アマ モ場 に よる波浪 減衰 効 果 を考慮 した適地 選 定手 法 に関 す る研 究
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(2) アマ モ場 によ る波 浪減 衰効 果 を考慮 した適地 選定手 法 に関 す る研 究 そ こで実 海 域 にお い て どの程 度 の波 浪 減 衰 効 果 が あ るの か,. 787. お いて 発 生 す る乱 れ に よ り波 高 が減 衰 す る もの と考 え られ. 現 地 実 測 によ り調 べ る こと と した.ま た,現 地 実 測 よ り得. る.こ の うち淵 部 分 にお ける反 射 の影 響 に関 して は,林 ら. られ た減 衰 効 果 につ いて既 存 の水 理 実 験 結 果 と比 較 す る.. (1998)に よ り入 射 波 浪 の条 件 に関 わ らず 小 さ く,反 射 率 に. また,ア マモ場 適 地 選 定 モ デル に波 浪 減 衰 効 果 を 考 慮 して. して0.1以 下 と されて い るの で,淵 部 分 にお け る反 射 は ほ と. アマ モ場 の適 地 選 定 を行 うこ とを本 研 究 の 目的 とす る.. ん ど ない と考 え られ る.し か し,波 高 は沖 側 の波 高 計32番. 2.. とア マ モ場 を通 過 した後 の109番 で は波 高 の減 衰 が み られ 実 測 に よ る波 浪 減 衰 効 果. るが9番 の波 高 計 で再 度 波 高 が大 き くな って い るケ ー スが. (1) 実 測 概 要. 見 られ る.本 研 究 で は,ア マ モ場 の波 浪 減衰 効 果 に着 目 し. ア マモ場 に よ る波 浪 減 衰 効 果 を 調 べ る ため に現 存 す るア. て い る ことか ら32番 の 波 高 計 と109番 の 波 高 計 を用 いて 以. マ モ場 の 沖側 とア マモ場 の岸 側 の波 高 を計 測 す るこ とで波. 降 の デ ー タ解 析 を行 うこ とに した.. 浪 の減 衰 効 果 につ いて現 地 実 測 を行 った.調 査 対 象 とな る ア マモ場 は三 重 県 松 坂 市 に位 置 す る,松 名 瀬 海 岸 の ア マモ 場 と した.図‑1に. 松 名 瀬 海 岸 の ア マモ 場 の 模 式 図 と波 高. 計 の 設 置 位 置 を 示 す.松 名 瀬 海 岸 は伊 勢 湾 内 に位 置 し, 対 象 地 域 に発 生 す る風 の吹 送 距 離 が 短 い ため 大 きな波 浪 が 起 こ りに くい こ とが考 え られ,静 穏 な波 浪 状 況 が アマ モ の 生 息 に 適 して い る と考 え られ る.阿 部 ら(2004)に よ る と松 名 瀬 海 岸 には海 岸 線 に沿 って アマ モ場 が 水 深 約1.5〜3.0m, 幅 約50〜200mの. 帯 状 の 形 で沿 岸 方 向 に約4kmに. 図‑2. 各計 測地 点 にお け る有 義波 高,平 均 波高 の時 系列. わ た って. 存 在 して い る と報 告 され てい る.こ の帯 状 に密 生 した ア マ モ場 に よ り十 分 な減 衰 効 果 が 期 待 で きる と考 え対 象 地 域 と した. 波 浪 観 測 は2007年8月27日 間 にお い て,ア WH)を. か ら同 年9月1日. まで の4日. レ ック電 子 社 製 の圧 力 式 波 高 計(compact. 用 い て計 測 を行 った.波 浪 の計 測 条 件 は,測 定 イ. ンターバ ル0.25s,毎 正 時 か ら2400個 の デ ー タを計 測 した. また,砂 の移 動 に よ る機 器 の埋 没 を回 避 す る ため,高 cmの. さ15. 設 置 す る機 器 の 位 置 関係 は 図‑1の 通 りで あ る.沖 側 か 央(109番),岸. 側(9番)で. 点 に お け るアマ モ の状 況 で あ るが,主 と109番 の間)に. 各計 測地 点 にお け る有義 波周 期,平 均 周期 の時 系列. (3) 波 浪 逸 散 率 アマ モ場 にお け る波 浪 の逸 散 は,波 エ ネル ギ ーが 群 速 度. ブ ロ ック上 に機 器 を設 置 した.. ら(32番),中. 図‑3. あ る.8月. の各. に沖 か ら中 央(32番. か けて アマ モ場 が み られ 岸 に近 い9番 周. 辺 で の アマモ は見 られ なか った.. で 輸 送 され る際 の 損 失 に 注 目 し,伝 達 エ ネル ギ ー によ る損 失 の値 の 算 出 を行 った.な お損 失 す る伝 達 エ ネ ル ギー は波 浪 が入 射 す る際 に もつ エ ネ ル ギ ー に比 例 す る と して 式(1) のよ うに表 す ことが 出来 る.Eは. 波 の全 エネ ルギ ー,Cgは. 群 速 度,α は単 位 ア マ モ幅 にお け る入 射 エネ ル ギ ーに対 す. (2) 実 測 結 果. る減 衰 エ ネル ギ ーの逸 散 率,Bは. 計 測 デ ー タ は,圧 力 式 波 高 計 を用 いて 計 測 して い るた め. え字0は,ア. アマ モ群 の幅 で あ る.添. マ モ場 を 微 小 区 間 に分 割 した際 に お け る沖 側. に毎 正 時 ごとの デ ー タに 関 して 潮 位 変 動 成 分 を 取 り除 いて. か らの流 入 条 件 を,添 え 字1は,岸. い る.潮 位変 動 成 分 を 取 り除 い た デー タを 用 い て ゼ ロア ッ. れ表 す.. 側 の流 出 条 件 を それ ぞ. プ クロ ス法 に よ って波 浪 解 析 を行 った結 果 を以 下 に示 す. この デ ー タに よ り,沖 側 か らア マモ 場 を 通 り中央 で の波 高 が 減 衰 してい る様 子 がわ か る.特 に8月28日. (1). の12時 にお い. て 岸 側 で 観 測 され た 波 高 は0.18mで あ るが,中 央 で は0.12 mほ. ど と大 きな減 少 を み せ て い る.各 地 点 共 に周 期1.5〜. 5.Osほ ど の値 を しめす.波 高 と比 較 して み る と比 較 的 大 き な波 高 の 周 期 は約4s程. ま た,式(1)よ. りアマ モ場 にお け る入 射 エネ ル ギー に対 す. る減 衰 エ ネル ギ ーの 逸 散 率Aは. 式(2)で表 す こ とが 出来 る.. 度 で あ る こ とが わ か る.通 常 伝 播. す る波 浪 の エ ネル ギ ー逸 散 が な い場 合 は進 行 方 向 に対 して 伝 達 エ ネ ルギ ーが 保 存 され る.波 浪 が アマ モ場 を通 過 す る 際,外 側 の淵 部 分 にお け る反 射 の影 響 や,ア マ モ場 内 部 に. (2).
(3) 788. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). と水 深 デ ー タが あれ ば,お よ その エ ネ ルギ ー逸 散 率 が求 め られ る と考 え る. 3.. 実 測 か ら算 定 さ れ た 波 浪 逸 散 率 の 妥 当 性. アマ モ場 を初 め と した水 辺 植 生 に よ る波 の エ ネル ギ ー消 失 に関 す る評 価 法 は水 産 分 野 や海 岸 工 学 分 野 で数 多 く行 わ れ て い る.林 ら(1998)は 波 長 に比 べ て有 限 幅 員 が 極 めて 小 さい均 質 な 透 過 性 物 体 か らな る直立 提 の 透 過 率Ktの. 評価. 式 を用 いて,ア マモ場 の波 高 減衰 効 果 を表 現 して い る. 図‑4. 水 深 に 対 す る エ ネ ル ギ ー逸 散 率. 本 論 文 で は最 終 的 に実 海 域 にお け る波 浪 減 衰 効 果 を考 慮 す る ため,大 小 様 々な ア マ モ場 を考 慮 す る必 要 が あ る.ま. 図‑2,3よ. り解 析 した平 均 波 高 ・周 期 を用 いて,式(2)か. ら算 出 した逸 散 率 を図‑4に 示 す. 図‑4よ. た ア マモ場 内 部 に お ける動 粘 性 係 数 は アマ モ の密 度 や 波 浪 に よ り揺 動 す る ことで 変 化 を 起 こす こ とが考 え られ,取. り水 深 が 増 加 す るにつ れ て,逸. り. 散 率 は減 少 して. 扱 いが 難 しく,実 海 域 に お いて実 際 に アマ モ株 に働 く応 力. い く様 子 が読 み取 れ る.こ れ は潮 位 に よ り水 深 が浅 い時 間. に 関 して の デ ー タ も無 い のが 現 状 で あ る.そ こで林 ら(199. に,水 深 に対 す る アマ モ の葉 長 の割 合 が大 き い こ とに依 存. 8)の 理 論 式 を 用 い て 近 似 的 に入 射 波 条 件 に対 す る波 高 減. す る と考 え られ る.. 衰 効 果 を算 出 し,現 地 実 測 によ るデ ー タ との整 合 性 を確 認. ま た全 逸 散 率 が マイ ナ スの値 を取 るな ど異 常 値 を取 る点 は計 測 さ れた 波 高 が波 高 計 の精 度 に対 して 小 さい こ とか ら. す る こと と した. 林 ら(1998)に よ れ ば,波 長Lに. 比 べて 有 限 幅 員Bが. 極. 信 頼 性 が 低 い もの と考 え られ,波 高 が0.03m以 上 の波 高 に. めて 小 さい 直 立 提 の 透 過 率Ktの. 対 して の み検 討 した.. 条 件 によ る ア マ モ場 の透 過 率 は式(3)に よ って 表 す こ とが. ま た こ の現 地 実 測 の 結 果,計 程 度 の水 深 で あ り,エ. 測 機 器 設 置 地 点 は約2.2m. ネル ギ ー は約50%に. 減 衰す ること. 評 価 式 を用 いて 入 射 波 浪. 出来 る.こ こで,直 立 堤 の 有 限 幅 員 の代 わ りに アマ モ場 幅 をBに. 用 い る こと とす る.λ は透 水 層 の 空 隙 率,fは. が わか る.ま た水 深 が 潮 位 の影 響 で3.3m程 度 に増 加 した. 層 の抵 抗 係 数 で,透 水 層 の 透 水 係 数Kpと. 場 合,入. 数 σ よ り式(4)で 与 え られ る.. 射 波 浪 の エ ネ ル ギ ー の15%が. 損 失 す る こ とが わ. 透水. 作 用 波 の各 周 波. か った. また葉 長 と水 深 の比 に対 す る,全 エ ネル ギ ー減衰 率 の様. (3). 子 を図‑5に 示 す.な お全 エ ネ ルギ ー逸 散 率 は図‑4の 結 果 を受 け,近 似 式 か ら求 め た値 を 使 用 した.Sは. 葉長であ り. アマ モ場 幅 は90mで 一 定 とす る.全 エ ネル ギ ー逸散 率 が0.3 以 上 とな る領 域 にお いて は,葉 長 水 深 比 の増 加 に伴 って増. (4). 加 して い る ことが分 る.ま た0.3を境 に して 逸 散 率 は急 激 に 低 い値 を と り,お よそ葉 長 水 深 比 が0.14の 値 を とる地 点 で. 式(3)よ り算 定 した,透 過 率 と実 測 に よ って 計 測 され た. は逸 散 率 が0に な る ことが 考 え られ る.こ れ に よ りア マ モ. 波 浪 解 析 結 果 よ り算 定 した透 過 率 を 比 較 した結 果 を図‑6,. 幅 を 一 定 と して 季 節 に応 じた 葉 長 の 季 節 ご と の デ ー タ. 7に 示 す.図‑6に を図‑7に. は アマ モ場 の幅 と波 長 比 に関 して透 過 率. は,ア マ モ の葉 長 と水 深 比 に関 して 整 理 した透. 過 率 を示 す.両 者 と も実 測 値 か ら得 られ た透 過 率 と式(3) に よ って算 定 され た 計 算 値 が あ る程 度 の ば らつ きが あ る も のの良 好 な一 致 を示 して い る.. 図‑5. 葉長水 深比 に対 す るエ ネル ギー逸 散率.
(4) ア マモ場 に よる波浪 減衰 効果 を考慮 した適地 選定 手法 に関 す る研究. 図‑6. 波 長 と アマモ場 の幅 の比 に対 す る透 過率. 図‑8 図‑9に 図‑8よ. 789. 葉 長水 深比 に対 す る透水係 数 り推 定 した透 水 係 数 を 用 い て推 定 した透. 過 率 を 示 す.透 過 率 は,葉 長 水 深 比 が大 き くな ると透 過 率 が 小 さ くな る傾 向 を示 して い る.. 図‑7. 水深 とアマ モの葉長 の比 に対 す る透過 率. 実 測 デ ータ は8月 の もので あ り,そ の時 期 にお け る葉 長 は平 均0.5mと. 短 い(阿 部 ら2002).ま. 図‑9. た 葉 長 水 深 比 に して. 0.14〜0.24程 度 以 外 の デ ー タが な い ため 本 研 究 で は,得. ら. れ た デ ー タよ り最 小 二 乗 法 によ って 近 似 式 を求 め範 囲外 の. 4.. 葉長 水深 比 に対 す る透 過率. 波 浪 減 衰 効 果 を 考 慮 した 適 地 選 定 結 果. ごろ. 3に よ って 得 られ た葉 長 水 深 比 に対 す るエ ネ ルギ ー逸 散. に は最 大 に達 し,葉 長 水 深 比 に して1.5程 度 まで の 透 過 率. 率 を筆 者 ら(2007)が 提 案 した アマ モ場 適 地 選 定 モデ ル に考. を推 算 す る必 要 が あ る.. 慮 して アマ モ場 適 地 選 定 を行 い,波 浪 減 衰 効 果 を考 慮 す る. 値 を推 算 す る こと に した.ま た,ア マ モの葉 長 は6月. 式(3)よ り葉 長 水 深 比1.5程 度 の透 過 率 を算 定 す る場 合 透 水 層 の 抵 抗 係 数fの 推 定 が 重 要 とな る.fは. 透 水 係 数Kp. こ とに よる アマ モ場 適 地 選 定 の違 い につ いて 考 察 す る.適 地 選 定 モデ ルで は,エ ネル ギ ー平 衡 方 程 式 を基 本 式 と して. の関 数 とな って お り,透 水 係 数 を 水 深 葉 長 比 に よ って推 定. 波 浪 場 の計 算 を 行 って い る.そ の 際 に アマ モ場 に よ るエ ネ. す る こと によ り水 深 葉 長 比1.5ま での エ ネル ギ ー逸 散 率 を推. ル ギ ー逸 散 を考 慮 す る こ とで,対 象 地 域 にお け る波 高 ・波. 定 す る ことに した.. 浪 場 の 計 算 を行 い アマ モ場 によ る波 浪 減 衰 効 果 を考 慮 す る. 林 ら(1998)の 実 験 で は,一 株 あ た り径0.15cm,葉. が48. 本 の擬 似 植 生 を用 いて い る.ア マ モ は一 般 的 に一 株 あ た り 径 が約0.8cm,葉. が3本 程 度 で構 成 されて お り,実 際 の透. 水 係 数 には違 いが あ る と考 え られ るため,透 水 係 数 は林 ら. こ とと した.計 算 に使 用 した波 浪,日 射 量 等 の外 力 条 件 は 対 象 海 域 で通 常 起 こり うる条 件 を設 定 して い る. 図‑11〜13に. 適 地 選 定 結 果 を示 す.図‑11が. ル の みで 算 出 した結 果,図‑12は. 生 態系モデ. 生 態 系 と地 形 変 化 モデ ル. (1998)の 実験 値 を参 考 に実 際 の アマ モの 透水 係 数 に変 換 す. によ る適 地 選 定 結 果,図‑13は. る係 数=(48×0.15)/(3×0.8)を. 衰 結 果 を考 慮 した結 果 で ある,な お図 の縦 軸横 軸 はメ ッシ ュ. 用 い て換 算 した.図‑8. 生 態 系 と地 形 変 化 に波 浪 減. に葉 長 水深 比 に対 す る透水 係 数 を示 す.こ の値 に対 してカ ー. 数 で あ り,1メ. ブフ ィ ッテ ィ ングを行 い 透水 係 数 を推 算 した.. と選 定 され た場 所 を黒 く示 した.比 較 対 象 用 に図‑10に 対. ッ シュあ た り2.5×2.5mで あ る.ア マモ適 地. 象 海 岸 で 自生 して い る アマ モ場 の 航 空 写 真 よ り解 析 した ア マ モ場 の分 布 域 を 示 す..
(5) 790. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 衰 効 果 を考 慮 せず 地 形 変 化 の みを 計 算 した結 果 で あ り,ほ とん どの 海 域 が 不 適 地 と変 わ る.し か し図‑13の よ う に, ア マ モ 自体 の 波浪 減 衰 効 果 に よ り底 質 が安 定 す る ことで, 適 地 が増 加 す る ことが確 認 で きた.今 回 は計 算 対 象 地 域 の 全 面 にア マ モを植 え る条 件 で 計 算 を した こ とで,新 た な ア マ モ場 の 可 能 性 と して 本 領 域 が 適 地 と判 定 された と考 え ら れ る.. 5. 図‑10. 航 空 写 真 よ り抽 出 し た ア マ モ 場. ま とめ. 本 研 究 に よ って 得 られ た結 論 を以 下 に ま とめ る. 1.実 測 に よ る アマ モ場 の 波 浪 減 衰 結 果 は,水 槽 実 験 に よ って得 られ た透 過 率 の減 衰 結 果 と良 好 な一 致 を確 認 で き た.2.波. 浪 減 衰 効 果 を考 慮 し適 地 の 選 定 をす る こ とで,. 減 衰 を考 慮 しな い モデ ル と比 べ広 範 囲 の適 地 結 果 を 算 出 す る こ とが で き た.3.波. 浪 減 衰 効 果 を考 慮 す る ことで ア マモ. 場 に よ る底 質 の安 定 効 果 を数 値 計 算 に よ り示 す こ とが で き た.本 研 究 で は,短 期 間 の波 浪 計 測 結 果 によ って ア マモ場 の波 浪 減 衰 効 果 の 評 価 を行 って い る.ア マ モ は成長 の段 階 に応 じて葉 長 や密 度 の 変 化 が あ るた め,成 長 段 階 に伴 った 波 浪 計 測 デ ー タが ア マ モ場 の波 浪 減 衰 効 果 を評 価 す る上 で 図‑11. 生 態系 モ デル のみ で適地選 定 を行 った結 果. 必 要 で あ る と考 え られ る.ま た,波 浪 計 測 と同 時 に周 辺 地 形 の計 測 も底 質安 定 を議 論 す る上 で重 要 で あ るた め,今 後 詳 細 な 計 測 が必 要 で あ る と考 え られ る.. 参. 図‑12. 波浪 減衰 を考 慮 しな い適地 選定 結果. 考. 文. 献. 有 田守 ・出口一郎 ・岩 田公 司 ・芳 田利春: 地形変 化 と生息過 程 を考 慮 したアマモ場 適地 選定手 法 に関す る研究, 海 岸工 学 論文 集, 第54巻, pp.1086‑1090, 2007 辻元 剛三: 藻場 が存在 する場 にお ける流 れと浮遊砂 濃度, 海 岸 工学 論文集, 第39巻, pp.276‑280, 1992 林健二 郎 ・萩 原運弘 ・上原正一 ・藤 間功司 ・重 村利幸: 水辺 植 生 の水 理特 性につ いて, 海 岸工学論 文集, 第45巻, pp.1121‑ 1125, 1998 金澤 剛 ・芳 田利春 ・川崎和 俊: 波 浪減衰 および地形変化 抑制効 果 を期 待 した人 工海藻 設置 法に関す る研 究, 海岸工 学論文 集, 第49巻, pp.1316‑1320, 2002 加藤大 ・島谷学 ・柴山知 也: アマモ群落 における底 質輸 送気候 と底 質安 定 向上効 果 につ いて, 海 岸工 学論 文集, 第52巻, pp.1001‑1005, 2005 林健二郎 ・今野 政則 ・服部健 一: 藻場 や水辺植 生 ・樹 林帯 の消 波特 性評 価, 海岸工学 論文集, 第52巻, pp.686‑690, 2005 阿部真比 古 ・橋 本奈央子 ・倉 島彰 ・前川 行幸: 三 重県松 名瀬沿 岸 にお けるアマモ群 落の構造 と季 節変化, 日本水 産論文 集, 第70巻, pp.523‑529,2004 Price, W. A., K. W. Tomlinson seaweed. 図‑13. 波 浪減 衰 を考慮 した適 地選 定結 果. 図‑11よ り生 態 系 のみ で算 出 した場 合,比 較 的 適 地 と選 定 さ れ る海 域 が 多 い こ とが わ か る.ま た図‑12で は波 浪 減. in promoting. and. J. N. Hunt: The. effect. the build up of beaches,. of artificial Proc. of 11th. Conf. on Coastal Engg., pp.570-578, 1968 浅 野 敏 之 ・筒 井 勝 治 ・酒 井 哲 郎: 海 藻 が 繁 茂 す る場 の 波 高 減 衰 の特 性,海 岸 工 学 論 文 集, 第53巻,pp.138‑142,1988. L. C.van, Rijn: Sediment Transport, Dleft Hydraulics Laboratory, Publication, No.334, Feb, 1985.
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