ライフサイクルコストを考慮した漂砂対策の評価に関する一考察
Study of Assessment of Anti-littoral Drift Works Considering A Life Cycle Cost
蛸星 優*・加藤広之**
Yu TAKOBOSHI and Hiroyuki KATO
* (一財)漁港漁場漁村総合研究所** (一財)漁港漁場漁村総合研究所

第 1 調査研究部 研究員

第 1 調査研究部 主席主任研究員

There are some cases where dredging work has been frequently carried out at fishing ports in a coastalzone because sailing routes or anchorages were buried with drift sand. At Yokata Fishing Port, Daiisshu
Gyoko (Category I fishing port) located inside the Toyama Bay, sand sedimentation at the harborentrance that originates from discharged sediment from the Jintsu River is of particular note, and this as
the result hinders the use of the waterway. For this study project, we collected data such as past recordsof dredging work and sorted out NOWPHAS data to discuss waves and topography change
characteristics. Then we estimated burying mechanism and formulated a proposed measure.
Furthermore we performed a numerical simulation using a model for beach profile change that takes
suspended sediment into consideration and made recommendation considering a life cycle cost.
Key Words : drift sand, Toyama Bay, numerical simulation, life cycle cost

1．概要
潮位変動や波・流れの作用によって，沿岸域の漁港ではしばしば漂砂現象が発生し，漂砂による航路・泊地埋没のために頻繁に浚渫を実施している事例が見られる．
富山湾内に位置する第一種漁港である四方漁港では，平成 18 年に竣工した沖防波堤の背後に，神通川からの流出土砂を漂砂源とする港口部への砂の堆積が顕著で，航路利用に支障をきたしている．平成 20 年より，ほぼ毎年，1,400～2,700m3/年の浚渫を余儀なくされており，対策の立案が必要となっている．
本業務では，浚渫履歴などの資料を収集し，NOWPHASのデータを整理することで，波浪・地形変化特性の検討を行い，埋没メカニズムを推定し，対策案を立案した．
さらに，浮遊砂を考慮した海浜変形モデルによる数値シミュレーションを行い，水域施設を含めたライフサイクルコストを考慮し，推奨案を選定した．に，NOWPHAS のデータにおける 2002 年～2012 年の波浪観測結果を整理したものを図-3 と図-4 に示す．

NOWPHAS
伏木富山港富山

N

四方漁港

神通川

図-1 NOWPHAS 伏木富山港富山と四方漁港の位置

潜堤と海水導入のための遊水部

沖防波堤 L=100m

2．航路埋没のメカニズム
海底谷

2.1 波浪四方漁港のごく近傍で，国土交通省が常設の波浪観測(NOWPHAS 伏木富山港富山，水深 46.4m)を行っている．一般に，極浅海域の漂砂移動は高波浪時に顕著になるため，波浪観測記録を解析することで，漂砂移動の主たる外力(波，沿岸の流れ)の季節特性を把握した．
NOWPHAS 伏木富山港富山と四方漁港の位置関係を図-1

図-2 四方漁港平面図

が，2007 年～最近(2014 年)では離岸堤岸側の堆砂状況にほとんど変化がない．現状では，離岸堤群の堆砂機能に対して堆砂は飽和状態にある．
・ 離岸堤岸側の堆砂が飽和しているので，四方漁港に到達する主な漂砂は離岸堤群沖合を通過してくる漂砂であることが考えられる．

平均的な
汀線の方向

図-3 波向別波高出現頻度

平均的な
汀線の方向

図-4 波向別波浪エネルギー分布
図-3 と図-4 より，以下のことが明らかとなる．
・ 周年の卓越波向は NNE であり，富山湾の開口方向と一致する．
・ 波浪エネルギーは，汀線直角方向に対して右側(東側)から作用するものが多く，波浪による沿岸漂砂は西向きであると推定される．
・ 冬季の波浪エネルギーの作用量が最も大きく，次いで秋季と春季が同程度である．

図-5 空中写真(1975 年～2014 年)

2.2 漂砂1975 年 9 月～2014 年 5 月の空中写真(図-5)を基に，汀線変化の経緯を読み取った．その結果を図-6 にまとめる．
図-5 と図-6 より，以下の漂砂特性が考えられる．
・ 沿岸漂砂の卓越方向は，漁港の西側に比べ東側の砂浜幅が広いので，西向きと推定できる．これは，前述した波浪エネルギーの特性から推定される漂砂の卓越方向と整合している．
・ 汀線の重ね合わせ図より，海岸保全施設(離岸堤)の建設にともなって砂浜幅が徐々に増大している状
況から，神通川の河口域から四方漁港までの海岸には，河川から流出した土砂が供給される．
・ 1997 年までの離岸堤背後の汀線は前進傾向である

図-6 空中写真から読み取った汀線変化

2.3 埋没機構
波浪と漂砂の特性から、漁港の埋没機構を以下のように推定した．

堆積域では浚渫を繰返す必要がある②波向 NNE が卓越(冬に最も強くなる)①神通川からの流出土砂の堆積堆積域③④沿岸漂砂の輸送⑤海底谷へ⑥沖防波堤の背後に流入して沈降する※浚渫頻度大⑥一部は港内に流入して沈降する※浚渫頻度小堆砂領域
主な流入経路図-7 航路(および港内)の埋没機構① 出水時に，河口域に流出した土砂は，粒径に応じた移動ののち沿岸域に堆積する．
② 周年卓越する NNE からの波浪が，神通川から供給された土砂を西側へ輸送する．
③ 波浪エネルギーが大きい冬季から春季にかけて多くの土砂が輸送される．
④ 海岸保全施設が面的に整備されているため，沿岸漂砂は離岸堤の沖側を移動する．
⑤ 海底谷に落ち込む沿岸漂砂がある．
⑥ 海底谷に落ち込まない漂砂(浮遊砂など)が，沖防波堤背後の静穏域さらには港内の静穏域(主防波堤背後等)に沈降して堆積する．
※ 荒天時には極浅海域一帯で土砂が巻き上がった状態となるため，導入孔からの海水の流入と一緒に港内へ流入する土砂も想定される．ただし，導入孔の竣工後の時間経過と港内の地形からその量は多くないと判断できる．

3．海浜変形モデルの妥当性の検討
3.1 適用モデル
漂砂解析では，以下に示す波浪・流動場計算モデルと浮遊砂計算モデルをカップリングしたモデルを使用した．

・ 流動場計算：修正ブシネスク方程式
・ 浮遊砂輸送計算：非平衡性を考慮した準 3 次元浮遊砂輸送モデル 1),2)

3.2 計算条件(1)波浪条件
一般に，漂砂海岸の海浜変形が顕著となるのは年数回来襲する高波浪(年数回波)の襲来時とされている．年数
回波は年上位 5 波により代表させることが多い 3)．
前出の四方漁港を含む沿岸に襲来する波浪の卓越波向を踏まえて，波向 NNE の年上位 5 波の平均有義波高を漂砂移動の代表外力とした．
波高の値は，NOWPHAS 伏木富山港富山の 10 ヵ年統計に基づく年上位 5 波の平均波高より，3.5m とした．周期の値は，波向 NNE の波高と周期の相関(図-8)より，相関式を用いて算出し，11.2 秒とした．
表-1 に示した波浪諸元にて，エネルギー平衡方程式を用いた波浪変形計算を先行し，海浜変形解析(ブシネスク方程式モデル)の計算領域の沖側境界における波浪条件を抽出して，ブシネスク方程式モデルに入力した．

表-1 漂砂シミュレーションの波浪条件
波高
周期
波向11.2 秒3.5mNNE20y = 1.8463x + 4.7209
R² = 0.2196

周期(秒)

1510

図-10 潮位図(事業計画平面図より)
5(3)底質条件
002468波高(m)

平成21年の四方漁港浚渫工事の際に実施された浚渫土砂(平成 21 年度)に対する粒度試験の結果から，中央粒径
d50=0.45mm を底質粒径とした．

図-8 波高と周期の相関(波向 NNE)

(4)地形条件

ブシネスク方程式モデルに入力した解析領域

計算格子間隔は 5m とし，計算に用いた地形データは，最新の深浅測量の結果(漁港内及び周辺)及び海底地形デジタルデータを用いて，図-11 に示すように作成した．港内及び航路については，計画水深を設定するものとし，どちらも水深を-3.0m とした．但し，航路は-0.5m の余堀を考慮する．
なお，四方漁港周辺の沿岸全域に離岸堤，潜堤，人工リーフ，突堤などが配置されている．これらの位置は衛星写真を利用して設定した．また，海浜流に与える影響が大きいために海底地形として設定する必要のある，隣接する人工リーフの形状は打出海岸の深浅測量データに従って作成した．
港内:計画水深-3.0m
航路:計画水深-3.5m

図-9 エネルギー方程式による解析領域
および地形データ-3.5m(2)潮位条件-3.0m

結果の評価では通年の地形変化量を算定することから，計算潮位を平均海面とした．
M.S.L. = D.L.+0.2m を計算潮位とした．(図-10)

図-11 ブシネスク方程式による解析領域の地形データ

4．対策案
四方漁港の航路および泊地の主な埋没要因は下記の 2つが挙げられる．

港形案 3： 港形案 1 と同等な漂砂の流入防止効果が発揮される．

港形案 1

1) 離岸堤の沖側を通過して海底谷に落ち込まずに航路に到達・流入する沿岸漂砂
2) 港口から流入して静穏な港内に沈降する土砂

遮断堆砂2)については航路への流入を低減することで緩和できることから，1)への対策に絞って，漂砂のメカニズムを考慮した検討を行い，以下の 3 港形案を立案した．
港形案 1： 東防波堤と沖防波堤を繋ぎ，東側の港口を閉じて沿岸漂砂を遮断する．
港形案 2： 漁港東側に砂止め突堤を出し，沿岸漂砂を海底谷に迂回させる．
港形案 3： 現突堤と沖防波堤を繋ぎ，東側の港口を閉じて沿岸漂砂を遮断するとともに新たに利用できる静穏な領域を創出する．

港形案 2

迂回遮断
堆砂

5．対策案の効果検討
対策による航路と港内の堆砂量を漂砂移動が活発となる高波浪時の漂砂シミュレーションにより算定し，現況の堆砂量と比較することにより堆砂低減効果を把握した．

港形案 3
通過遮断

5.1 漂砂シミュレーション結果
新たな利用

図-13 にシミュレーション結果である現況と港形案の海浜流と地形変化量分布を示す．
現況： 西向きの沿岸漂砂の外力となる西向きの強い海浜流が発生し，航路方面と海底谷方面へ分流する．それらの分流により航路の東側と海底谷の頂部付近に顕著な堆砂域が生じる．
年間堆積量は約 2,300m3 となり，これは実績である 1,400m3～2,700m3 とほぼ一致している．これより，計算の再現性は十分であると考えられる．
港形案 1： 東側の航路を閉鎖することで，航路および港内への漂砂の流入は現況に比べ約 9 割低減される．
港形案 2： 海浜流は沖に向かう流れに変わるものの，砂止め突堤と港口の間に循環流が形成され，この流れによって近隣の砂が港口付近に運ばれて堆砂する．このため，航路埋没の状
況は現況と変わらず，対策効果はあまり期待できない．

図-12 立案した対策案

5.2 港形案ごとの堆砂量と浚渫頻度
高波浪時の航路と港内の堆砂量とその堆積厚から浚渫頻度を求めた結果を表-2 に示す．
ここで，年間の堆砂量と航路内の最大堆積厚は時化時の計算結果である堆砂量と最大堆積厚を 1 年間当たりの波浪エネルギーの比率(年間の波浪エネルギー/時化の波浪エネルギー≒21) で年間に換算した値である．
航路水深は余堀を含め-3.5m とし，航路に支障が生じる水深はヒアリングより-2.5m として，年間最大堆積量より求めた．
この結果，
港形案2以外は対策を実施することにより，浚渫量は大幅に減少でき，現状で毎年実施している浚渫
を 11 年に 1 回行えば航路水深は確保できることとなった．

況

港形案 1港形案 2港形案 3

現図-13 海浜流と地形変化量の分布
表-2 港形案ごとの堆砂量比較
年間埋没量(m3)航路水深(-3.5m)が-2.5ｍになる期間

浚渫間隔

浚渫量
(航路及び港内)

全域

航路内の最大堆積厚況31,900m

3350m

2,250m3

53.5cm/年

100cm/53.5cm/年=1.87 年

1年

2,250m3/年

港形案 1300m3170m3

470m38.4cm/年100cm/8.4cm/年=11.90 年

11 年

470m3/年×11 年=5,170m3/11 年

港形案 2

1,700m3

340m3

2,040m3

30.4cm/年

100cm/30.4cm/年=3.29 年

3年

2,040m3/年×3 年=6,120m3/3 年

港形案 3

300m3

130m3

430m3

8.5cm/年

100cm/8.5cm/年=11.76 年

11 年

430m3/年×11 年=4,730m3/11 年

条件
現航路

港内

表-3 港形案ごとの概算工事費

6．ライフサイクルコスト
従来，土木施設のライフサイクルコストは，構造物の初期建設から撤去・廃棄までの施設の供用期間に発生しうる費用の総和としていたが，近年，水域施設である航路・泊地の維持管理に関する費用(維持浚渫 等)もライフサイクルコストとみなすことが出来るようになった．
そのため，本業務では維持浚渫と前掲の 3 港形案のライフサイクルコストを比較し、推奨案を選定する．

6.1 港形案の概算工事費
港形案の構造を既設外郭施設の構造を参考に概略想定
し，概算工事費を算出した．算出結果を表-3 に示す．

条件

施設延長(ｍ)

全体工事費(百万円)

港形案 186.3

223.95

港形案 260.4

134.09港形案 3197.6

512.77

6.2 ライフサイクルコストの比較
50 年間の維持浚渫，港形変更による漂砂の抑制対策 3案の 50 年間のライフサイクルコストの比較を図-14 に示す．
コスト算定の前提は次のとおりとした．
・ 港形案の建設費は既設防波堤の建設費を適用

・ 施設の維持管理費は全体工事費の 0.5%として毎年計上
・ 浚渫費の単価は浚渫実績から 4.6 千円/m3
港形案 2 は初期建設費が低いが，浚渫コストが高く，
港形案 3 はベースとなる対策工の建設費用が高い．施設を設置せずに航路水深を確保する維持浚渫案も比較的経済的であるが，ライフサイクルコストは港形案 1 が最も経済的になった．

参考文献

800

累積費用(百万円)

性の面で優れる港形案 1 を推奨案とする．
ただし，対策を実施する際は，以下の点に留意する必要がある．
・ 浚渫前後に航路と港内の水深を測定し，港内水深や浚渫量の履歴を記録・管理する．
・防砂堤は1/7程度の急勾配な斜面に建設されるので，防砂堤建設後の構造物の変状を把握する目的で，年に 1 回程度冬季風浪後に構造物の変状を調査する．

700維持浚渫

600

港形案1500
港形案2400300

港形案3200
100001020304050

経過年数(年)図-14 対策案のライフサイクルコスト① 田村仁,灘岡和夫：準三次元非平衡浮遊砂輸送モデルの開発に基づく港口部での底質浮遊と輸送に関する解析,海岸工学論文集,第 48 巻,pp526-530,2001．
② 中山哲嚴,牧野弘幸,新井雅之,大村智宏,小林学,田村仁,灘岡和夫,佐藤勝弘：港内埋没対策技術と地形変化
予 測 モ デ ル の 開 発 , 海 岸 工 学 論 文 集 , 第 53巻,pp526-530，2006.
③ 海岸施設設計便覧 2000 版,土木学会

7．まとめ
ライフサイクルコストの算出にあたり，水域施設を考慮した対策案も比較検討をすることで，より計画的で，最適な対策を講じることが出来るようになった．
本業務では，対策の効果，施工性と利用上の制約，近隣への影響，ライフサイクルコストの観点から，対策案の評価を行った．その結果，対策の効果，利用性と経済関連情報
1) 平成 26 年度四方漁港漂砂対策検討業務委託報告書
富山市