防波堤

防波堤（または防潮堤）は、海とそれに伴う沿岸のプロセスが海岸の地形に直接影響を与える場所に建設される沿岸防衛の一形態です。防波堤の目的は、人間の居住、保護、レジャー活動の領域を潮汐、波、津波の作用から保護することです。^[1]防波堤は静的な特徴であるため、海岸の動的な性質と衝突し、陸と海の間の堆積物の交換を妨げます。^[2]

防波堤の設計では、地域の気候、海岸の位置、波の様相（波の特性と波の作用因子によって決まる）、地形の価値（形態学的特徴）が考慮される。防波堤は海岸を浸食から守る、海岸沿いのハードエンジニアリング構造物である。防波堤の建設により、堆積物の移動や輸送パターンの乱れなど、さまざまな環境問題が発生する可能性がある。 ^{[3]建設コストが高いことと相まって、}海岸の補充など、他のソフトエンジニアリング沿岸管理オプションの使用が増えている。

防波堤はさまざまな材料で建設されますが、最も一般的なものは鉄筋コンクリート、玉石、鋼鉄、蛇籠です。その他の建設材料としては、ビニール、木材、アルミニウム、グラスファイバー複合材、およびジュートとココヤシ繊維で作られた生分解性の土嚢などがあります。^[4]英国では、防波堤は干拓地または堤防建設に使用される土手を指すこともあります。建設に使用される材料の種類は沿岸生物の定着に影響を与えると仮定されていますが、正確なメカニズムはまだ特定されていません。^[5]

防波堤は入射波のエネルギーを海に反射することで機能し、侵食を引き起こすエネルギーを減らします。^[6]防波堤には2つの弱点があります。壁からの波の反射により流体力学的洗掘が発生し、前面のビーチの砂のレベルが低下する可能性があります。^{[7]防波堤は}沿岸漂流プロセス に影響を与えることで、隣接する保護されていない沿岸地域の侵食を加速させる可能性もあります。^[8]

人工の津波防壁の様々な設計には、地上および水中の防波堤から岩礁や森林を建設することまでが含まれる。^[9]災害のわずか数週間後の2005年1月から、インドは2004年のインド洋地震のような将来の災害に対する自然の防壁として、海岸にモクマオウとココナッツの 苗木を植え始めた。^[10]研究によると、沖合の津波防壁は津波の高さを最大83％減らすことができることがわかっている。^[11]

適切な防波堤の設計は、周囲の侵食プロセスを含む場所固有の側面に依存します。^[12]防波堤には、垂直、湾曲、階段状、マウンドの3つの主要なタイプがあります（下の表を参照）。

国連環境計画（UNEP）が発表した報告書によると、2004年12月26日の津波は、マングローブ、サンゴ礁、海岸植生などの自然の障壁があった地域では被害が少なかったと示唆している。スリランカで行われたこの津波に関する日本の研究では、衛星画像モデリングを使用して、さまざまな種類の樹木の関数として海岸抵抗のパラメータを確立した。^[17 ]サンゴ礁やマングローブ林などの自然の障壁は、津波の拡大と沿岸水の流れを防ぎ、洪水や高潮を緩和する。^[18]

費用便益アプローチは、防波堤が適切かどうか、またその利益が費用に見合うかどうかを判断する効果的な方法です。侵食を抑制することに加え、海岸線の強化が沿岸の自然生態系や人間の財産や活動に与える影響を考慮する必要があります。防波堤は静的な特徴であり、海岸の動的な性質と衝突し、陸と海の間の堆積物の交換を妨げる可能性があります。以下の表は、防波堤の有効性を養浜などの他の沿岸管理オプションと比較する際に使用できる、防波堤のプラス効果とマイナス効果をまとめたものです。[^{引用が必要]}

一般的に、防波堤は海岸侵食を抑制する有効な手段となり得ますが、それは防波堤がしっかりと構築され、継続的な波のエネルギーの力に耐えられる材料で作られている場合に限られます。防波堤の場所に特有の沿岸のプロセスと地形力学についてある程度理解する必要があります。防波堤は非常に役立ちます。防波堤はソフトエンジニアリングの選択肢よりも長期的な解決策を提供し、さらにレクリエーションの機会と、日常的な侵食だけでなく極端な事象からの保護を提供します。極端な自然現象は防波堤の性能の弱点を露呈させ、それらを分析することで将来の改善と再評価につながる可能性があります。^{[引用が必要]}

海面上昇は世界中の防波堤にとって問題を引き起こしている。なぜなら、海面上昇によって平常時の平均水位と異常気象時の波の高さが両方とも上昇し、現在の防波堤の高さでは対応できない可能性があるからである。^[21]長期にわたる良質の潮位計記録（GIA と、可能な場合は全地球測位システム（GPS）によるその他の垂直方向の陸地移動について補正済み）の最新の分析によると、20 世紀の海面上昇の平均率は 1.6～1.8 mm/年である。^[22]気候変動に関する政府間パネル（IPCC）（1997 年）^[23]は、今後 50～100 年間の海面上昇が加速し、2050 年までに世界の平均海面が +18 cm 上昇すると予測している。このデータは、1900 年から 1988年を通して +16～19.3 cm の上昇を含む同様の統計を計算したHannah（1990 年） ^[24]によって裏付けられている。 2012 年のスーパーストーム サンディは、海面上昇がパーフェクト ストームと組み合わさった場合に引き起こす壊滅的な影響の一例です。スーパーストーム サンディは、ニュージャージー州とニューヨーク州の防波堤と都市の海岸線に 4～5 メートルの高潮をもたらし、被害額は 700 億ドルと推定されています。^[25]この問題は、さらなるモデル化と、両方の状況で安全を確保するために必要な現在の防波堤の高さの延長と補強を決定することで克服できます。海面上昇は、洪水や津波の高さの上昇のリスクも高めます。^[要出典]

防波堤は、他の擁壁と同様に、水圧の蓄積を緩和する必要があります。水圧の蓄積は、地下水が防波堤の後ろから排水されない場合に発生します。防波堤に押し寄せる地下水は、その地域の自然地下水位、壁の後ろの地面に浸透する雨、壁を越える波などから生じます。地下水位は、高水位 (満潮) の期間にも上昇します。排水が不十分だと、防波堤が曲がったり、動いたり、曲がったり、ひび割れたり、崩壊したりすることがあります。 また、逃げる水圧が排水システム内または排水システムの周囲で土壌を侵食すると、陥没穴が発生することもあります。 ^[要出典]

異常な出来事もまた問題を引き起こす。なぜなら、ハリケーンや嵐によって引き起こされる波の強さを、通常の予想される波のパターンと比較して予測したり想像したりすることは、人間にとって容易ではないからだ。異常な出来事は、日常的な波の何百倍ものエネルギーを消散させる可能性があり、沿岸の嵐の力に耐える構造物を計算することは困難であり、その結果が手に負えないものになることもある。例えば、ニュージーランドのオマハビーチの防波堤は、日常的な波による浸食だけを防ぐように設計されたが、1976年の嵐が既存の防波堤の10メートル後ろを削り取ったとき、構造物全体が破壊された。^[12]

海洋生態系の近くに防波堤を追加すると、防波堤周辺の海域で影の影響が大きくなる可能性があります。影により水中の光と可視性が低下し、特定の種の分布や採餌能力が妨げられる可能性があります。^[26]防波堤周辺の堆積物は、自然の海岸線と比較すると、物理的特性（石灰化レベルが高い、結晶構造の構造組織が少ない、シリコン含有量が低い、マクロスケールの粗さが少ない）があまり好ましくない傾向があり、海底に生息する種にとって問題となる可能性があります。^[27]

その他の問題としては、データ記録の期間が比較的短いため、防波堤の効果の長期的傾向データが不足していること、モデル化の限界、異なるプロジェクトの比較、およびビーチの種類、材料、流れ、環境の違いにより効果が無効または不均等であることなどが挙げられます。^{[28]メンテナンス不足も防波堤の大きな問題です。2013年、}フロリダ州プンタゴルダで5,000フィート（1,500メートル）以上の防波堤が崩壊していることがわかりました。この地域の住民は毎年数百ドルを防波堤の修復プログラムに支払っています。問題は、ほとんどの防波堤が半世紀以上経過しており、豪雨だけで破壊されていることです。管理が行き届いていないと、防波堤は効果を失い、修復に費用がかかります。^[29]

防波堤の建設は古代から行われてきました。紀元前1世紀、ローマ人はカエサレア・マリティマに防波堤を建設し 、人工港（セバストス港）を作りました。建設には海水と接触すると硬化するポゾランコンクリートが使用されました。はしけが作られ、コンクリートが詰められました。はしけは所定の位置に浮かべられ、沈められました。その結果できた港/防波堤/防波堤は、2000年以上経った今でも存在しています。^[30]

最も古い海岸防衛は、イスラエル沖の地中海にある100メートルの岩の列だと考えられている。岩は、最終氷期極大期後の海面上昇からテル・フレイズの沿岸集落を守るために配置されていた。テル・フレイズは1960年に難破船を探していたダイバーによって発見されたが、2012年に嵐で砂が取り除かれるまで岩の列は発見されなかった。^[31]

最近では、1623年にイギ​​リスのカンベイ島でテムズ川河口の大洪水が発生した際に防波堤が建設され、この洪水多発地域でのさらなる災害に備えるための建設が促されました。^[32]それ以来、防波堤の設計は、材料、技術、沿岸プロセスの仕組みの理解の向上に応じて、より複雑で精巧なものになりました。このセクションでは、時系列でいくつかの重要な防波堤のケーススタディを概説し、津波や進行中の自然プロセスに対する防波堤の対応と、これらの状況での防波堤の有効性について説明します。厳しい自然災害時の防波堤の成功と欠点を分析することで、防波堤の弱点が明らかになり、将来の改善の余地が明らかになります。^[要出典]

バンクーバー防波堤は、ブリティッシュコロンビア州バンクーバーのスタンレー公園の周囲に建設された石造りの防波堤です。この防波堤は、ファーストナローズを通過する船がプロスペクトポイントとブロックトンポイントの間の地域を浸食した波をきっかけに建設されました。防波堤の建設は1917年に始まり、それ以来、この通路は地元の人々と観光客の両方に最もよく使われる公園の特徴の1つとなり、現在では総延長22kmに及んでいます。^{[33]また、防波堤の建設により、大恐慌時の救援活動員や、1950年代に懲罰任務に直面していた}デッドマンズ島のHMCS ディスカバリー号の船員に雇用が生まれました（Steele、1985）。^[34]

全体的に、バンクーバーの防波堤は、防波堤が海岸線の保護と、海岸環境を楽しむためのレクリエーションの場としての役割を同時に果たすことができることを示す好例です。また、海岸線の浸食は自然のプロセスですが、人間の活動、海岸との関わり、計画の不十分な海岸線開発プロジェクトによって、自然の浸食速度が加速する可能性があることも示しています。^{[引用が必要]}

2004年12月26日、インド洋地震津波の巨大な波がインド南東部の海岸線に押し寄せ、数千人が死亡した。しかし、旧フランス植民地のポンディシェリは無傷で済んだ。これは主に、ポンディシェリがフランス植民地だった時代にフランス人技術者が巨大な石造りの防波堤を建設（および維持）していたおかげである。この300年の歴史を持つ防波堤は、津波の波が通常の満潮線より24フィート（7.3メートル）も水位を上昇させたにもかかわらず、ポンディシェリの歴史的中心部を効果的に浸水から守った。^[35]

防波堤は1735年に完成し、その後フランス軍は防波堤の強化を続け、港に打ち寄せる波による浸食を防ぐために1.25マイル（2km）の海岸線に沿って巨大な岩を積み上げた。水辺に沿って走る防波堤は最も高いところで海抜約27フィート（8.2m）に達する。岩は重さが1トンにもなり、風化して黒や茶色になっている。防波堤は毎年検査され、隙間ができたり石が砂に沈んだりするたびに、政府は岩を追加して防波堤の強度を維持している。^[36]

インドネシア沖で発生した巨大海底地震（モーメントマグニチュード9.0）の後、インド沿岸を襲った巨大津波により、ポンディシェリ連邦直轄地では約600人の死者が記録されたが、犠牲者のほとんどは防波堤の有効性を強化する人工防壁の向こう側の村に住む漁師たちだった。^[要出典]

^{日本の海岸線29,751km（18,486マイル） [37]}の少なくとも43パーセントは、高波、台風、さらには津波から国を守るために設計されたコンクリートの防波堤やその他の構造物で覆われています。^[38] 2011年の東北地方の地震と津波の際には、ほとんどの地域の防波堤が破壊されました。釜石では、4メートル（13フィート）の波が防波堤を乗り越えました。防波堤は数年前に市の港に建設された世界最大の防波堤で、深さ63メートル（207フィート）、長さ2キロメートル（1.2マイル）、費用15億ドルでした。最終的に市の中心部が水没しました。^[39]

防波堤への依存のリスクは、地震発生地域に近い海岸沿いに位置する福島第一原子力発電所と福島第二原子力発電所の危機で最も顕著に表れた。津波が、発電所を守るはずの防波堤を飲み込んだのだ。防波堤による追加の防御は、住民が避難する時間的余裕をもたらし、また、海岸沿いの谷の奥で津波をさらに高く押し上げる原因となったであろうエネルギーの力をいくらか食い止めたと言えるだろう。対照的に、防波堤は水を閉じ込めてその後退を遅らせるというマイナスの作用も果たした。^[要出典]

建設に15億ドルを費やした世界最大の防波堤の失敗は、より広い地域を守るためにもっと強固な防波堤を建設しても、費用対効果がさらに悪かったことを示している。現在も続く原子力発電所の危機の場合、その場所に発電所を建設するのであれば、より高くて強固な防波堤を建設すべきだった。基本的に、沿岸地域の壊滅的な被害と、最終的に1万人を超えると予測される死者数は、日本に防波堤の再設計や、異常事態に対するより効果的な代替沿岸防御方法の検討を迫る可能性がある。このような強化された海岸線は、今回の状況で明らかなように、土地所有者や地元住民に誤った安心感を与える可能性もある。^[39]

日本の海岸沿いの防波堤は、集落を海から切り離し、海岸を利用できなくし、景観を損ない、野生生物を邪魔し、不必要であるとして批判されてきた。^[40]

2012年のハリケーン・サンディの後、ニューヨーク市長ビル・デブラシオはハリケーン復旧基金に30億ドルを投資し、その資金の一部は新しい防波堤の建設と将来のハリケーンからの保護に充てられました。^[41]ニューヨーク港の高潮防波堤が 提案されましたが、議会やニューヨーク州による投票や資金提供は行われませんでした。^[要出典]

フロリダでは、海岸近くの家屋を守るためにタイガーダムが使われている。^{[42] [43]}

• 防波堤（構造物）
• モール（建築）

一般的な：

• 沿岸管理 – 洪水や海岸線の浸食を防ぐ
• ハードエンジニアリング – 海岸侵食を軽減するための水理構造物の建設

関連する壁の種類:

• Accropode  – コンクリート防波堤要素
• 防波堤（構造物）  - 海岸防衛構造物
• 堤防（建設）  - 水をせき止めるための尾根または壁リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 堤防 – 水をせき止めるための尾根または壁
• 擁壁 – 2つの異なる標高の間の土壌を支えるために使用される人工壁

特定の壁:

• アラスカン ウェイ シーウォール – ワシントン州シアトルのシーウォール
• ガルベストン シーウォール – テキサス州ガルベストン郡ガルベストンにある建造物フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• ジョージタウン シーウォール – ガイアナの 280 マイルの壁リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• ゴールドコースト シーウォール
• セマングム防潮堤 – 世界最長の人工堤防
• シーブライト・モンマスビーチ防波堤 – ニュージャージー州の防波堤
• エンバーカデロ（サンフランシスコ）  – サンフランシスコ湾沿いのウォーターフロントと道路リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• コンスタンティノープルの城壁#海の城壁 – コンスタンティノープルの城壁（現在のトルコ、イスタンブール）（コンスタンティノープルの海の城壁）

ウィキメディア・コモンズには、防波堤に関連するメディアがあります。

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• チャネル沿岸観測所 – 防波堤 2018-12-14 にWayback Machineでアーカイブ
• ワイト島の防波堤と防御施設 2021-10-09ウェイバックマシンにアーカイブ
• MEDUS (サレルノ大学海洋工学部) 2011-07-22 にWayback Machineでアーカイブ
• 「日本は津波後に防波堤を再考する可能性」ニューヨークタイムズ、2011年3月14日
• 住宅および小規模商業施設向け鋼製防波堤建設の概要