JP2005248639A

JP2005248639A - 海水交換型防波堤

Info

Publication number: JP2005248639A
Application number: JP2004063387A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nishiyama; 貴大西山; Yoichi Kobayashi; 洋一小林; Takuya Kitamura; 卓也北村; Makoto Imai; 誠今井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】少ないあるいは小規模の導水工で、経済的かつ効率的に海水交換を行うことができる海水交換型防波堤を提供する。
【解決手段】海水交換型防波堤３の構成要素として、静水面下に位置するケーソン本体４と、ケーソン本体４の上面を覆う蓋部５と、蓋部５上に設けられ静水面上に天端を有するパラペット６と、パラペット６の港外１側面のケーソン幅方向中央部から港内２側に連通する導水工９を設ける。ケーソン本体４の港外１に面する上部前縁が平面視で弧状となるようにすることで、港外１からの波をケーソン前面上部で屈折させて波向線をケーソン幅方向中央部に集中させ、導水工９による海水交換の効率を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、港内の静穏を保ちつつ港外から港内へ導水し、港内海水の浄化を促す海水交換型防波堤に関するものである。

従来の海水交換型防波堤は、港外と港内を管などで連通させた透過式のものや、特許文献１記載の発明のように、ケーソンの内部などに遊水部を設け、その遊水部と港内を連通させ、遊水部と港内の水位差を利用して導水するものがある。

また、特許文献２にも、ケーソンとその後方に設けた後退型パラペットとの間に遊水部を設け、水位差を利用して遊水部から港内に導水する海水交換型防波堤が記載されている。

さらに、特許文献３には、防波堤の港外側の海底面にマウンドを設け、マウンドに入射する波浪を屈折によりマウンド頂部に収斂させることで、防波堤を超えて港湾側に入る越波量を増大させ、海水交換を促進させる方法が記載されている。

この他、海水交換型防波堤ではないが、本出願人による特許文献４には、消波堤としての消波能力を高めるために、円柱状の鋼板セル構造物の上部に階段状の段部を形成したものが記載されている。
特開昭６２−１１７９０５号公報特開平１１−３５０４４９号公報特開平１１−２２２８２８号公報特開２００１−０２０２４７号公報

透過式の海水交換型防波堤は、導水工の港内外の開口位置と設置箇所数が導水量に影響を及ぼす。ここで、導水工の設置箇所数が多くなると建設費が増大するため、効率よく導水できる位置に導水工を設置することが望まれる。

水位差を利用した海水交換型防波堤では、遊水部と港内側の水位差が大きいほど導水量を多くすることができるが、水位差を大きくするためには遊水部を形成する港外側の段部の天端を高くしなければならない。しかし、段部を高くすると、遊水部へ流れ込む越波量が減少し、結果として海水交換量は減少することがある。

このような問題点を解決するため、段部天端に遊水部に向かって上り勾配をつけることで波の遡上を容易とした防波堤があるが、このように水位差を利用した海水交換型防波堤は、構造の規模が大きく建設費が高くなる。

本発明は、従来技術における上述のような課題の解決を図ったものであり、少ないあるいは小規模の導水工で、経済的かつ効率的に海水交換を行うことができる海水交換型防波堤を提供することを目的としている。

本願の請求項１に係る海水交換型防波堤は、静水面下に位置し、港外に面する上部前縁が平面視で弧状であるケーソン本体と、前記ケーソン本体の上面を覆う蓋部と、前記蓋部上に設けられ静水面上に天端を有するパラペットと、前記パラペットの港外側面のケーソン幅方向中央部または前記蓋部上面の港外側のケーソン幅方向中央部から港内側に連通する導水工とを備えていることを特徴とするものである。

本発明は、主に蓋部から上側の上部工だけの対策で、ケーソンの形状によって起こる波の屈折を利用し、経済的かつ効率的な海水交換を可能としている。

ケーソン本体について、港外に面する上部前縁が平面視で弧状であるというのは、この上部前縁が円弧や半楕円のような偏平な弧、あるいはこれらに近似した直線の屈曲によって形成される多角形状などであること、またケーソン幅方向中央部とは港側から見たケーソン本体の幅を意味し、蓋部上面を波が通過するとき屈折作用によりケーソンの幅方向中央付近に波向が向かい、波高が高くなるという特徴を利用するものである。

すなわち、一般に水深が深いところでは、浅いところよりも波速が速く、波が深海域から水深の影響を受ける浅海域に達すると、海底地形の影響を受けて波速に違いが生じ、波向が変化する。

本発明の場合、港外とケーソンの上側で水深が大きく異なるため、波が屈折し、円筒ケーソン等、港外に面する上部前縁が平面視で弧状である場合、波向はケーソンの中央方向へ向かうこととなる。なお、上部が弧状で有れば、下部は弧状でなくても同じ効果を得ることができる。

これに対し、波向が集中するケーソン幅方向中央部、具体的には防波目的で高い天端を有するパラペットの港外側面のケーソン幅方向中央部または前記蓋部上面の港外側のケーソン幅方向中央部と港内とをつなぐように導水工を設けることで、少ない導水工で経済的かつ効率的に海水交換が可能となる。

この場合のケーソン幅方向中央部の具体的範囲としては、ケーソンを港外側から見たときのケーソンの幅Ｄの中心線上でパラペットと蓋部の交わる点から、距離Ｄ／３以内のパラペットおよび蓋部が海水と接する面が好ましい範囲である。導水工の港外側の開口位置を上記の範囲内とするかまたは開口部の一部が上記の範囲に入るようにすることで、屈折による波向の集中の効果を十分に利用することができる。

なお、導水工を管等で港内側の水面下深く延伸すれば、港内の静穏性を保ったまま海水を導水することができる。

本願の請求項２に係る海水交換型防波堤は、静水面下に位置し、港外に面する上部前縁が平面視で弧状であるケーソン本体と、前記ケーソン本体の上面を覆う蓋部と、前記蓋部上に設けられ静水面上に天端を有するパラペットと、前記蓋部上の前記パラペットより港外側に設けられ、前記パラペットの天端より低い天端を有する段部と、前記段部の幅方向中央部に設けられた凹部からなる遊水部と、前記遊水部から港内側に連通する導水工とを備えていることを特徴とするものである。

この請求項２に係る発明は、導水の方法としてさらに遊水部を設けて水位差を利用するものであり、上部工として蓋部とその上面にパラペットを設け、パラペットの港外側に段部をその天端がパラペット天端より低くなるように設け、波向が集中する領域にパラペットと段部によって囲まれる遊水部を形成し、１または複数の導水工を遊水部から港内へ連通するよう設けることで、段部を越波した海水が遊水部に流れ込み、遊水部と港内側に生じる水位差によって海水交換が行なわれる。

請求項３は、請求項２に係る海水交換型防波堤において、前記段部の上面が港外側から遊水部に向かって上り勾配を有することを特徴とするものである。

すなわち、さらに海水交換の効率を上げるため、波が遡上しやすいように波向方向に上り勾配をつけることで遊水部への越波量を増やすことができる。

請求項４は、請求項１、２または３に係る海水交換型防波堤において、前記パラペットとして、複数のパラペットが前記蓋部上に分割されて設けられており、前記導水工が前記パラペットどうしの隙間により形成されていることを特徴とするものである。

パラペットを分割してその分割線を遊水部から港内へ連通するように設けると、分割線が導水工としての役目を果たし、施工が容易になる。

(1) 請求項１に係る発明では、ケーソンの上部前縁の形状を平面視で弧状となるようにすることで、ケーソン上面を通過する波の波向を屈折によりケーソン幅方向中央部に集中させ、その波向が集中する位置に導水工を設けているため、効率の良い海水交換が行え、導水工の設置箇所も限定することができ、経済的である。

(2) 請求項２に係る発明では、同様のケーソン形状で、水位差を利用した海水交換を行うにあたって、波向が集中する位置に遊水部を設けることで、遊水部に流れ込む越波量が増加し、これにより遊水部の水位が高くなり、港内側への導水量を増加させることができ、港外側が比較的静穏で波高が小さいときでも、安定した導水量を確保することができる。

(3) 主に上部工だけのコンパクトな構造で、効率良く経済的に海水交換を行うことができる。

図１〜図３は、請求項１に係る海水交換型防波堤の一実施形態を示したもので、ここでは港外１側の形状が円弧であるケーソン４に、上部工として蓋部５、パラペット６を設けた海水交換機能を有する防波堤３である。

この防波堤３は、港外１から来襲する波を防ぎ港内２を静穏に保つ役目を果たすと同時に、蓋部５の上面を通過する波は波向線１０のようにケーソンの中央付近に向かうため、導水工９の端部をケーソンの中央付近、すなわちケーソン幅方向中央部に設けることで、港内２側へ効率的に導水することができる。

図２に示すように、導水工９は入口から下向きに勾配を持ち、導水工９の中を波が透過するのを防ぐ。また導水工９の港内２側は、管により水面下へ導水することで港内２の静穏を保ちながら海水交換を実施することができる。

図では導水工９を２本示しているが、港内２側の設置条件や導水量によってその本数や導水方向は決定される。また、図３に示すようにパラペット６の前面に若干の内向きの角度を付けることで、波をより導水工９方向に集中させることができる。

図４〜図６は、請求項２に係る海水交換型防波堤の一実施形態を示したもので、波向線１０が集中するケーソン中央付近、すなわちケーソン幅方向中央部にパラペット６と段部７で囲まれた遊水部８を形成している。

波向線１０が集中することで波高が増幅され、段部７を越波する海水量が増え、遊水部８の水面１２が上昇する。その結果、遊水部水面１２と港内静水面１３との水位差が大きくなるため、海水交換量が増加する。また、港外１が比較的穏やかな状態のときでも波高が増幅されることで、常に安定した海水交換量が確保できる。

海水交換量は段部７を越波する流量と遊水部水面１２と港内静水面１３の水位差によって決定されるため、段部７の形状を、図７のようにケーソン同様、円弧状としたり、また、図９のように段部７の上面に傾斜をつけて（請求項３に対応）、波がより遡上しやすくすると、波向が集中する特徴をさらに強めることができ、越波量が増え効果的である。

図７は、上述のように段部７の形状を円形とした場合のケーソン上面と波の屈折の関係を示したものである。

図８は、請求項４に対応する実施形態におけるケーソン上面と波の屈折の関係を示したもので、パラペットを２つの前部パラペット６ａと後部パラペットに分割すると、前部パラペット６ａと後部パラペット６ｂの隙間を導水工９として利用することができ、施工が容易となる。

また、以上の実施形態はケーソン本体４が円柱状の場合であるが、図９のように直方体のケーソンの上部に円柱状の段部４ａを形成することで、静水面下に位置するケーソン本体４の港外１に面する上部（ケーソン本体の段部４ａ）の前縁を平面視で弧状とし、屈折による波向線１０をケーソン幅方向中央部に集中させることができる。

本発明の海水交換型防波堤の一実施形態（請求項１に対応）を示す斜視図である。図１の実施形態における鉛直断面図である。図１の実施形態におけるケーソン上面と波の屈折の関係を示す説明図である。本発明の海水交換型防波堤の他の実施形態（請求項２に対応）を示す斜視図である。図２の実施形態におけるケーソン上面と波の屈折の関係を示す説明図である。図２の実施形態におけるケーソン上面と波の屈折の関係を示す説明図である。段部を円形とした実施形態におけるケーソン上面と波の屈折の関係を示す説明図である。パラペットを分割した実施形態におけるケーソン上面と波の屈折の関係を示す説明図である。本発明を上部を円柱状とした直方体ケーソンに適用した場合の一実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１…港外、２…港内、３…防波堤、４…ケーソン本体、４ａ…段部（ケーソン本体の段部）、５…蓋部、６…パラペット、６ａ…前部パラペット、６ｂ…後部パラペット、７…段部、８…遊水部、９…導水工、１０…波向線、１１…港外静水面、１２…遊水部水面、１３…港内静水面

Claims

静水面下に位置し、港外に面する上部前縁が平面視で弧状であるケーソン本体と、前記ケーソン本体の上面を覆う蓋部と、前記蓋部上に設けられ静水面上に天端を有するパラペットと、前記パラペットの港外側面のケーソン幅方向中央部または前記蓋部上面の港外側のケーソン幅方向中央部から港内側に連通する導水工とを備えていることを特徴とする海水交換型防波堤。
静水面下に位置し、港外に面する上部前縁が平面視で弧状であるケーソン本体と、前記ケーソン本体の上面を覆う蓋部と、前記蓋部上に設けられ静水面上に天端を有するパラペットと、前記蓋部上の前記パラペットより港外側に設けられ、前記パラペットの天端より低い天端を有する段部と、前記段部のケーソン幅方向中央部に設けられた凹部からなる遊水部と、前記遊水部から港内側に連通する導水工とを備えていることを特徴とする海水交換型防波堤。
前記段部の上面が港外側から遊水部に向かって上り勾配を有することを特徴とする請求項２記載の海水交換型防波堤。
前記パラペットとして、複数のパラペットが前記蓋部上に分割されて設けられており、前記導水工が前記パラペットどうしの隙間により形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の海水交換型防波堤。