JP2017210832A - サンゴ礫堆積による陸化方法、そのための透過構造物および構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】サンゴ礫捕捉のために設置される透過性構造物の前面にサンゴ礫を効率的に堆積させるためのサンゴ礫堆積による陸化方法、そのための透過構造物および構造体を提供する。【解決手段】このサンゴ礫堆積による陸化方法は、サンゴ礫を堆積させ陸化する方法であって、サンゴ礫１を捕捉可能な複数の開口１３を有する透過性構造物１０を水塊が通過可能な方向に設置しかつ鉛直方向に対し傾斜して設置し、透過性構造物の開口において水塊を通過させサンゴ礫を捕捉することでサンゴ礫を堆積させる。【選択図】図１

Description

本発明は、サンゴ礫を堆積させ陸化する方法、そのための透過構造物および構造体に関する。

日本の領海や排他的経済水域（ＥＥＺ）の基点となっている離島は約５００に上るが、水底資源や水産資源の保護のために離島の保全・管理の強化が必要とされている。離島においてはサンゴ礁が島の周りを取り囲むなど、サンゴ礁の保全、活用の必要性が認識されている。たとえば、特許文献１，２はサンゴ礁の移設、特許文献３，４はサンゴ礁の増殖、特許文献５はサンゴの育成・保護、特許文献６はサンゴ礫断片の飛散防止、および、特許文献７はサンゴ育成構造体の構築などの技術をそれぞれ提案する。特許文献８は、サンゴ砂礫等を自然に集積するために、海水不透過部と海水透過部により構成され海底から立ち上がる環状堤体構造物を提案する。

特開2011-125293号公報 特開2006-158218号公報 特開2008-141979号公報 特開2011-125347号公報 特開2014-212704号公報 特開2014-212702号公報 特開2013-165693号公報 特開2015-45159号公報

サンゴ礁が卓越する離島付近では、死滅したサンゴが砂礫となり、気海象条件などにより、サンゴ礫が島を形成し、陸地化している箇所がある。また、海岸侵食が卓越している地点では海岸保全を目的に、石材やブロックなどで形成される離岸堤が建設されることがあるが、離岸堤背後の砂浜は回復することがあるものの、離岸堤周辺は洗掘されることが多い。また、離島の保全は現在の島の管理はもちろん、周辺のサンゴ礫が水面上まで堆積して陸地している箇所の保全に加え、新たにサンゴ礫を用いて陸地を形成することができれば、国土保全に資することができる。

サンゴに関しては複数の技術が特許文献１〜７のように提案されているものの、サンゴ礫を用いて陸地化する技術に関する提案でない。すなわち、特許文献１〜５は生存しているサンゴの移設、増殖、保護を目的としているが、サンゴは水面下のみで生息するため、これらの方法では陸地化することは難しい。また、特許文献６の方法は水底に堆積したサンゴ礫の飛散防止に過ぎず、これによる堆積効果は期待できない。また、特許文献７の構造体・方法は、網目状で全面が略閉塞される籠体の中にサンゴ石灰石を収納することでサンゴ育成体を提供するもので、堆積を促進するものではない。また、特許文献８の環状堤体構造物は、陸地化技術ではあるものの、コンクリートブロックや砕石、人工基盤などを設置する必要があり、大規模な作業が必要となる。さらに、自然界ではサンゴ礫で陸地化することはあるが、意図した場所にサンゴ礫を用いて簡易的な手法により陸地を形成する技術は未だない。

そこで、本発明者等は、他の発明者とともに、先に特願2015-195733においてサンゴ礫を堆積させ陸化する方法を提案した。このサンゴ礫堆積による陸化方法は、図４のように、サンゴ礫１を捕捉可能な複数の開口１３を有する透過性構造物１００を水塊が通過可能な方向に設置し、透過性構造物１０の開口１３において水塊を通過させサンゴ礫１を捕捉することでサンゴ礫を堆積させるものである。このサンゴ礫堆積による陸化方法によれば、透過性構造物の前面（上流側）にサンゴ礫が堆積することを促進するが、越波時には透過性構造物の背面（下流側）にサンゴ礫が堆積することを促進する場合もある。

しかし、本発明者等のさらなる検討・研究によると、上記透過性構造物の堆積形態・形状について下記の問題があることが判明した。
(1)透過性構造物が鉛直に設置された場合、越波時に透過性構造物の前面（上流側）に堆積したサンゴ礫が巻き上げられると、透過性構造物の天端を越え易く、背面（下流側）に堆積してしまう。このように、透過性構造物の背面に堆積するサンゴ礫の供給源は前面に堆積したサンゴ礫であることから、前面における礫の堆積が非効率的になってしまう。
(2)越波時において、透過性構造物の背面では流速が比較的大きくなるが、これにより、背面におけるサンゴ礫の堆積形状は前面に比べ幅広で低天端になるため、陸地化という観点から見た場合、非効率的である。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、サンゴ礫捕捉のために設置される透過性構造物の前面にサンゴ礫を効率的に堆積させるためのサンゴ礫堆積による陸化方法、そのための透過構造物および構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのサンゴ礫堆積による陸化方法は、サンゴ礫を堆積させ陸化する方法であって、サンゴ礫を捕捉可能な複数の開口を有する透過性構造物を水塊が通過可能な方向に設置しかつ鉛直方向に対し傾斜して設置し、前記透過性構造物の開口において前記水塊を通過させ前記サンゴ礫を捕捉することで前記サンゴ礫を堆積させる。

このサンゴ礫堆積による陸化方法によれば、透過性構造物は、波や潮流などにより移動する水塊を透過させる一方、水塊の移動に伴い移動するサンゴ礫を捕捉することができる。この捕捉されたサンゴ礫は透過性構造物の前面（上流側）に堆積するが、透過性構造物を越波するような水塊（波）が来た場合、透過性構造物が鉛直方向に対し傾斜しているので、前面に堆積したサンゴ礫の背面への移動が抑制され、このため、透過性構造物の前面に堆積したサンゴ礫の安定性が向上し、透過性構造物の前面にサンゴ礫を効率的に堆積させることができる。また、透過性構造物を鉛直方向に対し傾斜させることで、透過性構造物自体の耐波浪安定性の向上を図ることができる。

上記サンゴ礫堆積による陸化方法において、前記透過性構造物は、前記開口を有する面状の捕捉部を備え、前記捕捉部が前記水塊の移動方向の上流側に傾斜していることが好ましい。これにより、透過性構造物の前面においてサンゴ礫を効率的に捕捉しかつ堆積させることができる。

また、前記透過性構造物の天端側において前記水塊の移動方向の上流側に突き出た庇部を設けることで、透過性構造物の前面に堆積したサンゴ礫の背面への移動をいっそう抑制することができる。

なお、前記透過性構造物の設置予定位置周辺に存在するサンゴ礫を採取し、前記採取したサンゴ礫の長手方向の寸法および短手方向の寸法を計測し、前記計測結果から平均的な寸法を算出し、前記平均的な寸法に基づいて前記開口のサイズを設定することが好ましい。実際のサンゴ礫に近似した平均的な寸法を得ることができ、サンゴ礫のより効率的な捕捉が可能となる。また、前記開口のサイズを前記平均的な寸法の長手寸法以下および短手寸法以上に設定することが好ましい。

上記目的を達成するための透過性構造物は、サンゴ礫を堆積させ陸化するための透過性構造物であって、サンゴ礫を捕捉可能な複数の開口を有し、水塊が通過可能な方向に設置されかつ鉛直方向に対し傾斜して設置されることで前記開口において前記水塊を通過させ前記サンゴ礫を捕捉するためのものである。

この透過性構造物によれば、波や潮流などにより移動する水塊を透過させる一方、水塊の移動に伴い移動するサンゴ礫を捕捉することができる。この捕捉されたサンゴ礫は透過性構造物の前面（上流側）に堆積するが、透過性構造物を越波するような水塊（波）が来た場合、透過性構造物が鉛直方向に対し傾斜しているので、前面に堆積したサンゴ礫の背面への移動が抑制され、このため、透過性構造物の前面に堆積したサンゴ礫の安定性が向上し、透過性構造物の前面にサンゴ礫を効率的に堆積させることができる。また、透過性構造物を鉛直方向に対し傾斜させることで、透過性構造物自体の耐波浪安定性の向上を図ることができる。

上記透過性構造物は、前記開口を有する面状の捕捉部を備え、前記捕捉部が前記水塊の移動方向の上流側に傾斜していることが好ましい。これにより、透過性構造物の前面においてサンゴ礫を効率的に捕捉しかつ堆積させることができる。

また、前記透過性構造物の天端側において前記水塊の移動方向の上流側に突き出た庇部を有することで、透過性構造物の前面に堆積したサンゴ礫の背面への移動をいっそう抑制することができる。

上記目的を達成するための構造体は、サンゴ礫を堆積させ陸化するための構造体であって、上述の透過性構造物を複数備える。

この構造体によれば、複数の透過性構造物を設置することで、より広い範囲でサンゴ礫の堆積による陸化が期待できる。

上記構造体としての第１の構造体は、サンゴ礫を堆積させ陸化するための構造体であって、上述の透過性構造物を複数備え、前記複数の透過性構造物が横方向に一列に並べられて設置されたものである。この構造体によれば、より幅広い範囲でサンゴ礫の堆積による陸化が期待できる。

同じく第２の構造体は、サンゴ礫を堆積させ陸化するための構造体であって、上述の透過性構造物を複数備え、前記複数の透過性構造物が前記水塊の移動方向に離れて設置されたものである。この構造体によれば、透過性構造物を単独または複数一列で設置した場合、水塊の移動方向が一様であれば堆積が促進されるが、期間により水塊の移動が逆方向となった場合、堆積したサンゴ礫が破壊されることが予想される。そこで、複数の透過性構造物を水塊の移動方向に離して設置することで、水塊の移動が逆方向となったとしても、各透過性構造物の間の空間でサンゴ礫の捕捉が可能となる。

同じく第３の構造体は、サンゴ礫を堆積させ陸化するための構造体であって、上述の透過性構造物を複数備え、複数の前記透過性構造物が横方向に一列に並べて設置され、さらに複数の前記透過性構造物が前記水塊の移動方向に離れて横方向に一列に並べて設置されるようにして、複数列が前記移動方向に離れて設置されたものである。この構造体によれば、より幅広い範囲でサンゴ礫の堆積による陸化が期待できるとともに、水塊の移動が逆方向となったとしても、各列の間の空間でサンゴ礫の捕捉が可能となる。

上記第２，第３の構造体において、前記移動方向に離れて設置された前記透過性構造物は、それらの天端高さが前記移動方向の上流側から下流側に向けて順次に高くなるように構成されることが好ましい。水塊の移動方向の上流側では天端高さを低くし、移動方向下流側になるにつれて天端高さを高くすることで、水塊の移動が逆方向となったとしても、各透過性構造物の間の空間におけるサンゴ礫の捕捉がいっそう効率的になる。

同じく第４の構造体は、サンゴ礫を堆積させ陸化するための構造体であって、上述の透過性構造物を複数備え、複数の前記透過性構造物が一領域を包囲するように設置され、さらに複数の前記透過性構造物が、前記一領域を包囲する前記複数の透過性構造物を包囲するように設置されたものである。かかる構造体の平面的設置形状例として、たとえば、同心円状、正方形状、長方形状、多角形状、長円形状などがある。

上記第４の構造体において、前記各透過性構造物は、それらの天端高さが前記一領域のある内側から外側に向けて順次に低くなるように構成されることが好ましい。

上記各構造体において、前記透過性構造物が移動しないように水底に対し固定されることが好ましい。

本発明によれば、サンゴ礫捕捉のために設置される透過性構造物の前面にサンゴ礫を効率的に堆積させるためのサンゴ礫堆積による陸化方法、そのための透過構造物および構造体を提供することができる。

第１の実施形態による透過性構造物の基本的構成を示す斜視図である。 水底に設置された図１の透過性構造物１０の側面図で、サンゴ礫が捕捉され堆積する過程（ａ）〜（ｄ）を概略的に示す。 第２の実施形態による透過性構造物を概略的に示す側面図である。 先願（特願2015-195733）における透過性構造物の基本的構成を示す斜視図である。 図１の捕捉部１２の変形例を示す要部上面図（ａ）（ｂ）である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態による透過性構造物の基本的構成を示す斜視図である。なお、図１等では、開口やサンゴ礫は、説明の便宜上、誇張して示されている。

図１に示すように、本実施形態による透過性構造物１０は、底板部１１と、底板部１１に設けられた捕捉部１２と、を備える。捕捉部１２は、平面状乃至平板状に構成され、平面に多数の開口１３が形成されている。捕捉部１２は、図１のように、鉛直方向に拡がるように仮想的に形成される仮想鉛直平面Ｖ（破線で示す）に対し傾斜角θだけ傾斜している。

開口１３のサイズは、サンゴ礫の代表寸法の長手寸法以下、短手寸法以上とする。これにより、捕捉部１２に設けられた多数の開口１３により、水塊を通過させながらサンゴ礫を効率的に捕捉することができる。ここで、代表寸法とは、透過性構造物１０の設置予定位置周辺に存在するサンゴ礫を採取して長手方向および短手方向の寸法を計測し、統計的処理により算出した平均的な長手方向の長さ、短手方向の長さとする。なお、たとえば、サンゴ礫の寸法に関する過去のデータ等に基づいて開口のサイズを設定するようにしてもよい。

捕捉部１２は、たとえば、平板状のメッシュ部材から構成することができ、多数の開口１３は、メッシュ部材のメッシュから構成され、開口１３のサイズは、メッシュ部材のメッシュサイズに対応する。上記例では、メッシュサイズは、サンゴ礫の平均的寸法の長手寸法以下で短手寸法以上のものが選択される。

図１の透過性構造物１０は、底板部１１が水底Ｇに設置され、多数の開口１３を有する平面状乃至平板状の捕捉部１２が仮想鉛直平面Ｖから水塊の移動方向ｘの逆方向ａｘに向けて傾斜角θだけ傾斜して立つように構成される。捕捉部１２は、仮想鉛直平面Ｖが波や潮流などの水塊の移動方向ｘに直交するように位置決められる。すなわち、透過性構造物１０は、傾斜した捕捉部１２を上面から見たとき、捕捉部１２が水塊の移動方向ｘに直交するように設置される。また、透過性構造物１０は、移動しないように底板部１１でアンカー等の固定手段（図示省略）により水底Ｇに固定される。なお、かかる固定手段ではなく、底板部１１の重力で固定する重力式固定としてもよい。

また、図１に示す透過性構造物１０の捕捉部１２の鉛直平面Ｖからの傾斜角θは、０度を超え、４５度以下が好ましい。

次に、図１の透過性構造物１０の作用効果について図２を参照して説明する。図２は、水底に設置された図１の透過性構造物１０の側面図で、サンゴ礫が捕捉され堆積する過程（ａ）〜（ｄ）を概略的に示す。

図２（ａ）のように、波や潮流などにより移動する水塊が透過性構造物１０の捕捉部１２にほぼ直交する（上面から見たとき）ように移動方向ｘに流れ、多数の開口１３を透過する。かかる水塊の移動に伴い水中を移動したサンゴ礫１が多数の開口１３で捕捉され、図２（ａ）のように、捕捉されたサンゴ礫１が透過性構造物１０の前面（上流側）（図の右側）において底板部１１やその周囲に堆積をはじめる。

ある程度の堆積厚になるまで、堆積したサンゴ礫の透過性により、水塊は多数の開口１３に作用し続け、引き続きサンゴ礫１は、水塊とともに移動し、多数の開口１３に捕捉され堆積し続け、図２（ｂ）のように、サンゴ礫１の堆積厚が増加し、堆積したサンゴ礫１がサンゴ礫堆積物２となる。

サンゴ礫堆積物２は、ある程度の堆積厚になると、透過性が低下し、新しい水底地盤となって、水塊の流れる高さがサンゴ礫堆積物２の上面よりも高い位置になる。その結果、図２（ｃ）のように、サンゴ礫１は順次、より高い位置へと堆積し、サンゴ礫堆積物２の上面が上昇する。図２（ｃ）のように、透過性構造物１０を越波するような波が来襲し、堆積したサンゴ礫１ａが巻き上げられても、透過性構造物１０の捕捉部１２が水塊の移動方向ｘの上流側に鉛直平面Ｖから傾斜しているので、透過性構造物１０の天端を越え難い。この結果、透過性構造物１０の前面（上流側）に堆積したサンゴ礫１は、背面（下流側）（図の左側）への移動が抑制される。このため、サンゴ礫１は透過性構造物の前面側において効率的に堆積する。

図２（ｃ）（ｄ）のように、サンゴ礫１の堆積が進むと、サンゴ礫堆積物２の上面がしだいに高くなるとともに、サンゴ礫堆積物２の下部が幅広で上部が幅狭となる前浜勾配が形成され、このため、水塊の移動方向がしだいに斜め上方の方向ｘ’に変化する。図２（ｄ）のように、透過性構造物１０の天端が水面上よりも高い位置にある場合には、サンゴ礫１は水面上にまで打ち上げられて堆積し、その結果、サンゴ礫堆積物２の上面が水面から露出するようになる。

なお、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、サンゴ礫１の透過性構造物１０の前面から背面への移動は完全に抑制できるのではなく、越波時に若干移動することが避けられず、前面に堆積したサンゴ礫１が背面に若干移動してしまうが、透過性構造物が鉛直に立っている場合よりも、サンゴ礫の移動が抑制され、サンゴ礫１の前面における堆積が効率的に行われる。

鉛直の透過性構造物の場合、越波時には透過性構造物の前面に堆積したサンゴ礫が容易に透過性構造物の背面に移動されるのに対し、本実施形態によれば、鉛直方向に対し傾斜させることで、かかるサンゴ礫の移動を抑制する効果を期待でき、透過性構造物の前面に堆積するサンゴ礫の安定性を向上させることができる。また、傾斜させることで、透過性構造物自体の耐波浪安定性の向上も期待できる。

以上のように、透過性構造物１０を設置した領域において、水中を水塊とともに移動するサンゴ礫１を捕捉し、透過性構造物１０の前面（上流側）に効率的に堆積させることで陸地化の実現を効率的に図ることができる。すなわち、透過性構造物１０を設置するのみで、自然の外力を活用することによりサンゴ礫１による陸地化が促進され、離島の保全が図られる。

［第２の実施形態］
次に、図３を参照して透過性構造物の第２の実施形態について説明する。図３は第２の実施形態による透過性構造物の基本的構成を示す側面図である。図３のように、透過性構造物２０は、図１の構成に加えて、水塊の移動方向ｘの上流側に鉛直平面Ｖから傾斜角θで傾斜している捕捉部１２の天端に庇部１５を設けたものである。庇部１５は、捕捉部１２と同様に開口１３（図１）を有している。

庇部１５の長さＬは、上述のようにして計測されたサンゴ礫の平均的な長手方向の長さ以上、設置位置における高潮位時の水深Ｈ以下であることが望ましい。また、庇部１５は、水塊の移動方向ｘの上流側に水平方向に延びているが、水平方向から上下に傾斜していてもよく、水平方向に対し±４５°以内であることが好ましい。

図３の透過性構造物２０によれば、捕捉部１２が水塊の移動方向ｘの上流側に鉛直平面Ｖから傾斜角θで傾斜するとともに、その天端に水塊の移動方向ｘの上流側に水平方向に延びる庇部１５を設けたので、透過性構造物２０の前面（上流側）に堆積したサンゴ礫が越波時に巻き上げられても、透過性構造物２０の天端をさらに越え難くなる。このため、透過性構造物２０の前面（上流側）に堆積したサンゴ礫は、背面（下流側）への移動がいっそう抑制される。このため、サンゴ礫は透過性構造物の前面側において効率的に堆積することができる。

なお、本実施形態による透過性構造物１０，２０は、水底に単独で設置されてよいが、これに限定されず、複数の透過性構造物を設置してもよく、いっそう効率的にサンゴ礫堆積による陸化を図ることができる。例えば、複数の透過性構造物を縦方向に一列に並べて設置してよく、また、横方向に一列または複数列並べて設置してもよい。

また、透過性構造物は、図１の底板部１１を省略し、捕捉部１２の両端の下端で捕捉部１２に対し直交して張り出すように支持部材を設けた構成でもよい。また、図１の底板部１１を省略し、捕捉部の両脇に鉛直杭を水底に打設し、捕捉部１２をその両端の鉛直杭に固定し支持するようにしてもよい。

また、多数の透過性構造物１０，２０を、所定領域を包囲するように平面的に正方形状、同心円状、長方形状、多角形状、または長円形状などに配置して設置してもよい。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、図１では、複数の開口１３を有する捕捉部１２は平板状乃至平面状に構成されるが、本発明はこれに限定されず、面状であればよく、面状の捕捉部としては、平板状のものや全面が平面状のもののみならず、たとえば、図５（ａ）のＶ字状の捕捉部１２Ａや図５（ｂ）の波形状の捕捉部１２Ｂのように予め変形した形状に構成されたものも含む。

また、捕捉部が、たとえば、鉄鋼材料からなる平板やエキスパンドメタル等から構成される場合は、ある程度の剛性があるため供用中も平面状をほぼ保つが、たとえば、樹脂材料や金網のような可撓性のある材料から平面状に構成される場合は、供用中は水塊の移動により湾曲状に変形する場合がある。

また、図１の捕捉部１２は、仮想鉛直平面Ｖが波や潮流などの水塊の移動方向ｘに直交するように位置決められるが、本発明はこれに限定されず、水塊が捕捉部を通過できればよい。

また、本明細書のサンゴ礫とは、サンゴ礁由来のもので、形状的には木の枝のような形状やテーブル状の形状のものが多い。

本発明によれば、サンゴ礫を堆積させて陸化を図る方法、そのために使用可能な透過構造物および構造体を提供できるので、新たな島を造成することが可能となる。

１ サンゴ礫
２ サンゴ礫堆積物
１０，２０ 透過性構造物
１１ 底板部
１２ 捕捉部
１３ 開口
１５ 庇部
θ 傾斜角
Ｌ 庇部の長さ
Ｈ 水深
Ｇ 水底
Ｖ 仮想鉛直平面、鉛直平面
ｘ 移動方向
ax 逆方向

Claims (7)

1. サンゴ礫を堆積させ陸化する方法であって、
   サンゴ礫を捕捉可能な複数の開口を有する透過性構造物を水塊が通過可能な方向に設置しかつ鉛直方向に対し傾斜して設置し、
   前記透過性構造物の開口において前記水塊を通過させ前記サンゴ礫を捕捉することで前記サンゴ礫を堆積させるサンゴ礫堆積による陸化方法。
2. 前記透過性構造物は、前記開口を有する面状の捕捉部を備え、前記捕捉部が前記水塊の移動方向の上流側に傾斜している請求項１に記載のサンゴ礫堆積による陸化方法。
3. 前記透過性構造物の天端側において前記水塊の移動方向の上流側に突き出た庇部を設ける請求項１または２に記載のサンゴ礫堆積による陸化方法。
4. サンゴ礫を堆積させ陸化するための透過性構造物であって、
   サンゴ礫を捕捉可能な複数の開口を有し、
   水塊が通過可能な方向に設置されかつ鉛直方向に対し傾斜して設置されることで前記開口において前記水塊を通過させ前記サンゴ礫を捕捉するための透過性構造物。
5. 前記開口を有する面状の捕捉部を備え、
   前記捕捉部が前記水塊の移動方向の上流側に傾斜している請求項４に記載の透過性構造物。
6. 前記透過性構造物の天端側において前記水塊の移動方向の上流側に突き出た庇部を有する請求項４または５に記載の透過性構造物。
7. サンゴ礫を堆積させ陸化するための構造体であって、
   請求項４乃至６のいずれか１項に記載の透過性構造物を複数備える構造体。

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