JP2007239233A

JP2007239233A - 津波対策構造

Info

Publication number: JP2007239233A
Application number: JP2006060395A
Authority: JP
Inventors: Shingo Akiyama; 真吾秋山; Takeshi Iketani; 毅池谷; Hisao Kondo; 久夫今藤; Hideyo Iwamura; 栄世岩村; Satoshi Takeuchi; 聡竹内; Nozomi Shinohara; 望篠原; Masashi Nagatomi; 政司永富; Isao Saito; 勲雄齊藤; Ryosuke Asakura; 良介朝倉
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: JP4607035B2

Abstract

【課題】常時に人の動きを制限することなく、メンテナンスが容易で、かつ津波の発生時に速やかに作動する津波対策構造を提供する。
【解決手段】津波対策構造１は砂浜３に設けられており、防波堤５を有している。防波堤５の内部には垂直方向に設けられた孔であるピット１１ａが設けられている。
ピット１１ａ内には移動柱体２７ａが移動可能に設けられている。
ピット１１ａにはサイフォン９が接続されており、サイフォン９には管状の流路７が設けられている。
流路７は砂浜３内を貫通し、端部が取水口８として海２１内に露出している。
津波が接近し、取水口８付近の水位がサイフォン高さ３３を越えると、海水がサイフォン９に流入し、ピット１１ａに流入する。
そして、移動柱体２７ａが海水の浮力を受けてＡ２方向に移動し、防波堤５の外部に露出し、津波のエネルギーを減衰させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、津波対策構造に関するものである。

近年、日本においては東海、東南海、南海沖地震等の地震の発生が懸念されており、それに伴う津波対策が急務となっている。

従来、津波を防ぐための構造としては、防波堤、防潮堤、水門等の面状構造物がある。
これらは津波や高潮の発生時にゲートや水門を閉鎖し、閉鎖面が津波を受け止めることによって津波のエネルギーを減衰させ、津波の遡上を防いでいる。

なお、ゲートや水門等の開閉は機械式のもの（特許文献１）や水の浮力を利用したもの（特許文献２、特許文献３）がある。
特開２００５-２６６２号公報特開昭６１−４９０１３号公報特開平８−２８４１３９号公報

しかしながら、津波により構造物が受ける力は甚大であるため、このような面状構造物では、大規模な施設と広い用地が必要となる。
従って、設置やメンテナンスに多大なコストを要するとともに、専用の用地が必要となる。また、このような構造を設けると、人の動きが制限されるとともに、景観が悪化する。

さらに、大規模な施設の場合は、ゲートや水門の開閉動作が遅くなるため、津波や高潮の発生時に速やかに対処できないおそれがある他、機械式ゲートの場合は管理者の安全確保が困難であることや、作動時の動作トラブルが発生する可能性が問題として挙げられる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は常時に人の動きを制限することなく、メンテナンスが容易で、かつ津波の発生時に速やかに作動する津波対策構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、提内、または地中に設けられたピットと、前記ピット内に鉛直方向に移動可能に設けられた柱体と、前記ピットに接続されたサイフォンと、前記サイフォンに接続され、水底、もしくは水中に設けられた第１の流路と、前記第１の流路の端部に設けられた第１の取水口と、からなり、前記水の水位が前記サイフォンの高さを超えると、前記第１の取水口から取水した前記水が前記第１の流路および前記サイフォンを介して前記ピット内に流入し、前記柱体が前記水の浮力で鉛直方向に浮上して前記堤体の外部に露出することを特徴とする津波対策構造である。

前記津波対策構造は、前記ピットと前記サイフォンの間に設けられ、端部に第２の取水口を有する第２の流路を更に有し、前記第２の取水口は前記サイフォンよりも高い位置に設けられ、前記水の水位が前記第２の取水口の高さを超えると、前記第２の取水口から取水した水が前記第２の流路を介して前記ピット内に流入し、前記柱体が前記水の浮力で鉛直方向に浮上して前記堤体の外部に露出してもよい。

前記津波対策構造は、前記ピットと前記第１の流路とを直接結ぶ第３の流路と、前記第３の流路に設けられ、前記第３の流路への水の流入を調整するバルブと、を更に有し、前記バルブを調整して前記第３の流路に水を流入させることにより、前記第１の取水口から取水した水が前記第１の流路および前記第３の流路を介して前記ピット内に流入し、前記柱体が前記水の浮力で鉛直方向に浮上して前記堤体の外部に露出してもよい。

本発明によれば、小型で速やかに作動する津波対策構造を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る津波対策構造１を示す斜視図であって、図２は図１の横断面図、図３は図２のＡ１−Ａ１断面図である。

図１および図２（ａ）に示すように、津波対策構造１は砂浜３に設けられており、防波堤５を有している。防波堤５は上部に道路等が設けられている。
なお、防波堤５の材質は特に限定されたものではない。

防波堤５の内部には、垂直方向に設けられた孔であるピット１１ａ、１１ｂが設けられている。
ピット１１ａとピット１１ｂは流路１３で接続されている。

ピット１１ａ、１１ｂ内には、柱状の移動柱体２７ａ、２７ｂが設けられている。
移動柱体２７ａ、２７ｂはピット１１ａ、１１ｂの形状に対応した形状を有している。
移動柱体２７ａ、２７ｂは固定されていないので、図２のＡ２およびＡ３方向に移動可能である。

本実施形態においては、ピット１１ａ、１１ｂに海水を満たすことにより、移動柱体２７ａ、２７ｂが海水の浮力を受けてＡ２方向に移動する。
図３（ａ）に示すように、移動柱体２７ａは複数の柱体である先端部４１からなり、先端部４１は基部３９で一体となっている。

また、図３（ｂ）に示すように、移動柱体２７ａの基部を、基部３９ａ、基部３９ｂ、基部３９ｃのように複数の先端部４１毎に設けてもよい。
ここで、基部３９、基部３９ａ、基部３９ｂ、基部３９ｃは、浮力を受けやすい構造である必要があり、例えば鋼製で中空の箱体である。
また、先端部４１を構成する材料は、軽量で剛性が高いものが望ましく、例えば木材である。
なお、移動柱体２７ｂの構造は、移動柱体２７ａと同様であるため、説明を省略する。

また、図１および図２（ａ）に示すように、ピット１１ａにはサイフォン９が接続されており、サイフォン９には第１の流路として、管状の流路７が設けられている。
流路７は砂浜３内を貫通し、端部が取水口８として海２１内に露出している。

即ち、海２１の水位２３がサイフォン高さ３３を越えると、海水が取水口８から流路７を経てサイフォン９に流入し、ピット１１ａに流入する。
ピット１１ａに流入した海水は流路１３を経てピット１１ｂ内に流入する。

また、ピット１１ａには第２の流路としての流路１９が接続されており、流路１９の端部は取水口２５として、防波堤の側面に設けられた越流堰２３の表面に露出している。

一方、流路７とピット１１ａとは第３の流路としての流路１５を介しても接続されており、流路１５には、流路１５内の水の流れを調整するバルブ１７が設けられている。
バルブ１７は平常時には閉じられており、流路１５内には水は流れない。

バルブ１７は遠隔操作により自動的に開閉できる構造が望ましい。
このような構造としては、例えば、リアルタイム地震評価やＧＰＳ津波計などの早期検知システムと連動させ、信号を受信すると最初にバルブ１７を操作して海水を流入させる構造とすれば、非常に効果的に機能させることができる。

ところで、海２１は潮の満ち引きがあるため、水位３２は干潮時には最低水位３１ａとなり、満潮時には最高水位３１ｂとなる。

ここで、ピット１１ａ、１１ｂの底面は最低水位３１ａよりも低い位置に設けられている。この理由については後述する。

また、サイフォン９の高さであるサイフォン高さ３３は、最高水位３１ｂよりも高い位置にあるが、この理由についても後述する。

さらに、取水口２５の設置されている部分の高さである取水口高さ３５は、サイフォン高さ３３よりも高い必要があるが、この理由も後述する。

なお、図２（ｂ）に示す津波対策構造１ａのように、防波堤５の内部ではなく、砂浜３上に設けられた道路８の地下にピット１１ａ、１１ｂを設けてもよい。

次に、津波発生時の津波対策構造１の動作について説明する。
図４〜図９は、津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図である。
なお、図４、図７、図９は斜視図、図５、図８、図１０は図４、図７、図９の横断面図、図６は図５のＨ方向矢視図である。

まず、津波が接近し、図４および図５に示すように、津波３４が取水口８付近に到達すると、圧力が取水口８に作用し、水位がサイフォン高さ３３を超えると、流路７およびサイフォン９内の水塊は押し流されて図５のＤ１方向に流れてサイフォン９に流入し、サイフォン９内を図５のＤ２方向に流れて、ピット１１ａに流入する。
一旦、サイフォン９内が海水で満たされると、水位が下がってもサイフォンの作用により、海水がサイフォン９内に流入し続ける。
なお、通常の数秒前後の周期の波においては、同じ波高でも津波と較べて
海中の取水口位置に作用する水圧は小さく、かつ水圧の作用時間も非常に
短いため、サイフォン９を越えてピット１１ａ内に水が流入する頻度は少ない機構となっている。

また、ピット１１ａに流入した海水は流路１３を図５のＤ３方向に流れてピット１１ｂ内に流入する。
そして、移動柱体２７ａ、２７ｂは図５のＥ１、Ｅ２方向に海水の浮力を受けてＡ２方向に移動し、一部が防波堤５の外部に露出する。

外部に露出した移動柱体２７ａ、２７ｂは、図６に示すように、津波４１ａを受け止めることによって津波のエネルギーを減衰させ、津波の後背地へ侵入する水塊量と流速を減少させる。

また、移動柱体２７ａの隙間を通過した津波は、移動柱体２７ｂによってさらにエネルギーを減衰させられ、遡上する水塊量と流速が低減する。

また、移動柱体２７ａ、２７ｂの先端部４１の隙間は小さいので、隙間から水が流れ込んでも、防波堤５上の構造物や走行中あるいは停車中の車両が津波の水塊によって浮遊し、道路の外に押し流されるのを防ぐことができる。

このように、津波対策構造１においては、津波が遡上すると、自動的に移動柱体２７ａ、２７ｂが防波堤５の外部に露出するため、管理者による特別な操作は不要である。従って、津波の遡上に対して安全に移動柱体２７ａ、２７ｂを移動させることができる。

また、移動柱体２７ａ、２７ｂは水の浮力により移動するため、機械で移動させる場合と比べて故障による動作不良がおきにくい。
さらに、移動柱体２７ａ、２７ｂの形状は面状ではなく柱状であるため、面状構造物を用いる場合と比べて津波対策構造１を小型化することができ、津波の来襲に対して速やかに作動する。

なお、サイフォン高さ３３が最高水位３１ｂよりも低い位置に設けられている場合は、平常時の水位３２でも海水がピット１１ａ、１１ｂに流入し、移動柱体２７ａ、２７ｂが移動してしまうため、サイフォン高さ３３は最高水位３１ｂよりも高い位置に設けられる必要がある。

次に、津波が遡上し、図７および図８に示すように、水位３２が取水口高さ３５を越えると、海水が取水口２５から図８のＦ１方向に流れて流路１９に流入し、図８のＦ２方向に流れてピット１１ａに流入する。また、ピット１１ａに流入した海水は流路１３をＦ３方向に流れてピット１１ｂ内に流入する。

そして、移動柱体２７ａ、２７ｂは図５のＧ１、Ｇ２方向に海水の浮力を受けてＡ２方向に移動し、一部が防波堤５の外部に露出し、津波のエネルギーを減衰させる。

このように取水口２５を設けることにより、海水がサイフォン９を経由せず、短時間でピット１１ａ、ピット１１ｂに流入する。
従って、津波の遡上に対して速やかに、移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させることができる。

ここで、サイフォン高さ３３よりも取水口高さ３５の方が低い場合は、平常時に海水が取水口２５から流入してしまうので、サイフォン高さ３３よりも取水口高さ３５のほうが高い必要がある。

ところで、水位３２がサイフォン高さ３３以下の場合、即ち、水位３２が平常時には、流路７に海水が流入したとしても、海水はサイフォン９を越えられないため、ピット１１ａ、１１ｂには海水は流入せず、移動柱体２７ａ、２７ｂは防波堤５の外部には露出しない。

しかしながら、この状態でも、遠方で津波が発生し、津波警報が発令された場合は、津波が到達する前に、移動柱体２７ａ、２７ｂを地上に露出させておくのが望ましい。

かかる場合は、まず、バルブ１７を操作して流路１５を開くことにより、流路７とピット１１ａがサイフォン９を介さずに連結される。

すると、ピット１１ａ、１１ｂの底面は最低水位３１ａよりも低い位置に設けられているため、図９および図１０に示すように、取水口８から流路７内に流入した海水は流路７を図１０のＢ１方向に流れて流路１５に達し、流路１５を図１０のＢ２方向に流れてピット１１ａに流入する。
また、ピット１１ａに流入した海水は流路１３を図１０のＢ３方向に流れてピット１１ｂに流入する。

そして、移動柱体２７ａ、２７ｂは図１０のＣ１、Ｃ２方向に海水の浮力を受けＡ２方向に移動し、先端部４１が防波堤５の外部に露出する。
従って、水位が平常時でも移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させることができ、津波の遡上に対して、事前に準備をしておくことができる。

なお、ピット１１ａ、１１ｂの底面が最低水位３１ａよりも高い位置に設けられている場合は、流路１５を開いても海水がピット１１ａ、１１ｂ内に流入しないため、ピット１１ａ、１１ｂの底面は最低水位３１ａよりも低い位置に設けられる必要がある。
なお、移動柱体２７ａ、２７ｂが十分な浮力を受けられるようにするため、ピット１１ａ、１１ｂの底面を掘り下げておくのが望ましい。

また、いずれの場合も、津波が去った後は、図示しないポンプ等を用いてピット１１ａ、１１ｂ、サイフォン９、流路１３内の海水を排水する。
あるいは、ピット１１ｂの背面に図示しないバルブと流路を設けて排水を行ってもよい。
排水によって浮力を失った移動柱体２７ａ、２７ｂは図２のＡ３方向に移動し、再度ピット１１ａ、１１ｂ内に格納される。

即ち、平常時は移動柱体２７ａ、２７ｂは、ピット１１ａ、１１ｂ内に格納されているため、砂浜３の景観を損ねることもなく、また人の移動の妨げともならない。

以上のように、津波対策構造１は３通りの動作を行うが、これらは以下の順番で動作する。
まず、津波到達数分前に、リアルタイム地震評価やＧＰＳ津波計などの早期検知システムの信号を受信した場合は、バルブ１７を操作してピット１１ａ、１１ｂ内海水を流入させ、移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させる。

次に、沖合に津波が来襲した場合、即ち数十秒後に津波が遡上する場合は、水位が上昇し、サイフォン高さ３３を越えるため、サイフォン９からピット１１ａ、１１ｂ内に海水が流入し、移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させる。

最後に、津波が遡上した場合は、水位がさらに上昇し、取水口高さ３５を越えるため、取水口２５から直接ピット１１ａ、１１ｂ内に海水が流入し、移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させる。

従って、３通りの動作のうち、１つが動作すれば移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させることができ、津波や高潮の発生時に津波対策構造１を確実に動作させることができる。

このように、本実施の形態によれば、津波対策構造１は、ピット１１ａ、１１ｂ内に柱状の移動柱体２７ａ、２７ｂを有し、水位３２がサイフォン水位３３を越えると、海水がサイフォン９を経由してピット１１ａ、１１ｂ内に流入し、浮力により移動柱体２７ａ、２７ｂが防波堤５の外部に露出する。
従って、津波対策構造１は小型であり、かつ津波の遡上に対して速やかに作動する。

また、本実施の形態によれば津波対策構造１は、さらに取水口２５を有しているため、津波が遡上した際には、海水はサイフォン９を経由せず、取水口２５から流路１９を経て１１ａ、１１ｂ内に流入し、浮力により移動柱体２７ａ、２７ｂが防波堤５の外部に露出させる。
従って、津波の遡上に対して速やかに、移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させることができる。

さらに、本実施の形態によれば津波対策構造１は、流路７とピット１１ａの間に流路１５を有しており、流路１５に設けられたバルブ１７を調整することにより、海水がサイフォン９を経由せず、流路７から流路１５を経てピット１１ａに流入する。
従って、水位が平常時でも移動柱体２７ａ、２７ｂを防波堤５の外部に露出させることができ、津波の遡上に対して、事前に準備をしておくことができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本実施形態では津波の遡上時を例に津波対策構造１の動作を説明したが、津波対策構造１は高潮の遡上時にも同様に動作させることが可能である。

津波対策構造１を示す斜視図図１の横断面図図２のＡ１−Ａ１断面図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図津波発生時の津波対策構造１の動作を示す図

符号の説明

１…………津波対策構造
３…………砂浜
５…………防波堤
７…………流路
８…………取水口
９…………サイフォン
１１ａ……ピット
１３………流路
１５………流路
１７………バルブ
１９………流路
２１………海
２３………越流堰
２５………取水口
２７ａ……移動柱体
３１ａ……最低水位
３１ｂ……最高水位
３２………水位
３３………サイフォン高さ
３５………取水口高さ
３９………基部
３７………先端部

Claims

提内、または地中に設けられたピットと、
前記ピット内に鉛直方向に移動可能に設けられた柱体と、
前記ピットに接続されたサイフォンと、
前記サイフォンに接続され、水底、もしくは水中に設けられた第１の流路と、
前記第１の流路の端部に設けられた第１の取水口と、
からなり、
前記水の水位が前記サイフォンの高さを超えると、前記第１の取水口から取水した前記水が前記第１の流路および前記サイフォンを介して前記ピット内に流入し、前記柱体が前記水の浮力で鉛直方向に浮上して前記堤体の外部に露出することを特徴とする津波対策構造。
前記ピットと前記サイフォンの間に設けられ、端部に第２の取水口を有する第２の流路を更に有し、
前記第２の取水口は前記サイフォンよりも高い位置に設けられ、
前記水の水位が前記第２の取水口の高さを超えると、前記第２の取水口から取水した水が前記第２の流路を介して前記ピット内に流入し、前記柱体が前記水の浮力で鉛直方向に浮上して前記堤体の外部に露出することを特徴とする請求項１記載の津波対策構造。
前記ピットと前記第１の流路とを直接結ぶ第３の流路と、
前記第３の流路に設けられ、前記第３の流路への水の流入を調整するバルブと、
を更に有し、
前記バルブを調整して前記第３の流路に水を流入させることにより、前記第１の取水口から取水した水が前記第１の流路および前記第３の流路を介して前記ピット内に流入し、前記柱体が前記水の浮力で鉛直方向に浮上して前記堤体の外部に露出することを特徴とする請求項１記載の津波対策構造。