沿岸堆積物の輸送

沿岸堆積物輸送（堆積物輸送のサブセット）は、沿岸の土地形態とさまざまな物理的プロセスの複雑な相互作用です。^[1]^[2]沿岸堆積物輸送の主な要因は波活動（風波を参照）であり、潮汐と高潮（潮汐と高潮を参照）、沿岸流（海流を参照）が続きます。^[1]風によって発生する波は、外洋から海岸線へのエネルギーの移動に重要な役割を果たします。^[1]海岸に作用する物理的プロセスに加えて、堆積物のサイズ分布は、ビーチがどのように変化するかを決定する重要な要因です（粒径の決定を参照）。これらのさまざまな相互作用により、多種多様なビーチが生成されます（ビーチを参照）。沿岸の土地形態と物理的プロセスの相互作用以外に、人為的要因によるこれらの土地形態の修正もあります（人為的修正を参照）。人為的な改変の一部は、侵食を止めたり、港が堆積物で埋まるのを防ぐために導入されてきた。^[2]コミュニティ計画者、地方自治体、中央政府を支援するために、沿岸部での海岸堆積物の輸送の変化を予測するさまざまなモデルが開発されてきた。通常、大波が発生すると、堆積物は海岸から運び去られ、沖合に堆積して砂州を形成する。大きな波が収まると、堆積物はゆっくりと陸上に戻る。^[3]

歴史

1970 年代半ば、沿岸堆積物の輸送にかなりの注目が集まりました。これは、国立海洋研究大学プログラムと 1976 年の米国議会が定めた海洋研究助成金法によるところが大きいです。研究分野の 1 つに「沿岸水域で発生する流れ場における海洋堆積物の輸送を支配する流体力学法則の開発と実験的検証」が含まれていました。 ^[4]この研究要請に基づき、海洋研究助成金局は沿岸堆積物輸送研究 (NSTS) を検討、承認し、資金を提供しました。予期せぬ問題により、NSTS は 2 つの主要なフィールド実験と検証実験のみを実施しました。^[4]これは沿岸堆積物の輸送分野への大きな貢献であり、将来の研究の多くを開始するのに役立ちました。

用語集

海岸: 通常の干潮時の水面と有効な波の作用の陸側限界との間の領域。^[2]
海岸線: 水辺で潮の満ち引きに合わせて上下に移動する。^[2]
海岸: 干潮時には露出し、満潮時には水没します。
バックショア: 通常の満潮水位を超えて広がる。
沿岸域: 海岸線と波が砕け始める線の間。^[2]
ビーチ: 緩い堆積物の堆積物。後浜に限定される場合もありますが、前浜にも広がることも多いです。

ビーチプロファイル測定

海岸堆積物の輸送に何が影響しているかを判断するために、ビーチのプロファイル、堆積物の粒度、その他のさまざまな重要なパラメータを決定するためにさまざまな測定が使用されます。以下は、多数の測定のうちのいくつかです。

沿岸調査用水陸両用バギー（CRAB）

海岸のプロファイルを測定するために海岸に配備された三輪車。(詳細については、http://frf.usace.army.mil/vehicles2.stm を参照してください)

エモリービーチのプロファイル測定

ビーチのプロファイルがどのようになっているかを判断する方法の 1 つに、エモリービーチプロファイリング法があります。ベンチマークを開始すると、研究者は調査を開始するコントロールポイントを設定します。通常、このコントロールポイントは、サンプリング時間中に標高の大きな変化が発生しない程度に波浪帯から離れた場所になります。最初のベンチマークが設定されると、研究者はエモリーサンプリングデバイスを使用して、デバイスがカバーする距離にわたって標高の変化を測定します。次に、デバイスを拾い上げて、最後の調査の終了点まで移動します。これを繰り返し、海岸線に到達するまで続けます。通常、これは小潮のときに行われます (小潮の詳細については、「潮」を参照してください)。

粒度の測定

砂粒の直径は海岸全体で異なるため、堆積物の落下速度を決定するには平均粒径が使用されます。堆積物の落下速度を決定することで、どの堆積物がどこに残っているかを判断することができます。^[3]

人間の改造

防波堤
グロイン
防波堤
港湾入口の浚渫
海岸や沖合への物質の投棄
沿岸植生の減少（伐採、焼却、放牧、汚染）

モデル

沿岸地域の堆積物輸送を予測するモデルは、1970年代半ばから使用されています。沿岸堆積物輸送を計算する最初の公式の1つは、60年代末にエコ・バイカーによって開発されました。 ^[4]輸送モデルには次のようなものがあります。

XBeach (http://oss.deltares.nl/web/xbeach/)
プロファイルパラメータP ^[5]
堆積物の輸送と形態に関するエンジニアリングツールとデータベース (http://www.leovanrijn-sediment.com/page4.html)
DHI の MIKE ソフトウェア (http://www.mikepoweredbydhi.com/products/mike-21/sediments)
DELFT3D (http://oss.deltares.nl/web/delft3d/home)
TELEMAC-MASCARET: SISYPHE - 堆積物の輸送と河床の進化 (http://www.opentelemac.org/index.php/modules-list/164-sysiphe-sediment-transport-and-bed-evolution)
CoastalME (沿岸モデリング環境 - https://earthwise.bgs.ac.uk/index.php/Category:Coastal_Modeling_Environment)

参考文献

^ abc Komar, Paul D. CRC 沿岸プロセスおよび侵食ハンドブック。CRC 海洋科学シリーズ。フロリダ州ボカラトン: CRC プレス、1983 年。印刷。
^ abcde Bird, ECF Coasts. An Introduction to Systematic Geomorphology、マサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT Press、1969年。印刷。
^ ab Dean, Robert G.、およびRobert A. Dalrymple。沿岸プロセス：エンジニアリングアプリケーション付き。ケンブリッジ、イギリス、ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局、2002年。印刷。
^ abc シーモア、リチャードJ. 沿岸域の土砂輸送。ニューヨーク、ロンドン：プレナムプレス、1989年。印刷。
^ Dalrymple, RA、「暴風雨/通常時のビーチプロファイルの予測」、水路、港湾、沿岸、海洋工学ジャーナル、ASCE、118、2、193-200、1992年。

[Komar-1] Komar, Paul D. CRC 沿岸プロセスおよび侵食ハンドブック。CRC 海洋科学シリーズ。フロリダ州ボカラトン: CRC プレス、1983 年。印刷。

[Bird-2] Bird, ECF Coasts. An Introduction to Systematic Geomorphology、マサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT Press、1969年。印刷。

[Dean-3] Dean, Robert G.、およびRobert A. Dalrymple。沿岸プロセス：エンジニアリングアプリケーション付き。ケンブリッジ、イギリス、ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局、2002年。印刷。

[Seymour-4] シーモア、リチャードJ. 沿岸域の土砂輸送。ニューヨーク、ロンドン：プレナムプレス、1989年。印刷。

[5] Dalrymple, RA、「暴風雨/通常時のビーチプロファイルの予測」、水路、港湾、沿岸、海洋工学ジャーナル、ASCE、118、2、193-200、1992年。