氾濫原
ブラジル、パノラマ近郊、パラナ川の氾濫原。パラナイバ川源流（右側）とベルデ川の合流点にある。
ワイト島で10年に一度の洪水が発生した後の氾濫原
アラスカのスノーマウンテン近くの氷河川の砂利の氾濫原、1902年
ララミー川は 、1949年にワイオミング州アルバニー郡の氾濫原を蛇行しながら流れている。
コロラド州ラプラタ郡の曲がりくねった小川の堆積性氾濫原は、ウィスコンシン氷河が残した末端モレーンによって形成されたダムの上に堆積したシルトによって形成されています。
サウスカロライナ州ジョンソンビル近郊のリンチズ川氾濫原に広がる河畔植生。これらのテュペロとイトスギの木々は、洪水の最高水位を示しています。

氾濫原、氾濫原、または低地[ 1 ]は、河川に隣接する土地の領域です。氾濫原は河川の岸からそれを囲む谷底まで広がり、流量が多い時期には洪水が発生します。[ 2 ]土壌は通常、洪水時に堆積した粘土、シルト、砂、砂利で構成されています。[ 3 ]

洪水が頻繁に発生するため、洪水とともに栄養分が堆積し、氾濫原の土壌は肥沃度が高いことが多い。これは農業を促進する要因となる。[ 4 ]ナイル川やミシシッピ川流域などの重要な農業地域では、氾濫原が盛んに利用されている。豊かな土壌と淡水を活用するため、氾濫原の周辺やその上に農業地域や都市地域が発展してきた。しかしながら、浸水リスクの高まりから、洪水対策への取り組みが強化されている。

形成

ほとんどの氾濫原は、河川の蛇行部内部の堆積と河川の越流によって形成されます。[ 5 ]

川が蛇行する箇所では、流水が蛇行の外側の川岸を侵食します。同時に、 蛇行の内側の砂州に堆積物が堆積します。堆積物によって河道の横方向に砂州が形成されるため、これは側方堆積と呼ばれます。通常、蛇行の外側の侵食は内側の堆積物とほぼ均衡しており、河道は幅を大きく変えずに蛇行の方向に移動します。砂州は河岸の高さに非常に近い高さまで形成されます。堆積物の純侵食が顕著になるのは、蛇行が高台に切り込まれた場合のみです。全体的な影響として、川が蛇行するにつれて、主に砂州堆積物で構成される平坦な氾濫原が形成されます。河道の移動速度は大きく異なり、測定できないほど遅いものから、インドのコシ川では年間2,400フィート（730メートル）にも及ぶと報告されています。[ 6 ]

越流は、河川が河川の水量で流下能力を超えた場合に発生します。河川の堤防を越える流れによって、河川に近いほど粗く厚い堆積物の薄い層が堆積します。堆積物は上向きに積み上がるため、これは垂直堆積と呼ばれます。撹乱されていない河川システムでは、越流は頻繁に発生し、気候や地形に関わらず、通常は1～2年に1回発生します。[ 7 ] 1993年のマース川とライン川の3日間の洪水の堆積率は、氾濫原で平均0.57～1.0 kg/m 2でした。堤防（4 kg/m 2以上）と低地（1.6 kg/m 2）では、より高い堆積率が見られました。[ 8 ]

越流による堆積物は、自然堤防、クレバスの広がり、そして氾濫原の湿地や浅い湖に集中しています。自然堤防とは、越流による急速な堆積によって河岸に沿って形成される尾根です。浮遊砂の大部分は堤防上に堆積し、シルトや粘土質の堆積物は河川から離れた場所に氾濫原の泥として堆積します。堤防は通常、周辺の湿地と比較して比較的排水性が良い程度に築造されており、非乾燥気候の堤防では植生が繁茂していることが多いです。[ 9 ]

クレバスは、河川本流の決壊によって形成されます。河岸が決壊し、洪水が河川を洗掘します。クレバスから堆積した土砂は、多数の分流を伴うデルタ状の堆積物として広がります。クレバスの形成は、河床が堆積物を堆積（堆積作用）している河川区間で最も多く見られます。[ 10 ]

度重なる洪水は最終的に沖積隆起を形成し、その自然堤防や放棄された蛇行ループは氾濫原の大部分よりもはるか上空にまで達することがある。[ 11 ]沖積隆起の上には、河道の移動と蛇行の切断が繰り返し繰り返されることで形成された河道帯が位置する。さらに長い間隔で、河川は河道帯を放棄し、氾濫原の別の場所に新たな河道帯を形成することがある。このプロセスは剥離と呼ばれ、10年から1000年の間隔で発生する。壊滅的な洪水を引き起こした過去の剥離としては、1855年の黄河洪水と2008年のコシ川洪水が挙げられる。[ 12 ]

氾濫原は、あらゆる種類や規模の河川の周囲に形成される可能性があります。比較的直線的な河川であっても、氾濫原を形成する可能性があります。網状河川の河道中州は、蛇行河川の点状州と同様のプロセスを経て下流へ移動し、氾濫原を形成することがあります。[ 13 ]

氾濫原の堆積物の量は、河川の堆積物の負荷量を大幅に上回っています。そのため、氾濫原は堆積物が発生した場所から最終的な堆積環境まで輸送される間、堆積物の重要な貯蔵場所となります。[ 14 ]

河川の削り込み速度が大きくなり、越流が稀になった場合、河川は氾濫原を放棄したとみなされます。放棄された氾濫原の一部は、河川段丘として保存されることがあります。[ 15 ]

生態学

氾濫原は多様で生産性の高い生態系を支えている。[16] [17] 氾濫原は空間的にも時間的にもかなりの変動性を持つことが特徴で、その結果、最も種の豊富な生態系が生み出されている。[ 18 ]生態学的な観点から見ると、氾濫原の最も特徴的な側面は毎年の洪水に伴う洪水の脈動であり、氾濫原生態系は定期的に洪水と乾燥を繰り返す河川流域の一部と定義される。[ 19 ]

洪水は栄養分を豊富に含む堆積物を運び込み、浸水した乾燥した土壌から栄養分を放出します。洪水によって水没した陸生植物の分解によって、栄養分供給がさらに強化されます。洪水に見舞われた河川沿岸域（川岸に最も近い地域）は多くの水生生物にとって理想的な環境であるため、魚類の産卵期はしばしば洪水の発生と重なります。魚類は洪水中に急速に成長し、その後の水位低下を生き延びなければなりません。洪水が引くと、河岸では微生物が大量に繁殖し、川岸は乾燥して陸生植物が発芽し、川岸を安定させます。[ 19 ]

ドイツのアフターヴェーアにある低地の畑が近くの水路からの氾濫で浸水した。

氾濫原の生物相は年間成長率と死亡率が高く、氾濫原の広い範囲に急速に定着するのに有利です。これにより、生物は氾濫原の形状変化をうまく利用することができます。[ 19 ]例えば、氾濫原の樹木[ 20 ]は成長が早く、根の撹乱にも耐性があります。鳥などの機会主義者は、洪水の脈動によって供給される豊富な食料に引き寄せられます。[ 16 ]

氾濫原の生態系は明確なバイオゾーンを有する。ヨーロッパでは、川から離れるにつれて、植物群落は河岸植生（通常は一年生）、スゲとアシ、ヤナギの低木、ヤナギとポプラの森、オークとトネリコの森、広葉樹林へと連続的に変化する。人為的な撹乱によって湿地が形成され、元の生態系の多くが置き換わっている。[ 21 ]バイオゾーンは土壌水分と酸素の勾配を反映しており、これは洪水頻度の勾配と対応している。[ 22 ]ヨーロッパの原始的な氾濫原の森林は、オーク（60%）、ニレ（20%）、シデ（13%）が優勢であったが、人為的な撹乱によってトネリコ（49%）が優勢となり、カエデは14%に増加し、オークは25%に減少した。[ 17 ]

半乾燥氾濫原では種の多様性がはるかに低い。種は干ばつと洪水が交互に起こる状況に適応している。極端な乾燥は、氾濫原の生態系が洪水時に健全な湿潤状態に移行する能力を破壊する可能性がある。[ 23 ]

1800年代には、氾濫原の森林はヨーロッパの景観の1％を占めていました。氾濫原の森林は他の種類の森林よりも影響が少なかったものの、その多くは人間の活動によって伐採されてきました。このため、氾濫原の森林は生物多様性にとって重要な避難場所となっています。 [ 17 ] [ 16 ]氾濫原の生態系の人間による破壊は、主に洪水制御、[ 19 ]水力発電開発（貯水池など）、氾濫原の農業用地への転換によるものです。[ 17 ]輸送や廃棄物処理も有害な影響を及ぼします。[ 19 ]その結果、これらの生態系が断片化され、個体群と多様性が失われ[ 17 ]生態系の残りの断片が危険にさらされています。[ 18 ]洪水制御は、手つかずの氾濫原よりも水と陸の境界を明確にし、物理的多様性を減らします。[ 19 ]氾濫原の森林は水路を浸食や汚染から守り、洪水の影響を軽減します。[ 17 ]

温帯氾濫原生態系に対する人間による撹乱は、その自然な行動を理解しようとする試みを阻害している。熱帯の河川は人間の影響が少なく、温帯氾濫原生態系のモデルとなっており、多くの生態学的特性を共有していると考えられている。[ 19 ]

治水

飢饉と疫病を除けば、歴史上最悪の自然災害[ 24 ]（死者数で測定）のいくつかは河川の洪水であり、特に中国の黄河で顕著である（最悪の洪水のリストを参照）。これらの中で最悪であり、最悪の自然災害（飢饉と疫病を除く）は1931年の中国洪水であり、数百万人が死亡したと推定されている。この洪水の前には1887年の黄河洪水が発生しており、約100万人が死亡し、史上 2番目にひどい自然災害となっている。

氾濫原の浸水の程度は、再現期間によって定義される洪水の規模に部分的に依存します。

米国では、連邦緊急事態管理庁（FEMA）が国家洪水保険プログラム（NFIP）を管理しています。NFIPは、洪水保険料率マップ（FIRM）で定義された洪水多発地域内の不動産に保険を提供しています。FIRMは、地域の様々な洪水リスクを示しています。FIRMは通常、100年確率洪水浸水区域（NFIPでは特別洪水危険区域とも呼ばれます）の境界線の設定に重点を置いています。

水路の詳細な調査が行われた場合、100年洪水氾濫原には洪水路も含まれます。洪水路とは、水路と、洪水の流れを妨げたり、洪水の貯留を制限する可能性のある侵入がないようにしなければならない隣接領域を含む、洪水氾濫原の重要な部分です。よく使用されるもう1つの用語は特別洪水危険地域です。これは、100年に一度の洪水で浸水する可能性のある地域です。[ 25 ]問題は、問題の地点の上流の流域に変更を加えると、流域の水処理能力に影響を与える可能性があり、その結果、定期的な洪水の水位に影響を与える可能性があることです。たとえば、大規模なショッピングセンターと駐車場は、5年に一度、100年に一度、およびその他の洪水の水位を上昇させる可能性がありますが、地図が調整されることはめったになく、その後の開発によって古くなっていることがよくあります。

洪水被害を受けやすい土地が政府補助の保険の対象となるためには、地元自治体が洪水氾濫路を保護し、特別洪水危険区域に建設される新しい住宅構造物を少なくとも100年確率洪水の水位まで高くすることを義務付ける条例を制定しなければならない。商業用建物は、この水位かそれ以上まで高くするか、洪水対策を施すことができる。詳細な調査情報がない地域では、構造物を周囲の地盤より少なくとも2フィート高くする必要があることもある。[ 26 ]また、多くの州政府および地方自治体は、NFIPによって義務付けられているものよりも制限の厳しい氾濫原建設規制を採用している。米国政府も、洪水の影響を減らすために洪水災害軽減の取り組みを後援している。カリフォルニア州の災害軽減プログラムは、軽減プロジェクトの資金源の1つである。インディアナ州イングリッシュなど多くの町が、氾濫原から完全に移転させられた。その他の小規模な軽減活動には、洪水被害を受けやすい建物を取得して取り壊すか、洪水対策を施すことが含まれる。

マリの内ニジェール・デルタのような一部の氾濫原では、毎年の洪水は地域の生態系と農村経済の自然な一部であり、不況期の農業による農作物の栽培を可能にしています。しかし、ガンジス川デルタを占めるバングラデシュでは、氾濫原の豊かな沖積土壌がもたらす利点は、サイクロンや毎年のモンスーンによる頻繁な洪水によって大きく相殺されています。これらの異常気象は、人口密度の高い地域において深刻な経済混乱と人命損失を引き起こしています。

2020年台風キンタ後のパンパンガ川氾濫原の洪水（ヌエバ・エシハ州サンタ・ローザ橋からの眺め）。

氾濫原土壌

氾濫原土壌中の酸素

氾濫原の土壌組成は独特で、微地形によって大きく異なります。氾濫原の森林は地形の不均一性が高く、局所的な水文条件にばらつきが生じます。[ 27 ]土壌プロファイルの上部30cm以内の土壌水分も微地形によって大きく異なり、酸素の利用可能性に影響します。[ 28 ] [ 29 ]氾濫原の土壌は、洪水が発生しない期間は長期間通気性を保ちますが、洪水中は、飽和状態の土壌でも長時間滞留すると酸素が枯渇する可能性があります。標高が高く、川から遠いほど、土壌中の酸素は多く利用できます。氾濫原の森林では、一般的に土壌微生物の好気性活動と嫌気性活動が交互に起こり、細根の発達と乾燥に影響します。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

氾濫原土壌におけるリン循環

氾濫原はリンに対する高い緩衝能力を持っており、河川への栄養塩の流出を防いでいます。[ 33 ]淡水系ではリンによる栄養塩負荷が問題となっています。淡水系のリンの多くは、都市下水処理場と農業用排水に由来します。 [ 34 ]河川の連結性は、リン循環が氾濫原の堆積物によって媒介されるか、外部プロセスによって媒介されるかを制御します。[ 34 ]河川が連結されている状態では、リンはよりよく循環でき、堆積物と栄養塩はより容易に保持されます。[ 35 ]淡水河川の水は、植物や藻類に短期的に貯蔵されるか、堆積物に長期的に貯蔵されます。 [ 34 ]氾濫原内の乾湿循環は、水位、酸化還元状態、pH、鉱物の物理的性質を変えるため、リンの利用可能性に大きな影響を与えます。[ 34 [ 36 ]氾濫原の人間による改変もリン循環に影響を与えている。[ 37 ]粒子状リンと可溶性反応性リン（SRP）は、上流で窒素とリンの比率が変化すると、藻類ブルームや水路の毒性の一因となる可能性がある。[ 38 ]ミシシッピ川のように、リン負荷が主に粒子状リンである地域では、上流でリンを除去する最も効果的な方法は、堆積、土壌蓄積、および埋没である。[ 39 ] SRPがリンの主な形態である流域では、氾濫原の森林における生物学的吸収が栄養素を除去する最良の方法である。[ 38 ]リンは、周囲の条件や分解、生物学的吸収、酸化還元放出、堆積と蓄積などのプロセスに応じて、SRPと粒子状リンの間で変化する可能性がある。[ 40 ]どちらのリン形態でも、氾濫原の森林はリンの吸収源として有益であり、氾濫原と河川の間の人為的な分断はリンの過剰負荷を悪化させる。[ 41 ]

氾濫原土壌中の環境汚染物質

氾濫原の土壌は、生態汚染物質、特に残留性有機汚染物質（POP）の沈着量が多い傾向がある。[ 42 ]氾濫原内の微地形や土壌の質は大きく異なるため、土壌汚染物質の分布を適切に理解することは複雑である。[ 43 ]

参照

  • 沖積平野 – 河川が堆積物を堆積させた地域
  • 洪水地帯 – 季節的に洪水が発生する川に隣接する土地
  • 水田 – 人工的に灌漑された牧草地
  • レッド川放水路 – カナダのマニトバ州にある人工の洪水制御水路。放水路の良い例です。
  • 氾濫原の修復 – 河川の氾濫原の修復
  • 洪水開口部 – 洪水による構造物への影響を軽減する技術

参考文献

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出典

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