JP3367768B2 - 透過型消波構造物 - Google Patents
透過型消波構造物Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/11—Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters
Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、港湾内に静穏水域を造
成したり、沿岸における火力発電所の取水口や放水口へ
の波の進入を軽減したりするための透過型消波構造物に
関する。 【０００２】 【従来の技術】港湾内に桟橋やマリーナを設けたり増養
殖場を造成したり、あるいは海洋工事作業の稼働率を高
めたり係留された構造物を保護したりする場合には、所
要の水域に消波構造物を設置することによって、その水
域の静穏度を確保する必要がある。通常の重力式の防波
堤は、水深の増大に対してコストの点で限界があるばか
りでなく、水域内外の水の入れ替わりを疎外するので、
環境重視の観点から制限される場合もある。このような
比較的水深が大きい場合や水域内外の水の入れ替わりを
重視する場合、水深方向に関し全く遮蔽してしまうとい
うことのないようにした透過型消波構造物の使用が考え
られている。従来の透過型消波構造物の例を図５，６に
示す。 【０００３】図５はカーテンウォールと称される型式の
消波構造物の側面図であって、鉛直の板構造体ａが水面
を貫いて水深の途中まで到達するように配設されてい
る。この型式の消波構造物は波による水粒子の運動のう
ち表面近くのものを遮ぎることによって背後への波の伝
播を低減させるもので、波長の長い波に対しては水深方
向への貫入量を増やすことで対処することになる。そし
て消波性能の指標としての透過係数Ｃt（透過波高Ｈtと
入射波高Ｈiとの比Ｈt／Ｈi）を０.５以下に抑えようと
する場合、カーテンウオールの貫入量は波長の１／７倍
程度必要であることがこれまでにわかっている。したが
って、たとえば周期４秒・波長25ｍの波に対しては４ｍ
弱の貫入量でよいが、周期８秒、波長100ｍ の波に対し
ては14ｍもの貫入量が必要となって、消波構造物として
の規模が大きくなってしまうという不具合がある。ま
た、この場合は水の透過性が悪くなってしまい、さらに
頻繁に生じる周期の短い波に対しては透過係数は小さい
ものの、反射波を無視できず、カーテンウオール前面で
入射波と反射波とが重畳する水域での船舶・作業船の航
行に支障を来すという不具合もある。 【０００４】図６は没水水平板式と称される型式の消波
構造物の側面図であって、水平の板構造体ｂが水面付近
に完全に没水して設けられている。この型式の消波構造
物は平板によって水粒子の運動を妨げたり、平板の上で
波が砕けたり、あるいは平板の端部で渦が生成したりす
ることを利用して、波エネルギーを消費させ、透過係数
が低減されるほか反射波も小さいが、波長の長い波に対
しては平板の幅を増大させることで対処することにな
り、透過係数を０．５以下に抑えようとすると、平板の
幅は波長の１／３〜１／４必要となる。したがって、波
長100ｍ の波に対しては板幅が30ｍ近くなり著しく大規
模な構造物になってしまうという不具合がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
透過型消波構造物では、長い波長の波に対し消波効果を
発揮するためには、規模が大きくなってコストの増大を
招くという欠点がある。また規模の大型化に伴い水の透
過性が悪くなることもある。特にカーテンウオールの場
合反射波の影響を無視できない。本発明は、上述のよう
な問題点の解消をはかろうとするもので、長い波長の波
に対して、従来よりもはるかに小さな規模の構造で十分
な消波効果が得られるようにするとともに、反射波を低
減させることができるようにした、透過型消波構造物を
提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明の透過型消波構造物は、海底に立設されてい
て海水の透過を許容する支持枠と、当該支持枠に支持さ
れていて水面下に位置して水平方向に延設された没水水
平板と、当該没水水平板の波下側の端部付近に進入波の
進行方向と板面がほぼ直交し水面を貫通するように立設
された鉛直平板と、上記没水水平板の上記鉛直平板が立
設されていない側の端部から水中に間隔を置いた近傍位
置に、上記進入波の進行方向と長さ方向がほぼ直交する
ように水面より下方に位置して水平方向に延設されてい
ることにより、上記鉛直平板により反射されて上記没水
水平板に沿って逆進した反射波を低減する、少なくとも
１枚以上の板構造体とを備えたことを特徴としている。 【０００７】 【作用】上述の本発明の透過型消波構造物では、鉛直平
板が没水水平板の波下側の端部付近に立設される場合、
水面を伝播してきた進入波は、一旦没水水平板の上面に
沿って通過しようとして鉛直平板で反射された後、没水
水平板の上を戻り、その後、没水水平板の下を通過して
いくという動作を行う。そして返し波の場合は、上述の
逆の経路をたどる動作が行われる。このようにして、波
の一部は位相が遅れるとともに、没水水平板上の水を運
動させることで、波のエネルギーの一部が消費されるの
で、透過波は減衰することになる。 【０００８】そして、上記の没水水平板と鉛直平板とを
結合する複数の仕切り板が波の進行方向と平行に互いに
間隔をあけて並設されると、上述の没水水平板に沿う波
の動きが円滑に行われるとともに、没水水平板と鉛直平
板との結合強度が増すようになる。 【０００９】また、上記仕切り板が鉛直平板の上縁付近
から没水水平板の端縁付近へ斜行する斜辺をそなえた直
角三角形状に形成されることにより、同仕切り板自体の
取付け強度が適切に保たれるようになる。さらに、板構
造体が、没水水平板の周辺の流れを利用して渦を生成さ
せるなどして、波の持つエネルギーを減少するように作
用する。そして板構造体が、没水水平板上の共振現象を
阻害せず、かつ流れの速い箇所に配設されているため、
上記作用が顕著に行われる。 【００１０】 【実施例】以下、図面により本発明の参考例及び実施例
としての透過型消波構造物について説明すると、図１は
本発明の参考例としての透過型消波構造物の斜視図、図
２はその規則波に対する消波性能を示すグラフ、図３
(a)〜(c)は本発明の透過型消波構造物の一実施例の模式
側断面図、図４(a)〜(e)は本発明の透過型消波構造物の
別の実施例の模式側断面図である。 【００１１】まず、図１に示した透過型消波構造物につ
いて説明すると、符号１は水面下の深度ｄの位置に配設
される没水水平板を示しており、この没水水平板１と同
没水水平板１の波下側の端部に立設された鉛直平板２と
で消波構造物が形成され、これが、海水の透過を許容す
るように、海底に立設された支持枠４に支持されてい
る。このようにして、鉛直平板２は進入波Ｗの進行方向
５とほぼ直交し水面を貫通するように設けられており、
没水水平板１の没水深度ｄと幅Ｂとの比（ｄ/Ｂ）は、
１／２〜１／３程度に設定されている。 【００１２】また没水水平板１と鉛直平板２とを結合す
る複数の仕切り板３が、それぞれ進入波Ｗの進行方向５
に沿うように互いに間隔をあけて並設されている。そし
て各仕切り板３は、鉛直平板２の上縁付近から没水水平
板１の端縁付近へ斜行する斜辺３ａをそなえた直角三角
形状に形成されている。なお、支持枠４は、鉄骨や鉄パ
イプなどの細長部材により構成され、これにより水の透
過性が高められている。ここで、消波構造物の長手方向
６が進入波Ｗの進行方向５に直交して配置されている。
なお図１中の符号Ｂは没水水平板１の幅を、符号Ｄは鉛
直平板２の高さを、符号ｓは鉛直平板２の乾舷部分を、
符号１０は水面をそれぞれ示している。 【００１３】本参考例の透過型消波構造物は上述のよう
に構成されているので、水面を伝播してきた進入波Ｗ
は、一旦没水水平板１の上面に沿い通過しようとして鉛
直平板２で反射された後、没水水平板１の上を戻り、そ
の後、没水水平板１の下を通過してゆくという動作を行
う。そして、返し波の場合は、上述の逆の経路をたどる
動作が行われる。このようにして、波の一部は位相が遅
れるとともに、没水水平板１上の水を運動させること
で、波のエネルギーの一部が消費されるので、透過波は
減衰することになる。 【００１４】また鉛直平板が没水水平板の波上側の端部
付近に立設される場合も、鉛直平板および没水水平板の
波に対する相乗作用により、透過波は十分に減衰するよ
うになる。そして、没水水平板１と鉛直平板２とを結合
する複数の仕切り板３がそれぞれ波の進行方向と平行に
互いに間隔をあけて並設されると、上述の没水水平板１
に沿う波の動きが円滑に行われるとともに、没水水平板
１と鉛直平板２との結合強度が増すようになる。 【００１５】また、仕切り板３が鉛直平板２の上縁付近
から没水水平板１の端縁付近へ斜行する斜辺３ａをそな
えた直角三角形状に形成されることにより、同仕切り板
３自体の取付け強度が適切に保たれるようになる。図２
(a)，(b)に、シミュレーション計算や水槽実験で得られ
る規則波に対する消波性能曲線を示す。横軸は進入波
（規則波）の波長λを没水水平板１の幅Ｂで無次元化し
た値、縦軸は波の透過係数である。 【００１６】図２(a)は没水水平板１の没水深度ｄと幅
Ｂとの比が１／３の場合について示しているが、透過係
数が０.５以下になる場合の波長λの最大値は、没水水
平板１の幅Ｂの１８倍にいたっている。また、図２(b)
は没水水平板１の没水深度ｄと幅Ｂとの比が１／２の場
合について示しているが、透過係数が０.５以下になる
波長λの最大値は、没水水平板の幅Ｂの約１２倍近くに
いたっている。 【００１７】これらのことから、潮位変動のために没水
水平板１の没水深度が変わってｄとＢの比が１／２〜１
／３の範囲で変わる場合でも、例えば周期８秒，波長１
００ｍの進入波に対して、没水水平板１の幅は約８ｍ，
没水深度は約２．７〜４ｍというかなり小規模な消波構
造物で足りることになる。周期６秒，波長56ｍでは幅は
約５ｍでよく、周期１２秒，波長２２５ｍでは幅は約２
０ｍ必要である。なお本参考例では、没水水平板１およ
び鉛直平板２を単純な板としたが、ある程度厚みのある
鋼板構造やコンクリートで被覆されたブロック構造など
にしてもよい。 【００１８】また、図示のものでは没水水平板１と鉛直
平板２との断面形状をＬ字型としたが、没水水平板１あ
るいは鉛直平板２からの突き出しが若干あっても差し支
えない。さらに図示の例では鉛直平板２を没水水平板１
の波下側の端部に設けたが、波上側でも同様の効果が得
られることが計算と実験で確認されている。なお、鉛直
平板２を没水水平板１の波上側の端部に設ける場合は、
図１において進入波は符号Ｗ′で示すようになる。 【００１９】ここで、上述の没水水平板１と鉛直平板２
とから構成された透過型消波構造物における消波作用の
原理について説明する。波の波長λは、水深が大きい時
には波周期Ｔを用いて［数１］式のように表される。 【数１】 λ＝（ｇＴ2 ）／（２π） ただし、ｇは重力加速度，πは円周率である。 【００２０】一方、水深が非常に小さい場合には、水深
ｈの影響を考慮した波長λh は、［数２］式のように表
される。 【数２】 λh ＝Ｔ√(ｇｈ) したがって水深が小さいほど波長は短くなる。 【００２１】鉛直平板前面で波の腹、没水水平板他端で
波の節が生じる、没水水平板上で発生するいわゆる共振
現象を利用し、入射波のエネルギーを散逸させ、透過係
数を小さくするようにし、没水水平板の上で波長が没水
水平板の幅の４倍になる時を考えると、［数３］式にな
る。 【数３】 ４Ｂ＝λｄ ここで、λｄは没水水平板上の波長、Ｂは没水水平板の
幅である。 【００２２】上述の透過型消波構造物の構造形式におい
て、没水水平板の上では、見かけ上水深ｈがあたかも没
水水平板の没水深度ｄであるとみなされるので、［数
２］式の水深ｈをｄで置き換えて［数３］式に代入し、
幅Ｂと共振時の波周期Ｔとの関係を求めると、［数４］
式が成り立つ。 【数４】 Ｔ＝４Ｂ／√（ｇｄ） 【００２３】［数４］式は、没水水平板他端の外の水の
動きを考慮に入れていない近似式であるため、実際には
次のような補正された［数５］式になると考えられる。 【数５】 Ｔ＝α４Ｂ／√（ｇｄ） 没水水平板他端の外の水は質量として効くので、共振周
期は長めに修正される必要があり、したがってαは１よ
りも大きい値になると考えられる。 【００２４】沖合の波（進入波）では、波周期と波長と
の間に［数１］式が成立しているため、これと［数５］
式とでＴを消去すると、結局、［数６］式が得られる。 【数６】 λ／Ｂ＝（８α2 ／π）・（Ｂ／ｄ） 【００２５】例えばαが１.５であるなら、Ｂ／ｄが２
の時にはλ／Ｂが約１１．５の時に共振現象を起こすこ
とになる。つまり進入波の波長に対して約１／１２以下
の幅の構造物で消波性能を発揮できることになる。 【００２６】以上より、上述の透過型消波構造物の構造
形式では、共振現象を起こすために片側が開かれた空間
を鉛直平板と没水水平板との組み合わせで作り、さらに
没水水平板の没水深度を浅くすることで波の長さを短く
することによって構造物の規模を小さくできる。αにつ
いては厳密な解が不明であるので、構造物の周りの流体
現象を数値計算手法を用いて求めることにより、本発明
による構造形式の効果が推定される。そして水槽実験に
より効果が確認されており、結果の一例は前述のとおり
である。 【００２７】なおできるだけ長い波に有効であるよう
に、Ｂ／ｄを大きくしていくと、波長の短い波が透過し
やすくなる。実験結果などに基づくと、Ｂ／ｄとしては
２〜３が適しており、乾舷部分ｓや潮位差を考慮する
と、没水水平板１の幅（すなわちＢ）は、鉛直平板の高
さ（ｄと乾舷ｓの和＝Ｄ）の１〜２倍強が適当である。
また、原理から言って、鉛直平板２は没水水平板１の端
部に置くことに意義があり、それは波上側でも波下側で
も構わない。 【００２８】次に、図３および図４について説明する。
図３および図４においては、上述の構成の透過型消波構
造物において鉛直平板で反射された反射波を低減させる
ための手段が付加されている。図３の実施例では、没水
水平板１の鉛直平板２が立設されていない側の端部近傍
で、没水水平板１より上方で水面10より下方に位置し
て、板構造体８が設けられている。 【００２９】この板構造体８は、図３(ａ)に示すように
没水水平板１に対して鉛直状に取り付けられたり、図３
(ｂ)に示すように没水水平板１に対して傾斜して取り付
けられたりしている。また図３(ｃ)に示すようにＴ字断
面の板構造体の場合も、ほぼ同様の作用効果が得られ
る。図４の実施例では、没水水平板１から波上側に離れ
て、水面１０より下方に位置するように板構造体９が設
けられている。 【００３０】この板構造体９は、図４(ａ)，(ｂ)，(ｃ)
に示すように没水水平板１に対して鉛直状または傾斜状
に配設され、あるいはＴ字断面をそなえるほか、図４
(ｄ)，(ｅ)に示すように、鉛直状とほぼ同一水深に、あ
るいは斜め方向に水深をずらされて複数配置されるが、
いずれの場合も板構造体９を設けることにより、この実
施例のものも突起部材７を設けた参考例の場合と同様
の、反射波を低減することができるという、作用効果を
奏する。 【００３１】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明の透過型消
波構造物によれば、次のような効果ないし利点が得られ
る。 （１）長い波長の波に対して従来より小さな規模の構造
で透過波を低減することが可能であり、コストが縮小す
るばかりでなく、構造物周辺の流れの透過性も良くな
り、産業上極めて有用な効果が得られる。 （２）反射波を低減するための付加構造物の設置によ
り、消波構造物前面での船舶・作業船の航行に支障をき
たさないことが可能となる。
成したり、沿岸における火力発電所の取水口や放水口へ
の波の進入を軽減したりするための透過型消波構造物に
関する。 【０００２】 【従来の技術】港湾内に桟橋やマリーナを設けたり増養
殖場を造成したり、あるいは海洋工事作業の稼働率を高
めたり係留された構造物を保護したりする場合には、所
要の水域に消波構造物を設置することによって、その水
域の静穏度を確保する必要がある。通常の重力式の防波
堤は、水深の増大に対してコストの点で限界があるばか
りでなく、水域内外の水の入れ替わりを疎外するので、
環境重視の観点から制限される場合もある。このような
比較的水深が大きい場合や水域内外の水の入れ替わりを
重視する場合、水深方向に関し全く遮蔽してしまうとい
うことのないようにした透過型消波構造物の使用が考え
られている。従来の透過型消波構造物の例を図５，６に
示す。 【０００３】図５はカーテンウォールと称される型式の
消波構造物の側面図であって、鉛直の板構造体ａが水面
を貫いて水深の途中まで到達するように配設されてい
る。この型式の消波構造物は波による水粒子の運動のう
ち表面近くのものを遮ぎることによって背後への波の伝
播を低減させるもので、波長の長い波に対しては水深方
向への貫入量を増やすことで対処することになる。そし
て消波性能の指標としての透過係数Ｃt（透過波高Ｈtと
入射波高Ｈiとの比Ｈt／Ｈi）を０.５以下に抑えようと
する場合、カーテンウオールの貫入量は波長の１／７倍
程度必要であることがこれまでにわかっている。したが
って、たとえば周期４秒・波長25ｍの波に対しては４ｍ
弱の貫入量でよいが、周期８秒、波長100ｍ の波に対し
ては14ｍもの貫入量が必要となって、消波構造物として
の規模が大きくなってしまうという不具合がある。ま
た、この場合は水の透過性が悪くなってしまい、さらに
頻繁に生じる周期の短い波に対しては透過係数は小さい
ものの、反射波を無視できず、カーテンウオール前面で
入射波と反射波とが重畳する水域での船舶・作業船の航
行に支障を来すという不具合もある。 【０００４】図６は没水水平板式と称される型式の消波
構造物の側面図であって、水平の板構造体ｂが水面付近
に完全に没水して設けられている。この型式の消波構造
物は平板によって水粒子の運動を妨げたり、平板の上で
波が砕けたり、あるいは平板の端部で渦が生成したりす
ることを利用して、波エネルギーを消費させ、透過係数
が低減されるほか反射波も小さいが、波長の長い波に対
しては平板の幅を増大させることで対処することにな
り、透過係数を０．５以下に抑えようとすると、平板の
幅は波長の１／３〜１／４必要となる。したがって、波
長100ｍ の波に対しては板幅が30ｍ近くなり著しく大規
模な構造物になってしまうという不具合がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
透過型消波構造物では、長い波長の波に対し消波効果を
発揮するためには、規模が大きくなってコストの増大を
招くという欠点がある。また規模の大型化に伴い水の透
過性が悪くなることもある。特にカーテンウオールの場
合反射波の影響を無視できない。本発明は、上述のよう
な問題点の解消をはかろうとするもので、長い波長の波
に対して、従来よりもはるかに小さな規模の構造で十分
な消波効果が得られるようにするとともに、反射波を低
減させることができるようにした、透過型消波構造物を
提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明の透過型消波構造物は、海底に立設されてい
て海水の透過を許容する支持枠と、当該支持枠に支持さ
れていて水面下に位置して水平方向に延設された没水水
平板と、当該没水水平板の波下側の端部付近に進入波の
進行方向と板面がほぼ直交し水面を貫通するように立設
された鉛直平板と、上記没水水平板の上記鉛直平板が立
設されていない側の端部から水中に間隔を置いた近傍位
置に、上記進入波の進行方向と長さ方向がほぼ直交する
ように水面より下方に位置して水平方向に延設されてい
ることにより、上記鉛直平板により反射されて上記没水
水平板に沿って逆進した反射波を低減する、少なくとも
１枚以上の板構造体とを備えたことを特徴としている。 【０００７】 【作用】上述の本発明の透過型消波構造物では、鉛直平
板が没水水平板の波下側の端部付近に立設される場合、
水面を伝播してきた進入波は、一旦没水水平板の上面に
沿って通過しようとして鉛直平板で反射された後、没水
水平板の上を戻り、その後、没水水平板の下を通過して
いくという動作を行う。そして返し波の場合は、上述の
逆の経路をたどる動作が行われる。このようにして、波
の一部は位相が遅れるとともに、没水水平板上の水を運
動させることで、波のエネルギーの一部が消費されるの
で、透過波は減衰することになる。 【０００８】そして、上記の没水水平板と鉛直平板とを
結合する複数の仕切り板が波の進行方向と平行に互いに
間隔をあけて並設されると、上述の没水水平板に沿う波
の動きが円滑に行われるとともに、没水水平板と鉛直平
板との結合強度が増すようになる。 【０００９】また、上記仕切り板が鉛直平板の上縁付近
から没水水平板の端縁付近へ斜行する斜辺をそなえた直
角三角形状に形成されることにより、同仕切り板自体の
取付け強度が適切に保たれるようになる。さらに、板構
造体が、没水水平板の周辺の流れを利用して渦を生成さ
せるなどして、波の持つエネルギーを減少するように作
用する。そして板構造体が、没水水平板上の共振現象を
阻害せず、かつ流れの速い箇所に配設されているため、
上記作用が顕著に行われる。 【００１０】 【実施例】以下、図面により本発明の参考例及び実施例
としての透過型消波構造物について説明すると、図１は
本発明の参考例としての透過型消波構造物の斜視図、図
２はその規則波に対する消波性能を示すグラフ、図３
(a)〜(c)は本発明の透過型消波構造物の一実施例の模式
側断面図、図４(a)〜(e)は本発明の透過型消波構造物の
別の実施例の模式側断面図である。 【００１１】まず、図１に示した透過型消波構造物につ
いて説明すると、符号１は水面下の深度ｄの位置に配設
される没水水平板を示しており、この没水水平板１と同
没水水平板１の波下側の端部に立設された鉛直平板２と
で消波構造物が形成され、これが、海水の透過を許容す
るように、海底に立設された支持枠４に支持されてい
る。このようにして、鉛直平板２は進入波Ｗの進行方向
５とほぼ直交し水面を貫通するように設けられており、
没水水平板１の没水深度ｄと幅Ｂとの比（ｄ/Ｂ）は、
１／２〜１／３程度に設定されている。 【００１２】また没水水平板１と鉛直平板２とを結合す
る複数の仕切り板３が、それぞれ進入波Ｗの進行方向５
に沿うように互いに間隔をあけて並設されている。そし
て各仕切り板３は、鉛直平板２の上縁付近から没水水平
板１の端縁付近へ斜行する斜辺３ａをそなえた直角三角
形状に形成されている。なお、支持枠４は、鉄骨や鉄パ
イプなどの細長部材により構成され、これにより水の透
過性が高められている。ここで、消波構造物の長手方向
６が進入波Ｗの進行方向５に直交して配置されている。
なお図１中の符号Ｂは没水水平板１の幅を、符号Ｄは鉛
直平板２の高さを、符号ｓは鉛直平板２の乾舷部分を、
符号１０は水面をそれぞれ示している。 【００１３】本参考例の透過型消波構造物は上述のよう
に構成されているので、水面を伝播してきた進入波Ｗ
は、一旦没水水平板１の上面に沿い通過しようとして鉛
直平板２で反射された後、没水水平板１の上を戻り、そ
の後、没水水平板１の下を通過してゆくという動作を行
う。そして、返し波の場合は、上述の逆の経路をたどる
動作が行われる。このようにして、波の一部は位相が遅
れるとともに、没水水平板１上の水を運動させること
で、波のエネルギーの一部が消費されるので、透過波は
減衰することになる。 【００１４】また鉛直平板が没水水平板の波上側の端部
付近に立設される場合も、鉛直平板および没水水平板の
波に対する相乗作用により、透過波は十分に減衰するよ
うになる。そして、没水水平板１と鉛直平板２とを結合
する複数の仕切り板３がそれぞれ波の進行方向と平行に
互いに間隔をあけて並設されると、上述の没水水平板１
に沿う波の動きが円滑に行われるとともに、没水水平板
１と鉛直平板２との結合強度が増すようになる。 【００１５】また、仕切り板３が鉛直平板２の上縁付近
から没水水平板１の端縁付近へ斜行する斜辺３ａをそな
えた直角三角形状に形成されることにより、同仕切り板
３自体の取付け強度が適切に保たれるようになる。図２
(a)，(b)に、シミュレーション計算や水槽実験で得られ
る規則波に対する消波性能曲線を示す。横軸は進入波
（規則波）の波長λを没水水平板１の幅Ｂで無次元化し
た値、縦軸は波の透過係数である。 【００１６】図２(a)は没水水平板１の没水深度ｄと幅
Ｂとの比が１／３の場合について示しているが、透過係
数が０.５以下になる場合の波長λの最大値は、没水水
平板１の幅Ｂの１８倍にいたっている。また、図２(b)
は没水水平板１の没水深度ｄと幅Ｂとの比が１／２の場
合について示しているが、透過係数が０.５以下になる
波長λの最大値は、没水水平板の幅Ｂの約１２倍近くに
いたっている。 【００１７】これらのことから、潮位変動のために没水
水平板１の没水深度が変わってｄとＢの比が１／２〜１
／３の範囲で変わる場合でも、例えば周期８秒，波長１
００ｍの進入波に対して、没水水平板１の幅は約８ｍ，
没水深度は約２．７〜４ｍというかなり小規模な消波構
造物で足りることになる。周期６秒，波長56ｍでは幅は
約５ｍでよく、周期１２秒，波長２２５ｍでは幅は約２
０ｍ必要である。なお本参考例では、没水水平板１およ
び鉛直平板２を単純な板としたが、ある程度厚みのある
鋼板構造やコンクリートで被覆されたブロック構造など
にしてもよい。 【００１８】また、図示のものでは没水水平板１と鉛直
平板２との断面形状をＬ字型としたが、没水水平板１あ
るいは鉛直平板２からの突き出しが若干あっても差し支
えない。さらに図示の例では鉛直平板２を没水水平板１
の波下側の端部に設けたが、波上側でも同様の効果が得
られることが計算と実験で確認されている。なお、鉛直
平板２を没水水平板１の波上側の端部に設ける場合は、
図１において進入波は符号Ｗ′で示すようになる。 【００１９】ここで、上述の没水水平板１と鉛直平板２
とから構成された透過型消波構造物における消波作用の
原理について説明する。波の波長λは、水深が大きい時
には波周期Ｔを用いて［数１］式のように表される。 【数１】 λ＝（ｇＴ2 ）／（２π） ただし、ｇは重力加速度，πは円周率である。 【００２０】一方、水深が非常に小さい場合には、水深
ｈの影響を考慮した波長λh は、［数２］式のように表
される。 【数２】 λh ＝Ｔ√(ｇｈ) したがって水深が小さいほど波長は短くなる。 【００２１】鉛直平板前面で波の腹、没水水平板他端で
波の節が生じる、没水水平板上で発生するいわゆる共振
現象を利用し、入射波のエネルギーを散逸させ、透過係
数を小さくするようにし、没水水平板の上で波長が没水
水平板の幅の４倍になる時を考えると、［数３］式にな
る。 【数３】 ４Ｂ＝λｄ ここで、λｄは没水水平板上の波長、Ｂは没水水平板の
幅である。 【００２２】上述の透過型消波構造物の構造形式におい
て、没水水平板の上では、見かけ上水深ｈがあたかも没
水水平板の没水深度ｄであるとみなされるので、［数
２］式の水深ｈをｄで置き換えて［数３］式に代入し、
幅Ｂと共振時の波周期Ｔとの関係を求めると、［数４］
式が成り立つ。 【数４】 Ｔ＝４Ｂ／√（ｇｄ） 【００２３】［数４］式は、没水水平板他端の外の水の
動きを考慮に入れていない近似式であるため、実際には
次のような補正された［数５］式になると考えられる。 【数５】 Ｔ＝α４Ｂ／√（ｇｄ） 没水水平板他端の外の水は質量として効くので、共振周
期は長めに修正される必要があり、したがってαは１よ
りも大きい値になると考えられる。 【００２４】沖合の波（進入波）では、波周期と波長と
の間に［数１］式が成立しているため、これと［数５］
式とでＴを消去すると、結局、［数６］式が得られる。 【数６】 λ／Ｂ＝（８α2 ／π）・（Ｂ／ｄ） 【００２５】例えばαが１.５であるなら、Ｂ／ｄが２
の時にはλ／Ｂが約１１．５の時に共振現象を起こすこ
とになる。つまり進入波の波長に対して約１／１２以下
の幅の構造物で消波性能を発揮できることになる。 【００２６】以上より、上述の透過型消波構造物の構造
形式では、共振現象を起こすために片側が開かれた空間
を鉛直平板と没水水平板との組み合わせで作り、さらに
没水水平板の没水深度を浅くすることで波の長さを短く
することによって構造物の規模を小さくできる。αにつ
いては厳密な解が不明であるので、構造物の周りの流体
現象を数値計算手法を用いて求めることにより、本発明
による構造形式の効果が推定される。そして水槽実験に
より効果が確認されており、結果の一例は前述のとおり
である。 【００２７】なおできるだけ長い波に有効であるよう
に、Ｂ／ｄを大きくしていくと、波長の短い波が透過し
やすくなる。実験結果などに基づくと、Ｂ／ｄとしては
２〜３が適しており、乾舷部分ｓや潮位差を考慮する
と、没水水平板１の幅（すなわちＢ）は、鉛直平板の高
さ（ｄと乾舷ｓの和＝Ｄ）の１〜２倍強が適当である。
また、原理から言って、鉛直平板２は没水水平板１の端
部に置くことに意義があり、それは波上側でも波下側で
も構わない。 【００２８】次に、図３および図４について説明する。
図３および図４においては、上述の構成の透過型消波構
造物において鉛直平板で反射された反射波を低減させる
ための手段が付加されている。図３の実施例では、没水
水平板１の鉛直平板２が立設されていない側の端部近傍
で、没水水平板１より上方で水面10より下方に位置し
て、板構造体８が設けられている。 【００２９】この板構造体８は、図３(ａ)に示すように
没水水平板１に対して鉛直状に取り付けられたり、図３
(ｂ)に示すように没水水平板１に対して傾斜して取り付
けられたりしている。また図３(ｃ)に示すようにＴ字断
面の板構造体の場合も、ほぼ同様の作用効果が得られ
る。図４の実施例では、没水水平板１から波上側に離れ
て、水面１０より下方に位置するように板構造体９が設
けられている。 【００３０】この板構造体９は、図４(ａ)，(ｂ)，(ｃ)
に示すように没水水平板１に対して鉛直状または傾斜状
に配設され、あるいはＴ字断面をそなえるほか、図４
(ｄ)，(ｅ)に示すように、鉛直状とほぼ同一水深に、あ
るいは斜め方向に水深をずらされて複数配置されるが、
いずれの場合も板構造体９を設けることにより、この実
施例のものも突起部材７を設けた参考例の場合と同様
の、反射波を低減することができるという、作用効果を
奏する。 【００３１】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明の透過型消
波構造物によれば、次のような効果ないし利点が得られ
る。 （１）長い波長の波に対して従来より小さな規模の構造
で透過波を低減することが可能であり、コストが縮小す
るばかりでなく、構造物周辺の流れの透過性も良くな
り、産業上極めて有用な効果が得られる。 （２）反射波を低減するための付加構造物の設置によ
り、消波構造物前面での船舶・作業船の航行に支障をき
たさないことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例としての透過型消波構造物の全
体構成を示す斜視図である。 【図２】（ａ）図１の透過型消波構造物の規則波に対す
る消波性能を示すグラフである。（ｂ）図１の透過型消
波構造物の規則波に対する消波性能を示すグラフであ
る。 【図３】（ａ）本発明の透過型消波構造物の一実施例の
模式側断面図である。（ｂ）本発明の透過型消波構造物
の一実施例の模式側断面図である。（ｃ）本発明の透過
型消波構造物の一実施例の模式側断面図である。 【図４】（ａ）本発明の透過型消波構造物の別の実施例
の模式側断面図である。（ｂ）本発明の透過型消波構造
物の別の実施例の模式側断面図である。（ｃ）本発明の
透過型消波構造物の別の実施例の模式側断面図である。
（ｄ）本発明の透過型消波構造物の別の実施例の模式側
断面図である。（ｅ）本発明の透過型消波構造物の別の
実施例の模式側断面図である。 【図５】従来の透過型消波構造物の一例としてカーテン
ウォール型式のものを示す側面図である。 【図６】従来の透過型消波構造物の他の例として没水水
平板型式のものを示す側面図である。 【符号の説明】 １ 没水水平板 ２ 鉛直平板 ３ 仕切り板 ３ａ 斜辺 ４ 支持枠 ５ 進入波の方向 ６ 長手方向 ８，９ 板構造体 １０ 水面
体構成を示す斜視図である。 【図２】（ａ）図１の透過型消波構造物の規則波に対す
る消波性能を示すグラフである。（ｂ）図１の透過型消
波構造物の規則波に対する消波性能を示すグラフであ
る。 【図３】（ａ）本発明の透過型消波構造物の一実施例の
模式側断面図である。（ｂ）本発明の透過型消波構造物
の一実施例の模式側断面図である。（ｃ）本発明の透過
型消波構造物の一実施例の模式側断面図である。 【図４】（ａ）本発明の透過型消波構造物の別の実施例
の模式側断面図である。（ｂ）本発明の透過型消波構造
物の別の実施例の模式側断面図である。（ｃ）本発明の
透過型消波構造物の別の実施例の模式側断面図である。
（ｄ）本発明の透過型消波構造物の別の実施例の模式側
断面図である。（ｅ）本発明の透過型消波構造物の別の
実施例の模式側断面図である。 【図５】従来の透過型消波構造物の一例としてカーテン
ウォール型式のものを示す側面図である。 【図６】従来の透過型消波構造物の他の例として没水水
平板型式のものを示す側面図である。 【符号の説明】 １ 没水水平板 ２ 鉛直平板 ３ 仕切り板 ３ａ 斜辺 ４ 支持枠 ５ 進入波の方向 ６ 長手方向 ８，９ 板構造体 １０ 水面
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 海底に立設されていて海水の透過を許容
する支持枠と、当該支持枠に支持されていて水面下に位
置して水平方向に延設された没水水平板と、当該没水水
平板の波下側の端部付近に進入波の進行方向と板面がほ
ぼ直交し水面を貫通するように立設された鉛直平板と、
上記没水水平板の上記鉛直平板が立設されていない側の
端部から水中に間隔を置いた近傍位置に、上記進入波の
進行方向と長さ方向がほぼ直交するように水面より下方
に位置して水平方向に延設されていることにより、上記
鉛直平板により反射されて上記没水水平板に沿って逆進
した反射波を低減する、少なくとも１枚以上の板構造体
とを備えたことを特徴とする、透過型消波構造物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24999694A JP3367768B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-09-19 | 透過型消波構造物 |
| TW084101934A TW288075B (ja) | 1994-04-05 | 1995-02-28 | |
| KR1019950007666A KR100212344B1 (ko) | 1994-04-05 | 1995-04-03 | 투과형 소파 구조물 |
| SG1995000211A SG47342A1 (en) | 1994-04-05 | 1995-04-04 | Flow-permeable breakwater structure |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9060694 | 1994-04-05 | ||
| JP6-90606 | 1994-04-05 | ||
| JP24999694A JP3367768B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-09-19 | 透過型消波構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324318A JPH07324318A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3367768B2 true JP3367768B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=26432069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24999694A Expired - Fee Related JP3367768B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-09-19 | 透過型消波構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367768B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101452184B1 (ko) * | 2013-01-17 | 2014-10-22 | 가톨릭관동대학교산학협력단 | Ｙ형 슬릿을 이용한 침식방지 구조물 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP24999694A patent/JP3367768B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07324318A (ja) | 1995-12-12 |
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