参考資料−２

平成 20 年度
第１回

中城湾港泡瀬地区環境監視委員会
地形変化予測結果

平成 20 年 7 月 14 日

内閣府沖縄総合事務局開発建設部(財)港湾空間高度化環境研究センター

平成２０年度 第１回環境監視委員会 中城湾港泡瀬地区地形変化予測検討会 報告資料①-1 ： 砂州の地形変化予測に関する検討■砂州の形成位置の特徴■検討フロー

泡瀬地区には，通信施設前と運動公園前の 2 箇所に海岸線に直角に砂州が形成されています．泡瀬地区の西側にも類似の地形が形成されており，いずれも浅瀬地形の上に砂州が形成されています．また，浅瀬地形はほぼ等間隔で形成されているという特徴もみられます．

砂州の地形変化に関して，空中写真や測量データの解析により砂州地形変化の特徴を把握し，砂州の形成・維持機構について検討しています．また，砂州の形成・維持機構を取り入れた数値シミュレーションにより，砂州形状の将来予測をおこないました．一連の検討は，図 3 に示すフローに従って実施しています．

泡瀬地区

砂州形状の変化特性の検討
約 2.0km

空中写真(1970〜2007)

長期的な砂州形状変化の特徴把握・砂州形状の変化（砂州長，砂州幅）

約 2.4km
約 3.0km

深浅測量データ(2003〜2007)
浅瀬に砂が堆積z04

中城湾奥には，浅瀬が点在し，その浅瀬の中心に海岸線に対して直角に砂州が形成されている．

近年の砂州形状変化の特徴把握・ 砂州の移動状況

現地観測データ・ 砂州の体積の変化（波浪，流況，底質）・ 外力条件との対応

数値シミュレーション

砂州の形状変化パターンを把握（波・流れ・地形変化）

・ 潮位の影響

8 (km)

図 1：泡瀬地区周辺の地形の特徴（写真は Google Earth より抽出）

・ 通常波浪，高波浪時の砂州変形■砂州の保全に関する懸案事項
砂州の保全に対する懸念事項
人工島の建設により，人工島周辺では波，流れ場が変化する

砂州の形成・維持機構の検討と将来予測と考えられるため，砂州地形への影響がどの程度及ぶかを検討する必要がある．

砂州の形成・維持機構の検討

上記の検討結果を総合的に判断し，砂州の形成・維持機構を検討する．

砂州形状変化の再現計算

砂州の移動・回復の２つの機構を考慮（対象地形：人工島なし）

した数値シミュレーションにより砂州の変形過程を再現する．

砂州形状変化の将来予測

人工島設置（I 期，II 期）時の砂州形（対象地形：I 期，II 期地形）状を予測し，影響評価をおこなう．

通信施設前の砂州：東側砂州
運動公園前の砂州：西側砂州

図 3：砂州の地形変化予測の検討フロー
図 2：泡瀬地区における砂州の形成位置1平成２０年度 第１回環境監視委員会 中城湾港泡瀬地区地形変化予測検討会 報告資料①-2 ： 砂州の地形変化予測に関する検討■空中写真による砂州地形の長期的な変遷解析
沖端．

1970〜2007 年の空中写真を収集し，長期的な砂州地形の変化について検討しました．
図 6 に示すように，砂州は 1974 年に小型船舶通航のための航路設置により人工的に分断されてい幅．

ます．図 5 は，航路掘削後の 1977 年の砂州を基準

航路掘削（1974）による砂州の分断として，図 4 に示すように，東側砂州の岸端部と沖端部位置及び砂州の幅の変化を示したものです．

岸端部が掘削航路に到達岸端．

掘削航路が埋まるまで岸端部位置は変化しない

図 5 より，①砂州の沖端位置と砂州幅については，変動はあるもののほぼ一定に保たれていること，また，②岸端部位置は掘削航路の影響により速度は変化しているものの岸側へ移動しており，砂州陸と繋がった砂州が岸向きに延伸していることが確認されました．
図 4：砂州形状の読み取り

岸端部が掘削航路に到達(1987 年)

1977年を基準とした
砂州端部の変化 (m)

0

150

1 km
1973 年 5 月

1977 年 11 月

1984 年 10 月

2000 年 11 月

図 6：東側砂州周辺の空中写真（1973 年〜2000 年）-150-300

沖沖端位置はほぼ一定

0

航路掘削後の砂州の変遷

掘削航路がほぼ埋まる(2001 年)

1.7m/yr

44m/yr-450-600
1977

岸端部
1981

1985

沖端部

岸35m/yr

岸端位置は岸向きに移動
1989
1993
1997
2001
2005
年

(m)

100
80

砂州幅

60

岸端部位置が岸向に移動している

砂州幅はほぼ一定

40200
1977

1981

1985

1989

1993
年

1997

2001

2005

図 5：空中写真より判定した砂州の沖端・岸端位置と砂州幅の変化

最近 4 ヶ年の砂州形状の変遷

東側砂州の変形特性① 沖端部位置は変動しつつもほぼ同じ位置にある．
② 岸端部位置は岸向へ移動する．

⇒

砂州は岸向きに延伸する．

③ 砂州幅は変動しつつもほぼ一定である．

2003 年 12 月

2004 年 3 月

2005 年 12 月

2007 年 6 月

図 7：東側砂州周辺の空中写真（2003 年〜2007 年）
2平成２０年度 第１回環境監視委員会 中城湾港泡瀬地区地形変化予測検討会 報告資料①-3 ： 砂州の地形変化予測に関する検討■深浅測量データによる砂州の変形特性の詳細解析
砂州の変形特性をより詳細に調べるため，2003 年以降の深浅測量データの解析をおこないました．深浅測量デ450

ータより，砂州の重心位置（M.W.L.=+1.2m，C.D.L.以上の砂州の重心として定義）の移動状況（図９，図 11）と，沖等深線が＋0.5m，C.D.L.より大きい箇所の土量変化（図 10，図 12）を算定しています．
が東西方向には階段状に西向きへ移動し，岸沖方向はほぼ一定速度で岸向きへ移動していることが確認されまし
た．重心位置が急激に西へと移動した期間（赤丸で囲んだ期間）は，台風時の波高ピーク時に H.W.L.(=+2.11m，C.D.L.)を超える潮位が観測されており，潮位が高いときに高波浪が来襲すると砂州が西向きに移動することがわかりました．

400
岸沖座標(m)

図 11 に示す砂州の重心位置の変化は，砂州の東西方向の移動と岸沖方向の移動を分けて表示しており，砂州図 12 に示す砂州の土量変化より，砂州の土量は平均的に約 500m3/年で増加しており，砂州は岸向きに延伸し350

26m/年

300
岸つつ成長していることがわかりました．

平均的に一定速度で岸向きに移動

250

200
175
東西座標(m)

岸向へは26m/年で移動

西向へはの条件で移動

C.D.L.+0.5m

台風 4 号

潮位 2.73m

波高 5.28m

台風 4 号

潮位 2.39m

波高 13.6m
潮位 2.91m

125
100
2003

1 km

波高 11.9m

150

C.D.L.+1.2m

高波浪，高潮位0

台風 23 号

東

測量範囲

西

高波浪，高潮位が重なる条件で西向きに移動

2004

2005

2006

2007

2008

年
図 11：2003 年以降の深浅測量データによる砂州の移動速度

図 8：東側砂州の測量範囲
2004 年 10 月

東側

2007 年 10 月

35000

(m)
200

30000

100

西へ移動

沖側位置は移動しない

西側 0

土量(m3)

岸側へ延伸

25000
20000

500m3/年
15000

0100

岸側

200300

400

500

600

700

800

図 9： 2004 年 10 月と 2007 年 10 月の等深線の重ね合わせ図

900 (m)

沖側

10000
2003

2004

2005

2006

2007

2008

地盤高（C.D.L.:m）

年
砂州頂部位置が岸側へ移動し，頂部高が増加している321

2003 年 7 月

H.W.L.
M.W.L.

2004 年 10 月

2007 年 10 月

図 12：2003 年以降の深浅測量データによる砂州の土量変化(C.D.L+0.5m 以上の土量)

東側砂州の変形特性（深浅測量データの解析）

00
岸側200400600
岸沖距離 (m)図 10：東側砂州の岸沖断面の投影図① 高波浪と高潮位が重なる条件で，西向きへ移動する．

800
沖側② 岸側に延伸している．延伸速度は 26ｍ/年 程度である．
③ 砂州を構成する土量(C.D.L.+0.5m 以上)は約 500m3/年で増加している．

砂州の成長

3

平成２０年度 第１回環境監視委員会 中城湾港泡瀬地区地形変化予測検討会 報告資料①-4 ： 砂州の地形変化予測に関する検討■数値シミュレーションによる外力場と砂州の変形パターンの特徴把握（２）東側砂州周辺の波浪と地形変化パターンの特徴（１）地形特性と入射波浪の特徴
中城湾は環礁に囲まれているため，泡瀬地区に到達する波浪は地形の影響を受けて大きく減衰しています．
z 中城湾は，環礁地帯（平安座島〜久高島）に囲まれた地形である．
z 泡瀬地区の干潟は，中城湾内の浅瀬上に形成されている．

数値シミュレーションにより東側砂州周辺の波・流れ及び地形変化を計算し，潮位条件（H.W.L.=+2.1m，C.D.L.と M.W.L.=+1.2m,C.D.L.の 2 種類）により，砂州の変形パターンに違いがあることが確認されました．
カラー=波高矢印＝波向

潮位=H.W.L.

潮位=M.W.L.

砂州周辺の波と流れ

久高島

z 波は浅瀬での屈折変形により，砂州周辺で波が集中環礁地帯

津堅島する．
z 潮位が低い時には，砂州に浜比嘉島
勝連半島

平安座島

中城湾

新港地区

目崎著「南島の地形-沖縄の風景を読む」によると，中城湾は数十万年前の陥没によって形成されたものとされている．

向かって波向がより集中する．
z 波の集中によって，砂州のH.W.L.時に比べ，砂州に向かって波向がより集中する．波高は小さくなる．

浅瀬での屈折変形により，砂州周辺で波が集中し，波高の増大が生じる．

頂部では，砂州形状に沿う岸向の流れが生じる．

泡瀬地区
波高・波向分布波高・波向分布

図 13：中城湾周辺の海底地形（数値は水深(m,C.D.L)を表す）
入射波＝エネルギー平均波※）（Ho=1.6m,T=7.4s,波向=ESE）z 外洋からの波は，大部分は環礁地帯で減衰し，一部が環礁の開口部より入射する．
z 泡瀬地区に来襲する波は，外洋の波高の 3 割以下に減衰する．

潮位=H.W.L.

潮位=M.W.L.

砂州の変形パターンz 潮位が高い時に砂州が岸※)

津堅島沖の観測データによれば，この波高向き移動する．

を超える波の出現確率は 25%である．

堆積

久高島

z 潮位が低い時に砂州へ土砂の供給・回復が生じる．

津堅島

浜比嘉島

上記のプロセスが繰り返さ

勝連半島

平安座島

砂州頂部が侵食し，岸側に堆積．
（砂州の岸向き移動）
水深変化量

東側砂州
新港地区

泡瀬地区

図 14：波浪変形計算．入射波＝エネルギー平均波,潮位=+1.22m,C.D.L.(M.W.L.)れることにより，砂州がその砂州周辺に土砂が堆積（砂州の回復）形状を維持しつつ移動すると考えられる．

水深変化量
侵食

図 15：東側砂州周辺の波高・波向分布（上）と水深変化（下）の計算結果
4

平成２０年度 第１回環境監視委員会 中城湾港泡瀬地区地形変化予測検討会 報告資料①-5 ： 砂州の地形変化予測に関する検討■砂州の形成・維持機構

初期 0307
地形変化後■砂州の形状変化の再現計算

現地データ（空中写真，深浅測量データ）及び波・流れ・地形変化の数値計算による検討結果を総合すると，
図 17 に示すようなメカニズムで砂州が形成・維持されていると推測できます．

砂州の変形予測は，潮位の高いときと潮位の低いときで砂州の変形パターンが異なることから，潮位を H.W.L.と M.W.L.で交互に繰り計算(4 年後)返しつつ，波・流れ・地形変化を計算する方法により計算をおこな

実測 0706

いました．

現地データに見られる砂州の変形の特徴①

高波浪と高潮位が重なる条件で，砂州が西向に移動する．⇒ 高波浪時の西向移動②

砂州の沖端位置は変わらず，岸端位置が岸向に移動する．⇒

砂州の岸向き延伸③

砂州を構成する土量が約 500m3/年で増加している．

砂州の成長

⇒

再現目標として，「砂州の沖端位置は変化せず，岸端が岸に向かって徐々に伸びる．」という現地データに見られた長期的な変形の特徴を表現できるかどうかについて検討しました．

数値シミュレーションによる砂州の変形の特徴

測量範囲

図 18 では，入射波としてエネルギー平均波（泡瀬地区に来襲する④ 波が浅瀬で屈折し，砂州の形成位置付近で集中する．⇒

砂を寄せ集める効果

全ての波のエネルギーの平均と等価な波）を与えて計算した 4 年後

⑤ 波の集中により，砂州形状に沿う流れが生じる

砂を岸向きに運ぶ効果の砂州形状と実測の砂州形状を比較しています．

⇒⑥ 潮位が高いときの岸向き移動⇒砂を岸向きに運ぶ効果が強い

両者が繰り返されて，⑦ 潮位が低いときの砂州の回復⇒砂の寄せ集める効果が強い砂州が維持される．

太線=+0.75m
細線=+0.50mの等深線を表す

実測値に認められる砂州の西向きへのシフト（高波浪の影響と考えられる）は再現されていないものの，砂州の全体の形状や岸向きへの延伸状況はよく再現されていることが確認されました．

図 16：砂州の地形変化に関する検討結果のまとめ③波の集中により砂州に沿って生じる岸向流れ砂州の形成・維持機構

図 19 は，上記と同様の計算方法による，人工島設置後の 10 年後の砂州形状の予測結果です．人工島を建設① 浅瀬地形による波の集中により，砂州の沖側および両側から砂が供給され，浅瀬の中央に堆積

図 18：砂州形状の再現計算結果■砂州形状変化の将来予測

砂州の延伸した場合，人工島なしに比べ砂州の沖端部は岸側に移動（航路による影響）して砂州の規模は縮小するものの，砂州に堆積した土砂を岸向きに運ぶし砂州が形成される．

砂州を維持する機構（砂州周辺での波の集中）は残るため，砂州の形状は維持されると予測されました．しかしながら，予測に含まれていない現象や突発的な高波浪の影響なども懸念されるため，今後も注意深く砂州の② 砂州に向かって，両側から斜めに入射する波に変形を監視すべきと考えられます．

より，砂州周辺の土砂が寄せ集められる．
③ 砂州に堆積した土砂は，特に高潮位時に生じる砂州に沿う流れにより岸向きに輸送される．
④ 岸向きに輸送された土砂は，砂州の岸側端部付近で堆積するため，砂州が岸側へむけて徐々に延伸（成長）していく．

②砂州に向かって，両側から斜め入射する波

砂州周辺の土砂を寄せ集める①浅瀬地形による波の収斂

沖の土砂を砂州へ供給

図 17：砂州の形成・維持機構の概念図
上記のプロセスで砂州が形成・維持されるためには，周辺(主に沖側)から土砂が供給される必要がある．砂州を形成している底質は，大部分がサンゴ砂等の海域起源の底質であり，沖側から土砂が供給されていることを裏付けている．しかし，サンゴ砂の生産量と砂州の成長量との関係や，砂州形成の基盤となる浅瀬地形

人工島なしの形成過程については，未だ不明な点が残されている．特に，図 2 に示したように，中城湾内には泡瀬地区と類似の地形（浅瀬の中央に形成される砂州）がほぼ等間隔（数 km 間隔）で形成されていることから，長I 期地形

II 期地形

砂州の初期地形

周期波との関連性も示唆されている．
図 19：10 年後の砂州形状の予測計算結果

5

平成２０年度 第１回環境監視委員会 中城湾港泡瀬地区地形変化予測検討会 報告資料② ： 水路部の底質環境に関する検討■水路部の底質環境変化に関する懸案事項■細粒成分の拡散計算（現況地形）
水路部：陸地と人工島に挟まれた領域

排水路 A〜C：陸域からの排水が海域へ流出

数値シミュレーションにより，降雨により排水路から供給された細粒分の堆積状況（図 A ）と，降雨後に高波浪を作用させた場合の堆積状況（図 B）を示しています．
計算結果は，降雨時には，深掘れ部内とその周辺に細粒分が堆積し，その後高波浪が作用すると，深掘れ部外縁の細粒分が再浮上し，深掘れ部内に落ち込む状況を示しています．このことは，泡瀬地区におけるシ排水路 A

ルト・粘土の堆積が深掘れ部に集中しているという現状をよく再現しています．

排水路 B

降雨時に深掘れ部外縁で堆積した底質が流入負荷を設定して計算し，深掘排水路 C

波により巻き上げられ，深掘れ部や沖の窪れ部周辺に堆積する状況が再現みに落ち込む状況が再現された．

された．

深掘れ部

深掘れ部

水路部の地形・底質変化に対する懸念事項
人工島背後（水路部）では波が建設前より静穏となり，降雨時や高波浪時に発生する濁水
深掘れ部：が滞留しやすくなるため，細粒分(シルト・粘海底には，シルトや粘土)が堆積して干潟の性状が変化することが土が堆積している．

懸念される．

A侵食

BC堆積

図 A：降雨による細粒分の堆積

侵食

堆積

図 B：降雨後に高波浪が作用した場合の堆積状況■人工島設置時の将来予測■主要な検討の内容

降雨時と高波浪時の計算結果から，両者の出現率を考慮して年間堆積量を評価し，人工島の有無による水路部の深掘れ部の堆積状況の把握• 泡瀬地区の干潟の底質は，大部分が砂礫質であるが，深掘れ部内はシルト・粘土が集中して堆積していた．
• その堆積速度は，2cm/年(土量：1600m3/年)であった背後地からの流入負荷量の評価
比較

条件設定

細粒成分の拡散計算（現況地形）• シルト・粘土の供給源は，降雨時に排水路からの排水中に含まれる SS であり，SS 濃度の実測データと降水量細粒分の堆積量の変化を検討しました．本検討では，海域内にもともと存在する細粒分の含有率分布も考慮して計算し，モデルの再現性は人工島なし地形における深掘れ部の堆積速度と比較して確認しています．
シミュレーション結果より，人工島を設置した場合には，人工島背後での波の遮蔽域に細粒分が引き込まれることや，水路幅が狭くなることによる潮流流速の増大などによって，細粒分の堆積位置が人工島なしの場合に比べて変化が生じます．
下図には，I 期地形と II 期地形について，人工島なしの場合との年間堆積厚の差を示しており，水路部領域（図中赤丸で囲む領域）に着目すると，細粒分の堆積状況に大きな変化はないと予測されました．との関係に基づき SS 負荷量を設定した．
降雨時：排水路からの SS 負荷量を境界条件として与え，z

降雨時

潮流による底質の拡散過程を計算した．

z

高波浪時

高波浪時：潮流と波浪を外力とした拡散計算により，底質堆積厚差分：堆積厚差分：

I 期地形−人工島なし

II 期地形−人工島なしの再浮上・沈降過程を計算した．
再現性の検討降雨時と高波浪時の結果より，両者の出現率を考慮して足し合わせることにより，深掘れ部の堆積状況を再現した．

将来予測

人工島設置時の計算により，水路部におけるシルト・粘土z

I 期地形の堆積傾向を比較検討した．

z

II 期地形

堆積厚減少

堆積厚増加

堆積厚減少

堆積厚増加

6