(57)【要約】【課題】  水中動植物の生育・棲息場として好適な人工水底基盤を提供する。【解決手段】  高炉水砕スラグ又はこれと他の基盤用材料との混合物からなる敷設層を適度に固結させることにより、水中動植物の生育・棲息に好適な環境となることを知見しなされたもので、水底に高炉水砕スラグ又はこれと他の基盤用材料との混合物を敷設して造成された水底基盤であって、高炉水砕スラグの潜在水硬作用により固結し、且つ山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度の平均値が３〜２０ｍｍである。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に高炉水砕スラグ又は高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物を敷設して造成された水底基盤であって、
高炉水砕スラグの潜在水硬作用により固結し、且つ山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度の平均値が３〜２０ｍｍであることを特徴とする人工水底基盤。
【請求項２】
山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度値が３〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の人工水底基盤。
【請求項３】
浅場、干潟、又は浅場と干潟とが連続した水浜として造成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工水底基盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中動植物の生育場、棲息場として好適な環境を提供できる人工水底基盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浅場とは主に海岸に面した水深１０〜１５ｍ以浅の周年冠水している浅海域のことであり、また、干潟とは潮汐により冠水・干出を繰り返す泥砂質の海岸のことである。
浅場は、海草や海藻類の生育場、底生生物やその他の魚介類の棲息場や餌場となる水域であり、また、それらの生物の活動を通じて海水や底質の浄化が行われる場所でもある。また同様に、干潟も各種の海草類や底生生物の生育・棲息場であり、特に最近では干潟による海水の高い浄化作用が注目されている。したがって、沿岸海域の環境保全や有用水産資源の確保という観点から、浅場や干潟の存在は非常に重要なものであると言える。また特に、海草類が群生する浅場（アマモ場などの海草藻場）は、多くの種類の魚介類の生息場、産卵場、稚仔魚の生育場、餌場等として重要な役割を果たしている。
【０００３】
しかし、近年、埋め立てや港湾の整備、底質のヘドロ化、海砂の流失等によって沿岸海域における多くの浅場や干潟が失われてきた。このため最近では、新たに浅場や干潟を造成する試みが各地で行われるようになりつつある。また、内海や湾内では、特に夏季に比較的水深の深いところで海水の貧酸素化が進行する場合があり、この貧酸素水塊が浅海に移動して、そこに棲息する底生生物の斃死を招くという問題がある。このような問題に対して、海水の貧酸素化が進行する水域に浅場を造成（水底の嵩上げ）する試みもなされている。
従来行われている浅場や干潟の造成では、造成すべき水域に他の場所で採取した天然砂や自然石を投入する方法が採られている。しかし、このように造成用の資材として天然資源（天然砂、自然石）を用いることは、その採取場所での新たな自然破壊を伴うことになるため好ましくない。
【０００４】
一方、特許文献１には、鉄鋼製造プロセスで発生する高炉水砕スラグを環境改善材として水底に敷設する方法が示され、また、特許文献２には高炉水砕スラグをアマモなどの海草類の定着基盤として水底に敷設する方法が示されている。高炉水砕スラグは鉄鋼製造プロセスで大量に発生するものであるため、安価に且つ大量に入手することができる材料であり、また、その粒子形状から高炉水砕スラグの敷設層は通水性に優れるなどの利点がある。
【特許文献１】特開２００２−３７００９２号公報
【特許文献２】特開２００５−５２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の方法の主たる狙いは、硫化水素の発生源となる水底に高炉水砕スラグを敷設することで硫化水素の発生を防止することにあり、高炉水砕スラグの敷設層は底生生物の棲息に適しているという記載はあるものの、水中動植物の生育場、棲息場として好適な基盤を積極的に提供しようとするものではない。また、特許文献２には、高炉水砕スラグの敷設層は、アマモなどの海草類の安定した定着基盤となり得ることが示されているが、そのような機能は高炉水砕スラグの物理的な性質（粒状物としての水中での安定性・せん断抵抗の高さ）に基づくものであり、したがって、これによる海草類の定着性の向上効果には一定の限界があることが判った。
したがって本発明の目的は、高炉水砕スラグを用いて水中動植物の生育場、棲息場として好適な環境となり得る人工水底基盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、高炉水砕スラグにより構成される水底基盤について、水中動植物（アマモ等の海草類、ゴカイ・貝類・甲殻類・底生魚類等の底生生物）の生育・生息性の観点から実験と検討を行い、その結果、高炉水砕スラグ又は高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物からなる敷設層を適度に固結させた状態とすることにより、水中動植物が生育・棲息するのに非常に好適な環境を提供できることを見出した。
【０００７】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下のとおりである。
（1）水底に高炉水砕スラグ又は高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物を敷設して造成された水底基盤であって、
高炉水砕スラグの潜在水硬作用により固結し、且つ山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度の平均値が３〜２０ｍｍであることを特徴とする人工水底基盤。
【０００８】
（2）上記（1）の人工水底基盤において、山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度値が３〜２０ｍｍであることを特徴とする人工水底基盤。
（3）上記（1）又は（2）の人工水底基盤において、浅場、干潟、又は浅場と干潟とが連続した水浜として造成されることを特徴とする人工水底基盤。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の人工水底基盤は、高炉水砕スラグ又は高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物からなり、しかも、海草類や底生生物の生育・棲息に適した状態に固結しているため、水中動植物の生育場、棲息場として非常に好適な環境を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の人工水底基盤は、水底に高炉水砕スラグ又は高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物を敷設して造成された水底基盤であって、高炉水砕スラグの潜在水硬作用により固結し、且つ山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度の平均値が３〜２０ｍｍである。
ここで、本発明が規定する水底基盤の固結状態は、水底基盤を造成（敷設）して高炉水砕スラグの潜在水硬作用による固結が安定化した段階でのものである。施工条件にもよるが、造成（敷設）して６ヶ月程度経過した段階では固結状態は安定化しているので、本発明での水底基盤の固結状態は、造成（敷設）してから６ヶ月以降の固結状態で評価することが好ましい。
本発明の水底基盤を構成する基盤材（敷設材）としては、高炉水砕スラグのみでもよいし、高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物でもよい。但し、この混合物には、高炉水砕スラグと他の基盤用材料がほぼ完全に混合された状態のものだけでなく、両者が不均一に混合された状態のものも含まれる。
【００１１】
高炉水砕スラグは、製鉄系スラグ系の１つである高炉スラグを水砕処理して固化させたスラグであり、水底に敷設した場合に、以下のような基本的な作用効果が得られる。(1)高炉水砕スラグは、その製造上の理由から多孔質組織のガラス質であり、且つスラグ粒子が角張った形状を有しているため、高炉水砕スラグの敷設層はスラグ間隙が大きく、通水性に優れている。このためスラグ間隙の水が入れ替りやすく、この間隙での溶存酸素濃度が確保されやすい。(2)ガラス質のスラグ粒子からの微量のＣａ分が長期間にわたってゆっくりと溶出することで間隙水中のｐＨが８．５程度に維持され、これにより硫酸還元菌による硫化水素の発生が長期間にわたり効果的に抑制される。
【００１２】
高炉水砕スラグとしては、軽破砕や粉砕等の処理を経ない生成されたままのスラグ、軽破砕したもの、粉砕したもの等が利用できる。
高炉水砕スラグと混合する他の基盤用材料の種類に特別な制限はないが、例えば、天然砂、浚渫土、建設残土、砕砂、当該敷設場所の底質土、高炉水砕スラグ以外のスラグの中から選ばれる１種以上を用いることができる。天然砂としては、海砂、川砂、山砂等を、浚渫土としては、港湾建設や航路掘削等の海洋土木工事（浚渫）で発生したもの等を用いることができる。なお、浚渫土は、事前に乾燥処理（例えば、天日乾燥等）や脱水処理（薬剤を添加して凝集させた後に脱水・減容化する方法）を施したものであってもよい。
【００１３】
また、高炉水砕スラグ以外のスラグとしては、高炉徐冷スラグ（但し、この高炉徐冷スラグは水中でＳが溶出しないようにするため、十分にエージング処理したものが好ましい）、製鋼スラグ、鉱石還元スラグ、都市ゴミ溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰溶融スラグ等の各種スラグを用いることができる。また、製鋼スラグとしては、脱燐スラグ・脱硫スラグ・脱珪スラグ等の溶銑予備処理スラグ、脱炭スラグ、鋳造スラグ、電気炉スラグ等が挙げられるが、通常、製鋼スラグはアルカリ刺激剤として作用する。製鋼スラグとしては、特に脱炭スラグと脱燐スラグが好適である。
【００１４】
基盤材として高炉水砕スラグと他の基盤用材料との混合物を用いる場合、高炉水砕スラグは全体の２５体積％以上、望ましくは４０体積％以上、さらに望ましくは５０体積％以上とするのが好ましい。高炉水砕スラグの割合が２５体積％未満では本発明が目的とするような固結状態が得られにくい。
また、上述したように製鋼スラグはアルカリ刺激剤として作用するものであるため、これを過剰に配合すると基盤が過度に固結した状態になり、好ましくない。このため製鋼スラグは、高炉水砕スラグ量の３０体積％以下とすることが好ましい。
また、基盤材として高炉水砕スラグと浚渫土との混合物を用いる場合には、高炉水砕スラグの割合を２５〜７５体積％、好ましくは５０〜７５体積％程度とすることが好ましい。
なお、上述した体積％とは、混合する前の単味の基盤用材料どうしの体積割合を意味するものとする。また、この体積％は通常の山積み状態での基盤用材料の体積を前提としたものであり、実際は、例えばトラック積み又は容器などに入れた状態で測定される体積である。
【００１５】
水底基盤は、主に高炉水砕スラグの潜在水硬作用により固結し、且つ山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度の平均値（以下、単に「基盤表面硬度の平均値」という）が３〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍである。
高炉水砕スラグの潜在水硬作用とは、同スラグの成分とガラス質構造に由来するものであり、アルカリ刺激によりスラグのガラス網目構造が切断されてＣａイオンが溶出し、このＣａによりカルシウムシリケート系の水和物が生成し、この水和物がバインダーとなって主にスラグ粒子同士が固結する作用である。
山中式表面硬度計（標準型：藤原製作所社製）とは、地盤表面の硬度を測定するための器具であり、内蔵されたバネが基盤表面の硬さに応じて縮小する際のバネの縮小長さ（単位：ｍｍ）で表面硬度を表し、その数値が大きいほど表面硬度が大きいこと示している。
【００１６】
水底基盤が適度に固結することにより、アマモ等の海草類の地下茎や根の拘束力が強くなり、波浪などに対して海草類が抜けにくくなることにより、その定着性が高まる。アマモ、コアマモ、オオアマモ、リュウキュウスガモ等の海草類は定着基盤内で地下茎や根を伸ばし、それを基盤材に絡めることにより、波浪などによって基盤から容易に抜けないようにしながら成長・増殖する。しかし、基盤が砂などのようにサラサラした粒状物からなる場合には、波浪などによって基盤から地下茎が抜けやすく、海草類が増殖しにくいという問題がある。これに対して本発明の水底基盤は、元々海草類に対する拘束力が得られやすい高炉水砕スラグを基盤材としている上に、基盤が適度に固結しているため、波浪などに対する海草類の拘束力が非常に強く、波浪などにより強い水流が作用しても海草類が引き抜かれにくい。また、適度に固結した基盤には海草類の地下茎や根が絡みやすく、それらのアンカーの役目を果たすことによっても、海草類を非常に抜けにくくする。特に、後者は発芽直後の海草類の定着に大きく寄与する。
【００１７】
さらに、天然の水底では主に泥砂質に棲息する底生生物のうち、ゴカイ・カニ・シャコ等のマクロベントスは水底に巣穴を設けて棲家とする種であり、またこのほかに、他の生物が設けた巣穴に共生する種も存在する。これらの生物が繁殖するのに好適な環境は、ある程度の固さ（硬さ）を有する水底である。これは、ある適度の硬さを有する水底でないと巣穴を維持できないためである。したがって、水底基盤が適度な硬さに固結していることにより、ゴカイやカニなどの底生生物の棲家として好適な環境が提供されることになる。さらに、このような底生生物が水底基盤内で巣穴を形成して繁殖すると、これらの生物の働きにより当該基盤やその下層の底質、さらには基盤上層の堆積物が上下混合されることで、海草類の生育に必要な栄養分が十分に混じり合った基盤が形成され、さらに、底質の下層方向に酸素が供給されるため、底質が還元的になりすぎることが抑えられ、これらによって海草類の生育が効果的に促進されることになる。
【００１８】
上記の作用効果を適切に得るために水底基盤は適度な固結状態であることが必要であり、基盤表面硬度の平均値が３ｍｍ未満であるような弱い固結状態では、上述したような特有の作用効果が適切に得られない。一方、基盤があまり強固に固結すると海草類の地下茎や根が適切に成長できず、また底生生物もうまく巣穴を形成することができなくなる。このため基盤表面硬度の平均値は２０ｍｍ以下とする。また、以上の観点から基盤表面硬度の平均値のさらに好ましい範囲は、３〜１５ｍｍである。なお、本発明において基盤表面硬度の平均値とは、基盤面積１ｍ２当たり１０測定箇所（但し、１０測定箇所は互いに２０ｃｍ以上離れている。）での測定値の平均値とする。
また、本発明の水底基盤は、山中式表面硬度計（標準型）で測定される基盤表面硬度値（絶対値）が３〜２０ｍｍ、より望ましくは３〜１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。このような基盤表面硬度値の数値範囲が好ましい理由は、上述したと同様である。
【００１９】
水底基盤を、主に高炉水砕スラグの潜在水硬作用によって、本発明が規定するような適度な固結状態に固結させる方法は任意であるが、例えば、次のような方法を採ることができる。
(1) 高炉水砕スラグの粒度分布を制御することにより、敷設後の水中において高炉水砕スラグの適度な潜在水硬作用が得られるようにする。具体的には、高炉水砕スラグの粒度をＤ２０＝０．１５〜１．２ｍｍ、Ｄ５０＝０．６〜１．９ｍｍ程度にすること、さらに望ましくはＤ２０＝０．１５〜１．０ｍｍ、Ｄ５０＝０．６〜１．８ｍｍ程度にすることが好ましく、このような高炉水砕スラグ又はこれと他の基盤用材料との混合物で造成された水底基盤は、所望の固結状態が得られやすい。高炉水砕スラグを上記のような粒度分布とするために、スラグの篩い分け、破砕、粉砕などを適宜実施し、粒度を調整することができる。
(2) 上記(1)に示したような粒度分布の高炉水砕スラグ又はさらに固結しやすい粒度分布（より細かい粒度分布）の高炉水砕スラグと他の基盤用材料（特に、浚渫土のようなスラグ以外の基盤用材料）とを混合し、且つその混合比率を調整することにより、固結状態を制御する。また、高炉水砕スラグと他の基盤用材料はなるべく均一に混合されることが好ましい。
【００２０】
本発明の水底基盤は種々の場所に種々の目的で造成することができるが、特に好ましくは、水中動植物の生育場・棲息場となる浅場、干潟、又は浅場と干潟とが連続した水浜として造成される。一般に、浅場とは主に海岸に面した水深１０〜１５ｍ以浅の周年冠水している浅海域のことであり、また、干潟とは潮汐により冠水・干出を繰り返す泥砂質の海岸のことである。したがって、元々水深が深いためにアマモ等の海草類が育ちにくい海域において、アマモ等の海草類が生育可能な浅場を造成する場合などにも、本発明の水底基盤を好適に利用できる。
さきに述べたように、造成された浅場や干潟は多様な生物が生育・棲息可能な場所となり、また、アサリ等のような有用水産資源の生産場としても利用できるようになる。
但し、本発明は水中動植物の生育・棲息場用としての基盤以外に、例えば、漁礁などの構造物の基盤、底質浄化用の基盤などのような種々の目的で造成される基盤に適用することができる。
【００２１】
本発明の水底基盤では、海草類が群生する海草藻場（例えば、アマモ場）や有用貝類の漁場（例えば、アサリ場、シジミ場など）とするために、海草類の移植や播種、有用貝類やその稚貝の放流などを行ってもよい。また、造成された水底基盤上に、漁礁や藻礁用のブロックや他の構造物などを設置してもよい。
なお、本発明の水底基盤は、例えば、(1)既存の底質の上に造成する、(2)既存の底質を浚渫などで除去した後に造成する、(3)既存の底質上に浚渫土層を造成し、その上に造成する、(4)既存の底質を浚渫などで除去した後、浚渫土層を造成し、その上に造成する、(5)水底に潜堤を設置し、その内側に造成する、などのような種々の形態で造成することができる。
【００２２】
本発明の水底基盤が造成される場所は、海域・海浜だけでなく、湖沼・内海・河口などの水域・水浜を含む。また、具体的な水域としては、例えば、海岸に面した急深の水域で水産的に未利用な水域、水深は浅場並であるが底質がヘドロ化して水産的に未利用な水域、夏季に貧酸素状態が進行しやすい水域、再生・修復が必要な現存する浅場や干潟などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
水底基盤の厚さは特に制限はなく、使用目的、海底の地形や水深等に応じて適宜選択すればよいが、通常２０ｃｍ以上、より望ましくは４０ｃｍ以上が好ましい。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
沿岸海域における水深３ｍの平坦な海底に１ｍ×１ｍの区画を１２区画設け、これらの区画に対して基盤材（敷設材）を約３０ｃｍの厚さに敷設し、人工水底基盤の試験区Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２を造成した。高炉水砕スラグとしては粒度分布が異なる２種類のものを用いた。高炉水砕スラグの粒度分布は、軽破砕・篩い分けなどを適宜行って調整した。また、高炉水砕スラグ以外の基盤用材料として浚渫土を用いた。基盤用材料の混合は、傾動型コンクリートミキサーに材料を入れ、約３分間ミキサーを回転させて行った。
【００２４】
水底基盤の試験区を造成してから６ヵ月後に、各区画の基盤表面硬度を山中式表面硬度計（標準型）を用いて測定した。この測定では、各区画において１０測定箇所（但し、１０測定箇所は互いに２０ｃｍ以上離れている。）を選定して表面硬度の測定を行い、その平均値を求めた。また、各試験区の中央部０．２５ｍ２（０．５ｍ×０．５ｍの範囲）の領域に棲息していた底生生物（貝類やゴカイなどのマクロベントス）の湿重量を調査した。
それらの結果を、各試験区に用いた基盤材の構成（配合比率）とともに表１に示す。
【００２５】
【表１】
2006288323.tif 000002
【００２６】
［実施例２］
沿岸海域における水深３ｍの平坦な海底に１ｍ×１ｍの区画を７区画設け、これら区画に対して粒度分布が異なる高炉水砕スラグ（基盤材）を約３０ｃｍの厚さに敷設し、人工水底基盤の試験区Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７を造成した。高炉水砕スラグの粒度分布は、軽破砕・篩い分けなどを適宜行って調整した。基盤用材料（高炉水砕スラグ）の混合は、傾動型コンクリートミキサーに材料を入れ、約３分間ミキサーを回転させて行った。
水底基盤の試験区を造成してから６ヵ月後に、各区画の基盤表面硬度を山中式表面硬度計（標準型）を用いて測定した。この測定では、各区画において１０測定箇所（但し、１０測定箇所は互いに２０ｃｍ以上離れている。）を選定して表面硬度の測定を行い、その平均値を求めた。また、各試験区の中央部０．２５ｍ２（０．５ｍ×０．５ｍの範囲）の領域に棲息していた底生生物（貝類やゴカイなどのマクロベントス）の湿重量を調査した。
それらの結果を、各試験区に用いた高炉水砕スラグの粒度分布とともに表２に示す。
【００２７】
【表２】
2006288323.tif 000003