JP2020159017A - 膜構造の土砂留潜堤 - Google Patents
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- Y02A10/11—Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters
Abstract
Description
しかし、離岸堤、人工リーフ(潜堤)等といった従来の主流の構造物は、消波を主目的とすることから、沖合方向に移動する漂砂を直接貯留できる構造になっていない。
また、ヘッドランドや突堤などは、限定したエリアでの海浜の安定は図られるが、深海へと移動する漂砂を制御できていない。
特許文献1、2の充填物を充填した篭やブロック等による海底ダム工法は、篭やブロックの製作、運搬、据付と、施工が複雑で、建設に工期と費用がかさみ、しかも、構造物の沈下や散乱、変状による機能低下が懸念され、高度な維持管理が求められる。
海水を通すが前記漂砂や前記充填物を通さない2枚の膜部材が海中で立設して対向する縦帯体(1)と、
前記縦帯体(1)の各上端に設けた浮体(2)と、
前記縦帯体(1)の各下端に設けた錘(3)と、
対向する前記縦帯体(1)の下端部間あるいは前記錘(3)間を連結する複数の間隔保持材(4)と、
対向する前記縦帯体(1)の上部間あるいは浮体(2)間を連結すると共に、前記漂砂や前記充填物が通過可能な上部連結体(5)と、
対向する前記縦帯体(1)の少なくとも片側の側端部間に設けた側帯体(6)と、
から少なくとも構成したことを特徴とする。
この充填物の充填や漂砂の堆積により、土砂留潜堤の自重がより増大し、波等の外力による土砂留潜堤の滑動を抑制できる。
更に、養浜工を併用することで膜構造の土砂留潜堤の陸側に養浜材を捕捉し、養浜の効果を向上させ、浸食抑制海浜を創造することができる。
(1)は、図1及び図2に示すように、海水を通すが漂砂や充填物を通さない2枚の膜部材が海中で立設して対向する横長な縦帯体(1)であり、この縦帯体(1)の膜部材は、海水を通すが漂砂や充填物を通さない網目シート状のものであり、その素材としては、水流に柔軟になびく重量(比重)、強度、耐久性を備えた樹脂形成布であり、例えばポリエステル織布で形成されるがこれ以外の樹脂形成布でもよい。
この縦帯体(1)の膜部材の網目は、海岸の漂砂や充填物の粒径によるが、例えば、粒径が2mmの場合15〜20メッシュが目安である。
また、図3に示すように、縦帯体(1)の膜部材の外周には、多数の連結穴(1b)を有する連結ベルト(1a)を装着するのがよく、この連結ベルト(1a)の連結穴(1b)に通した紐で、縦帯体(1)同士や縦帯体(1)と他の浮体(2)、錘(3)等を連結するのが好ましいが、紐に限定されず、縦帯体(1)の連結ベルト(1a)と他のものとの連結は、例えばファスナーでもよい。
この連結ベルト(1a)は縦帯体(1)の破れを防止し補強的な役目も成している。
また、繊維ベルト(2b)の下部あるいは上部には、縦帯体(1)あるいは上部連結体(5)と連結するための連結穴(2c)を設けている。
この浮体(2)により、海中で縦帯体(1)を全長に亘って均等に立設させ、浮力を線状に均等に分散させることで波力に対する弱点箇所を作らないと共に、
離れた2枚の縦帯体(1)が縦方向に対向して立設し、上部の開口部から漂砂の進入や充填物の充填が可能となる。
また、浮体(2)は、浮子(2a)を連続した構造の浮体(2)であるため、延長方向に巻き込み又は折畳んで船上に収納が可能となり、運搬や船上からの投入時に作業が容易になる。
また、錘(3)が鎖又は数珠繋ぎした金属製の錘にすることにより、浮体(2)と同様に、延長方向に折畳めて収納が可能となる。
尚、錘(3)として使用する鎖の具体例としては、太さ40mm程度、重さ30〜40kg/m程度のリンクチェーンを縦帯体(1)の各下端に1本づつ使用すればよいが、施工場所によっては、重さや本数等はこの限りでない。
また、間隔保持材(4)は、対向する縦帯体(1)の下端部の設けた錘(3)
間に設けてもよい。
この間隔保持材(4)は、平鋼又は丸鋼など棒鋼部材として、前記錘(3)と連結することで、錘(3)と一体化させて、土砂留潜堤を海底に均等に留まらせる錘の役割も兼ねることができる。
また、間隔保持材(4)は、長さが縦帯体(1)の縦幅の約1.5〜3倍程度で、両端に折戻したフック構造をもつ、後付けタイプが良いが、これに限定されない。
鎖の錘(3)に連結する間隔保持材(4)としては、例えば、両端を折戻した丸鋼で太さ25mm、長さ2mとし、それを対向する両錘(3)にフック掛けし、鎖の錘(3)のほぼ全長にわたって約3〜5mの間隔で点連結するのがよいが、間隔保持材(4)と錘(3)との連結方法は、錘(3)の種類によって溶接、紐等他の連結方法でもよい。
上部連結体(5)が前記膜帯材では、縦帯体(1)の長手方向に一定間隔で複数連結し、その間隔が前記開口部を形成する。
しかも、上部連結体(5)は、土砂留潜堤を延長方向に折畳み等の収納ができ、縦帯体(1)間を連結するため、運搬や船上からの投入時に作業が容易となる。
また、上部連結体(5)の長さが間隔保持材(4)の長さの1/4以下では、上部連結体(5)の幅が狭く、そこからの充填物や漂砂の侵入が悪く、4/5以上では、立設する両縦帯体(1)の傾きが小さく、水流や漂砂の移動に対する抵抗が大きく土砂留潜堤の流出や損傷を招く虞がある。
上部連結体(5)の一例として、1.5m幅の少なくとも延長方向には折畳み可能で、しかも、縦帯体(1)間方向に於いて、伸びが極めて少ない糸径3.0mm、網目50mmのポリエステル樹脂製ネット(重量0.58kg/m2、引張強度290N//m2)を使用するとよい。
尚、上部連結体(5)はネット状で伸びの少ない柔軟性のものでもよく、これは土砂留潜堤を台形状に立設した場合、立設する両縦帯体(1)が上方に向かって傾いた状態では、両縦帯体(1)には浮体(2)の浮力で垂直に戻す作用が働き、それに伴って、両縦帯体(1)の上部開口部は拡張し、上部連結体(5)には常時張力が作用し引っ張られた状態を保つからである。
尚、定尺の土砂留潜堤を延長方向に連結する際は、側帯体(6)がない側とある側を順次連結させる。
また、側帯体(6)が対向する縦帯体(1)の両側面に設けた土砂留潜堤の場合は、通常連結せずに定尺の土砂留潜堤が単独で使用される。
要するに、この底帯体(7)を有することで、土砂留潜堤が波に揺れたり移動しても、その内部に収容した充填物や漂砂を完全に貯留でき、波での流出を防止し土砂留潜堤の機能が維持される。
尚、底帯体(7)は縦帯体(1)と同等品が望まれるが流水の影響を受け難いので、これ以外の樹脂形成布でもよい。
定尺の土砂留潜堤を延長方向に連結し、折畳み、船上から漁網投入方式で海底に投入配置した後、上部連結体(5)の網目や開口部から内部に全充填量の1/4〜3/4程度の充填物を充填し、暫定的に土砂留潜堤を海底に設置させる。
その後、土砂留潜堤は波の作用により、内部に漂砂が侵入堆積して自然に形成されるので、施工費用を縮減できる。
この充填物の充填は、台風の来襲など早期に暫定的な土砂留潜堤の安定を図りたい場合にも有効であって、且つ、対象海岸の特徴や施工時期、施工費などを考慮して充填量を選択できる利点がある
充填物の充填方法としては、台船上に搭載したサンドポンプやエアーリフトで近隣の海底土砂等を吸引して充填する工法があるが、これに限らず充填物を他から船で運び充填してもよい。
また、漂砂移動が少なく波の作用による土砂留潜堤の自然形成が難しい場合であっても、内部に充填物を充填し、養浜工と併用することで、土砂留潜堤を形成できる。
さらには、養浜工を併用し、土砂留潜堤の配置を繰り返すことにより、階段状に海底地形を上昇させ、大規模な砂州の造成や前浜の復元ができる。
また、土砂留潜堤の高さを3m程度としないのは、高さ1m〜1.5m程度の土砂留潜堤を形成し、その堆砂状況に応じて2段目、3段目と形成してゆく方が費用対効果にも優れ、一度に3mの高さの土砂留潜堤を形成するより、土砂溜潜堤に入る充填物の充填量も少量となり、経済性、安定性、作業性からも有利となるからである。
形成される原理について説明する。
海中での土砂留潜堤は、図2に示す通り、高さを低く抑えた膜状の縦帯体(1)が対向して立設し、間隔保持材(4)、上部連結体(5)により連結された略台形形状が基本形状であるが、砕波帯付近の海底に配置された土砂留潜堤は、これを通過する沖波、引き波による水流に対し、両縦帯体(1)が柔軟になびくことにより、図6に示すように、略三角形状に変形し、水流は、縦帯体(1)の上をスムーズに通過し、漂砂の一部は縦帯体(1)に衝突し、土砂留潜堤の内外に沈降堆積する。
土砂留潜堤を配置した砕波帯付近の海底では、砕波により巻き上げられた沿岸漂砂等が、波の往来と共に浮遊している。
図6(a)に示すように、波浪により沖合から陸側に打ち寄せられる漂砂の一部は、沖合からの水流(Ff)により沖側の縦帯体(1)に衝突し、その沖側の縦帯体(1)の外側下部に堆積物(S1)が堆積する。
また、残りの漂砂の一部は沖側の縦帯体(1)の上部を乗り越え、網目状の上部連結体(5)を通過し、陸側の縦帯体(1)の内面に衝突し、土砂留潜堤の本体内部に沈降し堆積物(S2)が堆積する。
沖波と同様に、引波によって沖合に向かい運ばれる漂砂の一部は、陸側からの水流(Fr)により陸側の縦帯体(1)に衝突し、その陸側の縦帯体(1)の外側下部に堆積物(S3)が堆積する。
また、残りの漂砂の一部は、陸側の縦帯体(1)の上部を乗り越え、網目状の上部連結体(5)を通過し、沖側の縦帯体(1)の内面に衝突し、土砂留潜堤の本体内部に沈降し堆積物(S2)が堆積する。
上記のように、波の作用が繰り返され、潜堤内部及び潜堤外側に漂砂の堆積が繰り返されることで、土砂で満たされた膜構造の土砂留潜堤が自然に形成される。
<試験基本条件>
模型の縮尺:1/20、
模型海浜勾配:1/10、
設置水深:30cm(想定水深6m)
<潜堤模型形状>
以下の2タイプ
底帯有型:h=5cm、a=7.5cm、b=10cm、L=100cm
(想定形状:h=1m、a=1.5m、b=2m、L=20m)
底帯無型:h=5cm、a=7.5cm、b=10cm、L=50cm
(想定形状:h=1m、a=1.5m、b=2m、L=10m)
<内部土砂充填率>
以下の3ケース
底帯有型潜堤(充填50%、75%)
底帯無型潜堤(充填75%)
<試験波高>
以下の4ケース
有義波高:5cm、10cm、15cm、17.5cm
(想定有義波高:1m、2m、3m、3.5m)
(想定最大波高:1.5m、3m、4.5m、5.3m)
<結果1>
水深30cm(想定6m)に設置した底帯無型潜堤(充填75%)は、有義波高10cm(想定2m)の波浪で、内部土砂がすべて流出し、設置個所に定着できない。尚、土砂無状態となった潜堤はで水深35cm(想定7m)の沖合位置に移動し定着した。
このことから、水深35cm(想定7m)程度以深の海底では、潜堤への波浪の影響は、非常に小さくなると推察される。
<結果2>
底帯有型潜堤(充填率50%、75%)は、全試験波浪である有義波高5〜17.5cm(想定有義波高1〜3.5m、最大波高1.5〜5.3m)において、水深30cm(想定水深6m)の海底での安定は確保される。
と同時に、底帯有型潜堤(充填率50%、75%)の内部土砂は概ね100%に補足され、土砂流出は発生しない。
このことから、台風の接近に伴う波高の変化に同調して、内部土砂も捕捉されると推察されることから、当初の土砂充填率の軽減が期待される。
<結果3>
有義波高10cm(想定有義波高2m、最大波高3m)において、模型錘重量が、片側100g/m(想定40kg/m)あれば、延長1m(想定20m)の単体潜堤でも水深30cm(想定6m)の海底での安定性が確保される。
同様に、有義波高17.5cm(想定有義波高3.5m、最大波高5.3m)において、模型錘重量が、片側200g/m(想定80kg/m)あれば、延長1m(想定20m)の単体潜堤でも水深30cm(想定6m)の海底での安定性が確保される。
尚、土砂留潜堤は長手方向に連結することで、更に安定性の向上が見込まれるので錘重量の軽減が期待される。
<結果4>
全試験波浪である有義波高5〜17.5cm(想定有義波高1〜3.5m、最大波高1.5〜5.3m)において、潜堤設置位置(想定水深6m)以浅には、砂れんが形成され、沖方向に土砂の移動が推察されるなか、模型土砂留潜堤の内部及びその陸側には、土砂が堆積し、丘が形成されるなど、潜堤による土砂の補足効果が確認された。
2 浮体
3 錘
4 間隔保持材
5 上部連結体
6 側帯体
7 底帯体
Claims (4)
- 海底に投入配置され、内部に漂砂の進入や充填物の充填が可能な土砂留潜堤を形成するための膜構造の土砂留潜堤であって、
海水を通すが漂砂や前記充填物を通さない2枚の膜部材が海中で立設して対向する縦帯体(1)と、
前記縦帯体(1)の各上端に設けた浮体(2)と、
前記縦帯体(1)の各下端に設けた錘(3)と、
対向する前記縦帯体(1)の下端部間あるいは前記錘(3)間を連結する複数の間隔保持材(4)と、
対向する前記縦帯体(1)の上部間あるいは浮体(2)間を連結すると共に、前記漂砂や前記充填物が通過可能な上部連結体(5)と、
対向する前記縦帯体(1)の少なくとも片側の側端部間に設けた側帯体(6)と、
から少なくとも構成したことを特徴とする膜構造の土砂留潜堤。 - 前記縦帯体(1)の下部間に設けた底帯体(7)を有する請求項1記載の膜構造の土砂留潜堤。
- 前記上部連結体(5)の幅が前記間隔保持材(4)の長さの1/4〜4/5である請求項1又は2に記載の膜構造の土砂留潜堤。
- 前記上部連結体(5)が前記漂砂や前記充填物を通す網材である請求項1、2又は3に記載の膜構造の土砂留潜堤。
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