Quantitative Assessment of Riverbank Erosion and Accretion Dynamics along the Saryu River (1995–2025) Using the Digital Shoreline Analysis System

技術要約：サリュ川における河岸侵食および堆積ダイナミクスの定量的評価（1995年–2025年）

問題提起
大規模な沖積河川、特にガンガラ川（アヨディヤ地域では地元でサリュ川として知られる）のようなモンスーンの影響を受けるヒマラヤ系の河川は、侵食と堆積を通じて継続的な河岸調整を行います。これらのプロセスは、大幅な流路移動、氾濫原の再形成、土地の喪失、およびインフラへの被害をもたらします。侵食と流路移動については、より広範なガンガラ流域において研究されてきましたが、サリュ川のアヨディヤ到達部（リーチ）に特化した、系統的かつ長期的な定量的評価は不足しています。この空白は、河岸開発や堤防建設といった人間活動による介入が増加している同地域において、河川の挙動と河岸の安定性を明確に理解する必要があることから、極めて重要です。さらに、この特定の到達部における侵食・堆積プロセスの空間的な非対称性と、数十年にわたる時間的変動についても、これまで評価されていませんでした。

研究手法
本研究では、1995年から2025年までの河岸ダイナミクスを定量化するために、マルチテンポラル（多時期）な地理空間アプローチを採用しました。

• データソース： 研究では、季節的な流量変動と雲の影響を最小限に抑えるため、乾季（11月–2月）に取得されたLandsat衛星画像（Landsat 4–5 TMおよびLandsat 8–9 OLI）を使用しました。1995年、2005年、2015年、2025年の4つの異なる時点を分析対象としました。
• 河岸線の画定： 河岸線は、一時的な水際ではなく、永続的な植生によって示される最も外側の安定した境界に基づいて定義されました。正規化差植生指数（NDVI）を使用して、植生に富む氾濫原と露出した河道領域とのコントラストを高め、ArcGISにおける安定した河岸境界の手動デジタイズを容易にしました。
• デジタル海岸解析システム（DSAS）： 側方流路移動を定量化するためにDSAS（v5.1）を使用しました。独立したトランセクト生成を確実にするため、左岸と右岸に対して個別のベースラインを構築しました。トランセクトは20メートル間隔で配置されました。研究では、以下の3つの主要な統計指標を算出しました。
  • エンドポイント・レート（EPR）： 最初と最後の期間における平均的な年間河岸移動率。
  • 線形回帰レート（LRR）： すべての河岸線の位置に適合させた最小二乗回帰線の傾きであり、侵食または堆積率の統計的に堅牢な推定値を提供します。
  • 純海岸線移動量（NSM）： 最古と最新の河岸線の間の総側方変位量。
• 面積ベースの分析： 侵食および堆積面積の十年単位の変化を推定するため、修正正規化差水指数（MNDWI）を用いて河道ポリゴンを抽出しました。連続する年次間の複数ポリゴン・オーバーレイ手法を適用し、侵食領域（新たに占有されたゾーン）、堆積領域（放棄されたゾーン）、および変化のない領域の空間的範囲を算出しました。

主な結果
分析の結果、サリュ川の両岸における河岸挙動には、30年間にわたり顕著な非対称性が認められました。

• 左岸（ゴンダ–バスティ側）： この河岸は支配的な侵食傾向を示しました。5,197個のトランセクトのうち、81.7%が侵食を示しました。平均線形回帰レート（LRR）は −49.39 m yr⁻¹、平均エンドポイント・レート（EPR）は −44.96 m yr⁻¹ でした。平均ネット・バンクライン・ムーブメント（NBM）は、−1,286.73 m の後退を示しました。
• 右岸（アヨディヤ側）： 対照的に、右岸はわずかな堆積傾向を示しました。5,016個のトランセクトのうち、約55.86%が堆積として分類されました。平均LRRは +12.31 m yr⁻¹、平均EPRは +11.28 m yr⁻¹ であり、平均NBMは +337.75 m でした。
• 時間的変動（面積ベース）： 十年単位の分析により、以下の動態の変化が明らかになりました。
  • 1995–2005年： 侵食が支配的であり、堆積の28.17 km²に対し、侵食は 66.10 km² に及びました。
  • 2005–2015年： 堆積が侵食を上回り、侵食の48.51 km²に対し、堆積は 59.56 km² でした。
  • 2015–2025年： システムはほぼ均衡状態に達し、侵食（50.15 km²）と堆積（49.80 km²）はほぼ同等となりました。
• 変化の規模： 海岸線変化エンベロープ（SCE）の値は相当なものであり、左岸の平均は2,697 m、右岸の平均は2,168 mであり、広大な氾濫原回廊にわたる大規模な側方流路調整を示しています。

意義および主張
著者らは、本研究が、アヨディヤ地域におけるサリュ川の長期的かつ非対称な側方流路移動と継続的な氾濫原の再形成に関する最初の定量的証拠を提供するものであると主張しています。本研究は、河川が対称的に振動しているのではなく、蛇行移動によって駆動され、ファイザバード・リッジなどの地域的な地形的制御の影響を受けながら、左側の氾濫原に向かって純粋な側方移動を行っていることを示しています。

本研究は、DSASとポリゴン・オーバーレイ手法の組み合わせが、河岸変化を監視するための堅牢な地理空間フレームワークを提供することを断言しています。研究結果は、以下のための科学的根拠として提示されています。

1. リバーフロント計画： 文化・経済的に重要なアヨディヤ到達部における開発戦略への情報提供。
2. 侵食リスク管理： 特に左岸における脆弱性の高いゾーンの特定。
3. 持続可能な河川回廊管理： 河岸保護戦略の支援および、大規模な沖積河川における動的な性質の理解。

著者らは、侵食と堆積の時間的変動（侵食優位から堆積優位のフェーズへの移行）が、特定の文脈における線形回帰トレンドの強度を弱める可能性があるものの、全体的な変位の大きさは、極めて動的な河川システムの性質を裏付けていると述べています。本研究は、これらの定量的評価が、当該地域の河川管理およびインフラの安全性に関する情報に基づいた意思決定にとって不可欠であると結論付けています。