JP2015045159A - 陸地化用海中構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】自然の波や流れの作用によりサンゴ砂礫や有孔虫を自然に集積させることで、海原に島を自然形成させることができる。【解決手段】海底から立ち上がる環状堤体構造物１で、海水不透過部２と海水透過部３により構成し、海水透過部３は傾斜堤であり、海水不透過部２はケーソンにより形成し、少なくとも海側は直立堤である。【選択図】 図１

Description

本発明は、温暖化による海面上昇、風浪による浸食などから島嶼（とうしょ）を保全する対策として、造礁サンゴ、有孔虫の積極的な増殖ならびに、それらから供給されるサンゴ砂礫、有孔虫（遺骸を含む）の堆積を促し、陸地化するための陸地化用海中構造物に関する。

下記非特許文献１にもあるが、海に沈む島」として良く取り上げられる島に「ツバル」がある。ツバルは南太平洋に位置する９つのサンゴ島で構成された国で、マーシャル諸島など他の環礁国と同じように、ツバルでも、離島の海岸侵食は激しく、島は刻々と姿を変えている。
「島嶼国における環礁州島の現状と課題」 東京大学大学院理学系研究科 教授 茅根 創 著 ［海岸］Ｖｏｌ．４８，No.１（２００８）Ｐ２７〜３２

島嶼の保全手法として、
（１）州島の主要構成となるサンゴ、有孔虫の増殖。
（２）サンゴ砂礫や有孔虫の遺骸を１カ所に効率よく集積・堆積させる構造物。
この（１）と（２）の過程が島嶼の維持・拡大につなげるための最低条件となる。大小さまざまな島からなる島嶼の保全手法として、州島の主要構成となるサンゴ・有孔虫の増殖が、島嶼の維持・拡大につなげるために有効である。

下記非特許文献はリーフ海岸における波浪の変化について述べたものであるが、リーフ海岸はサンゴ虫の石灰質骨格や石灰藻が堆積した岩礁からなり、我が国では沖縄諸島、南鳥島、沖ノ島等にみられ、砕波、平均水位上昇、長周期水位変動、海浜流等の様々な現象が通常の海岸に比べて難しい場所であるとされる。
「リーフ海岸における多方向不規則波の波浪変形実験」 ［海岸工学論文集］第４６巻（１９９９）Ｐ２０２〜２０５ 池谷 毅、岩瀬 浩二、漆山 仁、滝本 邦彦、秋山 義信 著

さらに、下記非特許文献には波浪などにより、サンゴの一部または全部が剥離し、サンゴ片となって移動すること、移動した地点で生育環境が良ければ、生残し、増殖を続けることが記載されている。
「沖の鳥島におけるサンゴ片、砂の移動過程に関する研究」 ［海岸工学論文集］第５５巻（２００８）Ｐ１０９７〜１１００ 中山 哲巌、渡邊 浩二、山本 秀一 著

ところで、サンゴの増殖手法については下記特許文献を初めとして多くの手法が提案されている。
特許第４７４９８４８号公報 特許第４９０７７３６号公報

特許文献１は、水中の着生基盤の少なくとも一部に、着生基盤にスペーサーを介してアンカーボルトで網状構造体を着生基盤と網状構造体との間には１０〜１００ｍｍの隙間が形成されるように敷設し、サンゴ幼生を、前記網状構造体および網状構造体を敷設した基盤に着生させることを特徴とするサンゴ礁の造成方法である。

特許文献１では、サンゴの移植や移入などの手段によらずに、着生環境を改善することでサンゴ幼生を積極的に誘引し、サンゴ礁の再生を図ることができ、また、着生後に魚類などによるグレイジングも防止でき、さらに、枯渇したサンゴ礁など、サンゴ幼生の加入量の少ない海域でも大掛かりな設備なしでサンゴ礁を形成できる。

特許文献２は、網状構造体の裏側にサンゴ幼生を着生させ、この網状構造体を反転して、水中の着生基盤の少なくとも一部に設置することを特徴とするサンゴ礁の造成方法である。

サンゴ幼生の着生要因の一つに光条件があり、自然光などが一定値以下（所定の範囲内）の光環境となるように遮光することで、基盤の表面に緑藻や褐藻などの陽生環境を好む藻類の繁茂が抑制されるから、サンゴ幼生が着生しやすい条件となる。よって、特許文献２によれば、自然海域などの水中の基盤に網状構造体を敷設するだけの簡単・安価な方法で、この条件を備えられ、サンゴ幼生の着生を促進できるような基盤が得られる。また、基盤にサンゴ幼生が着生後も、基盤は網状構造体で覆われているから、魚類などによるグレイジングを防止できる。

また、網状構造体の裏側でサンゴ幼生を下向きに着生・成長させることができるから、魚類などの食害からサンゴ幼生を守り安全な環境で成長させることができる。そして、食害を受けにくい大きさに成長した時点で網状構造体を裏返せば、サンゴは網状構造体から外側に向けてさらに成長できる。

なお、海岸を保全する「養浜技術」が存在し、下記特許文献のその一例であるが海岸の形成を目的に、他の場所から目的の場所に砂や同等物を人為的に輸送し、一定範囲の砂の集積地を確保するものである。
特開２００６−２７４７８９号公報 この特許文献３は、海岸線近傍に、養浜材として、水砕スラグまたは製鋼スラグの単独、或いはこれらの混合物を敷設することを特徴とする養浜工法である。

前記特許文献１，２にあるようなサンゴの増殖手法は、州島の主要構成となるサンゴ、有孔虫の増殖は実現できるが、島嶼の保全手法としてサンゴ砂礫や有孔虫の遺骸を１カ所に効率よく集積・堆積させることはできない。

また、特許文献３にあるような海岸を保全する「養浜技術」は、人為的に砂や同等物を人為的に輸送し、一定範囲の砂の集積地を確保するもので、自然の波や流れの作用を利用するものではない。養浜では、一定の方向からの波を制御するための防波堤が用いられるが、島を形成させるには、どの方向からの波・流れに対しても、砂礫を集積させる機能が必要である。そして、集積した砂礫から島を形成するために高潮位よりも高く砂を堆積させる必要がある。

本発明は前記従来例の不都合を解消し、自然の波や流れの作用によりサンゴ砂礫や有孔虫を自然に集積させることで、海原に島を自然形成させることができることを目的とするものである。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、海底から立ち上がる環状堤体構造物で、海水透過部と海水不透過部により構成することを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、海底から立ち上がる環状堤体構造物なので、どの方向からの波・流れに対しても、砂礫を集積させる機能を発揮できる。

そして、特に、暴浪時などに、サンゴ砂礫や有孔虫遺骸を含む海水が環状堤体構造物を超え、内部に流入し、主に海水のみが海水透過部から流出する。その際にサンゴ砂礫や有孔虫の多くは沈降堆積する。沈降堆積したサンゴ砂礫、有孔虫遺骸は、環状堤体構造物内部の流れの緩やかな（流れの方向は、潮流の変化、波向きにより絶えず変わる）海水不透過部背後に堆積をする。砂礫の堆積は、徐々にその領域を広げる。

このように海水のながれは常にあるので、内部に蓄積されたサンゴ等は死滅することなく、育成され、島の形成を図る。

請求項２記載の本発明は、海水透過部は傾斜堤であり、海水不透過部は少なくとも海側は直立堤であることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、海水不透過部は少なくとも海側は直立堤とすることで、傾斜堤とは異なり波や海流の勢いを押えることがすくないので、サンゴ砂礫や有孔虫遺骸を含む海水が隆起して環状堤体構造物を超え易いものとなり、内部でサンゴ砂礫や有孔虫遺骸を沈積し易いものとなる。また、海水透過部はこれを傾斜堤とすることで、波をなだらかなものにして、反射波の発生を押えることができる。

請求項３記載の本発明は、海水不透過部はケーソンにより形成することを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、ケーソンを利用することで、その函体壁で海水不透過部を簡単に構成することができる。

請求項４記載の本発明は、海水不透過部は消波ブロック被覆提であることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、消波ブロック被覆提であり、この消波ブロック部分を環状堤体構造物の内側に置けば、一度乗り越えて環状堤体構造物の内に入った波を消波ブロック部分が抑えて乗り越えて再度外にでないようにすることができる。反射波を少なくすることができるものであり、消波ブロックで波力を緩衝するため、堤体幅を縮小できる。

請求項５記載の本発明は、海水透過部は消波ブロックで構成する堤体であることを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、汎用されるテトラポット等の消波ブロックで構成する堤体をもって海水透過部を形成することで、簡単に施工を行うことができる。

請求項６記載の本発明は、環状堤体構造物は、海水透過部と海水不透過部とを潜堤として形成することを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、環状堤体構造物は、海水透過部と海水不透過部とを潜堤として形成することで、サンゴ砂礫や有孔虫遺骸を含む海水が環状堤体構造物を超え易いものとなる。

請求項７記載の本発明は、環状堤体構造物は、海面から波が超えるだけの高さに突出させることを要旨とするものである。

請求項７記載の本発明によれば、暴浪時などに、サンゴ砂礫や有孔虫遺骸を含む海水が環状堤体構造物を超えることができる。

請求項８記載の本発明は、海水不透過部の切れ目に海水透過部を介在させることを要旨とするものである。

請求項８記載の本発明によれば、海水透過部と海水不透過部は連続するものであり、かつ、海水不透過部の割合を多くすることが望ましいが、その場合に、海水不透過部の切れ目に海水透過部を介在させることで簡単に形成できる。

請求項９記載の本発明は、環状堤体構造物の内部にサンゴ着生機能を有する人工基盤を配置することを要旨とするものである。

請求項９記載の本発明によれば、島を形成する材料となるサンゴなどの石灰化生物の増殖基盤を内部に設けることで、構造物内部で州島の主要構成となるサンゴ、有孔虫の増殖を積極的に行うことができる。しかも、このサンゴの増殖は環状堤体構造物の内部で、常に海水の流れを遮断することがないという極めて安定した場環境で行うことができる。

以上述べたように本発明の陸地化用海中構造物は、どの方向からの波・流れに対しても、砂礫を集積させる機能を発揮できるものであり、自然の波や流れの作用によりサンゴ砂礫や有孔虫またはその遺骸を自然に、かつ、安定的に集積・堆積する集積させるこで、海原に島を効果的に自然形成させることが可能なものである。

以下、図面について本発明の実施嫉視の形態を詳細に説明する。図１は本発明の陸地化用海中構造物の第１実施形態を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同上Ｂ−Ｂ線断面図である。図４は第２実施形態を示す平面図である。

本発明の陸地化用海中構造物は海底から立ち上がる環状堤体構造物１である。図１の第１実施形態の場合は矩形（正方形、長方形）を示し、図４の場合は円形を示したが、これに限定されるものではなく、環状堤体構造物であれば、他の多角形、楕円形、不定形のいずれを問わない。

本発明の陸地化用海中構造物の特徴は、環状堤体構造物１は砂礫滞留堤として構築され、海水不透過部２を主体とするが、これに海水透過部３を設けたことにある。

先に、海水不透過部２について説明するとコンクリートケーソン４をもって構築する堤体で、少なくとも海側は直立堤とし、消波ブロック被覆提で、内側（環状堤体構造物１の内側）を消波ブロックで被覆した消波ブロック被覆提とした。消波ブロックは、鋳鉄製消波ブロック５である。鋳鉄製の代わりに鋳鋼、ステンレス製でも良い。なお、コンクリートケーソン４の固定は、杭式でも良い。

図中８はコンクリートケーソン４を設置するために海底に敷設するアスファルトマットであり、コンクリートケーソン４の内部には鋳鉄製消波ブロック５と中詰砂９を充填し、上端開口を蓋コンクリート７で閉塞する。鋳鉄製消波ブロック５はコンクリートケーソン４の重りとして、コンクリートケーソン４を安定化させる役割がある。

なお、海水不透過部２をコンクリートケーソン４をもって形成しないことも可能であり、水中打設コンクリート、鋼管杭、鋼矢板、その他で、遮水性を有する壁体を形成すればよい。

鋳鉄製消波ブロック５による被覆はこの部分は法面を有する傾斜堤であり、全体を混成堤として形成する。、混成堤のメリットは
（１）水深の大きな場所に建設できる。
（２） 基礎地盤の不陸に対応しやすい。
（３）直立部があるので、傾斜堤に比べて材料が少なくて済む。
ことにある。

海水透過部３は海水不透過部２が連続する個所に切れ目（開口）を設けて、ここに介在させる。図示の例は全体が４角形で、コンクリートケーソン４による海水不透過部２が４辺を構成していて、海水透過部３はその１辺に設けた中央の切れ目に介在させたが、このようなものに限定されるものでない。角部など位置や個数などは特に問わない。

そして海水透過部３は鋳鉄製消波ブロック５で形成し、海側と内側（環状堤体構造物１の内側）の両方に法面６を有する傾斜堤とした。

海水透過部３の環状堤体構造物１の内側の法面６は海水不透過部２の鋳鉄製消波ブロック５で形成する消波ブロック被覆提の法面と一体連続させる。

海水透過部３の海側の法面６は左右に張り出させてコンクリートケーソン４の海側の被覆を行なわせ、消波ブロック被覆提としてコンクリートケーソン４の安定化に貢献させる。

そして、これら海水不透過部２および海水透過部３のいずれも最低海面（干潮時の海面よりも約５０ｃｍ程度低いものとして、潜堤として形成した。

ただし、必ずしも潜堤である必要はなく、図示は省略するが、環状となるどの部分も海面から波が超えるだけの高さに突出させるようにしてもよい。

環状堤体構造物１の内部 特に中央部にサンゴ着生機能を有する人工基盤１０を設ける。環状堤体構造物１の内部は、台風等の暴浪により流出し難く、堆積物の安定化が図れるが、中央部の流れの強い場所では、砂礫の堆積が期待できない半面、このようにサンゴ着生機能を有する人工基盤１０を配置し、サンゴ生育による砂礫の生産とサンゴ礁形成による陸地化に寄与するものである。

サンゴ着生機能を有する人工基盤１０には図５にそのパターンを示すように、円柱体、立方体または直方体、脚を有するテーブル形式、テント屋根形式など波浪に強く、シルト分が基盤に溜まらない構造のものを選定する。ステンレス製その他の金属板による餅網状多孔板により形成してもよい。図６は多数個の人工基盤１０を並べた例である。

このようにして、主に暴浪時、サンゴ砂礫や有孔虫遺骸を含む海水が環状堤体構造物１の内部に入り、主に海水のみが消波ブロックで構成される海水透過部３から流出する。その際にサンゴ砂礫や有孔虫の多くは沈降堆積する。

沈降堆積したサンゴ砂礫、有孔虫遺骸は、環状堤体構造物１の流れの緩やかな（流れの方向は、潮流の変化、波向きにより絶えず変わる）海水不透過部２の背後に堆積をする。

砂礫の堆積は、徐々にその領域を広げる。環状堤体構造物１の内部は、台風等の暴浪により流出し難く、堆積物の安定化が図れる。この堆積の過程では、多くの環礁の島々にあるように高潮時に水面より高く堆積する。

陸地化用海中構造物の第１実施形態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の陸地化用海中構造物の第２実施形態を示す平面図である。 サンゴ着生機能を有する人工基盤のパターン説明図である。 サンゴ着生機能を有する人工基盤の他例を示す平面図である。

１…環状堤体構造物 ２…海水不透過部
３…海水透過部 ４…コンクリートケーソン
５…鋳鉄製消波ブロック ６…法面
７…蓋コンクリート ８…アスファルトマット
９…中詰砂 １０…人工基盤

Claims (9)

1. 海底から立ち上がる環状堤体構造物で、海水透過部と海水不透過部により構成することを特徴とする陸地化用海中構造物。
2. 海水透過部は傾斜堤であり、海水不透過部は少なくとも海側は直立堤である請求項１記載の陸地化用海中構造物。
3. 海水不透過部はケーソンにより形成する請求項１または請求項２記載の陸地化用海中構造物。
4. 海水不透過部は消波ブロック被覆提である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の陸地化用海中構造物。
5. 海水透過部は消波ブロックで構成する堤体である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の陸地化用海中構造物。
6. 環状堤体構造物は、海水透過部と海水不透過部とを潜堤として形成する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の陸地化用海中構造物。
7. 環状堤体構造物は、海面から波が超えるだけの高さに突出させる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の陸地化用海中構造物。
8. 海水不透過部の切れ目に海水透過部を介在させる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の陸地化用海中構造物。
9. 環状堤体構造物の内部にサンゴ着生機能を有する人工基盤を配置する請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の陸地化用海中構造物。

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