沿岸堆積物輸送

Movement of sediment along coastal environments

沿岸堆積物輸送（堆積物輸送のサブセット）は、沿岸の土地形態とさまざまな物理的プロセスの複雑な相互作用です。^[1]^[2]沿岸堆積物輸送の主な要因は波活動（風波を参照）であり、潮汐と高潮（潮汐と高潮を参照）、沿岸流（海流を参照）が続きます。^[1]風で発生した波は、外洋から海岸線へのエネルギーの移動に重要な役割を果たします。^[1]海岸に作用する物理的プロセスに加えて、堆積物のサイズ分布は、ビーチがどのように変化するかを決定する重要な要因です（粒径の決定を参照）。これらのさまざまな相互作用により、多種多様なビーチが生成されます。（ビーチを参照）。沿岸の土地形態と物理的プロセスの相互作用以外に、人為的要因によるこれらの土地形態の修正もあります（人為的修正を参照）。人為的な改変の一部は、侵食を食い止めたり、港湾が堆積物で埋まるのを防いだりするために導入されてきました。^[2]地域計画担当者、地方自治体、そして中央政府を支援するため、沿岸地域における海岸堆積物の輸送変化を予測する様々なモデルが開発されています。通常、大波が発生すると、堆積物は海岸線から運び出され、沖合に堆積して砂州を形成します。その後、大波が収まると、堆積物はゆっくりと陸上へと移動していきます。^[3]

歴史

1970年代半ば、沿岸堆積物輸送に大きな注目が集まりました。これは、全米海洋研究助成大学プログラムと1976年米国議会海事研究助成法によるところが大きいです。研究分野の一つに、「沿岸水域の流れ場における海洋堆積物の輸送を支配する流体力学法則の開発と実験的検証」が含まれていました。 ^[4]この研究要請に基づき、海事研究助成局は沿岸堆積物輸送研究（NSTS）を審査、受理し、資金提供を行いました。しかし、予期せぬ事態が発生したため、NSTSは2件の主要なフィールド実験と1件の検証実験のみを実施しました。^[4]これは沿岸堆積物輸送分野への大きな貢献であり、多くの将来の研究の礎を築くこととなりました。

用語集

海岸: 通常の干潮時の水面と有効な波の作用の陸側限界との間の領域。^[2]
海岸線: 水辺で潮の満ち引きとともに上下に移動する。^[2]
海岸: 干潮時には露出し、満潮時には水没する。
バックショア: 通常の高潮位を超えて広がる。
沿岸域: 海岸線と波が砕け始める線の間。^[2]
ビーチ: 緩い堆積物の堆積物。後浜に限られる場合もありますが、前浜にも広がっていることが多いです。

ビーチプロファイル測定

海岸堆積物の輸送に影響を与える要因を特定するために、海岸の地形、堆積物の粒径、その他様々な重要なパラメータを測定するために、様々な測定方法が用いられます。以下に、そのいくつかをご紹介します。

沿岸調査用水陸両用バギー（CRAB）

海岸の地形を測定するために海岸に配備された三輪車。（詳細は[1]を参照）

エモリービーチのプロファイル測定

海岸のプロファイルを決定する方法の一つとして、エモリー海岸プロファイリング法があります。研究者はまずベンチマークを設定し、調査開始点となるコントロールポイントを設定します。通常、このコントロールポイントは、サンプリング時間中に大きな標高変化が生じない程度に、波浪帯から十分に離れた場所に設置します。最初のベンチマークが設定されると、研究者はエモリーのサンプリング装置を手に取り、装置が移動した距離における標高の変化を測定します。その後、装置を持ち上げ、前回の調査の終点まで移動させ、これを繰り返します。海岸線に到達するまで、この作業は通常、小潮時に行われます（小潮の詳細については「潮汐」の項を参照）。

粒度の測定

砂粒の直径は海岸全体で異なるため、堆積物の落下速度を決定するには平均粒径が用いられます。堆積物の落下速度を決定することで、どのような堆積物がどこに残されているかを特定することができます。^[3]

人間の改造

防波堤
グロインズ
防波堤
港湾入口の浚渫
海岸や沖合への物質の投棄
沿岸植生の減少（伐採、焼却、放牧、汚染）

モデル

沿岸地域における土砂輸送を予測するためのモデルは、1970年代半ばから利用されてきました。沿岸土砂輸送を計算する最初の公式の一つは、1960年代末にエコ・バイカーによって開発されました。 ^[4]輸送モデルには以下のようなものがあります。

XBeach (http://oss.deltares.nl/web/xbeach/)
プロファイルパラメータP ^[5]
堆積物の輸送と形態に関するエンジニアリングツールとデータベース (http://www.leovanrijn-sediment.com/page4.html)
DHI の MIKE ソフトウェア (http://www.mikepoweredbydhi.com/products/mike-21/sediments)
DELFT3D (http://oss.deltares.nl/web/delft3d/home)
TELEMAC-MASCARET: SISYPHE - 堆積物の輸送と河床の進化 (http://www.opentelemac.org/index.php/modules-list/164-sysiphe-sediment-transport-and-bed-evolution)
CoastalME (沿岸モデリング環境 - https://earthwise.bgs.ac.uk/index.php/Category:Coastal_Modeling_Environment)

参考文献

^ abc Komar, Paul D. CRC沿岸プロセスと侵食ハンドブック. CRC海洋科学シリーズ. フロリダ州ボカラトン: CRC Press, 1983年. 印刷.
^ abcde Bird, ECF Coasts. An Introduction to Systematic Geomorphology. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1969. 印刷。
^ ab Dean, Robert G., Robert A. Dalrymple. Coastal Processes: With Engineering Applications. Cambridge University Press, 2002. 印刷.
^ abc シーモア、リチャード・J. 沿岸域土砂輸送. ニューヨーク; ロンドン: プレナム・プレス, 1989. 印刷.
^ Dalrymple, RA、「嵐/通常のビーチプロファイルの予測」、水路、港湾、沿岸、海洋工学ジャーナル、ASCE、118、2、193-200、1992年。

[Komar-1] Komar, Paul D. CRC沿岸プロセスと侵食ハンドブック. CRC海洋科学シリーズ. フロリダ州ボカラトン: CRC Press, 1983年. 印刷.

[Bird-2] Bird, ECF Coasts. An Introduction to Systematic Geomorphology. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1969. 印刷。

[Dean-3] Dean, Robert G., Robert A. Dalrymple. Coastal Processes: With Engineering Applications. Cambridge University Press, 2002. 印刷.

[Seymour-4] シーモア、リチャード・J. 沿岸域土砂輸送. ニューヨーク; ロンドン: プレナム・プレス, 1989. 印刷.

[5] Dalrymple, RA、「嵐/通常のビーチプロファイルの予測」、水路、港湾、沿岸、海洋工学ジャーナル、ASCE、118、2、193-200、1992年。