新潟県沿岸全域を対象とした飛来塩分の定量評価技術の開発に関する事業
中村

文則 1・下村匠2

1 長岡技術科学大学助教

工学研究科環境社会基盤工学専攻

2 長岡技術科学大学教授

工学研究科環境社会基盤工学専攻

新潟県では，冬季の季節風の作用により，海域から飛来塩分が大量に発生するため，建設構造物の塩害が問題となっている．それを解決するためには，建設構造物に作用する飛来塩分量(表面塩分量)を正確に予測することが重要である．本申請事業では，新潟県の沿岸全域において，気象・波浪・地形を考慮した
飛来塩分量(表面塩分量)の定量的な評価方法の検討を行った．さらに，その結果を利用して塩分量の平面分布図(マップ)の作成を行った．その結果，新潟県沿岸部の気象・波浪条件および地形条件を考慮して，個別の構造物に作用する塩分量を定量的に予測できる算定式を確立することができた．さらに，新潟県沿岸部における飛来塩分量(表面塩分量)の平面的な分布を示すことができた．

キーワード:

塩害，飛来塩分，沿岸環境，コンクリート構造物

1. はじめにて構造物に作用する飛来塩分量を予測することができれ
ば，構造物に作用する塩分量の予測精度の向上につながる．
本申請事業では，新潟県の沿岸全域において，現地観測と数値シミュレーションの結果から，気象・波浪・地形を考慮した飛来塩分(表面塩分)の定量的な評価方法の検討を行った．さらに，その方法を利用して飛来塩分量(表面塩分量)の平面分布図(マップ)の作成を行った．

北陸地方に位置する新潟県では，冬季の季節風の作用により，海域から飛来塩分が大量に発生し，構造物の長期的な耐力を低下させるため問題となっている．飛来塩
分は，風や波浪の作用によって海域から発生し，風により輸送され，構造物表面に到達する．その後，長時間かけてコンクリート内部に浸透し，鉄筋を腐食させる．そのため，コンクリート構造物の塩害劣化を軽減させるた
めには，その境界条件となる構造物外部からの飛来塩分量を正確に予測することが重要である．
既往研究では，新潟県を含めた橋梁を対象とした飛来塩分の全国調査 1)が実施されており，その結果が報告されている．コンクリート標準示方書 2)では，構造物に作用する飛来塩分量(表面塩化物イオン量)を算定する方法
として，海岸からの距離や高さによる予測方法が記載されており，一般的に幅広く利用されている．これらの成果により，離岸距離から飛来塩分を簡易的に予測できるようになっている．
その一方で，飛来塩分が，構造物周辺の地形や離岸距
離だけでなく，気象・波浪にも影響を受けて変化することが報告されている．著者ら 3)は，同様の離岸距離でも周辺の気象・波浪条件の違いにより，飛来塩分量に大きく差が生じることを報告している．構造物周辺の地形条
件や離岸距離に加えて，気象・波浪条件の影響を考慮し

2. 新潟県沿岸部の気象・波浪条件の定量化
構造物に作用する飛来塩分量(表面塩分量)を評価する
ためには，気象・波浪条件の影響を定量化することが有効である．そのため，新潟県沿岸部において，冬季の気象・波浪条件の定量化を行った．
(1) 観測結果を利用する方法とその問題点
気象・波浪条件は，気象庁や国土交通省によって現地観測が実施されており，その結果が一般に公開されている．例えば，気象データは，気象庁が公開しているアメダスの観測結果があり，風速・風向や降雨量などの観測結果が時系列で公開されている．波浪データは，国土交
通省港湾局によって全国の沿岸部に全国港湾海洋波浪情報網(NOWPHAS)の観測点が配置されており，その観測結果が過去を含めて 20分～2 時間間隔で公開されている．
1

図-1 領域気象モデルの計算領域

図-3 風向頻度の計算結果と観測結果

このモデルは，米国気象センター(NCAR)やペンシルバ
ニア州立大学などの組織が共同開発し，オープンソース
として公開しているものである．地形や境界における風況，気圧などを設定することで，風況，気圧，温度などの平面的な分布を時系列で計算することが可能である．
b) 計算条件および境界条件
計算領域は，図-1 のような新潟県を中心とした東西方
向 567km，北南方向 567km の範囲である．計算領域のネ
スティングは 2 段階であり，格子間隔は第 1 領域目が3km，第 2 領域目が 1km である．第 2 領域目は，新潟県を中心とした東西方向 189km，北南方向 189km の範囲である．鉛直方向の層数は 32 層である．計算に設定した地形データは，米国地質調査所(United State Geological Survey，USGS)の 30 秒メッシュ(約 1km)である．大気データ
は，米国環境予測データ(National Center for Environmental
Prediction，NCEP)の客観解析データ(Global Final Analysis)を用いた．このデータは，水平方向に 1 度メッシュの 6 時

図-2 新潟県周辺の風速分布

これらを利用して，構造物周辺に作用する気象・波浪条
件を詳細に把握することが可能である．
しかしながら，新潟県は沿岸線の距離が長く，沿岸部に多数の構造物が設置されているといった特徴がある．
そのため，気象庁や国土交通省の観測点だけでは，すべ間間隔の風速分布が収納されている．
ての構造物に作用する気象・波浪条件を正確に予測する計算期間は，新潟県内において飛来塩分量が大きくなことは困難である．沿岸部に設置されている個別の構造
る冬季の 2016年 12月 1日 0:00～2017年 4月 10日 24:00と物に作用する気象・波浪条件を正確に把握するためには， した．計算時間間隔は 1 時間間隔である．
構造物周辺に観測点の配置が少ない場所にも対応できるc) 新潟県沿岸部の気象条件の計算結果方法を確立する必要がある．
図-2 は，新潟県周辺の風速分布を示した結果である．
図の分布は，地表面から高さ10mの位置の値を整理した結果である．図に示すように，新潟県沿岸部に作用する
風は，西～北西の方向であり，平均風速 3～6m/s の場所
新潟県沿岸部の全域に作用する気象条件を予測するたが多くなっている．佐渡島の風下側(東側)では，風速がめに，気象学・海岸工学分野で利用されている数値シミ減少している傾向が見られる．
ュレーションモデルを利用する方法について検討を行っ
図の白丸印は，気象庁の観測点の位置を示した結果でた．気象条件(風速・風向)の予測は，領域気象モデル
あり，領域気象モデルの計算結果の妥当性の検証のため
Advance Research WRF(WRF-ARW，ver. 3.6.1) 4)を利用した． に，計算結果と気象庁のアメダスの観測結果の比較を行(2) 新潟県沿岸部の気象条件の定量化a) 気象条件の予測方法

2

観測結果(気象庁)

20

計算結果(気象モデル)

相川観測点

風速(m/s)

15
10
5
0

12/1

1/1

2/1

3/1

4/1

(a) 相川観測点(気象庁)
観測結果(気象庁)

20

計算結果(気象モデル)

大潟観測点

風速(m/s)15
1050

図-5 新潟県沿岸部における風速分布
12/1

1/1

2/1

3/1

図に示すように，佐渡島西側の相川観測点と大潟観測点では，計算結果の風速が観測結果の変動を再現できていることがわかる．他の観測点においては，計算結果の風速が若干過小になる点も見られたが，変動傾向はおおむね再現できていた．これらの結果から，領域気象モデ
ルを用いて，風速・風向を再現できることがわかった．
d) 新潟県沿岸部の気象条件の定量化
新潟県沿岸部における風速を沿岸線 0～1.5km 間隔で摘出した結果を図-5 に示す．図の風速は，汀線付近の海上で摘出した風速を平均した値である．図より，計算
結果は，風速 3～6m/s 程度の範囲に分布しており，沿岸部で大きな差がないことがわかる．沿岸線距離 100～
150km の区間では，風速が若干大きくなっており，
5.4m/s 程度であった．今回の結果は，2016 年 12 月～2017
年 3 月の期間を対象したものであるため，今後，数年分

4/1(b) 大潟観測点(気象庁)
図-4 風速の計算結果と観測結果った．観測点(気象庁)の位置における風向頻度の計算結
果と観測結果を比較した結果を図-3に示す．図に示すように，風向の計算結果は，気象庁の観測結果をおおむね再現できていることがわかる．佐渡島の西側に位置する
相川観測点では，北西～西の範囲で風向の頻度が高く，冬季の日本海沿岸部の気象条件を計算で再現できていると考えられる．大潟観測点では，西方向の風向の頻度が若干過小となっているが，風向の頻度の傾向は再現できている．
図-4は，1時間間隔の風速の時系列分布を示したものである．計算で出力される風速は，瞬間的な値であるた
め，気象庁の観測結果のような平均化した値に変換を行った．一般的に，風速の瞬間値と平均値では，0.67～
0.77倍程度の差があるため，計算された風速を0.67倍での風速の計算結果から気象条件の定量化を行う予定である．
(3) 新潟県沿岸部の波浪条件の定量化
a) 波浪条件の予測方法

変換を行った．また，風速の観測結果は，測定を実施した高さで値が変化するため，地表面から10mの高さに統一して評価することとした．高さによる風速の補正は式(1)のようなべき乗則で行った．
w

z 
UK  U p K 
z 
 p

波浪条件は，気象条件の予測計算と同様に，数値シミュレーションモデルを用いて予測を行った．計算モデル
は，デルフト工学大学で開発された波浪推算モデル
SWAN(Simulating WAves Nearshore) 5)の ver.40.21A を利用した．このモデルは，既往研究 6)において日本海沿岸部の波浪予測を対象とした解析事例が報告されており，適切に計算条件を設定することで，実海域の波浪条件を予測できることが報告されている．波浪計算の基礎方程式は波作用平衡式であり，風による波の発達，減衰，非線形
干渉の物理過程を含めた予測が可能である．なお，マニ(1)

ここで，UKは高さ10m位置の風速(m/s)，Upは風速計が設置されている高さの風速(m/s)， zpは風速計が設置されている高さ(m)，zKは基準となる風速の高さ(=10.0)(m)，αwは係数であり，建築荷重指針・同解説を参考にαw=0.2とした．
3

図-6 波浪推算モデルの計算領域

図-7 新潟県周辺の波高分布の計算結果

新潟沖

5
4
3
2
1
0

12/1

1/1

3/1

2/1

4/1

(a) 新潟沖観測点

77

観測結果(NOWPHAS)

計算結果(波浪モデル)
直江津港

66
波高(m)
波高 (m)

た．計算期間は，気象条件の解析と同様に2016年12月1
日0:00～2017年4月10日24:00である．
c) 新潟県沿岸部の波浪条件の予測結果
図-7は，新潟県沿岸部の波高分布の計算結果を示したものである．図の値は，期間内における波高の平均値を示したものである．図に示すように，冬季の季節によって沖海域で波高が高くなっており，佐渡島の北西側で波高2m程度となっている．佐渡島周辺の波高は，佐渡島の背後(南東側)で低い傾向があり，南東側では波高1.0m
以下となっている．図の丸印は，全国港湾海洋波浪情報網(NOWPHAS)の観測点であり，北側が新潟沖観測点，南側が直江津港観測点である．計算結果の妥当性の検証のために，計算と観測結果との比較を行った．
図-8は，波浪推算シミュレーションの計算結果と観測結果を比較した結果である．図の値は，観測結果が2時間間隔であり，計算結果が1時間間隔の波高である．図に示すように，計算結果の波高は，観測結果の変動をおおむね再現できていることがわかる．図(a)の新潟沖観測点では，瞬間的な波高の最大値が若干過小評価になっ計算結果(波浪モデル)

66

びy方向で約0.5kmである．座標は直交座標系とした．水深および地上の標高は，一般財団法人水路協会の30秒格
子間隔データJTOPO30(領域M1407)を用いた．計算に入力する海上の風況データは，気象庁の気象予測データ
GPV(MSM)を用いた．データの時間間隔は6時間であり，平面的な空間解像度は約5kmである．波の発達モデルは，
Komenモデルを選択した．計算時間間隔は30分間隔とし観測結果(NOWPHAS)

77

波高(m)
波高 (m)

ュアルおよび実行ファイル(exe形式)が公開されており，計算モデルのコマンドファイルに計算の設定値を保存し，海域の地形データ，海上の風速データを入力すれば，計算が実行できるようになっている．
b) 計算条件および境界条件
計算領域は，図-6のようなx方向730km，y方向668kmの新潟県沿岸部を中心とした範囲である．計算格子数は，
x方向1460個，y方向1336個であり，計算格子間隔はxおよ

5
4
3
2
1
0

0
12/1

30
1/1

60
2/1

90
3/1

120
4/1

(b) 直江津港観測点
図-8 波高の計算結果と観測結果ているが，波高の変動傾向はよく再現できている．図(b)の直江津港観測点の結果では，波高が過小な値となっている期間もあるが，時系列の変動傾向はよく一致している．この結果より，数値モデルの計算結果が，新潟県沿岸部の波浪条件を再現できているといえる．
d) 新潟県沿岸部の波浪条件の定量化
図-9は，新潟県沿岸部における波高を摘出した結果である．波高の摘出は，水深35mの沿岸線距離が0.5～
1.5km間隔で行った． 図に示すように，波高は，新潟県の北側(村上市付近)で大きく，南側(糸魚川市付近)で小さくなる傾向が見られる．これは，能登半島による波浪
4図-10 地形条件の定量化(数値化)の方法

分量)を予測できるようにするために，消波施設の設置
状況や砂浜形状などの海岸地形条件を定量的に評価する
方法について検討を行った．

図-9 新潟県周辺の波高分布の計算結果の遮蔽効果が関係していると考えられる．冬季の波浪は，(2) 地形条件(海岸周辺)の定量化
西～北西方向から来襲するため，新潟県南側の一部が，海岸周辺の地形条件の定量化は，一般的に公開されて能登半島の波浪の遮蔽域に含まれ，波高が小さくなっている空中写真を利用する方法について検討を行った．空いる．また，波高は，沿岸距離100～150kmの範囲で若干
中写真は，国土地理院およびGoogleによって提供されて小さくなっているが，佐渡島による波浪の遮蔽効果であいるGoogle earthの空中写真を利用した．地形条件の定量ると考えられる．
化(数値化)は，図-10のような空中写真上に基準点 を設定し，そこから消波施設の設置位置までの距離を測定した．また，既往研究7)では，表面塩分量が，砂浜の大きさ(砂浜幅)にも影響を受けていることが明らかにされているため，基準点から汀線までの砂浜の距離(砂浜幅)も3. 沿岸部(海岸周辺)における地形条件の定量化含めて測定することにした．
大気中の飛来塩分(表面塩分量)は，風向によって輸送(1) 飛来塩分(表面塩分)に影響を与える地形条件
される方向が変化するため，基準点からの距離は，風向
飛来塩分は，海域から発生し，風によって輸送されるに応じた方向で測定を行った．風向の分割は16方位であため，海域と陸域の両方の地形の影響を受ける現象である．実際の定量化は，1時間間隔で風向に応じた距離のる．陸域の影響としては，防風林などの植栽や防風施設が飛来塩分の輸送量に影響していることが知られている． 測定を行い，それを観測期間全体で平均する方法とした．
このように空中写真から地形や風向を考慮して測定した海域・海岸の地形条件は，海底地形や消波ブロックの距離は，換算距離と定義することにした．
設置によって，飛来塩分の発生・輸送量が異なることが以上の結果より，数値シミュレーションを用いること
で，新潟県沿岸部における気象・波浪条件を定量的に評価できることが示された．

報告されている．例えば，著者ら 7)は，海底地形が飛来
塩分の発生・輸送量に影響を及ぼしていることを報告している．松永ら 8)は，消波工(消波ブロック)の背後で飛来塩分の観測を行い，その結果を報告している．山田ら
9)および佐伯ら 10)は，海域に設置されている消波ブロッ
クから飛来塩分が大量に発生していることを指摘している．ただし，消波ブロックや砂浜の形状などの違いを考慮して，飛来塩分量を算定する方法は十分に確立できていないのが現状である．海岸の地形条件の違いを定量的に評価する方法を確立できれば，構造物に作用する飛来
塩分量への影響を定量化することが可能となる．
そこで，海岸地形条件を考慮して飛来塩分量(表面塩(3) 地形条件の定量化の測定例
図-11は，国土地理院が公開している空中写真を用いて，試行的に海岸の地形条件を測定した結果である．風
向は北西方向とした．図に示すように，海岸地形は，沖海域に消波施設が設置されているような条件であり，砂浜幅(汀線から基準点までの距離)が76ｍ，供試体の設置位置から消波施設の設置位置までの距離が222.2ｍである．この結果から，空中写真を利用して砂浜の大きさや消波施設の設置位置を定量的に評価できていることがわ
かる．
5

図-12 現地観測場所

図-11 地形条件(換算距離)の測定例

4. 気象・波浪・地形条件に応じた飛来塩分量(表面塩分量)の定式化

砂浜海岸
消波施設(沖側設置)
消波施設(堤防前面)
砂浜海岸(α=1.0倍)

塩分量 Cl- (kg/m3)

気象・波浪・地形条件の影響を考慮して，構造物に作用する飛来塩分量(表面塩分量)を定量化するために，
新潟県沿岸部で実施された現地観測の結果を整理した．
さらに，その結果から飛来塩分量(表面塩分量)の算定式を構築した．
(1) 飛来塩分(表面塩分)の現地観測
a) 観測場所および観測期間

18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

No.2-162-7

2-18

砂浜または消波施設(堤防前面)
観測海岸3(No.3-1～3-3)増加率(α=1.5～3.0倍)

1-3

α=3.0

No.2-11

2.5

2.0

1.5

α=1.0

観測期間は，2016年12月19日～2017年4月1日の103日間
0
20
40
60
80
100
120
140
である．観測場所は，図-12に示す観測海岸1～9である．
換算距離 (m)観測海岸1～5は，新潟県北部に位置する海岸であり，沿図-13 表面塩分量と地形条件の関係(観測海岸 1～5)
岸線の距離が20km程度である．観測海岸6～9は，新潟県中央部に位置する海岸であり，沿岸線の距離が22km法」に基づき試料の処理を行い，イオン電極により塩化程度である．
物イオン量の測定を行った．測定は各供試体で3回つづ観測点は，海岸の砂浜や消波施設(ブロック)の設置状行い，その平均値を整理した．その後，単位体積当たり況の異なる海岸に，数十m～数百m程度の間隔で配置しの塩分量(塩化物イオン量)(kg/m3)として整理した．
c) 観測結果
観測海岸1～5の観測点の地形条件の定量化(数値化)を
b) 観測方法および分析方法
行い，塩分量の観測結果との関係について検討を行った．
表面塩分量の採取はモルタル供試体で行った．供試体
図-13は，観測海岸1～5における地形条件と表面塩分量のモルタルの配合は，水セメント比50%であり，セメンの関係を整理した結果である．図の横軸は，供試体の設
3
トが普通ポルトランドセメント(密度3.16kg/cm )，細骨材
置位置(基準点)から汀線または消波施設までの換算距離3である．換算距離の算定は，観測海岸1～5の北側に位置が川砂(密度2.96g/cm )である．供試体寸法は縦30mm，横40mm，高さ5mmである．供試体は気中養生後，供試体する気象庁鼠ヶ関観測点の観測結果を利用して，1時間単位の風向から行った．図中のプロットの種類は，丸印の暴露面以外を防水加工した．この方法で，採取されるが砂浜の地形条件，四角印が消波施設が沖側に設置され塩分量は，降雨の洗い流し作用を含んだモルタル表層のた条件，三角印が堤防前面(汀線)に消波施設が設置され
塩分量(塩化物イオン量)である．
供試体の暴露期間終了後は，現地から分析室まで運び， た条件である．白色のプロットは，空中写真だけでは分類が困難な観測点と特殊な地形条件(観測点No.3-1～3-3
モルタルを粉砕後，蒸留水に投入・攪拌し，その溶液ののような漁港などの周辺の構造物が大きく影響している
塩分量(塩化物イオン量)の測定を行った．測定方法はJCI-SC4「硬化コンクリート中に含まれる塩分の分析方もの)である．
た．観測点の配置数は，観測海岸1～5に50点，観測海岸
6～9に40点の合計90点である．

6

図に示すように，塩分量は2～14kg/m3程度の範囲に分(2) 飛来塩分(表面塩分量)の定式化
布しており，換算距離が同程度でも塩分量に差が見られ
a) 塩分量の予測モデルの構築
る．この結果から，塩分量は換算距離だけでなく，ほか
現地観測から得られた海岸の地形条件と表面塩分量のの条件の影響を受けていることがわかる．図のプロット関係から，表面塩分量の予測モデルの構築を行った．観の種類(形・色)で分類した結果では，塩分量の差に傾向
測結果で得られた表面塩分量が，海域からの距離と鉛直がある．砂浜海岸に分類された観測結果(丸印)では，塩高さに応じて減少していると仮定すれば，構造物の表面
分量が2～6kg/m3程度と少なく，汀線からの距離(砂浜の塩分量は算定式(3)のように示すことができる．
幅)に応じて減少している．
四角印の沖側に消波施設が設置されている海岸では，(3)C0  Cg  exp ( / u)  x exp(kz)
塩分量が8～12kg/m3程度となっており，砂浜海岸の2～3
ここで，C0は表面塩分量(kg/m3)，βは水平距離に応じた倍程度である．観測点No.2-11では，塩分量が4kg/m3程度と少なくなっているが，明確な理由はわかっていない．
塩分量の減衰係数(s/m2)，uは海域からの風速(m/s)，xは消四角印(白色)は，観測点No.3-1～3-3であり，特殊な地形
波施設の設置位置または汀線位置から供試体までの換算の海岸である．この点は，北西側に位置する漁港の堤防
距離(m)である，kは鉛直方向の塩分量の減衰係数(1/m)，
zは鉛直高さ(m)である．塩分発生量Cgは，気象・波浪・が，波浪の一部を遮蔽しているため，塩分量が少ない結果となっている．
地形条件を考慮した海域上における仮想的な塩分発生量(kg/m3)である．この値は，表面塩分量と同様のコンクリ
三角印の堤防前面に消波施設が設置された条件では，塩分量が砂浜海岸より大きい結果となっており，塩分量
ート中に含まれる塩分量を示した物理量(kg/m3)であり，
3
3
5～8kg/m と10～14kg/m 程度に分布している．塩分量が5
実際の大気中の飛来塩分量(mg/m2/h)や塩分濃度(kg/m3)と～8kg/m3程度の観測点は，周辺の海域に岩礁が分布しては異なる量である．
おり，その影響で消波施設に到達する波が小さくなり，
塩分発生量Cgの算定は，既往研究を参考に算定式を構
塩分量が低下したと考えられる．それ以外の観測点の塩築して求めることにした．宇多ら11)の既往研究では，海分量は，砂浜海岸の2～3倍程度である．以上の結果から， 域からの塩分の発生量をウェーバー則に基づいて式(4)
塩分量は，離岸距離だけでなく，消波施設の設置のようでモデル化している．
な地形条件の違いに影響を受けていることが示された．
(4)  b u2d) 地形条件(消波施設と換算距離)の影響評価
消波施設の設置と換算距離による影響を定量化するた
ここで，Φは塩分の発生量，bは海岸地形や波浪条件にめに，図-13に指数関数的な曲線の追記を行った．図の関係する係数，uは風速である．村上12)らの研究では，
実線は，砂浜海岸の観測結果を式(2)の指数関数で近似
風速と波の波速から求めた相対風速をウェーバー則に適した結果である．
用し，大気中の塩分量の観測結果をよく近似できることを報告している．
(2)y  y0   exp(   x)
これらの結果から，海域からの塩分発生量Cgの算定式
ここで，β’は距離による表面塩分量の減衰率(1/m)である． として，風速のウェーバー則を基本としたモデルに，波高を導入した簡易的な式(5)を構築した．
係数αは，砂浜海岸を1.0とした消波施設の設置による塩1
分量の増加率の係数である．式の各係数は，砂浜海岸の(5)
C g  C s    2   u 2  (1   )( w  H w ) 2 
u0
観測結果(丸印・黒色)と一致するように調整を行った結ここで，Csは観測結果から求めた換算塩分量(kg/m3)，u0
果であり，y0が5.0(kg/m3)，係数β’が0.007(1/m)であった．
は基準となる風速(m/s)，uは風速(m/s)，σwは風速と波高
図の実線は，係数α=1.0(砂浜海岸)を設定した結果であに関する係数(1/s)，Hwは沖海域の波高(m)である．係数λり，砂浜海岸の地形条件の観測結果をおおむね近似できは，計算に考慮する風速と波高の重み付け係数(0≦λ≦1)ている．図の点線は，係数α=1.5～3.0に変化させた条件
であり，1.0のときに風速のウェーバー則，0.0の時に波の結果である．図に示すように，消波施設が設置された
高だけを考慮した計算となる．
地形条件の観測結果は，係数α=2.0～3.0の範囲に分布していることがわかる．これは，消波施設の設置によって， b) 予測モデルの各係数の設定
算定式の各係数は，観測海岸1～5の砂浜海岸における塩分量が2～3倍程度増加していることを意味している．
観測結果から定めることにした．水平距離に応じた塩分
この結果から，消波施設による表面塩分の増加率の係数
αと距離による減少率β’を用いることで，表面塩分量に量の減衰係数βは，式(2)の距離による減衰係数β’(=β/u)と観測時の風速uから算定した．減衰係数β’は表面塩分量
与える地形条件の影響を定量的に評価できることがわかの観測結果から0.007が得られている．観測時の風速uは，る．
7

表-1 表面塩分の予測モデルの設定パラメータ
設定値
3

Cs

換算塩分量(kg/m )8.5 (λ =1.0)
9.4 (λ =0.5)
10.5 (λ =0.0)
砂浜 1.0消波施設 2.5

消波施設による塩分増加率α

風速・波高の重み付け係数λ0.0～1.0波高の換算係数(1/s)

σw

2.35

基準となる風速(m/s)

u0

5.4

β

0.038

2

距離による塩分減衰率(s/m )観測結果 塩分量Cl- (kg/m3)

項目

18
16

観測海岸1～5
観測海岸6～914

No.7-7

12

2-16

10

1-3

8

2-9
2-10

6
4
2

No.7-1200表面塩分量(施設位置)

表面塩分量(汀線位置)

C0①= Cg1・exp(-β/u・x1) + C0②= Cg2・exp(-β/u・x2)
塩分発生位置①2

係数λ=0.5

4 6 8 10 12 14 16 18
計算結果 塩分量Cl- (kg/m3)

図-15 塩分量の計算と観測結果(観測海岸 1～9)

塩分発生位置②合する必要がある．観測結果においても，塩分量の発生が海域上の消波施設と汀線位置の両方で生じている傾向
波高Hw(Hw×透過率)が見られた．既往研究13)の実験結果によれば，沖側に設砂浜
水面置されている消波施設を通過する波の波高は，0.1倍程
直立堤防
度(波の透過率=0.1)となることが報告されている．この
換算距離x2
換算距離x1
結果から，沖海域から来襲した波高を1.0とした場合に，海域上(沖側)に設置された消波施設に作用する波高が0.9，
図-14 算定方法の概略図
その背後の砂浜位置に作用する波高が0.1となるように
気象庁鼠ヶ関観測点の1時間間隔のデータを収集して求分配することにした．風速の値のみを用いて塩分発生量
めた結果から，海域方向からの平均風速を5.4m/sとすれを計算する場合(λ=1.0)では，沖側の消波施設位置で風2ば，算定式中の減衰係数βは0.038s/m となる．鉛直方向速uを0.9倍，その背後の汀線位置で風速を0.1倍に分配しの表面塩分量の減少係数kは，鉛直方向に塩分量が変化た．波の透過率については，消波施設の高さや幅に影響しないと仮定して0.0(1/m)を設定した．
を受けるが，今回の検討ではすべての消波施設の高さが換算塩分量Csは，観測海岸1～5の表面塩分量の観測結十分であるとして計算を行った．
果と一致するように値を設定した．ただし，表面塩分量c) 表面塩分量の計算結果および考察の観測結果は，使用した供試体のコンクリートの配合，
図-15は，表面塩分量の計算結果と観測結果の関係を
表面形状・凹凸，表面の含水状況に影響を受けて変化す示した結果である．図の計算結果は，風速と波高の重みる値である．さらに，供試体を設置した構造物の形状と付け係数λを0.5(波高と風向を考慮して計算)としたもの
表面位置にも影響を受けるものである．そのため，これである．図に示すように，計算結果と観測結果は，若干らの条件が本検討と大きく異なる場合には，既往研究の差が見られるが，同様の傾向を示していることがわかる．
知見および現地観測を実施した結果から，換算塩分量Cs
図の観測海岸6～9の表面塩分量は，計算結果のほうが観や減衰係数βを補正する必要がある．
測結果より全体的に大きい傾向が示された．これは，観基準風速u0は，現地観測時の海域からの平均風速
測海岸7で他の海岸と構造の異なる消波施設が設置され5.4m/sとした．係数σwは，観測海岸1～5の近傍に配置さており，そのような施設の構造の違いを計算で再現できれているNOWPHASの新潟沖波浪観測点と気象庁の鼠ヶていないためであると考えられる．消波施設の構造(種関観測点の観測結果を整理することでσw=2.35とした．海類)の違いが及ぼす影響については今後の課題とした．
岸の地形条件による塩分発生量の増加率αは，砂浜海岸
図-16は，観測海岸1～5の各観測点における表面塩分の条件で1.0であり，消波施設が設置されている条件で量の結果である．図に示すように，計算結果の表面塩分はα=2.0～3.0であることから，計算ではα=2.5とした．以量は，各観測点の観測結果の変動をおおむね再現できて
上より算定式に設定した各パラメータを表-1に整理した． いることがわかる．観測点No.1-3と2-16では，表面塩分
実際の海岸では，図-14のように海域上に消波施設が量は，観測結果のほうが計算結果より大きく示されてい設置されている条件(離岸堤)の場合が多く見られる．こる．これは，砂浜の侵食が進んでおり，堤防付近まで波のような場合では，海域上の施設位置と汀線位置の両方が来襲しているためである．空中写真による地形の判定
から塩分が発生するため，その両方を計算し，それを統では，砂浜の侵食のような急激な地形変化に対応できな消波施設(消波ブロック)

供試体

陸側

8

観測海岸1

塩分量Cl- (kg/m3)

計算結果

観測結果

20

観測海岸2

15
砂浜侵食

10
5
0

1

2 3 4 5 6
観測点(No.1-)

1

2

3 4 5 6
観測点(No.2-)

7

8

20

塩分量Cl- (kg/m3)

観測海岸2
15

砂浜侵食

消波施設の
沖側岩礁分布10

図-17 塩分の平面分布図(植栽除塩率 0%)55. 飛来塩分量(表面塩分量)の平面分布図の作成
0910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
観測点(No.2-)(1) 平面分布図の作成方法および計算条件
定量化を行った沿岸部の飛来塩分量(表面塩分量)の算
定結果を参考に，飛来塩分量(表面塩分量)の平面分布図の作成を行った．平面分布図は，算定式(5)を用いて汀
線付近の仮想的な塩分発生量 Cg を算定し，内陸部への塩分量を算定式(3)により計算した．大気中の塩分粒子
は，風によって輸送されるため，内陸部への塩分の移動
方向は，風向に一致する方向とした．
平面分布図の作成のための計算は，新潟県の沿岸部の海岸から内陸方向に 3～4km の範囲で行った．塩分量は，
陸域を 10m×10m の格子に分割し，各格子の値を算定した．算定式(5)に設定する気象・波浪条件は，2016 年 12
月 1日～2017年 3月 30日の期間で 1時間間隔の値を設定した．算定式(3)の離岸距離による塩分量の低減率 β は，
本検討の観測結果から得られた β=0.038 を設定した．ただし，この値は，海岸から 200m 程度までの範囲から得20
塩分量Cl- (kg/m3 )

観測海岸3

観測海岸4

15
10
5
0

1

2

3 4 5 6
観測点(No.3-)

1

2

1

2 3 4 5
観測点(No.4-)

620
塩分量Cl- (kg/m3 )

観測海岸5

15
10
5
0

1

2

3

4

5
6
7
観測点(No.5-)

8

9

10

られた値であるため，離岸距離が長い場合に適用できない可能性がある．そのため，今後，この係数については再検討する必要がある．

図-16 表面塩分量の計算結果の観測結果の比較

いため，このような差が生じたと考えられる．
(2) 平面分布図の計算結果
観測点No.2-9～2-10では，表面塩分量の計算結果は，飛来塩分(表面塩分量)の平面分布の計算結果を図-17
観測結果より大きくなっている．この観測点は，堤防前に示す．図は，新潟県中央部に位置する新潟市周辺の分面に消波施設が設置されているとともに，岩礁が分布している地形条件である．岩礁付近で波が砕波することで， 布である．図の塩分量は，モルタル供試体で採取されたコンクリート表層部の塩化物イオン量(単位 kg/m3)であり，堤防前面に到達する波の波高が低くなり，塩分量が減少
防風林(植栽)の影響を無視した結果である．図に示すように，海岸から内陸部へ1km程度までの範囲で塩分が一様に分布していることがわかる．汀線付近の塩分量は15mg/m3 程度である．
大気中の飛来塩分は，植栽に影響を受けて減少することが知られているため，植栽を考慮した計算を行った．

したと考えられる．今回の計算では，岩礁の分布は考慮していないため，計算結果のほうが過大となっている．
以上の結果から，海岸の地形条件を空中写真から定量化することで，消波施設が設置されているような海岸の
飛来塩分量(表面塩分量)を評価できることが示された．

9

らに，塩分量の平面分布図(マップ)を作成し，新潟県沿岸部における飛来塩分量(表面塩分量)を評価できることが明らかになった．
本検討では，塩分量の平面分布図の値については，設定している係数の妥当性を検討することができていないため，今後，現地観測を追加で実施し，その妥当性の検証を行う予定である．また，現地観測の供試体の一部が分析中であるため，後日，その結果を学会等で報告する予定である．
参考文献
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図-18 塩分の平面分布図(植栽除塩率 20%)2)

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3)

中村文則，大原涼平，滝

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匠：大気中

に供給された海水飛沫の時間・空間的な変動に関す
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4)

領 域 気 象 モ デ ル (Weather Research & Forecasting
Model)：http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/5)

図-19 塩分の平面分布図(植栽除塩率 80%)

ただし，植栽の塩分除去率は，植栽の大きさや種類等によって変化するため，塩分除去率を変化させた計算を実施した．図-18 と図-19 は，植栽の塩分除去率(10m あたり)を 20%と 80%に設定した値である．図に示すように，
防風林による塩分除去効果を考慮した場合では，その背後で塩分量が減少していることがわかる．また，塩分は，信濃川の河口から進入している傾向があり，河川上に設置されている橋梁に，比較的大きい塩分量が作用していることがわかる．

波浪推算モデル SWAN(Simulating WAves Nearshore)，
http://swanmodel.sourceforge.net/
6) 間瀬 肇，平尾博樹，國富將嗣，高山知司：SWANを用いた日本沿岸波浪推算システム構築と適用性の検証，海岸工学論文集，第 48 巻，pp.236-240，2001.
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価とその数値実験，土木学会論文集 B2(海岸工学)，
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8) 松永信博，児玉真史，櫨田 操，香月 理：冬期季
節風下において消波護岸から発生した海水飛沫の陸域への輸送に関する現地観測，土木学会論文集 No.
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10) 佐伯竜彦，竹田光明，佐々木謙二，嶋 毅：飛来塩分環境の定量評価に関する研究，土木学会論文集 E，Vol.66，No.1，pp.1-20，2010.
11) 宇多高明，小俣 篤，小西正純：海岸からの飛来塩
分量の計算モデル，海岸工学論文集，第 39 巻，6. 結論

pp.1051-1056，1992.

新潟県沿岸域を対象とした飛来塩分量の定量評価に関する検討を実施し，以下のようなことが明らかになった．
新潟県沿岸部の気象・波浪条件および地形条件を考慮して，個別の構造物に作用する飛来塩分量(表面塩分量)を定量的に予測できる算定式を確立することができた．さ

1012) 村上和男，加藤一正，清水勝義，柳嶋真一，中村聡
志，尾崎 靖，福田真人，宮城啓司，山田邦明，西守男雄：飛沫の発生と擬似植栽による飛沫抑制効果に関する現地調査，港湾技術研究所報告，第 34 巻，
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13) 久保弘一，井田康男：捨石堤背後の伝達波高について，第 20 回海岸工学講演会論文集，pp.49-54，1973.