JP2000319840A - 潮位の変動に対応した海水交換型防波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲に潮位が変動する海域においても港内
外の海水交換が有効になされる潮位の変動に対応した海
水交換型の防波堤１を提供する。 【解決手段】下部に導水孔５を有する直立堤２と、前記
直立堤２より外洋側に設けられ直立堤２にその始端、終
端を有する平面コ字状の潜堤３を設け、前記潜堤３と前
記直立堤２とにより囲まれた遊水部４を形成する。前記
潜堤３の天端６に凹部７を設け、その凹部内に浮体構造
物８を収容する。遊水部４と直立堤２の内側の静穏化水
域とに形成される水位差により上記導水孔５を介して港
内外の海水を交換させる。浮体構造物８は、潮位の変動
に追従して上下動し浮体構造物８の天端９が常に水面付
近にある。そのため、潮位の変動にかかわらず潜堤の砕
波作用が促進され、水位差を良好に保つことができて海
水交換が効果的になされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、海水交換機能を有
する防波堤に関し、特に潮位の変動を考慮した潜堤を備
えた海水交換型の防波堤に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでの防波堤の主な役割は、外海の
波浪の侵入を防ぎ、港内の静穏を保つことにあった。そ
のため港内外の海水の交流が抑止されて水質に影響を及
ぼすなどの問題が生じる場合があり、近年、水産業との
協調、海洋空間の有効利用や環境保全の観点から、港内
外の海水を交換させる機能を持たせた海洋構造物（以
下、海水交換型防波堤という）が種々提案されている
（例えば、特開昭６２−１１７９０５号公報。山本他２
名著、潜堤付防波堤による海水交流工法の開発、第３４
回海岸工学講演会論文集（１９８７）ｐ６７５〜６７
９。塩崎他３名著、海水交換機能を有する透過型スリッ
トケーソンの水理特性、海岸工学論文集第４３巻（１９
９６）ｐ１２２６〜１２３０等参照）。その一つに潜堤
を備えた海水交換型の防波堤（以下、潜堤付防波堤とい
う）があり、これを図６および図７に示す。

【０００３】図６は平面模式図であり、図７は断面模式
図である。図６および図７において、潜堤付防波堤２０
は、たとえば、港内外を区分けする直立堤２１と、直立
堤２１より外洋側に設置され、図示のように一端が直立
堤２１のある個所を始端としてこれから延び、他端が直
立堤２１の別の個所で終端する平面コの字状に配置され
た潜堤２２とから構成される。直立堤２１の下部（海底
に近い側）には、直立堤の外側（外洋側）と内側の静穏
化水域との間を連通し、その厚み方向に貫通する導水孔
２３が設けられている。

【０００４】潜堤２２は、通常、外洋側に形成された斜
面堤２４と、斜面の頂部が平坦となった天端２５から構
成された断面台形の構造物であり、来襲波の作用力を弱
めて海岸浸食を防ぐ目的で従来広く用いられているもの
と同様のものである。潜堤２２は、その大部分が直立堤
２１と平行した部分から成り、この部分が、波の方向と
直交する面となり、直立堤２１と潜堤２２に囲まれた水
域は遊水部（プール）２６となる。

【０００５】潜堤の頂部を構成する天端部２５の海底か
らの高さは、通常、この水域の満潮面Ｈ．Ｗ．Ｌと干潮
面Ｌ．Ｗ．Ｌとの中間潮位Ｍ．Ｗ．Ｌの近傍となるよう
に定められている。潜堤付防波堤２０に入射してきた波
は、潜堤２２に乗り上がることによって波形が維持でき
なくなり砕波となる。砕波した波は、直立堤２１と潜堤
２２の間の遊水部２６に溜まることによって遊水部２６
の水位を高める様に作用する（以下、これを砕波作用と
いう）。

【０００６】この砕波作用により、遊水部２６が直立堤
２１の静穏化水域側（陸２７に面する側）の水位以上と
なると、その水位差（水頭差）により直立堤の下部にあ
る導水孔２３を介して遊水部２６（外洋側）から直立堤
２１の静穏化水域側に海水が流入する。港の内側に流入
した海水は港内において循環流２８を形成し、港入り口
部２９を介してやがて港外に流出する。このようにして
直立堤２１の港内側の静穏化水域の海水と港外側の外洋
の海水との交換が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様な海水の港内外
の交換は、潮位が潜堤の天端の高さになったときに砕波
作用が最大となって一番効率よく海水交換が可能になる
ことが既往の水理模型実験の結果より明らかになってい
る。しかし、潮位の変動幅がある程度以上となると、潜
堤の天端水深は大きくなり、波に対する効果（砕波作
用）が薄められ、潜堤は遊水部の水位上昇に寄与しない
こととなる。

【０００８】日本海側に見られるように、海水の１日の
潮位差が５０ｃｍ程度であれば、潜堤の天端高さを中間
潮位Ｍ．Ｗ．Ｌに合わせ、常に天端付近に水位が来るよ
うにしておけば有効に砕波作用が得られる。しかし、１
日の潮位差が１〜２ｍの広範囲に及ぶ水域では、潜堤の
天端の高さを中間潮位Ｍ．Ｗ．Ｌに定めたとしても、潮
位の満潮面Ｈ．Ｗ．Ｌや干潮面Ｌ．Ｗ．Ｌに対しては天
端部の水深が深くなったり、天端部が水面から大きく出
たりすることとなり、充分な砕波作用を得ることができ
ない。したがって、広範囲にわたる潮位の変動がある水
域ではこのような従来の形態のものでは、遊水部の水位
上昇が充分になされないこととなり、海水の港内外の交
換が有効になされない問題が生じる。

【０００９】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、広範囲に潮位が変動する海域においても港内外の
海水交換が有効になされる潮位の変動に対応した海水交
換型の防波堤を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、潜堤の天端
高を潮位の変動に対していつも水面付近に保てるよう
に、すなわち、潮位の変動に追従させ良好な砕波作用を
得るために、潜堤の天端部に潮位により上下動する浮体
構造物を採用することとし、それによって上記課題を解
決する潮位の変動に対応した海水交換型の防波堤を得る
に至ったものである。

【００１１】すなわち、本発明は、上記目的を達成する
ために、海面上に延びその内側を静穏化水域にする直立
堤と、前記直立堤の下部に形成され、前記直立堤の外洋
側と前記静穏化水域との間を連通する導水孔と、前記直
立堤より外洋側に設けられ、直立堤にその始端、終端を
有する潜堤と、前記直立堤と前記潜堤とで囲まれる領域
で構成される遊水部と、前記潜堤の天端部分に設けられ
た凹部と、前記凹部内に配設された浮体構造物を有し、
前記浮体構造物を有する潜堤により水位が上昇された前
記遊水部と前記直立堤の内側の静穏化水域の間の水位差
で前記導水孔を介して海水が交換されることを特徴とす
る潮位の変動に対応した海水交換型防波堤としたもので
ある。

【００１２】浮体構造物は、潮位の変動に追従して上下
動し浮体構造物の天端面が常に水面付近にある。そのた
め、潮位の変動にかかわらず潜堤の砕波作用を促進し、
遊水部の水位上昇を良好に保つことができ、海水交換が
効果的になされる。上記浮体構造物は、箱型の中空膜構
造物で構成することができる。また、騒音や衝撃の観点
で上記凹部表面を緩衝材で被覆することが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の潮位の変動に対応した海
水交換型防波堤の基本構成及びそれによりもたらされる
技術的特徴を以下に説明する。図１ないし図３は、本発
明の潮位の変動に対応した海水交換型防波堤の基本構成
を説明する図で、図１は平面模式図、図２は図１の断面
模式図、図３は全体概要断面模式図である。なお、図中
図６，図７における符号と同符号のものについては説明
を省略している。

【００１４】本発明の潮位の変動に対応した海水交換型
防波堤１は、直立堤２とこれより外洋側に設けられた潜
堤３から成っている。直立堤２は、従来と同様海面上に
延びて直立し、波の方向と直交する方向に延びて港内外
を区分けするように形成されており、直立堤の内側であ
る港内側の水域を静穏化している。潜堤３は、従来と同
様直立堤２のそれぞれ別の個所にその始端、終端を有す
る形状で形成され、例えば、直立堤と平行する部分と、
平行する部分の両端から直立堤に延びる部分とから成る
平面コ字状に形成されている。

【００１５】この潜堤３と直立堤２とで囲まれた領域は
遊水部（プール）４を構成している。この潜堤３の配置
形状はコ字状に限られることはなく、遊水部としての機
能が得られれば適宜の形状とすることができる。直立堤
２の下部（海底に近い側）には、従来の図６に示すもの
と同様にその厚み方向に貫通し、遊水部４と直立堤２の
内側の静穏化水域の間を連通する導水孔５が設けられて
いる。導水孔５の形状は、図示のような管水路の他に、
直立堤２の海底部分を一辺とする開口であっても良い。
この導水孔５を介して、遊水部４と静穏化水域との間に
形成される水位差により港内外の海水の交流がなされ
る。

【００１６】本発明において、潜堤３は、図２、図３に
示されるように、斜面堤１０とそれに連なる頂部が平坦
となった天端部６を有している。潜堤３の頂部である天
端６に凹部７が設けられ、この凹部７に浮体構造物８が
収容された構成となっている。浮体構造物８は、例えば
中空の膜構造物で構成することができ、海水によって与
えられる浮力により浮体構造物の頂部である天端９が常
に水面付近に位置するように設計されている。したがっ
て、浮体構造物８は、潮位の変動に追従して浮体構造物
の天端９が常に水面付近にあるため、潜堤３の砕波作用
を潮位の変動に関わらず常に良好に保つことができる。

【００１７】本発明の浮体構造物８を用い、これを収容
する凹部を設けた潜堤３の天端６の高さは、従来の潜堤
付防波堤２０の潜堤２２の天端高さのように中間潮位
Ｍ．Ｗ．Ｌに合わせる必要はなく、干潮面Ｌ．Ｗ．Ｌに
合わせればよいので、潜堤全体の体積は減少でき、その
コストは低減できる。浮体構造物８は、図１で示すよう
に、スムースな浮体動作及び施工を容易とするために潜
堤３の上面（天端６）に、砕波作用による遊水部４の水
位上昇が得られる範囲の適宜の間隔で複数個分布して設
けることができる。また、浮体構造物８はその天端９が
平坦である形状であることが好ましいが、曲面体でもよ
い。

【００１８】浮体構造物８は所定の浮力が得られればよ
く中空体、中実体いずれでもよい。その構成材料も金
属、合成樹脂、ゴム等適宜のものとすることができる。
浮体構造物８は、例えば、空気と浮力調整用に適宜水を
充填した全体で箱型の中空膜構造物で構成することがで
き、箱形形状を保つために適宜枠体（フレーム）を用
い、これにゴム、合成樹脂などの膜状体を取り付ける形
態とすることができる。この場合は、金属板で中空体を
構成する場合に対し騒音等の問題がない。

【００１９】浮体構造物８を凹部７に収容するに際して
は、その上下動が潜堤３の凹部７内で行われ、異常波浪
に対して浮体構造物８が凹部外に抜け出ないようにする
ため適宜の係止手段（図示しない）が講じられる。たと
えば、浮体構造物８の底部と凹部７の底部を結んでこれ
らの四隅及び中央部の計五個所に支持ロープを取り付け
ることによって係止手段とすることができる。

【００２０】潜堤の凹部７表面と浮体構造物８との接触
による摩耗や騒音の発生を防止するために、凹部７表面
をゴム（ラバー）、合成樹脂などの緩衝材（図示しな
い）で被覆する事が望ましい。潜堤はその頂部６に凹部
を設け、そこに浮体構造物を収容する点を除いては、従
来の適宜勾配の斜面堤を備えた固定式潜堤の構成と同様
なものとすることができる。例えば、コンクリート、コ
ンクリートブロック、捨て石・砕石等で潜堤本体を構成
することができ、捨て石等で潜堤本体を構成する場合に
はその上面はコンクリート等で仕上げられる。

【００２１】斜面堤１０の勾配は、従来通り１：２ない
し１：３とすることができる。また、直立堤２は従来の
潜堤付防波堤と同様な構成とすることができ、その断面
形状は図示のような矩形に限らず台形等適宜なものとす
ることができる。 遊水部４は図１では１個所として説
明したが、これに限定されることなく適宜複数個所とし
て良い。

【００２２】図４は本発明の設計例を説明する平面模式
図である。例えば、遊水部４は、直立堤２とこれに連な
るコ字状の潜堤３とで囲まれた水域で構成され、その直
立堤２に平行する部分の長さ（Ａ）は６３ｍ、直立堤に
直交する方向の長さ（Ｂ）は４０．５ｍである。浮体構
造物８は、縦の長さ（Ｃ）が１７．５ｍ、横幅（Ｄ）が
８．５ｍ、高さ７．５ｍであり、潜堤３の１２ｍ幅
（Ｅ）の天端６に設けられた縦の長さ（Ｆ）が１８ｍ、
横幅（Ｇ）が９ｍで深さが８ｍの１．５ｍの間隔（Ｈ）
を隔てた３個所の凹部７にそれぞれ収容されている。潜
堤３の天端６の海底からの高さは干潮面Ｌ．Ｗ．Ｌに設
定され（例えば１０ｍ）、斜面堤１０の勾配は１：２で
ある。直立堤２の導水孔５は直径１．５ｍで海底から
１．５ｍの位置に３個所設けられる。直立堤２の高さは
１５ｍその厚み（Ｉ）は７．５ｍである。

【００２３】

【発明の効果】図５（ａ），（ｂ）、（ｃ）に示すグラ
フは、想定縮尺１／１５の水理模型実験によって、本発
明の潮位の変動に対応した海水交換型防波堤（以下、浮
体式と略称する）と従来の図６，図７で説明した固定高
さの潜堤を用いる潜堤付防波堤（以下、固定式と略称す
る）の海水交換特性を比較したものである。各グラフの
縦軸は直立堤の導水孔を経て導入される導水量、すなわ
ち、単位時間あたりの流量Ｑ（Ｌｉｔｔｌｅ／ｓｅｃ）
を示し、横軸は沖波波高Ｈｏ（ｃｍ）を示している。グ
ラフ（ａ）は、水深が干潮面Ｌ．Ｗ．Ｌであるときの特
性に対応し、グラフ（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ中間潮位
Ｍ．Ｗ．Ｌ、満潮面Ｈ．Ｗ．Ｌの水位に対応した特性を
示している。

【００２４】本実験において、固定式における潜堤の天
端の高さ及び浮体式における浮体構造物の天端の高さは
干潮面Ｌ．Ｗ．Ｌに合わせてあり、それがグラフ（ａ）
において天端水深０．０ｃｍと表されている。以下、グ
ラフ（ｂ）、（ｃ）において天端水深は、中間潮位Ｍ．
Ｗ．Ｌ、満潮面Ｈ．Ｗ．Ｌに対応する固定式における潜
堤の天端の水深を示している。

【００２５】潜堤の天端の水深が深くなるにしたがっ
て、固定式の従来形式のものでは沖波波高に対応する導
水量が顕著に減少しているが（グラフ中黒丸で表示）、
浮体構造物を採用する浮体式の本発明の防波堤では、天
端水深が深いときでも、沖波波高に対応する導水量の減
少は見られず、いずれの水深域においてもほぼ一定量を
保ち（グラフ中の白丸で表示）、水位が最深のグラフ
（ｃ）においては固定式のほぼ３倍の導水量となってい
る。

【００２６】この実験により、従来の固定式のものにお
いては、水深が深まるにつれ潜堤の機能（砕波作用）が
低下している状況が窺われ、浮体構造物を採用し浮体構
造物の天端が常に水面にある浮体式の本発明の防波堤で
は、潮位の変動に対しても良好に機能していることが判
る。

【００２７】以上記述した如く、本発明の海水交換型防
波堤は、潜堤に浮体構造物を採用し、浮体構造体は、潮
位の変動に追従して浮体構造物が上下動し、その天端面
が常に水面付近にあるため、潜堤の砕波作用を潮位の変
動に関わらず常に良好に保つことができる。したがっ
て、本発明によれば、広範囲に潮位が変動する海域にお
ける港内外の海水交換が有効になされ、水質の向上など
海域環境の改善に役立たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潮位の変動に対応した海水交換型防波
堤の基本構成を説明する平面模式図。

【図２】図１の断面模式図。

【図３】本発明の潮位の変動に対応した海水交換型防波
堤の基本構成を説明する全体概要断面模式図。

【図４】本発明の設計例を説明する平面模式図。

【図５】水理模型実験による本発明の潮位の変動に対応
した海水交換型防波堤と従来の潜堤付防波堤の海水交換
特性を比較したグラフ。

【図６】従来の潜堤付防波堤を説明する平面模式図。

【図７】図６の断面模式図。

【符号の説明】

１ 潮位の変動に対応した海水交換型防波堤 ２ 直立堤 ３ 潜堤 ４ 遊水部 ５ 導水孔 ６ 潜堤の天端 ７ 凹部 ８ 浮体構造物 ９ 浮体構造物の天端 １０ 斜面堤 ２０ 潜堤付防波堤 ２１ 直立堤 ２２ 潜堤 ２３ 導水孔 ２４ 斜面堤 ２５ 天端 ２６ 遊水部 ２７ 陸地 ２８ 循環流 ２９ 港入り口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】海面上に延びその内側を静穏化水域にする
   直立堤と、 前記直立堤の下部に形成され、前記直立堤の外洋側と前
   記静穏化水域との間を連通する導水孔と、 前記直立堤より外洋側に設けられ、直立堤にその始端、
   終端を有する潜堤と、 前記直立堤と前記潜堤とで囲まれる領域で構成される遊
   水部と、 前記潜堤の天端部分に設けられた凹部と、 前記凹部内に配設された浮体構造物を有し、 前記浮体構造物を有する潜堤により水位が上昇された前
   記遊水部と前記直立堤の内側の静穏化水域の間の水位差
   で前記導水孔を介して海水が交換されることを特徴とす
   る潮位の変動に対応した海水交換型防波堤。
2. 【請求項２】上記浮体構造物が、箱型の中空膜構造物で
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の潮位の
   変動に対応した海水交換型防波堤。
3. 【請求項３】上記凹部表面を緩衝材で被覆することを特
   徴とする請求項１又は２記載の潮位の変動に対応した海
   水交換型防波堤。