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港湾
空

CONTENTS

港

1. Role of Geoenvironment in the Benthic Ecology and Morphodynamics of Intertidal Flats and Beaches-Ecohabitat Chart and Optimal Design of Dynamically Stable Sandbars································Shinji SASSA, Yoichi WATABE, Soonbo YANG, Tomohiro KUWAE ·············· ��3

技
術
研
究
所

2. The effect of compaction grouting as a countermeasure against liquefaction······· Daiki TAKANO, Satoshi NISHIMURA, Yoshiyuki MORIKAWA, Hidenori TAKAHASHI ·············· �45

報
告3. Rheological Behavior of W/O Emulsion of Water-Heavy Oil System andFriction Loss Reduction Methods for its Flow in a PipeREPORT··································································· Isamu FUJITA, Yoshitaka MATSUZAKI ·············��75����������������
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古紙配合率70％再生紙を使用しています港湾空港技術研究所報告（REPORT OF PARI）
第 52 巻

第 4 号（Vol. 52,

目

No. 4）,

港湾空港技術研究所報告（REPORT OF PARI）

2013 年12月（December 2013）

第 52 巻次（CONTENTS）

第 4 号（Vol. 52,

目

No. 4）,

2013 年12月（December 2013）

次（CONTENTS）

1. 干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割

1. 干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－·······················································佐々真志，渡部要一，梁順普，桑江朝比呂 ·······

3（Role of Geoenvironment in the Benthic Ecology and Morphodynamics of Intertidal Flats and Beaches·······················································佐々真志，渡部要一，梁順普，桑江朝比呂 ·······

3（Role of Geoenvironment in the Benthic Ecology and Morphodynamics of Intertidal Flats and Beaches-Ecohabitat Chart and Optimal Design of Dynamically Stable Sandbars--Ecohabitat Chart and Optimal Design of Dynamically Stable Sandbars-················································· Shinji SASSA, Yoichi WATABE, Soonbo YANG, Tomohiro KUWAE）
2. 静的圧入締固め工法の液状化抑制効果に関する研究················································· Shinji SASSA, Yoichi WATABE, Soonbo YANG, Tomohiro KUWAE）
2. 静的圧入締固め工法の液状化抑制効果に関する研究··························································高野大樹，西村聡，森川嘉之，高橋英紀 ······· 45··························································高野大樹，西村聡，森川嘉之，高橋英紀 ······· 45（The effect of compaction grouting as a countermeasure against liquefaction（The effect of compaction grouting as a countermeasure against liquefaction·························Daiki TAKANO, Satoshi NISHIMURA, Yoshiyuki MORIKAWA, Hidenori TAKAHASHI）·························Daiki TAKANO, Satoshi NISHIMURA, Yoshiyuki MORIKAWA, Hidenori TAKAHASHI）

3. W/O エマルジョンを形成した水-重油系の流動特性と管摩擦損失の制御手法に関する研究

3. W/O エマルジョンを形成した水-重油系の流動特性と管摩擦損失の制御手法に関する研究······················································································· 藤田勇，松﨑義孝 ······

75（Rheological Behavior of W/O Emulsion of Water-Heavy Oil System and······················································································· 藤田勇，松﨑義孝 ······（Rheological Behavior of W/O Emulsion of Water-Heavy Oil System andFriction Loss Reduction Methods for its Flow in a Pipe····················································································· Isamu FUJITA, Yoshitaka MATSUZAKI）

天地センター

175

Friction Loss Reduction Methods for its Flow in a Pipe····················································································· Isamu FUJITA, Yoshitaka MATSUZAKI）

天地センター1港湾空港技術研究所報告第 52 巻第 4 号(2013.12)

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－
佐々真志*・渡部

要一**・梁要

順普***・桑江朝比呂****

旨

本報告は，水と地盤と生態を融合した新たな学際領域として，筆者らが先駆的に開拓・推進している生態地盤学の展開を通じて，干潟および砂浜海岸における多種多様な生物生態ならびに地形動態に果たす地盤環境の役割を体系的に解明し，対応する工学基盤・指針を提示することを目的としている．日本各地の現地観測・調査，各種の生態地盤実験，概念モデルおよび一連の解析・分析を通じて，得られた主な知見は次のようである．
1)

干潟・砂浜に生息する典型的な二枚貝種 (アサリとフジノハナガイ) を対象として，土砂環境

動態に対する２つの新たな潜砂基準と潜砂適応の存在を見出し，その発現機構を解明した．そして，
これらの定量的な基準が，稚貝から成貝にかけた二枚貝の空間分布ならびに行動・形状適応に果たす役割とその重要性について明らかにした．2)

巣穴底生生物は，巣穴発達のための最適・限界サクション場を探知する“生物センサ”を有し，地表サクションの空間勾配に基づいて，住活動に適した場を自ら選択して巣穴活動を行うことを明らかにした．3)

サクションは，砂浜潮間帯の飽和・不飽和，緩密，硬さ軟らかさ等の多様な生物住環境の発現を支配していること，そして，異なる 3種の小型甲殻類の生息限界域と高密度域の分布を統一的に規定しうることを明らかにした．4)

多様な生物住活動の適合土砂環境場と限界土砂環境場の両者が生物種ごとに存在することを世界で初めて明らかにした．そして，同適合場と限界場の生物種間の複雑な相互関係を浮き彫りにした生物
住環境診断チャートを構築し，各地の干潟生物の生息分布と住み分けの実態が，同チャートときわ
めて良く整合していることを明らかにした．5)

筆者らが新たに見出した潮間帯砂州の動的安定原

理を，浅場造成砂州において詳しく検証した結果，同原理に基づいて予測した安定地盤高において，砂州地形の自律安定性が見事に発現することを明らかにし，これに基づく浅場造成高・覆砂厚の最適設計を提示した．
以上の知見は，従来，困難であった多様な生物種に対応した生物住環境の評価・モニタリング・管理を実現可能とし，併せて提示した生物多様性と地形安定の両立を実現しうる工学指針は，今後の干潟・浅場造成事業において広く活用されることが期待される．
キーワード：干潟，砂浜，地盤環境，生物多様性，地形安定* 地盤研究領域動土質チームリーダー** 地盤研究領域長*** 地盤研究領域土質研究チーム元特別研究員（現韓国済州大学研究員）**** 沿岸環境研究領域沿岸環境研究チームリーダー〒239-0826 横須賀市長瀬3-1-1 港湾空港技術研究所
電話：046-844-5054 Fax：046-844-4577
e-mail: sassa@ipc.pari.go.jp-3-

REPORT OF THE PORT AND
AIRPORT RESEARCH INSTITUTE
Vol.52, No.4 (Dec.2013)

REPORT OF THE PORT AND
AIRPORT RESEARCH INSTITUTE
Vol.52, No.4 (Dec.2013)

Role of Geoenvironment in the Benthic Ecology and Morphodynamics ofIntertidal Flats and Beaches-Ecohabitat Chart and Optimal Design of Dynamically Stable Sandbars-

Role of Geoenvironment in the Benthic Ecology and Morphodynamics ofIntertidal Flats and Beaches-Ecohabitat Chart and Optimal Design of Dynamically Stable Sandbars-

Shinji SASSA*
Yoichi WATABE**
Soonbo YANG***
Tomohiro KUWAE****

Shinji SASSA*
Yoichi WATABE**
Soonbo YANG***
Tomohiro KUWAE****

Synopsis

Synopsis

The present study aims to clarify the role of geoenvironment in the benthic ecology and morphodynamics of

The present study aims to clarify the role of geoenvironment in the benthic ecology and morphodynamics ofintertidal flats and beaches on the basis of a new cross-disciplinary research field called Ecological Geotechnics.

intertidal flats and beaches on the basis of a new cross-disciplinary research field called Ecological Geotechnics.

The principal findings and conclusions obtained through the combined use of field observations/surveys,

The principal findings and conclusions obtained through the combined use of field observations/surveys,

laboratory experiments, conceptual and theoretical model and analysis are as follows.

laboratory experiments, conceptual and theoretical model and analysis are as follows.

1) It has revealed two new burrowing criteria and burrowing mode adjustment in bivalves to varying

1) It has revealed two new burrowing criteria and burrowing mode adjustment in bivalves to varying

geoenvironmental conditions in intertidal flats and beaches, highlighting their mechanics, as well as their role andgeoenvironmental conditions in intertidal flats and beaches, highlighting their mechanics, as well as their role andimplications, in the adult–juvenile spatial distributions and behavioral/morphological adaptations there.

implications, in the adult–juvenile spatial distributions and behavioral/morphological adaptations there.

2) It is found that the burrowing benthos has a capability to detect suction gradient and actively selects thesuitable geoenvironments for their burrowing, thereby generating patch formation.
3) Suction governs various geophysical states of sandy beach sediments, and may uniquely determine the peakand critical area of densities for three dominant species inhabiting different coasts.

2) It is found that the burrowing benthos has a capability to detect suction gradient and actively selects thesuitable geoenvironments for their burrowing, thereby generating patch formation.
3) Suction governs various geophysical states of sandy beach sediments, and may uniquely determine the peakand critical area of densities for three dominant species inhabiting different coasts.

4) There exist suitable and critical geoenvironmental conditions for the burrowing activities of diverse species,4) There exist suitable and critical geoenvironmental conditions for the burrowing activities of diverse species,

which are found to differ considerably between species, body sizes and weights. This has led to the development

which are found to differ considerably between species, body sizes and weights. This has led to the developmentof an ecohabitat chart, which is found to be well consistent with the distributions and habitat selections of diverseof an ecohabitat chart, which is found to be well consistent with the distributions and habitat selections of diverse

benthos at various natural and artificial intertidal flats.

benthos at various natural and artificial intertidal flats.

5) The feedback between sediment transport and the suction dynamics effects has been found to play a crucial

5) The feedback between sediment transport and the suction dynamics effects has been found to play a crucialrole in not only natural but also artificially reclaimed sandbars in intertidal zones, giving rise to an optimal designrole in not only natural but also artificially reclaimed sandbars in intertidal zones, giving rise to an optimal designof such dynamically stable sandbars as habitats with diverse ecological activity.

of such dynamically stable sandbars as habitats with diverse ecological activity.

These findings are therefore expected to facilitate a new horizon of the performance-based geoenvironmental

These findings are therefore expected to facilitate a new horizon of the performance-based geoenvironmental

assessment and management for the diverse species. The developed design for achieving both biodiversity andassessment and management for the diverse species. The developed design for achieving both biodiversity andmorphodynamic stability may be used widely in future reclamation projects for intertidal flats and shallow sea.

morphodynamic stability may be used widely in future reclamation projects for intertidal flats and shallow sea.

Key Words: intertidal flat, sandy beach, geoenvironment, biodiversity, morphodynamic stability.

Key Words: intertidal flat, sandy beach, geoenvironment, biodiversity, morphodynamic stability.

* Head, Soil Dynamics Group, Geotechnical Engineering Field** Director, Geotechnical Engineering Field*** Formerly researcher, Soil Mechanics Group, Geotechnical Engineering Field**** Head, Coastal and Estuarine Environment Group, Coastal and Estuarine Environment Field
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone: +81-468-445054
Fax: +81-468-444577
e-mail: sassa@ipc.pari.go.jp* Head, Soil Dynamics Group, Geotechnical Engineering Field** Director, Geotechnical Engineering Field*** Formerly researcher, Soil Mechanics Group, Geotechnical Engineering Field**** Head, Coastal and Estuarine Environment Group, Coastal and Estuarine Environment Field
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone: +81-468-445054
Fax: +81-468-444577
e-mail: sassa@ipc.pari.go.jp

―4―

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4

4

目
要

次

目

次

旨 ·························································································································

3

要旨 ·························································································································

3

1. 序論 ··························································································································

7

1. 序論 ··························································································································

7

2. 干潟および砂浜の土砂環境動態に対する二枚貝の潜砂基準と潜砂適応 ···································

7

2. 干潟および砂浜の土砂環境動態に対する二枚貝の潜砂基準と潜砂適応 ···································

7

2.1 はじめに ··············································································································

7

2.1 はじめに ··············································································································

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2.2 干潟および砂浜の土砂物理環境調査と二枚貝の潜砂実験 ···············································

8

2.2 干潟および砂浜の土砂物理環境調査と二枚貝の潜砂実験 ···············································

8

2.3 調査・実験結果 ····································································································· 11

2.3 調査・実験結果 ····································································································· 11

2.4 考察 ···················································································································· 14

2.4 考察 ···················································································································· 14

2.5 まとめ ················································································································· 16

2.5 まとめ ················································································································· 16

3. 巣穴底生生物の土砂環境選択行動と分布形成機構 ······························································ 17

3. 巣穴底生生物の土砂環境選択行動と分布形成機構 ······························································ 17

3.1 はじめに ·············································································································· 17

3.1 はじめに ·············································································································· 17

3.2 巣穴底生生物の土砂環境選択実験と現地調査 ······························································ 17

3.2 巣穴底生生物の土砂環境選択実験と現地調査 ······························································ 17

3.3 実験・調査結果と考察 ···························································································· 18

3.3 実験・調査結果と考察 ···························································································· 18

3.4 まとめ ················································································································· 21

3.4 まとめ ················································································································· 21

4. 砂浜海岸の生物住環境と岸沖生物分布に果たすサクションの役割 ········································· 21

4. 砂浜海岸の生物住環境と岸沖生物分布に果たすサクションの役割 ········································· 21

4.1 はじめに ·············································································································· 21

4.1 はじめに ·············································································································· 21

4.2 砂浜海岸における土砂物理環境／底生生物分布の一体調査と室内試験 ····························· 21

4.2 砂浜海岸における土砂物理環境／底生生物分布の一体調査と室内試験 ····························· 21

4.3 調査・試験分析結果と考察 ······················································································ 22

4.3 調査・試験分析結果と考察 ······················································································ 22

4.4 まとめ ················································································································· 25

4.4 まとめ ················································································································· 25

5. 多種多様な生物住環境診断チャートの作成と検証 ······························································ 25

5. 多種多様な生物住環境診断チャートの作成と検証 ······························································ 25

5.1 はじめに ·············································································································· 25

5.1 はじめに ·············································································································· 25

5.2 多種多様な生物住活動性能実験と生物住環境診断チャート ············································ 25

5.2 多種多様な生物住活動性能実験と生物住環境診断チャート ············································ 25

5.3 自然・造成干潟における土砂物理環境／底生生物分布の一体調査と室内試験 ···················· 27

5.3 自然・造成干潟における土砂物理環境／底生生物分布の一体調査と室内試験 ···················· 27

5.4 調査・試験分析結果と考察 ······················································································ 28

5.4 調査・試験分析結果と考察 ······················································································ 28

5.5 まとめ ················································································································· 30

5.5 まとめ ················································································································· 30

6. 潮間帯砂州地形の動的安定原理と覆砂・浅場造成高の最適設計 ············································ 30

6. 潮間帯砂州地形の動的安定原理と覆砂・浅場造成高の最適設計 ············································ 30

6.1 はじめに ·············································································································· 30

6.1 はじめに ·············································································································· 30

6.2 潮間帯砂州地形の動的安定原理 ················································································ 31

6.2 潮間帯砂州地形の動的安定原理 ················································································ 31

6.3 浅場造成した干潟砂州の現地調査，室内試験と解析 ····················································· 36

6.3 浅場造成した干潟砂州の現地調査，室内試験と解析 ····················································· 36

6.4 調査・試験・解析結果と考察 ··················································································· 36

6.4 調査・試験・解析結果と考察 ··················································································· 36

6.5 まとめ ················································································································· 38

6.5 まとめ ················································································································· 38

7. 結論 ·························································································································· 38

7. 結論 ·························································································································· 38

謝辞 ······························································································································· 39

謝辞 ······························································································································· 39

参考文献 ························································································································· 39

参考文献 ························································································································· 39

記号表 ···························································································································· 43

記号表 ···························································································································· 43

―5―

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5

5

6

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干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

１. 序論

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

土砂の中で行われる物理行動であることから，住活動の形

１. 序論

土砂の中で行われる物理行動であることから，住活動の形

態および住活動条件に重大な影響をもたらしている

態および住活動条件に重大な影響をもたらしている

大気，海，地盤が出会う場である干潟は，豊かな底生生(Sassa and Watabe, 2007; 2008)．しかし，従来，底生生物の大気，海，地盤が出会う場である干潟は，豊かな底生生(Sassa and Watabe, 2007; 2008)．しかし，従来，底生生物の物を育み高い水質浄化能を有する沿岸自然環境のシンボ

活動や分布に影響を及ぼす物理環境は，主に，潮汐・波・物を育み高い水質浄化能を有する沿岸自然環境のシンボ

活動や分布に影響を及ぼす物理環境は，主に，潮汐・波・ル的存在である (国土交通省港湾局, 2003)．そのため，生流れ等の土砂上の水理過程であると考えられてきたル的存在である (国土交通省港湾局, 2003)．そのため，生流れ等の土砂上の水理過程であると考えられてきた態系や水質・水理環境を対象として，国内外において生態(McLachlan, 1990; 柿野ら, 1991; McLachlan et al., 1993;

態系や水質・水理環境を対象として，国内外において生態(McLachlan, 1990; 柿野ら, 1991; McLachlan et al., 1993;

学，海岸工学，水質化学等の分野から活発に研究がなされ

1995; Dugan et al., 2000; Beukema and Vlas, 1989; Young et

学，海岸工学，水質化学等の分野から活発に研究がなされ

1995; Dugan et al., 2000; Beukema and Vlas, 1989; Young etてきており，主に生物の食活動や水循環過程について数多

al., 1996; Norkko et al., 2001; Hunt, 2005)．また，波の遡上にてきており，主に生物の食活動や水循環過程について数多

al., 1996; Norkko et al., 2001; Hunt, 2005)．また，波の遡上にくの知見が蓄積されている．しかし，底生生物の住環境を伴う水理動態は，砂浜の底生生物の環境適応を支配していくの知見が蓄積されている．しかし，底生生物の住環境を伴う水理動態は，砂浜の底生生物の環境適応を支配してい担う地盤表層の土砂環境については，従来，研究が実質的るとされてきた (Defeo and McLachlan, 2005)．砂や泥など

担う地盤表層の土砂環境については，従来，研究が実質的るとされてきた (Defeo and McLachlan, 2005)．砂や泥などに進んでおらず理解が乏しく留まっていた背景があった．

の土砂の種類も，底生生物の分布と関連づけられているに進んでおらず理解が乏しく留まっていた背景があった．

の土砂の種類も，底生生物の分布と関連づけられている

筆者らは，このような隘路を切り開くために，干潟地盤(Thrush et al., 1996; Compton et al., 2009)．しかし，生物生息

筆者らは，このような隘路を切り開くために，干潟地盤(Thrush et al., 1996; Compton et al., 2009)．しかし，生物生息

表層の土砂環境場を体系的に捉えうるモニタリング・評価

場を担う土砂内部の物理過程に関する理解が一般的に欠表層の土砂環境場を体系的に捉えうるモニタリング・評価

場を担う土砂内部の物理過程に関する理解が一般的に欠手法を開発し，観測・実験・解析の協働によって，土中水如してきたために (Sassa and Watabe, 2008)，底生生物の土手法を開発し，観測・実験・解析の協働によって，土中水如してきたために (Sassa and Watabe, 2008)，底生生物の土分張力を表すサクションを核とした土砂環境動態が，多様

砂物理環境に対する応答は，上述の水理環境に対する応答

分張力を表すサクションを核とした土砂環境動態が，多様

砂物理環境に対する応答は，上述の水理環境に対する応答な底生生物の住環境の時空間変化をもたらす本質的な役に比べて，未知な部分が多く残されてきた．

な底生生物の住環境の時空間変化をもたらす本質的な役に比べて，未知な部分が多く残されてきた．

割を果たしていること，ならびに，生物住活動と土砂物理

筆者らは，近年，潮汐による地下水位変動にともなう大割を果たしていること，ならびに，生物住活動と土砂物理

筆者らは，近年，潮汐による地下水位変動にともなう大環境の間に密接な関わりがあることを世界に先駆けて解気圧に比した負の間隙水圧を表すサクションの動態が，生環境の間に密接な関わりがあることを世界に先駆けて解気圧に比した負の間隙水圧を表すサクションの動態が，生明し，工学・理学・生態学の学際新領域“生態地盤学”を

物住環境を担う干潟土砂の間隙・剛性・硬さの時間的・空明し，工学・理学・生態学の学際新領域“生態地盤学”を

物住環境を担う干潟土砂の間隙・剛性・硬さの時間的・空開拓・推進している (佐々・渡部, 2005, 2006a,b, 2007, Sassa

間的変化を支配していることを解明し，上記隘路を突破し開拓・推進している (佐々・渡部, 2005, 2006a,b, 2007, Sassa

間的変化を支配していることを解明し，上記隘路を突破しand Watabe, 2007, 2008, 2009; 佐々ら，2007, 2008, 2009a,b,

た (佐々・渡部, 2006b; Sassa and Watabe, 2007)．このようand Watabe, 2007, 2008, 2009; 佐々ら，2007, 2008, 2009a,b,

た (佐々・渡部, 2006b; Sassa and Watabe, 2007)．このよう2010a,b, 2011, 梁ら, 2011, Sassa et al., 2011, 2013)．

なサクション動態の効果は，干潟の地形動態 (Sassa and2010a,b, 2011, 梁ら, 2011, Sassa et al., 2011, 2013)．

なサクション動態の効果は，干潟の地形動態 (Sassa and

本報告では，このような生態地盤学の展開によって，干Watabe, 2009)，ならびに，干潟の砂質・泥質・砂泥質層状

本報告では，このような生態地盤学の展開によって，干Watabe, 2009)，ならびに，干潟の砂質・泥質・砂泥質層状

潟および砂浜海岸における多種多様な生物生態ならびに地盤の堆積構造 (Watabe and Sassa, 2008, 2012; 渡部ら,

潟および砂浜海岸における多種多様な生物生態ならびに地盤の堆積構造 (Watabe and Sassa, 2008, 2012; 渡部ら,

地形動態における地盤環境の役割を体系的に明らかにし，

2010) を形成する上でも，重要な役割を果たしていること

地形動態における地盤環境の役割を体系的に明らかにし，

2010) を形成する上でも，重要な役割を果たしていること

関わる工学基盤・指針を提示することを目的としている．

を明らかにしている．このような潮間帯地盤の顕著な土砂

関わる工学基盤・指針を提示することを目的としている．

を明らかにしている．このような潮間帯地盤の顕著な土砂

潮間帯土砂に生息する底生生物の巣穴形成や潜砂に代物理の理解によって，干潟における土砂物理環境と生物生

潮間帯土砂に生息する底生生物の巣穴形成や潜砂に代物理の理解によって，干潟における土砂物理環境と生物生表される住活動は，生命活動の本源的要素となっており，態の関わりを詳しく調べることが可能となり，砂質干潟の表される住活動は，生命活動の本源的要素となっており，態の関わりを詳しく調べることが可能となり，砂質干潟の餌を採る食活動や繁殖活動と同様に基本的かつ重要なも典型的な巣穴底生生物であるコメツキガニの住活動の臨餌を採る食活動や繁殖活動と同様に基本的かつ重要なも典型的な巣穴底生生物であるコメツキガニの住活動の臨のである．それゆえ，生物住活動の性能は，潮間帯の生物

界・最適・限界土砂環境条件の存在を解明するとともにのである．それゆえ，生物住活動の性能は，潮間帯の生物

界・最適・限界土砂環境条件の存在を解明するとともに種の分布や生物群集を形成する上で重要な要因となって(Sassa and Watabe, 2008)，干潟に飛来するシギ類の代表種種の分布や生物群集を形成する上で重要な要因となって(Sassa and Watabe, 2008)，干潟に飛来するシギ類の代表種

いる (Icely and Jones, 1978; McLachlan, 1990; McLachlan et

であるハマシギにおいてサクションの発達性状による採いる (Icely and Jones, 1978; McLachlan, 1990; McLachlan et

であるハマシギにおいてサクションの発達性状による採al., 1993; Thrush et al., 1996; 和田, 2002; Dugan et al., 2004;

餌活動の適合・限界土砂環境条件が存在することを明らか

al., 1993; Thrush et al., 1996; 和田, 2002; Dugan et al., 2004;

餌活動の適合・限界土砂環境条件が存在することを明らか

Compton et al., 2009)．個々の生物種の住活動の性能は，体にしている (佐々ら，2008; Kuwae et al., 2010; 桑江・三好，

Compton et al., 2009)．個々の生物種の住活動の性能は，体にしている (佐々ら，2008; Kuwae et al., 2010; 桑江・三好，

型や体長 (McLachlan et al., 1995; Dugan et al., 2000)，土砂

2012)．

型や体長 (McLachlan et al., 1995; Dugan et al., 2000)，土砂

2012)．

の粒度 (Alexander et al., 1993; Nel et al., 2001; Huz et al.,の粒度 (Alexander et al., 1993; Nel et al., 2001; Huz et al.,

2. 干潟・砂浜の土砂環境動態に対する二枚貝の2002)，温度 (Donn and Els, 1990; Eshky et al., 1995; 櫻井潜

砂基準と潜砂適応

泉・瀬戸, 1996; Przeslawski et al., 2009)，塩分 (Mann, 1988)，
地質化学 (Cummings et al., 2009) や潮間帯の波の遡上に

2. 干潟・砂浜の土砂環境動態に対する二枚貝の2002)，温度 (Donn and Els, 1990; Eshky et al., 1995; 櫻井潜

砂基準と潜砂適応

泉・瀬戸, 1996; Przeslawski et al., 2009)，塩分 (Mann, 1988)，
地質化学 (Cummings et al., 2009) や潮間帯の波の遡上に関係した地形動態 (Brazeiro, 2005; 越川・田中, 2006) に影

2.1 はじめに関係した地形動態 (Brazeiro, 2005; 越川・田中, 2006) に影

2.1 はじめに響を受けうる．また，流線形の体を有する小型種は，動的

本章では，上述を背景として，干潟・砂浜の土砂環境動響を受けうる．また，流線形の体を有する小型種は，動的

本章では，上述を背景として，干潟・砂浜の土砂環境動な波の遡上条件に最も適しているといわれている態が，異なる形状や大きさの二枚貝の応答において重要なな波の遡上条件に最も適しているといわれている態が，異なる形状や大きさの二枚貝の応答において重要な(McLachlan et al., 1995)．

役割を果たしていることを示す．二枚貝の環境応答は，水(McLachlan et al., 1995)．

役割を果たしていることを示す．二枚貝の環境応答は，水潮間帯土砂内部に生きる底生生物にとって，時間的空間

理条件や土砂の種類および粒度に関連して広く研究がな的に顕著に変化する土砂内部の物理過程は，特に住活動がされてきたが (McLachlan, 1990; McLachlan et al., 1993;

潮間帯土砂内部に生きる底生生物にとって，時間的空間

理条件や土砂の種類および粒度に関連して広く研究がな的に顕著に変化する土砂内部の物理過程は，特に住活動がされてきたが (McLachlan, 1990; McLachlan et al., 1993;

―7―

―7―

7

7

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

制御ユニット(6º /min.)

(a)

(b)
0 4 3

S T ARTON

ST O P

O FF

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

制御ユニット(6º /min.)

(a)

トルク
メーター
(2kgf·cm)

S T ARTON

ST O P

O FF

トルク
メーター
(2kgf·cm)

厚さ
0.5mm

厚さ
0.5mm
10mm

10mm

40mm

40mm
100mm

ベーンブレード

100mm

ベーンブレード

100mm

100mm

(d)

データロガーDA T A LO GG E R

(b)
0 4 3

(d)

データロガーバルブ

DA T A LO GG E R

(c)

バルブ

(c)

図-1 現地および室内ベーンせん断試験による表層土砂硬さの計測. (a) 室内ベーンせん断システム, (b) ベーン

図-1 現地および室内ベーンせん断試験による表層土砂硬さの計測. (a) 室内ベーンせん断システム, (b) ベーン

せん断応力とせん断角度の関係, (c) 現地ベーンせん断試験, (d) ベーンせん断試験結果 (平均値±標準誤差),

せん断応力とせん断角度の関係, (c) 現地ベーンせん断試験, (d) ベーンせん断試験結果 (平均値±標準誤差),

Thrush et al., 1996; Dugan et al., 2004; Compton et al., 2009;

ク (Johnson, 1965) を最小化することができる．以下では，Thrush et al., 1996; Dugan et al., 2004; Compton et al., 2009;

ク (Johnson, 1965) を最小化することができる．以下では，

McLachlan et al., 1995; Alexander et al., 1993; Nel et al., 2001;

本研究の現地観測・調査と室内制御実験および概念モデル

McLachlan et al., 1995; Alexander et al., 1993; Nel et al., 2001;

本研究の現地観測・調査と室内制御実験および概念モデル

Huz et al., 2002; Beukema and Vlas, 1989; Young et al., 1996;

によって，干潟・砂浜の土砂環境動態に対する二枚貝の潜Huz et al., 2002; Beukema and Vlas, 1989; Young et al., 1996;

によって，干潟・砂浜の土砂環境動態に対する二枚貝の潜Norkko et al., 2001; Hunt, 2005; Defeo and McLachlan, 2005,

砂基準ならびに潜砂適応の存在を明らかにし，稚貝から成Norkko et al., 2001; Hunt, 2005; Defeo and McLachlan, 2005,

砂基準ならびに潜砂適応の存在を明らかにし，稚貝から成2011)，生物生息場を担う地盤表層の土砂環境動態が二枚貝にかけた二枚貝の空間分布や環境適応の発現機構につ2011)，生物生息場を担う地盤表層の土砂環境動態が二枚貝にかけた二枚貝の空間分布や環境適応の発現機構につ貝応答に果たす役割については，理解が進んでおらず未解

いて定量的に解明する．

貝応答に果たす役割については，理解が進んでおらず未解

いて定量的に解明する．

明に留まっていた．ここでは，干潟・砂浜に生息する典型

明に留まっていた．ここでは，干潟・砂浜に生息する典型
2.2 干潟および砂浜の土砂物理環境調査と二枚貝の潜的な二枚貝の応答と関連する土砂物理環境条件の関わり

砂実験について明らかにする．本目的のために，現地計測機器と2.2 干潟および砂浜の土砂物理環境調査と二枚貝の潜的な二枚貝の応答と関連する土砂物理環境条件の関わり

砂実験について明らかにする．本目的のために，現地計測機器とともに，室内の新たな高精度計測システムを活用している．

本研究で対象とする二枚貝は，アサリおよびフジノハナ

ともに，室内の新たな高精度計測システムを活用している．

本研究で対象とする二枚貝は，アサリおよびフジノハナ

二枚貝の住活動は，巣穴の形成を伴わない潜砂であり，ガイである．アサリは，砂質干潟に生息し，国内のみなら二枚貝の住活動は，巣穴の形成を伴わない潜砂であり，ガイである．アサリは，砂質干潟に生息し，国内のみなら

カニやゴカイの住活動と基本的に異なっている．特定の水ず海外においても，重要な水産資源となっている

カニやゴカイの住活動と基本的に異なっている．特定の水ず海外においても，重要な水産資源となっている

管長を有する二枚貝にとって，鉛直に潜砂することは，傾(Yokoyama et al., 2005; Tamaki et al., 2008; Vincenzi et al.,

管長を有する二枚貝にとって，鉛直に潜砂することは，傾(Yokoyama et al., 2005; Tamaki et al., 2008; Vincenzi et al.,

斜状態の潜砂に比べてより深い重心点となるため，土砂内

2006; Dang et al., 2010)．フジノハナガイは，砂浜の潮間帯

斜状態の潜砂に比べてより深い重心点となるため，土砂内

2006; Dang et al., 2010)．フジノハナガイは，砂浜の潮間帯部での安定性が最大化され，表面輸送：流されてしまうリに生息する二枚貝であり，これまで，波の遡上や土砂の粒部での安定性が最大化され，表面輸送：流されてしまうリに生息する二枚貝であり，これまで，波の遡上や土砂の粒

スク (Ratcliffe et al., 1981) や，外敵にさらされるリスク

径の影響に着目して研究がなされてきている (McLachlan

スク (Ratcliffe et al., 1981) や，外敵にさらされるリスク

径の影響に着目して研究がなされてきている (McLachlan(Tallqvist, 2001)，および，直射日光による温度上昇のリス

et al., 1995; Nel et al., 2001; Huz et al., 2002)．

(Tallqvist, 2001)，および，直射日光による温度上昇のリス

et al., 1995; Nel et al., 2001; Huz et al., 2002)．

―8―

―8―

8

8

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

表-1 稚貝から成貝までのアサリの潜砂実験プログラム

表-1 稚貝から成貝までのアサリの潜砂実験プログラム

水位/
地下水位

サクション 相対密度sDrベーンせん断
殻長 L
*
強度 τ

mm

kPa

%

kPa

4~6mm

10~12mm19~21mm29~31mm

49~51mm

20 (40)-0.2 (-0.4)

40

0.07

n=8
a =8

n=4
a =4

0

40

0.08
n=8
a =7, b =1

n=4
a =4
n=4
a =2, b =2
n=4
a =4
n=4
a =2, b =2
n=4
a =1, b =3
n=8
b =7, c =1
n=8
b =7, c =1
n=8
b =5, c =3
n=8
c =8
n=8
b =1, c =7
n=8
c =8

n=3
a =2, b =1
n=3
a =2, b =1
n=4
a =2, b =2

n=4
a =1, b =3

0

n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =1, b =3
n=4
a =2, b =2
n=4
b =4
n=4
b =2, c =2
n=4
b =2, c =2
n=4
b =3, c =1

n=4
a =2, b =2
n=4
b =3, c =1
n=4
a =1, b =1, c =2
n=4
c =4

n=4
b =2, c =2aa20 (40)-0.2 (-0.4)

60

0.09

-5

0.05

40

0.12

a

20 (40)-0.2 (-0.4)

80

0.13

0

0

60

0.13

0

0

80

0.18

-10

0.1

40

0.18

-5

0.05

60

0.20

-8

0.08

60

0.24

-15

0.15

40

0.24

-3

0.03

80

0.25

-10

0.1

60

0.26

-20

0.2

40

0.30

-5

0.05

80

0.31

-30

0.3

40

0.39

-20

0.2

60

0.41

-10

0.1

80

0.44

-30

0.3

60

0.66

n=8
a =1, b =7
n=8
a =1, b =7
n=8
b =5, c =3
n=8
c =8

n=8
c =8

気温: 20.2 ± 0.2 ℃, 水温: 19.1 ± 0.4 ℃, 塩分: 2.7%, (

n=4
b =4

mm

kPa

%

kPa

4~6mm

10~12mm19~21mm29~31mm

49~51mm

20 (40)-0.2 (-0.4)

40

0.07

n=8
a =8

n=4
a =4

0

40

0.08

20 (40)-0.2 (-0.4)

60

0.09

n=8
a =7, b =1

-5

0.05

40

0.12

20 (40)-0.2 (-0.4)

80

0.13

0

60

0.13

0

0

80

0.18

-10

0.1

40

0.18

n=4
a =2, b =2
n=4
b =3, c =1
n=4
a =1, b =1, c =2
n=4
c =4

n=4
b =2, c =2

0

-5

0.05

60

0.20

-8

0.08

60

0.24

-15

0.15

40

0.24

-3

0.03

80

0.25

-10

0.1

60

0.26

n=4
a =4
n=4
a =2, b =2
n=4
a =4
n=4
a =2, b =2
n=4
a =1, b =3
n=8
b =7, c =1
n=8
b =7, c =1
n=8
b =5, c =3
n=8
c =8
n=8
b =1, c =7
n=8
c =8

n=3
a =2, b =1
n=3
a =2, b =1
n=4
a =2, b =2

n=4
a =1, b =3

0

n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =1, b =3
n=4
a =2, b =2
n=4
b =4
n=4
b =2, c =2
n=4
b =2, c =2
n=4
b =3, c =1

-20

0.2

40

0.30

-5

0.05

80

0.31

-30

0.3

40

0.39

-20

0.2

60

0.41

-10

0.1

80

0.44

-30

0.3

60

0.66

a

n=4
c =4

n=4
c =4

n=8
a =1, b =7
n=8
a =1, b =7
n=8
b =5, c =3
n=8
c =8

n=8
c =8

気温: 20.2 ± 0.2 ℃, 水温: 19.1 ± 0.4 ℃, 塩分: 2.7%, (n: 各ケースの個体数. a: 鉛直完全潜砂, b: 傾斜・部分潜砂, c: 潜砂不可.

n=4
b =4

n=4
c =4

n=4
b =1, c =3

n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4

n=4
c =4

): L = 30mm, 50mmの場合

n: 各ケースの個体数. a: 鉛直完全潜砂, b: 傾斜・部分潜砂, c: 潜砂不可.

以下では，潮間帯土砂の物理状態を表すいくつかの重要な物理量について先ず述べる．

質干潟と由比ヶ浜と九十九里浜の２つの砂浜である．これベーンせん断
殻長 L
*
強度 τ

a

): L = 30mm, 50mmの場合

現地調査の場所は，野島干潟と白川河口干潟の２つの砂

サクション 相対密度
s
Dr

a

n=4
b =1, c =3

n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4

水位/
地下水位

以下では，潮間帯土砂の物理状態を表すいくつかの重要

現地調査の場所は，野島干潟と白川河口干潟の２つの砂な物理量について先ず述べる．

質干潟と由比ヶ浜と九十九里浜の２つの砂浜である．これ

らの４つの現地の潮間帯土砂は，主に，中央粒径が 0.14

サクションは，土砂内部の水分張力を表し (Bear, 1979)，

らの４つの現地の潮間帯土砂は，主に，中央粒径が 0.14

サクションは，土砂内部の水分張力を表し (Bear, 1979)，～0.27mm の細砂であり，シルト・粘土分は砂質干潟で 25%次式に示すように，大気圧に比した負の間隙水圧によって～0.27mm の細砂であり，シルト・粘土分は砂質干潟で 25%次式に示すように，大気圧に比した負の間隙水圧によって未満，砂浜では 1%以下であった．

定義される．

未満，砂浜では 1%以下であった．

定義される．

室内潜砂実験を実施するために，野島干潟，盤州干潟お室内潜砂実験を実施するために，野島干潟，盤州干潟おs  ua  uw

よび風蓮湖干潟の３つの干潟において，稚貝から成貝まで(1)のアサリを採取した．殻長は，2.5mm から 52mm で，１個s  ua  uw

よび風蓮湖干潟の３つの干潟において，稚貝から成貝まで(1)のアサリを採取した．殻長は，2.5mm から 52mm で，１個体の湿重量は，0.004g から 31.9g の範囲であった．この湿ここに，ua は大気圧，uw は土砂の間隙水圧である．本定義

体の湿重量は，0.004g から 31.9g の範囲であった．この湿ここに，ua は大気圧，uw は土砂の間隙水圧である．本定義

重量 w は殻長 L の単一の関数で表され，その関係は次のにより，サクションは地下水位においてゼロとなる．

重量 w は殻長 L の単一の関数で表され，その関係は次のにより，サクションは地下水位においてゼロとなる．

ようであった．w(L) = 1.860×10-4・L3.043, r2 = 0.99, p < 0.0001,

土砂の間隙状態は，間隙率 n と関連した間隙比 e によっ

n = 1083．ここに，r は相関係数，p は有意確率，n は個体て表される．

3.7mm～15mm，湿重量は，0.01g から 0.8g の範囲で，それw(L) = 1.853×10 ・Lて表される．

数である．フジノハナガイは由比ヶ浜で採取し，殻長は，eらの関係は，上述のアサリと同様に次のようであった．
3.026

土砂の間隙状態は，間隙率 n と関連した間隙比 e によっ

n = 1083．ここに，r は相関係数，p は有意確率，n は個体数である．フジノハナガイは由比ヶ浜で採取し，殻長は，-4ようであった．w(L) = 1.860×10-4・L3.043, r2 = 0.99, p < 0.0001,

2, r = 0.963, p < 0.0001, n = 604．

n
1 n

3.7mm～15mm，湿重量は，0.01g から 0.8g の範囲で，それ(2)eらの関係は，上述のアサリと同様に次のようであった．
-4

3.026

w(L) = 1.853×10 ・L

2, r = 0.963, p < 0.0001, n = 604．

―9―

―9―

9

9

n
1 n

(2)

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

表-2 フジノハナガイの潜砂実験プログラム

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

表-2 フジノハナガイの潜砂実験プログラム

(a)

水位/
地下水位

サクション 相対密度 ベーンせん断
殻長 L
*
s
Dr
強度 τ

水位/
地下水位

サクション 相対密度 ベーンせん断
殻長 L
*
s
Dr
強度 τ

mm

kPa

mm

kPa

%

kPa

20

-0.2

40

0.07

20

-0.2

60

0.09

-5

0.05

40

0.12

20

-0.2

80

0.13

0

0

60

0.13

0

0

80

0.18

-10

0.1

40

0.18

-5

0.05

60

0.20

-15

0.15

40

0.24

-10

0.1

60

0.26

-20

0.2

40

0.30

-5

0.05

80

0.31

-15

0.15

60

0.34

-25

0.25

40

0.34

-7

0.07

80

0.36

-17

0.17

60

0.37

-30

0.3

40

0.39

%

kPa

20

-0.2

40

0.07

20

-0.2

60

0.09

-5

0.05

40

0.12

20

-0.2

80

0.13

0

0

60

0.13

0

0

80

0.18

-10

0.1

40

0.18

-5

0.05

60

0.20

-15

0.15

40

0.24

-10

0.1

60

0.26

-20

0.2

40

0.30

-5

0.05

80

0.31

-15

0.15

60

0.34

-25

0.25

40

0.34

-7

0.07

80

0.36

-17

0.17

60

0.37

-30

0.3

40

0.39

10~11mm
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =1, b =3
n=4
a =2, b =2
n=4
a =1, b =3
n=4
b =4
n=4
b =3, c =1
n=4
b =2, c =2
n=4
b =3, c =1
n=4
b =2, c =2
n=4
b =1, c =3
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4

(b)

z* = -1(c)z* =zz/L-1

θ

0

zz

L

0

z* = 0(d)

図-2 二枚貝の潜砂応答の定義(a)10~11mm
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =4
n=4
a =1, b =3
n=4
a =2, b =2
n=4
a =1, b =3
n=4
b =4
n=4
b =3, c =1
n=4
b =2, c =2
n=4
b =3, c =1
n=4
b =2, c =2
n=4
b =1, c =3
n=4
c =4
n=4
c =4
n=4
c =4

(b)

z* = -1(c)

図-2 二枚貝の潜砂応答の定義

n: 各ケースの個体数. a: 鉛直完全潜砂, b: 傾斜・部分潜砂, c: 潜砂不可.

(Sassa and Watabe, 2008; Kuwae et al., 2010)．これらの既往(Sassa and Watabe, 2008; Kuwae et al., 2010)．これらの既往の研究との１つの違いは，本研究では，後述するように，
べたカニや鳥よりもさらに敏感であることに対応して，40mm 深さではなく，10mm 深さのベーンブレードを適用(3)

して，土砂の最表層の硬さを計測したことである．

の研究との１つの違いは，本研究では，後述するように，土砂の緩密状態は，相対密度 Dr によって表される．

e eDr  max
emax  emin

土砂環境動態に対する二枚貝の応答が，本報告の序論で述
べたカニや鳥よりもさらに敏感であることに対応して，40mm 深さではなく，10mm 深さのベーンブレードを適用(3)

して，土砂の最表層の硬さを計測したことである．

上述の４つの干潟と砂浜，すなわち，野島干潟，白川河
この際，emax は土砂の最も緩い状態に対応する最大間隙比を，emin は最も密な状態に対応する最小間隙比を表す

z* = 0(d)

気温: 20.4 ± 0.2 ℃, 水温: 18.6 ± 0.2 ℃, 塩分: 2.7%e eDr  max
emax  eminL0n: 各ケースの個体数. a: 鉛直完全潜砂, b: 傾斜・部分潜砂, c: 潜砂不可.

土砂環境動態に対する二枚貝の応答が，本報告の序論で述

0zz

気温: 20.4 ± 0.2 ℃, 水温: 18.6 ± 0.2 ℃, 塩分: 2.7%

土砂の緩密状態は，相対密度 Dr によって表される．

z* =zz/L-1

θ

上述の４つの干潟と砂浜，すなわち，野島干潟，白川河

口干潟，由比ヶ浜および九十九里浜において，大潮干潮時

この際，emax は土砂の最も緩い状態に対応する最大間隙比

口干潟，由比ヶ浜および九十九里浜において，大潮干潮時に，サクションと土砂表層硬さの分布を計測している．まに，サクションと土砂表層硬さの分布を計測している．まを，emin は最も密な状態に対応する最小間隙比を表す(Lamb and Whitman,1979)．このため，Dr 値は土砂のパッキ

た，各砂浜の潮間帯では，波の遡上にともなうサクション(Lamb and Whitman,1979)．このため，Dr 値は土砂のパッキ

た，各砂浜の潮間帯では，波の遡上にともなうサクション

ング状態を評価するための統一的な指標となっている．

の動態を調べるために，岸沖方向の複数地点にサクション

ング状態を評価するための統一的な指標となっている．

の動態を調べるために，岸沖方向の複数地点にサクション

潮間帯表層土砂の硬さは，ベーンせん断強度によって評計を設置し，サクションの連続計測を合せて行った．

価することができる (Amos et al., 1988; Sassa and Watabe,2007,2008; Kuwae et al., 2010)．ベーンせん断試験の重要な

潮間帯表層土砂の硬さは，ベーンせん断強度によって評計を設置し，サクションの連続計測を合せて行った．

現地観測の結果と室内実験の計測結果を比較するため価することができる (Amos et al., 1988; Sassa and Watabe,

現地観測の結果と室内実験の計測結果を比較するために，室内実験では，野島干潟から採取した潮間帯土砂を用に，室内実験では，野島干潟から採取した潮間帯土砂を用

2007,2008; Kuwae et al., 2010)．ベーンせん断試験の重要な特徴は，表層土砂に極めて細いベーンブレードを挿入しいて異なる３つの相対密度 40%,60%,80%の模型地盤を作

特徴は，表層土砂に極めて細いベーンブレードを挿入しいて異なる３つの相対密度 40%,60%,80%の模型地盤を作(図-1(a),(c))，これを回転させた際の水平せん断に対する成した (図-1(a))．地盤上の水位と地盤内の地下水位を変(図-1(a),(c))，これを回転させた際の水平せん断に対する成した (図-1(a))．地盤上の水位と地盤内の地下水位を変化させることにより，地表レベルのサクションを制御した土砂の最大抵抗 τ* (図-1(b)) を計測することによって，土化させることにより，地表レベルのサクションを制御した
上で，室内および現地計測機器の双方を用いて，土砂硬さ

土砂の最大抵抗 τ* (図-1(b)) を計測することによって，土砂の不撹乱状態の硬さを評価できることである (図-1)．こ上で，室内および現地計測機器の双方を用いて，土砂硬さ

砂の不撹乱状態の硬さを評価できることである (図-1)．このベーンせん断強度 τ* によって評価した土砂硬さは，カを計測した．図-1(d)は，これらの計測が，精度良くなさのベーンせん断強度 τ* によって評価した土砂硬さは，カを計測した．図-1(d)は，これらの計測が，精度良くなさ

ニの巣穴の発達を支配していることや鳥による採餌行動れたことを表している．同図より，土砂硬さ τ* は，サクニの巣穴の発達を支配していることや鳥による採餌行動れたことを表している．同図より，土砂硬さ τ* は，サクション s ならびに相対密度 Dr の増加とともに上昇し，冠の変化と密接に関わっていることが明らかとなっている

ション s ならびに相対密度 Dr の増加とともに上昇し，冠の変化と密接に関わっていることが明らかとなっている― 10 ―― 10 ―

1010

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

水条件に対応する負のサクション下では，相対密度 Dr の干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

水条件に対応する負のサクション下では，相対密度 Dr の(a)

みに依存することがわかる．

(a)

みに依存することがわかる．

アサリおよびフジノハナガイの潜砂実験のプログラム

アサリおよびフジノハナガイの潜砂実験のプログラムのまとめを表-1, 2 に示している．この際，サクション sのまとめを表-1, 2 に示している．この際，サクション sと相対密度 Dr を規定することによって，異なる多様な土と相対密度 Dr を規定することによって，異なる多様な土

砂硬さ τ* を実現している．

砂硬さ τ* を実現している．

潜砂実験では，殻長 L = 5mm, 10mm, 20mm, 30mm, 50mm

潜砂実験では，殻長 L = 5mm, 10mm, 20mm, 30mm, 50mmの稚貝から成貝までのアサリと，代表殻長 L=10mm のフの稚貝から成貝までのアサリと，代表殻長 L=10mm のフ

ジノハナガイを用いて，表-1, 2 に示す土砂物理環境条件

ジノハナガイを用いて，表-1, 2 に示す土砂物理環境条件

に対するこれらの二枚貝の潜砂応答を調べた．各実験では，に対するこれらの二枚貝の潜砂応答を調べた．各実験では，二枚貝が足を地表に接地した (図-2(a)参照) 後の６時間

二枚貝が足を地表に接地した (図-2(a)参照) 後の６時間にわたり，各個体の潜砂深さ，潜砂角度および潜砂時間をにわたり，各個体の潜砂深さ，潜砂角度および潜砂時間を計測した．上述の実験開始条件は，二枚貝の土砂に潜る“意計測した．上述の実験開始条件は，二枚貝の土砂に潜る“意(b)志”を確認したもので，整合的な実験結果を得る上で重要
であった．

であった．

全ての実験において，気温，水温，及び，塩分を，それ全ての実験において，気温，水温，及び，塩分を，それぞれ 20-21°，19-20°，2.7%と一定に保った．又，実験のぞれ 20-21°，19-20°，2.7%と一定に保った．又，実験の前には，生物の内在リズムを除去するために (Mcgaw,

前には，生物の内在リズムを除去するために (Mcgaw,2005)，新鮮な海水と潮間帯土砂を用いた室内水槽におい

2005)，新鮮な海水と潮間帯土砂を用いた室内水槽において１ヶ月以上馴致した．

て１ヶ月以上馴致した．

各実験ケースにおいて観測した潜砂特性を，３つのシン

各実験ケースにおいて観測した潜砂特性を，３つのシン

ボ ル a, b, c を 用 い て 表 -1,2 に ま と め て い る ． 図

ボ ル a, b, c を 用 い て 表 -1,2 に ま と め て い る ． 図-2(b),(c),(d)を参照し，シンボル a は，二枚貝が鉛直に-2(b),(c),(d)を参照し，シンボル a は，二枚貝が鉛直に潜砂 (θ = 90 ± 10° ) し，地表面下に完全に潜った (同図中

潜砂 (θ = 90 ± 10° ) し，地表面下に完全に潜った (同図中の正規化潜砂深さ z* = -1 に達した) 状態を表している．

の正規化潜砂深さ z* = -1 に達した) 状態を表している．

この際，潜砂角度 θ は，潜砂の最終段階での潜砂角度を表

この際，潜砂角度 θ は，潜砂の最終段階での潜砂角度を表している．シンボル b は，二枚貝が傾斜状態 (0 < θ < 80°)

図-3で潜砂した，又は，部分的な潜砂 (-1 < z* < 0) に終わった(a) 異なる４つの干潟・砂浜におけるベーンせん断
強度さとサクションの関係, (b) 現地および室内デ状況を表している．シンボル c は，潜砂が物理的に不可能ータの比較であった状態 (z* = 0, θ = 0) を表している．このような状している．シンボル b は，二枚貝が傾斜状態 (0 < θ < 80°)

図-3で潜砂した，又は，部分的な潜砂 (-1 < z* < 0) に終わった(a) 異なる４つの干潟・砂浜におけるベーンせん断
強度さとサクションの関係, (b) 現地および室内デ状況を表している．シンボル c は，潜砂が物理的に不可能ータの比較であった状態 (z* = 0, θ = 0) を表している．このような状

況下では，図-2(d)に示すように，二枚貝は，しばしば足況下では，図-2(d)に示すように，二枚貝は，しばしば足を折り曲げ地表からはね返る様子がみられた．

を折り曲げ地表からはね返る様子がみられた．

2.3 調査・実験結果

鉛直・傾斜の潜砂形態によらず，全ての二枚貝が，潜砂アサリでは 1.5 分～105 分，フジノハナガイでは 18s～51s
であった．

2.3 調査・実験結果

鉛直・傾斜の潜砂形態によらず，全ての二枚貝が，潜砂(1) 干潟・砂浜の生物生息場の土砂物理環境の変化を完了したケースにおける平均的な潜砂時間は，幅広く，

実験結果の統計解析では，二項分布を有する一般化線形(b)志”を確認したもので，整合的な実験結果を得る上で重要(1) 干潟・砂浜の生物生息場の土砂物理環境の変化

潮間帯土砂の表層硬さは，野島干潟，白川干潟，九十九を完了したケースにおける平均的な潜砂時間は，幅広く，潮間帯土砂の表層硬さは，野島干潟，白川干潟，九十九里浜および由比ヶ浜において，顕著な変化特性を示した

アサリでは 1.5 分～105 分，フジノハナガイでは 18s～51s

里浜および由比ヶ浜において，顕著な変化特性を示した(図-3(a))．事実，これら４つ干潟・砂浜の全てにおいて，であった．

(図-3(a))．事実，これら４つ干潟・砂浜の全てにおいて，

土砂硬さは，サクションと強い相関を有していた (r > 0.9,

実験結果の統計解析では，二項分布を有する一般化線形

土砂硬さは，サクションと強い相関を有していた (r2 > 0.9,モデル (GLM) を用いて，正規化潜砂深さ z*と潜砂角度 θ

p < 0.0001)．詳しくみると，野島干潟では，負のサクショ

モデル (GLM) を用いて，正規化潜砂深さ z*と潜砂角度 θ

p < 0.0001)．詳しくみると，野島干潟では，負のサクショに及ぼす生物種，殻長および土砂硬さの影響を調べた．まン s < -1kPa に対して，
わずか 0.05kPa であった土砂硬さ τ*に及ぼす生物種，殻長および土砂硬さの影響を調べた．まン s < -1kPa に対して，
わずか 0.05kPa であった土砂硬さ τ*

が，サクション 2.2kPa の下では，2.2kPa にまで増加してた，二項分布を有する一般化加法モデル (GAM) を用いて，が，サクション 2.2kPa の下では，2.2kPa にまで増加していた．これは，実に 44 倍の表層土砂の硬さの増加に対応

2

た，二項分布を有する一般化加法モデル (GAM) を用いて，アサリの潜砂応答が，殻長や土砂硬さとともにどのようにいた．これは，実に 44 倍の表層土砂の硬さの増加に対応

アサリの潜砂応答が，殻長や土砂硬さとともにどのように変化したかを合せて調べた．この際，殻長と土砂硬さを説している．他の３つの干潟・砂浜においても，同様の変化

変化したかを合せて調べた．この際，殻長と土砂硬さを説している．他の３つの干潟・砂浜においても，同様の変化

明変数とし，表-1 に示す鉛直完全潜砂と傾斜潜砂 (a と b)特性を示しており，サクションによる土砂硬さの変化は明変数とし，表-1 に示す鉛直完全潜砂と傾斜潜砂 (a と b)特性を示しており，サクションによる土砂硬さの変化は

20 倍～50 倍に及んだ．また，図-3(a)に示すとおり，全ておよび潜砂不可 c を応答変数データとした．全ての統計解

20 倍～50 倍に及んだ．また，図-3(a)に示すとおり，全て

析には統計ソフト R2.1.1 を用いた．

の計測データは，単一の関係式 τ* = 1.02462s+0.17557 (r2 =および潜砂不可 c を応答変数データとした．全ての統計解
析には統計ソフト R2.1.1 を用いた．

2の計測データは，単一の関係式 τ* = 1.02462s+0.17557 (r =― 11 ―― 11 ―

1111

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

(b)

(a)

-0.8
-1

Dr=80%

L=5mm
n=48
0.15

0.20

0.0

Dr=40%-0.2

Dr=60%

L=11mmn=80

Dr=40%
Dr=60%
Dr=80%

00.10

Dr=80%-0.6
L=20mm

0.15

0.20

0.25

0.30

-0.6
-0.8

L=5mm
n=48

-0.2
-0.4

Dr=40%-0.6

Dr=60%

-0.8

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Dr=80%

Dr=80%

L=5mm
n=48
0

-1

L=20mm
n=52
0.25

0.30

Dr=60%
Dr=80%

L=30mm
n=30

0

0.35

0.05

0.10

L=50mm
n=16

-0.2
-0.4

Dr=40%-0.6

Dr=60%-0.8

Dr=80%

-1
0

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.05

0.10

0.15

0.15

0.20

ベーンせん断強度 * : kPa

Dr=40%
Dr=60%
Dr=80%

0.05

0.10

(d)
0.0

-0.2

Dr=60%-0.2

Dr=80%-0.4-0.6
L=20mm

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

ベーンせん断強度 * : kPa

Dr=40%-0.8

L=11mm
n=80

0

0.0

L=30mmn=30-0.4
Dr=40%-0.6

Dr=60%-0.8

Dr=80%

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

0.20

ベーンせん断強度 * : kPa-1

Dr=40%
Dr=60%
Dr=80%

L=20mm
n=52
0

0.05

0.10

0.0

Dr=60%

n = 16 Dr=80%

L=50mm
n=16

0.15

0.20

0.25

0.30

0.10

0.15
*

ベーンせん断強度  : kPa

図-4 稚貝から成貝までのアサリの潜砂基準と潜砂適応の存在を示す潜砂実験結果

0.20

Dr=40%
Dr=60%
Dr=80%

L=30mm
n=30

0

0.35

0.05

0.10

L=50mm
n=16

-0.2
-0.4

Dr=40%-0.6

Dr=60%-0.8

Dr=80%

0

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

ベーンせん断強度 * : kPa

-1

0.05

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

ベーンせん断強度 * : kPa(e)
Dr=40%

0

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

0.35

ベーンせん断強度 * : kPa

*

0.20

Dr=40%

ベーンせん断強度 * : kPa
0.0

*

0.15

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

正規化潜砂深さ z

0.10

L=11mm
n=80

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

-1

潜砂角度  : degree

Dr=80%(e)

正規化潜砂深さ z

潜砂角度 : degree

Dr=60%

潜砂角度 : degree

潜砂角度  : degree

Dr=40%

0.05

-0.8

n=52

-1

0

-0.6

Dr=40%

n=52

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Dr=80%-0.4-1

Dr=60%(c)

L=30mmn=30*

Dr=80%

0.35

ベーンせん断強度 * : kPa
0.0

-0.8

0.05

(d)

-0.4

-0.4

潜砂角度 : degree

0.10

ベーンせん断強度 * : kPa-0.2

潜砂角度 : degree

0.05

Dr=60%

-1

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

潜砂角度 : degree

Dr=60%(c)

L=11mmn=80-0.2

正規化潜砂深さ z-0.6

Dr=40%

0*-0.4

潜砂角度  : degree

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Dr=40%
Dr=60%

潜砂角度 : degree

L=5mm
n=48

Dr=80%

正規化潜砂深さ z*-0.8

Dr=60%-0.2

0.0
Dr=40%*-0.6*

潜砂角度  : degree

正規化潜砂深さ z

Dr=80%-0.4-1

正規化潜砂深さ z**

Dr=60%

正規化潜砂深さ z*

正規化潜砂深さ z

-0.2

(b)
0.0

Dr=40%

Dr=40%

正規化潜砂深さ z

0.0

0.0

正規化潜砂深さ z(a)

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

0.15

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

0.20

ベーンせん断強度 * : kPa

Dr=40%
Dr=60%

n = 16 Dr=80%

L=50mm
n=16

0

0.05

0.10

0.15

ベーンせん断強度 * : kPa

図-4 稚貝から成貝までのアサリの潜砂基準と潜砂適応の存在を示す潜砂実験結果― 12 ―― 12 ―

12

12

0.20

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

表-3 アサリおよびフジノハナガイの(a) 潜砂深さと(b) 潜砂角度に対する一般化線形モデル

表-3 アサリおよびフジノハナガイの(a) 潜砂深さと(b) 潜砂角度に対する一般化線形モデル(GLM) による統計解析結果(GLM) による統計解析結果(b) 潜砂角度 θ(a) 潜砂深さ z*(b) 潜砂角度 θ(a) 潜砂深さ z*

説明変数

EstimateSEz valuep

EstimateSEz valuep

説明変数

EstimateSEz valuep

EstimateSEz valuep

二枚貝の種類

3.68

0.69

5.303

<0.0001

-3.35

0.64

-5.254<0.0001

二枚貝の種類

3.68

0.69

5.303

<0.0001

-3.35

0.64

-5.254<0.0001

殻長

0.07

0.02

4.382

<0.0001

-0.05

0.01

-3.4020.0007

殻長

0.07

0.02

4.382

<0.0001

-0.05

0.01

-3.4020.0007

土砂硬さ

35.85

3.99

8.989

<0.0001-32.17

3.54-9.100<0.0001

土砂硬さ

35.85

3.99

8.989

<0.0001-32.17

3.54-9.100<0.0001

0.914, p < 0.0001) によって表されることがわかる．この際，自然に生じている土砂環境動態の範囲にあることは明ら

0.914, p < 0.0001) によって表されることがわかる．この際，自然に生じている土砂環境動態の範囲にあることは明らサクション 2kPa の発達規模は，当該土砂の空気侵入サクかである．以下では，このような土砂環境変化に対する二サクション 2kPa の発達規模は，当該土砂の空気侵入サクかである．以下では，このような土砂環境変化に対する二ションよりも低いため (Sassa and Watabe, 2007)，上述のよ

枚貝応答について述べる．

ションよりも低いため (Sassa and Watabe, 2007)，上述のよ

枚貝応答について述べる．

うな土砂硬さの顕著な変化は，アサリやフジノハナガイの生息場である干潟・砂浜の“実質飽和状態”の表層土砂で生じていたことを意味している．

(2) アサリおよびフジノハナガイの潜砂応答

うな土砂硬さの顕著な変化は，アサリやフジノハナガイの潮間帯土砂の表層硬さの変化に対する稚貝から成貝ま生息場である干潟・砂浜の“実質飽和状態”の表層土砂ででのアサリの応答観測結果を図-4 にまとめている．図

生じていたことを意味している．

(2) アサリおよびフジノハナガイの潜砂応答
潮間帯土砂の表層硬さの変化に対する稚貝から成貝までのアサリの応答観測結果を図-4 にまとめている．図図-3(b)では，上述の現地計測データを，野島干潟で採-4(a)は，殻長 L = 5mm の全ての稚貝が，低い土砂硬さ τ*

図-3(b)では，上述の現地計測データを，野島干潟で採-4(a)は，殻長 L = 5mm の全ての稚貝が，低い土砂硬さ τ*

取した土砂を用いて室内で得られた異なる３つの相対密= 0.07kPa の下では，鉛直潜砂 (|z*| = 1, θ = 90°) を完了し取した土砂を用いて室内で得られた異なる３つの相対密= 0.07kPa の下では，鉛直潜砂 (|z*| = 1, θ = 90°) を完了し度に対するサクションと土砂硬さの関係上にプロットしたことを示している．しかし，土砂硬さの増加とともに，度に対するサクションと土砂硬さの関係上にプロットしたことを示している．しかし，土砂硬さの増加とともに，ている．この際，３つの曲線は，図-1(d)に示した範囲よ

アサリは潜砂モードを鉛直から傾斜状態へと変化させて，ている．この際，３つの曲線は，図-1(d)に示した範囲よ

アサリは潜砂モードを鉛直から傾斜状態へと変化させて，りも，より高いサクションの範囲を含んでいることに

傾斜完全潜砂，そして，傾斜部分潜砂へと移行した．実際，りも，より高いサクションの範囲を含んでいることに

傾斜完全潜砂，そして，傾斜部分潜砂へと移行した．実際，留意したい．本図から，潮間帯の表層土砂は，高いサクシ

正規化潜砂深さ|z*|および潜砂角度 θ は，土砂硬さ τ* の留意したい．本図から，潮間帯の表層土砂は，高いサクシ

正規化潜砂深さ|z*|および潜砂角度 θ は，土砂硬さ τ* のを上回る領域が生じていることがわかる．一方，低い又はを上回る領域が生じていることがわかる．一方，低い又は負のサクションが計測された場所では，土砂は緩く，相対負のサクションが計測された場所では，土砂は緩く，相対密度 Dr も 40%を下回っていることがわかる．

密度 Dr も 40%を下回っていることがわかる．

図-1(d)と図-3(b)を比較すると，室内で制御したサクシ

図-1(d)と図-3(b)を比較すると，室内で制御したサクシ

ョン s，相対密度 Dr および土砂硬さ τ*は，いずれも現地でョン s，相対密度 Dr および土砂硬さ τ*は，いずれも現地で

GAM統計解析におけるノンパラメトリック項

ョンが発達した場所では，密になり，相対密度 Dr が 80%

GAM統計解析におけるノンパラメトリック項

ョンが発達した場所では，密になり，相対密度 Dr が 80%

殻長 L: mm

図-5 稚貝から成貝までのアサリの潜砂性能に関する一般

殻長 L: mm

図-6 フジノハナガイの潜砂基準と潜砂適応の存在を示す
潜砂実験結果化加法モデル (GAM) による統計解析結果

図-5 稚貝から成貝までのアサリの潜砂性能に関する一般

図-6 フジノハナガイの潜砂基準と潜砂適応の存在を示す
潜砂実験結果化加法モデル (GAM) による統計解析結果― 13 ―― 13 ―

13

13

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

τ* > τ* f

硬さがある一定値 τ* = 0.18kPa に達すると，全ての稚貝が潜砂不可(θ = 0, |z* = 0|)の状態に達したことがわかる．
上述の結果は，二枚貝の潜砂モードの変化が，ある一定の土砂硬さの範囲で生じることを示している．このことは，同時に，二枚貝が，土砂環境動態によって，鉛直潜砂を達

0

硬さがある一定値 τ* = 0.18kPa に達すると，全ての稚貝が0

潜砂不可(θ = 0, |z* = 0|)の状態に達したことがわかる．
上述の結果は，二枚貝の潜砂モードの変化が，ある一定

τ* v ≤ τ* ≤ τ* f
E = E c (L)の土砂硬さの範囲で生じることを示している．このことは，同時に，二枚貝が，土砂環境動態によって，鉛直潜砂を達

鉛直潜砂領域0

準値を τ*v，後者の基準値を τ*f とする．このような潜砂基

τ* > τ* f

傾斜･部分潜砂領域

τ* < τ* vを表している．今後の考察のために，ここでは，前者の基潜砂不可領域

潜砂に失敗する個体も出始めた (表-1)．結局，土砂の表面

E > E c (L)成することが可能な土砂硬さ，ならびに，潜砂に失敗し潜砂不能になる土砂硬さの２つの潜砂基準が存在すること増加とともに次第に低下していった．また，この段階では，
潜砂エネルギー E = E (L, τ*, θ, z*)

ベーンせん断強度 τ*

潜砂不可領域

潜砂に失敗する個体も出始めた (表-1)．結局，土砂の表面
ベーンせん断強度 τ*増加とともに次第に低下していった．また，この段階では，

0

θ

90°-1

z*

傾斜･部分潜砂領域
τ* v ≤ τ* ≤ τ* f
E = E c (L)

鉛直潜砂領域殻長 L

τ* < τ* v

砂不能になる土砂硬さの２つの潜砂基準が存在すること

図-7 二枚貝の３つの潜砂領域を説明する概念モデル

準値を τ*v，後者の基準値を τ*f とする．このような潜砂基

E < E c (L)
θ

0

90°-1

z*

殻長 L

を表している．今後の考察のために，ここでは，前者の基準と潜砂適応の存在は，図-4(b),(c),(d),(e)に示す異な

0

E > E c (L)成することが可能な土砂硬さ，ならびに，潜砂に失敗し潜E < E c (L)潜砂エネルギー E = E (L, τ*, θ, z*)

図-7 二枚貝の３つの潜砂領域を説明する概念モデル

準と潜砂適応の存在は，図-4(b),(c),(d),(e)に示す異なる成長段階の二枚貝応答の観測結果からも裏付けられる．

る成長段階の二枚貝応答の観測結果からも裏付けられる．

ここで１つ重要なことは，上述の正規化潜砂深さ|z*|と潜２つの過程すなわち地表からの立ち上がりと体の地中へ

ここで１つ重要なことは，上述の正規化潜砂深さ|z*|と潜２つの過程すなわち地表からの立ち上がりと体の地中へ

砂角度 θ の両者とも，殻長の増加とともに，顕著に低下しの挿入によって構成される．これらの２つの過程に要する

砂角度 θ の両者とも，殻長の増加とともに，顕著に低下しの挿入によって構成される．これらの２つの過程に要するたことである (p < 0.001, 表-3(a),(b))．事実，殻長 L =エネルギーE は次式のかたちで表現することができる．

たことである (p < 0.001, 表-3(a),(b))．事実，殻長 L =エネルギーE は次式のかたちで表現することができる．

30mm, 50mm の成貝は，相対密度 Dr=40%の緩詰め状態のLE     w( L )  g   *  a  L3  sin   z *  E c ( L )2

冠 水 土砂 に対 応す る最 も低い レ ベル の土 砂硬 さ τ* =0.07kPa の下でも，鉛直潜砂ができていないことがわかる．

(4)

このことは，成貝になり殻長が増加するにつれて，二枚貝

30mm, 50mm の成貝は，相対密度 Dr=40%の緩詰め状態のE

冠 水 土砂 に対 応す る最 も低い レ ベル の土 砂硬 さ τ* =0.07kPa の下でも，鉛直潜砂ができていないことがわかる．

L   w( L )  g   *  a  L3  sin   z *  E c ( L )2(4)

このことは，成貝になり殻長が増加するにつれて，二枚貝の潜砂能力が顕著に低下することを意味している (表ここに a は二枚貝の形状に関する係数，Ec (L)は殻長に依の潜砂能力が顕著に低下することを意味している (表ここに a は二枚貝の形状に関する係数，Ec (L)は殻長に依-3(a),(b))．

存した潜砂エネルギー容量である．式(4)の第 2 項は，挿入-3(a),(b))．

存した潜砂エネルギー容量である．式(4)の第 2 項は，挿入

統計解析結果 (GAM) は，さらに，稚貝の段階において，に対する土の抵抗が，せん断強度，挿入深さならびに角度

統計解析結果 (GAM) は，さらに，稚貝の段階において，に対する土の抵抗が，せん断強度，挿入深さならびに角度

アサリの潜砂能力がピークに達することを示した (図-5)．

に依存する土質力学の概念 (Lamb and Whitman, 1979) にアサリの潜砂能力がピークに達することを示した (図-5)．

に依存する土質力学の概念 (Lamb and Whitman, 1979) に実際，殻長 L = 10mm～20m の稚貝は，全ての成長段階を基づいている．本式は，所定の土砂硬さ τ*の下で，二枚貝

実際，殻長 L = 10mm～20m の稚貝は，全ての成長段階を基づいている．本式は，所定の土砂硬さ τ*の下で，二枚貝通じて，最も高い潜砂能力を発揮したことがわかる．

の立ち上がりと挿入に要するエネルギーが，潜砂角度と潜通じて，最も高い潜砂能力を発揮したことがわかる．

の立ち上がりと挿入に要するエネルギーが，潜砂角度と潜フジノハナガイは，潮間帯土砂の表層硬さの増加に対し砂深さが減少するにつれて，小さくなることを示している．

フジノハナガイは，潮間帯土砂の表層硬さの増加に対し砂深さが減少するにつれて，小さくなることを示している．

て，アサリと同様の潜砂特性を示した (図-6, 表-3(a),(b))．

鉛直潜砂が可能な領域 (τ* < τv*)では，E < Ec (L)が成立し，て，アサリと同様の潜砂特性を示した (図-6, 表-3(a),(b))．

鉛直潜砂が可能な領域 (τ* < τv*)では，E < Ec (L)が成立し，

すなわち，土砂環境状態による土砂硬さ τ*の変化の度合い

二枚貝は自らの潜砂エネルギー容量内で自然に理想的なすなわち，土砂環境状態による土砂硬さ τ*の変化の度合い

二枚貝は自らの潜砂エネルギー容量内で自然に理想的なに応じて，鉛直潜砂，傾斜・部分潜砂，及び，潜砂不可の

鉛直潜砂を完了することができる．しかし，τ*値が当該領に応じて，鉛直潜砂，傾斜・部分潜砂，及び，潜砂不可の

鉛直潜砂を完了することができる．しかし，τ*値が当該領３つの異なる潜砂領域が存在した．とりわけ，図-4 と図域を上回る状況下では，潜砂に要するエネルギーが自らの３つの異なる潜砂領域が存在した．とりわけ，図-4 と図域を上回る状況下では，潜砂に要するエネルギーが自らの-6 を比較することによって，フジノハナガイにとって鉛容量に達する (E = Ec (L))ため，二枚貝は，式(4)に照らし-6 を比較することによって，フジノハナガイにとって鉛容量に達する (E = Ec (L))ため，二枚貝は，式(4)に照らし

直潜砂が可能な土砂硬さ τ*v ならびに潜砂不可となる土砂て，潜砂モードを傾斜モードに変化させることによって，直潜砂が可能な土砂硬さ τ*v ならびに潜砂不可となる土砂て，潜砂モードを傾斜モードに変化させることによって，硬さ τ*f が，双方とも，全ての成長段階を通じて，アサリ

容量オーバーのエネルギー分を補償しようとする．このこ

硬さ τ*f が，双方とも，全ての成長段階を通じて，アサリ

容量オーバーのエネルギー分を補償しようとする．このこのそれらの値よりも高いことがわかる．

とは，当該領域 (τv* ≤ τ ≤ τ*f) では，τ*値が増加するのそれらの値よりも高いことがわかる．

とは，当該領域 (τv* ≤ τ ≤ τ*f) では，τ*値が増加する

につれて，潜砂角度 θ 及び正規化深さ|z*|が次第に低下しにつれて，潜砂角度 θ 及び正規化深さ|z*|が次第に低下し

2.4 考察ていくことを意味している．また，当該領域では，潜砂エ

2.4 考察ていくことを意味している．また，当該領域では，潜砂エ(1) 二枚貝の潜砂基準と潜砂適応のメカニズム

ネルギー容量に達しているため，潜砂モードを変化させる(1) 二枚貝の潜砂基準と潜砂適応のメカニズム

ネルギー容量に達しているため，潜砂モードを変化させる

上述の結果から，干潟・砂浜に生息するアサリ・フジノ

ことによって，増加した土砂硬さに適応できる個体と適応

上述の結果から，干潟・砂浜に生息するアサリ・フジノ

ことによって，増加した土砂硬さに適応できる個体と適応

ハナガイの双方の二枚貝において，潮間帯土砂のベーンせできない個体の分別が始まり，後者は潜砂に至らない．そハナガイの双方の二枚貝において，潮間帯土砂のベーンせできない個体の分別が始まり，後者は潜砂に至らない．そん断強度により評価した土砂硬さの変化に対して，２つのして，最終的に，あしの挿入自体ができなくなると，潜砂ん断強度により評価した土砂硬さの変化に対して，２つのして，最終的に，あしの挿入自体ができなくなると，潜砂

新たな潜砂基準と潜砂適応が存在することが明らかとな

不可 (τ > τ*f) となる．

新たな潜砂基準と潜砂適応が存在することが明らかとな

不可 (τ > τ*f) となる．

った．ここでは，それらのメカニズムを考察するために，上述の考察は，鉛直潜砂領域においても，二枚貝は，よった．ここでは，それらのメカニズムを考察するために，上述の考察は，鉛直潜砂領域においても，二枚貝は，よ

二枚貝の潜砂応答のエネルギー原理を考慮した概念モデ

り低いエネルギーコストのために傾斜潜砂モードを先ず

二枚貝の潜砂応答のエネルギー原理を考慮した概念モデ

り低いエネルギーコストのために傾斜潜砂モードを先ずル (図-7) を提示する．図-2 を参照し，二枚貝の潜砂は，選択し，傾斜状態で潜砂した後に，土砂内部で体を鉛直にル (図-7) を提示する．図-2 を参照し，二枚貝の潜砂は，選択し，傾斜状態で潜砂した後に，土砂内部で体を鉛直に― 14 ―― 14 ―

1414

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－る機会を大きく減ずるものである．

立て直す余地もありうることを示唆している．しかし，こ干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－る機会を大きく減ずるものである．

立て直す余地もありうることを示唆している．しかし，この事後の鉛直立て直しの過程では，二枚貝は，土を側方お潜砂モードの変化は，二枚貝がより厳しい土砂環境条件の事後の鉛直立て直しの過程では，二枚貝は，土を側方お潜砂モードの変化は，二枚貝がより厳しい土砂環境条件

よび上方に押し上げて，これに伴う高い受動土圧を克服すに適応するための顕著な能力を表しているといえる．実際，

よび上方に押し上げて，これに伴う高い受動土圧を克服すに適応するための顕著な能力を表しているといえる．実際，る必要がある．それゆえ，二枚貝は，鉛直潜砂によって，上述の現地調査・実験・概念モデルの連携によって，二枚る必要がある．それゆえ，二枚貝は，鉛直潜砂によって，上述の現地調査・実験・概念モデルの連携によって，二枚土砂内部で安定する鉛直位置に達すると考えられる．

貝が表層土砂の硬さを評価し，それが通常の鉛直潜砂が可

土砂内部で安定する鉛直位置に達すると考えられる．

貝が表層土砂の硬さを評価し，それが通常の鉛直潜砂が可土質力学に基づくと，所定の潜砂深さに対して，より鋭能な硬さを上回る場合には，これに対応するために，“か土質力学に基づくと，所定の潜砂深さに対して，より鋭能な硬さを上回る場合には，これに対応するために，“か角的な先端を有する体の挿入に必要なエネルギーは，低くしこく” 潜砂モードを調整していることが明らかとなっ角的な先端を有する体の挿入に必要なエネルギーは，低くしこく” 潜砂モードを調整していることが明らかとなっなる．これは，式(4)に鑑みると，同式中のパラメタ a 値が，た．傾斜潜砂によって地表下に体を埋めた状況は，上述のなる．これは，式(4)に鑑みると，同式中のパラメタ a 値が，た．傾斜潜砂によって地表下に体を埋めた状況は，上述のフジノハナガイのようなより鋭い先端を有する二枚貝は，ような厳しい土砂環境条件下で通常の鉛直潜砂にこだわ

フジノハナガイのようなより鋭い先端を有する二枚貝は，ような厳しい土砂環境条件下で通常の鉛直潜砂にこだわ

アサリのようなより丸い先端を有する二枚貝に比べて，低り地表に露出することになった場合に比べて，外敵の餌食

アサリのようなより丸い先端を有する二枚貝に比べて，低り地表に露出することになった場合に比べて，外敵の餌食

い値をとることに対応する．このことは，フジノハナガイになるリスクや流出のリスクが小さくなると考えられる．

い値をとることに対応する．このことは，フジノハナガイになるリスクや流出のリスクが小さくなると考えられる．

が，アサリに比べてより高い土砂硬さ τ*の下で潜砂限界に

しかし，水管長がある一定長さに限られる二枚貝にとっが，アサリに比べてより高い土砂硬さ τ*の下で潜砂限界に

しかし，水管長がある一定長さに限られる二枚貝にとっ達し，結果として，より高い潜砂基準となることを示してて，傾斜潜砂は，鉛直潜砂に比べ，潜砂深さがより浅くな達し，結果として，より高い潜砂基準となることを示してて，傾斜潜砂は，鉛直潜砂に比べ，潜砂深さがより浅くないる．

るため，上述のリスクが高まることになる．さらに，土砂いる．

るため，上述のリスクが高まることになる．さらに，土砂結局，以上の概念モデルによると，本実験で観測された硬さが増加すると，傾斜潜砂は，部分潜砂や潜砂不可を伴結局，以上の概念モデルによると，本実験で観測された硬さが増加すると，傾斜潜砂は，部分潜砂や潜砂不可を伴二枚貝の潜砂応答すなわち土砂環境条件による表層土砂

うことになる．それゆえ，自然に鉛直に潜砂できる土砂環

二枚貝の潜砂応答すなわち土砂環境条件による表層土砂

うことになる．それゆえ，自然に鉛直に潜砂できる土砂環

硬さの変化に対する，鉛直潜砂，潜砂モードの変化，なら境条件が，潜砂ひいては生存に適した条件であるといえる．

硬さの変化に対する，鉛直潜砂，潜砂モードの変化，なら境条件が，潜砂ひいては生存に適した条件であるといえる．

びに，潜砂限界の発現を整合的に説明することができる．

二枚貝は，酸素や餌を地表の直上水から採取するため，びに，潜砂限界の発現を整合的に説明することができる．

二枚貝は，酸素や餌を地表の直上水から採取するため，(2) 二枚貝の潜砂基準および潜砂適応の役割と重要性

その“食環境”は水理環境条件に依存しているといってよ(2) 二枚貝の潜砂基準および潜砂適応の役割と重要性

その“食環境”は水理環境条件に依存しているといってよ

干潟・砂浜の表層土砂は，サクション動態の効果すなわい．以下では，住環境を担う土砂環境条件に対する二枚貝

干潟・砂浜の表層土砂は，サクション動態の効果すなわい．以下では，住環境を担う土砂環境条件に対する二枚貝

ちサクションの発達とサクション動態による土砂の高密の潜砂応答が，稚貝から成貝にかけたアサリの空間分布にちサクションの発達とサクション動態による土砂の高密の潜砂応答が，稚貝から成貝にかけたアサリの空間分布に度化の双方の影響によって，土砂硬さが顕著に変化する

おいて重要な意味を有していることを示す．すなわち，本度化の双方の影響によって，土砂硬さが顕著に変化する

おいて重要な意味を有していることを示す．すなわち，本(Sassa and Watabe, 2007, 図-3)．室内潜砂実験において再現研究では，アサリの潜砂能力が，稚貝から成貝にかけて著(Sassa and Watabe, 2007, 図-3)．室内潜砂実験において再現研究では，アサリの潜砂能力が，稚貝から成貝にかけて著した潮間帯土砂のサクション，相対密度ならびに硬さの土しく低下し，成貝のアサリにとって，鉛直潜砂に適した条した潮間帯土砂のサクション，相対密度ならびに硬さの土しく低下し，成貝のアサリにとって，鉛直潜砂に適した条

砂物理環境条件は，全て，現実的な値である．特筆すべき

件は，相対密度 40%未満の緩詰めの冠水状態の土砂である

砂物理環境条件は，全て，現実的な値である．特筆すべき

件は，相対密度 40%未満の緩詰めの冠水状態の土砂であるは，アサリとフジノハナガイという干潟・砂浜の異なる二のに対して，稚貝のアサリは相対密度 80%の最も密な冠水

は，アサリとフジノハナガイという干潟・砂浜の異なる二のに対して，稚貝のアサリは相対密度 80%の最も密な冠水枚貝の両者とも，このような現地で発現している土砂環境

土砂においても鉛直完全潜砂が可能であることを明らか

枚貝の両者とも，このような現地で発現している土砂環境

土砂においても鉛直完全潜砂が可能であることを明らか

条件の変化に対して非常に敏感な応答を示し，鉛直潜砂，にした．このことは，成貝のアサリの岸沖分布が，サクシ

条件の変化に対して非常に敏感な応答を示し，鉛直潜砂，にした．このことは，成貝のアサリの岸沖分布が，サクシ

傾斜・部分潜砂，潜砂不可と遷移したことである．潜砂不ョンが発達しないために，相対密度 40%以下と緩詰めの状

傾斜・部分潜砂，潜砂不可と遷移したことである．潜砂不ョンが発達しないために，相対密度 40%以下と緩詰めの状

可の状況では，二枚貝は地表に露出した状態になるため，態に 留まる潮間帯 下部に限られ ること (Tamaki et al.,可の状況では，二枚貝は地表に露出した状態になるため，態に 留まる潮間帯 下部に限られ ること (Tamaki et al.,

波や流れによって簡単に流されうる (Ratcliffe et al., 1981)2008)，一方，稚貝のアサリは，相対密度 80%の密詰め状

波や流れによって簡単に流されうる (Ratcliffe et al., 1981)2008)，一方，稚貝のアサリは，相対密度 80%の密詰め状とともに，直射日光 (Johnson, 1965) や外敵の餌食 (Tallqvist,

態の土砂を含む潮間帯の全領域に広く及ぶこと (Tamaki

とともに，直射日光 (Johnson, 1965) や外敵の餌食 (Tallqvist,

態の土砂を含む潮間帯の全領域に広く及ぶこと (Tamaki

2001) に直にさらされることになる．これらは全て生き残

et al., 2008) を，初めて定量的に説明するものである．

2001) に直にさらされることになる．これらは全て生き残

et al., 2008) を，初めて定量的に説明するものである．

写真-1

野島干潟のバートラフ地形と潮干狩りの風

写真-1

野島干潟のバートラフ地形と潮干狩りの風― 15 ―― 15 ―

15

15

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

潜砂不可領域

鉛直潜砂領域

リよりも早く潜砂した．これらのことは，砂浜の潮間帯で砂環境動態に対するフジノハナガイの環境適応を表して

砂環境動態に対するフジノハナガイの環境適応を表しているといえる．実際，砂浜潮間帯のサクション動態は，潮いるといえる．実際，砂浜潮間帯のサクション動態は，潮汐とともに波の遡上によってもたらされている (図-8)．フ

汐とともに波の遡上によってもたらされている (図-8)．フ

素早い潜砂行動でよく知られており，所定の土砂粒度の下で，その行動は波の遡上動態によって支配されていると考えられてきた (McLachlan, 1995; Nel et al., 2001; Huz et al.,

傾斜･部分潜砂領域

リよりも早く潜砂した．これらのことは，砂浜の潮間帯では，砂質干潟に比べて，より早くかつより厳しく生じる土

ジノハナガイのような砂浜の Donax 種に属する二枚貝は，
0

潜砂不可領域は，砂質干潟に比べて，より早くかつより厳しく生じる土

サクション sサクション s

鉛直潜砂領域

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

ジノハナガイのような砂浜の Donax 種に属する二枚貝は，素早い潜砂行動でよく知られており，所定の土砂粒度の下0で，その行動は波の遡上動態によって支配されていると考えられてきた (McLachlan, 1995; Nel et al., 2001; Huz et al.,

傾斜･部分潜砂領域

2002; Defeo and McLachlan, 2005)．それはつまり，ある波

2002; Defeo and McLachlan, 2005)．それはつまり，ある波の遡上に乗って移動してきた二枚貝は，次の波の遡上によ

波の遡上

波の遡上

る流出から逃れるために，素早く潜る必要があるというものである．しかし，本研究の現地調査・計測と実験結果に時間の遡上に乗って移動してきた二枚貝は，次の波の遡上によ

波の遡上

波の遡上

る流出から逃れるために，素早く潜る必要があるというものである．しかし，本研究の現地調査・計測と実験結果に時間よると，通常 20s～10 分の範囲の時間間隔で生じる波の遡図-8 波の遡上に伴うサクション動態とフジノハナガイの上サイクルの間に，地下水位は変動し (Longuet-Higgins,

3 つの潜砂領域の関係を示す模式図

1983; Cartwright et al., 2006 )，それに伴うサクション動態によると，通常 20s～10 分の範囲の時間間隔で生じる波の遡図-8 波の遡上に伴うサクション動態とフジノハナガイの上サイクルの間に，地下水位は変動し (Longuet-Higgins,

3 つの潜砂領域の関係を示す模式図

1983; Cartwright et al., 2006 )，それに伴うサクション動態に

よって潜砂不可の時間領域が形成される (図-8)．実際，波よって潜砂不可の時間領域が形成される (図-8)．実際，波同様に，写真 1 に示すような干潟のバートラフ地形においの遡上の繰り返し過程の中で，地表レベルのサクションは同様に，写真 1 に示すような干潟のバートラフ地形においの遡上の繰り返し過程の中で，地表レベルのサクションはては，干潮時に露出したバーでサクションが発達しサクシ

2kPa まで上昇し，砂浜潮間帯の土砂硬さは 20-50 倍増加しては，干潮時に露出したバーでサクションが発達しサクシ

2kPa まで上昇し，砂浜潮間帯の土砂硬さは 20-50 倍増加し

ョン動態によって土砂が高密度化する (Sassa and Watabe,た (図-3(a))．一方，フジノハナガイは，相対密度 80%に

ョン動態によって土砂が高密度化する (Sassa and Watabe,た (図-3(a))．一方，フジノハナガイは，相対密度 80%に2007）ことにより，全てのサイズ，特に成貝のアサリにと対しては，地下水位が地表面下僅か 7mm のサクション

2007）ことにより，全てのサイズ，特に成貝のアサリにと対しては，地下水位が地表面下僅か 7mm のサクションって有効に潜砂することができなくなる (表-1，図-4)．こ

0.07kPa に対して，相対密度 60%に対しては，地下水位がって有効に潜砂することができなくなる (表-1，図-4)．こ

0.07kPa に対して，相対密度 60%に対しては，地下水位がのことは，サクション不在のために緩い状態を保ちつつも，

地表面下僅か 17mm のサクション 0.17kPa に対して，潜砂のことは，サクション不在のために緩い状態を保ちつつも，

地表面下僅か 17mm のサクション 0.17kPa に対して，潜砂動的に安定したバー (Sassa and Watabe, 2009) の一部としが不可能となったことを明らかにしている (表-2)．さらに，動的に安定したバー (Sassa and Watabe, 2009) の一部としが不可能となったことを明らかにしている (表-2)．さらに，て近隣のトラフよりもより安定し潮汐サイクルを通じて

これら異なる２つのセットの土砂環境条件は，同じ潜砂基て近隣のトラフよりもより安定し潮汐サイクルを通じて

これら異なる２つのセットの土砂環境条件は，同じ潜砂基

潜砂に適した土砂環境を実現している“水際”の土砂に成

準値 τ*f = 0.36kPa をもたらした (図-6)．以上の結果は，砂潜砂に適した土砂環境を実現している“水際”の土砂に成

準値 τ*f = 0.36kPa をもたらした (図-6)．以上の結果は，砂貝ひいては潮干狩りが集中する状況 (写真-1) をよく説明

浜の二枚貝が，次の波の遡上から逃れるためではなく，そ貝ひいては潮干狩りが集中する状況 (写真-1) をよく説明

浜の二枚貝が，次の波の遡上から逃れるためではなく，そしている．本知見は，アサリ再生のための有効な土砂環境

れに先立って急速に増加する土砂硬さによって潜砂不能している．本知見は，アサリ再生のための有効な土砂環境

れに先立って急速に増加する土砂硬さによって潜砂不能

設計や管理につながるものである．

になる状況を避けるために素早く潜る必要があることを設計や管理につながるものである．

になる状況を避けるために素早く潜る必要があることをまた，二枚貝が，水理外力，生物撹乱又は人為的撹乱に実証している．このことは，砂浜の急速に変化する土砂環

また，二枚貝が，水理外力，生物撹乱又は人為的撹乱に実証している．このことは，砂浜の急速に変化する土砂環

よって，ひとたび地表に出てしまうと，土砂に再び落ち着

境動態によって支配される二枚貝の行動適応の新たなメ

よって，ひとたび地表に出てしまうと，土砂に再び落ち着

境動態によって支配される二枚貝の行動適応の新たなメ

くことができるか否かは，その際の土砂環境動態と上述のカニズムを明示するものである．さらに，砂浜の二枚貝形

くことができるか否かは，その際の土砂環境動態と上述のカニズムを明示するものである．さらに，砂浜の二枚貝形ような成長段階に伴って変化する潜砂能力間のバランス状に関して前節に記した考察は，フジノハナガイのようなような成長段階に伴って変化する潜砂能力間のバランス状に関して前節に記した考察は，フジノハナガイのようなに依存する．そのような関係は，所定の干潟における稚貝Donax 種の流線型の二枚貝形状が，砂浜で生じているように依存する．そのような関係は，所定の干潟における稚貝Donax 種の流線型の二枚貝形状が，砂浜で生じているようから成貝までのアサリの生活史にも長期的な影響をもたなより厳しい土砂環境動態に対する環境適応の結果であから成貝までのアサリの生活史にも長期的な影響をもたなより厳しい土砂環境動態に対する環境適応の結果であらしていると考えられる．

ることを示唆しているといえる．

らしていると考えられる．

ることを示唆しているといえる．

アサリの保全・資源管理の観点からは，幼生期のアサリ

アサリの保全・資源管理の観点からは，幼生期のアサリ
2.5 まとめの加入は，潜砂能力が稚貝段階までは低い (図-5) ことから，土砂の耕耘によって高めうる．しかし，潮間帯の土砂

本章では，干潟・砂浜に生息する典型的な異なる２つのら，土砂の耕耘によって高めうる．しかし，潮間帯の土砂

本章では，干潟・砂浜に生息する典型的な異なる２つの硬さの変化は実質的にサクションの働きによってもたら二枚貝種すなわちアサリとフジノハナガイにおいて，土砂

硬さの変化は実質的にサクションの働きによってもたら二枚貝種すなわちアサリとフジノハナガイにおいて，土砂されるため，サクションと密接に関わる微地形や地下水位

環境動態に対する２つの新たな潜砂基準と潜砂適応が存されるため，サクションと密接に関わる微地形や地下水位

環境動態に対する２つの新たな潜砂基準と潜砂適応が存の維持管理が有効に機能するといえる．

在することを見出した．これらの新たな知見とともに，その維持管理が有効に機能するといえる．

在することを見出した．これらの新たな知見とともに，その加入は，潜砂能力が稚貝段階までは低い (図-5) ことか

2.5 まとめ

砂浜のフジノハナガイの潜砂基準と潜砂適応は，干潟のの発現機構を解明し，干潟・砂浜における稚貝から成貝に砂浜のフジノハナガイの潜砂基準と潜砂適応は，干潟のの発現機構を解明し，干潟・砂浜における稚貝から成貝に

全成長段階のアサリよりも，より厳しい土砂環境条件下でかけた二枚貝の空間分布と行動・形状適応に果たす役割と全成長段階のアサリよりも，より厳しい土砂環境条件下でかけた二枚貝の空間分布と行動・形状適応に果たす役割と発現していた．また，フジノハナガイは，全サイズのアサ

重要性について明らかにした．

発現していた．また，フジノハナガイは，全サイズのアサ

重要性について明らかにした．

― 16 ―― 16 ―

1616

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

3. 巣穴底生生物の土砂環境選択行動と分布形成機構

3. 巣穴底生生物の土砂環境選択行動と分布形成機構
地下水面下

巣穴発達度
冠水側 干出側

3.1 はじめにB

OP

生物がいかにして生息場所を選択し個体群 (パッチ)を

●

○

●OP

形成するかは，生態保全・管理上の基本的課題である (巌○●佐ら，2003; 大串ら，2008)．一般的には，主に生物の食活

地
下
水
位

動の源である餌の分布や捕食生物の存在によって決まるとされるが，最適採餌モデルによる予測は実際の底生生物

相対密度 ×Dr : 高CR

×

相対密度
Dr : 低形成するかは，生態保全・管理上の基本的課題である (巌×

動の源である餌の分布や捕食生物の存在によって決まる

また，河口・沿岸域に生息する生物相に対して影響を及
ぼす環境とは，主に波・流れなどの水理・水質環境であり，その厳しさに対応して生物が応答していると考えられてきたが (e.g. McLachlan et al., 1993)，筆者らは，本報告の序論及び２章で述べたように，生物住環境を担う地盤表層の土砂環境が多様な生物生態に重要な寄与を成していることを明らかにしてきている．
活動場に関する筆者らの近年の知見に基づき，最適住活動
モデルと連携した各種の生態地盤実験と現地調査を実施
し，巣穴底生生物の土砂環境選択行動とパッチ形成過程を

図-9 巣穴底生生物の最適住活動モデル：巣穴発達，サクシ
ョンと関連する土砂環境場のリンクを説明する概念モ
デル

また，河口・沿岸域に生息する生物相に対して影響を及
ぼす環境とは，主に波・流れなどの水理・水質環境であり，その厳しさに対応して生物が応答していると考えられてきたが (e.g. McLachlan et al., 1993)，筆者らは，本報告の序後は，サクション不在による相対密度のみに依存した土砂論及び２章で述べたように，生物住環境を担う地盤表層の強度に応じた一定の巣穴深さが付加される．その結果とし土砂環境が多様な生物生態に重要な寄与を成しているこて，地下水面下において最も深い巣穴深度が得られる最適とを明らかにしてきている．

サクション状態 OP が表れる (図-9 参照)．d) 巣穴住活動

本章では，以上を背景として，従来見過ごされてきた住の性能は，これら３つの土砂物理状態 CR , OPA , OPB によ

活動場に関する筆者らの近年の知見に基づき，最適住活動って特徴づけられる．この際，各住活動の性能は，サクシ

モデルと連携した各種の生態地盤実験と現地調査を実施

ョンと相対密度に依存した上記状態に固有の土砂強度のし，巣穴底生生物の土砂環境選択行動とパッチ形成過程を下で発現する．

詳しく検証することを目的としている．

Sassa and Watabe (2008)は，砂質干潟の典型的な巣穴底生生物であるコメツキガニを対象として，巣穴住活動の臨

上述の概念モデルによると，現地および実験において観活動モデル (図-9) を提示した．ここに，同図のサクショ
ンは地表レベルのそれを表す．本研究で実施した各種の実
験デザイン・分析において，当該モデルは重要な役割を担っており，以下にその要点について説明する．
a) 巣穴底生生物は，地下水位を境にして地下水面上と地下水面下の２つの特徴的な巣穴活動領域を有する．b)

地
下
水
位

相対密度 ×Dr : 高CR××
サクション s0

図-9 巣穴底生生物の最適住活動モデル：巣穴発達，サクシ
ョンと関連する土砂環境場のリンクを説明する概念モ
デル
後は，サクション不在による相対密度のみに依存した土砂
強度に応じた一定の巣穴深さが付加される．その結果として，地下水面下において最も深い巣穴深度が得られる最適
サクション状態 OPB が表れる (図-9 参照)．d) 巣穴住活動の性能は，これら３つの土砂物理状態 CR , OPA , OPB によって特徴づけられる．この際，各住活動の性能は，サクシ
ョンと相対密度に依存した上記状態に固有の土砂強度の下で発現する．
上述の概念モデルによると，現地および実験において観測した生物応答特性，すなわち巣穴住活動を支配する臨界3.2 巣穴底生生物の土砂環境選択実験と現地調査

サクション条件，地下水位上下の異なる 2 つの最適サクシ

Sassa and Watabe (2008)は，砂質干潟の典型的な巣穴底生ョン条件および限界サクション条件と関連する土砂物理

生物であるコメツキガニを対象として，巣穴住活動の臨環境条件の存在を整合的に説明することができる．

界・最適・限界サクション条件が存在することを見出すとともに，その発現メカニズムを整合的に説明しうる最適住相対密度
Dr : 低●詳しく検証することを目的としている．

測した生物応答特性，すなわち巣穴住活動を支配する臨界3.2 巣穴底生生物の土砂環境選択実験と現地調査●OP○の分布と乖離があることが知られている (巌佐ら，2003)．

B

本章では，以上を背景として，従来見過ごされてきた住

地下水面上

A

とされるが，最適採餌モデルによる予測は実際の底生生物の分布と乖離があることが知られている (巌佐ら，2003)．

●○

佐ら，2003; 大串ら，2008)．一般的には，主に生物の食活

サクション s0

B

OP

生物がいかにして生息場所を選択し個体群 (パッチ)をA

地下水位 G.W.L.

○

冠水側 干出側

3.1 はじめに

地下水面上

地下水面下

巣穴発達度

地下水位 G.W.L.

○

サクション条件，地下水位上下の異なる 2 つの最適サクシ
ョン条件および限界サクション条件と関連する土砂物理
環境条件の存在を整合的に説明することができる．

界・最適・限界サクション条件が存在することを見出すと本研究では，このような巣穴住活動の最適・限界場が土ともに，その発現メカニズムを整合的に説明しうる最適住砂環境の選択行動とパッチ形成に果たす役割を明らかに

活動モデル (図-9) を提示した．ここに，同図のサクショするために，海水を用いて土砂環境の空間分布をコンパク

ンは地表レベルのそれを表す．本研究で実施した各種の実トに制御しうる干潟生態土砂環境再現水槽 (図-10) を新験デザイン・分析において，当該モデルは重要な役割を担たに開発し適用した．本水槽は，両側に地下水位変動を独っており，以下にその要点について説明する．

立に負荷することができる遊水室を設け，干潟地盤内部の

a) 巣穴底生生物は，地下水位を境にして地下水面上と土砂環境勾配を自在に制御・負荷して底生生物応答を詳し

地下水面下の２つの特徴的な巣穴活動領域を有する．b)

く検証することを可能にした実験装置である．

地下水面上の土砂領域における巣穴活動に対して，サクシ

本研究では，このような巣穴住活動の最適・限界場が土
砂環境の選択行動とパッチ形成に果たす役割を明らかにするために，海水を用いて土砂環境の空間分布をコンパク
トに制御しうる干潟生態土砂環境再現水槽 (図-10) を新たに開発し適用した．本水槽は，両側に地下水位変動を独立に負荷することができる遊水室を設け，干潟地盤内部の土砂環境勾配を自在に制御・負荷して底生生物応答を詳しく検証することを可能にした実験装置である．

地下水面上の土砂領域における巣穴活動に対して，サクシ

ョンは 2 つの対照的な効果を有する．すなわち，サクショ

ョンは 2 つの対照的な効果を有する．すなわち，サクショz

ンの存在が生み出す実効粘着力は，巣穴掘削が物理的に可

対象生物

x

能となる土砂深さを規定する．これとは対照的に，サクシ
多孔質板

ョンの発達によってもたらされる土砂強度の増加は巣穴掘削をより困難にする．これらのサクション効果の間のト

地表面

海水

干潮時地下水面レードオフの関係が，地下水面上で最も高い巣穴発達度が

干潟土砂

A

得られる最適サクション状態 OP と巣穴発達が困難な限○界サクション状態 CR をもたらす (図-9 参照)．c) 地下水●

0.1

面下の土砂領域における巣穴活動に対しては，当該生物は

巣穴の生成
発達

多
孔
質
板

ョンの発達によってもたらされる土砂強度の増加は巣穴0.5

掘削をより困難にする．これらのサクション効果の間のト

1.0

0.1

界サクション状態 CR をもたらす (図-9 参照)．c) 地下水

水圧計

奥行き 0.3
単位: m●

それ自体と封入した空気を含む閉じた空洞を作り出して

多
孔
質
板

○

●

0.1

面下の土砂領域における巣穴活動に対しては，当該生物は

巣穴の生成
発達

干潮時地下水面
干潟土砂

A

得られる最適サクション状態 OP と巣穴発達が困難な限

●

地表面

海水

レードオフの関係が，地下水面上で最も高い巣穴発達度が
○

●

対象生物

x

能となる土砂深さを規定する．これとは対照的に，サクシ

間隙水圧計
●

z

ンの存在が生み出す実効粘着力は，巣穴掘削が物理的に可

多
孔
質
板

0.5

間隙水圧計
●

●

●

●

○

1.0

0.1

水圧計

奥行き 0.3
単位: m

それ自体と封入した空気を含む閉じた空洞を作り出して
図-10 干潟生態土砂環境再現水槽を用いた実験状況

これを活用している．すなわち，巣穴が地下水面に達した

図-10 干潟生態土砂環境再現水槽を用いた実験状況

これを活用している．すなわち，巣穴が地下水面に達した― 17 ―― 17 ―

1717

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

用いて代表相対密度 Dr = 60%の地盤を作成し，所定の地下

6

ベーンせん断強度 *: kPa

水位・サクション・ベーンせん断強度の分布を実現した上で，最適・限界サクションに対応する地点にコメツキガニ
を段階的に投入し，その後の土砂環境選択行動とパッチ形成過程を詳しく調べた．この際，生物の初期投入場所として，上述の地下水位上下の異なる 2 つの最適サクション場(OPA と OPB) と限界サクション場 (CR) を設定し，計 3シリーズの土砂環境選択実験を行った．ここで，以下の考CR成過程を詳しく調べた．この際，生物の初期投入場所とし

OPB

3て，上述の地下水位上下の異なる 2 つの最適サクション場(OPA と OPB) と限界サクション場 (CR) を設定し，計 3

相対密度 Dr = 60%

2

スタート地点s -  関係*シリーズの土砂環境選択実験を行った．ここで，以下の考

0.5

1.0

2.0
サクション s: kPa

(b)

1.5

2.5

3.0

温 18℃，塩分 2.7%と全て一定に保持した．
OPB

-200

巣穴到達深さ: mm

境探知能力すなわち“生物センサ”の存在を詳しく検証するための実験も合せて実施した．
さらに，本研究では，潮汐作用下のサクション動態にともなう土砂環境変化の影響を考慮した最適住活動モデルを構築し，上述の実験結果を踏まえた現地個体群の形成予を構築し，上述の実験結果を踏まえた現地個体群の形成予(図-11) において，現地土砂環境／生物分布の一体調査を実施し，現地土砂環境－パッチ形成のリンクに関する調査

(c)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

サクション s: kPa
40

1.5

2.0

2.5

3.0

サクション s: kPa

OPB
Above G.W.L-150

巣穴形成地点
スタート地点-100-50測を行った．そして，コンパクトな砂質干潟でコメツキガ

結果と対応する予測結果を突き合せた．

0-0.5(図-11) において，現地土砂環境／生物分布の一体調査を実施し，現地土砂環境－パッチ形成のリンクに関する調査

(c)

CR

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

サクション s: kPa
40

結果と対応する予測結果を突き合せた．
35

OPBn = 4030

巣穴形成個体数

(a)
1km
現地調査

千葉県

(a)
1km

25

現地調査

20
15

夷隅川

10

太平洋

5

(b)

OPA

千葉県

25
20
15

5

(b)

OPA

0.5 .5~1.0 .0~1.5 .5~2.0 .0~2.5 .5~3.0 .0~3.5 .5~4.0
0.1~
0
1
1
2
2
3
3

サクション s: kPa

サクション s: kPa

図-12 最適場 OPB に放たれた巣穴底生生物の土砂環境選
択・パッチ形成実験結果のまとめ

図-12 最適場 OPB に放たれた巣穴底生生物の土砂環境選
択・パッチ形成実験結果のまとめ活動に入ったのに対し，巣穴が発達できない限界サクショ

活動に入ったのに対し，巣穴が発達できない限界サクショ

ン場に放たれた生物は「移動する」ことが明らかとなった．

ン場に放たれた生物は「移動する」ことが明らかとなった．

以下では，実施した 3 シリーズの実験結果について順

図-11 現地調査を行った千葉県夷隅川河口干潟

以下では，実施した 3 シリーズの実験結果について順

図-11 現地調査を行った千葉県夷隅川河口干潟に記述・考察する．
3.3 実験・調査結果と考察

図-12 は，上述の最適場 OPB に放たれた巣穴底生生物の土砂環境選択実験では，先ず，最も高い巣穴発達度が得CR

00.5 .5~1.0 .0~1.5 .5~2.0 .0~2.5 .5~3.0 .0~3.5 .5~4.0
0.1~
0
1
1
2
2
3
3

られる最適サクション場に放たれた生物は，速やかに巣穴

n = 40

10

太平洋

CR

0

OPB

30

巣穴形成個体数

35

夷隅川

1.0

OPA

ニの顕著なパッチ形成がみられる千葉県夷隅川河口干潟
0

0.5

-200

もなう土砂環境変化の影響を考慮した最適住活動モデルCRs - * 関係

Below G.W.L

さらに，本研究では，潮汐作用下のサクション動態にと

-100

0
-0.5

スタート地点-250

るための実験も合せて実施した．
巣穴形成地点
スタート地点ニの顕著なパッチ形成がみられる千葉県夷隅川河口干潟

相対密度 Dr = 60%2(b)

境探知能力すなわち“生物センサ”の存在を詳しく検証す-150測を行った．そして，コンパクトな砂質干潟でコメツキガ

OPB

3

0

上記の土砂環境選択実験を実施した後に，生物の土砂環

Above G.W.L
OPA

-50

4

温 18℃，塩分 2.7%と全て一定に保持した．

Below G.W.L

上記の土砂環境選択実験を実施した後に，生物の土砂環OPA

5のそれよりも高いことに触れておく．
また，実験において，大気・水環境は，気温 20℃，水

-250

CR

1

察に資するために，図-9 に鑑み，OPB の巣穴発達度が OPA
0

また，実験において，大気・水環境は，気温 20℃，水6を段階的に投入し，その後の土砂環境選択行動とパッチ形

4のそれよりも高いことに触れておく．

用いて代表相対密度 Dr = 60%の地盤を作成し，所定の地下で，最適・限界サクションに対応する地点にコメツキガニ

1

察に資するために，図-9 に鑑み，OPB の巣穴発達度が OPA(a) 7

水位・サクション・ベーンせん断強度の分布を実現した上OPA5本研究では，上述の水槽と現地干潟土砂 (野島干潟) をベーンせん断強度 *: kPa(a) 7

巣穴到達深さ: mm

本研究では，上述の水槽と現地干潟土砂 (野島干潟) を佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂に記述・考察する．
3.3 実験・調査結果と考察

図-12 は，上述の最適場 OPB に放たれた巣穴底生生物の土砂環境選択・パッチ形成実験の結果を示している．この

土砂環境選択実験では，先ず，最も高い巣穴発達度が得

土砂環境選択・パッチ形成実験の結果を示している．この際，同図(b)の巣穴深さは後述する図-16 のデータ (Dr ≌られる最適サクション場に放たれた生物は，速やかに巣穴際，同図(b)の巣穴深さは後述する図-16 のデータ (Dr ≌― 18 ―― 18 ―

1818

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

OPA

スタート地点4
OPB3

相対密度 Dr = 60%2s -  関係
*

1
0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

スタート地点4
OPB3

相対密度 Dr = 60%2s -  関係
*

3.0

1.0

1.5

2.0

2.5

(b)

巣穴形成地点
スタート地点

-100

1.5

2.0

OPB

2.5

3.0

3.5

-150

巣穴形成地点
スタート地点
-100

0

0.5

1.0

1.5

2.0

3.0

3.5

n = 62

25

2.0

2.5

0
-0.5

相対密度 Dr = 60%2s - * 関係
0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

サクション s: kPa

(b)
-250

Below G.W.L

OPB

0.5

1.0

1.5

2.0

Above G.W.L
OPA

-150

巣穴形成地点
スタート地点
-100

-50

CR

0

OPB

-200

Above G.W.L

2.5

3.0

3.5

CR

0
-0.5

4.0

サクション s: kPa

35

OPB

3

Below G.W.L(c)n = 41

スタート地点

4

0

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

サクション s: kPa

(c)

40

OPB

5

3.0

-100

30

OPB

1.5

サクション s: kPa

巣穴形成地点
スタート地点4.0

サクション s: kPa

(c)

30

OPB

n = 6225

OPB

n = 41

25

OPA

15

巣穴形成個体数30

巣穴形成個体数

巣穴形成個体数

1.0

-150

30
20
15
10

OPA

10

25
20

OPA

15

20
15
10

OPA

10
5

5
0

0.5

-50

2.5

CR
OPA

1

OPA

CR

0
-0.5

4.0

40

20

s - * 関係-200

Above G.W.L-50

サクション s: kPa(c)

相対密度 Dr = 60%
2

(b)

OPA

CR

1.0

3

0

巣穴到達深さ: mm

巣穴到達深さ: mm

-150

0.5

OPB

-250

-200

Above G.W.L
OPA

0

スタート地点4

Below G.W.L

OPB

-50

OPA

5

3.0

サクション s: kPa

Below G.W.L

-200

0
-0.5

0.5

-250

-250

6

CR

1
0

サクション s: kPa(b)

巣穴到達深さ: mm

5

1

0

35

6

CR
OPA

7

巣穴形成個体数5(a)ベーンせん断強度 *: kPa

6CR

ベーンせん断強度 *: kPa

ベーンせん断強度 *: kPa

6

(a) 7

7

巣穴到達深さ: mm(a)

ベーンせん断強度 *: kPa(a) 7

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

CR

CR

0
0.5 .5~1.0 .0~1.5 .5~2.0 .0~2.5 .5~3.0 .0~3.5 .5~4.0
0.1~
0
1
1
2
2
3
3

0.5 .5~1.0 .0~1.5 .5~2.0 .0~2.5 .5~3.0 .0~3.5 .5~4.0
0.1~
0
1
1
2
2
3
3

サクション s: kPa

サクション s: kPa

5

5
0

CR

CR

0
0.5 .5~1.0 .0~1.5 .5~2.0 .0~2.5 .5~3.0 .0~3.5 .5~4.0
0.1~
0
1
1
2
2
3
3

0.5 .5~1.0 .0~1.5 .5~2.0 .0~2.5 .5~3.0 .0~3.5 .5~4.0
0.1~
0
1
1
2
2
3
3

サクション s: kPa

サクション s: kPa

図-13 限界場 CR に放たれた巣穴底生生物の土砂環境選択・
パッチ形成実験結果のまとめ

図-14

適合場 OPA に放たれた巣穴底生生物の土砂環境
選択・パッチ形成実験結果のまとめ

図-13 限界場 CR に放たれた巣穴底生生物の土砂環境選択・
パッチ形成実験結果のまとめ

図-14

適合場 OPA に放たれた巣穴底生生物の土砂環境
選択・パッチ形成実験結果のまとめ60%, 平均値±標準誤差) の平均値を表している．本図よで巣穴が十分発達可能な適合サクション場 (OPA と OPB)

60%, 平均値±標準誤差) の平均値を表している．本図よで巣穴が十分発達可能な適合サクション場 (OPA と OPB)

り，最適場 (OPB) の生物は，他の適合場 (OPA) や限界場へと移動し住活動を行った．そして，地下水位上の適合場

り，最適場 (OPB) の生物は，他の適合場 (OPA) や限界場へと移動し住活動を行った．そして，地下水位上の適合場(CR) に移動することなく，ほぼ全ての個体が当該最適場(OP ) に放たれた生物 (図-14) は，当該適合場または地下(CR) に移動することなく，ほぼ全ての個体が当該最適場(OPA) に放たれた生物 (図-14) は，当該適合場または地下の近傍において住活動を行っていることがわかる．一方，

水位下でより高い巣穴発達度が得られる最適場 (OPB) への近傍において住活動を行っていることがわかる．一方，

水位下でより高い巣穴発達度が得られる最適場 (OPB) へ

限界場 CR に放たれた巣穴生物は全く異なる行動を示しと移動し住活動を行った．上述の結果，3 シリーズの実験

限界場 CR に放たれた巣穴生物は全く異なる行動を示しと移動し住活動を行った．上述の結果，3 シリーズの実験

た．すなわち，図-13 において，限界場 (CR) の生物は，を通じて，巣穴形成不能な臨界サクション場 (s = 0) や限

た．すなわち，図-13 において，限界場 (CR) の生物は，を通じて，巣穴形成不能な臨界サクション場 (s = 0) や限

当該場で"試し掘り"をすることなく地下水位上または下

界場 (CR) では住活動は全く行われず，地下水位上下でピ

当該場で"試し掘り"をすることなく地下水位上または下

界場 (CR) では住活動は全く行われず，地下水位上下でピA― 19 ―― 19 ―

1919

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

CR

(a)

-250

CR

Below G.W.L

n= 55
ds
=0
dx

巣穴到達深さ:mm

-200

CR(左)

CR(右)
0

(b)

5

10

15

20

25

個体数

OP

CR

CR

B
OP60

CR

-250

CR

Below G.W.L

n= 55

B

ds
=0
dx

Above G.W.L
CR(左)

B

OP80
-100

Dr=62~66%
CR(右)Dr=80~84%

A
OP80

0

(b)

0
-0.5

0

0.5

1.0

1.5

2.0
2.5
サクション s: kPa

3.0

3.5

5

10

15

20

25

個体数

OP

CR

CR

4.0

OP60

-200

A

OP60
-150

-50
n= 56
ds
= 2.75kPa/m
dx

CR

巣穴到達深さ:mmCR

Above G.W.L
A

OP60
-150
B

OP80
-100

Dr=62~66%
Dr=80~84%

A
OP80

-50
n= 56
ds
= 2.75kPa/m
dx

0
-0.5

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

サクション s: kPa

OP 側

OP 側

図-16 サクション動態による土砂の高密度化を考慮した
最適住活動モデル

CR 側
0

10

20

30

40

50

図-16 サクション動態による土砂の高密度化を考慮した
最適住活動モデル

CR 側

60

0

個体数

巣穴密度(巣穴数/ 0.5 0.5m2 ): m-2

図-15 生物センサ検証実験結果のまとめ： (a) サクション勾
配無し, (b) サクション勾配有り✕

ーク巣穴深さが得られる適合場 (OPA と OPB) に集中するかたちでパッチ分布が形成された．
以上に述べた観測事実は，生物が自らの巣穴住活動に適した土砂環境を探知する能力があることを強く示している．このことを検証した実験結果を図-15 に示す．限界場
で地表サクションの空間勾配がゼロの地点に放たれた生

700

≅
op B
60

20

30

40

50

60

800

図-15 生物センサ検証実験結果のまとめ： (a) サクション勾
配無し, (b) サクション勾配有り

op A
80

600
500

✕

400

ーク巣穴深さが得られる適合場 (OPA と OPB) に集中する

300
200

r

かたちでパッチ分布が形成された．

76.3%

r

57.2%

以上に述べた観測事実は，生物が自らの巣穴住活動に適した土砂環境を探知する能力があることを強く示してい

Dr: 現地干潟土砂100る．このことを検証した実験結果を図-15 に示す．限界場

の相対密度

0
-0.5

物は，同図(a)に示すように，全くランダムな方向に移動し

10

個体数

800

巣穴密度(巣穴数/ 0.5 0.5m2 ): m-2(a)佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

サクション s: kPa

たのに対し，同様の限界場で地表サクションの勾配を与えで地表サクションの空間勾配がゼロの地点に放たれた生

700

op A
80

500
400
300
200

r

76.3%

r

57.2%

Dr: 現地干潟土砂

100

の相対密度

0
-0.5

物は，同図(a)に示すように，全くランダムな方向に移動し

≅
op B
60

600

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

サクション s: kPa

たのに対し，同様の限界場で地表サクションの勾配を与えた地点では，同図(b)に示すように，95%の生物個体が適合

図-17 夷隅川河口干潟における巣穴底生生物のパッチ形

た地点では，同図(b)に示すように，95%の生物個体が適合

図-17 夷隅川河口干潟における巣穴底生生物のパッチ形

場に向けて移動した．これらの結果は，当該生物が土砂環

成／土砂環境場のリンクに関する現地調査結果

場に向けて移動した．これらの結果は，当該生物が土砂環

成／土砂環境場のリンクに関する現地調査結果

境 (サクション) の空間勾配を“感知”し，自らの住活動

境 (サクション) の空間勾配を“感知”し，自らの住活動に適した場に向かって移動することを明示している．地表

ン条件は，地下水位の上下を問わず単一の場 (s ≌ 1kPa) にに適した場に向かって移動することを明示している．地表

ン条件は，地下水位の上下を問わず単一の場 (s ≌ 1kPa) にレベルのサクション勾配は，2.75kPa/m であり，これは当

集中し，これ以上のサクションの発達により巣穴住活動はレベルのサクション勾配は，2.75kPa/m であり，これは当

集中し，これ以上のサクションの発達により巣穴住活動は該生物スケール (横幅約 20mm) に換算して約 5mm の水頭困難となる．このことは，上述の土砂環境選択実験の結果

該生物スケール (横幅約 20mm) に換算して約 5mm の水頭困難となる．このことは，上述の土砂環境選択実験の結果差に対応する．同値は，“生物センサ”の土砂環境探知精を踏まえると，当該サクション場で顕著なパッチが形成さ差に対応する．同値は，“生物センサ”の土砂環境探知精を踏まえると，当該サクション場で顕著なパッチが形成さ度を表しており，きわめて興味深い．

れるともに，それを上回るサクション場の下で個体群密度度を表しており，きわめて興味深い．

れるともに，それを上回るサクション場の下で個体群密度

本研究では，潮汐作用下の地下水位変動にともなうサク

が大きく低下することを示唆している．このようなパッチ

本研究では，潮汐作用下の地下水位変動にともなうサクション動態による土砂環境変化を考慮した最適住活動モが大きく低下することを示唆している．このようなパッチ形成の予測結果を以下で検証する．図-17 は，千葉県夷隅

ション動態による土砂環境変化を考慮した最適住活動モ形成の予測結果を以下で検証する．図-17 は，千葉県夷隅

デルを構築している．当モデルとその土台となった実験結川河口干潟において実施した現地土砂環境／生物分布のデルを構築している．当モデルとその土台となった実験結川河口干潟において実施した現地土砂環境／生物分布の果(平均値±標準誤差，Sassa and Watabe, 2008) を図-16 に一体調査結果を示している．先ず，サクションが低い地点

果(平均値±標準誤差，Sassa and Watabe, 2008) を図-16 に一体調査結果を示している．先ず，サクションが低い地点示している．その要点は次のようである．サクション動態

から高い地点にかけて相対密度が上昇し，その上昇幅は約示している．その要点は次のようである．サクション動態

から高い地点にかけて相対密度が上昇し，その上昇幅は約により地下水位上の土砂が高密度化 (Dr= 60→80%) する

20%と上述のモデルの前提と整合していることがわかる．

により地下水位上の土砂が高密度化 (Dr= 60→80%) する

20%と上述のモデルの前提と整合していることがわかる．

と，当該領域の適合サクション値が低下し，最も高い巣穴

そして，巣穴住活動ができない臨界サクション条件 (s = 0)と，当該領域の適合サクション値が低下し，最も高い巣穴

そして，巣穴住活動ができない臨界サクション条件 (s = 0)

発達度が得られる最適サクション値に漸近・一致するでは巣穴密度がゼロであるのに対し，サクションが発生す発達度が得られる最適サクション値に漸近・一致するでは巣穴密度がゼロであるのに対し，サクションが発生する地点においては，サクション値の上昇とともに巣穴密度(sOPB60 ≌ sOPA80)．その結果，巣穴住活動に最適なサクショ

る地点においては，サクション値の上昇とともに巣穴密度(sOPB60 ≌ sOPA80)．その結果，巣穴住活動に最適なサクショ― 20 ―― 20 ―

2020

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

は顕著に増加し，上述の最適サクション場 (sOPB60 ≌ sOPA80)

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

本章では，以上を背景として，本報告の序論および２,は顕著に増加し，上述の最適サクション場 (sOPB60 ≌ sOPA80)

本章では，以上を背景として，本報告の序論および２,≌ 1kPa において単位平方メートル辺り

３章で記した生態地盤学手法を新潟県の３つの海浜に展に対応する s≌ 1kPa において単位平方メートル辺り

３章で記した生態地盤学手法を新潟県の３つの海浜に展600 個体を超える卓越したパッチが形成されていることが開し，上述の問いに答えることを目的としている．そして，600 個体を超える卓越したパッチが形成されていることが開し，上述の問いに答えることを目的としている．そして，わかる．そして，それ以上のサクションの上昇とともに巣

干潟と砂浜の保水動態機構に関する近年の知見 (佐々ら,わかる．そして，それ以上のサクションの上昇とともに巣

干潟と砂浜の保水動態機構に関する近年の知見 (佐々ら,

穴密度が急激に低下していることがわかる．これらの現地

2007) も踏まえて，砂浜潮間帯の底生生物の住環境につい穴密度が急激に低下していることがわかる．これらの現地

2007) も踏まえて，砂浜潮間帯の底生生物の住環境につい

土砂環境－パッチ形成のリンクに関する調査結果は，上述て一般化するとともに，従来研究が欠けていた生物住活動

土砂環境－パッチ形成のリンクに関する調査結果は，上述て一般化するとともに，従来研究が欠けていた生物住活動の最適住活動モデルによる予測結果と非常によく整合しの適合・限界場の観点から現地調査及び室内試験結果の分の最適住活動モデルによる予測結果と非常によく整合しの適合・限界場の観点から現地調査及び室内試験結果の分ているといえる．

析と考察を行った．

ているといえる．

析と考察を行った．

に対応する s4.2 砂浜海岸における土砂物理環境／底生生物分布の3.4 まとめ一体調査と室内試験

本章では，巣穴底生生物の住活動の最適・限界場が土砂一体調査と室内試験

本章では，巣穴底生生物の住活動の最適・限界場が土砂現地調査を行った海浜は，日本海沿岸 (新潟市) に位置し，環境の選択行動とパッチ形成に果たす役割を明らかにす

4.2 砂浜海岸における土砂物理環境／底生生物分布の3.4 まとめ

現地調査を行った海浜は，日本海沿岸 (新潟市) に位置し，環境の選択行動とパッチ形成に果たす役割を明らかにするために，新たに開発した干潟生態土砂環境再現水槽を用

前浜幅，粒度，勾配，塩分等の特性が互いに異なる四ツ郷

るために，新たに開発した干潟生態土砂環境再現水槽を用

前浜幅，粒度，勾配，塩分等の特性が互いに異なる四ツ郷

いたコメツキガニの土砂環境選択・パッチ形成実験ならび屋浜，太郎代および太夫浜である (図-18)．同図より，前いたコメツキガニの土砂環境選択・パッチ形成実験ならび屋浜，太郎代および太夫浜である (図-18)．同図より，前に土砂環境探知能力の検証実験，ならびに，現地土砂環境に土砂環境探知能力の検証実験，ならびに，現地土砂環境

動態を考慮した最適住活動モデルの構築と土砂環境／パ動態を考慮した最適住活動モデルの構築と土砂環境／パ(a)

ッチ形成の実態調査を一体的に行った．

(a)ッチ形成の実態調査を一体的に行った．

その結果，当該生物は巣穴発達のための最適・限界サク

その結果，当該生物は巣穴発達のための最適・限界サクション場を探知する“生物センサ”を有し，地表サクション

ション場を探知する“生物センサ”を有し，地表サクションの空間勾配に基づいて，住活動に適した場を自ら選択しての空間勾配に基づいて，住活動に適した場を自ら選択して巣穴活動を行うことを世界で初めて明らかにした．

巣穴活動を行うことを世界で初めて明らかにした．

そして，生物個体群 (パッチ) の分布が，実験・現地調

そして，生物個体群 (パッチ) の分布が，実験・現地調

査結果の双方で，提案する最適住活動モデルによる予測と査結果の双方で，提案する最適住活動モデルによる予測と見事に整合するかたちで現れることを示した．

見事に整合するかたちで現れることを示した．

4． 砂浜海岸の生物住環境と岸沖生物分布に果たす(b)

サクションの役割

通過質量百分率: %4.1 はじめに砂浜潮間帯に生息する潜砂性の小型甲殻類は，ホシガレ
イやメナダなどの水産有用種をはじめ多種多様な魚類の重要な餌資源となっている (Takahashi et al., 1999; 首藤，2002; 梶原・高田, 2008)．また，同時にシギ・チドリなど

80

砂浜潮間帯に生息する潜砂性の小型甲殻類は，ホシガレ

60

イやメナダなどの水産有用種をはじめ多種多様な魚類の

四ツ郷屋浜

40

太夫浜

20

太郎代

1990)，海岸の掃除屋としても，美しい砂浜の保全に多大

0.01

0.1

1

粒径: mm

な貢献を成していることが知られている．しかし，これら

砂 浜

前浜幅
(m)

平均勾配
(degree)

四ツ郷屋浜

16

4.4

太郎代

18

5.3

太夫浜

8

8.9

くわかっていないのが現状である (Defeo and McLachlan,
2005)．

60

四ツ郷屋浜

40

一方，梶原・高田 (2008) は，砂浜の小型甲殻類を対象

太夫浜

20

太郎代

の 渡 り 鳥 の 餌 に も な っ て お り (Brown and McLachlan,01990)，海岸の掃除屋としても，美しい砂浜の保全に多大

0.01

0.1

1

粒径: mm(c)の餌資源生物の密度と水温・塩分・粒度・勾配等の既往の各環境要因の間には有意な相関が認められず (James and80

な貢献を成していることが知られている．しかし，これら(c)は，様々な時空間スケールのものが介在するとして未だよ

重要な餌資源となっている (Takahashi et al., 1999; 首藤，2002; 梶原・高田, 2008)．また，同時にシギ・チドリなど

0

Fairweather, 1996)，その生息分布を規定する要因について

100

4.1 はじめにの 渡 り 鳥 の 餌 に も な っ て お り (Brown and McLachlan,の餌資源生物の密度と水温・塩分・粒度・勾配等の既往の(b)サクションの役割

100

通過質量百分率: %4． 砂浜海岸の生物住環境と岸沖生物分布に果たす

砂 浜

前浜幅
(m)

平均勾配
(degree)

四ツ郷屋浜

16

4.4

太郎代

18

5.3

太夫浜

8

8.9

各環境要因の間には有意な相関が認められず (James andFairweather, 1996)，その生息分布を規定する要因について
は，様々な時空間スケールのものが介在するとして未だよ
くわかっていないのが現状である (Defeo and McLachlan,
2005)．
一方，梶原・高田 (2008) は，砂浜の小型甲殻類を対象

図-18とした室内実験により，地盤内部の物理環境がその潜砂行

現地調査を行った 3 海浜の場所と粒度・勾配・前浜特性

動の可否に多大な影響を及ぼすことを明らかにしている．

図-18とした室内実験により，地盤内部の物理環境がその潜砂行

現地調査を行った 3 海浜の場所と粒度・勾配・前浜特性

動の可否に多大な影響を及ぼすことを明らかにしている．

― 21 ―― 21 ―

21

21

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

浜幅が相対的に広く緩勾配で粒径が細かい四ツ郷屋浜と浜幅が相対的に広く緩勾配で粒径が細かい四ツ郷屋浜と各因子が倍のオーダーで異なることがわかる．また，太夫浜は阿賀野川河口に位置しており，塩分も他の 2 海浜の約半分であることが知られている．本研究ではこれらの 3 海
浜の前浜において，平成 21 年 10 月 20 日～22 日の大潮最干時 (潮位差約 0.3m) に土砂物理環境と底生生物分布の一体調査を実施した．具体的には，サクション s ，地下水位，底質硬さを表すベーンせん断強度 τ* の岸沖分布を計測し，各地点において表層土砂 (深さ 50mm) のサンプリングを行った．

飽和領域
2.4s ≤ saev

前浜幅が相対的に狭く急勾配で粒径の粗い太夫浜とでは
四ツ郷屋浜
太郎代
太夫浜

2.1

浜は阿賀野川河口に位置しており，塩分も他の 2 海浜の約半分であることが知られている．本研究ではこれらの 3 海

1.5

浜の前浜において，平成 21 年 10 月 20 日～22 日の大潮最1.2

干時 (潮位差約 0.3m) に土砂物理環境と底生生物分布の0.9

一体調査を実施した．具体的には，サクション s ，地下水

0.6位，底質硬さを表すベーンせん断強度 τ* の岸沖分布を計0.3測し，各地点において表層土砂 (深さ 50mm) のサンプリングを行った．
0

2

4

6

8
サクション s : kPa

10

12

気侵入サクション値より低いため，土中水分が常に保持さ
図-19 3 海浜のサクションと空気侵入サクションの関係り高い不飽和帯が形成されることが特徴である (佐々ら,を上回る不飽和域の両者が形成されていることがわかる．

とができる (佐々・渡部, 2006b; 佐々ら, 2007)．

e  D10以下では，このような砂浜潮間帯における生物住環境の(5)殻類の生息分布を支配する要因について記述・考察する．
(1) 砂浜生物住環境の多様性とその発現メカニズム(a) 四ツ郷屋浜

ここに，D10 は土砂の有効粒径，e は間隙比，γw は海水の単位体積重量，ψ

1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0

2

4

6

8

10

12

サクション s : kPa

図-19 3 海浜のサクションと空気侵入サクションの関係

れる一方，砂浜ではサクションが空気侵入サクション値よ2007)．空気侵入サクション saev の推定式は，次式で表すこ

前 浜 勾 配 が 緩や か で 粒径 が細 か く 3 海 浜 の 中で は= 20mm2 は係数である．上式(5)は，こDissipative 型に分類される四ツ郷屋浜のサクションと飽和れまでに自然砂質干潟，人工干潟および人工海浜において度・相対密度・ベーンせん断強度の関係を図-20 に示す．

適用性を確認しており，本研究では上述の３つの自然海浜

先ず，同図(a)から，式(5)に基づく空気進入サクション値

において詳しく検証した．

saev 以下の実質飽和域において実測飽和度 Sr ≌100%とな

そして，同一地点で採取した土砂の湿潤重量のばらつきっており互いに整合していることがわかる．そして，同 saev

が ± 5% 以内に収まることを確認した“不撹乱”状態のサ

値を超えるサクションの上昇とともに飽和度は次第に低ンプルに対して各種の室内試験を実施し，現地土砂の粒度

下し，サクション 6kPa において Sr ≌ 10%の実質乾燥状態

分布，含水比 w，土粒子比重 Gs，間隙比 e，相対密度 Drに至っている．同図(b),(c)は，このような土中水分の保持と飽和度 Sr = Gs･w /e を得た．

状態と土砂の間隙・硬軟状態が相互に密接に関わっている

上述の各地点において，底生生物分析用の４つのコアサことを示している．すなわち，実質飽和状態では，サクシ

ンプル (直径 100mm，深さ 100mm) を採取し，3 海浜を通ョンの上昇とともに間隙比は減少し，対応する相対密度もじた優占 3 種の小型甲殻類であるナミノリソコエビ，ヒメ

Dr > 90%と極めて密に締った状態が現れるとともに，ベースナホリムシ，およびヒゲナガハマトビムシの生息密度分*

ンせん断強度 τ もサクションゼロの際の実に 15 倍に達し

布 (平均値 ± 標準誤差 SE) と対応する土砂物理環境の突ていた．一方，不飽和域ではサクションの更なる上昇とと合せを行った．この際，採取した生物の体長範囲は，上記*

もに相対密度 Dr ならびにベーンせん断強度 τ が顕著に低の生物種の順に，5－8mm，6－12mm，8－18mm であった．

下していることがわかる．
(b) 太郎代

4.3 調査・試験分析結果と考察

前浜勾配や粒径が 3 海浜の中間に位置する太郎代の調

上述の 3 海浜における実測サクションと式(5)に基づく

査・分析結果を図-21 に示す．先ず，空気進入サクション

空気侵入サクション値の関係を図-19 に示す．同図から，値の予測範囲と実測飽和域が良好に一致していることが四ツ郷屋浜，太郎代，太夫浜の順に細砂から中砂へと粒径わかる．また，上述の四ツ郷屋浜と比べて，saev 値が低下

が粗くなるにつれて saev 値が低くなり，全ての砂浜を通じしたことにより実質飽和域が狭まったものの，saev 値を基て，実測サクション s が saev 値以下である飽和域と saev 値を上回る不飽和域の両者が形成されていることがわかる．

とができる (佐々・渡部, 2006b; 佐々ら, 2007)．

多様性とその発現メカニズムについて述べた後に，小型甲

w

1.8

り高い不飽和帯が形成されることが特徴である (佐々ら,2007)．空気侵入サクション saev の推定式は，次式で表すこs aev 

四ツ郷屋浜
太郎代
太夫浜

2.1

0

一般に，干潟に発達するサクションは，以下に述べる空不飽和領域s > saev

気侵入サクション値より低いため，土中水分が常に保持される一方，砂浜ではサクションが空気侵入サクション値よ

飽和領域s ≤ saev

2.4

各因子が倍のオーダーで異なることがわかる．また，太夫

1.8

0

一般に，干潟に発達するサクションは，以下に述べる空不飽和領域s > saev

空気侵入サクション saev: kPa

空気侵入サクション saev: kPa

前浜幅が相対的に狭く急勾配で粒径の粗い太夫浜とでは

s aev e  D10以下では，このような砂浜潮間帯における生物住環境の多様性とその発現メカニズムについて述べた後に，小型甲

w

(5)

殻類の生息分布を支配する要因について記述・考察する．
(1) 砂浜生物住環境の多様性とその発現メカニズム(a) 四ツ郷屋浜

ここに，D10 は土砂の有効粒径，e は間隙比，γw は海水の単位体積重量，ψ

前 浜 勾 配 が 緩や か で 粒径 が細 か く 3 海 浜 の 中で は= 20mm2 は係数である．上式(5)は，こDissipative 型に分類される四ツ郷屋浜のサクションと飽和れまでに自然砂質干潟，人工干潟および人工海浜において度・相対密度・ベーンせん断強度の関係を図-20 に示す．

適用性を確認しており，本研究では上述の３つの自然海浜

先ず，同図(a)から，式(5)に基づく空気進入サクション値

において詳しく検証した．

saev 以下の実質飽和域において実測飽和度 Sr ≌100%とな

そして，同一地点で採取した土砂の湿潤重量のばらつきっており互いに整合していることがわかる．そして，同 saev

が ± 5% 以内に収まることを確認した“不撹乱”状態のサ

値を超えるサクションの上昇とともに飽和度は次第に低ンプルに対して各種の室内試験を実施し，現地土砂の粒度

下し，サクション 6kPa において Sr ≌ 10%の実質乾燥状態

分布，含水比 w，土粒子比重 Gs，間隙比 e，相対密度 Drに至っている．同図(b),(c)は，このような土中水分の保持と飽和度 Sr = Gs･w /e を得た．

状態と土砂の間隙・硬軟状態が相互に密接に関わっている

上述の各地点において，底生生物分析用の４つのコアサことを示している．すなわち，実質飽和状態では，サクシ

ンプル (直径 100mm，深さ 100mm) を採取し，3 海浜を通ョンの上昇とともに間隙比は減少し，対応する相対密度もじた優占 3 種の小型甲殻類であるナミノリソコエビ，ヒメ

Dr > 90%と極めて密に締った状態が現れるとともに，ベースナホリムシ，およびヒゲナガハマトビムシの生息密度分

ンせん断強度 τ*もサクションゼロの際の実に 15 倍に達し

布 (平均値 ± 標準誤差 SE) と対応する土砂物理環境の突ていた．一方，不飽和域ではサクションの更なる上昇とと合せを行った．この際，採取した生物の体長範囲は，上記

もに相対密度 Dr ならびにベーンせん断強度 τ*が顕著に低の生物種の順に，5－8mm，6－12mm，8－18mm であった．

下していることがわかる．
(b) 太郎代

4.3 調査・試験分析結果と考察

前浜勾配や粒径が 3 海浜の中間に位置する太郎代の調

上述の 3 海浜における実測サクションと式(5)に基づく

査・分析結果を図-21 に示す．先ず，空気進入サクション

空気侵入サクション値の関係を図-19 に示す．同図から，値の予測範囲と実測飽和域が良好に一致していることが四ツ郷屋浜，太郎代，太夫浜の順に細砂から中砂へと粒径わかる．また，上述の四ツ郷屋浜と比べて，saev 値が低下

が粗くなるにつれて saev 値が低くなり，全ての砂浜を通じしたことにより実質飽和域が狭まったものの，saev 値を基て，実測サクション s が saev 値以下である飽和域と saev 値― 22 ―― 22 ―

2222

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

太郎代

40

20

1

2

3

4

5

6

0

サクション s : kPa
100

(b)

1.4

四ツ郷屋浜

2

3

4

5
サクション s : kPa

6

7

太郎代

1.3

0.9

相対密度
間隙比
0

1

2

3

4

5

6

0

1

2

3

5
サクション s : kPa

サクション s : kPa

4

6

7

8

6
4
2
0
1

2

3

4
5
サクション s : kPa

6

7

8

太郎代
6

4

2

1

2

3

4

5
6
サクション s : kPa

7

5

6

7

8

1.3

80
1.2

1.1
1.0

40

0.9

相対密度
間隙比
0

1

2

3

4

5

6

1.1

60

1.0

相対密度
間隙比

40

0.9
0.8

20
0.7

0.7
7

0

0.6

0

1

2

3

4

5
サクション s : kPa

6

7

8

7

8

0.6

(c) 10

12

四ツ郷屋浜
10
8
6
4
2
0

0

4

1.4

サクション s : kPa

0

0

3

1.3

60

0

ベーンせん断強度 : kPa

ベーンせん断強度 : kPa

8

2

太郎代

(c) 14

12
10

1

100

0.8

0.6

(c) 10

四ツ郷屋浜

(b)

1.4

20

0

0

サクション s : kPa

0.7

0.6

0

7

1.2

0.9

0.7
7

6

四ツ郷屋浜

20

(c) 14

ベーンせん断強度 : kPa

1.0

相対密度
間隙比

5

0.8

0.8
20

1.1

60

40

4

80

相対密度 Dr: %相対密度 Dr: %

1.0
40

3

100

1.2

間隙比 e

相対密度 Dr: %

1.1

2

1.3

1.2

0

(b)

80

60

1

サクション s : kPa
1.4

100

80

0

8

間隙比 e

(b)

1

太郎代

40
20

0

0

7

60

ベーンせん断強度 : kPa

0

四ツ郷屋浜
40

20

0

60

間隙比 e

20

60

80

飽和度 Sr: %40

飽和度 Sr: %飽和度 Sr: %四ツ郷屋浜

空気侵入サクション saev = 1.17~1.87kPa

(a)
100

80

80

60

空気侵入サクション saev = 1.82~2.17kPa

(a)
100

相対密度 Dr: %80

飽和度 Sr: %空気侵入サクション saev = 1.17~1.87kPa

(a)
100

間隙比 e

空気侵入サクション saev = 1.82~2.17kPa

(a)
100

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

太郎代
6

4

2

0

0

8

8

1

2

3

4
5
サクション s : kPa

6

7

0

1

2

3

4

5

6

サクション s : kPa

図-20 四ツ郷屋浜の生物住環境特性： (a) 飽和度, (b) 相

図-21 太郎代の生物住環境特性： (a) 飽和度, (b) 相対密

図-20 四ツ郷屋浜の生物住環境特性： (a) 飽和度, (b) 相

図-21 太郎代の生物住環境特性： (a) 飽和度, (b) 相対密

対密度, (c) ベーンせん断強度とサクションの関係

度 , (c) ベーンせん断 強度とサクションの関係

対密度, (c) ベーンせん断強度とサクションの関係

度 , (c) ベーンせん断 強度とサクションの関係

(

(

(

(

: ± SE ): ± SE ): ± SE ): ± SE )準とした飽和度・間隙・硬軟の顕著な変化特性が共通して結果としてサクションによる緩密と硬軟の変化が 15～20

準とした飽和度・間隙・硬軟の顕著な変化特性が共通して結果としてサクションによる緩密と硬軟の変化が 15～20

発現していることがみてとれる．

倍のスケールに及んでいることがわかる．

発現していることがみてとれる．

倍のスケールに及んでいることがわかる．

(c) 太夫浜(d) 砂浜生物住環境の一般化(c) 太夫浜(d) 砂浜生物住環境の一般化

前浜勾配が急で粒径が粗く 3 海浜の中では Reflective 型

本節では，多様な砂浜生物住環境の特性について一般化

前浜勾配が急で粒径が粗く 3 海浜の中では Reflective 型

本節では，多様な砂浜生物住環境の特性について一般化に分類される太夫浜の調査・分析結果を図-22 に示す．saev

する．このために，上述の 3 海浜において共通して発現しに分類される太夫浜の調査・分析結果を図-22 に示す．saev

する．このために，上述の 3 海浜において共通して発現し値は著しく低下した一方，同予測値の妥当性が裏付けられた土砂物理環境の変化特性を図-23 に示している．

値は著しく低下した一方，同予測値の妥当性が裏付けられた土砂物理環境の変化特性を図-23 に示している．

る．これにより大きく狭まった実質飽和域 (s ≤ saev) にお

Sassa and Watabe (2007) は，実質飽和状態 (s ≤ saev) で干る．これにより大きく狭まった実質飽和域 (s ≤ saev) にお

Sassa and Watabe (2007) は，実質飽和状態 (s ≤ saev) で干いても，サクション s の発達とともに，相対密度 Dr およ

出・冠水を繰り返す干潟土砂においては，サクション動態

いても，サクション s の発達とともに，相対密度 Dr およ

出・冠水を繰り返す干潟土砂においては，サクション動態

びベーンせん断強度 τ*は顕著に増加し，不飽和域 (s > saev)の厳しさに応じて顕著な繰り返し弾塑性収縮が生じて間びベーンせん断強度 τ*は顕著に増加し，不飽和域 (s > saev)の厳しさに応じて顕著な繰り返し弾塑性収縮が生じて間*では Dr と τ の両者とも実質乾燥状態に至るまで低下し，隙・硬軟構造に忠実に反映されることを明らかにしている．

*

では Dr と τ の両者とも実質乾燥状態に至るまで低下し，隙・硬軟構造に忠実に反映されることを明らかにしている．

― 23 ―― 23 ―

23

23

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

当該効果は不飽和 (s > saev) になるにつれて次第に弱ま

空気侵入サクション saev = 0.82~1.15kPa

(a)
100

り乾燥状態では締固まり効果はゼロになることから，上述換言すれば，砂浜潮間帯はその一部に干潟環境を内包す

40

る極めて変化に富む生物住環境特性を有しているといえる．

太夫浜り乾燥状態では締固まり効果はゼロになることから，上述のような砂浜潮間帯の多様な土砂物理環境の発現は，サク80

飽和度 Sr: %ション動態の帰結として統一的に説明することが出来る．
60

当該効果は不飽和 (s > saev) になるにつれて次第に弱ま

空気侵入サクション saev = 0.82~1.15kPa

(a)
100

のような砂浜潮間帯の多様な土砂物理環境の発現は，サク80

飽和度 Sr: %佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

ション動態の帰結として統一的に説明することが出来る．
60

換言すれば，砂浜潮間帯はその一部に干潟環境を内包す

40

る極めて変化に富む生物住環境特性を有しているといえる．

太夫浜(2) 小型甲殻類の生息分布を支配する要因
各砂浜の優占 3 種の小型甲殻類の生息密度 (平均値±標
0

2

4

6

8

10

準誤差) とサクションの関係を図-24 に示す．先ず，ナミ

12

サクション s : kPa
(b)

太夫浜

1.4

領域では，いずれの海浜においても生息密度がゼロとなっ

1.3ている．一方，当該サクション以下の領域をみると，全て

60

1.2

の海浜を通じて，サクション s = 1～2kPa の範囲で生息密

1.1

度が立ち上がり始め，サクションが 1kPa を下回ると急激

1.0

相対密度
間隙比

間隙比 e

相対密度 Dr: %80に生息密度が上昇している．そして，全海浜を通じて，生0.9

息密度のピークが，サクション s = 0.3～0.5kPa のきわめて0.8

狭い範囲に集中していることがわかる．また，ヒメスナホ

20

0
0

2

4

各砂浜の優占 3 種の小型甲殻類の生息密度 (平均値±標
0

2

4

6

8
サクション s : kPa

10

0.7

リムシについては，全海浜を通じて，s > 5kPa において生0.612息密度がゼロであり，サクション s = 4～5kPa の範囲で生

6

8

10

準誤差) とサクションの関係を図-24 に示す．先ず，ナミ

12

サクション s : kPa

ノリソコエビについては，サクション s が 2kPa を上回る

100

40

0

(b)

ノリソコエビについては，サクション s が 2kPa を上回る

100

太夫浜

1.4

領域では，いずれの海浜においても生息密度がゼロとなっ

1.3ている．一方，当該サクション以下の領域をみると，全て

1.2の海浜を通じて，サクション s = 1～2kPa の範囲で生息密

1.1

度が立ち上がり始め，サクションが 1kPa を下回ると急激

80

相対密度 Dr: %0(2) 小型甲殻類の生息分布を支配する要因
20

60

1.0

相対密度

40

間隙比 e

20

に生息密度が上昇している．そして，全海浜を通じて，生0.9

息密度のピークが，サクション s = 0.3～0.5kPa のきわめて0.8

狭い範囲に集中していることがわかる．また，ヒメスナホ

0.7

リムシについては，全海浜を通じて，s > 5kPa において生0.612息密度がゼロであり，サクション s = 4～5kPa の範囲で生

間隙比
20

0
0

息密度が立ち上がり始めるとともに，生息密度のピークが

2

4

6

8
サクション s : kPa

10

息密度が立ち上がり始めるとともに，生息密度のピークが(c) 9s ≌ 2kPa に集中していることがわかる．この際，個体密度8が低い太夫浜では有意なピークが現れていないことも確

8が低い太夫浜では有意なピークが現れていないことも確7

認することができる．また，ヒゲナガハマトビムシについ6

太夫浜ては，s > 10kPa において生息密度がゼロとなっており，

54s ≌ 5kPa においてピーク密度が現れていることがわかる．

3以上の結果は，3 海浜を通じた優占 3 種の小型甲殻類に2ついて，生息密度がゼロの生息限界域 (CR)，ならびに，

1

生息密度の有意なピークが現れる最適域 (OP) が，生物ご0とに特有のサクション場において現れ，かつ，その値が砂
0

2

4

6

8
サクション s : kPa

10

12

ベーンせん断強度 : kPas ≌ 2kPa に集中していることがわかる．この際，個体密度

ベーンせん断強度 : kPa

(c) 9

7

認することができる．また，ヒゲナガハマトビムシについ6

太夫浜ては，s > 10kPa において生息密度がゼロとなっており，

54s ≌ 5kPa においてピーク密度が現れていることがわかる．

3以上の結果は，3 海浜を通じた優占 3 種の小型甲殻類に2ついて，生息密度がゼロの生息限界域 (CR)，ならびに，

1

生息密度の有意なピークが現れる最適域 (OP) が，生物ご0とに特有のサクション場において現れ，かつ，その値が砂0

浜に依らず一致することを明確に示している．本結果は，

2

4

6

8
サクション s : kPa

10

12

浜に依らず一致することを明確に示している．本結果は，生物住活動の最適・限界条件をサクションが支配している

生物住活動の最適・限界条件をサクションが支配している

図-22 太夫浜の生物住環境特性： (a) 飽和度, (b) 相対密こと (佐々・渡部，2006a,b；Sassa and Watabe, 2008)，なら

図-22 太夫浜の生物住環境特性： (a) 飽和度, (b) 相対密こと (佐々・渡部，2006a,b；Sassa and Watabe, 2008)，なら

度 , (c) ベーンせん断 強度とサクションの関係

びに，本報告の３章で記したように，巣穴底生生物はサク

度 , (c) ベーンせん断 強度とサクションの関係

びに，本報告の３章で記したように，巣穴底生生物はサク(ション場を探知し選択する能力を有している事実と良く(ション場を探知し選択する能力を有している事実と良く0

サクション s0

サクション s

0

saev

saev

飽和度 Sr

ベーンせん断強度 τ*

不飽和

相対密度 Dr

飽和度 Sr
飽和

saev

飽和

サクション s0

不飽和サクション s0saev
ベーンせん断強度 τ*

saev

saev

: ± SE )相対密度 Dr: ± SE )サクション s0

サクション s図-23 空気侵入サクションを基準としたサクションによる砂浜生物住環境の変化特性

図-23 空気侵入サクションを基準としたサクションによる砂浜生物住環境の変化特性― 24 ―― 24 ―

2424

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

OP

実験結果は，サクションが 1kPa を上回ると生息密度が急実験結果は，サクションが 1kPa を上回ると生息密度が急低下する上述の現地観測事実とよく整合しているといえ

四ツ郷屋浜
太郎代
太夫浜

100

OP

(a)

る．

ナミノリソコエビ

4.4 まとめ50

本章では，生態／土砂物理の関わりに着目して筆者らが開拓・推進してきた生態地盤学手法を新潟県の３つの海浜CRに展開し，現地土砂環境／底生生物分布の一体調査と一連の室内試験および分析を行った．その結果，砂浜の種類や0

生物個体密度：個体数/コア

生物個体密度：個体数/コア(a)

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－低下する上述の現地観測事実とよく整合しているといえ

四ツ郷屋浜
太郎代
太夫浜

100

る．

ナミノリソコエビ

4.4 まとめ50

本章では，生態／土砂物理の関わりに着目して筆者らが開拓・推進してきた生態地盤学手法を新潟県の３つの海浜CRに展開し，現地土砂環境／底生生物分布の一体調査と一連の室内試験および分析を行った．その結果，砂浜の種類や0タイプに依らず，空気進入サクション値を基準としたサク

生物個体密度：個体数／コア

(b)

0

1

2

3

4

5

6
7
サクション s: kPa

8

9

10

11

ションが砂浜潮間帯の飽和・不飽和，緩密，硬さ軟らかさ

0

1

2

等の多様な生物住環境の発現を支配していること，そして，OP

6

タイプに依らず，空気進入サクション値を基準としたサク-1

全海浜を通じた優占 3 種の小型甲殻類の生息限界域と高
四ツ郷屋浜
太郎代
太夫浜

4

ヒメスナホリムシ

密度域の分布が，多様な生物住環境とともに生物住活動の最適・限界条件を支配するサクションによって統一的に規定しうることを初めて明らかにした．

5．多種多様な生物住環境診断チャートの作成と検証

2CR

5.1 はじめに海の生物多様性は，人類がその恵みを享受し持続的に発0(b)
生物個体密度：個体数／コア

-1

3

4

5

6
7
サクション s: kPa

8

9

10

11

等の多様な生物住環境の発現を支配していること，そして，

OP

6

全海浜を通じた優占 3 種の小型甲殻類の生息限界域と高
四ツ郷屋浜
太郎代
太夫浜

4

ヒメスナホリムシ

2

4

6
サクション s: kPa

810

5.1 はじめに海の生物多様性は，人類がその恵みを享受し持続的に発展していく上で重要である一方，その保全・回復を実現す

るには基盤となる知見が大きく欠けていることが課題とび２章～４章において記述した生態地盤学手法を，生物多

四ツ郷屋浜
太郎代

様性を構成する多種多様な節足・軟体・環形動物に展開し，その住活動性能を系統的に明らかにする．そして，生物種

1.0

ヒゲナガハマトビムシに対応した土砂環境の適合場・不適合場の相互関係を体系的に評価しうる生物住環境診断チャートを作成し，多種多様な生物生息と生物住環境の関わりについて，日本各地の

0.5

CR

自然・造成干潟における土砂環境／底生生物分布の一体調査と一連の室内試験を通じて詳しく検証することを目的としている．

0
0

2

4

6

8

10

5.2 多種多様な生物住活動性能実験と生物住環境診断

サクション s: kPa

定しうることを初めて明らかにした．

0

0

2

4

6
サクション s: kPa

810

るには基盤となる知見が大きく欠けていることが課題となっている (COP10, 2010)．本章では，本報告の序論およ(c)
生物個体密度：個体数/コア

生物個体密度：個体数/コア

OP

1.5

最適・限界条件を支配するサクションによって統一的に規CRなっている (COP10, 2010)．本章では，本報告の序論およ(c)

密度域の分布が，多様な生物住環境とともに生物住活動の5．多種多様な生物住環境診断チャートの作成と検証

2

展していく上で重要である一方，その保全・回復を実現す
0

ションが砂浜潮間帯の飽和・不飽和，緩密，硬さ軟らかさ

OP

1.5

び２章～４章において記述した生態地盤学手法を，生物多

四ツ郷屋浜
太郎代

様性を構成する多種多様な節足・軟体・環形動物に展開し，その住活動性能を系統的に明らかにする．そして，生物種

1.0

ヒゲナガハマトビムシに対応した土砂環境の適合場・不適合場の相互関係を体系的に評価しうる生物住環境診断チャートを作成し，多種多様な生物生息と生物住環境の関わりについて，日本各地の

0.5

CR

自然・造成干潟における土砂環境／底生生物分布の一体調査と一連の室内試験を通じて詳しく検証することを目的としている．

0
0

2

4

6

8

10

5.2 多種多様な生物住活動性能実験と生物住環境診断

サクション s: kPa

チャート
図-24 3 海浜の優先 3 種の小型甲殻類の生息密度分布とサクションの関係 ( : ± SE )の形態 (図-25) が顕著に異なる二枚貝 (アサリ，シオフ

チャート
図-24 3 海浜の優先 3 種の小型甲殻類の生息密度分布とサクションの関係 ( : ± SE )の形態 (図-25) が顕著に異なる二枚貝 (アサリ，シオフキ)，多毛類 (ゴカイ，チロリ)，カニ (コメツキガニ)，エキ)，多毛類 (ゴカイ，チロリ)，カニ (コメツキガニ)，エ

整合するものである．また，梶原・高田 (2008) は，ナミビ (テッポウエビ) および甲殻十脚類 (スナモグリ) を対整合するものである．また，梶原・高田 (2008) は，ナミビ (テッポウエビ) および甲殻十脚類 (スナモグリ) を対

ノリソコエビと四ツ郷屋浜の土砂を用いた一連の生物応象として，一連の生態地盤実験を実施することによって，

ノリソコエビと四ツ郷屋浜の土砂を用いた一連の生物応象として，一連の生態地盤実験を実施することによって，答実験を実施し，地下水位が -100mm よりも深くなると潜生物住活動性能の統一比較を実現している．この際，コメ答実験を実施し，地下水位が -100mm よりも深くなると潜生物住活動性能の統一比較を実現している．この際，コメ砂活動が不可能となることを報告している．当該地下水位

ツキガニとアサリについては，それぞれ，筆者らが既に明砂活動が不可能となることを報告している．当該地下水位

ツキガニとアサリについては，それぞれ，筆者らが既に明で土砂は実質飽和状態にあり，地下水位とサクションの 1

らかにした巣穴活動性能 (Sassa and Watabe, 2008) と本報

で土砂は実質飽和状態にあり，地下水位とサクションの 1

らかにした巣穴活動性能 (Sassa and Watabe, 2008) と本報

対 1 の線形関係が成り立つ (佐々ら, 2007) ことから，当該告の２章で明らかにした潜砂性能を，本章で構築する同対 1 の線形関係が成り立つ (佐々ら, 2007) ことから，当該告の２章で明らかにした潜砂性能を，本章で構築する同干潟の生物多様性を構成する重要・貴重種であり住活動

干潟の生物多様性を構成する重要・貴重種であり住活動― 25 ―― 25 ―

25

25

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

コメツキガニテッポウエビアサリ

シオフキ

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

ニホンスナモグリ

チロリ

コケゴカイ

コメツキガニテッポウエビアサリ

多様な生物住活動
潜砂

巣穴形成

節足動物
CR: τ* = 1.7kPa

環形動物

コケゴカイ

OP △

0.6

◇

◆

■

□

▽
▼
▼

▽

○
●
●

○

☆
★
★
☆

0.4

限界場
適合場

ニホンスナモグリ

チロリ
アサリ

シオフキ

0.2

☆
0
0.001

Dr : 土砂相対密度☆

コメツキガニ, 臨界条件 s = 0

0.01

0.1

1

節足動物

コケゴカイ

10

アサリ,
自沈

0

CR ▲ △ ◆ ◇ ■□

▽
▼

○
●

シ
シ
オ
オ
フ
フ
キ
キ
☆
★

OP △

▽

○

☆

ニホン
ア
コケコケチ チニホン
テッポ ア
スナ テッポ ササ
ゴカゴカロ ロスナモ
ウエビ
モグリウエビ リリ
イ イ リ リ グリ

コケゴカイ

0.6
0.4

◇

◆

■

□

▼

●

★

限界場
適合場

ニホンスナモグリ

チロリ
アサリ

シオフキ

0.2

☆
0
0.001

Dr : 土砂相対密度

図-25 多種多様な干潟底生生物の生物住環境診断チャートと適合・限界場の相互関係

環形動物 節足動物
節足動物 軟体動物
軟体動物
環形動物

テッポウエビ

OP
CR ▲

0

100

生物個体重量 w: g

0.8

環形動物

コメツキガニ
OP: sop ≌ 1kPa

1.0

1.0
ベーンせん断強度 τ* : kPa

ニホンア
コケコケチ チニホン
テッポ ア
スナ テッポ ササ
ゴカゴカロ ロスナモ
ウエビ
モグリウエビ リリ
イ イ リ リ グリ

シ
シ
オ
オ
フ
フ
キ
キ

Dr = 40%, サクション s: kPa

環形動物 節足動物
節足動物 軟体動物
軟体動物
環形動物

テッポウエビ

OP
CR ▲

0

チロリ

潜穴

地
下
水
位

CR: τ* = 1.7kPa

CR ▲ △ ◆ ◇ ■□0.4

ニホンスナモグリ

巣穴形成

軟体動物

Dr = 80%, サクション s: kPa

ベーンせん断強度 τ* : kPa

0

0.8

潜砂

コメツキガニ
OP: sop ≌ 1kPa

1.0

1.0
Dr = 40%, サクション s: kPa

Dr = 80%, サクション s: kPa

0.4

潜穴

地
下
水
位

軟体動物

シオフキ

多様な生物住活動☆

コメツキガニ, 臨界条件 s = 0

0.01

0.1

1

10

アサリ,
自沈

100

生物個体重量 w: g

図-25 多種多様な干潟底生生物の生物住環境診断チャートと適合・限界場の相互関係

じ基盤にのせて考察している．地盤材料には，天然の干潟

部分巣穴形成の形態が現れたため，住活動の可否を明確化

じ基盤にのせて考察している．地盤材料には，天然の干潟

部分巣穴形成の形態が現れたため，住活動の可否を明確化

土砂とともに，これまでの研究でその有効性を実証していするために 6 時間にわたり調べている．各種生物は各地の土砂とともに，これまでの研究でその有効性を実証していするために 6 時間にわたり調べている．各種生物は各地のる海水寒天 (佐々ら，2009) を併せて用いた．一連の生態

自然干潟 (盤州干潟，江奈干潟，野島干潟，風蓮湖干潟) かる海水寒天 (佐々ら，2009) を併せて用いた．一連の生態

自然干潟 (盤州干潟，江奈干潟，野島干潟，風蓮湖干潟) か地盤実験では，気温 (20.8±1.2℃)，水温 (19.5±1.8℃)，塩ら採取し，気温・水温を上記一定に保持した室内海水槽で地盤実験では，気温 (20.8±1.2℃)，水温 (19.5±1.8℃)，塩ら採取し，気温・水温を上記一定に保持した室内海水槽で分 (2.7%)等の大気・水環境を統一し，干潟土砂では地約 1 ヶ月間の馴致した後に，実験を行った．同実験には，分 (2.7%)等の大気・水環境を統一し，干潟土砂では地約 1 ヶ月間の馴致した後に，実験を行った．同実験には，

下水位変化に伴う地表サクションならびに相対密度を，海大きさ 2mm～88mm，重量 0.004g～31.6g までの，計 835

下水位変化に伴う地表サクションならびに相対密度を，海大きさ 2mm～88mm，重量 0.004g～31.6g までの，計 835

水寒天ではその濃度を適切に設定することによって，表層生物個体を用いた．

水寒天ではその濃度を適切に設定することによって，表層生物個体を用いた．

(10mm) のせん断強度を変化・制御した上で，各種生物の本実験結果のまとめを図-25 に示す．同図は，全個体が(10mm) のせん断強度を変化・制御した上で，各種生物の本実験結果のまとめを図-25 に示す．同図は，全個体が住活動の可否を一定時間 (1 時間)，生物個体ごとに系統的住活動可能な適合領域 (OP 以下の強度域)と，住活動の可

住活動の可否を一定時間 (1 時間)，生物個体ごとに系統的住活動可能な適合領域 (OP 以下の強度域)と，住活動の可に調べた．この際，住活動可とは，全身が地表面下に入り否の選別が始まる遷移領域 (OP と CR の間の強度域)，なに調べた．この際，住活動可とは，全身が地表面下に入り否の選別が始まる遷移領域 (OP と CR の間の強度域)，な

潜穴・巣穴形成を実現した状態を，住活動不可とは，全身

らびに，全個体が住活動不可となる限界領域 (CR 以上の潜穴・巣穴形成を実現した状態を，住活動不可とは，全身

らびに，全個体が住活動不可となる限界領域 (CR 以上のが地表面上に留まった状態を表している．一方，二枚貝及強度域) を，生物種ならびにその成長段階 (重量) ごとにが地表面上に留まった状態を表している．一方，二枚貝及強度域) を，生物種ならびにその成長段階 (重量) ごとにびテッポウエビについては，同時間内に部分的な潜砂又は示したものである．同図の横軸は，干潟底生生物の全重量

びテッポウエビについては，同時間内に部分的な潜砂又は示したものである．同図の横軸は，干潟底生生物の全重量― 26 ―― 26 ―

2626

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

図-26 現地調査を行った日本各地の自然・造成干潟と各干潟における調査地点および測線

図-26 現地調査を行った日本各地の自然・造成干潟と各干潟における調査地点および測線範囲を含む 0.001g～100g までの生物個体重量 w，縦軸は，て存在し，かつ，それらが生物種間で相互に複雑に異なっ範囲を含む 0.001g～100g までの生物個体重量 w，縦軸は，て存在し，かつ，それらが生物種間で相互に複雑に異なっ

ベーンせん断強度 τ* ，ならびに，用いた干潟土砂のキャていることがわかる．

ベーンせん断強度 τ* ，ならびに，用いた干潟土砂のキャていることがわかる．

リブレーション結果に基づく相対密度 Dr = 40%, 80% お

以下では，このような生物住環境診断チャートについて，

リブレーション結果に基づく相対密度 Dr = 40%, 80% お

以下では，このような生物住環境診断チャートについて，

よびサクション s を表している．また，同図中の臨界条件

全国各地で実施した現地調査結果を基に詳しく検証する．

よびサクション s を表している．また，同図中の臨界条件

全国各地で実施した現地調査結果を基に詳しく検証する．

とは，コメツキガニが，サクションなしには巣穴を形成でとは，コメツキガニが，サクションなしには巣穴を形成で5.3 自然・造成干潟における土砂物理環境／底生生物

きない状態を表している．同図から，潜穴，巣穴形成，潜分布の一体調査と室内試験

砂のような住活動の形態や生物個体の成長段階・重さによ

本研究では，2009 年から 2011 年にかけて，図-26 に示らず，生物住活動の適合場・限界場が全ての生物種を通じ5.3 自然・造成干潟における土砂物理環境／底生生物

きない状態を表している．同図から，潜穴，巣穴形成，潜分布の一体調査と室内試験

砂のような住活動の形態や生物個体の成長段階・重さによ

本研究では，2009 年から 2011 年にかけて，図-26 に示らず，生物住活動の適合場・限界場が全ての生物種を通じ― 27 ―― 27 ―

27

27

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

殻長 : mmサクション s : kPa

700

稚貝

個体密度 : m-2

サクションの関係

個体数

2

殻長 : mm

(b)

800
700

サクションの関係

400
300

400
300

す日本各地の５つの自然・造成干潟で現地調査を行った．

す日本各地の５つの自然・造成干潟で現地調査を行った．

200

具体的には，
神奈川県野島干潟 (2009 年 3 月, 2010 年 9 月)，100

具体的には，
神奈川県野島干潟 (2009 年 3 月, 2010 年 9 月)，

100

熊本県白川河口干潟 (2009 年 9 月)，千葉県夷隅川河口干0熊本県白川河口干潟 (2009 年 9 月)，千葉県夷隅川河口干

0

1.0

1.5

2.0

サクション s : kPa

年 6 月, 12 月；那覇 B, 2011 年 2 月, 9 月)，および山口県徳

(c)

成貝

個体密度 : m-2

各干潟において，サクション s，地下水位，土砂硬さを表*すベーンせん断強度 τ の空間分布を計測し，表層土砂の不撹乱試料に対して各種の室内試験を実施し，現地土砂の粒度分布，含水比 w，土粒子比重 Gs ，間隙比 e ，相対密

(c)

成貝

各干潟において，サクション s，地下水位，土砂硬さを表*すベーンせん断強度 τ の空間分布を計測し，表層土砂の100

不撹乱試料に対して各種の室内試験を実施し，現地土砂の粒度分布，含水比 w，土粒子比重 Gs ，間隙比 e ，相対密50

度 Dr および飽和度 Sr = Gs･w /e を得た．合せて，白川干

1.0

1.5

2.0

アサリ
シオフキ

200

砂物理環境と底生生物分布の一体調査を実施した．この際，

150

0.5

250

山造成干潟 (2010 年 9 月, 2011 年 6 月) の大潮最干時に土

アサリ
シオフキ

200

砂物理環境と底生生物分布の一体調査を実施した．この際，0サクション s : kPa

年 6 月, 12 月；那覇 B, 2011 年 2 月, 9 月)，および山口県徳250

山造成干潟 (2010 年 9 月, 2011 年 6 月) の大潮最干時に土-0.5

潟 (2009 年 8 月)，沖縄県那覇空港前面干潟 (那覇 A, 2009

個体密度 : m-2

潟 (2009 年 8 月)，沖縄県那覇空港前面干潟 (那覇 A, 2009

0.5

アサリ
シオフキ

500

200

0

稚貝

600

図-27 ５つの自然・造成干潟におけるベーンせん断強度と

-0.5

6~
8
10
~1
2
14
~1
6
18
~2
0
22
~2
4
26
~2
8
30
~3
2
34
~3
6
38
~4
0

2~
4

個体数

1

シオフキ
シオフキ

0

2

0

成貝

20

R = 0.872, p < 0.0001

-1

稚貝

10

サクション s : kPa

500

6

30



アサリ
シオフキ

600

図-27 ５つの自然・造成干潟におけるベーンせん断強度と

アサリ

9

40

 = 0.9359･s + 0.2196

-2

アサリ

0

0.5

800

成貝

3

個体密度 : m-2

(b)

1.0

稚貝

2~
4

2~
4

2

1.5

0

0

2

1

シオフキ
シオフキ

20

R = 0.872, p < 0.0001

0

成貝

10



-1

稚貝

30

 = 0.9359･s + 0.2196

-2

6~
8
10
~1
2
14
~1
6
18
~2
0
22
~2
4
26
~2
8
30
~3
2
34
~3
6
38
~4
0

40

ベーンせん断強度 * : kPa

個体数

2.0

0

0.5

0

アサリ

6

15
12

野島 (2009年 3月)
野島 (2010年 9月)
那覇A (2009年 6月)
那覇A (2009年12月)
那覇B (2011年 2月)
那覇B (2011年 9月)
夷隅川河口 (2009年 8月)
白川河口 (2009年 9月)
徳山 (2010年 9月)
徳山 (2011年 6月)

6~
8
10
~1
2
14
~1
6
18
~2
0
22
~2
4
26
~2
8
30
~3
2
34
~3
6
38
~4
0

1.0

2.5

アサリ

9

2~
4

1.5

成貝

3

個体数

ベーンせん断強度 * : kPa

2.0

稚貝

12

野島 (2009年 3月)
野島 (2010年 9月)
那覇A (2009年 6月)
那覇A (2009年12月)
那覇B (2011年 2月)
那覇B (2011年 9月)
夷隅川河口 (2009年 8月)
白川河口 (2009年 9月)
徳山 (2010年 9月)
徳山 (2011年 6月)

(a)

15

6~
8
10
~1
2
14
~1
6
18
~2
0
22
~2
4
26
~2
8
30
~3
2
34
~3
6
38
~4
0

(a)
2.5

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

150
100
50

度 Dr および飽和度 Sr = Gs･w /e を得た．合せて，白川干

潟では，各地点において，４つのコアサンプル (直径0200mm，深さ 100mm) を採取しアサリとシオフキの成長

-0.5

0

0.5

1.0

1.5

2.0

サクション s : kPa

段階ごとの生息密度分布 (平均値 ± 標準誤差) を，那覇空港前面干潟 (那覇 A,B) と夷隅川干潟ではコメツキガニ

図-28とニホンスナモグリの巣穴密度分布を，徳山造成干潟では

潟では，各地点において，４つのコアサンプル (直径0200mm，深さ 100mm) を採取しアサリとシオフキの成長-0.5

空港前面干潟 (那覇 A,B) と夷隅川干潟ではコメツキガニ

成貝の個体密度とサクションの関係とニホンスナモグリの巣穴密度分布を，徳山造成干潟では

節足・環形・軟体動物門ごとの生物種・個体密度・湿重量

0.5

1.0

1.5

2.0

サクション s : kPa

段階ごとの生息密度分布 (平均値 ± 標準誤差) を，那覇

白川河口干潟におけるアサリとシオフキの稚貝･

0

図-28

白川河口干潟におけるアサリとシオフキの稚貝･成貝の個体密度とサクションの関係

節足・環形・軟体動物門ごとの生物種・個体密度・湿重量を計測・同定した．そして，これらの現地調査と室内試験(Sassa and Watabe, 2007)．すなわち，サクションの有効応を計測・同定した．そして，これらの現地調査と室内試験(Sassa and Watabe, 2007)．すなわち，サクションの有効応を通じて得られた底生生物分布と土砂物理環境を突合せ力としての働きとサクション動態による土砂高密度化のを通じて得られた底生生物分布と土砂物理環境を突合せ力としての働きとサクション動態による土砂高密度化の双方の効果の重ね合わせによって，図-27 に示すように，て，上述の新たに構築した生物住活動診断チャートに照ら双方の効果の重ね合わせによって，図-27 に示すように，

自然・造成環境の場の種類や時期によらず，干出時に実質して分析・考察した．

自然・造成環境の場の種類や時期によらず，干出時に実質て，上述の新たに構築した生物住活動診断チャートに照らして分析・考察した．

飽和状態にある干潟地盤表層のサクションと硬さの間に5.4 調査・試験分析結果と考察
干潟のサクションを核とした土砂環境動態は，多様な底生生物の住環境の形成に本質的な役割を果たしている

飽和状態にある干潟地盤表層のサクションと硬さの間には非常に強い相関があり，本報告の２章での記述と整合し5.4 調査・試験分析結果と考察は非常に強い相関があり，本報告の２章での記述と整合して，ベーンせん断強度にして約 20－50 倍の生物住環境の干潟のサクションを核とした土砂環境動態は，多様な底て，ベーンせん断強度にして約 20－50 倍の生物住環境の顕著な変化が生じていることが裏付けられる．

生生物の住環境の形成に本質的な役割を果たしている

顕著な変化が生じていることが裏付けられる．

― 28 ―― 28 ―

2828

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

コメツキガニ500
400

キガニとニホンスナモグリの巣穴密度とサクションの関
底生生物とも，それぞれに特徴的な土砂環境場，すなわちコメツキガニはサクションが約 1kPa, ニホンスナモグリがわかる．これらの生息密度のピーク域は，コメツキガニ

200

600

図-29 は，那覇空港前面干潟と夷隅川河口干潟のコメツ
那覇A (2009年 6月)
那覇A (2009年12月)
那覇B (2011年 2月)
那覇B (2011年 9月)
夷隅川河口(2009年 8月)

コメツキガニ係を示している．同図より，調査場所や時期によらず，両はサクションが約 0.2kPa で生息密度が急増していること

300(a) 700

500
400を示す同チャート (図-25) と定量的に調和している．さら0に，筆者らは，本報告の３章において，現地のサクション

0

2.0

2.5

3.0

サクション s : kPa

s op ≌ 1kPa に集中するかたちで土砂環境の選択行動と顕著

600

那覇A (2009年 6月)
那覇A (2009年12月)
那覇B (2011年 2月)
夷隅川河口 (2009年 8月)

巣穴密度 : m-2

500
400

(b)

なパッチ形成が生じることを実験的に明らかにしており，
上述の現地調査分析結果はその一般性を示しているとい

500の個体密度とサクションの関係を示している．本調査の時期は，造成 1 年半後であり，造成後未だまもない時期に対200応している．また，同図中の saev 値は，各調査地点 (20 地点) での不撹乱サンプリングと室内試験によって得られ

100
0
1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

サクション s : kPa

クション域において，軟体動物・節足動物に比べて，環形

3.0

なパッチ形成が生じることを実験的に明らかにしており，
上述の現地調査分析結果はその一般性を示しているといえる．
図-30 は，徳山造成干潟における環形・軟体・節足動物の個体密度とサクションの関係を示している．本調査の時期は，造成 1 年半後であり，造成後未だまもない時期に対応している．また，同図中の saev 値は，各調査地点 (20 地点) での不撹乱サンプリングと室内試験によって得られ100た実測飽和度に基づく空気侵入サクション値を表してい

0
0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

サクション s : kPa

図-29

ンの関係を示したものである．この際，それぞれの二枚貝

性を示す生物住環境診断チャート (図-25) とよく対応すクション域において，軟体動物・節足動物に比べて，環形
動物とりわけコケゴカイの個体密度が最大 35000m-2 と群るものである．
50000

サクションが発達した領域においても生息しているのに45000

成貝の個体密度のピーク域は，アサリよりもサクションが動性能が他種に比べて格段に高く初期移入種としての特性を示す生物住環境診断チャート (図-25) とよく対応するものである．

コケゴ カイ
環形動 物(コ ケゴカイ以外)
軟体動 物
節足動 物

25000
20000
15000

-0.5

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

サクション s : kPa

図-30

サクションが発達した領域においても生息しているのに

45000

域にシフトしていることがわかる．これは，本報告の２章で述べた知見とも合致するものである．また，シオフキの成貝の個体密度のピーク域は，アサリよりもサクションが徳山造成干潟における造成初期段階の環形･軟体･節足動物の個体密度とサクションの関係

不飽和域

30000

コケゴ カイ
環形動 物(コ ケゴカイ以外)
軟体動 物
節足動 物

25000
20000
15000
10000
5000
0

超えると顕著に低下し，サクション動態により密になった-0.5

地盤で有効に潜砂できなくなること，一方，シオフキの成チャート (図-25) とよく整合している．

実質飽和域

35000

やや発達した土砂環境域に存在していた．これらの調査結貝の適合場はアサリを上回ることを示す生物住環境診断

saev = 2 kPa

40000

果は，アサリの潜砂性能が殻長 20mm (湿重量約 1.5-2g) を0

地盤で有効に潜砂できなくなること，一方，シオフキの成50000のピーク域が，サクションが低い又は発達しない水際の領30000

超えると顕著に低下し，サクション動態により密になったいる．図-28(b),(c)より，アサリ・シオフキとも，稚貝は対し，成貝になると，とりわけアサリにおいて，個体密度

5000

果は，アサリの潜砂性能が殻長 20mm (湿重量約 1.5-2g) をチャート (図-25) とよく整合している．

不飽和域

10000

やや発達した土砂環境域に存在していた．これらの調査結貝の適合場はアサリを上回ることを示す生物住環境診断

実質飽和域

35000

個体密度 : m-2

で述べた知見とも合致するものである．また，シオフキのsaev = 2 kPa

40000

対し，成貝になると，とりわけアサリにおいて，個体密度域にシフトしていることがわかる．これは，本報告の２章

貝・稚貝の個体密度分布 (平均値±標準誤差) とサクショの殻長分布から，成貝と稚貝を図-28(a)のように分類している．図-28(b),(c)より，アサリ・シオフキとも，稚貝はのピーク域が，サクションが低い又は発達しない水際の領を抜いて高くなっている．このことは，コケゴカイの住活
図-28 は，白川河口干潟におけるアサリ・シオフキの成ンの関係を示したものである．この際，それぞれの二枚貝の殻長分布から，成貝と稚貝を図-28(a)のように分類して度が急低下しており，生物生息における保水性の重要性が裏付けられる．実質飽和状態では，全域で特により高いサを抜いて高くなっている．このことは，コケゴカイの住活動性能が他種に比べて格段に高く初期移入種としての特上回り不飽和状態となると，全ての動物門を通じて生物密

異なる３つの干潟におけるコメツキガニとニホン

動物とりわけコケゴカイの個体密度が最大 35000m と群貝・稚貝の個体密度分布 (平均値±標準誤差) とサクショ

る．本図より，サクションが空気侵入サクション saev 値をスナモグリの巣穴密度とサクションの関係-2

図-28 は，白川河口干潟におけるアサリ・シオフキの成動態による土砂の高密度化を踏まえた適合サクション場
s op ≌ 1kPa に集中するかたちで土砂環境の選択行動と顕著

200

度が急低下しており，生物生息における保水性の重要性が裏付けられる．実質飽和状態では，全域で特により高いサ

2.5

300

上回り不飽和状態となると，全ての動物門を通じて生物密

異なる３つの干潟におけるコメツキガニとニホン

2.0

ニホンスナモグリ

る．本図より，サクションが空気侵入サクション saev 値をスナモグリの巣穴密度とサクションの関係

1.5

那覇A (2009年 6月)
那覇A (2009年12月)
那覇B (2011年 2月)
夷隅川河口 (2009年 8月)

400た実測飽和度に基づく空気侵入サクション値を表してい
0.5

1.0

サクション s : kPa
600

図-30 は，徳山造成干潟における環形・軟体・節足動物

300

0に，筆者らは，本報告の３章において，現地のサクション
0.5

える．

ニホンスナモグリ

図-29

動態による土砂の高密度化を踏まえた適合サクション場を示す同チャート (図-25) と定量的に調和している．さら0

巣穴密度 : m-2

(b)

1.5

コメツキガニはサクションが約 1kPa, ニホンスナモグリの適合場がニホンスナモグリのそれを大きく上回ること
100

1.0

底生生物とも，それぞれに特徴的な土砂環境場，すなわちがわかる．これらの生息密度のピーク域は，コメツキガニ

200の適合場がニホンスナモグリのそれを大きく上回ること0.5

係を示している．同図より，調査場所や時期によらず，両はサクションが約 0.2kPa で生息密度が急増していること

300

100

0

キガニとニホンスナモグリの巣穴密度とサクションの関

個体密度 : m-2

巣穴密度 : m-2

600

図-29 は，那覇空港前面干潟と夷隅川河口干潟のコメツ
那覇A (2009年 6月)
那覇A (2009年12月)
那覇B (2011年 2月)
那覇B (2011年 9月)
夷隅川河口(2009年 8月)

巣穴密度 : m-2(a) 700

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

サクション s : kPa

図-30

徳山造成干潟における造成初期段階の環形･軟体･節足動物の個体密度とサクションの関係― 29 ―― 29 ―

2929

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

山口県徳山造成干潟における土砂環境／底生生物分布の6050

徳山造成干潟(造成 3年後)40

尾道造成干潟(造成 15年後)まっていた多種多様な干潟生物の生息分布と住み分けの実態が，同チャートときわめて良く整合していることを明らかにした．

-0.9399xy = 36.2151e
R = 0.872, p < 0.0001

30

6.

20

潮間帯砂州地形の動的安定原理と覆砂・浅場造
成高の最適設計

10

6.1 はじめに

0
0

1

2

3

4

5

山口県徳山造成干潟における土砂環境／底生生物分布の60

一体調査と一連の室内試験を実施し，これまで未解明に留底生生物の種類数

底生生物の種類数

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

50

徳山造成干潟(造成 3年後)40

尾道造成干潟(造成 15年後)実態が，同チャートときわめて良く整合していることを明らかにした．

-0.9399x6.

20

成高の最適設計
6.1 はじめに

0
0

1

2

3

4

5

多種多様な生物生息にとって，地形動態の安定性は重要6不可欠である．河口・沿岸域に発達する砂州 (バー) は，

サクション s : kPa

波を砕きその背後の干潟・海岸を侵食から護る重要な役割
図-31 ２つの干潟造成事業における底生生物の多様性とサクションの関係を担っている．このため，砂州地形動態の理解を目的として，波や流れの水理動態と関連する土砂輸送過程について，

潮間帯砂州地形の動的安定原理と覆砂・浅場造

10不可欠である．河口・沿岸域に発達する砂州 (バー) は，

サクション s : kPa

まっていた多種多様な干潟生物の生息分布と住み分けのy = 36.2151e
R = 0.872, p < 0.0001

30

多種多様な生物生息にとって，地形動態の安定性は重要

6

一体調査と一連の室内試験を実施し，これまで未解明に留波を砕きその背後の干潟・海岸を侵食から護る重要な役割
図-31 ２つの干潟造成事業における底生生物の多様性とサクションの関係を担っている．このため，砂州地形動態の理解を目的として，波や流れの水理動態と関連する土砂輸送過程について，

これまでに広く研究がなされてきた (例えば，古川ら,

これまでに広く研究がなされてきた (例えば，古川ら,

図-31 は，造成 3 年後の徳山造成干潟における底生生物

2000; Hoefel and Elgar, 2003; Masselink et al., 2006; Ruessink

図-31 は，造成 3 年後の徳山造成干潟における底生生物

2000; Hoefel and Elgar, 2003; Masselink et al., 2006; Ruessinkの種類数とサクションの関係を示したものである．同図中

et al., 2007; Yamada and Kobayashi, 2007)．通常の沿岸砂州の種類数とサクションの関係を示したものである．同図中

et al., 2007; Yamada and Kobayashi, 2007)．通常の沿岸砂州

は，嵐の際に沖側に移動し穏やかな波浪下で岸側に戻りバには，造成 15 年後に国土交通省中国地方整備局によってームを形成する特性を有する．しかし，潮汐変動により干実施された尾道造成干潟における調査結果も合せて示し満を繰り返す干潟の砂州地形は，幾度の台風や暴波浪を経ている．

験しても“動かない”，すなわち土砂移動の観点から十分

本結果から，生物多様性とサクションの間には極めて密に厳しい波浪条件下でも極めて安定していることが長年接な関係があることがわかる．このことは，多種多様な干の謎とされており，その動的安定性は世界の研究者の注目

潟生物の適合・限界場をサクションを核とした土砂環境場を集めてきた (Masselink et al., 2006)．

が支配していること，ならびに，サクション・土砂硬さの従来は，専ら波や流れなどの水理的な外力に注目して研上昇に対して適応できる生物種数が低下することを示し究がなされてきたが，佐々・渡部 (2008) は，このようなた生物住環境診断チャート (図-25) とよく整合しており，地盤上の水理とは顕著に異なる地盤内部の土砂物理の役

その有効性を裏付けている．それゆえ，図-31 の結果は，割に着目し，土中水分張力を表し大気圧を基準とした負のこのような生物種による適合・限界土砂環境場の顕著な違間隙水圧によって定義されるサクションの動態が，繰り返

いが，多様な底生生物の生息分布の形成に大きく寄与してし干出・冠水する土砂の間隙および表面せん断強度の顕著いると理解することができる．

は，嵐の際に沖側に移動し穏やかな波浪下で岸側に戻りバには，造成 15 年後に国土交通省中国地方整備局によってームを形成する特性を有する．しかし，潮汐変動により干実施された尾道造成干潟における調査結果も合せて示し満を繰り返す干潟の砂州地形は，幾度の台風や暴波浪を経ている．

験しても“動かない”，すなわち土砂移動の観点から十分

本結果から，生物多様性とサクションの間には極めて密に厳しい波浪条件下でも極めて安定していることが長年接な関係があることがわかる．このことは，多種多様な干の謎とされており，その動的安定性は世界の研究者の注目

潟生物の適合・限界場をサクションを核とした土砂環境場を集めてきた (Masselink et al., 2006)．

が支配していること，ならびに，サクション・土砂硬さの従来は，専ら波や流れなどの水理的な外力に注目して研上昇に対して適応できる生物種数が低下することを示し究がなされてきたが，佐々・渡部 (2008) は，このようなた生物住環境診断チャート (図-25) とよく整合しており，地盤上の水理とは顕著に異なる地盤内部の土砂物理の役

その有効性を裏付けている．それゆえ，図-31 の結果は，割に着目し，土中水分張力を表し大気圧を基準とした負のこのような生物種による適合・限界土砂環境場の顕著な違間隙水圧によって定義されるサクションの動態が，繰り返

いが，多様な底生生物の生息分布の形成に大きく寄与してし干出・冠水する土砂の間隙および表面せん断強度の顕著いると理解することができる．

な時空間変化を引き起こしていること (Sassa and Watabe,2007) に鑑み，国内外での一連の現地観測・調査，室内模

5.5 まとめ型実験ならびにモデル化・数値解析を通じて，上述のよう本章では，多種多様な干潟底生生物の住活動と土砂物理な潮間帯砂州の動的安定性がサクション動態による繰り

環境の関わりを一連の生態地盤実験を通じて系統的に調返し弾塑性収縮効果と漂砂・地形変動の相互作用によってべることによって，潜穴，巣穴形成，潜砂等の住活動の形もたらされることを世界に先駆けて見出した (Sassa and

態や生物個体の大きさ・重さの違いに依らず，生物住活動

Watabe, 2009)．

の適合場と限界場の両者が生物種ごとに存在することを本章では，本報告の序論および２～５章に記述した知見

世界で初めて明らかにした．そして，上述の生物適合場とと背景に基づいて，東京湾葛西沖の浅場に造成された干潟限界場の生物種間の複雑な相互関係を現地土砂環境に照砂州の地形動態－土砂環境場－生物個体群－地盤構造のらして浮き彫りにする生物住環境診断チャートを構築し一体調査と各種の室内試験および解析を実施し，上述の潮た．

間帯砂州の動的安定原理について詳しく検証するとともさらに，同チャートに照らして，熊本県白川河口干潟，に，生物多様性と地形安定の両立を実現しうる新たな工学

千葉県夷隅川河口干潟，沖縄県那覇空港前面干潟，およびな時空間変化を引き起こしていること (Sassa and Watabe,2007) に鑑み，国内外での一連の現地観測・調査，室内模

5.5 まとめ型実験ならびにモデル化・数値解析を通じて，上述のよう本章では，多種多様な干潟底生生物の住活動と土砂物理な潮間帯砂州の動的安定性がサクション動態による繰り

環境の関わりを一連の生態地盤実験を通じて系統的に調返し弾塑性収縮効果と漂砂・地形変動の相互作用によってべることによって，潜穴，巣穴形成，潜砂等の住活動の形もたらされることを世界に先駆けて見出した (Sassa and

態や生物個体の大きさ・重さの違いに依らず，生物住活動

Watabe, 2009)．

の適合場と限界場の両者が生物種ごとに存在することを本章では，本報告の序論および２～５章に記述した知見

世界で初めて明らかにした．そして，上述の生物適合場とと背景に基づいて，東京湾葛西沖の浅場に造成された干潟限界場の生物種間の複雑な相互関係を現地土砂環境に照砂州の地形動態－土砂環境場－生物個体群－地盤構造のらして浮き彫りにする生物住環境診断チャートを構築し一体調査と各種の室内試験および解析を実施し，上述の潮た．

間帯砂州の動的安定原理について詳しく検証するとともさらに，同チャートに照らして，熊本県白川河口干潟，に，生物多様性と地形安定の両立を実現しうる新たな工学

千葉県夷隅川河口干潟，沖縄県那覇空港前面干潟，および指針を得ることを目的としている．

指針を得ることを目的としている．

― 30 ―― 30 ―

3030

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

6.2 潮間帯砂州地形の動的安定原理(a)

本節では，先ず，Sassa and Watabe (2009) が明らかにし0た潮間帯砂州地形の動的安定原理について記述する.

標高: m(1) 波・流れに対する潮間帯砂州地形の動的安定性
じて，主に次の 3 つのタイプに分類される：すなわち，1.

高さ
-0.5

潮下帯のバーと同様に，嵐の間に沖側に移動しその後の穏(b)

やかな波浪条件下で岸側に戻る特性を有する．これとは対

1.0

800

850

900

標高: m

る．これまでに，水理動態特性に関する長周期重複波や多段砕波等の様々な推測がなされてきたものの，これらのバ

950

1000

1050

1100

1150

1200

岸からの水平距離: m

MHWS= 1.93m

バー

照的に，タイプ 2，特に干潟バー地形に相当するタイプ 3のバーは，バー高さが抑制された非常に安定した地形であである (図-32(a))．タイプ 1 の Slip-face bars は，バー高

波長

MLWS

0

100

200

300

400

500

600

700

図-33 潮間帯バー地形の動的安定性を示す現地調査結果：(a) 盤 州 干 潟 ( 古 川 ら , 2000); (b) 御 輿 来 海 岸(Yamada and Kobayashi, 2007)．MHWS：大潮平均高(図-32(b))．

潮位，MLWN：小潮平均低潮位．

以下では，潮間帯バー地形の動的安定性を示す 2 つの典

1.0

型的な事例について記述する．図-33(a) は，東京湾の小

1000

1050

1100

1150

1200

600

700

岸からの水平距離: m

MHWS= 1.93m

バー

0

MLWN
0

100

一連の波浪過程を経験する (図-32(b))．これにともない，

200

300

400

500

岸からの水平距離: m

冠水した潮間帯のバーは，潮汐による水位変化を通じて，岸沖方向の漂砂は，岸側・沖側の双方に繰り返し変動する

950

図-33 潮間帯バー地形の動的安定性を示す現地調査結果：(a) 盤 州 干 潟 ( 古 川 ら , 2000); (b) 御 輿 来 海 岸

ため，時間的空間的に非定常であることが知られている(Yamada and Kobayashi, 2007)．MHWS：大潮平均高(図-32(b))．

潮位，MLWN：小潮平均低潮位．

以下では，潮間帯バー地形の動的安定性を示す 2 つの典型的な事例について記述する．図-33(a) は，東京湾の小ている．当該干潟の土砂は，中央粒径 D50 = 0.17～0.23mm

櫃川河口に位置する盤州干潟において 1994～2000 年の 7ている．当該干潟の土砂は，中央粒径 D50 = 0.17～0.23mmの細砂である．本図より，約 1/1000 の緩勾配上にバー高年間にかけて実施した現地調査結果 (古川ら, 2000) を示しの細砂である．本図より，約 1/1000 の緩勾配上にバー高在していることがわかる．本干潟は，年平均 0.04m の割合

さ 0.1～0.2m，波長 40m の多段バー地形が潮間帯下部に存在していることがわかる．本干潟は，年平均 0.04m の割合(a)で正味の堆積傾向 (Uchiyama, 2007) にあり，地盤高は経年で正味の堆積傾向 (Uchiyama, 2007) にあり，地盤高は経年的に変動している．それにも関わらず，バーは常に同じ位的に変動している．それにも関わらず，バーは常に同じ位置に留まっていることがわかる．

置に留まっていることがわかる．

図-33(b)は，有明海の御輿来海岸において 2003～2005
年の 3 年間に 26 回の現地調査を実施した結果 (Yamada and図-33(b)は，有明海の御輿来海岸において 2003～2005
年の 3 年間に 26 回の現地調査を実施した結果 (Yamada and(b)

Kobayashi, 2007) を示している．当海岸の土砂は，中央粒

Kobayashi, 2007) を示している．当海岸の土砂は，中央粒

径 D50 = 0.12～0.33mm の細砂である．本図より，約 1/300

径 D50 = 0.12～0.33mm の細砂である．本図より，約 1/300の緩勾配上に，バー高さ 0.15～0.5m，波長 30～50m の多の緩勾配上に，バー高さ 0.15～0.5m，波長 30～50m の多段バー地形が存在しており，かつ，沖側フロント域を除い段バー地形が存在しており，かつ，沖側フロント域を除いて，バーが実質的に同じ位置に留まっていることがわかる．

て，バーが実質的に同じ位置に留まっていることがわかる．

ここで重要なことは，上述の両調査の期間中，盤州干潟

ここで重要なことは，上述の両調査の期間中，盤州干潟と御輿来海岸の双方とも，幾度の嵐や台風イベントを経験と御輿来海岸の双方とも，幾度の嵐や台風イベントを経験している事実である (古川ら，2000；Yamada and Kobayashi,

している事実である (古川ら，2000；Yamada and Kobayashi,2007)．このことは，上述の調査結果と合せて，波・流れ

2007)．このことは，上述の調査結果と合せて，波・流れに対する潮間帯砂州地形の動的安定性を如実に示すもの
図-32 (a) 潮間帯バーの 3 つのタイプ；(b) 波・流れと岸

900

0.5

-1.0

(Masselink et al., 2006)．

さ 0.1～0.2m，波長 40m の多段バー地形が潮間帯下部に存

(b)

850

-0.5

ーの動的安定性の起源は，従来未解明に留まってきた

岸からの水平距離: m

ため，時間的空間的に非定常であることが知られている

やかな波浪条件下で岸側に戻る特性を有する．これとは対

波長

MLWS
800

段砕波等の様々な推測がなされてきたものの，これらのバ冠水した潮間帯のバーは，潮汐による水位変化を通じて，一連の波浪過程を経験する (図-32(b))．これにともない，(b)

る．これまでに，水理動態特性に関する長周期重複波や多MLWN(Masselink et al., 2006)．

潮下帯のバーと同様に，嵐の間に沖側に移動しその後の穏のバーは，バー高さが抑制された非常に安定した地形であ

0

-1.0

-1.0

照的に，タイプ 2，特に干潟バー地形に相当するタイプ 3

0.5

-0.5

ーの動的安定性の起源は，従来未解明に留まってきたさが大きい最も動的なバーである．このタイプのバーは，

標高: m

さが大きい最も動的なバーである．このタイプのバーは，

(a)

高さ
-0.5

slip-face bars，2. low-amplitude ridges，および 3. sand waves-1.0

年間にかけて実施した現地調査結果 (古川ら, 2000) を示し

潮間帯の砂州 (バー) は，一般に，その高さや勾配に応じて，主に次の 3 つのタイプに分類される：すなわち，1.

である (図-32(a))．タイプ 1 の Slip-face bars は，バー高櫃川河口に位置する盤州干潟において 1994～2000 年の 7

バー(1) 波・流れに対する潮間帯砂州地形の動的安定性

slip-face bars，2. low-amplitude ridges，および 3. sand waves

岸沖方向の漂砂は，岸側・沖側の双方に繰り返し変動する

MHWS= 0.7m0

た潮間帯砂州地形の動的安定原理について記述する.

バー

潮間帯の砂州 (バー) は，一般に，その高さや勾配に応(a)

本節では，先ず，Sassa and Watabe (2009) が明らかにしMHWS= 0.7m

標高: m

6.2 潮間帯砂州地形の動的安定原理

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

である．

沖漂砂の形態 (Masselink ら, 2006)．

に対する潮間帯砂州地形の動的安定性を如実に示すもの
図-32 (a) 潮間帯バーの 3 つのタイプ；(b) 波・流れと岸である．

沖漂砂の形態 (Masselink ら, 2006)．

― 31 ―― 31 ―31

31

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂(a) 0.5(a) 0.5

バー

H.W.L.
A
B

-0.5

C

地下水面

D

-1.0
-1.5

E

200

400

600

800

1000

1200

-0.5

-1.5

1400

E
L.W.L.

0

干出

-0.1
-0.2
0

200

400

600

800

1000

1200

1000

1200

1400

-0.2
-0.3
(c)

0

0
200

400

600

800

1000

1200

800

1000

1200

1400

400

600

800

1000

1200

1400

400

600

800

1000

1200

1400

3

0
-1

1400

400

600

800

1000

1200

1400

ベーンせん断強度: kPa

0 ≥ z ≥ -0.04m

200

600

1

(d)

0

400

2

サクション: kPa

1

0

200
z = -0.02m

2

サクション: kPa
ベーンせん断強度: kPa

800

干出

7
6
5
4
3
2
1
0

0

200
0 ≥ z ≥ -0.04m

0200

岸からの水平距離: m
図-34

600

-0.1

1400

3

7
6
5
4
3
2
1
0

400

0

z = -0.02m

(d)

200

冠水

地下水位: m

地下水位: m0

-1D(b) 0.1
冠水

(c)

C

地下水面

-1.0

(b) 0.1-0.3

A
B

L.W.L.

0バー

H.W.L.

0

地形標高: m0

地形標高: m佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

潮間帯バー地形，地下水位，サクションならびに土砂表面せん断強度の間の密接な関係を示す
盤州干潟における現地観測・調査結果．ここに，A～E 地点は，土砂のサンプリング地点を表す．

岸からの水平距離: m
図-34

潮間帯バー地形，地下水位，サクションならびに土砂表面せん断強度の間の密接な関係を示す
盤州干潟における現地観測・調査結果．ここに，A～E 地点は，土砂のサンプリング地点を表す．

(2) サクション動態効果と漂砂・地形変動の相互作用

ん断強度の明瞭な変化をもたらすことを明らかにしてい(2) サクション動態効果と漂砂・地形変動の相互作用

ん断強度の明瞭な変化をもたらすことを明らかにしてい(a) サクション動態効果

る (Sassa and Watabe, 2007)．

(a) サクション動態効果

る (Sassa and Watabe, 2007)．

筆者らは，潮汐による地下水位変化と連動したサクショ

上述のことをより具体的に示すために，図-34 に，盤州

筆者らは，潮汐による地下水位変化と連動したサクショ

上述のことをより具体的に示すために，図-34 に，盤州ンの動態が，繰返し干出するも実質飽和状態を保つ土砂の干潟の土砂環境分布に関する筆者らの現地観測・調査結果

ンの動態が，繰返し干出するも実質飽和状態を保つ土砂の干潟の土砂環境分布に関する筆者らの現地観測・調査結果

著しい弾塑性収縮を引き起こした結果として，そこで作用を提示している．当該干潟の土砂粒径は D50 ≅ 0.2mm と著しい弾塑性収縮を引き起こした結果として，そこで作用を提示している．当該干潟の土砂粒径は D50 ≅ 0.2mm とするサクション動態の厳しさに強く依存して，土砂表面せ均質であるが，潮間帯下部のバートラフ地形に応じて，地するサクション動態の厳しさに強く依存して，土砂表面せ均質であるが，潮間帯下部のバートラフ地形に応じて，地― 32 ―― 32 ―

32

32

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

移動限界
せん断応力

(a)

波・流れによるせん断応力

移動限界
せん断応力

沖側

岸側

τ

0

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

沖側

岸側

τ

0

0

(a)

波・流れによるせん断応力

0

バー

バー

-0.1

-0.1

1 e

∞

Q

-0.2

堆積

-0.3
-0.4

s  
1 eg tan 

非漂砂層

10

20

30

0

沖側

は土粒子密度， e は土砂の間隙比， は土砂の内

バー

図-35

堆積

-0.2

侵食

トラフ

-0.4

バー

両者に依存する漂砂量．ここに，  は水密度， s

堆積

-0.2
-0.3

部摩擦角を表す．

侵食

トラフ

-0.4

初期形状

初期形状

-0.5
0

10

20

30

40

水平距離: m

このような地下水位の空間変化は，干出時に土砂が飽和状態に保たれる条件 (佐々ら，2007)下で，表層土砂のサク

態効果 無し；(b) サクション動態効果 有り．

により，潮汐作用下で，バーは，トラフに比べて，より大下水位が顕著に変化していることがわかる (図-34(a)(b)).

0

経験し密になった結果，著しく高い表面せん断強度を発揮とは，図-35 に示すように，漂砂量が，せん断応力と土砂3040

態効果 無し；(b) サクション動態効果 有り．

により，潮汐作用下で，バーは，トラフに比べて，より大きな地下水位変動すなわちより厳しいサクション動態を20

図-36 潮間帯バー地形動態の解析結果：(a) サクション動

ション発達性状に直接的に反映される (図-34 (c))．これ

経験し密になった結果，著しく高い表面せん断強度を発揮

10

水平距離: m態に保たれる条件 (佐々ら，2007)下で，表層土砂のサク

きな地下水位変動すなわちより厳しいサクション動態をする(図-34 (d))．

-0.5

このような地下水位の空間変化は，干出時に土砂が飽和状

図-36 潮間帯バー地形動態の解析結果：(a) サクション動

ション発達性状に直接的に反映される (図-34 (c))．これ

40

沖側

-0.1

波・流れによるせん断応力と土砂のせん断強度のは土粒子密度， e は土砂の間隙比， は土砂の内-0.3

部摩擦角を表す．

下水位が顕著に変化していることがわかる (図-34(a)(b)).

30

岸側

土砂のせん断強度τ*

標高: m

標高: m

両者に依存する漂砂量．ここに，  は水密度， s

20

水平距離: m0-0.1

波・流れによるせん断応力と土砂のせん断強度の

10

(b)

0

図-35

侵食

-0.5

非漂砂層

岸側

土砂のせん断強度τ*

-0.3
-0.4

τ = τ*

40

水平距離: m

(b)

Q

-0.2

初期形状

-0.5
0

∞

漂
砂
量

侵食

初期形状

τ = τ*

漂
砂
層
厚

標高: m

g tan 漂砂
量

土砂深さ zs  

標高: m

土砂深さ z堆積漂砂層
厚とは，図-35 に示すように，漂砂量が，せん断応力と土砂する(図-34 (d))．

このようなサクション動態による繰返し弾塑性収縮がのせん断強度の双方に依存する関数であることを表してこのようなサクション動態による繰返し弾塑性収縮がのせん断強度の双方に依存する関数であることを表してもたらすバートラフの堆積構造の顕著な差異は，高精度表

いるが，これまで，波・流れによるせん断応力の時間的空もたらすバートラフの堆積構造の顕著な差異は，高精度表

いるが，これまで，波・流れによるせん断応力の時間的空面波探査や表層土砂の不攪乱サンプリング及び土砂物理

間的変化については，目覚ましい研究の進展があった一方，

面波探査や表層土砂の不攪乱サンプリング及び土砂物理

間的変化については，目覚ましい研究の進展があった一方，

試 験 の 連携 によ っ ても 確 かめ ら れ てい る (Watabe and従来の漂砂モデルでは，土砂のせん断強度は時間的空間的試 験 の 連携 によ っ ても 確 かめ ら れ てい る (Watabe and従来の漂砂モデルでは，土砂のせん断強度は時間的空間的Sassa, 2008)．

に固定されてきた (Hoefel and Elgar, 2003; Hsu and Hanes,

Sassa, 2008)．

に固定されてきた (Hoefel and Elgar, 2003; Hsu and Hanes,

結局，上述のサクション動態効果は，土砂の表面せん断

2004; Masselink et al., 2006; Ruessink et al., 2007)．しかし，結局，上述のサクション動態効果は，土砂の表面せん断

2004; Masselink et al., 2006; Ruessink et al., 2007)．しかし，強度分布とバートラフ地形の地盤高分布の間に密接な相筆者らは，上述のように，潮間帯の土砂では，サクション

強度分布とバートラフ地形の地盤高分布の間に密接な相筆者らは，上述のように，潮間帯の土砂では，サクション

関をもたらしている (図-34)．

動態効果によって顕著な表面せん断強度の変化が現れる

関をもたらしている (図-34)．

動態効果によって顕著な表面せん断強度の変化が現れる

ことを明示した．

(b) 漂砂・地形変動に及ぼすサクション動態効果の理論
モデル化と解析

ことを明示した．

(b) 漂砂・地形変動に及ぼすサクション動態効果の理論

以下では，このような漂砂と地形動態に及ぼすサクショ

以下では，このような漂砂と地形動態に及ぼすサクショ

モデル化と解析

波・流れによる表面せん断応力が土砂の移動限界せん断

ン動態効果に関する簡明な物理モデルについて記述する．

波・流れによる表面せん断応力が土砂の移動限界せん断

ン動態効果に関する簡明な物理モデルについて記述する．

応力を上回ると，土砂は動き出す．そして，より厳しい条

岸沖方向 x の土砂の連続式は次式によって表すことが応力を上回ると，土砂は動き出す．そして，より厳しい条

岸沖方向 x の土砂の連続式は次式によって表すことが件下で，漂砂層厚ならびに漂砂量は増大し，その度合いは，できる．

件下で，漂砂層厚ならびに漂砂量は増大し，その度合いは，漂砂層底面で常に成立する関係，すなわち，当該面に波・できる．

漂砂層底面で常に成立する関係，すなわち，当該面に波・

1 Q
z

1  n xt

流れにより動員されたせん断応力が土砂のせん断強度に一致する関係によって規定される (Nielsen, 1992)．このこ

(6)

1 Q
z

1  n xt

流れにより動員されたせん断応力が土砂のせん断強度に一致する関係によって規定される (Nielsen, 1992)．このこ― 33 ―― 33 ―

33

33

(6)

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

沖側

岸側 0

沖側

岸側 0

初期形状

初期形状

-0.2

t = T/6
t = T/3-0.4

t = T/2
t = 2T/3

標高: m

標高: m

-0.2

t = 5T/6

-0.6
-0.8

t = T/6
t = T/3-0.4

t = T/2
t = 2T/3

t = 5T/6

-0.6
-0.8

-1.0

-1.0
0

50

100

150

200

水平距離: m250

0図-37 多段バー地形動態の解析結果：サクション動態効果 有り．

50

100

150

200

水平距離: m250

図-37 多段バー地形動態の解析結果：サクション動態効果 有り．

ここに， z < 0 は岸側砂州の直上を基準とした地盤高， n

ション動態効果が無い場合 (図-36(a))，すなわち，水理

ここに， z < 0 は岸側砂州の直上を基準とした地盤高， n

ション動態効果が無い場合 (図-36(a))，すなわち，水理は土砂の間隙率，Q は岸沖方向の局所漂砂量である．漂砂

動態のみの影響下では，バー地形は，バー高さをほぼ保ち

は土砂の間隙率，Q は岸沖方向の局所漂砂量である．漂砂

動態のみの影響下では，バー地形は，バー高さをほぼ保ち

方向は，上述の潮間帯の水理動態特性により，周期的に変ながらも侵食・堆積の繰返し作用を受けて大きく変動した．

方向は，上述の潮間帯の水理動態特性により，周期的に変ながらも侵食・堆積の繰返し作用を受けて大きく変動した．

一方，サクション動態効果有りの場合(図-36(b))には，バ

動するため，Q の最も簡明な形として次式を仮定している．

一方，サクション動態効果有りの場合(図-36(b))には，バ

動するため，Q の最も簡明な形として次式を仮定している．

ー地形の挙動は一変した．すなわち，侵食・堆積による地

Q  A  sinx  t 

Q  A  sinx  t 

形変動は顕著に抑制され，バー高さは変動しつつも，バー(7)

ー地形の挙動は一変した．すなわち，侵食・堆積による地形変動は顕著に抑制され，バー高さは変動しつつも，バー(7)

位置は同じに留まった．
ここに，   2 / L *，   2 / T であり， L

位置は同じに留まった．
ここに，   2 / L *，   2 / T であり， LはQ の

上述の結果は，漂砂・地形変動に及ぼすサクション動はQ の

上述の結果は，漂砂・地形変動に及ぼすサクション動

岸沖変化の波長， T は Q の時間変動の周期である． A は態効果を簡明かつ現実的に考慮することによって，土砂移岸沖変化の波長， T は Q の時間変動の周期である． A は態効果を簡明かつ現実的に考慮することによって，土砂移漂砂ポテンシャルを表し，既述のとおりせん断応力と土砂動限界を優に上回るような波・流れ外力を受ける干潟バー

漂砂ポテンシャルを表し，既述のとおりせん断応力と土砂動限界を優に上回るような波・流れ外力を受ける干潟バーのせん断強度の両者に依存するため，上述のサクション動

地形の動的安定性をよく説明できることを明示している．

のせん断強度の両者に依存するため，上述のサクション動

地形の動的安定性をよく説明できることを明示している．

態効果によるせん断強度とバートラフ地盤高分布の間のここで，このような土砂内部の物理動態の効果は，地形態効果によるせん断強度とバートラフ地盤高分布の間のここで，このような土砂内部の物理動態の効果は，地形*勾配，岸沖距離ならびに土砂粒度等の様々な要因によって密接な関係を考慮すると，(8)

A  a* z

岸沖多段バー動態の解析結果を図-37 に示している．多段と表現することができる．ここに， a * は土砂上のせん断

勾配，岸沖距離ならびに土砂粒度等の様々な要因によって密接な関係を考慮すると，変化しうることを記しておく必要がある．その一例として，

A  a* z*

変化しうることを記しておく必要がある．その一例として，(8)と表現することができる．ここに， a * は土砂上のせん断応力により規定されるパラメタである．

葛西臨海公園潮間帯バー地形動態の解析を，上式(6)～(8)を用いて行応力により規定されるパラメタである．
った．具体的には，年サイクルで移動限界を優に上回るよ西なぎさ

うな波・流れ場におけるバーの動態を対象として，図-33

東なぎさに示した現地バー地形に鑑み設定したバーの初期地形：長さ 40m，高さ 0.25m，勾配 1/500，および漂砂条件： T = 1

さ 40m，高さ 0.25m，勾配 1/500，および漂砂条件： T = 1

n = 0.45, a * = 0.0075 m /day の下で，式2年, L * = 40 m,(7),(8)を組込んだ式(6)を差分法で解き，得られた地盤高分

布を用いて式(6)～(8)を更新した．また，比較のために，布を用いて式(6)～(8)を更新した．また，比較のために，浅場造成範囲

動態効果無しの場合の解析も合せて行った．

東なぎさ

n = 0.45, a * = 0.0075 m2/day の下で，式(7),(8)を組込んだ式(6)を差分法で解き，得られた地盤高分式(8)において A = a *と設定することにより，サクション

西なぎさ

うな波・流れ場におけるバーの動態を対象として，図-33に示した現地バー地形に鑑み設定したバーの初期地形：長年, L = 40 m,

葛西臨海公園潮間帯バー地形動態の解析を，上式(6)～(8)を用いて行った．具体的には，年サイクルで移動限界を優に上回るよ*

岸沖多段バー動態の解析結果を図-37 に示している．多段式(8)において A = a *と設定することにより，サクション

浅場造成範囲

動態効果無しの場合の解析も合せて行った．

(c) 結果と考察

図-38 葛西沖浅場造成地の広域図

上述の物理モデルによる解析結果を図-36 に示す．サク(c) 結果と考察

図-38 葛西沖浅場造成地の広域図

上述の物理モデルによる解析結果を図-36 に示す．サク― 34 ―― 34 ―

3434

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

浅場造成範囲陸側

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

浅場造成範囲

A 測線

陸側

沖側

A 測線

沖側

造成前

造成直後: 2010年2月

造成前

造成直後: 2010年2月

2010年5月

2010年8月

2010年5月

2010年8月

2010年10月

2010年11月

2010年10月

2010年11月

図-39 葛西沖浅場における造成干潟砂州の鳥瞰図：図-39 葛西沖浅場における造成干潟砂州の鳥瞰図：(a) 造成前，(b) 造成直後: 2010 年 2 月, (c) 2010 年 5 月, (d) 2010 年 8 月, (e) 2010 年 10 月, (f) 2010 年 11 月の地形測量結果(a) 造成前，(b) 造成直後: 2010 年 2 月, (c) 2010 年 5 月, (d) 2010 年 8 月, (e) 2010 年 10 月, (f) 2010 年 11 月の地形測量結果

バーは，サクション動態の効果が作用する外力に対して相が保水性を満足する限界地下水位よりも深くなり土砂がバーは，サクション動態の効果が作用する外力に対して相が保水性を満足する限界地下水位よりも深くなり土砂が対的に弱くなる沖側に向かって，次第に動的な挙動に遷移

不飽和になる場合 (佐々ら, 2007; 渡部ら, 2007) には，上述

対的に弱くなる沖側に向かって，次第に動的な挙動に遷移

不飽和になる場合 (佐々ら, 2007; 渡部ら, 2007) には，上述していることがわかる．実際，沖側フロントでは，新たなのようなサクション動態効果は相対的に弱まり，バー地形

していることがわかる．実際，沖側フロントでは，新たなのようなサクション動態効果は相対的に弱まり，バー地形

バーの生成・移動・発達・減衰という一連の地形過程 (t =の動的変化が助長されると考えられる．

バーの生成・移動・発達・減衰という一連の地形過程 (t =の動的変化が助長されると考えられる．

T/6, T/3, T/2, 2T/3, 5T/6) を確認することができる．以上の結局，上述の結果と考察は，潮間帯バーの動態予測には，

T/6, T/3, T/2, 2T/3, 5T/6) を確認することができる．以上の結局，上述の結果と考察は，潮間帯バーの動態予測には，

解析結果は，上述の現場で経年的に観測されてきたバー地

土砂上に作用する水理動態とともに土砂内部の動態効果

解析結果は，上述の現場で経年的に観測されてきたバー地

土砂上に作用する水理動態とともに土砂内部の動態効果

形動態の特徴ともよく整合している．

を適切に考慮することが本質的に重要となることを実証

形動態の特徴ともよく整合している．

を適切に考慮することが本質的に重要となることを実証

また，土砂粒度の粗さやバー高さの増大から，地下水位するとともに，従来，謎とされ未解明であった潮間帯バー

また，土砂粒度の粗さやバー高さの増大から，地下水位するとともに，従来，謎とされ未解明であった潮間帯バー― 35 ―― 35 ―

3535上述の潮間帯砂州の動的安定原理をふまえて，東京湾葛西沖の浅場 (図-38) に造成された干潟砂州の鳥瞰図を図-39 に示す．この際，図-38 は，葛西沖浅場における造成

1.1
1.0

60
0.9

40
0.8
-saev / w = -163mm

20前の広域図を表している．岸沖・沿岸両方向 100m 角の造成であり，
2 つのバートラフで構成されている．
造成前 (図00-50-39(a)) と造成直後の 2010 年 2 月 (図-39(b))および同年

-100

-150

-200

相対密度 Dr : %生物調査と合せて，造成砂州の土砂環境動態と地盤構造の一体調査を実施した．具体的には，大潮干潮時に図-39(b)の代表岸沖測線 A において，サクション s，地下水位，ベーンせん断強度 τ* の岸沖・沿岸分布を計測するとともに，表層土砂 (深さ 50mm) のサンプリングを行い，得られた

1.2

60

1.0
0.9

40
saev
= 2.0kPa

不撹乱試料に対して各種の室内試験を実施し，現地土砂の度 Dr および飽和度 Sr = Gs･w /e を得た．この際，含水比，

0

0.5

1.0

1.5

-50

0.8

2.0

一体調査を実施した．具体的には，大潮干潮時に図-39(b)の代表岸沖測線 A において，サクション s，地下水位，ベーンせん断強度 τ* の岸沖・沿岸分布を計測するとともに，表層土砂 (深さ 50mm) のサンプリングを行い，得られた

0.7

不撹乱試料に対して各種の室内試験を実施し，現地土砂の

0.6
2.5

粒度分布，含水比 w，土粒子比重 Gs ，間隙比 e ，相対密

-100

-150

-200

100

0.6
-250

1.3
相対密度
間隙比

80

生物調査と合せて，造成砂州の土砂環境動態と地盤構造のサクション s : kPa

間隙比，相対密度および飽和度は，各調査地点において実00.7

地下水位 G.W.L. : mm(b)

査を行った．そして，同年 3 月と 8 月には，上述の地形・

1.1

0
-0.5

-saev / w = -163mm

調査および底生生物種・個体数・湿重量の動態に関する調

20

粒度分布，含水比 w，土粒子比重 Gs ，間隙比 e ，相対密0.8

05 月，8 月，10 月，11 月に深浅測量による造成砂州の地形

1.3
相対密度
間隙比

80

0.9

40
20

成であり，
2 つのバートラフで構成されている．
造成前 (図

0.6
-250

間隙比 e

査を行った．そして，同年 3 月と 8 月には，上述の地形・

西沖の浅場 (図-38) に造成された干潟砂州の鳥瞰図を図

1.0

60

-39(a)) と造成直後の 2010 年 2 月 (図-39(b))および同年

100

調査および底生生物種・個体数・湿重量の動態に関する調

上述の潮間帯砂州の動的安定原理をふまえて，東京湾葛1.1

前の広域図を表している．岸沖・沿岸両方向 100m 角の造地下水位 G.W.L. : mm(b)

5 月，8 月，10 月，11 月に深浅測量による造成砂州の地形

6.3 浅場造成した干潟砂州の現地調査，室内試験と解析-39 に示す．この際，図-38 は，葛西沖浅場における造成

0.7

相対密度
間隙比

80

となった．

相対密度 Dr : %相対密度 Dr : %6.3 浅場造成した干潟砂州の現地調査，室内試験と解析

1.2

地形変化のフィードバックによって現れることが明らか

相対密度
間隙比

80

(a) 100

相対密度 Dr : %地形変化のフィードバックによって現れることが明らかとなった．

の動的安定性が，土砂内部のサクション動態効果と漂砂・

1.2

間隙比 e

(a) 100

間隙比 eの動的安定性が，土砂内部のサクション動態効果と漂砂・

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

1.2
1.1

60

1.0
0.9

40
saev
= 2.0kPa

間隙比 e

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

0.8

20
0.7

0
-0.5

度 Dr および飽和度 Sr = Gs･w /e を得た．この際，含水比，

0

0.5

1.0

1.5

2.0

0.6
2.5

サクション s : kPa

間隙比，相対密度および飽和度は，各調査地点において実施した２回の不撹乱サンプリングによって得られた２つ

図-40 造成砂州の (a) 地下水位，空気侵入サクションと相施した２回の不撹乱サンプリングによって得られた２つ

図-40 造成砂州の (a) 地下水位，空気侵入サクションと相の試料の平均値と標準誤差を算出している．また，同岸沖

対密度の関係： 2010 年 3 月の調査・試験結果, (b)の試料の平均値と標準誤差を算出している．また，同岸沖

対密度の関係： 2010 年 3 月の調査・試験結果, (b)

測線と沿岸両方向において多チャンネル型高精度表面波

サクション，空気侵入サクションと相対密度の関測線と沿岸両方向において多チャンネル型高精度表面波

サクション，空気侵入サクションと相対密度の関探査 (Watabe and Sassa, 2008) を実施し，造成砂州の地盤係: 2010 年 8 月の調査・試験結果

探査 (Watabe and Sassa, 2008) を実施し，造成砂州の地盤係: 2010 年 8 月の調査・試験結果

構造変化を同定した．そして，造成砂州を対象とした漂砂構造変化を同定した．そして，造成砂州を対象とした漂砂―サクション動態効果の連成を考慮した地形動態解析―サクション動態効果の連成を考慮した地形動態解析(Sassa and Watabe, 2009) を実施し，上述の各種の現地調

和域の双方を確認することができる．実際，砂州の水際お(Sassa and Watabe, 2009) を実施し，上述の各種の現地調

和域の双方を確認することができる．実際，砂州の水際お査・室内試験結果と突合せて統合的に分析・考察した．

よび中腹部では飽和度 Sr  100％であった一方，砂州頂

査・室内試験結果と突合せて統合的に分析・考察した．

よび中腹部では飽和度 Sr  100％であった一方，砂州頂

上部では飽和度 Sr = 66％と顕著に低下していた．このよ

上部では飽和度 Sr = 66％と顕著に低下していた．このよ6.4 調査・試験・解析結果と考察

うな土中水分の保持形態は，土砂の間隙・硬軟および強度

6.4 調査・試験・解析結果と考察

うな土中水分の保持形態は，土砂の間隙・硬軟および強度(1) 地下水位・空気侵入サクション・相対密度の関係の状態に大きな影響を及ぼす (Sassa and Watabe, 2007)．す(1) 地下水位・空気侵入サクション・相対密度の関係の状態に大きな影響を及ぼす (Sassa and Watabe, 2007)．す

造成砂州の鳥瞰図 (図-39) から，造成後の地形変化は主

なわち，実質飽和状態では，サクション動態の効果によっ

造成砂州の鳥瞰図 (図-39) から，造成後の地形変化は主

なわち，実質飽和状態では，サクション動態の効果によっに岸沖方向に卓越して生じていることがわかる．また，造て地下水位の低下とともに間隙比は減少し，対応する相対に岸沖方向に卓越して生じていることがわかる．また，造て地下水位の低下とともに間隙比は減少し，対応する相対

成 1 ヶ月後の砂州の粒度分布は，用いた覆砂材料に比べて，密度も約20％上昇していることがわかる．しかし，地下水

成 1 ヶ月後の砂州の粒度分布は，用いた覆砂材料に比べて，密度も約20％上昇していることがわかる．しかし，地下水

細粒分が数％減少していたものの，全体的な粒度特性は位が許容地下水位 = -163mmよりも深くなると，不飽和状

細粒分が数％減少していたものの，全体的な粒度特性は位が許容地下水位 = -163mmよりも深くなると，不飽和状

D50 = 0.2mm～0.3mm と概ね維持されていた．当該砂州の態となり，相対密度も40％程度と土砂は緩く留まっている

D50 = 0.2mm～0.3mm と概ね維持されていた．当該砂州の態となり，相対密度も40％程度と土砂は緩く留まっている

地下水位，空気侵入サクションの換算水頭値と相対密度のことがわかる．

地下水位，空気侵入サクションの換算水頭値と相対密度のことがわかる．

関係を図-40(a)に示す．同図の空気侵入サクション値 saev

一方，造成半年後には，地形変動によって当初造成した関係を図-40(a)に示す．同図の空気侵入サクション値 saev

一方，造成半年後には，地形変動によって当初造成したは，各地の砂質干潟および砂浜において有効性が実証され2つの砂州が岸側の単一の砂州に変化した (図-39)．また，は，各地の砂質干潟および砂浜において有効性が実証され2つの砂州が岸側の単一の砂州に変化した (図-39)．また，てきている本報告の４章に記した式(5)によって定義され当該砂州の粒度分布は，砂州全体でほぼ一致しており，造てきている本報告の４章に記した式(5)によって定義され当該砂州の粒度分布は，砂州全体でほぼ一致しており，造るもので，造成土砂の平均値を表している．

成半年後において土質として均質化していた．そして，図るもので，造成土砂の平均値を表している．

成半年後において土質として均質化していた．そして，図-40(b)のサクションと空気侵入サクションの関係は，造成

本図から，造成後まもない砂州において，飽和域と不飽-40(b)のサクションと空気侵入サクションの関係は，造成

本図から，造成後まもない砂州において，飽和域と不飽― 36 ―― 36 ―

3636

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

0.6

初期入力地形

2010年 5月

0.4
0.3
0.2

MLWS + saev /γw

不飽和 (s > saev)

MLWS

飽和 (s ≤ saev)

標高: m

Dr = 63.8%

0.5

0.1

侵食

トラフ
0

Dr = 39.7%

-0.1

20

40

20

40

60

80

100

120

図-42

沖－岸距離: m

80

100

0.3

MLWS + saev /γw

不飽和 (s > saev)

0.2

MLWS

飽和 (s ≤ saev)

0.2

堆積
侵食

トラフ

-0.2

0

0

Dr = 39.7%

-0.1

20

40

0

20

40

60

80

100

120

図-42

沖－岸距離: m

地形動態の解析結果

60

80

100

120

沖－岸距離: m

造成前

-0.2

漂砂－サクション動態効果の連成による造成砂州

砂州の頂上部

バー

0

0.1

120

(b)

漂砂－サクション動態効果の連成による造成砂州
地形動態の解析結果(b)
砂州地形調査2010年 10月
2010年 11月

0.6
0.5
0.4

MLWS + saev /γw

0.3

Dr = 71.0%

不飽和 (s > saev)
飽和 (s ≤ saev)

土砂の間隙・硬軟および強度は，サクション動態の効果に

0.1

動態の厳しさが増すにつれて，間隙比は著しく低下し，対0応する相対密度も砂州の水際でのDr  20%から砂州頂-0.1

Dr = 27.5%

造成前

-0.2
0

20

40

60

80

100

上部でDr = 80%と実に50％以上の高いレベルで顕著に上

2010年 11月

0.6
0.5
0.4

MLWS + saev /γw

0.3

Dr = 71.0%

不飽和 (s > saev)
飽和 (s ≤ saev)

る．実際，いずれの地点でも実測飽和度 Sr  100%となっ土砂の間隙・硬軟および強度は，サクション動態の効果によって大きく変化する．すなわち，同図より，サクション

MLWS

0.1

動態の厳しさが増すにつれて，間隙比は著しく低下し，対応する相対密度も砂州の水際でのDr  20%から砂州頂

0-0.1

Dr = 27.5%

造成前

-0.2
0

20

40

(2) 地形動態－土砂環境場の統合分析結果

沖－岸距離 : m

砂州上の全ての調査地点が飽和域であったことを意味すていたことを確認している．このような実質飽和の下では，

Dr = 81.2%

Dr = 39.5%

0.2

昇したことがわかる．

120

2010年 8月
2010年 10月

る．実際，いずれの地点でも実測飽和度 Sr  100%となっよって大きく変化する．すなわち，同図より，サクション

MLWS

砂州地形調査砂州上の全ての調査地点が飽和域であったことを意味すていたことを確認している．このような実質飽和の下では，

Dr = 81.2%

Dr = 39.5%

0.2

土砂環境調査 2010年 8月

2010年 8月

標 高: m

土砂環境調査 2010年 8月

標 高: m0.4

沖－岸距離: m

造成前

-0.2
0

60

Dr = 63.8%

0.5

-0.2

0

初期入力地形
0.4

Dr = 44.7%, Sr = 66.7%

0.6

堆積

0

2010年 2月
2010年 5月

バー

0.2

砂州地形調査土砂環境調査 2010年 3月

砂州の頂上部

0.4

Dr = 44.7%, Sr = 66.7%

0.6

0.6

(a)

2010年 2月

標高: m

砂州地形調査土砂環境調査 2010年 3月

標 高: m(a)

標 高: m

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

60

80

100

上部でDr = 80%と実に50％以上の高いレベルで顕著に上昇したことがわかる．

120(2) 地形動態－土砂環境場の統合分析結果

沖－岸距離 : m

代表岸沖測線 A (図-39(b)) における造成砂州の地形動
図-41

造成砂州の地形動態－土砂環境場のリンクに関す態－土砂環境場のリンクに関する現地調査・室内試験の統る現地調査・室内試験の統合分析結果

合分析結果を図-41 に示す．同図(a)より，干潮時にサク

代表岸沖測線 A (図-39(b)) における造成砂州の地形動
図-41

造成砂州の地形動態－土砂環境場のリンクに関す態－土砂環境場のリンクに関する現地調査・室内試験の統る現地調査・室内試験の統合分析結果

合分析結果を図-41 に示す．同図(a)より，干潮時にサク(a) 2010年3月(a) 2010年3月

0
2
4
6
8

0
2
4
6
8
30

40

50

60

70
80
90
沖－岸距離: m

100110

S波速度: m/s
500
280
160
100
40

自律安定化した砂州の頂上部(b) 2010年8月
0
2
4
6
8
30

40

50

60

70
80
90
沖－岸距離: m

100

120

110

図-43 造成砂州の地盤構造変化に関する高精度表面波探査結果

120

30

40

50

60

70
80
90
沖－岸距離: m

100110

S波速度: m/s
500
280
160
100
40

自律安定化した砂州の頂上部(b) 2010年8月
0
2
4
6
8
30

40

50

60

70
80
90
沖－岸距離: m

100

110

図-43 造成砂州の地盤構造変化に関する高精度表面波探査結果― 37 ―― 37 ―

37

37

120

120

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

底生生物の種類数

H  MLWS 

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

s aev

w

D  H  H org ,
5月

8月

10月

底生生物の種類数

H  MLWS (10)

D  H  H org ,ここに MLWS は大潮平均低潮面，Horg は造成前の地盤高で

11月

5月

8月

10月

ある．造成高が上式(9)による地盤高を上回る場合には，大潮干潮時に地盤表層が不飽和状態となりうるため，サクション動態の効果が十分に期待できない．一方，造成高が当
図-44 造成砂州の底生生物種の動態に関する調査結果

該地盤高の近傍に位置することは，地盤表層が潮汐作用下(Sta.1-5 は砂州地形内部の地点を表す)において常に実質飽和状態となり，かつ，前述の許容地下水位内で最大のサクション動態効果が期待できることを意味する．図-41 の調査・分析結果は，本メカニズムの帰結として，上式(9)および(10)と整合するかたちで潮間帯砂saev) では，サクション動態による高密度化の程度は小さい

州の自律安定性が発現することを実証するものである．まため，地盤高が高く飽和度 Sr が低くなるほど土砂は緩く留た，本指針の有効性は，沿岸方向における地形断面の調査

り (Dr =44.7%)，その結果，当該領域にある砂州 (バー) は

分析結果 (図-39 参照) においても同様に成り立つことを岸沖方向に大きく変動したことがわかる．一方，図-41 (b)明らかにしている．

より，上述の地形変動の過程で砂州の頂上部が実質飽和域に達した後は，サクション動態による高密度化が進行し

6.5 まとめ(Dr = 81.2%)，表面せん断強度が顕著に (約 3 倍) 増加した

本章では，東京湾葛西沖の浅場に造成された干潟砂州を結果，地形変化が顕著に抑制されて自律安定化した．ここ対象とした一連の現地調査と室内試験および解析を実施に，上述の 3 倍とは，中央粒径 D50 が 0.2mm 程度の天然

し，筆者らが新たに見出したサクション動態効果と漂砂・の細砂 (干潟土砂) において相対密度 Dr が 40%から 80%

地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動的安定に上昇した際の冠水状態での表面せん断強度の増加割合

原理について詳しく検証した．その結果，不飽和域から実(Sassa and Watabe, 2007, 2009) を表している．実際，この質飽和域に遷移する過程すなわちサクション動態によるような実質飽和域での漂砂―サクション動態効果の連成

繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程にによる造成砂州の自律安定性の発現は図-42 に示す解析結

おいて，砂州の自律安定性が見事に発現することを明らか果，すなわち侵食・堆積過程によってトラフは動くもののにした．そして，これに基づく浅場造成高・覆砂厚の最適

バーの位置は安定していること，ならびに図-43 に示す高設計 (式(9)および(10)) を提示した．本指針は，地形安定

精度表面波探査による地盤構造変化，とりわけ自律安定化と生物多様性の両立を実現しうるものである．

した砂州の頂上部で S 波速度が顕著に増加したことにおいても明瞭に確認することができる．

7. 結論

そして，図-44 において，造成砂州が安定化した後 (10月, 11 月) は，底生生物種が顕著に増加したことがみてと本報告では，水と地盤と生態を融合した新たな学際領域

れる．安定したバートラフ地形の形成は，多様な地盤環境

として，筆者らが先駆的に開拓・推進している生態地盤学

が安定的に形成されることを意味する．このことは，本報の展開を通じて，干潟および砂浜海岸における多種多様な告の５章で記述した生物住環境診断チャートに基づくと，生物生態ならびに地形動態に果たす地盤環境の役割を体対応する多種多様な生物生息が実現しうることを表して系的に解明するとともに，対応する工学基盤・指針を提示

おり，上述の事実はこれらのこととよく整合している．

した．以下では，各章で得られた主な知見と今後の有用性(3) 浅場造成高・覆砂厚の最適設計指針についてまとめる．

以上の結果・考察に基づくと，砂州の自律安定性を発揮

２章では，干潟・砂浜に生息する異なる２つの典型的なさせるための最適な浅場造成高 H および覆砂厚 D を次式

二枚貝種を対象として，土砂環境動態に対する新たな２つのかたちで得ることができる．

(10)

潮干潮時に地盤表層が不飽和状態となりうるため，サクシ

において常に実質飽和状態となり，かつ，前述の許容地下

ションが空気侵入サクション値を上回る不飽和領域 (s >(9)ある．造成高が上式(9)による地盤高を上回る場合には，大該地盤高の近傍に位置することは，地盤表層が潮汐作用下(Sta.1-5 は砂州地形内部の地点を表す)

w

ここに MLWS は大潮平均低潮面，Horg は造成前の地盤高で11月

ョン動態の効果が十分に期待できない．一方，造成高が当
図-44 造成砂州の底生生物種の動態に関する調査結果

s aev

(9)

の潜砂基準と潜砂適応の存在を見出すとともに，その発現水位内で最大のサクション動態効果が期待できることを意味する．図-41 の調査・分析結果は，本メカニズムの帰ションが空気侵入サクション値を上回る不飽和領域 (s >結として，上式(9)および(10)と整合するかたちで潮間帯砂saev) では，サクション動態による高密度化の程度は小さい

州の自律安定性が発現することを実証するものである．まため，地盤高が高く飽和度 Sr が低くなるほど土砂は緩く留た，本指針の有効性は，沿岸方向における地形断面の調査

り (Dr =44.7%)，その結果，当該領域にある砂州 (バー) は

分析結果 (図-39 参照) においても同様に成り立つことを岸沖方向に大きく変動したことがわかる．一方，図-41 (b)明らかにしている．

より，上述の地形変動の過程で砂州の頂上部が実質飽和域に達した後は，サクション動態による高密度化が進行し

6.5 まとめ(Dr = 81.2%)，表面せん断強度が顕著に (約 3 倍) 増加した

本章では，東京湾葛西沖の浅場に造成された干潟砂州を結果，地形変化が顕著に抑制されて自律安定化した．ここ対象とした一連の現地調査と室内試験および解析を実施に，上述の 3 倍とは，中央粒径 D50 が 0.2mm 程度の天然

し，筆者らが新たに見出したサクション動態効果と漂砂・の細砂 (干潟土砂) において相対密度 Dr が 40%から 80%

地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動的安定に上昇した際の冠水状態での表面せん断強度の増加割合

原理について詳しく検証した．その結果，不飽和域から実(Sassa and Watabe, 2007, 2009) を表している．実際，この質飽和域に遷移する過程すなわちサクション動態によるような実質飽和域での漂砂―サクション動態効果の連成

繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程にによる造成砂州の自律安定性の発現は図-42 に示す解析結

おいて，砂州の自律安定性が見事に発現することを明らか果，すなわち侵食・堆積過程によってトラフは動くもののにした．そして，これに基づく浅場造成高・覆砂厚の最適

バーの位置は安定していること，ならびに図-43 に示す高設計 (式(9)および(10)) を提示した．本指針は，地形安定

精度表面波探査による地盤構造変化，とりわけ自律安定化と生物多様性の両立を実現しうるものである．

した砂州の頂上部で S 波速度が顕著に増加したことにおいても明瞭に確認することができる．

7. 結論

そして，図-44 において，造成砂州が安定化した後 (10月, 11 月) は，底生生物種が顕著に増加したことがみてと本報告では，水と地盤と生態を融合した新たな学際領域

れる．安定したバートラフ地形の形成は，多様な地盤環境

として，筆者らが先駆的に開拓・推進している生態地盤学

が安定的に形成されることを意味する．このことは，本報の展開を通じて，干潟および砂浜海岸における多種多様な告の５章で記述した生物住環境診断チャートに基づくと，生物生態ならびに地形動態に果たす地盤環境の役割を体対応する多種多様な生物生息が実現しうることを表して系的に解明するとともに，対応する工学基盤・指針を提示

おり，上述の事実はこれらのこととよく整合している．

した．以下では，各章で得られた主な知見と今後の有用性(3) 浅場造成高・覆砂厚の最適設計指針についてまとめる．

以上の結果・考察に基づくと，砂州の自律安定性を発揮

２章では，干潟・砂浜に生息する異なる２つの典型的なさせるための最適な浅場造成高 H および覆砂厚 D を次式

二枚貝種を対象として，土砂環境動態に対する新たな２つのかたちで得ることができる．

の潜砂基準と潜砂適応の存在を見出すとともに，その発現― 38 ―― 38 ―

3838

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

機構を解明した．そして，これらの定量的な基準が，干潟・解き明かすことに成功したと同時に，生物多様性の保全・機構を解明した．そして，これらの定量的な基準が，干潟・解き明かすことに成功したと同時に，生物多様性の保全・

砂浜における稚貝から成貝にかけた二枚貝の空間分布と再生に直接資する科学技術体系／新基盤を構築し，２つの砂浜における稚貝から成貝にかけた二枚貝の空間分布と再生に直接資する科学技術体系／新基盤を構築し，２つの行動・形状適応に果たす役割と重要性について明らかにし

干潟造成事業での検証を通じて，その有効性を包括的に実行動・形状適応に果たす役割と重要性について明らかにし

干潟造成事業での検証を通じて，その有効性を包括的に実た．現在および将来における海面上昇は，長期にわたり地証したものである．

た．現在および将来における海面上昇は，長期にわたり地証したものである．

下水位変動の状態を変化させることから，潮間帯土砂のサ

６章では，東京湾葛西沖の浅場に造成された干潟砂州を下水位変動の状態を変化させることから，潮間帯土砂のサ

６章では，東京湾葛西沖の浅場に造成された干潟砂州をクション動態，相対密度，および，硬さの顕著な変化をも対象として，筆者らが新たに見出したサクション動態効果

クション動態，相対密度，および，硬さの顕著な変化をも対象として，筆者らが新たに見出したサクション動態効果

たらす．二枚貝の土砂環境動態に対する系統的な応答特性と漂砂・地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動たらす．二枚貝の土砂環境動態に対する系統的な応答特性と漂砂・地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動に基づくと，本章で得られた知見は，潮間帯における現在的安定原理について詳しく検証した．その結果，同原理にに基づくと，本章で得られた知見は，潮間帯における現在的安定原理について詳しく検証した．その結果，同原理におよび将来の土砂環境変化に対する二枚貝応答の基盤と基づいて予測した安定地盤高，具体的には，不飽和域からおよび将来の土砂環境変化に対する二枚貝応答の基盤と基づいて予測した安定地盤高，具体的には，不飽和域からして有効に資することができる．

実質飽和域に遷移する過程すなわちサクション動態によして有効に資することができる．

実質飽和域に遷移する過程すなわちサクション動態によ

３章では，各種の生態地盤実験，モデルの構築および土る繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程

３章では，各種の生態地盤実験，モデルの構築および土る繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程

砂環境／分布形成の一体調査によって，巣穴底生生物が，において，砂州地形の自律安定性が見事に発現することを

砂環境／分布形成の一体調査によって，巣穴底生生物が，において，砂州地形の自律安定性が見事に発現することを自らの巣穴発達のための最適・限界サクション場を探知す

明らかにした．そして，これに基づく浅場造成高・覆砂厚

自らの巣穴発達のための最適・限界サクション場を探知す

明らかにした．そして，これに基づく浅場造成高・覆砂厚る“生物センサ”を有し，地表サクションの空間勾配に基づの最適設計指針 (式(9)および(10)) を提示した．本知見は，る“生物センサ”を有し，地表サクションの空間勾配に基づの最適設計指針 (式(9)および(10)) を提示した．本知見は，いて，住活動に適した場を自ら選択して巣穴活動を行うこ来襲する波・流れ外力に対して動的に安定することが強くいて，住活動に適した場を自ら選択して巣穴活動を行うこ来襲する波・流れ外力に対して動的に安定することが強くとを世界で初めて明らかにした．そして，生物個体群 (パ望まれる生物生息基盤のバリア地形デザインに資するもとを世界で初めて明らかにした．そして，生物個体群 (パ望まれる生物生息基盤のバリア地形デザインに資するもッチ) の分布が，実験・現地調査結果の双方で，提案するのである．

ッチ) の分布が，実験・現地調査結果の双方で，提案するのである．

最適住活動モデルによる予測と見事に整合するかたちで本研究で得られた以上の知見は，従来，困難であった多最適住活動モデルによる予測と見事に整合するかたちで本研究で得られた以上の知見は，従来，困難であった多現れることを示した．本結果は，巣穴底生生物が，自らの様な生物種に対応した生物住環境の評価・モニタリング・

現れることを示した．本結果は，巣穴底生生物が，自らの様な生物種に対応した生物住環境の評価・モニタリング・

住活動に適した土砂環境を選択してパッチを形成するこ管理を実現可能とし，沿岸環境・生態系の保全・回復に大住活動に適した土砂環境を選択してパッチを形成するこ管理を実現可能とし，沿岸環境・生態系の保全・回復に大とを実証するものであり，将来の生態応答予測にも活用がきく寄与するものである．また，併せて，本報告で提示しとを実証するものであり，将来の生態応答予測にも活用がきく寄与するものである．また，併せて，本報告で提示し期待できる．

た生物多様性と地形安定の両立を実現しうる工学指針は，期待できる．

た生物多様性と地形安定の両立を実現しうる工学指針は，今後の干潟・浅場造成事業において広く活用されることが４章では，砂浜の種類やタイプに依らず，空気進入サク期待される．

ション値を基準としたサクションが砂浜潮間帯の飽和・不飽和，緩密，硬さ軟らかさ等の多様な生物住環境の発現を

今後の干潟・浅場造成事業において広く活用されることが４章では，砂浜の種類やタイプに依らず，空気進入サク期待される．

ション値を基準としたサクションが砂浜潮間帯の飽和・不飽和，緩密，硬さ軟らかさ等の多様な生物住環境の発現を謝辞

支配していること，そして，異なる 3 種の小型甲殻類の生謝辞

支配していること，そして，異なる 3 種の小型甲殻類の生息限界域と高密度域の分布が，多様な生物住環境とともに本研究は，科学研究費補助金 (基盤研究 (B) 課題番号

息限界域と高密度域の分布が，多様な生物住環境とともに本研究は，科学研究費補助金 (基盤研究 (B) 課題番号

生物住活動の最適・限界条件を支配するサクションによっ18360232 および 20360216, 挑戦的萌芽研究 22656107) を生物住活動の最適・限界条件を支配するサクションによっ18360232 および 20360216, 挑戦的萌芽研究 22656107) をて統一的に規定しうることを初めて明らかにした．これら受けた．現地調査実施に際しては，国土交通省関東地方整て統一的に規定しうることを初めて明らかにした．これら受けた．現地調査実施に際しては，国土交通省関東地方整の知見は，従来の隘路を突破しており，砂浜海岸における備局, 国土交通省中国地方整備局，内閣府沖縄総合事務局，の知見は，従来の隘路を突破しており，砂浜海岸における備局, 国土交通省中国地方整備局，内閣府沖縄総合事務局，

水産資源の保全・管理に今後有効に資することが期待でき

熊本大学，各干潟の地元漁協関係者に御協力いただいた．

水産資源の保全・管理に今後有効に資することが期待でき

熊本大学，各干潟の地元漁協関係者に御協力いただいた．

る．

徳山造成干潟の調査は，五洋建設との共同研究の一部としる．

徳山造成干潟の調査は，五洋建設との共同研究の一部とし５章では，潜穴，巣穴形成，潜砂等の多様な住活動の形て実施したものであり，中瀬浩太氏，岩本裕之氏および竹５章では，潜穴，巣穴形成，潜砂等の多様な住活動の形て実施したものであり，中瀬浩太氏，岩本裕之氏および竹

態や生物個体の大きさ・重さの違いに依らず，生物住活動

山佳奈氏に御協力いただいた．新潟県の砂浜海岸における態や生物個体の大きさ・重さの違いに依らず，生物住活動

山佳奈氏に御協力いただいた．新潟県の砂浜海岸におけるの適合土砂環境場と限界土砂環境場の両者が生物種ごと

調査は，水産総合研究センター日本海区水産研究所の高田の適合土砂環境場と限界土砂環境場の両者が生物種ごと

調査は，水産総合研究センター日本海区水産研究所の高田に存在することを世界で初めて明らかにした．そして，上宜武主幹研究員および梶原直人元主任研究員 (現瀬戸内海に存在することを世界で初めて明らかにした．そして，上宜武主幹研究員および梶原直人元主任研究員 (現瀬戸内海

述の生物適合場と限界場の生物種間の複雑な相互関係を

区水産研究所主任研究員) と連携して実施したものである．

述の生物適合場と限界場の生物種間の複雑な相互関係を

区水産研究所主任研究員) と連携して実施したものである．

現地土砂環境に照らして浮き彫りにする生物住環境診断

また，葛西造成砂州の表面波探査の実施に際しては，応用

現地土砂環境に照らして浮き彫りにする生物住環境診断

また，葛西造成砂州の表面波探査の実施に際しては，応用

チャートを構築した．さらに，各地の自然・造成干潟にお地質株式会社の林宏一氏および橋本裕司氏の協力を得た．

チャートを構築した．さらに，各地の自然・造成干潟にお地質株式会社の林宏一氏および橋本裕司氏の協力を得た．

ける調査と室内試験を通じて，これまで未解明に留まってここに記し，関係各位に深謝の意を表します．

ける調査と室内試験を通じて，これまで未解明に留まってここに記し，関係各位に深謝の意を表します．

いた多種多様な干潟生物の生息分布と住み分けの実態が，いた多種多様な干潟生物の生息分布と住み分けの実態が，同チャートときわめて良く整合していることを明らかに

参考文献

同チャートときわめて良く整合していることを明らかに参考文献した．これらの結果は，“干潟は，なぜ多様な生物による

Alexander, R.R., Stanton, R.J. and Dodd, J.R. (1993)：Influence

した．これらの結果は，“干潟は，なぜ多様な生物による

Alexander, R.R., Stanton, R.J. and Dodd, J.R. (1993)：Influence

複雑な生態系が維持されているのか？”という根本的な問

of sediment grain size on the burrowing of bivalves:

複雑な生態系が維持されているのか？”という根本的な問

of sediment grain size on the burrowing of bivalves:

いに対して，新たな学際領域である生態地盤学の立場から

correlation with distribution and stratigraphic persistence

いに対して，新たな学際領域である生態地盤学の立場から

correlation with distribution and stratigraphic persistence― 39 ―― 39 ―

39

39

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

of selected neogene clams. Palaios, 8, 289-303.

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Lepidopa californica Efford (Anomura, Hippoidea), of

fine-grained intertidal sediment from Minas Basin, Bay of

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― 40 ―― 40 ―

4040

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

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国土交通省港湾局 (2003)： 海の自然再生ハンドブック．
第 2 巻，干潟編，138p．

Vincenzi, S., Caramori, G., Rossi, R. and Leo, G. (2006)：A

GIS-based habitat suitability model for commercial yield

国土交通省中国地方整備局広島港湾空港技術調査事務所

GIS-based habitat suitability model for commercial yield

国土交通省中国地方整備局広島港湾空港技術調査事務所

estimation of Tapes philippinarum in a Mediterranean(2006)： 干潟造成技術マニュアル (Ver. 1)～成功事例

estimation of Tapes philippinarum in a Mediterranean(2006)： 干潟造成技術マニュアル (Ver. 1)～成功事例

coastal lagoon (Sacca di Goro, Italy). Ecol. Model., 193,に学ぶ干潟造成技術～.

coastal lagoon (Sacca di Goro, Italy). Ecol. Model., 193,に学ぶ干潟造成技術～.

COP10 (2010) ： 生 物 多 様 性 条 約 第 10 回 締 結 国 会 議

90-104.

(COP10)．

Wada, K. (2000)：Ecological Sciences 11, Kyoto University (inリの潜砂行動に及ぼす水温,

塩分および底質粒径の影響, 日本水産学会誌, 62, 878-885．

technology to identification of tidal flat stratigraphy and its
geoenvironmental interpretation. Mar. Geol., 252, 79-88.

佐々真志，渡部要一 (2005)： 砂質干潟の土砂環境場におけるサクション動態とその果たす役割．海岸工学論文

Watabe, Y. and Sassa, S. (2012)：Sedimentary stratigraphy of

集，52，981-985．

natural intertidal flats with various characteristics.
Soils Found., 52(3), 411-429.

佐々真志，渡部要一 (2006a)： 干潟底生生物の住活動における臨界現象と適合土砂環境場の解明．海岸工学論文

Yamada, F. and N. Kobayashi (2007): Intertidal multiple sand集, 53, 1061-1065．

bars in a low-energy environment. J. Waterw., Port, Coast.
Ocean Eng., 133(5), 343-351.

(COP10)．

Wada, K. (2000)：Ecological Sciences 11, Kyoto University (in櫻井泉，瀬戸雅文 (1996)：ウバガイ, バカガイおよびアサJapanese).
Watabe, Y. and Sassa, S. (2008) ： Application of MASW

COP10 (2010) ： 生 物 多 様 性 条 約 第 10 回 締 結 国 会 議

90-104.

佐々真志，渡部要一 (2006b)：砂質干潟の生態土砂環境場

櫻井泉，瀬戸雅文 (1996)：ウバガイ, バカガイおよびアサJapanese).

リの潜砂行動に及ぼす水温,

Watabe, Y. and Sassa, S. (2008) ： Application of MASW

塩分および底質粒径の影響, 日本水産学会誌, 62, 878-885．

technology to identification of tidal flat stratigraphy and its
geoenvironmental interpretation. Mar. Geol., 252, 79-88.

佐々真志，渡部要一 (2005)： 砂質干潟の土砂環境場におけるサクション動態とその果たす役割．海岸工学論文

Watabe, Y. and Sassa, S. (2012)：Sedimentary stratigraphy of

集，52，981-985．

natural intertidal flats with various characteristics.
Soils Found., 52(3), 411-429.

佐々真志，渡部要一 (2006a)： 干潟底生生物の住活動における臨界現象と適合土砂環境場の解明．海岸工学論文

Yamada, F. and N. Kobayashi (2007): Intertidal multiple sand集, 53, 1061-1065．

bars in a low-energy environment. J. Waterw., Port, Coast.
Ocean Eng., 133(5), 343-351.

佐々真志，渡部要一 (2006b)：砂質干潟の生態土砂環境場

Yokoyama, H., Tamaki, A., Koyama, K., Ishii, Y. and Shimoda,に果たすサクションの役割－巣穴住活動／保水場のYokoyama, H., Tamaki, A., Koyama, K., Ishii, Y. and Shimoda,に果たすサクションの役割－巣穴住活動／保水場のK. et al. (2005)：Isotopic evidence for phytoplankton as a

性能評価・設計指針－．港湾空港技術研究所報告, 45(4),K. et al. (2005)：Isotopic evidence for phytoplankton as a

性能評価・設計指針－．港湾空港技術研究所報告, 45(4),major food source for macrobenthos on an intertidal

61-107．

major food source for macrobenthos on an intertidal

61-107．

佐々真志，渡部要一 (2007)： アサリの潜砂限界強度につsandflat in Ariake Sound, Japan. Mar. Ecol. Prog. Ser.,
304, 101-116.

いて．海岸工学論文集，54，1196-1200．

佐々真志，渡部要一 (2007)： アサリの潜砂限界強度につsandflat in Ariake Sound, Japan. Mar. Ecol. Prog. Ser.,
304, 101-116.

いて．海岸工学論文集，54，1196-1200．

Young, E.F., Bigg, G.R. and Grant, A. (1996)：A statistical

佐々真志，渡部要一，石井嘉一 (2007)： 干潟と砂浜の保Young, E.F., Bigg, G.R. and Grant, A. (1996)：A statistical

佐々真志，渡部要一，石井嘉一 (2007)： 干潟と砂浜の保

study of environmental influence on bivalve recruitment in

水動態機構と許容地下水位の解明．海岸工学論文集，

study of environmental influence on bivalve recruitment in

水動態機構と許容地下水位の解明．海岸工学論文集，

the Wash, England. Mar. Ecol. Prog. Ser., 143, 121-129.

54，1151-1155．

the Wash, England. Mar. Ecol. Prog. Ser., 143, 121-129.

54，1151-1155．

Zwarts, L. and Wanink, J. (1989)：Siphon size and burying

佐々真志，渡部要一，桑江朝比呂 (2008)： 鳥と地盤と底Zwarts, L. and Wanink, J. (1989)：Siphon size and burying

佐々真志，渡部要一，桑江朝比呂 (2008)： 鳥と地盤と底

depth in deposit- and suspension-feeding benthic bivalves.

生生物の関係に果たす水際土砂環境の役割．海岸工学

depth in deposit- and suspension-feeding benthic bivalves.

生生物の関係に果たす水際土砂環境の役割．海岸工学

Mar. Biol., 100, 227-240.

論文集, 55, 1171-1175．

Mar. Biol., 100, 227-240.

論文集, 55, 1171-1175．

佐々真志，渡部要一，梁順普 (2009a)： 生態地盤学の展開

巌佐庸，松本忠夫，菊池喜八郎 編 (2003)：生態学事典． 共によるアサリの潜砂性能の系統的解明．土木学会論文

立出版, 日本生態学会, 682p.

集, B2-65(1), 1116-1120．

大串隆之，近藤倫生，野田隆史 (2008)：メタ群集と空間ス
ケール．シリーズ群集生態学 5, 185p.

佐々真志，渡部要一，梁順普 (2009b)： 多種多様な干潟底生生物の住活動性能と適合・限界場の相互関係．土木

柿野純，中田喜三郎，西沢正，田口浩一 (1991)：東京湾盤学会論文集, B2-65(1), 1226-1230．

州干潟におけるアサリの生息と波浪の関係, 水産工学, 28, 51-55．

佐々真志 (2010)：生態地盤学：干潟・砂浜海岸の生態系・

佐々真志，渡部要一，梁順普 (2009a)： 生態地盤学の展開

巌佐庸，松本忠夫，菊池喜八郎 編 (2003)：生態学事典． 共によるアサリの潜砂性能の系統的解明．土木学会論文

立出版, 日本生態学会, 682p.

集, B2-65(1), 1116-1120．

大串隆之，近藤倫生，野田隆史 (2008)：メタ群集と空間ス
ケール．シリーズ群集生態学 5, 185p.

佐々真志，渡部要一，梁順普 (2009b)： 多種多様な干潟底生生物の住活動性能と適合・限界場の相互関係．土木

柿野純，中田喜三郎，西沢正，田口浩一 (1991)：東京湾盤学会論文集, B2-65(1), 1226-1230．

州干潟におけるアサリの生息と波浪の関係, 水産工学, 28, 51-55．

佐々真志 (2010)：生態地盤学：干潟・砂浜海岸の生態系・

梶 原 直 人 ， 高 田 宜 武 (2008) ： ナ ミ ノ リ ソ コ エ ビ

地形動態に果たす土砂物理環境の役割．第 9 回海環境

梶 原 直 人 ， 高 田 宜 武 (2008) ： ナ ミ ノ リ ソ コ エ ビ

地形動態に果たす土砂物理環境の役割．第 9 回海環境

Haustorioides japonicus の潜砂行動におよぼす飽和水と生物および沿岸環境修復技術に関するシンポジウ

Haustorioides japonicus の潜砂行動におよぼす飽和水と生物および沿岸環境修復技術に関するシンポジウ

位 の 影 響 に 関 す る 実 験 的 研 究 ． 水 産 工 学 , 45,

ム，特別講演冊子，1-52．

位 の 影 響 に 関 す る 実 験 的 研 究 ． 水 産 工 学 , 45,

ム，特別講演冊子，1-52．

― 42 ―― 42 ―

4242

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

佐々真志，梁順普，渡部要一，梶原直人，高田宜武 (2010a)：
砂浜海岸における水産有用魚類の餌資源生物分布にemin

果たすサクションの役割．土木学会論文集 B2-66(1),E, Ec

1126-1130．

GAM

佐々真志，渡部要一，梁順普 (2010b)：巣穴底生生物の最GLM

適住活動モデルによる土砂環境選択行動とパッチ形

律安定と浅場造成高の最適設計．土木学会論文集
B2-67(2), 1131-1135．
首藤宏幸 (2002)： 宮古湾葉の木浜に放流したホシガレイ

emax

土砂の最大間隙比

土砂の最小間隙比

砂浜海岸における水産有用魚類の餌資源生物分布に

emin

土砂の最小間隙比

二枚貝の潜砂エネルギー, 潜砂エネルギー容量

果たすサクションの役割．土木学会論文集 B2-66(1),E, Ec

二枚貝の潜砂エネルギー, 潜砂エネルギー容量

統計解析の一般化加法モデル

1126-1130．

GAM

統計解析の一般化加法モデル

GLM

統計解析の一般化線形モデル

Gs

土粒子の比重統計解析の一般化線形モデル

H

砂州の自律安定性を発揮させるための最適な浅場

D

造成高

Horg

造成前の地盤高L

二枚貝の殻長L

種苗の摂餌生態，日本栽培漁業協会，p. 49.
古川恵太，藤野智亮，三好英一，桑江朝比呂，野村宗弘，

佐々真志，渡部要一，梁順普 (2010b)：巣穴底生生物の最適住活動モデルによる土砂環境選択行動とパッチ形*成の実証．土木学会論文集 B2-66(1), 1096-1100．
佐々真志, 渡部要一, 梁

サクション動態効果の連成による生物生息砂州の自律安定と浅場造成高の最適設計．土木学会論文集
B2-67(2), 1131-1135．
首藤宏幸 (2002)： 宮古湾葉の木浜に放流したホシガレイ

Q の岸沖変化の波長

MHWS 大潮平均高潮位

G.W.L. 地表位置を基準とした地下水位

順普, 白井一洋 (2011)：漂砂－H

砂州の自律安定性を発揮させるための最適な浅場

D

造成高

Horg

造成前の地盤高L

二枚貝の殻長L

種苗の摂餌生態，日本栽培漁業協会，p. 49.
古川恵太，藤野智亮，三好英一，桑江朝比呂，野村宗弘，*

Q の岸沖変化の波長

MHWS 大潮平均高潮位

萩本幸将，細川恭史 (2000)： 干潟の地形変化に関す

MLWN 小潮平均低潮位．

萩本幸将，細川恭史 (2000)： 干潟の地形変化に関す

MLWN 小潮平均低潮位．

る現地観測－盤洲干潟と西浦造成干潟－．港湾技研資MLWS 大潮平均低潮位

る現地観測－盤洲干潟と西浦造成干潟－．港湾技研資MLWS 大潮平均低潮位料，965，1-30．

n

土砂の間隙率 e / (1+e )料，965，1-30．

n

土砂の間隙率 e / (1+e )順普, 佐々真志，渡部要一，岩本裕之，中瀬浩太

n

生物個体数

順普, 佐々真志，渡部要一，岩本裕之，中瀬浩太

n

生物個体数

(2011)：生物住活動性能チャートによる自然・造成干OP

生物住活動の適合土砂環境場(2011)：生物住活動性能チャートによる自然・造成干OP

地下水位上 (Above G.W.L.) の巣穴住活動における潟の住み分け評価分析と検証. 土木学会論文集

潟の住み分け評価分析と検証. 土木学会論文集

OPA

B2-67(2), 986-990．
OPBに発達した干潟多段バー・トラフの堆積構造とその形

地下水位下 (Below G.W.L.) の巣穴住活動における渡部要一, 佐々真志，桑江朝比呂，梁順普，田中政典(2010)：多チャンネル型表面波探査に基づいた干潟土

p

有意確率

Q

岸沖方向の局所漂砂量

生物住活動の適合土砂環境場

OP

A

OP

B

B2-67(2), 986-990．

地下水位上 (Above G.W.L.) の巣穴住活動におけるA 最適状態渡部要一，佐々真志，河野研二 (2007)：岸沖・沿岸両方向に発達した干潟多段バー・トラフの堆積構造とその形

A 最適状態

成要因，海岸工学論文集，54，1166-1170．

地下水位下 (Below G.W.L.) の巣穴住活動におけるA 最適状態

成要因，海岸工学論文集，54，1166-1170．
渡部要一, 佐々真志，桑江朝比呂，梁順普，田中政典(2010)：多チャンネル型表面波探査に基づいた干潟土

p

有意確率

Q

岸沖方向の局所漂砂量

r

相関係数

s

サクション ua－uw

s aev

空気侵入サクション

Sr

土砂の飽和度t

時間

T

Q の時間変動の周期

r

相関係数

s

サクション ua－uw

s aev

空気侵入サクション

Sr

土砂の飽和度t

時間

T

Q の時間変動の周期

a: 鉛直完全潜砂 (z* = -1, θ = 90 ± 10° ),

ua

大気圧

a: 鉛直完全潜砂 (z* = -1, θ = 90 ± 10° ),

ua

大気圧

b: 傾斜・部分潜砂 (0 < θ < 80° 又は -1 < z* < 0),uw

土砂の間隙水圧b: 傾斜・部分潜砂 (0 < θ < 80° 又は -1 < z* < 0),uw

土砂の間隙水圧c: 潜砂不可 (z* = 0, θ = 0)．

w

土砂の含水比c: 潜砂不可 (z* = 0, θ = 0)．

w

土砂の含水比砂堆積構造の評価～せん断波速度構造の考察と人工干潟安全管理手法の提案～．港湾空港技術研究所報告,
49(3), 157-196．
記号表

a,b,c

梁

A 最適状態渡部要一，佐々真志，河野研二 (2007)：岸沖・沿岸両方向a*

佐々真志，梁順普，渡部要一，梶原直人，高田宜武 (2010a)：

G.W.L. 地表位置を基準とした地下水位

順普, 白井一洋 (2011)：漂砂－

サクション動態効果の連成による生物生息砂州の自梁

土砂の最大間隙比

土粒子の比重

Gs

成の実証．土木学会論文集 B2-66(1), 1096-1100．
佐々真志, 渡部要一, 梁

emax

干潟・砂浜海岸の生物生態／地形動態に果たす地盤環境の役割－多種多様な生物住環境診断チャートと安定地形の最適設計－

二枚貝の潜砂指標,

サクション動態効果を考慮した漂砂モデルの土砂
上のせん断応力によって規定されるパラメタ

A

漂砂ポテンシャルを表す係数

CR

生物住活動の限界土砂環境場

D

砂州の自律安定性を発揮させるための最適な覆砂厚

D10土砂の有効径D50

土砂の中央粒径Dr

土砂の相対密度 (emax ― e) / (emax― emin)e

土砂の間隙比W.L. 水位x

岸沖方向の水平距離

z

地盤高

z0
z

*

二枚貝の地表上の露出高
二枚貝の正規化潜砂深さ z0/L-1

ρ

水密度

ρs

土粒子密度

γw

水の単位体積重量θ

二枚貝の潜砂角度

砂堆積構造の評価～せん断波速度構造の考察と人工干潟安全管理手法の提案～．港湾空港技術研究所報告,
49(3), 157-196．
記号表

a,b,c

a*

二枚貝の潜砂指標,

サクション動態効果を考慮した漂砂モデルの土砂
上のせん断応力によって規定されるパラメタ

A

漂砂ポテンシャルを表す係数

CR

生物住活動の限界土砂環境場

D

砂州の自律安定性を発揮させるための最適な覆砂厚

D10土砂の有効径D50

土砂の中央粒径Dr

土砂の相対密度 (emax ― e) / (emax― emin)e

土砂の間隙比W.L. 水位x

岸沖方向の水平距離

z

地盤高

z0
z

*

二枚貝の地表上の露出高
二枚貝の正規化潜砂深さ z0/L-1

ρ

水密度

ρs

土粒子密度

γw

水の単位体積重量θ

二枚貝の潜砂角度― 43 ―― 43 ―43

43

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂

佐々真志・渡部要一・梁順普・桑江朝比呂ψ

空気侵入サクション式(5)の係数値 20mm2

ψ

空気侵入サクション式(5)の係数値 20mm2

土砂の内部摩擦角



土砂の内部摩擦角

τ

波・流れによるせん断応力

τ

波・流れによるせん断応力

τ*

土砂のベーンせん断強度

τ*

土砂のベーンせん断強度

τv*

τ* < τv* の条件下で二枚貝の鉛直完全潜砂がτv*

τ* < τv* の条件下で二枚貝の鉛直完全潜砂が可能な潜砂基準τf*

可能な潜砂基準

τ* > τf* の条件下で二枚貝の潜砂が不可となる

τf*

潜砂基準

τ* > τf* の条件下で二枚貝の潜砂が不可となる
潜砂基準― 44 ―― 44 ―

44

44

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Copyright �All rights reserved. No part of this book must be reproduced by any means without the written
permission of the President of PARI
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港湾
空

CONTENTS

港

1. Role of Geoenvironment in the Benthic Ecology and Morphodynamics of Intertidal Flats and Beaches-Ecohabitat Chart and Optimal Design of Dynamically Stable Sandbars································Shinji SASSA, Yoichi WATABE, Soonbo YANG, Tomohiro KUWAE ·············· ��3

技
術
研
究
所

2. The effect of compaction grouting as a countermeasure against liquefaction······· Daiki TAKANO, Satoshi NISHIMURA, Yoshiyuki MORIKAWA, Hidenori TAKAHASHI ·············· �45

報
告3. Rheological Behavior of W/O Emulsion of Water-Heavy Oil System andFriction Loss Reduction Methods for its Flow in a PipeREPORT··································································· Isamu FUJITA, Yoshitaka MATSUZAKI ·············��75����������������
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PARI

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No.4

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