沈降促進戦略

堆積促進戦略は、デルタにおける土地形成プロセスの回復と促進を目的とした環境管理プロジェクトである。^[1]堆積物の利用可能性と堆積は重要である。なぜなら、デルタは自然に沈下するため、海面上昇率の上昇を考慮すると、特にデルタの高さを維持するために堆積物の蓄積が必要となるからである。^{[2] [3]}堆積促進戦略は、主に河川と低地デルタ平原の間の水と堆積物の交換を回復することにより、デルタ平原の堆積量を増やすことを目的としている。堆積促進戦略は、海面上昇を相殺するために土地の標高増加を促すために適用することができる。 ^{[4]堆積促進戦略は、デルタの長期的な}持続可能性にとって重要な土地の標高を上げる能力があるため、最近関心が高まっている。^[1]

堤防や防潮堤などの従来の洪水防御インフラと比較すると、堆積促進戦略にはさまざまな利点があります。第一に、洪水防御構造物はデルタの環境問題を悪化させる可能性があります。干拓や堤防建設により、河川流量がピークになるときに貯水面積が失われ、下流での洪水リスクが増加する可能性があります。また、堤防は土壌排水による土地標高の低下を悪化させ、自然な堆積物の蓄積を妨げます。^[5]対照的に、堆積促進戦略はこれらの問題を引き起こさず、代わりに複数の問題に同時に対処します。洪水リスクを軽減すると同時に、生態系を回復し、生産（例：漁業）と文化的（例：景観）生態系サービスを強化します。^{[4] [6]}

堆積促進戦略は、従来の洪水防御よりも柔軟性があります。大規模なインフラによる洪水防御はコストがかかり、硬直的であり、インフラによる洪水防御を変化する境界条件に適応させるにはかなりの投資が必要です。^[5]特に、気候変動、海面上昇、河川流量のピークによる不確実な将来のシナリオを考慮すると、硬直的な洪水防御は最適な選択ではない可能性があります。 ^{[6]堆積促進戦略は、変化する}環境条件に対してより柔軟で適応性が高いため、さまざまな将来のシナリオの下で満足のいくパフォーマンスを発揮する可能性が高くなります。^[6]

堆積促進戦略の実施における大きな障害の 1 つは、デルタが世界で最も人口密度の高い地域の一つであるため、利用可能なスペースがない可能性があるスペースが必要となることです。 ^[7] 堆積促進戦略のためのスペースを確保するための土地利用変更には利害関係者の参加が必要ですが、デルタの住民は土地利用の変更を望まない可能性があります。 ^[5]さらに、上流のダム建設や人間の活動によって引き起こされた集水域のその他の環境変化による河川堆積物の減少^{[8] は}、堆積促進戦略にデルタで利用できる堆積物が少なくなることを意味します。堆積促進戦略の成功は状況に大きく依存し、たとえば、河川流量、水中の堆積物濃度、デルタの土地利用、潮汐の範囲、利害関係者の関与、デルタが位置する国の 財政資源によって異なります。

世界中の多くのデルタでは、堤防や堤防によって河川がデルタ平野から切り離されており、堤防や堤防は水域を制限し、水と陸の間の水文学的交換を妨げています。水文学的工学によって引き起こされる分断の問題を解決するために設計された河川の転流は、河川沿いに人工構造物を設置して、河川から水と堆積物を隣接する湿地に誘導します。^{[9] [4] [10]}転流構造物は、単純なゲートからより複雑なサイフォンやポンプシステムまで多岐にわたります。^[4]この戦略は、河川の転流地点に人工構造物を必要とすることに加えて、自然の土地形成プロセスに依存しています。河川水は、比較的狭い河川からより広い受容エリアに流れる際にエネルギーを失い、速度が低下します。これにより堆積物が堆積し、土地の標高が上昇し、新しい土地の形成につながる可能性があります。^{[4] [11]}

20世紀を通じて、ミシシッピ川デルタはおよそ25%の土地を失いました。^{[10] [12]}現在、土地は年間約11,000エーカーの割合で消失しています。 ^[13]これらの急速な土地喪失率に対抗するため、ルイジアナ州沿岸保護修復局（CPRA）は、ミシシッピ川デルタのための500億ドルの50年計画を策定しました。その中心となる要素は、河川の転流によって川の水と堆積物をデルタ平野に再導入することです。^{[14] [10]人工的な河川の転流は、以前にも}カナーボン川とデイビス池でミシシッピ川デルタで実施されています。これらの転流は、土地を造成することを主な目的として建設されたわけではありませんが、両方の場所で土地の成長が起こりました。幅2kmのカーナーヴォン分水路では、受水域に最大42cmの堆積物が堆積し、3か月以内に約130km2のクレバスが広がりました。 ^{[10]現在計画されている中・下流バラタリア分水路とブレトン分水路は、ミシシッピ川から堆積物を捕獲して分水し、受水}域に堆積させて土地を造成することを目的として特別に設計されています。^[15]

ディケ運河は、マグダレナ川とコロンビアのカルタヘナ湾を結ぶ400年の歴史を持つ航行用水路です。^[16]この水路の建設により、カルタヘナ湾への水と堆積物の流入が増加しました。^[17]運河、運河につながる湖や沼、カルタヘナ湾への堆積物の堆積は、環境に悪影響を及ぼしました。2013年、オランダの会社Royal HaskoningDHVは、運河に2つの制御構造物を含む計画を設計しました。1つの制御構造物は、マグダレナ川からディケ運河に流れる水と堆積物の量を規制するために上流に建設されました。2つ目の制御構造物は、水と堆積物を運河の西側のマングローブ地帯に転用するために、運河の下流のプエルトバデルに建設されました。このようにして、マングローブ林が復元され、土地が造成され、同時にカルタヘナ湾への堆積物の流入量が削減され、生態系の回復が促進されます。^{[17] [16]}

干拓地の潮汐氾濫は、満潮時に堤防を（一時的に）破壊し、潮汐水を盛土された地域に流入させることを伴う。^{[18] [19]潮汐水は}海から河川系に大量の堆積物をもたらし、流速が低下すると干拓地内に堆積して蓄積する。干拓地の潮汐氾濫は、自然の潮汐力学とそれに伴う形態学的プロセスを利用する沿岸防衛の代替形態である。 ^[20]干拓地が浸水している間、その地域は養殖に使用できる。^{[19]私たちは、}バングラデシュのガンジス川・ブラマプトラ川・メグナ川デルタで実施されている潮汐河川管理と、オランダのライン川・マース川デルタで実施されている交換干拓地を区別している。

ベンガル語でビールと呼ばれる干拓地は、1960年代からバングラデシュで建設されてきた。^[18]堤防​​は洪水防御の役割を果たしており、当初は農業生産を増加させた。しかし、上流のダム建設による水供給の減少と相まって、堤防は河床の堆積と混雑の増加を引き起こし、排水と航行を妨げている。バングラデシュのもう一つの問題は浸水であり、この地域の農業生産性に悪影響を及ぼしている。 ^[18]潮汐河川管理（TRM）は、浸水を減らし、バングラデシュの河川混雑問題を解決するためのボトムアップの土着戦略として登場した。TRMは、堆積によって土地を隆起させ、住民が変化する環境条件に対応できるようにする可能性があることから、気候変動適応策としても見られている。 TRMは、低地の干拓地の周囲の堤防を一時的に破壊して、河川の水が流入できるようにするものである。 ^{[18] [19]満潮時に水が盛土された地域に流れ込むと、水流速度が低下し、堆積物が堆積する。 [21] [22]}干潮時には、水が水路を通って海に向かって引き戻されるため、水流速度が再び増加し、堆積した川底の堆積物が侵食される。これにより、水路の排水能力と航行性が向上する。 ^{[18] [23]} TRMは、ガンジス川・ブラマプトラ川・メグナ川デルタ南部の5つのビールで実施されている。地元の人々によるTRMの実施（ボトムアップ）は特に成功している。たとえば、ビール・バイナの土地は、盛土の切断点近くで1.5～2メートル、ビールの反対側の端に向かって0.2メートルかさ上げされた。^[18] TRMの成功により、バングラデシュ水開発委員会も複数のビールにおいて正式にTRMを実施したが、トップダウンの実施が地元住民と公式機関の間で対立を引き起こしたため、あまり成功しなかった。^[24]

オランダの南西部ライン＝マース川デルタにおける最初の干拓事業は中世に遡る。それ以来、この地域は複数の嵐や異常気象に見舞われ、中でも1953年の洪水災害はデルタ工事の建設につながった。^[20]ダム、閘門、高潮防波堤の建設、およびこの地域の堤防の強化とかさ上げにより、当初は洪水に対する安全性が向上した。しかし、時が経つにつれて堤防の背後の土地が沈み始め、海面上昇に直面すると大きな問題となる。^[20]

西スヘルデ川では、TRMに似た戦略で、自然に土地をかさ上げすることが提案されている。^[25]満潮時には、西スヘルデ川は堤防の外側の地域に堆積物を運ぶ。その結果、これらの地域は水位とともに自然に上昇する。^[26]これは、堤防の外側にあるが、ゼーラント州で堤防で保護されている他の地域よりも標高が高い、ゼーラント州の干拓地によって例証されている。 ^[25]この例に倣って、オランダ語でwisselpoldersと呼ばれる交換干拓地が提案されている。交換干拓地は、自然の堆積プロセスを利用して河口に沿って高くなった土地の緩衝地帯を作り、堤防の後ろの土地を洪水から守る。^[20]交換干拓地は、海側の堤防を破壊して潮汐の影響を受ける水を堤防の地域に流入させることによって作ることができる。干拓地の反対側にある2つ目の堤防は、潮汐水がさらに陸地内へ流れ込むのを防いでいます。 ^[26]堤防の間の地域は西スヘルデ川と再びつながるため、潮汐水の流れが弱まるにつれて徐々に堆積するはずです。 ^[25]交換干拓地はまだ実施されていません。この計画は地元の農家から批判されているためです。彼らは、オランダではすでに土地が不足しているため、土地を自然に戻すという考えに疑問を抱いており、その地域で塩性化が進むことを恐れています。^[27]

堆積促進戦略の中には、浅瀬に低エネルギー条件を作り出すことに特に焦点を当てているものがあります。水の流れが遅くなると、水は重い堆積粒子を運ぶエネルギーがなくなり、沈降するため、堆積物が堆積します。^{[28]低エネルギー条件を促進する戦略の例としては、}木材、小枝、ブラシウッドなどの材料で作られた半透膜構造があります。

エムス＝ドラード河口はオランダとドイツの国境に位置し、シルト 濃度が高い。^{[29]しかし、洪水}防止 堤防によって陸地と水が遮断されているため、シルトはデルタ平野に堆積できない。さらに、この地域の水路は航行のために長年にわたって広く深くなっており、内陸の潮汐による洪水流が強くなり、海に戻る引き潮が弱まり、その結果、海から河口に余分なシルトが運ばれることになった。^{[29] [30]}

エムス・ドラード河口のシルト濃度は、1954年の40 mg/Lから現在は80～100 mg/Lに増加し、^[29]水質を著しく低下させています。シルトの多い水ほど水の濁度が増し、水中に浸透できる光の量が減少し、藻類の成長が阻害されます。藻類は一次生産者です。藻類は二酸化炭素、水、光を利用して酸素を生産し_、他の水生動物に餌を与えます。そのため、藻類の成長が減ると、食物連鎖全体の酸素と餌の供給に影響を及ぼします。^{[29] [30]}気候変動 気候変動による海面上昇は一次生産と食物連鎖に悪影響を及ぼす可能性がありますが、エムス・ドラードシステムを水没させる可能性もあるため、河口で試験的な堆積プロジェクトが実施されています。その目的は、堤防の外側にある植生に覆われた陸地であるクウェルダーでシルト粒子を捕捉することです。これは、枝でつながれた木製の支柱である柳の 防波堤をクウェルダー沿いの地面に設置することで実現でき、水の流れを遅くして堆積を促進し、最終的には新しい土地を形成する可能性があります。^[31]

エムス・ドラード河口でシルトの堆積を促進するもう1つの方法は、二重堤防の建設である。堤防間のエリアは、制御された暗渠によって水で満たされ、低流量または停滞水状態によりシルトが沈殿しやすくなる。沈殿したシルトは粘土を作るのに使用され、その地域の堤防を強化したりかさ上げしたりするために使用される。^[32]

ウランデルタはインドネシアのジャワ島北部デマク地区に位置している。ジャワ島北部のデルタの海岸線は深刻な海岸浸食に悩まされている。^[33]デマクの海岸線の3キロメートル以上がすでに海に失われている。^[34]海岸浸食の主な原因は、マングローブ林の水産養殖への転換、沿岸インフラのための干拓、地盤沈下を引き起こす地下水の汲み上げである。^{[34] [35]}デマク地区の海岸浸食を食い止める戦略として、マングローブの再生が提案されている。この地域にマングローブを植え直すだけでは不可能だった。波への露出、水没時間、堆積物の状態が最適ではなくなったためである。^{[34]代わりに、エムス・ドラード河口の}柳の突堤に似た戦略が実施された。デマック海岸沿いには、竹や小枝、その他の灌木などの地元の材料を使って半透水性の障壁が築かれました。 ^[33]これらの構造物は海水や川の水を通過させ、波を和らげ、堆積物を捕らえ、堆積物の堆積に適した海岸線近くの保護された低エネルギー条件を作り出します。この戦略の背後にある主な考え方は、海岸の底のレベルが十分に高くなると、マングローブの種子が自然にその地域に定着するというものです。 ^[34]

当初、透水性構造物は相当量の堆積物を捕捉し、構造物の背後の河床を上昇させた。いくつかの場所ではマングローブが自然に再植林され、他の場所ではマングローブが再植林された。しかし、若いマングローブは最もよく保護された堆積盆地でのみ生き残った。他の場所では、沈下により河床が再び海面より下がったため、数年後には再び姿を消した。^[36]

沿岸湿地は、一時的または恒久的に水に浸かる生態系である。湿地の植生は、波を和らげ、堆積物の堆積を促すという重要な機能を果たす。その結果、陸地の標高が上昇し、一部の湿地は海面上昇に追いつくことができる。^{[5] [37]}多くの湿地は、水の浸食を防ぐために堤防、防波堤、盛土を建設することで、他の土地利用に転用されてきた。その結果、湿地は水文学的な流入から切り離され、堆積物を受け取らなくなり、土地の隆起が妨げられ、陸地の標高の低下につながる可能性がある。湿地を復元する戦略の1つは、堤防を破壊し、湿地を川、河口、または海に再接続して、湿地の自然な水文学的および土地造成能力を復元する、偏平化解除である。^{[38] [5]}

オランダの「 Room for the River」プログラムの下、ビースボスの干拓地で干拓地の撤去が行われた。ビースボスは、オランダ南西部にある9000ヘクタールの淡水潮汐湿地である。2008年、ビースボスの農業用干拓地であるノールトワールトに水と堆積物が再導入された。^[39]ビースボス湿地とライン川下流の支流であるメルヴェーデ川を再びつなぐために、堤防が2メートル下げられた。このプロジェクトは、ライン川とマース川の流量がピークになったときに洪水を許容し、復元された潮汐と洪水のダイナミクスによって生態系の回復を促すことを目的としていた。^{[40] [41]}この回復努力の結果、ビースボス地域は流入する堆積物の約46％を捕捉し、平均堆積率は年間5.1ミリメートルであった。^{[42] [43] 2020年2月、ノールトワールト干拓地は}嵐と大潮によって川の水位が上昇し、初めて洪水に見舞われた。^[44]

サクラメント・サンホアキン・デルタの湿地帯は、急速に標高を失っている。自然条件下では、デルタの湿地帯は頻繁に洪水に見舞われた。土壌は水浸しで嫌気性であり、このような条件下では有機炭素の蓄積が分解よりも速く、土壌堆積が生じる。しかし、サクラメント・サンホアキン・デルタの湿地帯は農業目的で排水されているため、現在、土壌は地下水位かそれより上に位置し、そこでは土壌が急速に酸化・分解し、標高の低下を招いている。^{[45]この地域のかつての湿地帯の多くは現在、}平均海面より6メートル以上下にあり、年間最大5センチメートルの沈下率が確認されている。 ^{[46] [47]}デルタの沈下を減らし湿地帯を復元するために用いられる戦略は、土地の浅い洪水である。土壌に水の層を加えることで嫌気性条件が復元され、その結果、新たな泥炭が堆積して地表標高が上昇する。研究対象湿地における地表標高の平均増加率は年間4cmであった。^[47]

マングローブは、水生種の生息地、炭素隔離など、幅広い生態系サービスを提供しており、根系は入ってくる波の影響を軽減し、堆積物を捕捉して土地の標高を上昇させます。マングローブは、気候変動や異常気象の影響を緩和する役割も果たしています。^{[48] [49]}これらすべての理由から、マングローブ林は気候変動に対する最も強力な自然ベースの解決策の1つです。 ^[50]しかし、現在、マングローブの約70％が失われたり劣化したりしており、急速に劣化しています。^{[51] [50]マングローブ林は、拡張のためのスペースを提供したり、}植え替えたりするなど、いくつかの方法で復元できます。人間の圧力から解放されれば、マングローブ種は、種子の入手可能性と種子が劣化した地域にアクセスできる能力に応じて、劣化した地域にすぐに再定着することができます。種子が簡単に移動できない地域では、植え替えが最善の選択肢です。^[52]

インドネシアのマハカムデルタでは、マングローブの再生活動が行われています。1990年代以降、デルタのマングローブ林は養殖業からの強い圧力にさらされており、マハカムデルタのマングローブ林の60〜75％がエビの養殖池に転換されました。^{[48] [49]} 2000年以降、民間の石油・ガス会社はさまざまなマングローブの再生活動に資金を提供してきました。2001年から2005年にかけて、トタルE＆Pインドネシアはデルタに350万本以上の木を植え、面積は646ヘクタールに及びました。^[53 ] トタルE＆Pは、ガス事業への脅威と見なされている浸食と生態系の劣化を軽減するなど、さまざまな理由でマングローブの再生に投資しています。^{[ 48 ] [52]}さらに、2002年から2007年の間に、インドネシア政府の林業局も819ヘクタールのマングローブ林を植林した。^[53]政府と石油・ガス産業が資金を提供する修復プログラムは、放棄されたエビ養殖池にマングローブを植え直すことと、マングローブとエビを組み合わせた養殖（シルボフィッシャリーとも呼ばれる）を奨励することに重点を置いている。^{[48]デルタの}物理的環境が破壊されなければ、マングローブは急速に回復する可能性がある。毎年、マハカムデルタの何百ヘクタールもの伐採地が自然にマングローブ植生に再定着し、^[54]増殖を引き起こしている。^[55]

ベトナムの復元されたマングローブ林でも堆積物の証拠がある。^[56]

ダムの建設は下流の河川への堆積物の負荷を軽減します。堤防や盛土もデルタ平野への堆積物の堆積を妨げ、土地の標高の低下につながります。研究によると、デルタ平野の浅く狭い水路の掘削や浚渫は、デルタの氾濫原、湖、ラグーンへの淡水と堆積物の流入を増やす効果的な戦略になり得ることが示されています。^[3]

ドナウデルタ（ルーマニア）では、浅く狭い水路が掘られている。水路を掘った主な理由は、デルタの湖や潟湖への淡水供給が限られているため、ドナウデルタの漁業が悪影響を受けていたためである。^[57]ドナウデルタの水路網の建設により、デルタ平野への水の流入はほぼ3倍になった。しかし、同時に、上流のダム建設により、ドナウ川下流の堆積物の供給は減少した。 ^[3]興味深いことに、ダム建設後もデルタ平野の堆積物は減少しなかった。ドナウデルタの平均堆積物フラックスは、自然条件下での0.07 g/cm ²から、浅く狭い水路の建設後に0.09-0.12 g/cm ²に増加したと推定されており、これは年間0.5-0.8 mmの堆積率を意味する可能性がある。 ^[3]これは、人工水路が堆積物を捕らえるトラップとして機能し、海面上昇によるデルタの浸水を防ぐのに役立つことを示唆しています。しかし、水路の建設以来、ドナウ川沿岸の浸食が増加しています。 ^{[3]同様の結果が}エブロデルタでも確認されています。稲作のために掘られた水路は、デルタ平野に堆積物を運び、その結果、海面上昇に追いつくのに十分な速さで土地が蓄積される可能性があります。^[58]

洪水は氾濫原への淡水と堆積物の重要な供給源であり、土地の標高維持、土壌の肥沃化、健全な湿地生態系の維持に重要である。^{[59]堤防は}洪水を防ぎ、水や堆積物を受け取らなくなり標高が下がる干拓地を作る。さらに、デルタの上流部に干拓地が建設されたため、洪水水を上流の氾濫原に貯めることができなくなり、下流でより大きな洪水を引き起こす。^[60]氾濫原への淡水と堆積物の流入を回復する戦略は、意図的に堤防を決壊させるか大幅に下げて、流量がピークのときに洪水を起こせるようにすることである。^[57]

ベトナムのカンボジア国境付近にあるメコン川上流デルタでは、通常7月から12月の放水ピーク期に洪水が発生する地域で、堤防を低くしたり決壊させたりする計画が立てられている。 ^{[61] [60]}しかし、多くの地域では、年間を通じて洪水から守るために高い堤防が建設されている。この完全な洪水防御により、メコンデルタの農家は、堤防が低いか堤防がないシステムと比較して、年間の米の収穫量を増やすことができる。しかし、洪水と堆積物がベトナムの氾濫原に流入するのを防ぐと、ピーク時の河川流量と下流の洪水リスクが増加し、氾濫原の洪水保持能力が低下し、土壌に農薬が蓄積し、堆積物の堆積が減少または消失して土地の標高低下が加速する結果となった。 ^{[61] [60] [62]}これらの悪影響を軽減するために、メコン川上流デルタでは堤防を下げる措置が講じられている。これにより、洪水がピーク期にのみ平野に流入するようになる。それ以外の時期は、低い堤防が農民の土地耕作に十分な保護を提供します。^[61]

オーストラリア、ニューカッスルのハンター湿地国立公園内のクーラガング島の沿岸湿地では、既存の潮間帯湿地を海面上昇から保護するための新しいエコエンジニアリングソリューションが実施されました。^[63] 20世紀にこの地域で堤防と内部排水が建設されたため、潮汐水が湿地に入るのを防いでいました。潮流は2000年代初頭にすでに再導入されていましたが、この場所の水文学と地形はマングローブの拡大に有利でした。これにより、マングローブが他の塩性湿地植物を犠牲にして急速に拡大し、海面上昇で経験されるのと同様のより深い潮汐浸水が発生する状況が生まれました。^[63]

望ましい自然の潮汐条件を再現するために、潮汐複製法と呼ばれる戦略が適用されました。^{[64]潮汐複製法は、著者らがスマートゲートと呼ぶ自動潮汐制御システムを通じて人工的な潮汐レジームを作成します。ゲートは}湿地エリアに到達する潮流を操作し、湿地植生を補充して確立するために必要な潮汐条件を模倣します。自然条件下では浸水していたであろうこの場所は、新しい方法の実装後に塩性湿地植生を効果的に再確立しました。^[63]この戦略の主な目的は塩性湿地植生を回復することですが、植生は堆積物を捕捉するため、自然の堆積プロセスを強化することができます。

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