JP2016084684A - 海洋うねり、高潮、津波エネルギーを利用した発電施設構築構造 - Google Patents

Abstract

【課題】海洋うねり、高潮、津波、地震に対応できる構造物の構築物が可能か、年間の高波、うねりの確率、平均的波高さ導入水の確保が出来ない場合の水源の確保、浮遊物の処理、漂砂現象に対する対応が課題であった。【解決手段】在来までの経験から人為的Ｖ字型湾の構築に当たり経済的かつ津波、地震に対応出来る構築方法としてケーソンを２ケース交互の井桁状に組み合わせケーソン全周を大口径２号港湾型鋼管で包囲し、鋼管天端部はタイロットバーで締め付け足元はテトラポット法面で積み上げる事により津波地震にも安全な突堤を構築する、平均的海洋水の導入についてはＡ，Ｂ，Ｃ 貯水池の容量にて発電装置の運転を常時行いる構築構造とした、大きい浮遊物はＶ字湾沿岸寄りの排水水門から排出し、小さい浮遊物は各貯水池からは放出できる構築構造とした、漂砂現象については突堤先端部のテトラポットの長い潜り堰役割により沿岸流の流向に変化を与え最小減に出来る構築構造施設とした。【選択図】図１

Description

海洋エネルギーの利用方法は各国研究がなされているがこれからも開発するに値する分野である、東日本大震災における津波エネルギーの大きさを見てこの海洋うねり、高潮、津波を考慮し、この大きいエネルギーを利用することを人為的に理論的現象を取り入れ今回出来るだけ効率の良い方法手段を考え今回開発した。

技術背景

リアス式海岸である三陸海岸では昔から津波が生じ被害が大きく今回も大きいダメージを受けて得るがこの現象を分析すると地形的要因が大きく、この要因を人為的に構築して発電源となる海洋水を自然に取り入れ発電装置を動かし新エネルギーの開発に役だてる事から開発しましたが海洋うねり、高潮、津波時に対応出来る構築構造と考えて施設構築を開発した。

海洋うねり、高潮、津波、地震に対応出来る構造物の構築物が可能か、年間の高波、うねりの確率、平均的波高さの確率、導入水の確保が出来ない場合の水源の確保、浮遊物の処理、漂砂現象に対する対応等が課題であった。

海洋水うねり、高潮、津波地震に対する構築物の構築構造については在来までの海洋土木経験、基礎工学経験から波力強度はＰ＝１，５ＷＨとありますがこれ以上の波力が働くことを経験しておりますのでこれらを考慮して係数を２倍にとり設計計画を行い、ケーソンを２本交互に井桁組構築構造とし、ケーソン全周を大口径２号港湾型鋼管で包囲し、タイロットバーにより締め付けて足元はテトラポット法面積み上げにて津波にも地震にも対応出来る構築とした、年間のうねり、高潮、高波、の回数の頻度から貯水池容量を考慮し、発電装置の稼働の効率を良くする手段とした、浮遊物については排水水門から外へ排出する手段と小浮遊物は貯水池から放出出できる構造構築としたまた管理道路を通じ浮遊物をクラムクレーンにより除去する手段も出来る構築構造とした
漂砂減少の手段は突堤先端のテトラポットの海洋への長い潜り法面、放流水の流向から沿岸流の方向に変化を与え漂砂侵入を最小限にした構築構造とした

発明の実施形態

本施設は日本全体の海岸線で実施可能であるが地形的に理論的勾配のある地形で、灘の海名水域又は太平洋沿岸が調査の結果経済的施設の構築が可能であるので各都道府県に施設申請の手続を行い国土交通省、産業経済省の許認可後、海流調査風向、地質調査、地形調査、過去の地震津波高潮痕跡調査後本設計施工構築実施を行う形態とする

海洋うねり、高潮、津波エネルギーを利用した発電施設構築構造平面図 海洋うねり、高潮、津波エネルギーを利用した発電施設構築構造断面図 海洋うねり、高潮、津波エネルギーを利用した発電施設構築構造放流水路断面図

１、沿岸線（大口径２号港湾型鋼管（平均潮位から５、０ｍを天端として挿入深度４５ｍ、コンクリート中詰め、天端から１、２ｍ位置に６００のチャンネルを取り付けコンクリート巻き構造とする）
２、ケーソン周辺巻き鋼管（平均潮位から５ｍ迄は大口径２号港湾型鋼を大型回転式削孔により建込、コンクリート詰めとした構造）
３、ケーソン躯体（縦１０ｍ×横２０ｍ×高さ１０ｍ、１ケースとして２ケース井桁に交互５段積重ね、とした構築構造）
４、ケーソン突堤海洋側先端部テトラポット法面構築法面
５、抑制型Ｖ字タイプ鉄骨鉄筋コンクリート構造構築体（沿岸線より海側へ３５ｍ、陸地側へ５０ｍ計８５ｍ）
６、Ｖ字型突堤内部階段状海底部（沿岸線より海洋へ３５ｍ迄石張構築構造）
７、Ａ貯水池（縦１００ｍ×横４００ｍ×貯水池高さ２０ｍ）
８、放水路（幅３０ｍ、浮遊物専用放水路１レーン発電用放水路２レーン）
９、堰 １０か所
１０、落差発電装置（１０か所２レーン＝２０か所設置）
１１、回転式発電装置（２５か所×２レーン＝５０か所
１２、逆流防止水門
１３、管理事務所
１４、機械設備室
１５、電気設備室
１６、管理道路
１７、小浮遊物侵入防止フェンス
１８、放水路発電装置用水門２レーン、小浮遊物専用放水路１レーン用放水水門
１９、Ａ貯水地とＢ貯水池水門を繋ぐ水門
２０、Ｂ貯水池水位変化に伴う放水路への水門
２１、Ｂ、Ｃ貯水池を繋ぐ水門
２２、Ｂ貯水池から小浮遊物を海洋へ放出する水門
２３、Ｃ貯水池から小浮遊物を海洋へ放出する水門
２４、海洋水導入管（Ａ貯水池へ海洋水を導入する水路管）
２５、海洋水導入管（Ｂ，Ｃ、貯水池へ海洋水を導入する水路管）
２６、鉄骨鉄筋コンクリート躯体床盤部
２７、海底勾配斜面部第１石張構築部
２８、海底勾配平坦部第１石張構築部
２９、海底勾配斜面部第２石張構築部
３０、海底勾配平坦部第２石張構築部
３１、海底勾配斜面部第３石張構築部
３２、放水路先端海底洗掘防止用叩き部
３３、Ｃ，貯水池から発電用放水路へつなぐ水門
３４、大型浮遊物排出水門出口洗掘防止用叩き
Ａ，貯水池
Ｂ、貯水池
Ｃ、貯水池

Claims (9)

1. 陸地部と海洋部の境界にある沿岸線から陸地部へ４０ｍ入った地点を原点とし、沿岸線に直角海へ中心線を伸ばしその中心線より両側に突堤中心線の開き幅を２０°〜３０°海洋に向かって開いた平面的形状とし海洋部面積を陸地側へ順次狭め海洋うねり波、高潮を陸地へ向かって波高さを高めることにより、陸地に設けた貯水池に導き、海へ放流する過程に於いて発電を起こす発電施装置を通じ、発電する施設構造を特許請求の範囲とする。
2. 海洋に突き出たＶ字型突堤先端から陸地部へ向かう海底勾配は左右のＶ字型突堤中心線の交差点を始点とし、（沿岸線より陸地側へ４０ｍ入った地点）海洋へ向かって７°〜１５°の範囲に階段状にスッテプを付けた形状とし、平坦な一定幅長の広さの面積を持たせ返し波（引き波）のエネルギーを減少させる事により陸地部への波高さを大きく上昇させることの出来る構築構造を特許請求の範囲とする。
3. Ｖ字型突堤の一方には沿岸線側寄り海洋側に排水門を設け、大型浮遊物の排除の出来る構築構造とし、更に小型浮遊物は貯水池より海洋側へ浮遊物専用排水路を通じ放流出来る構築構造として、発電装置の効率減少を防ぐ構築構造を特許請求の範囲とする。
4. Ｖ字型突堤の構築構造は海洋側から沿岸線迄は３８０ｍケーソン構築とし（幅１０ｍ×長さ２０ｍ×高さ１０ｍボトム付き１ケース）ケーソン周辺は大口径２号港湾型鋼管で包囲し、海洋側突堤先端は三角形状の配列とし、鋼管内部はコンクリート詰めとした構造で、ケーソンは５段２ケース井桁積重ねとして、鋼管天端はタイロットバー、ジョイント、コンクリート巻きとし、突堤海外周はテトラポット積とし津波時、高潮時に対する安全策とした構築構造を特許請求の範囲とする。
5. 沿岸線から海洋側へ３５ｍ、陸地側へ５０ｍ入った区間は抑制型タイプ鉄骨鉄筋コンクリート構造構築体とし、貯水池迄の海洋水導入水路の構造は鉄骨鉄筋コンクリート構築体内の平均潮位０，００ｍ位置から３°から６°の勾配で貯水池まで管路配管とした構造で、強制的に海洋水を貯水池迄導入出来る構築構造を特許請求の範囲とする。
6. 抑制型タイプ鉄骨鉄筋コンクリート構築体周辺は径１ｍ肉厚鋼管で包囲し中空部はコンクリート詰めとした構造で鉄骨鉄筋コンクリート構築体の補強した構築構造とする、鉄骨鉄筋コンクリート構築体内部には海洋水導入管４か所を設け海洋水取り入れ口は平均潮位０，００ｍ位置とする、海洋水取り入れ口はラッパ管形状とし導入管径は１，５ｍ４列として各貯水池迄の配管距離の１５０ｍから先は管径を１ｍとし３００ｍから先の管径は０，８ｍとした導入管水路とした構築構造を特許請求の範囲とする
7. Ｖ字型突堤内部の湾内は階段状に沿岸線より海洋へ向かうって大型石張構築構造とし、海洋へ向かって一定の勾配範囲内に平坦部２面、傾斜部３面とした海底構築構造を特許請求の範囲とする。
8. 貯水池はＡ，Ｂ，Ｃ、３個所を設置し、Ａ、Ｂ、Ｃ各貯水池は横の長さを沿岸線に平行に配置し、Ａ、貯水池とＢ，Ｃ、貯水池間には放水路を設置し、各貯水池床盤地盤高さは２０ｍ、１５ｍ、１０ｍとする、貯水池高さは４０ｍ、３０ｍ。２０ｍとし、貯水池内部は控え壁を２０ｍ間隔に設置し、貯水池Ａと貯水池Ｂ，Ｃ間には５１０ｍの放水路を設置し、躯体幅３０ｍとし、浮遊物専用水路１レーン、発電用放水路２レーンの水路を併設し、貯水池には貯水水位変化に応じ常時放流水を放流出来る放流水門をＡ貯水池６か所、Ｂ 貯水池２か所、Ｃ貯水池１か所計９か所設置し、その放水路には回転式発電装置２５×２レーン＝５０か所、落差発電装置１０×２レーン＝２０か所を設置し、放水路終端部に沿岸線より３０ｍ入った個所に逆流防止水門を設けた構築構造を特許請求の範囲とする。
9. Ｖ字型突堤海洋側先端部を鋭角にすることにより沿岸流の方向付けを確保し、尚天端を海洋に向かってテトラポット勾配を下げることにより潜り堰の役割を持たせＶ字型湾内への漂砂流入を最小にする構築構造を特許請求の範囲とする。

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