ビーチの進化

ビーチの形成は、海、湖、川の水が陸地を侵食する海岸線で起こる自然のプロセスです。何世紀にもわたって、岩石や堆積物を侵食して砂の堆積物にする反復プロセスによって砂が蓄積され、ビーチが形成されます。川のデルタは上流から運ばれてきたシルトを堆積させ、川の出口に堆積して湖や海の海岸線を広げます。津波、ハリケーン、高潮などの壊滅的な出来事は、ビーチの侵食を加速させます。

津波は地震によって引き起こされることが多い巨大な波で、大きな浸食や堆積物の移動を引き起こす可能性があります。何年もかけて堆積した砂を海岸から剥ぎ取り、沿岸の植生を壊滅させます。これらの強力な波は、通常の満潮線をはるかに超えて内陸地域を浸水させる可能性があります。さらに、津波の浸水に伴う急流は、家屋やその他の沿岸構造物を破壊する可能性があります。

高潮は、低気圧、つまり嵐に伴って陸上に押し寄せる水です。高潮は海岸の堆積や浸食を引き起こす可能性があります。^[1]歴史的に注目すべき高潮は、1953年の北海洪水、ハリケーン・カトリーナ、1970年のボーラサイクロンで発生しました。

地質学的事象と気候の両方が、地球表面と海面の相対的な高さを（徐々にまたは突然に）変化させる可能性があります。これらの事象またはプロセスにより、海岸線は継続的に変化します。

火山活動によって新しい島が作られることもあります。例えば、アイスランドのスルツェイ島は直径800メートル（2,600フィート）で、1963年11月から1967年6月の間に形成されました。 ^[2]その後、島は部分的に浸食されましたが、今後100年間は存続すると予想されています。

地震によっては、地表レベルの急激な変化を引き起こし、海岸線を劇的に変化させることがあります。構造的に制御された海岸には、カリフォルニア州のサンアンドレアス断層帯や地震の多い地中海地帯（ジブラルタルからギリシャまで）などがあります。

イタリアのポッツオーリにあるポッツオーリ湾は、1982 年 8 月から 1984 年 12 月までの間に何百回もの地震に見舞われました。1983 年 10 月 4 日に最大となった地震により、市内中心部の 8,000 棟の建物が損壊し、海底が約 2 メートル (6.6 フィート) 隆起しました。このため、ポッツオーリ湾は大型船舶が通行するには浅すぎたため、新しい岸壁を設置して港を再建する必要がありました。右上の写真は隆起前の港、右下の写真が新しい岸壁です。

海岸の緩やかな進化は、海岸沿いに堆積物が移動する波による沿岸漂流と、近くの川などの他の侵食源や堆積源との相互作用によって起こることが多い。 ^[3]

デルタは沖積システムによって養われ、砂とシルトを蓄積し、陸地からの堆積物の流入が沿岸流、潮汐、または波によって完全に除去されないほど大きい場所で成長します。

現代のデルタのほとんどは、現在の海面高水準に達した後の過去 5,000 年間に形成されました。ただし、すべての堆積物が永久にその場所に留まるわけではありません。短期的には (数十年から数世紀)、例外的な河川洪水、嵐、またはその他のエネルギーイベントによってデルタ堆積物のかなりの部分が除去されたり、デルタのローブ分布が変わったりすることがあります。また、より長い地質学的時間スケールでは、海面変動によってデルタの特徴が破壊されることがあります。

沈下とは、地球内部の地質力学的原因により、地球の表面が海面に対して下向きに動くことです。沈下とは反対に、標高が上昇する 隆起のことです。

ヴェネツィアは、おそらく沈下が進む場所の最もよく知られた例です。ヴェネツィアでは、極端な高潮や高波が来ると、定期的に洪水が発生します。この現象は、ポー川デルタ地域の若い堆積物の圧縮によって発生し、地下水とガスの採掘によってさらに悪化します。この進行する沈下を解決するための人為的な取り組みは、成功していません。

スウェーデンで3番目に大きいメーラレン湖は、氷河後退による隆起の一例です。かつては外洋船が国内奥地まで航行できる湾でしたが、最終的に湖になりました。隆起は氷河後退によって引き起こされました。氷河期の氷河の重みがなくなったことで、窪地が急速に隆起しました。2,000年間、氷が取り除かれるにつれて、隆起は年間約7.5センチメートル（3.0インチ）の速度で進行しました。氷河後退が完了すると、隆起は年間約2.5センチメートル（0.98インチ）に減速し、その後は指数関数的に減少しました。現在、年間隆起率は1センチメートル（0.39インチ）以下であり、研究ではさらに約10,000年間は隆起の回復が続くと示唆されています。氷河期の終わりからの総隆起高は最大 400 メートル (1,300 フィート) に達する可能性があります。

統合的な沿岸域管理は、沿岸に対する人間の悪影響を最小限に抑え、沿岸防衛を強化し、海面上昇やその他の自然災害に関連するリスクを軽減します。

海岸侵食は、海岸の形態変化を通じて海岸の地形 を変える生物侵食^の一種です^。近年、海岸の後退が数多く発生していますが^、これは主に人間の活動に関連する沿岸漂流物と沿岸開発の危険によるものです。

解決策は、「何もしない」から、ハードエンジニアリングとソフトエンジニアリングの要素を使用する「海岸を海側に移動」アプローチまで多岐にわたります。「海岸を海側に移動」などの介入方法は、構造物（アクロポド）の構築などのハードエンジニアリング手法と、砂丘の安定化などのソフトエンジニアリング手法を組み合わせたものです。これらの介入は、沿岸漂砂や沿岸開発の危険によって引き起こされる海岸侵食を防ぎ、海岸の進化と拡大を促進することを目的としています。

沿岸防衛に関わる5つの一般的な計画アプローチは以下のとおりです。^[4]

• 海岸の放棄：何もせず、自然のプロセスに任せます。
• 管理された撤退、再編とも呼ばれます。
• 海岸線を保持する: 海岸線強化技術を使用して、突堤などの恒久的なコンクリートおよび岩の構造物を作成します。
• 海岸を海側に移動させる: 通常は経済的に重要な地域でハードおよびソフトの介入技術を使用します。
• 限定的な介入: 通常は経済的重要性が低い地域で行われ、塩性湿地や砂丘を含むハロセレスの遷移が含まれることが多い。

沿岸工学技術には、ハード工学とソフト工学の 2 種類があります。

ハードエンジニアリング手法は「構造手法」とも呼ばれます。「海に向かって移動する」海岸の堆積は、防波堤、護岸、突堤、防波堤という 4 つの主なタイプのハードエンジニアリング構造によって促進されます。最も一般的に使用されるハード構造は、防波堤と一連の「岬突堤」（突堤で海岸に接続された防波堤）です。

構造物または防波堤の主な種類は、護岸、突堤、防波堤、護岸の 4 つです。岬突堤は防波堤と突堤を組み合わせたものです。

防波堤は傾斜した護岸の形で入射エネルギーのほとんどを方向転換し、反射波を低く抑え、乱流を大幅に減らします。設計では、ビーチへのアクセス用に階段を備えたテトラポッドやエクスブロックなどの岩やコンクリートの多孔質設計を使用します。たとえば、ニューサウスウェールズ州クロヌラビーチの防波堤[ 5 ^]ではコンクリートの壁を使用しています。水中防波堤や構造物は、波のエネルギーとビーチの浸食を遅らせるために水中のサンゴ礁を作るために建設されます。

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  潮流と生物は通過させるが、波のエネルギーは抑えるオランダの防波堤。
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  セメントで固められた歩道、草で補強された泥の護岸、そして基礎部分の砂利の護岸を備えた石造りの防波堤。

防波堤は海岸線に垂直な壁である。防波堤は一般的に一列に並べられ、防波堤群の間の領域は防波堤フィールドと呼ばれる。砂を集積する海岸に向けるために、ビーチの上流端にはやや下流側に向いた短い防波堤を配置し、ビーチの下流端には長い防波堤を配置し、両端の間には一連の防波堤を配置する。防波堤は多くの場合、蛇籠、グリーンハート、コンクリート、岩、または木で作られる。沿岸漂流物が主に一方向にある下流側に物質が蓄積し、より広く、より豊かなビーチが形成される。防波堤は費用対効果が高く、メンテナンスがほとんど必要なく、最も一般的な防御策の 1 つである。^[6]

岬防波堤または隔壁防波堤

防波堤を海岸に取り付けるために突堤が建設されると、結果として生じる T 字型構造は「ヘッドランド防波堤」、「ヘッドランド突堤」、「バルクヘッド突堤」または「バルクヘッド防波堤」と呼ばれます。突堤とヘッドランド突堤を使用すると、砂がビーチ全体に蓄積されますが、ビーチの下流端から砂が早く枯渇する傾向があります。これは緩和することができ、砂はビーチの下流端にも蓄積されます。これは、ビーチの下流側の端に長い「突堤」または「ヘッドランド突堤」を設置することで実現されます。砂の蓄積を強化するために、この「ヘッドランド突堤」から、ビーチの上流端に向かって突き出した別の一連のより小さな「ヘッドランド突堤」を設置することができます。より小さな「ヘッドランド突堤」は海岸と平行で、メインの「ヘッドランド突堤」と垂直になります。これにより、エア（砂または砂利で覆われたビーチ）が徐々に自然に形成されるようになります。ビーチの下流端近くに沿岸の島があり、「岬の防波堤」がある場合は、エア（砂利で覆われたビーチ）が徐々に自然に形成されることで、尖頭岬に変えることができます。下流端の主な「岬の防波堤」は、ハードエンジニアリングされた貯留池と草が生い茂ったマングローブの塩性湿地によってさらに安定化できます。塩性湿地は、緩い石の敷石などのソフトエンジニアリング手法を使用して作成できますが、敷石には海水路用の穴が残されています。海水路は、セメントで固めた開水路またはビーチの下に埋められたパイプにすることができます。この湿地は、ハードエンジニアリングされた砂浜に向かって細くなるように設計できます。海岸と本土の間に内陸の塩水湿地があれば、湿地を砂で埋め立てる必要がなくなり、コストが削減されます。また、湿地のマングローブや草によって、堆積物が徐々に蓄積されます。

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  コスト効率の高い木製の突堤シリーズ。
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  木製の丸太防波堤と石を詰めた木製の突堤を備えた「岬の突堤」は、安価で地元の材料を使用して簡単に構築でき、費用対効果の高いオプションです。
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  英国ノーフォーク州マンデスリーの防波堤。
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  シンガポールのイースト コースト ビーチにある「ヘッドランド グローン」は、海岸に平行な防波堤と垂直のグローンによって海岸とつながっています。高い本土は低い泥の防波堤で強化されており、草や木を植えることでさらに安定しています。

防波堤は「沖合防波堤」とも呼ばれ、波の方向と潮のエネルギーを変えるために海岸に平行に建設された沖合構造物です。波は沖合で砕けるため、浸食力を失います。これにより、より広いビーチが形成され、波のエネルギーがさらに吸収されます。一連の防波堤がビーチの岸に沿って配置されることがよくあります。

護岸は、海岸と平行に、通常はビーチの奥に向かって斜めまたは垂直に建てられた防壁で、その向こうのエリアを保護します。最も基本的な護岸は、斜めの木材で構成され、岩が埋め込まれている場合もあります。波は護岸にぶつかって砕け、エネルギーを分散して吸収します。護岸が材料の一部を捕らえるため、海岸線は障壁の後ろに保持されたビーチ材料によって保護されます。他の方法を組み合わせて使用​​しない限り、波は護岸を徐々に侵食して破壊するため、継続的なメンテナンスが必要になります。

使用される他のタイプの構造は次のとおりです。

岩石装甲は、リップラップとも呼ばれ、地元の材料を使用して海辺に設置された基礎です。これは、護岸や護岸の維持管理を軽減するための突出した足である可能性があります。沿岸漂流は妨げられません。

崖の安定化は、 余分な雨水を排水したり、崖を固定するために段々畑を作ったり、植栽やワイヤーを張ったりすることで実現できます。

水門は、保護する地域に被害を与える可能性のある高潮やその他の自然災害による被害を防ぎます。通常は開いており、自由に通行できますが、高潮の脅威にさらされると閉じます。テムズバリアは、このような構造物の一例です。

これらの構造要素は、コア要素として、または主要な構造要素のコストとメンテナンスを削減するために強化するための補助要素として、上記の構造のいずれにも組み込むことができます。

これらは、 A-jack、Akmon、Dolos、ハニカム防波堤（シービーズ）、KOLOS、テトラポッド、Xblocなどの複雑な鉄筋コンクリート物体です。単純なコンクリートブロックは、これらの複雑なコンクリート物体に置き​​換えられました。これらの物体は波の作用に対してより耐性があり、より少ないコンクリートで優れた結果を生み出すことができるためです。これらは、防波堤、突堤、防波堤、住宅などの他の構造物を建設するために使用できます。ムンバイのマリーンドライブで使用されているテトラポッドは、複雑なコンクリート物体の例です。

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  テトラポッド、マリーンドライブ、ムンバイ。
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  ドロス。
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  コロス。
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  Xブロック。

蛇籠は、岩や石を網状のケージにワイヤーで固定して作られ、崖の端や海岸に直角に、侵食されやすい場所の前に置かれます。海水が蛇籠に打ち寄せると、水は堆積物を残しながら排水され、構造物は適度な量の波のエネルギーを吸収します。蛇籠は構造物を保護するため、しっかりと固定する必要があります。蛇籠は、防波堤、突堤、防波堤、護岸、建物、水中の岩礁などの建設に使用できます。^{[引用が必要]}

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  蛇籠、石を詰めた溶接金網。

ソフトエンジニアリングは、より大きな砂の貯留層を作り、海岸線を海側に押し出すことで、「ソフト」（非永久的）な構造物を使用します。ビーチの資源を保護し、ハード構造物の悪影響を回避するため、人気が高まりました。

管理された撤退とは、海岸線を浸食したまま、建物やインフラをさらに内陸に移転させることを意味します。

ビーチの改良は「ビーチの補充」または「ビーチの養浜」とも呼ばれ、他の場所から砂を輸入し、既存のビーチに追加します。輸入する砂は、既存のビーチの材料と同等の品質でなければなりません。そうすることで、自然のローカル プロセスと融合し、悪影響を及ぼさずに済みます。防波堤や計画がなければ、毎年または複数年周期で繰り返し適用する必要があります。ビーチの養浜は、海に向かって湾曲した半月形の「岬の防波堤」構造と組み合わせて使用​​することができ、防波堤と防波堤構造の利点を兼ね備えています。

砂丘の安定化は、風で運ばれた砂を捕らえてビーチを保護し、自然なビーチの形成を促進します。フェンスは砂のトラップが吹き出し口を作り、風で運ばれた砂の捕らえを増加させるのを可能にします。アモフィラ(マラムグラス) などの植物は堆積物を固定することができます。

海岸面の排水により、海岸面下の局所的な地下水位が低下し、排水システムの上部に砂が堆積する。 ^[7]

設置、運用、保守にかかるコストは、以下の要因により異なります。

• システムの長さ（非線形コスト要素）
• 流量（砂の浸透性、電力コスト）
• 土壌条件（岩石または不浸透性地層の存在）
• 排水設備/ろ過海水利用
• 排水設計、材料の選択と設置方法
• 地理的考慮（ロケーションロジスティクス）
• 地域経済の考慮（現地の能力/コスト、現地の資材と現地の熟練労働力の入手可能性）
• 研究要件/同意プロセス。

この統合沿岸域管理の例は、ハードとソフトの両方のエンジニアリング手法を含む「海岸を海側に移動する」一般的な計画アプローチに基づいています。このシナリオでは、エンジニアリング設計に自然の海岸の地理的特徴を組み込むことで海岸の地形を最大限に活用し、メンテナンスの労力とコストを最小限に抑えます。コストは、地元の労働者がすでに使用を知っているか簡単に入手できる、無料で簡単に入手できる、または費用対効果の高い地元の材料を使用することで低く抑えられます。このソリューションには、ビーチの養浜(砂を埋めてレクリエーションエリアを作成する)、ビーチのさらなる拡張、沿岸漂流物や沿岸開発の危険によって引き起こされるビーチの浸食の防止が含まれます。設計では、下流と同じ方向にビーチに向かってわずかに傾斜した短い防波堤と、海岸に垂直な一連の「岬防波堤」、およびビーチの下流側の端にある長い「岬防波堤」と、ビーチの上流端に面してそれに垂直な小さな「岬防波堤」を使用します。

この熱帯地域の例では、海の一部は、六角形の穴が開いたコンクリート製のハニカム シービーで強化された護岸（斜面）を建設することで埋め立てることができます。護岸の一部は蛇籠で作ることができます。護岸は、砂利や岩の上 に設置されます^[8]。防波堤は、より多くのスペースが必要な場所では垂直構造と、美観上の特徴として先細りの護岸（斜面）の組み合わせになる可能性があります。護岸は、地元で入手できる材料で作ることができます。護岸の異なる部分は、蛇籠（石、砂利、木を詰めた溶接金網）やハニカム シービー（六角形の穴が開いたコンクリート製）など、異なる材料とデザインにすることができます。ハニカム シービーまたは蛇籠は下流エリアで使用できますが、マンデスリーで使用されているような木製の突堤が最も安価なオプションです。防波堤と護岸の他の部分は、セメントで固めた低い壁、蛇籠、砂利や土嚢で作った捨石の組み合わせになる。防波堤と護岸の一部、特に装飾用の蛇籠で作られた部分は露出したままにして、他の部分は低地または中地の在来植物で覆うことができる。防波堤は砂利や岩の土台 の上に設置され^[9]、護岸よりも幅が広くなるため、捨石の武装としても機能する。

埋め立て地は砂で埋め立てられ、在来種の樹木や植物を育てて美観を良くすることで安定させることができる。埋め立て地の本土側には、リゾートやビーチハウスなどの建築物の景観を遮らないよう木の高さに十分配慮した上で、在来種の熱帯樹木を密集させて植えることができる。埋め立て地は、日光浴エリアや、バー、レストラン、ウォータースポーツなどが取り囲む内陸の淡水または海水の水遊びプールやラグーンを備えた砂で満たされた安全なレクリエーションエリアを作ることで、経済的価値を高めることができる。レストランは、常緑の在来種の熱帯植物を先細りの層で植えて緑化する防波堤の近くに、引き込み式の天蓋付きエリアを設けることができる。バーは、プールやビーチ席を備えたオープンエア、ポータブル、または天蓋付き（茅葺き屋根の ニパハットと在来材のトレリス、パーゴラまたはビーチパラソル）のバーとすることができる。座席は、ゆったりとくつろげるリクライニング布団タイプ、砂場、ビーチの砂入りビーンバッグ、竹、古びた素朴な流木、風化の少ない豊富な地元産木材など、環境に優しい地元の天然素材で作られた地元製のデザイナースツール/椅子とテーブルなどがあります。

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  一連のトレリスがガーデンルームの壁を形成しています。
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  イタリアの木製のトレリスに生育するツル性グラウンドセル。
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  カサ レドンダは、フィリピンの国民的英雄ホセ リサールがダピタンに亡命中に建てた 5 つのニパ ハウスのうちの 1 つです。^[10]
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  イフガオ族の高床式俵家屋。^[11]

地中海では、過去数千年にわたってデルタが継続的に成長してきました。6000年から7000年前に海面が安定し、連続した河川システム、一時的な急流、その他の要因により、この着実な堆積が始まりました。沿岸地域の人間による集中的な利用は比較的最近の現象であるため（ナイル川デルタを除く）、ビーチの輪郭は過去数世紀まで主に自然の力によって形成されていました。

例えばバルセロナでは、海岸の付加は中世後期に港湾建設によって付加率が上昇するまでは自然なプロセスでした。

小アジアにおけるイオニア系ギリシャ人の大都市の一つであったエフェソスの港は、近くの川からの堆積物で埋まり、現在では海から5キロメートル（3.1マイル）離れている。同様に、かつて古代ローマの近くにあった重要な港であったオスティアも、海岸線がゆっくりと海側に移動したため、現在では数キロメートル内陸にある。

ブルージュは中世初期に港となり、1050年頃まで海からアクセス可能でした。しかし、その当時、ブルージュと海を結ぶ自然な道は土砂で埋まってしまいました。1134年、暴風雨による洪水で深い水路、ズウィンが開き、15世紀までズウィンからブルージュまでの運河によって街と海が結ばれていました。ブルージュは、この目的のためにダムやスロイスなどいくつかの外港を利用しなければなりませんでした。1907年、ゼーブルッヘに新しい海港が開設されました。

現在、低地海岸の重要な部分が後退しており、砂が失われ、ビーチの面積が縮小しています。この損失は急速に起こる可能性があります。ビーチの後退にはさまざまな理由があり、その中には他の理由（人為的変化の程度）よりも自然なものがあります。この例として、カリフォルニア州のセート、ポーランド、ポルトガルのアヴェイロ、オランダ、北海沿岸のその他の地域で発生しています。ヨーロッパでは、海岸侵食が広範囲に（少なくとも 70%）広がっており、非常に不規則に分布しています。

カリフォルニアのビーチやその他の海岸線の特徴は、ビーチの砂の利用可能性、海岸に及ぼす波や海流のエネルギー、砂の動きに影響を与えるその他の物理的プロセスに応じて変化します。この海岸線に沿ってビーチが形成され維持されるためには、砂が絶えず供給されることが必要です。ダム建設や河川の導水路化など、多くの人間の活動により、海に到達する砂の供給が減少しました。これにより、ビーチの補給が妨げられ、常にさまざまなレベルの浸食にさらされてきた海岸線がさらに脆弱になっています。内陸からの砂の供給を改善するための実用的な解決策はほとんどないため、海岸線の浸食の管理は、カリフォルニアの海岸線に沿った陸と海の境界面に引き続き重点を置くことになるでしょう。

港の入り口を保護したり、ビーチを維持したり、沿岸構造物を保護する目的で防波堤、突堤、または突堤場を建設したことで、海岸線に沿った砂の移動が促進されることも、阻害されることもありました。防護構造物は砂を閉じ込め、その構造物から海岸沿いにビーチを広げることができますが、海岸沿いのビーチへの砂の流れを妨げる可能性があります。

第二次世界大戦中にドイツ軍が砂丘の頂上に建設した大西洋の壁の沿岸防衛バンカーの一部は、戦後65年経った今でも3分の2の期間、水面下にあった。65年間でビーチが200メートル後退したことがわかる。

セテ付近の海岸の後退は、ローヌ川デルタの拡大による沿岸漂砂の供給中断と関係があり、ローヌ川デルタは（ほとんどのデルタと同様に）海岸の残りの部分から独立しつつあります。現在のリドの海岸線は、ローマ時代のリドから 210 メートル離れています。

オランダの海岸は砂浜と多数の砂州で構成されており、波の影響を受けやすい海岸と言えます。海岸の約 290 km は砂丘で、60 km は堤防やダムなどの構造物で保護されています。最終氷河期の終わりに氷が溶けると、海岸線は東に移動し、約 5000 年前に現在のオランダの海岸線の位置に達しました。海面上昇が停滞すると、砂の供給が減少して浜の尾根の形成が停止しました。その後、嵐の際に海が砂丘の列を突き破ると、人々は原始的な堤防や壁を築いて土地を守り始めました。砂丘は、浜辺や海岸線とともに、海に対する自然の砂の防御を提供します。オランダの約 30% は海面より低い位置にあります。

過去 30 年間で、年間約 100 万 m³ の砂がオランダの海岸から深海に失われました。北部の海岸のほとんどの部分では、深海と沿岸域の両方で浸食が発生しています。南部のほとんどの部分では、沿岸域で堆積が起こり、深海で浸食が発生しています。構造的な浸食は、陸地に対する海面上昇によるもので、場所によっては港湾ダムによって引き起こされます。オランダの海岸を 1 つのユニットとして見ると、浸食作用が見られます。相対的な海面上昇と海岸浸食の結果、 毎年約 1,200 万 m³ の砂が北海からワッデン海に移動しています。

最終氷期の間、バルト海ポーランド地域は氷とそれに伴うモレーン堆積物で覆われていました。氷河の後退により、かなりの量の未固結堆積物が残りました。現在、これらの未固結堆積物は海によって激しく侵食され、再加工されています。

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ポルトガル北部の海岸とそのビーチは、イベリア半島の大きな河川によって水が供給されていました。ドウロ川流域の大規模なダム建設により、アヴェイロ海岸への堆積物の供給が遮断され、海岸の後退が起こりました。これまでずっと、強力な保護工事が行われてきました。

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• デルタ-グローバルチェンジプログラム (DCP)
• 地中海プロデルタシステム
• EUROSION プロジェクト Web サイト