JP2010159622A

JP2010159622A - 有脚式透過型消波構造物

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Publication number: JP2010159622A
Application number: JP2009273415A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tsujioka; 和男辻岡; Hideki Honda; 秀樹本田
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP5267440B2

Abstract

【課題】常時波浪のみならず台風などの暴風時波浪や異常潮位に対しても良好な消波性能を有し、海岸侵食を的確に防止することができる有脚式透過型消波構造物を提供する。
【解決手段】この有脚式透過型消波構造物の消波スリット構造体１１は、沖側から岸側に向けて所定の傾斜角度αで上り傾斜になるように設置された傾斜板２１と、傾斜板２１の沖側端部から所定距離離れた位置で傾斜板２１上面から立ち上がり、沖側から岸側に向けて所定の傾斜角度βで傾斜するように設置された沖側壁２２と、傾斜板２１の岸側端部の上面から立ち上がり、岸側から沖側に向けて傾斜板２１の岸側上方を覆うように設置された、外側に凸の岸側壁２３とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、海岸の侵食対策として、海岸の沖合に汀線に沿って設置される有脚式透過型消波構造物に関するものである。

海岸の侵食対策として、常時波浪に対して、対象地点周辺の透過率・反射率をともに低減（消波性能）させる有脚式透過型消波構造物が有効である。ちなみに、透過率は入射波高に対する透過波高の比率（透過率＝透過波高／入射波高）であり、反射率は入射波高に対する反射波高の比率（反射率＝反射波高／入射波高）である。

このような有脚式透過型消波構造物としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

しかし、特許文献１に記載の透過型消波構造物は、常時波浪に対する消波性能が高いが、沖側壁が直立壁であるため、台風などの暴風時波浪（周期が長く波高の大きい波）に対する波力が大きく構造規模が増大しがちという問題があった。

それに対して、特許文献２には、常時波浪に対する消波性能を充分に有し、かつ台風などの暴風時波浪による波力の低減を図った有脚式透過型消波構造物（透過型海域制御構造物）が記載されている。

図１０は、特許文献２に記載の有脚式透過型消波構造物を示すものであり、前面壁８４と後面壁８５とが水平板８６で接合されてなる堤体８２が、前面壁８４と後面壁８５とに適宜間隔をもって形成された柱体８７の杭打設用挿入孔８８に海底から突出した杭基礎８３が挿入されて、海底との間に適宜間隙部をもって設置され、前面壁８４は水平板８６から下側に伸びた鉛直壁９２と、水平板８６から後面壁８５側に傾斜した傾斜壁９３とからなり、傾斜壁９３、鉛直壁９２、後面壁８５および水平板８６には透過スリット９７が開口され、柱体８７間には梁材９０が架設され、梁材９０と柱体８７とにかけて斜材９１が設置されて構成されている。

そして、このような構成により、それぞれ透過スリット９７を有する前面壁８４（傾斜壁９３、鉛直壁９２）、後面壁８５および水平板８６によって消波を行うとともに、傾斜壁９３によって暴風時（異常波浪時）に作用する波力を低減しようとしている。

特開平０２−０２４４０８号公報特開２００８−０１４１３６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の有脚式透過型消波構造物は、台風などの暴風時や異常潮位発生時には、傾斜壁９３を遡上して堤体８２内に入った波が、さらに後面壁８５を乗り越えて岸側に浸入するため、透過率が増大してしまうこととなり、暴風時波浪や異常潮位に対して充分な消波性能を有しているとは言い難い。また、引き波が傾斜壁９３に沿って戻るため、傾斜壁９３前方の海底面付近の流速が大きくなり、洗屈が生じる危険性もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、常時波浪のみならず暴風時波浪や異常潮位に対しても良好な消波性能を有し、海岸侵食を的確に防止するとともに、海浜保護を通して背後のインフラストラクチャーなどを保護することができる有脚式透過型消波構造物を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］海岸の沖合に汀線に沿って設置される有脚式透過型消波構造物であって、消波スリット構造体と、当該消波スリット構造体を支える骨組構造の脚体と、当該消波構造物を海底に固定する杭とを備え、前記消波スリット構造体は、沖側から岸側に向けて上り傾斜になるように設置された傾斜板と、前記傾斜板の沖側上面から立ち上がり、沖側から岸側に向けて傾斜するように設置された沖側壁と、前記傾斜板の岸側上面から立ち上がり、岸側から沖側に向けて前記傾斜板の岸側上方を覆うように設置された岸側壁を有するとともに、前記沖側壁と岸側壁とには透過スリットが設けられていることを特徴とする有脚式透過型消波構造物。

［２］前記沖側壁の立ち上がり部から沖側に向かって下り傾斜になるように設置された沖側突出板を有することを特徴とする前記［１］に記載の有脚式透過型消波構造物。

［３］前記沖側突出板は前記傾斜板の一部であるとともに、その傾斜が前記沖側壁の傾斜と同等か緩やかになっていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の有脚式透過型消波構造物。

［４］前記傾斜板の沖側下部に、透過スリットを有する透過スリット構造が設けられていることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の有脚式透過型消波構造物。

本発明においては、常時波浪のみならず台風などの暴風時波浪や異常潮位に対しても良好な消波性能を有し、海岸侵食を的確に防止することができるとともに、海浜保護を通して背後のインフラストラクチャーなどを保護することができる。

本発明の実施形態１を示す垂直断面図である。本発明の実施形態１を示す斜視図である。本発明の実施形態１の一部を示す図である。本発明の実施形態２を示す垂直断面図である。本発明の実施形態２を示す斜視図である。本発明の実施例における実験概要を示す図である。本発明の実施例における実験結果を示すグラフである。本発明の実施例における実験結果を示すグラフである。本発明の実施例における実験結果を示すグラフである。従来技術（特許文献２）を示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１と図２は、本発明の実施形態１に係る有脚式透過型消波構造物の垂直断面図と斜視図である。

この実施形態１に係る有脚式透過型消波構造物は、海岸の沖合に汀線に沿って設置されており、図１、図２に示すように、コンクリート製の消波スリット構造体１１と、消波スリット構造体１１を支える骨組構造の脚体１２と、当該消波構造物を海底に固定する杭１３とを備えている。

そして、消波スリット構造体１１は、沖側から岸側に向けて所定の傾斜角度α（例えば、１２．５°程度）で上り傾斜になるように設置された傾斜板２１と、傾斜板２１の沖側端部から所定距離離れた位置で傾斜板２１上面から立ち上がり、沖側から岸側に向けて所定の傾斜角度β（例えば、５４．５°程度）で傾斜するように設置された沖側壁２２と、傾斜板２１の岸側端部の上面から立ち上がり、岸側から沖側に向けて傾斜板２１の岸側上方を覆うように設置された、外側に凸の曲線形状の岸側壁２３とを有している。

これにより、沖側壁２２の上端と岸側壁２３の上端との間に開口部２４が形成されるとともに、傾斜板２１と沖側壁２２と岸側壁２３とで囲まれる空間が遊水室２５となっている。

さらに、沖側壁２２には透過スリット２２ａが設けられ、岸側壁２３には透過スリット２３ａが設けられている。なお、透過スリット２２ａ、２３ａには、水平方向スリットや垂直方向スリットあるいは円形スリットや楕円形スリットを適宜用いればよい。

また、傾斜板２１において、沖側壁２２の立ち上がり部から先端に位置する部分２１ａは、沖側壁２２の立ち上がり部から沖側に向かって下り傾斜となっており、沖側突出板２６を形成している。この沖側突出板２６は、その傾斜角度αを沖側壁２２のものと同程度としてもよいし、沖側壁２２より緩やかにしてもよい。

そして、通常時において、傾斜板２１は海面下に没しており、沖側壁２２は下端が海面下に没し、上端が海面上に位置している。また、岸側壁２３も下端が海面下に没し、上端が海面上に位置していている。ただし、その際、有脚式透過型消波構造物の上端の高さ位置が、景観上の規制高さ（例えば、海面から２〜２．５ｍ）を超えないようにしている。

なお、消波スリット構造体１１については、構造強度上、汀線方向（紙面と直交する方向）に所定のピッチで、沖側壁２２の上端と岸側壁２３の上端とが連結されている。

それに加えて、骨組構造の脚体１２の内、傾斜板２１の沖側下部に位置する部分（脚体１２の沖側部）１２ａは、図３（ａ）に沖側から見た正面図を示し、図３（ｂ）に図３（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図を示すように、レグ（鋼管）３１を横方向に連結するブレース（鋼管）３２が上下方向に複数配置され、その上下方向に複数配置されたブレース（鋼管）３２の間に、複数の透過スリット３３ａを有する鋼板３３が取り付けられた骨組構造になっている。これによって、傾斜板２１の沖側下部に、法線方向に複数の透過スリット３３ａを備えた透過スリット構造が設けられていることになる。

このようなこの実施形態１に係る有脚式透過型消波構造物を構築する際には、まず、仮受け杭工法などを用いながら骨組み構造の脚体１２を設置する。次に、脚体１２を鞘管にしながら杭１３を打設し、杭１３と脚体１２とをグラウト接合する。そして、別途製作したコンクリート製の消波スリット構造体１１を脚体１２上に設置・固定する。

このようにして構成されたこの実施形態１に係る有脚式透過型消波構造物においては、沖側壁２２の透過スリット２２ａを通過する波の一部は、遊水室内部の岸側壁２３基部で反射し、透過スリット２２ａ経由で沖に戻っていく。透過スリット２２ａを通過する都度エネルギーを散逸するので、反射率の低減が可能となる。

また、沖側壁２２を遡上し、その傾斜面で砕波して開口部２４から遊水室２５内に流入した波と、沖側壁２２の透過スリット２２ａを通過して遊水室２５に流入した波は、遊水室２５内部の水塊や傾斜板２１ならびに岸側壁２３基部と衝突したあと、岸側壁２３を通過あるいは乗り越えていくことにより、エネルギーを散逸して消波される。

なお、その際、遊水室２５内の海水の一部が岸側壁２３に設けた透過スリット２３ａから流出することで、遊水室２５内部の作用波圧が緩和され、岸側壁２３の構造強度が確保されるようになっている。

そして、暴風時波浪（周期が長く波高の大きい波）が沖側壁２２を遡上・破砕して開口部２４から遊水室２５内に入った場合に、岸側壁２３が遊水室２５の岸側上方を覆うように設置されているので、遊水室２５内から岸に向かう水流はそれによってブロックされて、岸側への浸入率が低減される。その結果、周期が長く波高の大きい波（例えば、周期１４秒、波高８ｍ程度）に対しても透過率の低減を図ることができ、良好な消波性能が得られる。この機構は異常潮位が発生する場合にも有効である。

また、遊水室２５の下部には傾斜板２１が存在するので、遊水室２５から沖側に戻る引き波は傾斜板２１に沿って流れ、特許文献２のように沖側壁２２前方の海底面付近の流速が大きくなって洗屈が生じることが防止される。さらに、沖側突出版２６を用いると、遊水室２５から沖側に戻る引き波の向きをコントロールできるので、より一層洗屈を防止できる。

なお、沖側突出板２６は、この有脚式透過型消波構造物に向かってくる波浪に対して、下層の水流を上方に持ち上げて、消波スリット構造体１１で消波するという効果も備えている。

さらに、脚体１２の沖側部１２ａに設けられた透過スリット３３ａが消波機能を有している。

このようにして、この実施形態１においては、常時波浪のみならず暴風時波浪や異常潮位に対しても良好な消波性能を有し、海岸侵食を的確に防止することができる。そして、それによる海浜保護を通して背後のインフラストラクチャーなどを保護することができる。

なお、上記の実施形態１において、岸側壁２３が外側に凸の曲線形状をしているが、直線状に傾斜した壁であってもよい。

また、沖側壁２２の透過スリット２２ａの個数と位置、岸側壁２３の透過スリット２３ａ、及び脚体沖側部１２ａの透過スリット３３ａの個数と位置については、上記の実施形態に限定されるものではなく、適宜定めればよい。必要であれば、傾斜板２１にも透過スリットを設けてもよい。

また、上記の実施形態１では、傾斜板２１の沖側下部に設けた透過スリット構造が複数のブレース（鋼管）３２と鋼板３３で構成されているが、複数のブレース（鋼管）で構成してもよい。

［実施形態２］
図４と図５は、本発明の実施形態２に係る有脚式透過型消波構造物の垂直断面図と斜視図である。なお、図４、図５中の２７は、沖岸方向梁（レグ通り）である。

この実施形態２に係る有脚式透過型消波構造物は、その基本的構成は上記の実施形態１と同様であるが、沖側壁２２の透過スリット２２ａに縦スリットを用い、岸側壁２３を直線状に傾斜させたものである。

そして、沖側壁２２の開口率を１６〜３３％、岸側壁２３の開口率を８％程度とすることにより、反射率と透過率を的確に低減することができる。これらの開口率の有効性は、後述する本発明の実施例として示す１／５０縮尺モデル実験により確認されている。

ここで、沖側壁２２の開口率は、沖側において消波スリット構造体１１の天端から傾斜板２１までを垂直面に投影した面積に対する岸側透過スリット２２ａの開口を垂直面に投影した面積の割合である。また、岸側壁２３の開口率は、岸側において消波スリット構造体１１の天端から傾斜板２１までを垂直面に投影した面積に対する岸側透過スリット２３ａの開口を垂直面に投影した面積の割合である。

本発明の有効性（反射率・透過率）を確認するために、上記の本発明の実施形態２に基づいてモデル実験（水理模型実験）を実施した。

モデル実験の概略図を図６に示す。モデル実験では、実験模型（実施形態２に基づく模型有脚式透過型消波構造物）４１を設置し、造波装置４２から波を作用させて、波作用時の波高データを波高計で計測した。反射率は、造波装置４２と実験模型４１の間に設置した波高計４４の計測データを用いて算定した。透過率は、実験模型４１と消波装置４３の間に設置した波高計４５の計測データを用いて算定した。ここでは、常時波浪での反射率・透過率の目標として、反射率は０．５以下、透過率は０．６以下とした。なお、実験縮尺は１／５０であり、フルード相似則を用いて実験条件を決定した。

潮位Ｈ．Ｗ．Ｌ．（ＨｉｇｈＷａｔｅｒＬｅｖｅｌ：朔望平均満潮面）、波高４．０ｍ、岸側壁２３の開口率１６％の条件に対して、沖側壁２２の開口率を変えた時の実験結果を図７に示す。図７（ａ）は反射率Ｋｒであり、図７（ｂ）は透過率Ｋｔである。図７（ａ）より、沖側壁２２の開口率を１６．６〜３３．２％にすると、反射率Ｋｒが大幅に低減している。

また、沖側壁２２の開口率３３．２％の条件に対して、岸側壁２３の開口率を変えた時の実験結果を図８に示す。図８（ａ）は反射率Ｋｒであり、図８（ｂ）は透過率Ｋｔである。図８（ｂ）より、岸側壁２３の開口率を０．０〜８．０％にすると、透過率Ｋｔが低減するが、岸側壁２３の開口率が０．０％の場合は、岸側壁２３に作用する衝撃波圧の懸念があるため、岸側壁２３の開口率は８．０％程度が望ましい。

そして、台風などの異常波浪時を想定して、潮位Ｈ．Ｈ．Ｗ．Ｌ．（ＨｉｇｈｅｓｔＨｉｇｈＷａｔｅｒＬｅｖｅｌ：高潮時を想定した最高潮位）、波高５．０ｍ〜砕波限界の条件における実験結果（透過率Ｋｔのみ）を図９に示す。図９より、異常波浪時においても、透過率Ｋｔは０．６以下であり、良好な消波性能が得られている。

以上のことから、本発明の有効性を確認することができた。

１１消波スリット構造体
１２脚体
１２ａ脚体の沖側部
１３杭
２１傾斜板
２１ａ沖側突出板
２２沖側壁
２２ａ透過スリット
２３岸側壁
２３ａ透過スリット
２４開口部
２５遊水室
２６沖側突出板
２７沖岸方向梁（レグ通り）
３１レグ（鋼管）
３２ブレース（鋼管）
３３鋼板
３３ａ透過スリット
４１実験模型
４２造波装置
４３消波装置
４４波高計
４５波高計

Claims

海岸の沖合に汀線に沿って設置される有脚式透過型消波構造物であって、消波スリット構造体と、当該消波スリット構造体を支える骨組構造の脚体と、当該消波構造物を海底に固定する杭とを備え、前記消波スリット構造体は、沖側から岸側に向けて上り傾斜になるように設置された傾斜板と、前記傾斜板の沖側上面から立ち上がり、沖側から岸側に向けて傾斜するように設置された沖側壁と、前記傾斜板の岸側上面から立ち上がり、岸側から沖側に向けて前記傾斜板の岸側上方を覆うように設置された岸側壁を有するとともに、前記沖側壁と岸側壁とには透過スリットが設けられていることを特徴とする有脚式透過型消波構造物。
前記沖側壁の立ち上がり部から沖側に向かって下り傾斜になるように設置された沖側突出板を有することを特徴とする請求項１に記載の有脚式透過型消波構造物。
前記沖側突出板は前記傾斜板の一部であるとともに、その傾斜が前記沖側壁の傾斜と同等か緩やかになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の有脚式透過型消波構造物。
前記傾斜板の沖側下部に、透過スリットを有する透過スリット構造が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有脚式透過型消波構造物。