ビーチの進化

海岸線の発達は、海、湖、または河川の水が陸地を侵食する海岸線に沿って起こる自然現象です。海岸線は、岩石や堆積物を侵食して砂の堆積層を形成するという反復的なプロセスを経て、何世紀にもわたって砂が堆積することで形成されます。河川デルタは上流から運ばれてきたシルトを堆積させ、河口に堆積することで湖や海の海岸線を拡大します。津波ハリケーン高潮などの壊滅的な事象は、海岸線の発達を加速させます。

堆積と侵食

突然の急速なプロセス

津波とハリケーンによる高潮

津波は甚大な浸食堆積物の移動を引き起こします。長年にわたり堆積した砂を海岸から剥ぎ取り、沿岸の植生を壊滅させます。これらの強力な波は、通常の満潮線をはるかに超えて内陸部に浸水する可能性があります。さらに、津波の浸水に伴う急流は、家屋やその他の沿岸構造物を破壊する可能性があります。

高潮とは、低気圧に伴う陸上への水の噴出です。高潮は海岸の堆積や浸食を引き起こす可能性があります。[ 1 ]歴史的に注目すべき高潮としては、1953年の北海洪水ハリケーン・カトリーナ、そして1970年のボーラサイクロンが挙げられます。

地質学的事象と気候はどちらも、地球表面と海面の相対的な高さを(徐々に、あるいは突然に)変化させる可能性があります。これらの事象やプロセスは、海岸線を継続的に変化させます。

1982~1984 年に隆起する前のポッツオーリ湾の古い海面跡。
ポッツオーリ湾の新しい埠頭

火山活動によって新たな島が誕生することもあります。例えば、アイスランドにある直径800メートル(2,600フィート)のスルツェイ島は、1963年11月から1967年6月の間に形成されました。 [ 2 ]この島は、ヴェストマン諸島海底火山群の一部である海底噴出孔から出現しました。[ 3 ]その後、島の一部は浸食されましたが、今後100年間は存続すると予想されています。

地震によっては、地盤高の急激な変化を引き起こし、海岸線を劇的に変化させることがあります。構造的に制御された海岸線には、カリフォルニア州のサンアンドレアス断層帯や、ジブラルタルからギリシャにかけての地中海地震帯などがあります。

イタリア、ポッツオーリのポッツオーリ湾は、1982年8月から1984年12月にかけて数百回もの地震に見舞われました。1983年10月4日にピークを迎えたこの地震は、市内中心部の8,000棟の建物に被害を与え、海底が約2メートル(6.6フィート)隆起しました。このため、ポッツオーリ湾は大型船舶の航行には浅すぎる状態となり、新たな岸壁を建設して港を再建する必要がありました。右上の写真は隆起前の港の様子、右下の写真が新しい岸壁の様子です。

段階的なプロセス

海岸の緩やかな進化は、海岸沿いに堆積物が移動する波による沿岸漂流と、近くの川などの侵食や堆積の他の発生源との相互作用によって起こることが多い。 [ 4 ]

デルタ

デルタは沖積土によって養われ、シルトを蓄積し、陸からの堆積物の流入が沿岸流、潮汐、波によって完全に除去されないほど大きい場所で成長します。

現代のデルタのほとんどは、現在の海面高水準に達した後の過去5000年間に形成されました。しかし、すべての堆積物が永久にその場所に留まるわけではありません。短期的(数十年から数世紀)には、異常な河川洪水、暴風雨、その他の激しい現象によってデルタ堆積物の大部分が流失したり、ローブ分布(堆積物がデルタ全体に堆積し、明確なローブ状の構造を形成するパターン)が変化したりすることがあります。また、地質学的により長い時間スケールでは、海面変動によってデルタの特徴が破壊されることがあります。

地盤沈下とは、地球内部の地質力学的要因により、地球表面が海面に対して下向きに移動する現象です。これは自然に発生する場合もあれば、人為的な要因によって発生する場合もあります。地盤沈下の反対は隆起であり、標高が上昇します。

洪水時のヴェネツィアサン・マルコ広場

ヴェネツィアは、おそらく最もよく知られた地盤沈下の例でしょう。沿岸の潟湖の上に築かれたヴェネツィアは、極端な高潮や高波が来ると定期的に洪水に見舞われます。サン・マルコ広場は海抜わずか55センチメートルの高さに建てられています。[ 5 ]この現象は、ポー川デルタ地帯の若い堆積物の圧縮によって引き起こされ、地下水とガスの採掘によってさらに悪化しています。この進行する地盤沈下を解決するための人為的な対策は、これまで成功していません。

スウェーデンで3番目に大きい湖であるメーラレン湖は、氷河後退による隆起の一例です。かつては外洋船が国の奥地まで航行できる湾でしたが、最終的に湖になりました。隆起は氷河後退によって引き起こされました。氷河期の氷河の重みがなくなったことで、窪地が急速に隆起しました。2,000年間、氷が運び去られるにつれて、隆起は年間約7.5センチメートル(3.0インチ)の速度で進行しました。氷河後退が完了すると、隆起は年間約2.5センチメートル(0.98インチ)に減速し、その後は指数関数的に減少しました。現在、年間隆起率は1センチメートル(0.39インチ)以下であり、研究によると、隆起の回復は今後約10,000年間続くと示唆されています。氷河期終了時からの隆起は合計で最大 400 メートル (1,300 フィート) に達する可能性があります。

ビーチ管理

沿岸および海洋の地形。

統合的な沿岸域管理は、沿岸に対する人間の悪影響を最小限に抑え、沿岸防衛を強化し、海面上昇やその他の自然災害に関連するリスクを軽減します。

海岸侵食は生物侵食の一種であり、海岸地形を変化させ、海岸の形態変化を引き起こします。近年、海岸の後退は、主に沿岸漂砂や人為的な沿岸開発による災害が原因で、数多く発生しています。

解決策は、「何もしない」という方法から、ハードエンジニアリングとソフトエンジニアリングの要素を融合した「海岸を海側へ移動させる」アプローチまで多岐にわたります。「海岸を海側へ移動させる」などの介入的手法は、構造物(アクロポド)の建設などのハードエンジニアリング手法と、砂丘の安定化などのソフトエンジニアリング手法を組み合わせたものです。これらの介入は、沿岸漂砂沿岸開発によるハザードによる海岸侵食の防止、そして海岸の進化と拡大の促進を目的としています。

沿岸計画アプローチ

5 つの一般的な沿岸計画アプローチ。

沿岸防衛に関わる5つの一般的な計画アプローチは以下のとおりである。[ 6 ]

  • 海岸の放棄:何もせず、自然のプロセスに任せます。
  • 管理された撤退、再編とも呼ばれます。
  • 海岸線を保持する: 海岸線強化技術を使用して、突堤などの恒久的なコンクリートおよび岩石構造物を作成します。
  • 海岸を海側に移動: 通常は経済的に重要な地域でハードおよびソフトの介入技術を使用します。
  • 限定的な介入: 通常は経済的重要性が低い地域に存在し、塩性湿地や砂丘を含むハロセレスの遷移が含まれることが多い。

沿岸工学

海岸工学技術は、ハードエンジニアリング手法とソフトエンジニアリング手法の2つのカテゴリーに分類できます。

ハードエンジニアリング手法

ハードエンジニアリング工法は「構造工法」とも呼ばれます。「海側への」海岸の堆積は、主に4種類のハードエンジニアリング構造、すなわち護岸護岸突堤防波堤によって促進されます。最も一般的に使用されるハード構造は、護岸と一連の「岬突堤」(突堤で海岸に接続された防波堤)です。

主な構造の種類

構造物または防波堤の主な種類は、護岸、突堤、防波堤、護岸の4つです。岬突堤は防波堤と突堤を組み合わせたものです。

防波堤

防波堤は、入射エネルギーの大部分を傾斜護岸の形で方向転換させ、反射波を低く抑え、乱流を大幅に低減します。設計には、テトラポッドやエクスブロックなどの多孔質の岩石やコンクリート製の物体を使用し、ビーチへのアクセスには階段状の構造物を使用します。例えば、ニューサウスウェールズ州クロヌラビーチの防波堤[ 7 ]では、コンクリート製の壁が使用されています。水中防波堤や構造物は波のエネルギーと海岸侵食を減速させる水中リーフを形成するために建設されます。

防波堤と岬防波堤

突堤は海岸線に垂直な壁である。突堤は通常一列に並べられ、突堤群の間の領域は突堤フィールドと呼ばれる。砂を集積したい岸の方へ導くため、ビーチの上流端には下流側に少し向いた短い突堤を配置し、下流端には長い突堤を配置し、両端の間には一連の突堤を配置する。突堤は多くの場合、蛇籠、グリーンハート、コンクリート、岩、木で作られる。沿岸漂砂が主に一方向に向かう下流側に物質が蓄積し、より広く、より豊かなビーチを形成する。突堤は費用対効果が高く、メンテナンスの必要がほとんどなく、最も一般的な防御策の1つである。[ 8 ]

岬の突堤または隔壁の防波堤
When groyne is built to attach a breakwater to shore, the resulting T-structure is called " headland breakwater", "headland groyne", "bulkhead groyne" or "bulkhead breakwater". Use of groynes and headland groyne, accumulates the sand across the beach but it tend to deplete the sand faster from the downdrift end of the beach. This can be mitigated and sand could be accumulated at the downdrift end of the beach also. This is achieved by having a longer "groyne" or "headland groyne" at the end of downdrift side of the beach. To enhance the sand accumulation, this "headland groyne" could have another series of smaller "headland groyne" jutting out of it pointing towards updrift end of the beach in a way that the smaller "headland groyne" are parallel to the shore and perpendicular to main "headland groyne". This will facilitate gradual natural creation of ayre (sand or gravel filled beach). If there is a near shore island near the downdrift end of the beach and "headland groyne", then this could be turned into a cuspate foreland headland with the use of the gradual natural creation of ayre (gravel filled beach). Main "headland groyne" at the end of downdrift could be further stabilized by a hard engineered detention basin and grassy mangrove salt marsh . Salt marsh could be created with the use of soft engineering approach, such as lose stone sills , while leaving a whole in the sill for a seawater channel. Seawater channel could be a cemented open channel or a pipe buried under the beach. This marsh could be designed to taper into a hard engineered sandy beach. 海岸と本土の間に内陸の塩水湿地があれば、湿地を砂で埋め立てる必要がなくなるためコストが削減され、また、湿地のマングローブや草によって堆積物が徐々に蓄積されます。
防波堤

防波堤は「沖防波堤」とも呼ばれ、波の方向と潮汐エネルギーを変えるために海岸に平行に建設される沖合構造物です。波は沖合で砕けるため、侵食力を失います。これにより、より広い海岸が形成され、波のエネルギーをさらに吸収します。海岸沿いには、複数の防波堤が配置されることがよくあります。

護岸

護岸は、海岸線と平行に、通常は海岸線の奥に向かって、斜めまたは垂直に築かれる防波堤です。最も基本的な護岸は、傾斜した木材で構成され、場合によっては岩石が詰められています。波は護岸に打ち寄せ、エネルギーを分散・吸収します。護岸が砂浜の砂利の一部を捕らえるため、防波堤の背後に保持された砂浜の砂利によって海岸線は保護されます。他の対策を併用しない限り、波は護岸を徐々に侵食し破壊するため、継続的な維持管理が必要となります。

その他の種類の構造
砕石 / 岩石装甲

岩盤被覆(リップラップとも呼ばれる)は、地元の材料を用いて海辺に設置される基礎です。これは、護岸や護岸の維持管理を軽減するために、護岸や護岸の突出した脚部となる場合があります。沿岸漂流は妨げられません。

崖の安定化

崖の安定化は、余分な雨水を排水したり、段々畑を作ったり、崖を固定するためのワイヤーを張ったりすることで実現できます。

水門

水門は、保護地域に被害をもたらす可能性のある高潮やその他の自然災害による被害を防ぎます。通常は開いており、水路は自由に通過できますが、高潮の脅威にさらされると閉じます。テムズバリアは、このような構造物の一例です。

建設要素

これらの建設要素は、コア要素として、または主要な構造要素のコストとメンテナンスを削減するために強化するための補助要素として、上記のいずれの構造にも組み込むことができます。

具体的な物体

これらは、Aジャックアクモンドロスハニカム防波堤(シービーズ)、コロステトラポッドエックスブロックといった複雑な鉄筋コンクリート構造物です。これらの複雑なコンクリート構造物は、波の作用に対する耐性が高く、より少ないコンクリート量で優れた効果が得られるため、単純なコンクリートブロックに取って代わられました。これらは、防波堤、突堤、防波堤、住宅を含むその他の構造物の建設に使用できます。ムンバイのマリーン・ドライブ沿いで使用されているテトラポッドは、複雑なコンクリート構造物の一例です。

蛇籠

蛇籠は、岩や石を網状の籠にワイヤーで固定して作られ、侵食されやすい場所、時には崖の端や海岸に直角に設置されます。海水が蛇籠に打ち寄せると、水は堆積物を残しながら排水され、蛇籠は適度な波エネルギーを吸収します。蛇籠は構造物を保護するため、しっかりと固定する必要があります。蛇籠は、防波堤、突堤、防波堤、護岸、建物、水中礁などの建設に使用されます。

ソフトエンジニアリング手法

ソフトエンジニアリングは、より大きな砂の貯留層を作り、海岸線を海側に押し出すことで、「ソフト」(非恒久的)な構造物を利用するものです。これは、ビーチの資源を保護し、ハード構造物による悪影響を回避することから人気が高まりました。

管理された撤退

管理された撤退とは、海岸線を侵食したまま、建物やインフラをさらに内陸に移転させることを意味します。

ビーチの進化

ビーチの進化は「ビーチ補充」または「養浜」とも呼ばれ、他の場所から砂を輸入し、既存のビーチに砂を追加することを意味します。輸入する砂は、既存のビーチの材料と同等の品質であるべきです。そうすることで、地域の自然現象に溶け込み、悪影響を与えずに済みます。突堤や計画がない場合、毎年または複数年にわたる繰り返しの施用が必要になります。養浜は、海に向かって湾曲した半月形の「岬防波堤」構造と組み合わせて使用​​することができ、防波堤と突堤構造の利点を兼ね備えています。

砂丘の安定化

砂丘の安定化は、風で運ばれた砂を捕らえることでビーチを保護し、自然なビーチの形成を促進します。フェンスは砂場の噴出を招き、風で運ばれた砂の捕集効果を高めます。アモフィラ(マラムグラス) などの植物は堆積物を固める働きがあります。

ビーチ排水

海岸面の排水により、海岸面直下の局所的な地下水位が低下し、排水システムの上部に砂の堆積が起こります。 [ 9 ]

コストの考慮

設置、運用、保守にかかるコストは、以下の要因により異なります。

  • システムの長さ(非線形コスト要素)
  • 流量(砂の透水性、電力コスト)
  • 土壌条件(岩石または不浸透性地層の存在)
  • 排出設備/ろ過海水利用
  • 排水設計、材料の選択と設置方法
  • 地理的な考慮(立地物流)
  • 地域経済の考慮事項(現地の能力/コスト、現地の材料と現地の熟練労働力の入手可能性)
  • 研究要件/同意プロセス。

具体例

干潮時、中干潮時、満潮、大満潮時(大潮)の塩性湿地
海岸の端にあるマングローブの水上と水中の眺め。

この統合沿岸域管理の例は、「海岸を海側へ移動」する総合計画アプローチに基づいており、ハードエンジニアリングとソフトエンジニアリングの両方の手法を取り入れています。このシナリオでは、海岸の自然地形を工学設計に組み込むことで、海岸地形を最大限に活用し、維持管理の労力とコストを最小限に抑えます。コストは、入手しやすい無料または費用対効果の高い地元の資材を使用することで抑えられます。これらの資材は、地元の労働者が既に使用方法を知っているか、容易に入手できます。この解決策は、養浜(砂を埋め立ててレクリエーションエリアを造成する)、さらなるビーチ拡張、そして沿岸漂砂沿岸開発によるハザードによる海岸侵食の防止を伴います。この設計では、下流方向と同じ方向にビーチに向かってわずかに傾斜した短い突堤と、海岸に垂直な一連の「岬突堤」、そしてビーチの下流側端に長い「岬突堤」、そしてそれに垂直な小さな「岬突堤」をビーチの上流端に向けて配置します。

この熱帯地域の例では、六角形の穴が開いたコンクリート製のハニカム シービーで強化された護岸(法面)を築き、海の一部を埋め立てることができます。護岸の一部は蛇籠で作ることもできます護岸は[ 10 ] 砂利や岩の上に設置されます護岸より多くスペースが必要な場所では垂直構造、美観上の景観要素として先細りの護岸(法面)を組み合わせることができます。護岸は、現地で入手可能な材料で作ることができます。護岸の各部分は、蛇籠(石、砂利、木を詰めた溶接金網)やハニカム シービー(六角形の穴が開いたコンクリート製)など、異なる材料とデザインにすることができます。ハニカム シービーまたは蛇籠は下流域で使用できますが、マンデスリーで使用されているような木製突堤が最も安価な選択肢となります。防波堤と護岸の他の部分は、セメントで固めた低い壁、蛇籠、砂利や土嚢で作った捨石などを組み合わせることができます。防波堤と護岸の一部、特に装飾用の蛇籠で作られた部分は露出したままにし、他の部分は低木または中木で覆うことができます。防波堤は[ 10 ]砂利岩の基盤の上に設置されますが、その基盤は防波堤よりも幅が広くなるため、捨石の装甲としても機能します。

埋め立て地は砂で埋め立てられ、在来種の樹木や植物を育てて美観を増進し、安定させることができます。埋め立て地の本土側には、リゾートやビーチハウスなどの建築物の景観を妨げない高さに配慮した、在来種の熱帯樹木を密集させて植えることができます。埋め立て地は、日光浴エリアや、バー、レストラン、ウォータースポーツ施設などが周囲を囲む内陸の淡水または海水の水遊びプールやラグーンを備えた砂で満たされた安全なレクリエーションエリアを作ることで、経済的価値を高めることができます。レストランには、常緑在来種の熱帯植物を徐々に植えて緑化する、防波堤の近くに、格納式の天蓋付きのエリアを設けることができます。バーは、プールやビーチ席を備えた、屋外、移動可能、または天蓋付き(茅葺き屋根のニパハットと在来材のトレリスパーゴラまたはビーチパラソル)のバーが考えられます。座席には、ゆったりと寝転がれるリクライニング布団タイプ、砂場、ビーチの砂入りビーンバッグ、竹、古くなった素朴な流木、風化の少ない豊富な天然木など、地元の環境に優しい天然素材で作られた地元製のデザイナースツール/椅子やテーブルなどがあります。

ビーチの状況

歴史的な海岸の堆積

ローヌ川デルタの完新世における進化の主な段階。

地中海では、過去数千年にわたりデルタが継続的に成長してきました。6000年から7000年前に海面が安定し、連続した河川システムや一時的な急流などの要因によって、この着実な堆積が始まりました。沿岸地域の人間による集中的な利用は比較的最近の現象であるため(ナイル川デルタを除く)、海岸線の輪郭はここ数世紀まで主に自然の力によって形成されていました。

例えばバルセロナでは、海岸の付加は中世後期まで自然な過程であったが、港湾建設により付加率が上昇した。

小アジアにおけるイオニア・ギリシア人の大都市の一つであったエフェソスの港は、近くの川からの堆積物によって埋もれ、現在では海から5キロメートル(3.1マイル)も離れています。同様に、かつて古代ローマ近郊の重要な港であったオスティアも、海岸線がゆっくりと海側へ移動したため、現在では数キロメートル内陸に位置しています。

ブルージュは中世初期に港となり、1050年頃まで海路でアクセス可能でした。しかし、当時、ブルージュと海を結ぶ天然の連絡路は土砂で埋まってしまいました。1134年、暴風雨による洪水でズウィンと呼ばれる深い水路が開通し、15世紀までズウィンからブルージュに至る運河によって街と海が結ばれていました。ブルージュは、この目的のためにダムスロイスといったいくつかの外港を利用しなければなりませんでした。1907年、ゼーブルッヘに新しい港が開港しました。

現代のビーチ不況

ポルトガルの侵食されたビーチ。

現在、低地海岸の重要な部分が後退しており、砂が失われ、ビーチの面積が縮小しています。この減少は非常に急速に進行する可能性があります。ビーチの後退には様々な原因があり、自然的なものもあれば、人為的要因によるものもあります(人為的要因)。その例として、カリフォルニア州のセート、ポーランド、ポルトガルのアヴェイロ、オランダ、そして北海沿岸の他の地域で発生しています。ヨーロッパでは、海岸侵食が広範囲に(少なくとも70%)見られ、非常に不規則に分布しています。

カリフォルニアのビーチ

カリフォルニアのビーチやその他の海岸線の特徴は、ビーチ砂の利用可能性、海岸に及ぼす波や海流のエネルギー、そして砂の移動に影響を与えるその他の物理的プロセスによって変化します。この海岸線に沿ってビーチが形成され、維持されるためには、砂が絶えず供給されることが必要です。ダム建設や河川の導水路化など、多くの人間の活動により、海に到達する砂の供給が減少しました。その結果、ビーチの補充が妨げられ、常にさまざまなレベルの侵食にさらされてきた海岸線は、より脆弱になっています。内陸からの砂の供給を改善するための実用的な解決策はほとんどないため、海岸線の侵食管理は、カリフォルニアの海岸線に沿った陸と海の境界面に重点を置き続けることになるでしょう。

港湾入口の保護、海岸の維持、あるいは沿岸構造物の保護を目的とした防波堤突堤、あるいは突堤の建設は、海岸線に沿った砂の移動を助長する面と阻害する面の両方を有してきました。防護構造物は砂を捕捉し、その構造物から上流側の海岸線への砂浜の拡大を可能にしますが、下流側の海岸線への砂の流れを遮断することもあります。

南カリフォルニアのビーチ 10/97 (エルニーニョによる冬の嵐の前)
同じ場所 4/98 (エルニーニョによる冬の嵐の後)

フランス

大西洋岸
フランス南西部のカップブルトンにある、第二次世界大戦中にドイツ人が建設した古い掩蔽壕

第二次世界大戦中、ドイツ軍が砂丘の頂上に建設した大西洋の壁の沿岸防衛バンカーの一部は、戦後65年を経ても、その3分の2の期間が水没していました。これは、65年間で海岸線が200メートル後退したことを示しています。

セット

セット近郊の海岸線の後退は、ローヌ川デルタの拡大による沿岸漂砂の供給途絶と関連しています。ローヌ川デルタは(他の多くのデルタと同様に)他の海岸線から独立しつつあります。現在のリドの海岸線は、ローマ時代のリドから210メートル離れています。

オランダ

オランダ海岸

オランダの海岸は砂浜と多数の砂州で構成されており、波浪卓越型の海岸として特徴付けられます。海岸の約 290 km は砂丘で構成され、60 km は堤防ダムなどの構造物で保護されています。最終氷河期の終わりに氷が溶けると、海岸線は東に移動し、約 5000 年前に現在のオランダの海岸線の位置に達しました。海面上昇が停滞すると、砂の供給が減少して浜堤防の形成が停止しました。その後、嵐の際に海が砂丘の列を突破すると人々は原始的な堤防と壁を築いて土地を守り始めました。砂丘は、ビーチと海岸線とともに、海に対する自然の砂の防御を提供します。オランダの約 30% は海面より下にあります。

オランダ沿岸の不況

過去30年間、オランダ沿岸から深海へ年間約100万立方メートル砂が失われました。北部沿岸部のほとんどでは、深海と沿岸域の両方で侵食が発生しています。南部沿岸部のほとんどでは、沿岸域で堆積が起こり、深海で侵食が発生しています。構造侵食は、陸地に対する海面上昇によるもので、場所によっては港湾ダムが原因となっている場合もあります。オランダ沿岸全体を一つに見ると、侵食作用が見られます。相対的な海面上昇と沿岸侵食の結果、 毎年約1,200万立方メートルの砂が北海からワッデン海へ移動します

ポーランド

最終氷期の間、バルト海ポーランド地域は氷とそれに伴うモレーン堆積物に覆われていました。氷河期の終焉により、大量の未固結堆積物が残されました。現在、これらの未固結堆積物は海によって激しく侵食され、再加工されています。

ポルトガル

ポルトガル北部の海岸とそのビーチは、かつてイベリア半島の大きな河川から水が供給されていました。ドウロ川流域における大規模なダム建設により、アヴェイロ海岸への堆積物の供給が途絶え、海岸の干拓が起こりました。そのため、これまで一貫して強力な防護工事が行われてきました。

参照

参考文献

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