(57)【要約】【課題】軟弱地盤の安定性を効率的に高めることができ、海草類の生育に適した底質を形成することができる底質改善材、および底質の改善方法の提供を目的とする。【解決手段】２５〜５０重量％の石炭灰を陶土と混合し、成形、焼成させて棒状のサンゴ礫を模して形成され、海底地盤１に堆積した際に海草類２の地下茎２ａが挿通可能な適度の隙間３を形成するように底質改善材Ａを構成する。  また、棒状のサンゴ礫を模して形成される底質改善材Ａを海底地盤１表層部に折り重なるように埋設して底質の通水性を高めるとともに流失を防止して改善する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５〜５０重量％の石炭灰を陶土と混合し、成形、焼成させて棒状のサンゴ礫を模して形成され、海底地盤に堆積した際に海草類の地下茎が挿通可能な適度の隙間を形成する底質改善材。
【請求項２】
棒状のサンゴ礫を模して形成される底質改善材を海底地盤表層部に折り重なるように埋設して底質の通水性を高めるとともに流失を防止する底質の改善方法。
【請求項３】
砂泥域あるいはこれに隣接する海域の海底地盤を掘り起こし、
次いで、棒状のサンゴ礫を模して形成される底質改善材を掘り起こし前のほぼ海底地盤表面の高さまで折り重なるように投入し、
波や流れによって移動する砂泥の堆積により通水性、および安定性に優れた底質を形成可能な状態にする底質の改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は底質改善材および底質の改善方法に関し、より詳細には軟弱な底質の改善材および改善方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
藻場やサンゴ礁が形成される沿岸の底質は、基盤岩や転石、堆積するシルトや砂などにより構成され、基盤岩などに着生するようにしてサンゴ礁やガラモ場などが岩礁域や転石域を中心に形成され、砂泥域には砂や泥の中に地下茎を張り巡らせるようにしてアマモ場などが形成される。このようなサンゴ礁やガラモ場、アマモ場などは小動物の住みかや餌を提供し、さらにこれらを餌とする魚へと繋がる生態系を構成する。
【０００３】
ところが、近年、生活排水や赤土の流入などにより水質や底質が悪化し、これにより藻場やサンゴ礁が減少して上述した生態系が崩れてきてしまっている。そして、このような状況を改善するために、従来においては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されるように、覆砂が広く行われている。覆砂は、砂等を撒布して悪化した底質を覆ってしまうもので、例えば、ヘドロ化した底質を覆って窒素やリン等の溶出や汚濁の発生などを防止し、これによって魚類や水中植物等が生息可能な水質に改善する。また、撒布された砂等は同時に新たな底質を形成し、より安定性の高い海草類の生育地盤となる。さらに、覆砂材料をいわゆる砂とは言いにくいような粒径のやや大きいものにすれば、サンゴや海藻類の着生基盤として機能することも可能となる。
【特許文献１】特開２００４-１２４４６７号公報
【特許文献２】特開２００４-２３６５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したように覆砂を行う場合、地表下での通水性が悪くなるために、海草類の生育があまり良好にはならないという問題がある。
【０００５】
また、地下茎を伸ばして繁殖するリュウキュウスガモなどの海草類については、生育基盤としての底質がある程度粒子の細かいものにより構成されることが望ましく、さらに、適度の波や水流が存在することが望ましい。しかしながら、このような条件下では砂の流失が生じ易く、海草類の活着が困難になる。
【０００６】
この点、自然界においては、海草類がサンゴと混生したり、サンゴ礫が砂泥域に堆積したりするなどしてより安定性に優れた底質が形成されることが見受けられている。したがってサンゴ片やサンゴ礫を採取して砂泥域に埋設しておけば同様の生育条件を再現することが可能で、海草類の育成に適した環境を作り出すことができる。
【０００７】
しかしながら、現在までに極めて多量に消失してしまっていて、今なお急速に減少し続けている藻場の再生、これによる生態系の修復は一刻を争うものであり、さらに、例えば空港建設や海岸埋め立てなどの種々の要因によって藻場を大規模かつ早期に移植、造成しなければならない場合があるなどの事情を考慮すると、短期間に多量のサンゴ片やサンゴ礫を採取したのでは２次的な環境破壊を招いてしまう。また、このような採取作業は作業効率が悪い上に、上述したように必要な量が極めて膨大になることから、多大な費用を生じてしまう。
【０００８】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、軟弱地盤の安定性を効率的に高めることができ、海草類の生育に適した底質を形成することができる底質改善材、および底質の改善方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば上記目的は、
２５〜５０重量％の石炭灰を陶土と混合し、成形、焼成させて棒状のサンゴ礫を模して形成され、海底地盤１に堆積した際に海草類２の地下茎２ａが挿通可能な適度の隙間３を形成する底質改善材Ａを提供することにより達成される。
【００１０】
本発明によれば底質改善材Ａはサンゴ礫を模して形成され、ほぼ砂のみなどからなる不安定な海底地盤１、シルト分の多い軟弱な海底地盤１、または海水の交換があまり見込めない海底地盤１などに混入されることにより周囲の砂等を支え、波や流れによる砂等の流失を抑制して自然界において海草類２が良好に繁茂しているような安定性の高い底質を再現することができる。また、棒状に形成されることで折り重なった際に隣接する底質改善材Ａ、Ａ同士で適度の隙間３を作り出すことから、この隙間３が水や海草類２の地下茎２ａの通り道として機能し、底質の通水性を良好にして海草類２の繁殖を促進する。
【００１１】
底質の安定性を長期に維持するためには、サンゴ礫のように海底地盤１表層部近傍に堆積できること、すなわち、地中にあまり沈むことがないとともに、波や流れを受けても妄りに動かず、かつ、浸食されにくいことが必要であり、言い換えれば適度の比重、形状、強度を有する必要がある。この点、発明者の試行錯誤の結果によれば、２５重量％を越える程度の石炭灰を陶土に混合させ、アマモ場が形成される底質のサンゴ礫の多くと同じ程度のサイズの棒状に成形して焼成すれば、ほぼサンゴ礫と同じような比重、形状にすることができ、同じように多孔質で、波や流れ、底質に対して同様の挙動、働きを示すことができる。また、この石炭灰の配合割合は、あまり大きくしてしまうと成形性が悪く、強度が弱くなり、底質の安定性が比較的早期に失われてしまうおそれがあるが、試行錯誤の経験によれば５０重量％を越えない範囲に抑えることにより、ある程度の成形性を確保でき、サンゴ礫に近い程度の強度を発揮して比較的長期に渡って底質の安定性を確保することができる。
【００１２】
さらに、このように石炭灰と陶土を棒状に焼き固めて製造することにより、量産性を容易に高めることができる。すなわち、原料としての石炭灰は火力発電の残さとして大量に発生しているために、製造コストを抑えることができる上に、大量に入手することが容易であり、また、棒状であるために成形や焼成がしやすく、大量生産しても品質をほぼ一定に維持することが難しくない。したがって広範囲に渡る底質の改良、造成にも容易に対応することが可能となる。
【００１３】
加えて、上述したように多孔質であるために、微生物の定着も良好で海草類２に限らずサンゴの繁殖にも適した環境を創造することが可能であり、底質の造成とともに海草類２やサンゴを適宜移植すれば、より長期的に安定した底質の形成が可能となる。また、このように多孔質であることにより、個々の底質改善材Ａの重量を抑えることができ、取り扱いを容易にすることができる。
【００１４】
すなわち、棒状の底質改善材Ａは、単に海底地盤１に大量に投入するだけで適度に折り重なり、折り重なった際には海草類２の地下茎２ａが挿通可能で、通水性を高めることができる適度の隙間３を無数に形成するような長さ、直径に設定することが作業性を高めるためにも望ましく、発明者のテストによれば、直径２センチ前後、長さ１０センチ前後で良好な結果を得ることが確認できた。そしてこのような寸法の個々の底質改善材Ａも多孔質であるために非常に重さが軽く、したがって海底への投入作業性に加えて製造性、運搬性等にも優れ、広範囲な底質の改良、造成も効率的に行うことができる。
【００１５】
以上の底質の改良、造成は、海底地盤１を掘り起こした後、底質改善材Ａを投入し、次いで、砂等を被せて底質改善材Ａを適宜埋設することにより行うことが可能であるが、砂泥域あるいはこれに隣接する海域であれば、積極的に砂等を被せなくとも波や流れによって自然に砂が底質改善材Ａ、Ａ・・の隙間３、３・・へと適宜流れ込むようになる。したがって、この場合には砂等の埋め戻し作業を省くことができ、より作業効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軟弱地盤の安定性を効率的に高めることができ、海草類の生育に適した底質を形成することができる底質改善材、および底質の改善方法を提供できるために、自然環境の再生、生態系の修復を効率的に進めることができる。
【００１７】
また、石炭灰を陶土により焼き固めて製造することによって、大量の廃棄物を自然環境に悪影響を与えることなく有効にリサイクルすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１および図２に本発明の実施の形態を示す。この実施の形態は沖縄沿岸の主に砂質域において造礁サンゴであるミドリイシ類やコモンサンゴ類などの樹状サンゴのサンゴ礫が堆積し、そこに生育する熱帯性海草類）であるリュウキュウスガモ、リュウキュウアマモ等（海草類２）の地下茎２ａと密接に絡み合い、これらの生育する底質の通水性を高めるとともに安定させている実態に着目したもので、底質改善材Ａは樹状サンゴのサンゴ礫を模して形成される。
【００１９】
図１（ａ）は適数個の底質改善材Ａ、Ａ・・を示し、この実施の形態において底質改善材Ａは樹状サンゴのサンゴ礫の多くを占める形状およびサイズ、具体的には直径Ｄが１０ミリから２０ミリ程度の断面ほぼ円形で、長さＬが５０ミリから１００ミリ程度のほぼ真っ直ぐな棒状に形成される。したがって図１（ｂ）に概略示すように、多数の底質改善材Ａ、Ａ・・を折り重ねれば、樹状サンゴの堆積状態と同じように、リュウキュウスガモ等２の５ミリ以下位の太さの地下茎２ａが通ることのできる程度の適宜サイズの隙間３をつくることができる。
【００２０】
また、上記底質改善材Ａは、陶土と石炭灰、より具体的にはフライアッシュを混合して焼き固めることによりサンゴ礫とほぼ同様の性状を備える。一般に比重が砂とほぼ同じ程度の２．６前後である陶土に対し、石炭灰は２．０前後と低く、したがって石炭灰を適量加えることにより樹状サンゴのサンゴ礫とほぼ同じ程度の比重を得ることができる。また、石炭灰は焼成により膨張して比較的空隙率の高い多孔質体を形成することができ、このため粘土のみを焼き固めた場合に比べてサンゴ礫により近い程度の多孔質構造を形成することができるものと思われる。
【００２１】
さらに、焼成時に膨張する石炭灰を加えることにより、形成される焼成体は、図１（ａ）に示すように、厳密にはやや屈曲したり、長手方向に太さが微妙に変化するような個々に不規則な形状になるため、波や水流を受けてもやや転がりにくくなり、この点においても樹状サンゴのサンゴ礫に近似する。
【００２２】
この実施の形態において底質改善材Ａは、具体的には、粉砕するなどして適宜の小さな粒径にした陶土とフライアッシュを１０対４の割合で混合し、次いで、加水して混練してから押し出し成形により棒状に成形し、この後、乾燥、焼成することにより製造される。このような陶土とフライアッシュの配合比率により上述した比重や空隙率が調整され、サンゴ礫に近い強度の底質改善材Ａを製造することができる。
【００２３】
以上の底質改善材Ａを用いたリュウキュウスガモ等２の藻場に適した海底地盤１の造成を図２（ａ）および（ｂ）に示す。この実施の形態における造成地は、リュウキュウスガモ等２の生育に適した適宜の波、流れなどの水理条件、水中光量・水温・栄養塩濃度などにより決定される光合成環境等の諸条件を満たすものの、底質がほぼ砂のみにより構成されて安定性に欠ける砂質域が選定される。
【００２４】
造成は、先ず最初に、造成地の砂質地盤１をポンプ船など適宜手段により掘り起こすことによりなされる。掘り起こし深さはリュウキュウスガモ等２の地下茎２ａが地表下５〜２０ｃｍ程度の深さを走ることを考慮して、例えば３０ｃｍ〜５０ｃｍ程度にされる。
【００２５】
次いで、掘り起こしたところに船上などから多数の底質改善材Ａ、Ａ・・を撒布する。この撒布量は、図２（ａ）に示すように、撒布された底質改善材Ａ、Ａ・・が掘り起こし前の海底地盤１表面付近まで積み重なる程度、すなわち掘り起こされた範囲に隣接する海底地盤１の表面とほぼ同じ高さに並ぶ程度に調整される。このように撒布を行うことにより、同図に示すように、底質改善材Ａ、Ａ・・は長手方向を横方向に向けて寝たような姿勢で多数が積み重なり、深層部分が表層部分に比してやや密に堆積する。
【００２６】
そしてこの後、掘り出した砂の一部を戻して底質改善材Ａ、Ａ・・を埋め戻すことにより作業は完了する。砂は同様に船上から撒布して戻すようにすることにより底質改善材Ａ、Ａ・・同士の隙間３、３・・を通って表層部分に堆積し、したがって図２（ｂ）に示すように、深層部分を中心にして底質には不規則に空隙、すなわち砂が進入しない隙間３’、３’・・が形成される。
【００２７】
以上のようにして形成された底質は、底質改善材Ａ、Ａ・・により立体的な網状構造が形成され、隙間３、３・・に進入した砂を底質改善材Ａが支えて波や流れによる洗掘を防ぐとともに、深層部分を中心として適宜分散する砂が入り込まない隙間３’、３’・・が形成されて空隙率、通水性が高められる。また、砂が進入している隙間３もその密度が低くなるために比較的水通しが良好となる。さらに、反対に砂は、比重がやや軽い底質改善材Ａに被さるようにして重しとなり、波等によるその流失を防止する。
【００２８】
加えて、底質改善材Ａは、石炭灰と陶土を適宜配合されて強度が高められるために容易に崩壊することなく、長期に渡って底質の安定性を維持するとともに、その多孔質により微生物の定着が良く、早期にバイオフィルムが表面に形成されて海底環境に馴染むことができる。この底質改善材Ａの原料に含まれる石炭灰は、焼き固められているため、溶出して環境に害を与えるようなことはない。
【００２９】
したがってここにリュウキュウスガモ等２が繁殖する際には、底質改善材Ａ、Ａ・・により形成される安定性の高い底質により容易に流失することなく、その隙間３、３・・（３’）により地下茎２ａには十分に酸素や栄養分が供給され、この隙間３（３’）を縫うようにして地下茎２ａを伸ばして良好に生育することができる。そしてこのリュウキュウスガモ等２の生育により、砂および底質改善材Ａは地下茎２ａに支えられ、特に底質改善材Ａは波や流れによる崩壊が抑制され、さらに底質の安定性が高められる。
【００３０】
以上においては、底質改善材Ａのみを海底地盤１に埋設して底質を改善する場合を示したが、図３（ｃ）に示すように、底質改善材Ａとともにリュウキュウスガモ等２の株を植えて藻場を造成することも可能である。この場合、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、底質改善材Ａや網状部材１１などに株の地下茎２ａをひも等１２で結びつけたり、絡ませたりして移植ユニットを形成すれば、比重の軽い株を簡単な作業でしっかりと底質に植え付けることができる。
【００３１】
また、上述した実施の形態においては底質改善材Ａの投入作業の後に、砂の埋め戻し作業を行う場合を示したが、掘り出した砂を掘った穴の周囲に積むなどしておけば、波や流れを利用して底質改善材Ａに適宜砂を被せるようにすることができる。
【００３２】
さらに、海域等への流入により底質、水質を悪化させている赤土を含めて底質改善材Ａの原料となる陶土を構成すれば、底質等の悪化源を減少させてより効率的に底質改善を進めることができる。加えて、このように赤土を混合することにより、あるいは石炭灰や陶土の品質の変動によりサンゴ礫と同様の比重にすることが困難になった場合には、セルベン（陶磁器屑）等を底質改善材Ａの原料に適宜添加して比重調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】底質改善材を示す図で、（ａ）は適数個を適宜間隔で並べた状態を示す図、（ｂ）は折り重なるように積んだ状態を示す図である。
【図２】底質の改善作業を示す図で、（ａ）は海底地盤を掘り起こしたところに底質改善材を投入した状態を示す図、（ｂ）は砂を埋め戻した状態を示す図である。
【図３】本発明の変形例を示す図で、（ａ）は底質改善材に地下茎を結びつけた状態を示す図、（ｂ）は網状部材に地下茎を絡ませた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    海底地盤
２    海草類
２ａ  地下茎
３    隙間
Ａ    底質改善材
【図１】
2007029933.tif 000003
【図２】
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【図３】
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