重回帰分析を用いた解析結果の比較より，溶存酸素と電気伝導度のいずれに対しても深層学習モデルのほうが高い再現精度を示した．また，事前学習を行った階層型7層の深層学習モデルは，他のモデルでは表すことのできない季節変化を含めたDO変動機構を表現することが可能であり，従来のニューラルネットワークモデルや重回帰モデルに比べて高い予測精度を有することが示された．

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　河川水辺の国勢調査の群落と種の関係性データを湖沼の抽水植物群落保全へ適用するため，河川と比較してデータ少ない抽水植物の群落と種の関係性に関する補足調査を行った．その結果，抽水植物群落と種（重要種・典型種・外来種）の関係性の空間的相違，ミクリ群落の重要性，波浪等の攪乱の重要性を把握した．また，抽水植物帯への特定外来種ミズヒマワリ等の侵入が確認された．湖沼においては，群落と種の関係性の変質やミクリ群落を保全することで，効率的な抽水群落保全が可能となると考えられた．

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　流域スケールで河床付着藻類量の時空間変動を推定するために，宮城県名取川流域において既存の分布型流出・水温モデルを基礎として栄養塩流出モデルを構築した．モデルのパラメータ推定のために，名取川流域の計8地点にておよそ月1回の頻度で栄養塩濃度と付着藻類を測定した．一次元移流拡散方程式を用いて制限要因であるリンの流出過程を表現した．入力値となるリン負荷量分布は土地利用データと原単位を使用して推定した．また，付着藻類量推定モデルのパラメータである日増殖速度をリン濃度を用いて表現した．以上のモデル設定により，流域全体における付着藻類量の時系列推定を可能とした．上流域における相対的に小さい付着藻類量や藻類増殖の傾向を再現できた．付着藻類量のシミュレーション結果はRMSE=11.5mg/m²の精度を得た．

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 Harrach River, located in semi-arid area in Algeria, has provided important water resources in Alger, capital city of Algeria. But it has been severely polluted by many industries with heavy metals, and there exist few observed data in pollutants in stream water and sediment for investigation of environmental countermeasure. However, there are possibility to understand heavy metal behavior and to improve accuracy of numerical model by using combination of heavy metals as chemical tracers. In this study, heavy metal transport in the watershed were numerically assessed by using lead and mercury. Hydraulic momentum transport were reproduced by distributed hydrological model with object-oriented design. Transport of dissolved heavy metal, such as mercury and lead, were modeled as instances of transportable object. Heavy metals in sediment were also estimated by partition model in the assumption of equilibrium state, and were verified by observed data. Combination of various heavy metals can prominently improve applicability of object-oriented designed model even to developing country with few observation dataset.

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 Nutrient discharge to the Takasaki River from different Point-Sources (PS) and Non-Point-Sources (NPS) are considered in this study. Land use types: agricultural areas, forests and urban areas are considered as NPS in the study. Nitrogen (N) and phosphorous (P) based nutrient discharges from different land use types have a significant contribution to the river water quality. Limitations in technical, human and financial resources impede efficient monitoring of those nutrients at watershed scale. At this end, numerical model would be a beneficial tool to understand and predict the water quality variations under different climatic and anthropological conditions. The Water and Energy transfer Processes (WEP) model coupled with nutrient transport processes is applied to understand the impact of NPS considering the land use distribution in the Takasaki River. Mainly six land use types are prevailing in the Takasaki River basin, namely forests, crops, bare lands, paddy fields, urban areas and water bodies. Initially two rainfall events were selected to check the performances of the model. During the first event, average measured river discharge, TN loading and TP loading were 21.51 m³/s, 108.04 g/s and 11.73 g/s, while the simulated averages were 17.67 m³/s, 86.24 g/s and 7.52 g/s respectively. In the case of second event, average measured river discharge, TN loading and TP loading were 22.52 m³/s, 88.74 g/s and 8.73 g/s while the simulated averages were 17.72 m³/s, 80.84 g/s and 7.65 g/s respectively. As the next step two sub basins within the Takasaki basin which are agriculture dominant and urban area dominant were also analyzed to understand the impacts in difference land use types and their loadings to the river.

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　河口域の保全，修復のためには，対象とする場の潜在的な生物相やハビタットを把握する必要がある．本研究は，河口域保全のための基礎的な情報として，全国一級河川の河口域を対象に，底生動物の生物地理に基づくEcoregionを設定し，同一Ecoregion内で物理指標による河口域の類型化を行った．底生動物相の類似度から日本の河口域は，日本海，太平洋，西南海の3つのEcoregionに区分された．また，各Ecoregionの指標種と関係の強い物理環境要因として，波浪，潮汐，河川のエネルギーを代表する指標が選択された．これらの指標を用い日本の河口域を9つの河口タイプに分類した．同一分類に属する河口域は潜在的な生物相とハビタットが相同とみなせるため，分類結果は河川生態系保全の基礎単位となりうる．

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　自然河川流域では，栄養が洪水時に主として粒状体として流域から下流端を通じて海へと流出する．それに対して，サケやマスなどが河川を遡上する場合には熊や猛禽類により流域全体に栄養が還元される．栄養の還元に関しては安定同位体比を利用する方法が存在するが，粒状体の流域から海域への輸送に関してはより新たな手法を提案し検討する余地が残されている．そこで本研究では，下流端への細粒土砂の輸送割合を推定する手法を提案し，安定同位体比分析とを合わせて栄養循環に関する考察を行うことを目的とする．細粒土砂の輸送割合の推定に関しては，蛍光X線分析を利用し，ベイズ理論を利用した重回帰分析を行うこととした．その結果，単純な重回帰分析およびニューラルネットワークを利用した手法と比較することにより，本研究で提案している手法の妥当性を示すことが出来た．

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　ダム下流に砂を供給することで，砂の衝突による付着藻類の剥離効果や，河床への砂の堆積による付着藻類の生育面積の減少により，付着藻類の現存量が変化する可能性がある．本研究は，砂供給前後におけるこれらの変化を考慮し，1m²あたりの付着藻類の現存量を精緻に予測することを目的としている．河床に大量の砂を投入した場合の砂面の変動高，付着藻類の現存量等の経過を実験的に観測し，そのデータを基としたモデルにより付着藻類の生長および剥離速度を予測した．この結果，剥離後の付着藻類は剥離前よりも生長速度が高く，1m²あたりの付着藻類の増加速度は礫の被度面積が減少しはじめる砂面の変動高で最大値を示した．このため，砂供給後に礫の被度面積が減少しない程度の砂が残存すれば，1m²あたりの付着藻類の生産性は供給前よりも向上することが示唆される．

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　ダム下流河川の粗粒化した河床では，土砂供給量の減少に伴い，水生昆虫群集の多様度低下や付着藻類の異常繁茂が発生する場合がある．粗粒化した河床の骨格を形成する大礫に繁茂する付着藻類が，礫に加わる抗力や揚力の特性，礫周辺の砂や礫自身の移動性に与える影響を解明する必要がある．本研究では，付着藻類が礫の抗力・揚力に与える影響を礫の吊り上げ実験により，付着藻類によって変化する大礫周辺の流速場をPIV実験により調べた．付着藻類は概ね大礫の抗力を増加，揚力を減少させた．付着藻類は大礫背後の流速と底面付近のレイノルズ応力を減少させる傾向を示した．すなわち，礫背後の遮蔽域などに堆積している小型材料の移動性は低下する可能性が示唆された．

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　木津川ではみお筋の河床高が年々低下が進み，平水位の低下が発生して既存ワンドの冠水頻度の減少などが発生しており，ワンドを利用する生物の生息場が失われつつある．また，流路内の早瀬の数の減少も確認されており，河道内の物理環境の単調化が発生している．そこで，竹で編んだ籠に石を詰めた竹蛇籠に着目した．竹蛇籠は，石詰めであるため透過性があり，石の隙間が小魚や水辺の昆虫などのすみかとなる．竹は水中では腐りにくいため，長期的に使うことができ，また役目を終えれば自然に還る．そこで本研究では，河道内の物理環境の単調化を抑制して早瀬やワンドの創出を行うため，伝統的河川工法である竹蛇籠を設置し，多様な魚類の生息場を確保する方法について検討した．

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