JP6829428B2 - 魚礁ブロック - Google Patents

Description

本発明は、海底または海底に設置されて人工海底山脈を構築するための魚礁ブロックに関するものである。

近年、海底に山脈状の構造物を人工的に構築し、潮流や海流などの自然エネルギーを利用して、太陽光が届き植物プランクトンが増殖できる海の表層付近（補償深度）まで、補償深度以深の海水に豊富に含まれる栄養塩類を湧昇させて海域を肥沃化し、魚介類の餌となる植物プランクトンを増殖させる技術が提供されている。このような構造物を本明細書では人工海底山脈と称する。

この人工海底山脈は、石材や略立方体のブロックを海上から投入し自由落下により積み上げられ構築されていた。海底に設置された多くの人工海底山脈に関する近年の観測から、石材より略立方体をしたブロックを乱積みした人工海底山脈の方が、広い空間を形成するので魚礁効果が高いことが明らかにされている。これまで人工海底山脈は100ｍ前後の大水深に構築されていたので、ブロックを海上から自由落下させて積み上げる方法が合理的であると判断され、散乱しにくい略立方体の魚礁ブロックを自由落下していた。この種の人工海底山脈として、例えば特許文献１、２に記載されたものがある。しかし、略立方体ブロックの乱積みで形成される空間は、石材より好ましいが、空間形状の多様性、海水交換の良さの点では魚礁として必ずしも最適であるとは言えなかった。

一方、近年の大地震や大津波のように設計で想定しなかった流れや波により、多くの魚礁や消波ブロックの滑動、転倒による破損や流失が問題になっている。最近の研究から、人工海底山脈による海水の鉛直混合メカニズムが明らかになり、より浅い海域でも人工海底山脈による鉛直混合効果が得られることから、浅い海域に設置された場合の安定性も望まれるようになった。しかし、浅い海域では波浪や津波の影響がり大きくなり、より粘り強く安定する構造のブロックが望まれている。

これに対して例えば特許文献３に記載されたように、大きな波動エネルギーを減勢させて消波する技術が提供されているが、このような形状ではブロックと海底の間に魚介類にとって重要な大きな空間を提供できない。浅海域で津波等の厳しい外力に対してより粘り強く形状を維持し、同時に魚介類の生息に重要な複雑で海水交換のよい空間を提供できる魚礁や消波ブロックの必要性が顕在化している。

特許第２９９２９４０号公報 特許第４６３３８４８号公報 特開平９−５９９５８号公報

従来の人工海底山脈は石材や略立方体ブロックの乱積みによって構築されていたが、海底山脈の表面に形成される空間形状の多様性、海水交換の良さという点で魚礁として必ずしも最適とは言えなかった。そこで、より魚介類の生息に適した海水交換がよく複雑で広い空間を提供できるブロックが望まれている。また、従来の人工海底山脈より浅い海域に構築される類似の大規模構造物は、将来発生する確率が高い大地震による津波のような厳しい条件でも粘り強く安定を確保し、魚礁としての機能を維持できるブロックが望まれている。これらのブロックを本明細書においては魚礁ブロックと称する。

本発明の目的は、従来の石材や略立方体ブロックより魚礁効果が高く、かつ浅い海域でも安定を保つことが可能な魚礁ブロックを提供することである。

本発明は、海底または海底のマウンド等に設置する魚礁ブロックであって、並列配置された３本以上の柱と、各柱の上部を連結し、かつ内部に上部開口部を構成する梁とを備え、各柱は長さ方向の少なくとも一部に、隣接する柱に向けた方向又は魚礁ブロックの中心に向けた方向に突出された突起を備える。

本発明の魚礁ブロックは、複数設置したときに、柱は他の魚礁ブロックの上部開口部に挿入され、かつ梁と突起との間に他の魚礁ブロックの梁が挿入されて相互に噛み合うことが可能である。

本発明によれば、柱によって海底と梁の間に海水交換のよい広い空間を提供し、魚介類やその餌料となる付着生物に好適環境を提供し、補償深度以浅では海藻類の付着基質となり増殖環境を提供する。同時に、流れや波による外力に対して、隣接する上下左右の本魚礁ブロックの、柱、梁、突起が緩やかに噛み合うことで、魚礁ブロック群としての安定性を飛躍的に向上することができる。通常、最外層のブロックは単体で大きな外力に抵抗するため被災確率が高いが、本魚礁ブロックは上部開口部が広く揚圧力を受けにくく、下のブロックの梁に突起が噛み合うことで下の魚礁ブロックの梁をアンカーとできるので飛散や破損を受けにくい。

梁の平面形状が四角形で柱が４本の魚礁ブロックの斜視図、正面図及び部分正面図。 梁の平面形状が三角形で柱が３本の魚礁ブロックの謝し図。 梁の平面形状が円形で柱が３本の魚礁ブロックの平面図。 3基の魚礁ブロックを海底で噛み合わせた正面図 傾斜面への魚礁ブロックの設置例を示す側面図。 設置例の写真。 柱の長さを変えて傾斜面で組み合わせた正面図。

図１は、本発明の実施形態の魚礁ブロック１であって、本魚礁ブロック１は並列配置された３本以上の柱２を有し、隣接する柱２の上部を梁３で連結して強固なラーメン構造とし、各柱２の長さ方向の一部に堅牢な突起４を設けている。図１（ａ）は柱２の数が４本で、これらを連結する梁３の平面形状が四角形に構成した魚礁ブロック１の斜視図であり、図１（ｂ）はその正面図である。

前記梁３で囲まれる内部には正方形あるいは長方形の上部開口部５が形成される。前記柱２に設けた突起４は隣接する柱２に向けて突出された矩形の突起として構成されている。ここでは各柱２には、それぞれ２つの方向にそれぞれ突出された２つの突起４で構成されている。この突起４の形状は直方体ないし立方体をしているが、図１（ｃ）のように、突起の下端の長さを上端より短くされて、突出先端面が傾斜された楔型の突起４ａとしてもよい。あるいは、図１（ｄ）のように、１つの柱２に対して所要の間隔をおいて２つ、あるいはそれ以上の突起４ａ，４ｂを形成してもよい。

ここで、図１（ｂ）のように、柱２、梁３、突起４の各断面積は同程度とする。また、梁３の下端から突起４の上端までの距離ｈと、梁３の高さＨの関係をＨ<ｈ<２Ｈ程度としている。突起４の突出長さＬは、０．２Ｈ<Ｌ<１．２Ｈとしている。

図２は柱２の数を３本とし、これらを連結する梁３の平面形状を三角形とした魚礁ブロック１Ａの斜視図である。この魚礁ブロック１Ａでは、上部開口部５は三角形となる。突起４の構成は魚礁ブロック１と同じである。また、図示は省略するが、寸法Ｈ，ｈ，Ｌについても同じである。

図３は柱２の数を３本とし、これらを連結する梁３の平面形状を円環状とした魚礁ブロック１Ｂの斜視図である。ここでは突起４の突出方向は中心に向けられているが、魚礁ブロック１，１Ａと同様に隣接する柱２に向けて突出されてもよい。

次に、これらの魚礁省ブロックを用いて人工海底山脈を構築する形態を説明する。ＲＯＶ（無人潜水機）や潜水士等で水中の作業状況を視認し、クレーン等を利用して魚礁ブロックを海底または海底に構築されたマウンド状の構造物上に設置する。マウンド状の構造物は、例えば、廃材を海底に沈めて構成されたものである。

図４は魚礁ブロック１を用いて配設した例であり、１段目の魚礁ブロック１は上部開口部５が上側に来るように設置する。その上に設置する２段目の魚礁ブロック１は、１段目の魚礁ブロック１の上部開口部５に柱２と突起４を挿入し、１段目の魚礁ブロック１の梁３の上に２段目の魚礁ブロック１の梁３が接触し自重を預けるまで吊り降ろす。さらに、クレーン等で２段目の魚礁ブロック１を横に移動することで１段目の魚礁ブロック１の梁３の下に２段目の魚礁ブロックの突起４が挿入され緩やかに噛み合わせることで、上下方向の移動範囲が制限される。なお、突起４ａを楔形にしたときには、柱２及び突起４ａを上部開口部５に挿入し易くなる。また、２以上の突起４ａ，４ｂを設けたときには噛み合わせをさらに容易にすることができる。

この作業を繰り返し、複数の魚礁ブロック１が上下左右方向で立体的に緩やかに噛み合い動きが拘束される。上に乗った魚礁ブロック１の重量を下の魚礁ブロック１の梁３が支え、上の魚礁ブロック１の突起４が下の魚礁ブロック1の梁３に噛み合うことで滑動・転倒に対する抵抗を増す。最上層の魚礁ブロック１を持ち上げる外力に対しては、上の魚礁ブロック１の突起４が下の魚礁ブロック１の梁３に噛み合うことで抵抗する。

魚礁ブロック１を、前記した０．２Ｈ<Ｌ<１．２Ｈの寸法関係とすることで、柱２と突起４を他の魚礁ブロック１の上部開口部５への挿入が容易になる。また、前記したＨ<ｈ<２Ｈの寸法関係とすることで、梁３と突起４との噛み合いの確率を高めることができ、かつ十分な噛み合いが確保できる。さらに、柱２、梁３、突起４の各部材断面積を同程度とすることで、魚礁ブロック相互の接触点で、柱２、梁３、突起４の破損が防止できる。

このように魚礁ブロック１で構築された人工海底山脈によれば、柱２によって海底と梁３の間に海水交換のよい広い空間を提供し、魚介類やその餌料となる付着生物に好適環境を提供し、補償深度以浅では海藻類の付着基質となり増殖環境を提供する。同時に、流れや波による外力に対して、隣接する上下左右の魚礁ブロック１の、柱２、梁３、突起４が緩やかに噛み合うことで、人工海底山脈としての安定性を飛躍的に向上することができる。

また、通常、最外層の魚礁ブロック１は単体で大きな外力に抵抗するため被災確率が高いが、上部開口部５が広く揚圧力を受けにくく、下の魚礁ブロック１の梁３に突起４が噛み合うことで下の魚礁ブロック１の梁３をアンカーとできるので飛散や破損を受けにくい。

特に、最上層の魚礁ブロック１は、柱２の突起４を下のブロック１の梁３の下に挿入し噛み合わせることで、単体のブロックより揚圧力による飛散や散乱に対する安全性を増すことができる。さらに、厳しい波力を受ける可能性のある水面付近の魚礁ブロック１は、大型化し、あるいは材料の比重を増すことで被害を軽減することができる。

また、海底に構築されたマウンド状の構造体の表面に魚礁ブロックを複数層積み重ね、当該マウンド状の構造体を被覆することで餌料供給効果、蝟集効果が高く、波力や潮流力に対して粘り強い大規模な人工海底山脈を形成できる。また、既に異なる形状のブロックで構築された魚礁を、この魚礁ブロックで被覆することで安定性の増強と共に大規模化を図ることができる。

さらに、魚礁ブロックは柱２，梁３、突起４の相互の噛み合いにより、波や流れ等の外力に対し群として粘り強く安定を保持することができ、魚介類の生息に適する海水交換の良い空間を提供できるので、魚礁効果の優れた異形ブロックとしての適用も可能である。

図５のように、魚礁ブロック１をマウンドあるいはマウンド状構造物の斜面７に設置する場合は、先ず斜面７の裾部から順に１段目のブロック１を設置し、特に急斜面の場合は、平坦な海底に設置した魚礁ブロック１に接するように１段目の魚礁ブロック１を並べる。これによって魚礁ブロック１の滑落を防止し、斜面７と梁３の間に海水交換のよい広い魚礁空間ができる。

２段目以上は、できるだけ下段の複数の魚礁ブロック１の上部開口部５に柱２および突起４を挿入し噛み合わせるように設置することで、安定した魚礁空間ができる。上下段の魚礁ブロック１をできるだけ噛み合わせるように多数の魚礁ブロック１が噛み合わされ積上げあげられるので、斜面７全体を被覆する全ての魚礁ブロック１が噛み合わされなくてもブロック群としての安定性は確保できる。

図６の写真のように、魚礁ブロックを乱積みにする場合は、上下のブロックの梁が傾斜する確率が高いので、敢えて横移動させなくても自重で梁の上を滑り自然に噛み合う。このように積み上げることで、長期的には魚礁ブロックの傾斜や外力による振動等で、隣接する魚礁ブロックの柱、梁、突起が複雑に噛み合い、魚礁ブロックが緩やかに一体化し外力に対して粘り強く安定する。

本発明の魚礁ブロックは、図７に示すように、各柱２の長さを変えたり、柱２と梁３の交叉角度や交叉位置を変える魚礁ブロック１Ｃとして構成してもよい。例えば、マウンド状の構造物等の斜面７に設置する場合は、魚礁ブロック１Ｃの一部の柱２ａの長さを変えることで、設置した魚礁ブロック１Ｃの梁３の角度を水平に近付けることができる。

すなわち、魚礁ブロック１Ｃを斜面７に乱積みする場合は、上部開口部５に挿入する魚礁ブロックの柱２、突起４の挿入深さが様々に変化するので梁３の水平に対する角度は、柱２の長さに関係なく変化する。下の魚礁ブロック１Ｃの梁３と上の魚礁ブロック１Ｃの梁３が角度を付けて接触する場合が多く、下の魚礁ブロック１Ｃの梁３の傾きによって上の魚礁ブロック１Ｃは自然にスライドして安定する。これにより、水平や傾斜のある海底を被覆する本魚礁ブロックの梁の水平に対する仰角を調整し、多様な形状の魚礁ブロックを提供することができる。

本発明にかかる魚礁ブロックは、柱の数は単体で自立し安定を確保するために３本以上４〜６本とすることができ、梁の平面形状は隣接する柱を直線で結ぶほか曲線などで自由に設計することができる。

本発明にかかる魚礁ブロックの材料としては、防錆加工した鋼材等のほか、普通コンクリート、再生骨材を用いたコンクリート、スラグ等の重量骨材を用いた重量コンクリート、石炭灰硬化体等に鉄筋や鉄骨を挿入したものが利用可能である。

１ 魚礁ブロック
２ 柱
３ 梁
４，４ａ 突起
５ 上部開口部
６ 海底
７ マウンド構築物等の傾斜面

Claims (1)

1. 海底または海底のマウンド等に設置する魚礁ブロックであって、並列配置された３本以上の柱と、前記各柱の上部を連結し、かつ内部に上部開口部を構成する梁とを備え、
   各柱は長さ方向の少なくとも一部に、隣接する柱に向けた方向又は魚礁ブロックの中心に向けた方向に突出された突起を備え、
   複数の魚礁ブロックを設置したときに、前記柱は他の魚礁ブロックの上部開口部に挿入され、かつ梁と突起との間に他の魚礁ブロックの梁が挿入可能である魚礁ブロック。