(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底に造成したマウンド上に、上面および側面に開口部を有する中空消波型被覆ブロックを敷設して形成した消波構造物と、前記消波構造物に連接してその背後海域に形成した廃棄物の堆積層とからなり、中空消波型被覆ブロックが、その上面開口部を全面開放すると共に、該上面開口部を海水の流れ方向に二分しかつ上面より突出する消波板を備えていることを特徴とする多目的人工リーフ。
【請求項２】
廃棄物が、産業廃棄物であることを特徴とする請求項１に記載の多目的人工リーフ。
【請求項３】
産業廃棄物が、海水不溶解性を有する建設廃材および建設発生土または焼却灰を含む改良材であることを特徴とする請求項２に記載の多目的人工リーフ。
【請求項４】
消波板が、中空消波型被覆ブロックの側壁内面に対向して設けた一対の縦溝内に差込み式に装着されると共に、該中空消波型被覆ブロックの中空内部に納められた部分に開口部を有していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の多目的人工リーフ。
【請求項５】
消波板が、底板部を有して該底板部を中空消波型被覆ブロックの内底部に定着されると共に、該中空消波型被覆ブロックの中空内部に納められた部分に開口部を有していることを特徴とする請求項４に記載の多目的人工リーフ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海岸線に沿って構築される人工リーフに係り、より詳しくは消波機能および漁礁機能に加えて、廃棄物の最終処分場としての機能をも有する多目的人工リーフに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海浜の保全、海洋生物の生育環境創出や畜養藻場の形成あるいは静穏海域の創成によるレクリエーションスペースの拡大等を目的に人工リーフの構築が盛んに行われている。この人工リーフは、従来一般には、海底に石を投棄して造成した捨石マウンド上に大型の石やコンクリートブロック等の被覆材を敷設した構造となっていたが、最近では、消波効果のより一層の向上を目指して、上面および側面に開口部を有する中空消波ブロックを前記被覆材に代えて用いたものが実現している（例えば、特開平８−３９６５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、廃棄物特に産業廃棄物の発生量が急増する一方で、環境破壊に対する防衛意識が益々高まっており、産業廃棄物の最終処分場の確保が極めて困難な状況となっている。特に首都圏を含めた大都市部では、最終処分場の確保がほぼ限界に達しているため、全国各地に最終処分場を求めて遠隔輸送する傾向にあり、その経済的損失は図り知れないものがある。
【０００４】
本発明者等は、上記した産業廃棄物をとりまく環境に鑑み、その最終処分場として、上記中空消波ブロックを用いた人工リーフの利用可能性を種々検討した。この結果、改良型人工リーフの背後海域は極めて安定かつ静穏であり、この静穏海域を産業廃棄物の最終処分場として利用しても周辺環境に与える悪影響は極めて少なく、漁礁としての機能を損なうこともないことを見い出した。
本発明は、上記した知見に基いてなされたもので、人工リーフの本来的な機能を損なうことなく廃棄物の最終処分場としての機能を持たせた多目的人工リーフを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る多目的人工リーフは、海底に造成したマウンド上に、上面および側面に開口部を有する中空消波型被覆ブロックを敷設して形成した消波構造物と、前記消波構造物に連接してその背後海域に形成した廃棄物の堆積層とからなり、中空消波型被覆ブロックが、その上面開口部を全面開放すると共に、該上面開口部を海水の流れ方向に二分しかつ上面より突出する消波板を備えていることを特徴とする。
このように構成した多目的人工リーフにおいては、中空消波型被覆ブロックを敷設した消波構造物の背後海域は極めて静穏となっているので、ここに廃棄物の堆積層を形成しても波浪によって飛散することはない。しかも、消波構造物と廃棄物の堆積層とが一体となってリーフを構成するので、漁礁としての機能も維持される。また、中空消波型被覆ブロックは、消波板が中空内部への海水の流入を促進して、中空内部に乱流と渦とを大量に発生させるので、これらの相互干渉作用により波浪エネルギーの減衰効果がより一層高まるようになる。一方、波浪の巻込みによる空気の混入と爆気効果により、漁礁機能が一層向上する。
この場合、上記堆積層を形成する廃棄物としては産業廃棄物、浚渫土砂などがあるが、特に産業廃棄物としては、海水不溶解性を有する建設廃材や建設発生土、または石炭灰等の焼却灰を含む改良材を用いることができ、これにより、大量に発生するこれら産業廃棄物を効率よく最終処分することができる。
また、この場合、前記消波板は、中空消波型被覆ブロックの側壁内面に対向して設けた一対の縦溝内に差込み式に装着されると共に、中空消波型被覆ブロックの中空内部に納められた部分に開口部を有しているものとし、あるいは底板部を有して該底板部を中空消波型被覆ブロックの内底部に定着されると共に、該中空消波型被覆ブロックの中空内部に納められた部分に開口部を有している構成とすることができ、これにより中空消波型被覆ブロックの製造が容易になると共に、該ブロックに対する消波板の付設が容易になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る多目的人工リーフを示したもので、海底に石を投棄することにより造成した捨石マウンド１上に後述の中空消波型被覆ブロック２を敷設して形成した消波構造物３と、この消波構造物３に連接してその背後海域Ａに形成した産業廃棄物の堆積層４とから概略構成されている。
【０００８】
上記捨石マウンド１は、中空消波型被覆ブロック２を安定的に敷設できるようにその天端が平坦に均されている。捨石マウンド１はまた、中空消波型被覆ブロック２を必要な列数だけ敷設できるように、かつ中空消波型被覆ブロック２の上方に必要な水深を確保できるようにその天端幅および天端高さが設定されている。なお、捨石マウンド１の沖合海域Ｂ側の法面は、一般的に被覆ブロック５により覆うようにするが、ここでは、該法面の上部側にも前記中空消波型被覆ブロック２を敷設している。
【０００９】
上記堆積層４を形成する産業廃棄物としては、建設廃材および建設発生土または石炭灰（焼却灰）を含む改良材を用いることができる。この場合、建設廃材および建設発生土としては海水に溶解しない性質を有するものを選択する必要があるが、このような海水不溶解性の建設廃材としてはビルディングの解体工事で大量に発生するコンクリート塊や道路の改修工事で大量に発生するアスファルト塊があり、また、同様の建設発生土としては浚渫工事やシールド工事で大量発生する土砂がある。一方、前記石炭灰は火力発電所で大量に発生する。この石炭灰を含む改良材は、石炭灰に水硬性固化材（セメント等）と水とを加え、さらに所望により前記した建設発生土を加えることにより得ることができる。このような改良材は、含水比を適当に調整することにより適度な粘性を有する粘性体となり、石炭灰が水中不分離材として機能することもあって、これを水中投下しても分離することなく円滑に堆積し、そのまま所定時間放置することで密実性の高い固化体となる。
【００１０】
本実施の形態において、上記産業廃棄物の堆積層４は、堆積させる（投棄する）産業廃棄物の種類を場所により変えることにより、捨石マウンド１の背後海域Ａ側の法面に沿って形成された裏込層６と、捨石マウンド１から背後海域Ａ側へ所定距離だけ離して形成された小マウンド層７と、裏込層６と小マウンド層７との間に形成された充填層８と、充填層８の上面を被覆する被覆層９とに層分けされている。
具体的には、裏込層６は、捨石マウンド１を通しての海水の流通を遮断する遮水機能を有するように、上記石炭灰を含む改良材を堆積させることにより、小マウンド７は、強度的に安定するように、上記した建設廃材または建設廃材と前記改良材との混合材を堆積させることによりそれぞれ形成している。また、充填層８は、特別の制約がないことから、前記した建設発生土や建設廃材を堆積させることにより形成している。さらに被覆層９は、前記充填層８を形成する各種産業廃棄物の飛散を防止する被蓋としての機能を持たせるため、前記石炭灰を含む改良材を堆積させることにより形成している。
【００１１】
ここで、上記中空消波型被覆ブロック２は、図２乃至図４に示すように、側面に所定の開口率（例えば、１５〜３０％）となるように複数の開口部１０を設けると共に、上面に全面開放の開口部１１を設けた有底のブロック本体１２と、ブロック本体１２の側壁内面に対向して設けた一対の縦溝１３に、モルタル、アスファルト等の接着材（図示略）を介して差込み式に装着された矩形板状の消波板１４とからなっている。ブロック本体１２は、コンクリートから一体成形されており、その底面の４隅には、滑止め用の突起１５が形成されている。一方、消波板１４は、ブロック本体１２の内部およびその上面開口部１１を二分するようにかつブロック本体１２の上面より所定長さだけ突出するように配設されている。また、この消波板１４の中央には比較的大きな開口部１６が形成されており、これによりブロック本体１２の中空内部には所望の透過面積が確保されている。しかして、この中空消波型被覆ブロック２は、その消波板１４が海水の流れ方向に対面するように捨石マウンド１上に敷設される。
【００１２】
上記構成の多目的人工リーフ２０は、一例として、図５に示すように防波護岸２１から十分離れた海域に独立して構築される。この状態において、中空消波型被覆ブロック２を構成するブロック本体１２の上面開口部１１および側面開口部１０を通してその中空内部に海水が出入りし、中空内部に乱流と渦とが発生して、これらの相互干渉作用により波浪エネルギーが大きく減衰される。しかして、本中空消波型被覆ブロック２は、ブロック本体１２の上面開口部１１を挿通してその上方へ突出する消波板１４を備えているので、該消波板１４がブロック本体１２内部への海水の流入を促進し、これにより前記相互干渉作用による波浪エネルギーの減衰効果はより一層高まるようになる。すなわち、消波構造物３の背後海域Ａへの波高伝達率は大幅に低減し、産業廃棄物の堆積層４の上部は極めて静穏海域となっている。これにより、堆積層４を構成する裏込層６、小マウンド層７、充填層８および被覆層９の各層が波浪により崩壊することはなく、したがってこれら各層の形成に用いられた各種産業廃棄物が飛散することはない。また、中空消波型被覆ブロック２は、ブロック本体１２の側面および消波板１４の中央に開口部１０、１６を設けているので、波浪の反射率はブロック本体１２の中空遊水部の効果で十分小さくなり、沖合海域Ｂを航行する船舶に与える反射波の影響は低減される。
因みに、本消波構造物３は、中空消波型被覆ブロック２の大きさ、その敷設列数、消波板１４の突出し長さなどを適当に設定することにより、波高の伝達率は30〜45％、波浪の反射率は15〜25％程度となっている。なお、これら伝達率および反射率は中空消波型被覆ブロック２における消波板１４の突出長さの影響を受けるので、本多目的人工リーフ２０を構築する海域の状況に応じて適宜その突出長さを調整し、伝達率と反射率との何れかを優先項目とする。この場合、消波板１４は、ブロック本体１２の縦溝１３に差込み式に装着可能となっているので、適宜の大きさの消波板１４を選択することで簡単にその突出長さを調整することができる。
【００１３】
さらに、中空消波型被覆ブロック２は、かなり深く（上面水深２ｍ程度）敷設しても十分大きな消波効果を発揮する上、それ自体が大きな内空容積を有しているので、本多目的人工リーフ２０は漁礁としても好適となる。
本実施の形態においては特に、ブロック本体１２の底面に突起１５を設けているので、この突起１５が捨石マウンド１の上面に対する滑動の抵抗となり、中空消波型被覆ブロック２の安定性も維持される。
【００１４】
なお、上記中空消波型被覆ブロック２を構成する消波板１４は、図６および図７に示すように、底板部１７を有する形状としてもよく、この場合は、その底板部１７をブロック本体１２の内底部に、現場打ちのコンクリート層１８により定着させて、ブロック本体１２と一体化する。
【００１５】
本発明に係る多目的人工リーフ２０の構築に際しては、先ず海底に石を投棄して捨石マウンド１を造成し、その天端を均した後、該天端に中空消波型被覆ブロック２を所定の列数となるように敷設すると共に、捨石マウンド１の沖合海域Ｂ側の法面に中空消波型被覆ブロック２と被覆ブロック５とを敷設し、消波構造物３を完成させる。この場合、中空消波型被覆ブロック２は、前記したようにその消波板１４が海水の流れ方向に対面するように敷設することはもちろんである。次に、捨石マウンド１の背後側の法面に沿って、例えば、前記石炭灰を含む粘性状態の改良材を水中投下し、所定厚さに堆積させてそのまま固化させ、裏込層６を完成させる。この時、消波構造物３の背後水域Ａは静穏海域となっており、また、前記したように石炭灰が水中不分離材として機能するので、改良材は円滑にかつ効率よく法面上に堆積する。一方、この裏込層６の造成と並行してまたは裏込層６の完成に引続いて、捨石マウンド１から所定距離離れた水域にコンクリート塊やアスファルト塊のような建設廃材を投棄して小マウンド層７を造成する。この時、建設廃材は細かい粒子も含んでいるので、汚濁防止膜により投棄水域を囲むようにするのが望ましい。そして、この小マウンド層７の造成が完了したら、該小マウンド層７と前記裏込層６との間に建設廃材、建設発生土等をランダムに投棄し、充填層８を造成し、さらにこの充填層８の上に石炭灰を含む改良材を投棄して被覆層９を完成させる。
【００１６】
なお、本多目的人工リーフ２０の構築形態は任意であり、上記したように防波護岸２１から離して構築する（図５）ことに代え、例えば、図８に示すように防波護岸２１に隣接して構築しても、あるいは図９に示すように防波堤２２に隣接して構築してもよい。防波護岸２１に隣接して構築する場合（図８）は、遠浅の海底２３が自立層として機能するので、図示のように産業廃棄物の埋立層４から上記小マウンド層７を省略することができる。また、防波堤２２に隣接して構築する場合（図９）は、防波堤２２を構成する基礎マウンド（捨石マウンド）２２ａを流通する海水を規制する必要があるので、産業廃棄物の埋立層４内の小マウンド層７を省略し、図示に示すように基礎マウンド２の法面に沿って裏込層６と同質の遮水層２４を造成するのが望ましい。
【００１７】
【実施例】
全長24ｍ、幅0.8ｍ、深さ1.0ｍの水槽を有する吸収型不規則波発生装置を使用し、図１に示した消波構造物３と同一の断面形状を有する[Ｓ＝1/30]の縮尺実験モデル（ただし、中空消波型被覆ブロック２の敷設列数は種々に変更）をフルード相似則に従って製作し、修正ブレッドシュウナイダー・光易型スペクトルを呈する不規則波を実験波として、波浪条件（波高、周期）を種々に変化させて実験を行い、反射率、伝達率、エネルギーロス率、ブロック移動率等を調査した。なお、想定した消波構造物３の大きさは、捨石マウンド１については、その天端幅が45ｍ、天端水深が−4.0ｍとなっており、中空消波型被覆ブロック２については、その高さＨが2.0ｍ、幅Ｗが3.0ｍ、長さＬが4.0ｍ、消波板１４の突出長さが0.7ｍとなっている。また、反射率Ｋｒ、伝達率Ｋｔ、エネルギーロス率Ｋｉはそれぞれ下記(1),(2),(3)式により求め、さらに、ブロック移動率は、中空消波型被覆ブロック２の全敷設数に対する、基本長の1/4を超えて移動した中空消波型被覆ブロック数の割合とした。
Ｋｒ（反射率）＝Ｈｒ／Ｈｉ          (1)
ただし、Ｈｒ：消波構造物前面位置での反射波高（有義波高Ｈｒ1/3）
Ｈｉ：消波構造物前面位置での入射波高（有義波高Ｈｉ1/3）
Ｋｔ（伝達率）＝Ｈｔ／Ｈｉ          (2)
ただし、Ｈｔ：消波構造物後背位置での伝達波高（有義波高Ｈｔ1/3）
Ｈｉ: 前出
Ｋｉ（エネルギーロス率）＝（１−Ｋｔ2−Ｋｒ2）1/2      （3）
ただし、Ｋｔ：前出
Ｋｒ: 前出
【００１８】
図１０および図１１は、周期10秒（実験値1.8秒）、周期14秒（実験値2.6秒）における入射波高Ｈｉに対する反射率Ｋｒの変化を示したものである。なお、図中、消波板なしの列数は５であり、この点は図１２以下に示すものでも同様である。これより、反射率Ｋｒは、周期10秒および14秒共に入射波高Ｈｉが大きくなるに従って増大する傾向にあるが、中空消波型被覆ブロック２の敷設列数、消波板１４の有無、中空消波型被覆ブロック２の有無にかかわらず、周期10秒でＫｒ＝0.25以下、周期14秒でＫｒ＝0.35以下の小さい範囲に収まっている。また、反射率Ｋｒは、入射波高Ｈｉが大きくなるに従って中空消波型被覆ブロック２の敷設列数、消波板１４の有無、中空消波型被覆ブロック２の有無による差異が小さくなっている。これは、捨石マウンド１の法面による砕波の影響が大きいためと推定される。
【００１９】
図１２および図１３は、周期10秒、周期14秒における入射波高Ｈｉに対する伝達率Ｋｔの変化を示したものである。これより、伝達率Ｋｔは、周期10秒および14秒共に入射波高Ｈｉが大きくなるに従って低下する傾向にある。また、伝達率Ｋｔに及ぼす中空消波型被覆ブロック２の敷設列数、消波板１４の有無、中空消波型被覆ブロック２の有無等の影響は、入射波高Ｈｉが5.0ｍ（実験値  ｍ）以下と小さい場合に顕著に現われブロック設置列数が多いほどＫｔは小さくなる傾向にある。特に消波板あり（○）と消波板なし（●）との比較から、消波板なしのものが消波板ありのものよりも伝達率Ｋｔが大きくなっており、消波板１４が伝達率の低減すなわち消波効果の向上に寄与することが明らかである。
【００２０】
図１４は、周期14秒におけ入射波高Ｈｉに対するエネルギーロス率Ｋｉの変化を示したものである。これより、全般的にブロックを設置した場合は、Ｋｉ＝0.8〜0.9となり、入射波高Ｈｉが5.0ｍ以下では、マウンドのみの場合よりエネルギーロス率が大きくなることを示している。また、消波板あり（○）と消波板なし（●）との比較から、消波板なしのものが消波板ありのものよりもエネルギーロス率Ｋｉが小さくなっており、消波板１４がエネルギーロス率Ｋｉの増大すなわち消波効果の向上に寄与することが明らかである。
【００２１】
図１５は、周期14秒におけ入射波高Ｈｉに対する移動率（％）の変化を示したものである。これより、入射波高Ｈｉが5.0ｍ以下の小さい範囲では、移動率はほぼ０％となる。また、消波板あり（○）と消波板なし（●）との比較から、消波板なしのものが、入射波高Ｈｉの大きさによらずほとんど移動しないのに対し、高入射波高Ｈｉ側で消波板ありのものの移動率が高くなっており、消波板１４が中空消波型被覆ブロック２の安定性の面ではマイナスに働いていることが分かる。ただし、この安定性の点は、消波ブロック２の敷設列数を増やすことにより解決可能である（例えば、列数９では５％以下となる）。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る多目的人工リーフによれば、中空消波型被覆ブロックを敷設した消波構造物の背後の静穏海域に産業廃棄物等の廃棄物の堆積層を形成しているので、波浪により廃棄物が飛散することはなく、建設廃材、建設発生土、焼却灰を含む改良材等を大量にかつ効率よく最終処分することができる。また、消波構造物と廃棄物の堆積層とが一体となって、リーフを構成するので、海浜の保全、海洋生物の生育環境創出、レクリエーションスペースの拡大等を目的とする人工リーフの本来的な機能が維持され、廃棄物特に産業廃棄物の再利用という面でみれば、本発明の寄与するところ、大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多目的人工リーフの構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本多目的人工リーフを構成する中空消波型被覆ブロックの構造を示す斜視図である。
【図３】図２に示した中空消波型被覆ブロックの底面を示す平面図である。
【図４】図２に示した中空消波型被覆ブロックで用いる消波板の形状を示す斜視図である。
【図５】本多目的人工リーフを防波護岸から独立して構築した場合の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図６】中空消波型被覆ブロックの、他の実施形態を示す断面図である。
【図７】図６に示した中空消波型被覆ブロックに用いる消波板の形状を示す斜視図である。
【図８】本多目的人工リーフを防波護岸に隣接して構築した場合の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図９】本多目的人工リーフを防波堤に隣接して構築した場合の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１０】本多目的人工リーフの縮尺実験モデルについて行った実験結果を示したもので、周期10秒における反射率に及ぼす入射波高の影響を示すグラフである。
【図１１】本多目的人工リーフの縮尺実験モデルについて行った実験結果を示したもので、周期14秒における反射率に及ぼす入射波高の影響を示すグラフである。
【図１２】本多目的人工リーフの縮尺実験モデルについて行った実験結果を示したもので、周期10秒における伝達率に及ぼす入射波高の影響を示すグラフである。
【図１３】本多目的人工リーフの縮尺実験モデルについて行った実験結果を示したもので、周期14秒における伝達率に及ぼす入射波高の影響を示すグラフである。
【図１４】本多目的人工リーフの縮尺実験モデルについて行った実験結果を示したもので、エネルギーロス率に及ぼす入射波高の影響を示すグラフである。
【図１５】本多目的人工リーフの縮尺実験モデルについて行った実験結果を示したもので、中空消波型被覆ブロックの移動率に及ぼす入射波高の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
１    捨石マウンド
２    中空消波型被覆ブロック
３    消波構造物
４    産業廃棄物の堆積層
１０  消波ブロックの側面開口部
１１  消波ブロックの上面開口部
１２  ブロック本体
１４  消波板
１６  消波板の開口部
１７  消波板の底板部
２０  多目的人工リーフ
２１  防波護岸
２２  防波堤
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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