JP3717629B2 - 港湾構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外海に面した港湾の港口部の沖合いに波浪遮断構造物を配置した湾岸構造に関するもので、特に港口部での船舶の航路を直線状に確保した状態で、上記港湾内に進入する波浪を遮断する波浪遮断構造物を配置した湾岸構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、外海に面した港湾において、港湾の港口部から進入する波浪を防ぐために、第1に、港全体の計画段階から波浪の襲来を避けるように港口部を配置したり、また、第2に、図21に示すような、港湾1の港口部2の外側すなわち沖合いに港口部を覆い隠すような離岸堤3を配置することが行われていた。なお、図21において、点線は船舶の航路を示すものである。しかし、第1の方法では、船舶の航路に一定の制約が伴い、例えば湾の横側からの出入りを余儀なくされる不便があった。第2の方法では、港内4に出入りする船舶の航路が蛇行状となって複雑になりまた視界も悪いため、船舶の航行の安全性の確保や交通効率の面で問題があった。また、図22に示すように、港口部2を開閉できる可動式水門5を設置して波浪の激しい時には港口部2を閉鎖する例もあるが、可動式水門5の開閉機構が複雑であるため細かな保守点検を行う必要があるばかりでなく、耐用年数が短いといった問題があり、しかも故障の危険性も有していた。
【0003】
そこで、図23に示すような、船舶の航路を直線状に確保するとともに、港湾1内部への波浪の進入を防ぐための波浪フィルター構造物6が提案されている。この波浪フィルター構造物5は、港口部2の外側に、港口部2方向に突出する突堤1A,1Aと平行でかつ港口部2に対向する開口部6aを有する前壁6A,6A及びこの前壁6A,6Aの後端から上記突堤1A,1A方向に延長して接続されるような側壁6B,6Bを有するクランク状の構造物から成る。これは、上記港口部2を覆うとともに、上記開口部6aにより船舶の航路を直線状に確保するものである。波浪フィルター構造物6は、波浪の共振現象を利用して港内4へ進入する波浪を小さくするよう設計されもので、後述するように、一般に港内4では波浪は小さくなるが、逆に波浪が大きくなる水域が発生し、特に、フィルター構造物6に挟まれた領域でかつ船舶が航行する領域6Rでの波浪が異常に大きくなるという現象が発生する。船舶は、港湾1に出入りする際に上記領域6Rを通過するので、波浪フィルター構造物6を防波堤として用いた場合には、船舶の安全性に問題があった。また、上記フィルター構造物6は、平面形状も複雑であるので施工性が悪いという欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、船舶の航路を直線状に確保しながら港湾内部への波浪の進入を防ぐとともに、船舶の航路上に異常な波浪が生じないような波浪遮断構造物を配置した港湾構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の港湾構造は、港湾の港口部の外側すなわち沖合いに、上記港口部の左,右の突堤とほぼ平行に延長する、所定距離だけ離隔して配置された長さの等しい一対の離岸堤から成る波浪遮断構造物を、上記波浪遮断構造物の開口部が上記港口部に対抗するように設けるとともに、上記開口部の幅である上記離岸提間の距離を、上記港口部の幅とほぼ等しくなるようにしたことを特徴とする。
なお、上記波浪遮断構造物は一般に防波堤と呼ばれる直線状の構造物であるが、本発明の波浪遮断構造物は、2つの離岸堤により構成される開口部の幅が港湾の港口部の幅程度に確保されたものであればよく、形状としては必ずしも直線状に限るものではない。
【0006】
請求項2記載の港湾構造は、各離岸堤の長さをそれぞれ港湾の港口部の幅の0.5倍〜2.0倍とすることを特徴とする。
【0007】
請求項3記載の港湾構造は、波浪遮断構造物を港口部から上記開口部の幅の0.5倍〜2.0倍離れた沖合いに配置したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本実施の形態に係わる港湾構造を示す図で、港湾1の港口部2の外側に、上記港口部2の左右の突堤1A,1Aとほぼ平行に平面形状が棒状の一対の離岸堤7A,7Bが設けられている。上記各離岸堤7A,7Bの長さaは港口部2の幅Wの約1.2倍に設定してあり、上記離岸堤7A,7Bは上記港口部2の幅Wにほぼ等しい距離wだけ離れて配置され、開口部7aを形成している。このような1対の離岸堤7A,7Bから成る構造物を、以下波浪遮断構造物7という。 上記波浪遮断構造物7は、図1に示すように、開口部7aが船舶の航路を直線状に確保できるように、港湾1の港口部2と対向するように配置され、かつ、港口部2から上記港口部2の幅Wにほぼ等しい距離bだけ離れた沖合いに配置されている。なお、同図において、点線は船舶の航路を示すものである。
【0009】
図2(a)は、水深H=16m、港口部2の幅をW=50m、波浪遮断構造物7の開口部7aの幅をws=50m、離岸堤7A,7Bの長さをa=60m、港口部2との距離をb=54mと設定し、外海から図中矢印で示す方向から、波高A0,周期T=9sec.(波長L=98m)の規則的な波浪が入射した場合を想定し、港湾1近傍の波浪の状態を数値シミュレーションした図である。同図において、等高線の各数値は、港湾1近傍において発生した波浪の波高Aと上記入射波浪の波高A0との比で、波高減衰率WA=A/A0を表わすものである。
また、図2(b)は、港湾1の港口部2近傍に防波堤がない場合の波高減衰率の数値シミュレーション結果で、図3(a)は、50mの離岸堤3を港口部2から54mの位置に設置し場合の波高減衰率の数値シミュレーション結果で、図3(b)は、前壁幅c=120m,開口部5aの幅wf=50m,側壁長d=60mの波浪フィルター構造物6を設置し場合の波高減衰率の数値シミュレーション結果である。なお、上記各シミュレーションにおいて、水深H及び入射波浪周期Tの設定は上記波浪遮断構造物7を設置した場合と同一ある。
【0010】
港湾1に防波堤がない場合には、図2(b)に示すように、港内4の港口部2近傍における波高減衰率WAはWA>0.8となり、港内4においてもWA>0.6となる領域が広く分布しており、入射波浪は港口部2より港内4に深く進入して来ていることが分かる。また、従来のように離岸堤3を設置し場合でも、図3(a)に示すように、港口部2近傍ではWA>0.8となり、港内4でもWA>0.4となる領域が広く分布している。
一方、港口部2に波浪フィルター構造物6を設置し場合には、図3(b)に示すように、港内4の波高減衰率WAはWA<0.2となり、入射波浪はほとんど港内4に進入して来ないことが分かる。しかしながら、フィルター構造物6の船舶が航行する領域6Rでは最大でWA>1.6、すなわち入射波の波高の1.6倍もの波高を持つ異常波浪が発生していることがわかる。上記WAの値が1を越えるということは、とりもなおさず上記波浪フィルター構造物6内において波の共振現象が起こり、入射波浪の波高よりも高い波高の波浪が発生したものと考えられる。
それに対し、波浪遮断構造物7を港口部2の近傍に設置した場合には、図2(a)に示すように、港内4の波高減衰率WAはWA<0.2と上記波浪フィルター構造物6と同等の値であり、かつ船舶が航行する領域7Rでも波高減衰率WAは最大でほぼWA=1.0である。これは、上記波浪遮断構造物7と港口部2に囲まれた領域7Rにおいては、波浪の共振現象が起こらず、したがって、船舶が航行する領域7Rでは入射波の波高を越える波高を持つ波浪が発生していないことを示している。
【0011】
図4,図5は、上記各港湾の状態に対し、入射波浪の周期TをT=16sec.(波長L=193m)と長くした場合の港湾近傍に発生する波浪の波高減衰率の数値シミュレーション結果を示す図である。
港湾1に防波堤がない場合には、図4(b)に示すように、港内4でWA>0.4となる領域が広く分布しており、入射波浪は港内4に深く進入して来ていることが分かる。但し、波長Lがは港口部2の幅Wより大きいので、上述した図2(b)の場合よりも入射波浪の進入は少なくなっている。また、離岸堤3を設置し場合も、図5(a)に示すように、港内4でWA>0.4となる領域が広く分布している。波浪フィルター構造物6を設置し場合には、図5(b)に示すように、入射波浪はほとんど港内4に進入せず、船舶が航行する領域6RでもWA=0.4と波の共振現象は起こっていないが、波浪フィルター構造物6内の側壁6B付近ではWA>0.8となる領域がある。これは、入射波浪の波長Lが2倍近く(1.78倍)になっても共振の影響が残っていることを示すもので、波浪フィルター構造物6内では広い入射波長領域で共振による異常波浪が発生するものと考えられる。
一方、波浪遮断構造物7を設置した場合は、図4(a)に示すように、港内4の波高減衰率WAはWA<0.2と上記波浪フィルター構造物6と同等の値であり、かつ船舶が航行する領域7Rでも波高減衰率WAは最大でほぼWA=0.2で、波浪フィルター構造物6を設置し場合よりも小さくなっている。したがって、波浪遮断構造物7を設置した場合には、広い入射波長領域で港内4への波浪の進入を防ぐことができるとともに、船舶が航行する領域7Rでも異常波浪の発生を防ぐことができる。
【0012】
次に、図6(a)に示すような、幅50mの水路8を設け、入射波浪の波長LをW/L=0.2〜1.4の範囲で変え、上記水路8に進入してくる波浪及び水路8の入口周辺(航行路)の波高減衰率を数値シミュレーションにより求めた。なお、同図において、Wtは上記水路8に進入する波浪の波高減衰率で、Wrは図6(a)の点線で囲われた水路8の入口周辺(航行路)の領域Rで発生する波浪の波高減衰率である。水深はH=16mとした。
図6(b)は、上記防波堤を設置しないときに水路8内に進入する波浪の波高減衰率を示すもので、港口部2の幅Wより波長の長い波浪はほとんど減衰せずに水路8内に進入し、港口部2の幅Wより波長の短い波浪は水路8内で干渉しあい、波高減衰率WtがWt=0.9〜1.1の波浪が発生する。また、水路8の入口周辺では、図6(c)に示すように、波浪の入射波と反射の干渉により、Wt=0.7〜1.3の波浪が発生する。
また、波浪フィルター構造物6を設置した場合についても数値シミュレーションを行った。図7(a)は、波浪フィルター構造物6のモデルを示すもので、wf=ws=W=50m,前壁長(航路内で開口部5aを含む)=110m,側壁長(航路内)=54mである。このとき、水路8内に進入する波浪の波高減衰率Wtは、図7(b)に示すように、W/L=0.3〜0.65の範囲でWt<0.6となり波浪の遮蔽効果はあるが、図7(c)に示すように、水路8の入口周辺では、W/L=0.3〜0.65の範囲でWt>1.5の異常波浪が発生し、特にW/L=0.45〜0.5の範囲ではWt>2.となり、船舶の航行安全性に問題があることがわかる。
【0013】
図8は、水路8の手前に波浪遮断構造物7を設置した場合の数値シミュレーションのモデルで、上記波浪遮断構造物7の離岸堤7A,7Bの長さa,港口部2からの距離bは、a=30〜90m(a/W=0.3〜1.8),b=27〜95m(b/W=0.54〜1.90)と変化させた。なお、上記波浪遮断構造物7の開口部7aの幅wsは港口部2の幅Wとほぼ等しいとした。
図9(a)は、a=30m(a/W=0.6),b=54m(b/w=1.08)ときのW/Lと水路8内に進入する波浪の波高減衰率Wtを示すグラフで、図9(b)は、そのときの水路8の入口周辺の波高減衰率Wrを示すグラフである。この場合は、L<0.6の長波長の波浪に対する遮断効果が小さく、Wrの最大値も大きいので設置の効果は小さい。
また、図10(a),(b)は、aを45m(a/W=0.9)に延ばしたときのWtとWrを示すグラフで、W/L=0.25〜0.7の範囲でWt<0.6となり、上述した波浪フィルター構造物6を設置した場合と同等以上の波浪遮蔽効果あるだけでなく、水路8の入口周辺でもWrの最大値はほぼ1.5以下で、共振による異常波浪の発生も見られない。
【0014】
図11(a),(b)は、aを最適値であるa=60m(a/W=1.2)としたときのWtとWrを示すグラフで、W/L<0.6の範囲でWt<0.6となり、特に暴風時等の長周期の波浪に対して遮蔽効果があるだけでなく、L>1.0でのWtの増加傾向も図7の場合よりかなり小さくなっている。また、水路8の入口周辺でもWrの最大値はほぼ1.5以下で、共振による異常波浪の発生は見られない。
また、図12(a),(b)は、a=75m(a/W=1.5)としたときのWtとWrを示すグラフで、Wt<0.6となる範囲は上記a/W=1.2の場合よりやや狭くなり、L>1.0でのでのWtの最大値も増加している。
図13(a),(b)は、a=90m(a/W=1.8)としたときのWtとWrを示すグラフで、Wt<0.6となる範囲は更に小さくなり、L>1.0でのでのWtの最大値も増加している。したがって、離岸堤の長大化は施工面で不利であることを考え併せると、a=75mは離岸堤7A,7Bの長さの上限であると考えられる。なお、a=75m,90mの場合でも共振による異常波浪の発生は見られない。
【0015】
図14(a)は、a=60m(a/W=1.2),b=27m(b/w=0.54)ときのW/Lと水路8内に進入する波浪の波高減衰率Wtを示すグラフで、図14(b)は、そのときの水路8の入口周辺の波高減衰率Wrを示すグラフである。この場合は、W/L<0.4の狭いでしかWt<0.6とならず、W/L>1.0の範囲はWtの最大値も大きいが、水路8の入口周辺で共振による異常波浪の発生も見られないので、波浪フィルター構造物6を設置した場合よりは有効である。また、図15(a),(b)は、bを40m(b/W=0.8)としたときのWtとWrを示すグラフで、W/L<0.7の範囲でWt<0.6となり、波浪遮断構造物7の波浪遮蔽効果が現われてきてる。
【0016】
図16(a),(b)は、bを最適値であるb=54m(b/W=1.08)としたときのWtとWrを示すグラフで、図12のグラフと同一である。b=40mの場合に比べて、Wtの値そのものが小さくなり、充分な波浪遮蔽効果が得られることが分かる。
また、図17(a),(b)は、b=67m(b/W=1.34)としたときのWtとWrを示すグラフで、上記b=54mのときに比べて、W/L=0.6〜0.8の範囲でWtが減少しているが、W/L<0.4の範囲でWtが増加しており、波浪遮蔽効果は低下し始めている。
また、図18(a),(b)は、b=80m(b/W=1.6)としたときのWtとWrを示すグラフで、Wt<0.6となる領域はW/Lが大きくなる方向へ変化し、W/L<0.3の範囲でWtが増加しており、長波長での波浪遮蔽効果は更に低下する。また、W/L>1.0でのWtの最大値も増加している。
図19(a),(b)は、b=95m(b/W=1.9)としたときのWtとWrを示すグラフで、Wt<0.6となる範囲はL=0.35〜0.85と広いが、W/L>1.0でのWtの最大値も大きくなる。また、沖合いに出るほど水深が深くなるので、bを大きくすると施工面で不利であることを考え併せると、b=95mは港口部2と波浪遮断構造物7との距離の上限であると考えられる。
【0017】
このように、本実施の形態によれば、1対の離岸堤7A,7Bを港口部2の幅にほぼ等しい間隔だけ離して配置した波浪遮断構造物7を港口部2の沖合いに設置した湾岸構造としたので、航行する船舶の航路が直線上に確保され、航路が単純化されて船舶の航行が便利になるだけでなく、視認性も良いので船舶の安全性も向上する。
また、波浪遮断構造物7は、波浪の共振現象を利用するのではなく、港口部2の沖合い側に1対の離岸堤7A,7Bによって疑似的な港口部である開口部7aを設けた2重港口部構造により進入する波浪を減衰させているので、港内4に進入しようとする波浪を効果的に遮断できるだけでなく、航路上の波浪も異常に大きくなることがないので、船舶の安全性を確保できる。
更に、波浪遮断構造物7には可動部分がないだけでなく、構造そのものが1対の離岸堤7A,7Bを所定の距離離して配置した単純なものであるので、施工性,耐久性に優れているだけでなく、港湾1の沖合いに独立に設置できるので、新設の港湾のみならず既設の港湾へ設置することも可能である。
【0018】
なお、本実施の形態においては、上記離岸堤7A,7Bを直線状の構造物としたが、離岸堤の形状としては、図20(a)に示すように、沖合い側が港口部2に平行で、開口部7aを形成する辺の長さが開口部7aと反対側の辺の長さより長い台形状であっても、図20(b)に示すように、緩い円弧状であっても同様の効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の湾岸構造は、港湾の港口部の外側に、上記港口部の左,右の突堤とほぼ平行に延長する、所定距離だけ離隔して配置された長さの等しい一対の離岸堤から成る波浪遮断構造物を、上記波浪遮断構造物の開口部が上記港口部に対抗するように設けるとともに、上記開口部の幅である上記離岸提間の距離を、上記港口部の幅とほぼ等しくなるようにしたので、上記開口部と港口部との2重港口部構造により進入する波浪を減衰させ港内に進入する波浪を有効に遮断できるだけでなく、航路上の波浪も異常に大きくなることがないので、船舶の安全性を確保することができる。また、船舶の航路を直線的にできるので、船舶の航行が便利になる。更に、離岸堤の構造も配置方法も単純なものであるので、港湾の施工性や耐久性も優れている。
【0020】
また、請求項2記載の港湾構造は、各離岸堤の長さを港湾の港口部の幅の0.5倍〜2.0倍としたので、港内に進入しようとする波浪の遮断効果を向上させることができるだけでなく、各離岸堤の長さも港湾の港口部の幅の2倍以下なので、施工性にも優れている。
【0021】
また、請求項3記載の港湾構造は、離岸堤を港口部から上記開口部の幅の0.5倍〜2.0倍離れた沖合いに設置したので、港内に進入しようとする波浪の遮断効果を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる港湾構造を示す図である。
【図2】波浪の波高減衰率の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図3】波浪の波高減衰率の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図4】入射波浪の周期を変えた時の波高減衰率の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図5】入射波浪の周期を変えた時の波高減衰率の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図6】防波堤がない場合の港口部近傍の発生波浪のシミュレーション結果を示す図である。
【図7】港口部近傍に波浪フィルター構造物を設置したときに発生する波浪のシミュレーション結果を示す図である。
【図8】港口部近傍に波浪遮断構造物を設置したモデルを示す図である。
【図9】波浪遮断構造物の長さを変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図10】波浪遮断構造物の長さを変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図11】波浪遮断構造物の長さを変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図12】波浪遮断構造物の長さを変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果(最適値)を示す図である。
【図13】波浪遮断構造物の長さを変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図14】波浪遮断構造物の設置位置を変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図15】波浪遮断構造物の設置位置を変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図16】波浪遮断構造物の設置位置を変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図17】波浪遮断構造物の設置位置を変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図18】波浪遮断構造物の設置位置を変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図19】波浪遮断構造物の設置位置を変えたとき港湾近傍に発生する波浪の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図20】本発明の実施の形態に係わる波浪遮断構造物の他の構成を示す図である。
【図21】従来の離岸堤を設置した港湾構造を示す図である。
【図22】従来の可動式水門を口に設置した港湾構造を示す図である。
【図23】波浪フィルター構造物を港口に設置した港湾構造を示す図である。
【符号の説明】
1 港湾
2 (港湾の)港口部
3 離岸堤
4 港内
5 水門
6 波浪フィルター構造物
6a 開口部
6A,6B 前壁
7 波浪遮断構造物
7A,7B 離岸堤
7a 開口部
Claims (3)
- 港湾の港口部の外側に、上記港口部の左,右の突堤とほぼ平行に延長する、所定距離だけ離隔して配置された長さの等しい一対の離岸堤から成る波浪遮断構造物を、上記波浪遮断構造物の開口部が上記港口部に対抗するように設けるとともに、上記開口部の幅である上記離岸提間の距離を、上記港口部の幅とほぼ等しくなるようにしたことを特徴とする港湾構造。
- 離岸堤の長さを、港湾の港口部の幅の0.5倍〜2.0倍とすることを特徴とする請求項1記載の港湾構造。
- 離岸堤を、港口部から上記港口部の幅の0.5倍〜2.0倍離れた沖合いに配置したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の港湾構造。
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