(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
干潟の複数地点において特定の干潟底生生物の生息密度と底質の通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量とを検出し且つ検出した粒径及び強熱減量毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する底質の通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量を求め、前記干潟の複数地点において前記干潟底生生物の生息密度と波による海底の底面摩擦速度とを検出し且つ検出した底面摩擦速度毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する底面摩擦速度を求め、前記底面摩擦速度の適性値の範囲内の海底領域又はその範囲内となるように波浪を調整した海底領域に前記通過質量百分率50％及び10％の粒径並びに強熱減量の適性値に調製した被覆土を客土して前記干潟底生生物の生息可能な人工干潟を造成してなる人口干潟の造成方法。
【請求項２】
請求項１の造成方法において、前記被覆土の粒径及び強熱減量を、前記適性値の範囲内において前記底面摩擦速度の海底領域で定着するように粒径を調節し且つ乾燥植物の混合により強熱減量を調節してなる人工干潟の造成方法。
【請求項３】
請求項１又は２の造成方法において、前記干潟の複数地点における前記干潟底生生物の生息密度と干出時間とを検出し且つ検出した干出時間毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する干出時間を求め、前記粒径及び強熱減量の適性値に調製した被覆土を前記干出時間の適性値となる水深に客土してなる人工干潟の造成方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの造成方法において、前記干潟の複数地点における前記干潟底生生物の生息密度と水温及び塩分とを検出し且つ検出した水温及び塩分毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する水温及び塩分を求め、前記粒径及び強熱減量の適性値に調製した被覆土を前記水温及び塩分の適性値となる水質域に客土してなる人工干潟の造成方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの造成方法において、前記干潟底生生物を主に潮間帯で生息するゴカイとし、前記干潟の複数地点におけるゴカイの生息密度とゴカイの餌となるクロロフィル及びフェオフィチン量とを検出し且つ検出したクロロフィル及びフェオフィチン量毎に生息密度をプロットすることによりゴカイの生息に適するクロロフィル及びフェオフィチン量を求め、前記被覆土をクロロフィル及びフェオフィチン量の適性値に調製してなる人工干潟の造成方法。
【請求項６】
請求項５の造成方法において、前記被覆土の通過質量百分率50％の粒径を0.09〜0.3mm、通過質量百分率10％の粒径を0.0042〜0.050mm、強熱減量を0.5〜6.0％としてなる人工干潟の造成方法。
【請求項７】
請求項６の造成方法において、前記被覆土中のシルト・粘土分の質量割合を1.0〜40％としてなる人工干潟の造成方法。
【請求項８】
請求項６又は７の造成方法において、前記被覆土を、波による海底の底面摩擦速度が4.0cm／s以下の海底領域に客土してなる人工干潟の造成方法。
【請求項９】
請求項６から８の何れかの造成方法において、前記被覆土を干出時間が１〜６時間となる水深に客土してなる人工干潟の造成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工干潟の造成方法に関し、とくに波浪の影響を受ける潮間帯及び潮下帯の干潟底生生物の生息に適する人工干潟の造成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年は、廃棄物処分場や下水処理場等の建設を目的として沿岸を埋立てる際に、自然保護の観点から埋立てによる生態系への影響を緩和するミティゲーション（代償）が求められており、その一手法として人工干潟の造成が提案されている。干潟は水と陸と大気とが接触する多様な生物の生息場所であり、海域全体の生態系にとっても重要な機能を有することも明らかされてきている。しかし、現状では生物の多様性を長期的に維持できる人工干潟の造成技術が十分に確立しておらず、人工干潟が必ずしも十分な代償とならない場合も経験されている。
【０００３】
この問題に対して、特開2000-314116公報は、複数の原料タンクにそれぞれ砂、細粒分、軽量材料、有機物、腐植土、肥料、バクテリア、稚貝、種子のうちの任意のものを入れ、これらを生物の生息可能な地盤高や平面配置に応じて所望の生物の生息条件に最適な底質を提供できる砂となるよう混合装置によってブレンドし、散布装置によって干潟造成海域に散布する干潟被覆砂の製造方法及び装置を開示している。
【０００４】
従来の人工干潟は、主として航路浚渫土等の粘性土からなる土砂を海中や陸上に投入し、スプレッダー等を用いて細砂を粘性土上に散布する工法により施工しているため、（１）散布した砂の重さにより粘性土の圧密が促進されるので干潟の地盤高を生息生物の好む高さとすることが難しい、（２）同じ性状の砂が干潟全体に散布されるので干潟の生息生物の多様性が失われる等の問題点があった。前記公報の発明によれば、人工干潟の底質を干潟生物の生息条件に見合った適性なものとすることが期待できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、干潟生物の生息地の適性は、干潟の底質だけから判断することは難しく、他の様々な環境要因、例えば干潟の水質や潮の干満等の要因を含めて総合的に判断することが必要である。例えば、日本の干潟における代表的な生物の１つであるアサリの生息条件としては、粒径・泥分率等の底質条件の他に、水質、干出時間等の環境要因も考慮することが重要である。生物の多様性を長期的に維持できる人工干潟を造成するためには、底質だけでなく、海域全体の中における環境を干潟生物の生息に適したものとすることが好ましい。
【０００６】
そこで本発明の目的は、干潟底生生物の生息に対する適合性を長期間維持できる人工干潟の造成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、干潟底生生物に対する底質・水質・干出時間等の環境要因の適性を総合的に評価できる生息地適性評価モデル（Habitat Evaluation Procedures Model、以下HEPモデルということがある。）に注目した。HEPモデルを応用すれば、干潟底生生物の生息に影響する環境要因の適性を総合的に求めることができ、更に干潟生物の生息に影響を与える新たな環境要因を見出すことも期待できる。
【０００８】
干潟底生生物をアサリとした場合のHEPモデルについて、図４及び５を参照して簡単に説明する。HEPモデルでは、底質条件・水質条件・干出時間等のアサリに対する適性を、例えば「生物の棲みやすさ指標（Suitability Index、以下SIという。）」により点数化する。図４（Ａ）を参照して、SIによる底質粒度の適性の点数化手法を簡単に説明すると、先ず干潟の複数地点の現地調査で分析された底質の中央粒径（通過質量百分率50％の粒径D50）とアサリの生息密度（単位面積当たりの生物個体数又は生物重量をいう。以下同じ。）との関係を二次元座標にプロットし、生息密度が最大である粒径（最適粒径）を求めて点数（SI）＝１とする。また、観察結果と既往の知見等とからアサリが生息できない最小粒径及び最大粒径を定めて点数（SI）＝０とする。更に、観測結果や既往の知見等を考慮して最適粒径と最小粒径及び最大粒径との間を直線又は曲線で結ぶことにより、アサリに対する底質粒径の適性を点数化したSI曲線を作成する。図４（Ｂ）〜（Ｄ）は同様の手法で求めた底質の泥分率（粒径0.074mm以下のシルト・粘土分の質量割合）、強熱減量、酸化還元電位のSI曲線を示す。また図４（Ｅ）及び（Ｆ）は同様の手法で求めた干潟の水温・塩分のSI曲線、図５（Ａ）は同様の手法で求めた干出時間のSI曲線を示す。
【０００９】
HEPモデルにより干潟生物に対する干潟の適性を評価するときは、例えば下記(1)式に示すように、評価地点の底質SI、水質SI、干出時間SI等から評価地点毎の生息地適性指標（Habitat Suitability Index、以下HSIという。）を算出する。例えばアサリに対する干潟の適性を評価する場合は、評価地点の底質条件（中央粒径・泥分率・強熱減量・酸化還元電位）、水質条件（水温・塩分）及び干出時間を計測し、図４及び５のSI曲線に基づいて各計測値の点数（SI）を求め、求めた底質SI・水質SI・干出時間SIを(1)式へ代入して評価地点のHSIを算出する。評価地点のアサリの生息密度と算出したHSIとを二次元座標にプロットしたときに線形な関係が得られれば、(1)式によるHSIは必要な環境要因を考慮した適性な指標ということができる。
【００１０】
なお、(1)式では、中央粒径・泥分率・強熱減量・酸化還元電位のアサリに対する影響は相互に関係しているので、これらの点数（SI）のうち最小値を底質SIとして使用している。また、水温・塩分はその組み合わせによりアサリに対する影響が異なるため、例えば水温SI・塩分SIの積を水質SIとして代入している。但し、底質SI及び水質SIの算出方法はこの例に限定されない。また、(1)式ではHSIを底質SI・水質SI・干出時間SIの積として算出しているが、HSIの算出方法は積に限らず、評価地点のアサリの生息密度との間に線形な関係が得られるように適当な算出方法とすることができる。
【００１１】
本発明者等は、干潟におけるアサリの生息密度との間に線形性があるHEPモデルを作るためには、更に環境要因として波浪条件（波の作用条件）を考慮することが重要であることを見出した。干潟における波の作用は下記(2)式に示すように波による海底の底面摩擦速度u*として数値化することができ、前述した手法と同様にして波による海底の最大底面摩擦速度u*のSI曲線を求めることができる（図５（Ｂ）参照）。下記(3)式のようにHSIの変数として最大底面摩擦速度u*の点数（SI）を加えることにより、図５（Ｃ）に示すように、干潟におけるアサリの生息密度と極めて線形性が高い干潟のHEPモデルが作成できた（新保裕美ほか、土木学会海岸工学論文集、第47巻、p1111-1115「アサリを対象とした生物生息地適性評価モデル」）。なお、(2)式においてτ0は海底面での剪断応力、ρは海水である流体の密度を表わす。
【００１２】
【数１】
アサリのHSI＝底質SI×水質SI×干出時間SI      ………………………(1)
u*＝（τ0／ρ）1/2       …………………………………………………(2)
アサリのHSI＝底質SI×水質SI×干出時間SI×u*SI      ………………(3)
【００１３】
更に本発明者等は、アサリのように潮間帯・潮下帯に亘って生息する底生生物だけでなく、例えばゴカイのように主として潮間帯で生息する底生生物に対する干潟の適性を評価する際にも波浪条件を考慮することが重要であることを見出した。干潟における波浪は生物の定位、巣造り、底質の撹乱、えさの供給等に影響すると考えられ、波浪条件を考慮することにより、いわば海域全体の中における干潟底生生物の生息地としての適性評価が可能となる。すなわち、人工干潟を造成する際には、底質だけではなく波浪条件をも干潟生物に適したものとすることが重要である。本発明は、この知見に基づく研究開発の結果、完成に至ったものである。
【００１５】
図１に示すように、本発明による人工干潟の造成方法は、干潟の複数地点において特定の干潟底生生物の生息密度と底質の通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量とを検出し且つ検出した粒径及び強熱減量毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する底質の通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量を求め、その干潟の複数地点において前記干潟底生生物の生息密度と波による海底の底面摩擦速度とを検出し且つ検出した底面摩擦速度毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する底面摩擦速度を求め、前記底面摩擦速度の適性値の範囲内の海底領域又はその範囲内となるように波浪を調整した海底領域に前記通過質量百分率50％及び10％の粒径並びに強熱減量の適性値に調製した被覆土を客土して前記干潟底生生物の生息可能な人工干潟を造成してなるものである。
【００１６】
好ましくは、前記被覆土の粒径及び強熱減量を、前記適性値の範囲内において前記底面摩擦速度の海底領域で定着するように粒径を調節し且つ乾燥植物の混合により強熱減量を調節する。更に好ましくは、前記干潟の複数地点において前記干潟底生生物の生息密度と干出時間及び／又は水温・塩分とを検出し、且つ検出した干出時間又は水温・塩分毎に生息密度をプロットすることにより該干潟底生生物の生息に適する干出時間又は水温・塩分を求め、前記粒径及び強熱減量に調製した被覆土を前記干出時間又は水温・塩分の適性値となる水深又は水質域に客土する。
【００１７】
更に好ましくは、前記干潟底生生物を主に潮間帯で生息するゴカイとし、前記干潟の複数地点におけるゴカイの生息密度とゴカイの餌となるクロロフィル及びフェオフィチン量とを検出し且つ検出したクロロフィル及びフェオフィチン量毎に生息密度をプロットすることによりゴカイの生息に適するクロロフィル及びフェオフィチン量の適性値を求め、前記被覆土をクロロフィル及びフェオフィチン量の適性値に調製する。例えば人工干潟の被覆土は、通過質量百分率50％の粒径が0.09〜0.3mm、通過質量百分率10％の粒径を0.0042〜0.050mm、強熱減量が0.5〜6.0％に調製されたものである。また、被覆土中のシルト・粘土分の質量割合を1.0〜40％とする。被覆土の強熱減量は、有機物及び／又は腐植土の混合により調製することができる。また前記有機物は、乾燥植物とすることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による人工干潟を造成する方法の流れ図の一例を示す。ステップ201〜205は、所望の干潟底生生物に対する干潟のHEPモデルに基づき、当該底生生物の生息に適する底質の粒径及び強熱減量の適性値と、波による海底の底面摩擦速度の適性値とを求める処理を示す。但し、本発明は、所望の干潟底生生物に対する底質の粒径及び強熱減量の適性値と海底の底面摩擦速度の適性値とを求めれば足り、HEPモデル以外の方法で適性値を求めても良い。
【００１９】
以下、図２及び３を参照して、ゴカイの生息に適する人工干潟を造成する方法を図１により説明する。但し、本発明によれば、ゴカイのように主に潮間帯で生息する底生動物に限らず、潮間帯及び／又は潮下帯で生息するアサリ等の底生動物、及び藻類等の底生植物（例えばアマモ）の生息に適する人工干潟を造成することができる。
【００２０】
先ずステップ201において、ゴカイに対する底質の粒径及び強熱減量の適性値を検出する。例えば図２（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｅ）に示すように、干潟の複数地点の現地調査で観察された底質の強熱減量、中央粒径（通過質量百分率50％の粒径D50）、泥分率（粒径0.074mm以下のシルト・粘土分の質量割合）とゴカイの生息密度との関係を二次元座標にプロットし、観察結果と既往の知見等とを考慮してゴカイに対する強熱減量、D50、泥分率の適性度を点数化したSI曲線を作成することにより、ゴカイに対する通過質量百分率50％の粒径及び強熱減量の適性値を検出する。また、底質の透水性の適性値を判断するため、図２（Ｄ）に示すように、複数地点で観測された底質の通過質量百分率10％の粒径のSI曲線を作成し、ゴカイに対する通過質量百分率10％の粒径D10の粒径の適性値を検出する。本発明者は、４箇所の干潟の現地調査に基づき、ゴカイに対する底質の適性値は強熱減量0.5〜6.0％、通過質量百分率50％の粒径D500.09〜0.3mm、泥分率1.0〜40％であり、好ましくは強熱減量2.0〜3.0％、D500.1〜0.2mm、泥分率15〜20％であることを見出した。また、図２（Ｄ）の曲線から、ゴカイに対する底質の通過質量百分率10％の粒径D10の適性値は0.0042〜0.050mmであることが分かる。
【００２１】
次に、ステップ202において、ゴカイに関して、波による海底の底面摩擦速度u*の適性値を検出する。この場合も、例えば図３（Ａ）に示すように、干潟の複数地点において数値計算により求めた波による海底の底面摩擦速度u*とゴカイの生息密度との関係を二次元座標にプロットし、計算結果と既往の知見等とを考慮してゴカイに対する最大底面摩擦速度u*の適性度を点数化したSI曲線を作成することにより、ゴカイに対する最大底面摩擦速度u*の適性値を検出することができる。最大底面摩擦速度u*は、各調査地点における荒天時の底面摩擦速度のうちの最大値とすることができる。本発明者は、前記数値計算に基づき、ゴカイに関する波による海底の底面摩擦速度u*の適性値は4.0cm／s以下、好ましくは3.5cm／sであることを見出した。
【００２２】
更にステップ205において、ステップ201で検出した底質の適性値と、ステップ202で検出した波による海底の底面摩擦速度u*の適性値とを総合的に評価し、両適性値が同時に満たされるか否かを判断する。例えば、ステップ201で検出した底質の適性値の範囲内でゴカイは生息可能であるが、この底質はステップ202で検出した底面摩擦速度u*の適性値（波浪条件）の下において海底に定着して流されない必要がある。底質が定着しないおそれがある場合は、底面摩擦速度u*の適性値の範囲内において定着可能な粒径及び強熱減量に補正することが望ましい。本発明者は、底面摩擦速度u*が4.0cm／s以下である場合に、強熱減量0.5〜6.0％、D500.09〜0.3mm、泥分率1.0〜40％の底質はほぼ定着可能であることを確認した。
【００２３】
ステップ206〜210は、ステップ201及び202で検出した底質の通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量と波による海底の底面摩擦速度とに基づき、人工干潟を造成する処理を示す。ステップ206では、ステップ201で求めた通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量の被覆土を調製する。ステップ205で定着可能な粒径及び強熱減量に補正した場合は、補正後の粒径及び強熱減量に被覆土を調製する。被覆土の粒径は、例えば粘性土と砂との混合割合により調節することができる。粘性土と砂との混合では強熱減量が不足する場合は、有機物及び／又は腐植土を混合して被覆土の粒径と強熱減量とを調節することができる。この場合、有機物として、ヨシ等の植物やアオサ等の藻類を乾燥させて粉砕した粉砕物を用いることができる。
【００２４】
ステップ207において、干潟造成地の底面摩擦速度u*を調査する。例えば、干潟造成地の複数地点における風向・風速を調査し、各調査地点の水深や干潟造成予定高さに基づき、各調査地点の最大底面摩擦速度u*を算出する。調査結果がゴカイに対する最大底面摩擦速度u*の適性値の範囲内にある場合は、その調査地点を干潟造成地として選択することができる。また、底面摩擦速度u*は周辺の地形や防波堤等の構造物により変化するので、必要な場合は周辺の土工事や防波堤等の構築により干潟造成地の最大底面摩擦速度u*がゴカイの適性値の範囲内となるように調整することができる。
【００２５】
ステップ209において、波による海底の底面摩擦速度u*がゴカイの適性値の範囲内である干潟造成地又はその範囲内となるように波浪を調整した干潟造成地に、ゴカイに適する通過質量百分率50％の粒径、通過質量百分率10％の粒径及び強熱減量に調製した被覆土を客土する。客土された被覆土は海底に定着し、ゴカイの生息に適した人工干潟を形成する。本発明による人工干潟は、底質だけでなく、海域全体の中における環境を干潟底生生物の生息に適応させることができるので、所望の干潟底生生物の長期間の生息が期待できる。
【００２６】
また、ステップ211において人工干潟の造成を終了するか否かを判断し、人工干潟の造成を継続する場合はステップ206に戻り、ステップ206〜210を繰り返す。例えば、潮間帯及び／又は潮下帯で生息する複数の干潟底生動物や植物に適する底質の粒径及び強熱減量と波による海底の底面摩擦速度とを検出し、各底生生物に適する底面摩擦速度の海底領域に、各底生生物に適する粒径及び強熱減量に調製した被覆土を客土することにより、多様な生物が長期的に生息可能な人工干潟とすることが期待できる。更に、例えばアサリやゴカイのように、干潟生態系の中位に位置し、生態系上位の鳥類や魚類の餌となる底生生物の生息を図ることにより、更に多様な生物が生息可能な沿岸域とすることも期待できる。
【００２７】
こうして本発明の目的である「干潟底生生物の生息に対する適合性を長期間維持できる人工干潟の造成方法」を提供することができる。
【００２８】
【実施例】
図１のステップ206において、例えば干潟底生生物の餌となる有機物を混合して被覆土の強熱減量を調節することができる。この場合は、餌となる有機物の混合割合を、干潟底生生物の生息に適する割合とすることが望ましい。図２（Ｂ）は、底質中のゴカイの餌となるクロロフィル（Chlorophyl）及びフェオフィチン（Pheophytin）の合計の割合（以下、Ｃ・Ｆ量ということがある。）のSI曲線を示す。同曲線から、ゴカイの場合は底質中のＣ・Ｆ量の適性値が16〜103μg／dry gであることが分かるので、ステップ206において被覆土中のＣ・Ｆ量を16〜103μg／dry gに調製することが望ましい。
【００３０】
図１の流れ図では、ステップ203においてゴカイに適する朔望平均大潮時の干出時間を検出し、ステップ208において干潟造成地の朔望平均大潮時の干出時間を調査し、ステップ210において被覆土を干潟底生生物の生息に適する干出時間となる水深に客土している。図２（Ｆ）は、ゴカイに対する干出時間のSI曲線を示す。同曲線から、ゴカイに対する干出時間の適性値は１〜６時間、好ましくは1.6〜5.0時間であることが分かるので、ステップ208において被覆土を干出時間が１〜６時間、好ましくは1.6〜5.0時間となる水深に客土することが望ましい。
【００３１】
更に図１の流れ図では、ステップ204においてゴカイに適する水質を検出し、ステップ209において干潟造成地の表層及び底層の水質を調査し、ステップ210において被覆土を干潟底生生物の生息に適する水質域に客土している。図３（Ｂ）は、ゴカイに対する水温のSI曲線を示す。同曲線から、ゴカイに対する水温の適性値は4.0〜40℃、好ましくは11〜30℃であることが分かるので、ステップ208において被覆土を4.0〜40℃、好ましくは11〜30℃の水温域に客土することが望ましい。また図１の流れ図により、塩分についても同様にSI曲線等から適性値を検出し、干潟造成地の塩分を調査し、被覆土を干潟底生生物に適する塩分の水質域に客土することも可能である。
【００３２】
図１の流れ図に、底質や底面摩擦速度、干出時間、水質以外の環境要因についての適性値の検出と、干潟造成地における該環境要因の調査とを加えることにより、該環境要因に適する人工干潟を造成することも可能である。
【００３３】
以上、単独の干潟底生生物に適する人工干潟について説明したが、図１のステップ206において複数の干潟底生生物、例えばゴカイと藻類との両者に適する粒度を含む粒度域で両者に適する強熱減量を含む強熱減量域の被覆土を調製し、ステップ210において複数の干潟底生生物に共に適する底面摩擦速度、干出時間、水質が存する領域に前記調製した被覆土を客土することにより、複数の干潟底生生物の生息に適する人工干潟を造成することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の人工干潟の造成方法は、所望の干潟底生生物の生息に適する粒径及び強熱減量に調製した被覆土を該底生生物の生息に適する底面摩擦速度の海底領域に客土するので、次の顕著な効果を奏する。
【００３５】
（イ）底質だけでなく、海域全体の中における環境を干潟底生生物の生息に適した人工干潟とすることができる。
（ロ）複数の干潟底生生物に適する人工干潟を、各底生生物に適した底面摩擦速度の海底領域に客土することにより、多様な生物が長期的に生息可能な人工干潟とすることが期待できる。
（ハ）アサリやゴカイのように、生態系上位の鳥類や魚類の餌となる底生生物の生息を図ることにより、更に多様な生物が生息可能な沿岸域の育成が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明による人工干潟の造成方法の流れ図の一例である。
【図２】及び
【図３】は、ゴカイの生息地評価モデルの説明図である。
【図４】及び
【図５】は、アサリの生息地評価モデルの説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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