この資料は、2015 年、6 月 9 日、J. Hsu 博士が琉球大学を訪問され、講演を行った際の PPT 資料（英語版）を簡易的に翻訳したものです。あくまでも参考資料となっており、詳しい説明は原本を参照されてください。引用の際には、下記 John Hsu 博士によるものであることを付記してください。琉球大学仲座栄三１．海岸の管理及び防護のための安定海浜の概念 John R.C. Hsu (許栄中) June 9, 2015 at University of the Ryukyus 台湾、国立中山大学名誉講座教授オーストラリア、西オーストラリア大学名誉研究員オランダ、海岸工学（Coastal Engineering）編集委員（エルゼビア）２．2013 年 4 月、トムソンロイター調査、工学部部門において非常に高い論文引用回数を記録（トータル 261 人が引用）３．最初に、私の指導教授であったリチャード・シルベスター教授（西オーストラリア大学）、土屋義人教授（京都大学防災研究所）に感謝の念を捧げたい。両先生からは、海岸地形や海浜制御などの問題に対する実践的な考え方を教わった。４．NSYSU（大学）の私の研究室からは、港、海や新しくできたヘッドランド海浜などが見えます。５．今日の話の内容・海岸環境の大局的概念・静的に安定しているヘッドランド海浜 2.1 湾状海浜の安定性 2.2 放物線湾形状の方程式・ソフトウエア MEPBAY と SMC の説明・海浜の管理に関する地形学的なアプローチ 4.1 湾状海浜の安定性の検証 4.2 港の下手側へと進行する海浜侵食への対策 4.3 ヘッドランドによる制御：海浜保全 4.4 レクレーション用海浜の設計 4.5 海岸管理、EIA 4.6 海浜復元のケーススタディ・まとめ６．第 1 章海岸環境の大局的概念７．海浜管理と保全のための SBBC 堀川による海浜の主要な海岸地形形成ベイヘッドビーチ、ベイサイドビーチ、トンボロ、砂州、砂嘴、波の峰線など８．海岸地形学について、我々は 1 つの世界にいる９．安定な湾状ビーチの向きとうねりの大局的概念１０．西オーストラリア、デンマークの近くに見られる連続した安定湾状地形の繰り返し継続的に来襲するうねりの主方向、海浜の下手側の地形の接線方向１１．ヘッドランド周りの波の屈折と回折（リーダーズダイジェスト、1983）１２．代表的な海浜の断面代表的な砂浜海岸砕波点を超えた辺りで沿岸漂砂を遮断する構造１３．応用海岸地形学地球科学の内の 1 つの分野で以下の内容を含む地質学：ソフト及びハード平面図：形状（直線、曲線）そして寸法外力：うねり、台風、潮汐、流れ、安定性？もし不安定ならー＞海岸研究者や海岸技術者をよぶ？？？１４．平衡の概念海岸線がその地形形状を維持しているときは、平衡状態にある（Bruun、1951）海浜断面（Dean、1991, 1997）や平面形状（Taaner、1958; Hsu と Evans、1989）の両方において平衡放物線的な湾形状の方程式は、底質の供給が無い条件下（今日、これは実際のシナリオでもある）で静的平衡状態の湾曲したビーチに対して導かれている。この巨視的なスケールでのアプローチは、海岸技術者やコンサルタンツそして地形学者にとても有用となっている。１５．平衡海浜断面（EBP）うねりは、ほぼ 1 つの周期を持つ波といえ周期 T=６秒～12 秒の作用―＞沿岸漂砂―＞うねりが形成する海浜断面暴風波浪はいろいろな周期の波から成る方向が時間によって変動―＞数時間の間に浜やバームから砂をシフトさせるー＞バーの形成―＞暴風海浜断面図中の説明：暴風波浪、風が作る流れ、減衰した波、うねりが作る断面、長時間の暴風が作る断面、主として細砂、初期のバー断面、粗い砂、中間、細かい１６．Colin Woodroffe（2003）による海浜侵食の定義侵食、安定、堆積１７．世界中でかなりの人口が海に近づいている・・・最近多くの国において、人間と自然との間に対立が生じるようになってきた。世界の海岸線において侵食状況はどうなっているか？世界中で自然海浜は消滅し続けている。砂浜海岸の 70％以上が過去数十年に亘って侵食された。１８．海岸浸食の主要因自然が要因の場合うねり― 斜め入射及び突き出たヘッドランド暴風― 浜およびバームの侵食、バーの形成その他自然要因― 海面上昇、地殻運動人工的な要因（人為起源）（１）沿岸漂砂の連続性の攪乱（海岸構造物など）（２）波セルター（港の防波堤、沖防波堤）（３）川からの底質供給の減少（ダム、堰）（４）川や航路からの砂の抜き取り、浚渫（５）地盤沈下（養殖のための地下水のくみ上げ）（６）マングローブ林伐採（７）不適切な海岸管理、他１９．海浜侵食の要因分類人工起源・・・（宇多、2010：日本における海浜侵食）（１）沿岸方向砂輸送への障害（２）波避難施設の建設（３）河川からの底質供給の減少（４）沖の砂の採掘・浚渫（５）離岸堤の建設（６）河岸林の過剰な植林（７）緩勾配護岸の建設２０海浜保全の選択肢何もしないー無責任・ソフト工学・ハード工学・ソフトとハードとの融合どの選択肢を好むだろうか？・海岸技術者として、私は人工養浜による安定な湾を形成するために、ソフトとハードの組合せを選択する。２１．海浜侵食との戦い従来の工法が広く適用されてきたが、すべてが成功しているわけでない、費用は効果的現在、海浜保全手法は徐々に変化しているハードな工学的構造物に置き換えるためにソフト技術と海岸管理が用いられている。 Bird（1996）：海岸管理が最も効果的であろう “もし以下の事柄が理解されたならば；いかように海浜は作られたか、どのような変化が起こっているか、将来何が起こりそうか、そしてそれはなぜか” ２２．沿岸保全方法ハード的選択：（安全が妥協できないとき）１．堤防や護岸２．突堤（直線；L,T,Y-形状；曲線、魚尾型）３．離岸堤ソフト的選択肢：（環境的にやさしく、しかしたぶんコストは効果的でない）４．保全施設を設置せずに養浜５．潜堤、人工リーフなどハイブリットな選択：６．ヘッドランド制御と養浜２３．線的制御前浜のない堤防あるいは不適切な暴風緩衝地帯・・・今・・・面的制御へ２４．台湾における堤防と波消工法２５．離岸堤＋養浜２６．その他の国においては、海岸管理者や技術者は、侵食海浜の復元や保全に、人工構造物を適用してきた。それらの、いくつかには、人工ビーチ養浜が用いられている。ある場所において、いくつかのスキームは保全の目的を達成しているにも関わらず、異なる人々には、あるいは時代が異なれば、批判されているようである。ビーチの侵食を管理する際には、技術者にとって問題は 1 つのみでなく、地域、行政、環境そして費用と便益係数などとの間の明確なバランスが存在する。２７．他の場所では何が行われているか見てみよう。２８．カーブした T 型の突堤（鹿島海岸、日本）２９イタリアやシンガポール３０スペイン、イタリア、フランス３１．スペイン、日本３２．シンガポール３３．シンガポール Sentosa 従来の離岸堤と Sentosa の場合における主な違いを比較して頂きたい。３４．T 型突堤（鹿島海岸）突堤群天橋立、鹿島海岸３５．離岸堤群（皆生海岸、鳥取県）３６．伊良湖海岸（愛知県）沖側に設置された潜堤の例３７．高雄旗津海岸侵食と保全方案３８高雄旗津海岸潜堤・離岸堤及び養浜工事が完成(2013) ３９．静的に平衡状態のヘッドランドベイ海浜経験的放物線湾形状の方程式静的な平衡状態にあると思える湾状海浜の 27（現地とモデルを含む）のケースから導いた（Hsu and Evans, 1989）４０．ヘッドランドベイビーチ審美的に美しいいたるところにある；長い地質学的な時間の間存在している。ヘッドランドの背後あるいは間、自然あるいは人工的ある特別な方向からの一貫したうねりによって形成直線ビーチに比較してより安定航空写真、地図、水路図、旅行雑誌などに見ることができる多くの地形学者や海岸技術者らは、湾状ビーチの潜在力や直線海岸と曲線海岸における振る舞いの違いを認識していない。４１．オーストラリアにおける湾状ビーチ、リーダーズダイジェスト 1983 年４２．湾状ビーチの安定性１）静的平衡：卓説した波は湾全体の波打ち際で一斉に砕ける、その結果沿岸ドリフトはほとんど発生しない。２）動的平衡：湾内にアプドリフトや河岸起源の底質供給が安定性を維持するために必要である。３）自然再形成／不安定：港の防波堤や離岸堤の設置や延長による波の防御効果に関連付けられる。静的湾形状のみが、波の方向のみを用いて経験的に予測できる（Hsu and Evans, 1989）４３．湾形状の方程式地理学者や海岸工学者らは、湾の汀線形状を定量化するために経験的な関係を導こうと試みてきた。 3 つの経験的関係式が提案されている。対数らせん（Krumbin,1944; Yasso, 1965）放物線湾形状（Hsu and Evans, 1989, Silvester and Hsu 1993, 1997）ハイパボリックタンジェント（Moreno and Kraus, 1999）これらのモデルは、異なる座標系、原点、制御パラメータを有している。波高や周期は含まれていない。これらの内で、Hsu 及び共同研究者のみが以下を考慮している：波の方向波の回折の位置と構造物への変更海浜安定性（静的平衡、底質入力無し）４４．コンピュータプログラムを用いて、対数・螺旋とハイパボリックタンジェントが静的あるいは非静的平衡にある湾状ビーチをフィットするために用いることができる。それらの欠点：１）波の回折点を認識できない２）座標原点はヘッドランドの先端と一致しない。（例えば、波の回折点）３）両モデルともビーチの安定性を説明できない。４）両モデル共に、来襲波とビーチの配置の間の陽的な関係を与えない。５）両方ともビーチの安定性を検証できない。ないしは新しいヘッドランドによる環境変化のインパクトを予測できない。さらに下手へ侵食移動するビーチに存在する構造物の延長の効果を評価できない。４５．（経験的）放物線湾形状の方程式これらは、静的平衡と考えられるベイビーチからのデータに基づいている。基本パラメータ： β 波の斜め入射を反映する Rβ コントロールライン静的平衡状態における汀線上の点 Rｎビーチにおけるある点までの半径距離局座標角 C coef= 後退解析から得られる。４６．放物線湾形状の方程式の定義４７．リチャード・シルベスター博士は、実践的な精神とビジョンを持った方である。シルベスター（Nature, 1960) 海岸の安定のための湾状海浜の勧め４８．放物線湾形状の方程式（Hsu and Evans, 1989） 1989 年の最初の出版から、約 10 年位までは、放物線方程式は多くの注目を集めることはなかった。つい最近、著しく、取り上げられるようになった。４９．海岸工学における重要な問題（2010）ヘッドランドベイビーチの工学的応用５０．静的平衡状態のヘッドランドベイビーチのためのソフトウエア MEPBAY 及び SMC ５１． MEPBAY （ベイビーチの平衡平面図のためのモデル）は、以下のサイトからダウンロードできます。５２ MEPBAY の応用例、静的平衡状態の湾状海浜、Ｑ～０５３動的平衡あるいは不安定状態のベイビーチ５４．長い構造物の設置によって自然に形状回復５５．海岸モデルシステム（SMC）５６．海岸モデルシステム波、流れ、海浜過程５７．平衡状態の汀線（Hsu モデル）５８．海岸管理に対する地形学的アプローチ 4.1 ベイビーチの安定性検証 4.2 港の下手への侵食伝播の緩和 4.3 ヘッドランド制御：沿岸保全 4.4 レクレーション用海浜の設計 4.5 海岸管理及び EIA 4.6 海浜復元のケーススタディ５９．4.1 現存するベイビーチに対する安定性検証 MEPBAY に PBSE を適用して安定な湾をスケッチする際の仮定：直線的な下手への伝播箇所上の適切な位置における接線は、平衡状態にある上手側の回折位置において、局所的な入射波が直交する方向に仮定される。同様な原理を静的、動的及び不安定条件に対しても適用する。実験結果に基づく：下手側における接線は、ずっと以前から静的平衡へと近づいていて、ほとんど不変的な状態にある。６０．沖の島影に形成される湾状海浜６１．港の防波堤の下手側に形成される湾状海浜６２．アカプルコ、メキシコ６３．江の島、日本６４．青島第三海水浴場、中囯６５．豊崎・沖縄６６．安座間・沖縄６７．喜瀬・ブセナ沖縄６８．港の下手への侵食伝播の緩和スペインの例６９．港の建設の影響ある海岸における初期の防波堤そこでは自然のセルターが無いようなところで適用できる；すなわち、沿岸漂砂を遮断―＞下手への侵食伝播防波堤のさらなる延長沿岸漂砂の減少防波堤の影になる部分で堆積、下手側の海岸で侵食を引き起こす海岸地形学は、いわゆる防波堤の影の部分によく形成される湾形状の検証や、静的あるいは動的平衡状態のいずれかにあったと想定される場合には適用されていない。７０．沿岸漂砂を阻害している防波堤日本では、港湾建設や浚渫メンテナンスが海浜侵食の２大要因といえる。赤羽根漁港湾形状が下手へ伝播、さらに下手には海岸堤防や突堤が見える。７１．もっと下手側で問題が生じる大野―鹿島海岸間における海浜侵食、なぜだろうか？７２．国頭漁港漂砂の対策、沖縄７３．北海道日高海岸における港群７４．浦河、日高海岸７５．門別、日高海岸７６．底質の出入のバランスと量によって決定されるベイビーチの安定性動的平衡、底質の供給におけるバランスによる不安定、もし供給が減少したのなら、あるいは静的平衡、供給が減少したあるいはカットされた場合海浜安定は、人工ヘッドランド（防波堤、壁整形など）の設置によって、静的にあるいは動的平衡に切り替えることができる。この概念は、以下の実務へ非常に有効である。新しい構造物の設置や延長侵食条件下で湾状海浜の安定化７７．大洗港と下手側の海浜、海浜侵食は以後も継続されるか？７８．海浜安定性の置き換え可能性導流堤の建設の影響７９．韓国の東海岸における湾状海浜湾状海浜の 50 か所を調べた８０．静的あるいは動的平衡に近づいている８１．不安定あるいは自然的に再形成８２．短い防波堤の設置が引き起こす自然的な再形成８３．防波堤を延長すべきか？８４．ヘッドランド制御：米囯 San Diego の Coronado 湾の沿岸保全８５．動的を静的にするために防波堤先端を変更した例８６．イギリスにおける例、MEPBAY を用いた静的湾形状の検証８７．タイの Rayong 海岸に MEPBAY を適用し、静的な湾状海浜を検証した８８．レクリエーション活動目的の海浜の設計８９．ドバイの例９０．インドネシアの例９１．T 型ヘッドランドと潜堤？間の湾状海浜、白浜、和歌山県９２．白浜、和歌山県９３．シンガポールの例、シルベスターとシューによる、1990 年代建設、2007 年代建設９４．以前はさびれた漁村であった、1980 年代建設の後は人気のリゾート観光地、スペイン、ヘッドランド群：突堤との組合せ９５．海岸管理と EIA 海浜が縁どる地区静的湾形状のためのツール１．放物線湾形状方程式（シューとエバンズ、1989）２．MEPBAY ソフトウエア（クライン他、2003）どこが厳しい侵食箇所となっているかを調べたり、侵食の緩和及び保全したりするために９６．南アフリカのケープタウン港どこから侵食は始ったか？たぶん侵食はここから始まっただろう。９７．海浜復元のケーススタディ沿岸漂砂の減少の条件を見てみよう。人工ヘッドランドの先端の正しい位置幅広いヘッドランドを用いる暴風緩衝として初期の海浜養浜の手を借りる湾全体の汀線に波が直角に入射するようにそれぞれを方向づける実施している維持の自衛あるいは最小化９８．海浜の保全と復元に関する計画段階での問題制御のための予算は？直線あるいは湾状海浜？人工的な養浜とするか？人工ヘッドランドのタイプや配置安定な人工湾状海浜の例は？どのような設計ツールが適用できるか（公式、ソフトウエア）？９９．海浜の復元：台湾に高雄西子湾海岸おける最初の海浜養浜プロジェクト（2002～2005）１００．海浜の復元１０１．湾状海浜の安定性の検証１０２．計画：選択肢１０３．西子湾海岸海浜の復元（2006～2008）１０４．2003 年から Hsu とコンサルタンツとが共同で行っている１０５．おわりに１０６．5.1 湾形状の平衡概念の以下に対する適用は単純である湾状海浜の安定性検証へ侵食海浜の保全へレクレーション活動海浜の設計へ海岸計画へ 5.2 海浜の安定性の検証防波堤やその他の構造物の建設の前後において、その先端の最適形状や場所の決定に、下手への侵食伝播の最小化へ１０７．5.3 湾状海浜が動的平衡の場合潜在的に不安定な海浜を静的平衡へ変えるための新設構造物の最適形状を決定するために、後に建設されるべき安価な効果的対策の必要性の手助けとして 5.4 湾状海浜は静的平衡状態でなければならない海浜は、大型開発のいかなる提案に対しても、あるいは永久に続く海浜侵食の脅威からも保全されなければならない。１０８．ご清聴ありがとうございました。ヘッドランドベイビーチや海岸管理と保全、レクレーション向けの湾状海浜の設計などのための安定湾状海浜の概念を紹介させて頂いたことに、感謝いたします。地域のために、安定湾状海浜を作りましょう。またどこかでお会いいたしましょう。