JP3304697B2 - 海水交換機能を有する防波堤 - Google Patents

海水交換機能を有する防波堤

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JP3304697B2
JP3304697B2 JP18691795A JP18691795A JP3304697B2 JP 3304697 B2 JP3304697 B2 JP 3304697B2 JP 18691795 A JP18691795 A JP 18691795A JP 18691795 A JP18691795 A JP 18691795A JP 3304697 B2 JP3304697 B2 JP 3304697B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、港湾、漁港等に構
築される防波堤に係り、さらに詳しくは防波堤で囲まれ
た港内の静穏度を確保しながら、港外の海水を港内側に
導入できる透過型の海水交換機能を有する防波堤に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、防波堤は港湾内の静穏度の確保
に重点が置かれて整備されてきたため、閉鎖性が強く内
外の海水の交換性が悪い場合が多い。このため、港湾内
の海水の清浄な水質を確保するため、従来より防波堤を
透過構造として港内の静穏度を確保しながら、港内全体
の海水交換の向上を図ることが行われてきた。しかしな
がら、このように二律背反性の問題を同時に成立させな
ければならず、効率の点で課題が残されてきた。
【0003】最近は防波堤本来の防波機能を保持しなが
ら、港湾内の海水交換の促進が可能な様々な構造形式の
多目的防波堤が研究開発され、一部で既に実施されてい
る。例えば、比較的水深の浅い海域に於いては、導水用
の開口部を形成した防波堤における港外側の前面に、潜
堤を設けた構造が開発されている。この潜堤を設けた構
成の港外海水の導入の原理は、次の通りである。
【0004】沖合い側から防波堤に向かって進行した波
は、潜堤上で強制砕波し、砕波後の波は水位上昇を引き
起こし、その結果として遊水部の平均水位の上昇が起こ
る。こうして生じた港内外の水位差により、港外から港
内側への導水が行われる。但し、このような構造形式で
は、水深が深くなると施工費が嵩んで経済上の難点があ
る。
【0005】一方、水深の深い海域では、直立透過型防
波堤が多く採用されている。この種の従来の直立透過型
の防波堤を図10に、その作用を図11に示す。図10
において、1は港外、2は港内、3は防波堤、11は港
外1側の前壁、12は後壁で、それぞれ開口部11a,
12aが設けられており、前壁11と後壁12の間には
遊水室13が形成されている。そして、後壁12の開口
部12aは港内2側への伝達波を少なくするため、前壁
11の開口部11aに比べて開口率が小さくなってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】比較的水深の深い場所
で用いられる図10のような構造の防波堤では、図11
に示すように押し波時には、遊水室13内で水位上昇が
起こり、港内2側との水頭差と、さらには進行波の動水
圧によって後壁12の開口部12aでは速い流速で流れ
込む。一方、引き波時には遊水室13の水位が港内2側
より低くなり、その水頭差により港内2側より港外1側
への流れが生じる。結果として、平均すると港内2側へ
流れ込む流速の方が速いため、その分、海水が港内2側
へ導入されることになる。
【0007】このように、防波堤3の港内2側近傍で
は、押し波時に速い流れが生じ、港内2側への伝達波高
が高くなるために船舶の曳航や停泊等に支障をきたす恐
れがある。そのため、後壁12の開口率を下げると、港
内2側へ十分に導水が行われず海水交換が促進されない
という課題を有する。
【0008】本発明は、比較的水深の深い場所に用いら
れる防波堤を対象として、上記のような従来の課題を解
決するためになされたもので、強い流れをなくして港内
の静穏度を確保すると共に、海水交換が十分に行われる
海水交換型の防波堤を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る海水交換機能を有する防波堤は、前
壁に設けられ海水面の上下に亘って開口した開口部と、
後壁に設けられ海水面下に開口する開口部とを介して、
港外と港内の海水に連通する遊水室を堤体の内部に形成
し、上部工を海面上に突出させた海水交換機能を有する
防波堤において、遊水室内にその下部を前後に分割する
壁体を立設し、この壁体の位置を後壁から遊水室幅のほ
ぼ20〜40%の範囲内に選定したものである。 (2)また、上記(1)の防波堤において、海水面の潮
位変動に対応して異なる水没高さの壁体を立設した複数
の遊水室を備えたものである。
【0010】遊水室内に設けられた壁体により、遊水室
が更に前室と後室に分割される。したがって、押し波時
には遊水室内の壁体によって、後壁と壁体で仕切られた
後室の水位上昇が生じる。このため、後室内の海水と港
内との海水との水位差によって、港内への導水が行われ
る。
【0011】一方、引き波時には壁体と前壁との間の前
室側の水位が低下するが、壁体と後壁との間の後室では
殆ど水位が低下しない。このため、港内側の海水の、港
外へ向かう海水の戻り流れは生じない。したがって、押
し波と引き波の流動作用によって、後壁の開口部では港
内方向への一方向性の流動となって港外の海水が港内に
導入される。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施形態1 次に、本発明の実施形態1を図面に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施形態1の海水交換機能を有する防
波堤の斜視図である。本実施形態の図面に示された構成
部分には図10、図11で説明した従来技術と同一の符
号が付されていて一部説明が重複するが、やや詳しく説
明する。
【0013】図1において、1は港外、2は港内、3は
港外1と港内2を仕切る防波堤、4は海水である。10
は防波堤3の堤体、11は前壁、12は後壁(以下港外
1側を前壁11、港内2側を後壁12という)、13は
前壁11と後壁12との間に形成された遊水室、14は
上部工である。11aは前壁11の高さ方向に設けられ
た複数のスリット状の開口部、12aは後壁12に設け
られた同様の開口部である。図示のように、前壁11側
の開口部11aは海水面下から海水面上に亘って長く形
成されているが、後壁12側の開口部12aは海水面下
に設けられており、干潮時でも水没するような低い位置
で、かつ小さい開口率に形成されている。
【0014】5は遊水室13の内部に設けられた壁体、
6は海水面である。壁体5はその頂部(水没面)が海水
4の潮位の平均水位の付近になるような高さに作られて
おり、前壁11と後壁12に平行して遊水室13内に鉛
直方向に立設されている。13aと13bは遊水室13
を壁体5で仕切ることによって形成された前室と後室で
ある。
【0015】上述のような構成の本実施形態の作用を、
図2を併用して次に説明する。港外1の沖合いから防波
堤3に向かって押寄せた波の一部は、前壁11の開口部
11aから堤体10の内部の遊水室13内に侵入する。
遊水室13内に侵入した押し波は図2の(a) のように、
前室13aから後室13bに流入して後室13b内の水
位を上昇させる。このため、遊水室13と港内2の海水
面6との間に水位差が生じ、港内2への導水が行われ
る。
【0016】一方、引き波時には図2の(b) に示すよう
に、壁体5の港外1側に設けられた前室13aの水位は
低下する。しかしながら、壁体5を設けたことにより後
室13bでは殆ど水位の低下が起らないので、港内2か
らの海水4の戻り流は生じない。したがって、押し波と
引き波に伴う交互作用によって、後壁12の開口部12
aでは港内2の方向に向かう一方向性の海水の流動とな
る。この結果、港外1の清浄な海水4が、港内2に導入
されることになる。そして、港内2に滞留していた海水
が港口から港外に流出して海水の交換が効果的に行われ
る。
【0017】(実施例)次に、本実施形態の実施例を説
明する。実験設備は図3に示す通りで、ほぼ1/30に
縮小した模型により本発明の作用と効果の確認を行っ
た。図3において、21は造波水路、22は防波堤の模
型、23は造波装置である。また、24は流速計、25
は3個の波高計、26は消波ビーチである。流速計24
は模型22の後壁12の港内2側の近傍に設けられ、波
高計25は港外1に2箇所と港内2の1箇所に設置し
た。
【0018】図4に示すように、水深が57.4cmの
造波水路21内に、本実施形態の防波堤3の模型22が
設置されている。造波水路21の一端側の造波装置23
で波を起こし、港内2側に設けた流速計24で流速vを
測定した。また、3箇所に設置した波高計25で、波高
伝達率(KT)の測定も併せて行った。比較のために従
来型の模型Mでも実験を実施した。模型Mの緒元を、図
4(b) に示す。
【0019】次に、上記の実験による流速の測定結果
を、図5に示す。本発明の模型22は図5(a) の点線で
表された波形曲線C1 で示すように、常に港内の方向へ
向かう単一方向性の流動になっている。これに対し、従
来型の模型Mの波形曲線C2 は、図5(b) に示すよう
に、港外1と港内2へ交互に流れる流動になっている。
そして、本発明の方が港内2側への最大流速が小さくな
っているため、港内2側で発生する流れは小さく、船舶
の曳航や係留に与える影響も少ない。
【0020】図6は3個の波高計25による、波高伝達
率(KT)の測定結果である。本発明の模型22の方
が、従来型の模型Mに比較して波高伝達率(KT)が小
さく、港内2の静穏度がより保たれることが判る。
【0021】図7に、港内2側への導水量を明確に比較
するため、流速の平均値より求めた無次元導水量を示
す。図7(a) と(b) は、異なる波高の測定結果である。
なお、無次元導水量は次式で定義する。 無次元導水量(Q/Q0 )=(波による港内2側への導
水量/港外1での波による港内2方向最大流量) 図7から明らかのように、本発明の方が従来型に比べて
港内2側へ導水される量が多いことが確認できた。
【0022】図8(a) に壁体5の設置位置に基づく無次
元導水量の変化を示す。なお、(b)図は模型22の説明
図である。遊水室13の幅をbとして、壁体5を遊水室
13内を後壁12から前壁11に平行移動させたときの
無次元導水量の変化は図8(a) に示す通りであり、壁体
5を設置すべき位置b´は、遊水室13内の後壁12寄
りが適していることがわかる。特に、壁体5を後壁12
から遊水室13の幅bのほぼ20〜40%の範囲内、好
ましくは30%前後の位置に設定したときに、導水量が
最大になって海水交換機能を最高に発揮できることがわ
かる。なお、壁体5を後壁12から遊水室13の幅bの
20%未満又は40%を越える位置に設けたときは、導
水量が低下することは図8(a) から明らかである。
【0023】実施形態2 図9は本発明の実施形態2の斜視図である。本実施形態
の防波堤3の堤体10には、横隔壁30によって仕切ら
れた複数の遊水室31,32,33,…が形成されてお
り、それぞれの遊水室31,32,33,…には、水没
面の高さが異なる壁体51,52,53,…が設けられ
ている。
【0024】そして、壁体51,52,53,…の高さ
が海水面付近にあるときに効果が最大となるため、例え
ば、壁体51の水没面の高さを満潮時の海水面に合わせ
て作り、また、壁体52と53の水没面の高さを、それ
ぞれ平均潮位の海水面と干潮時の海水面に一致させたも
のである。このように構成したことにより、潮位が変動
しても常時効果的に港外1の海水4が港内2に導入され
て、より一層効果的な海水の交換機能を果たすことがで
きる。
【0025】なお、上記各実施形態の図面では同一厚さ
で板状の壁体を示して説明したが、断面が上部に向かっ
て徐々に薄くなるような形状に構成してもよい。
【0026】
【発明の効果】
(1)本発明に係る海水交換機能を有する防波堤は、前
壁に設けられ海水面の上下に亘って開口した開口部と、
後壁に設けられ海水面下に開口する開口部とを介して、
港外と港内の海水に連通する遊水室を堤体の内部に形成
し、上部工を海面上に突出させた海水交換機能を有する
防波堤において、遊水室内にその下部を前後に分割する
壁体を立設し、この壁体の位置を後壁から遊水室幅のほ
ぼ20〜40%の範囲内に選定したものである。 (2)また、上記(1)の防波堤において、海水面の潮
位変動に対応して異なる水没高さの壁体を立設した複数
の遊水室を備えたものである。
【0027】この結果、押し波時には遊水室内の壁体に
よって、後壁と壁体で仕切られた部分の水位が上昇して
港内との水位差により導水が行われる。一方、引き波時
には壁体の港外側での水位は低下するものの、壁体の港
内側ではほとんど水位低下しないため港内側からの戻り
流れは生じない。したがって、波の作用によって、開口
部では港内方向への一方向流となって、港外の海水が港
内側へ導入されることになる。しかも、壁体の立設位置
を後壁から遊水室幅のほぼ20〜40%の範囲内に選定
したので、港外の海水を効果的に港内へ導入することが
できる。
【0028】
【0029】また、(2)では上記(1)の海水交換機
能を有する防波堤において、海水の潮位変動に対応して
異なる水没高さの壁体を立設した複数の遊水室を備えた
ので、常に港外の海水を効果的に港内側に導入すること
ができる。
【0030】よって、本発明によれば、港内の静穏度を
確保すると共に、海水交換が十分に行われる海水交換型
の防波堤を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の構成を示す斜視図であ
る。
【図2】本発明の実施形態1の作用を示す断面図であ
る。
【図3】本発明の実施形態1を適用した実験装置の構成
を示す模式図である。
【図4】図3の実験設備の主な仕様の諸元を示す説明図
である。
【図5】本発明実施形態1と従来装置の流速の比較図で
ある。
【図6】本発明実施形態1と従来装置の反射率、波高伝
達率の比較図である。
【図7】本発明実施形態1と従来装置の無次元導水量の
比較図である。
【図8】本発明実施形態1よる無次元導水量の変化を示
す説明図である。
【図9】本発明の実施形態2の構成を示す斜視図であ
る。
【図10】従来の防波堤の構成を示す斜視図である。
【図11】従来の防波堤の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
1 港外 2 港内 3 防波堤 4 海水 5 壁体 6 海面 10 堤体 11 前壁 11a 前壁の開口部 12 後壁 12a 後壁の開口部 13 遊水室 13a 前室 13b 後室 30 横隔壁 31,32… 遊水室 51,52… 壁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−165811(JP,A) 特開 昭62−273311(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02B 3/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前壁に設けられ海水面の上下に亘って開
    口した開口部と、後壁に設けられ海水面下に開口する開
    口部とを介して、港外と港内の海水に連通する遊水室を
    堤体の内部に形成し、上部工を海面上に突出させた海水
    交換機能を有する防波堤において、 前記遊水室内に該遊水室の下部を前後に分割する壁体を
    立設し、該壁体の立設位置を後壁から遊水室の幅のほぼ
    20〜40%の範囲内に選定したことを特徴とする海水
    交換機能を有する防波堤。
  2. 【請求項2】 前記海水面の潮位変動に対応して異なる
    水没高さの壁体を立設した複数の遊水室を備えたこと
    特徴とする請求項1記載の海水交換機能を有する防波
    堤。
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JP2002275856A (ja) * 2000-07-07 2002-09-25 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 海水交換型防波堤
KR100414348B1 (ko) * 2000-12-18 2004-01-07 한국해양연구원 공진수조를 이용한 해수 유입장치

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