JP3790639B2 - 消波構造体と消波方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、消波構造体に係り、更に詳しくは、消波装置により波エネルギーを減衰させて港湾域の静穏度を向上させる防波堤若しくは護岸等における消波構造体とその消波方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、港湾域における静穏度の向上のため、若しくは、周辺海域の反射波災害及び周辺海域環境への副次的な影響を軽減するため、波の反射波を低減させる方法としては、傾斜堤や直立護岸形式の直立式消波工が知られている。
【0003】
これらの具体的な構成として、直立式消波構造物ではスリット式ケーソンや、ブロック積み工法があり、その前面にスリットや円孔等の狭窄部があり、背後の不透過性壁との間に、遊水室と称される水域がある。
【0004】
そして、反射波の低減に有効なのは、一般に前記遊水室の幅が入射波の波長の約1/4程度にすることであることが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の直立消波工では、遊水室の幅として入射波の波長の約1/4程度が必要となるので、長周期波を対象とするときには、大断面になりやすく、建設コストが膨大となり、また、消波構造物の前面壁にはスリット孔や円孔及び突起があるなど、港湾域に設けるには船の接岸に適していない壁構造であるという課題がある。本発明に係る消波構造体と消波方法は、このような課題を解消するために提案されるものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る消波構造体の上記課題を解決するための要旨は、不透過性の堤の前面に、該堤の前端面から所要の間隙Bをおいて一様に延設して併設し、かつ、海底面との間に間隙を有して少なくともほぼ海面に至る長さの垂下板を設け、入射波長L、前記垂下板の喫水深さdとして、B/L(遊水幅比)=d/L(波長喫水比)=0.1としたことである。
【0007】
前記垂下板の前方に、所要の間隙をおいて前記垂下板の喫水深さと異なる喫水深さにした次段の垂下板を設けて、複数の垂下板を堤の前面に設けたこと、;
前記堤と垂下板との間において、海底面から前記垂下板の下端部にほぼ至る長さで、当該垂下板と所要の間隙をおいて突出板を突設したことを含むものである。
【0008】
本発明の消波方法は、不透過性の堤の前面に、該堤の前端面から所要の間隙Bをおいて一様に延設して併設し、かつ、海底面との間に間隙を有して少なくともほぼ海面に至る長さの一つまたは複数の垂下板を設け、入射波長L、前記垂下板の喫水深さdとして、B/L(遊水幅比)=d/L(波長喫水比)=0.1とした消波構造体を形成し、遊水室内でのピストンモードの波浪共振による垂下板の下端部での渦流れの増大現象を起こさせることである。
【0009】
本発明に係る消波構造体と消波方法とにおいて、垂下板の存在により、遊水室内でのピストンモードの波浪共振による垂下板の下端部での渦流れが、吃水(喫水)深さと遊水室の幅とによって増大現象を起こし、当該垂下板の前後の水位変動の位相差で反射波エネルギーが散逸(消勢)するものである。これにより、例えば、従来のスリット式反射波低減工に比して、本発明の消波構造体と消波方法における必要な遊水幅は、略半分以下にすることが出来るとともに、長周期の波長に対しても消波効果が認められて、消波構造体の全体構造をコンパクトにすることが可能となってコスト低減となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る消波構造体と消波方法について図面を参照して説明する。本発明の消波構造体1は、図1に示すように、不透過性の直立堤2の前面に、該直立堤2の前端面2aから所要の間隙Bをおいて、かつ、海底面3との間に間隙を有して、喫水深さdとして海面から突出させて略垂設された垂下板4により構成されている。直立堤2は、海側の壁面が直立したもの、若しくは略直立しているものを言い、請求項の堤は、主にこの直立堤2とこれに均等な堤を示すものである。
【0011】
前記垂下板4は、コンクリート製若しくは金属製で特に限定するものではなく、少なくともほぼ海面5に至る長さにされている。また、前記直立堤2に対して、図1の紙面直交方向に一様に延設されて併設されている。垂下板4の厚さは、下端部4aにおける渦流の増大に応じて適宜に設定されるものである。
【0012】
本発明の消波構造体と消波方法は、上記の消波構造体1により、直立堤2と垂下板4との間の遊水室C内でのピストンモードの波浪共振による垂下板4の下端部4aでの渦流れの増大現象を起こさせて、反射波エネルギーを散逸(消勢)させ、波を静穏にさせるものである。
以下に、本発明の消波構造体と消波方法に係る解析モデルによる実験例を示して、本発明の効果を明らかにするものである。
【0013】
【実施例】
本発明の第1実施例は、図2に示すように、垂下板4を間隙B=21cm、厚さ4.2cm、喫水深さd=21cmにセットして、水深h=42cmに設定されている。また、垂下板4の下端部4aの形状は、矩形状にされている。前記間隙B及び喫水深さdを水深hの半分に設定したものである。
【0014】
この状態で、入射波高Hを6cmと12cmとした場合の結果を、図3に説明図として示す。該説明図中でのCrは反射率、Cal(実線)は理論計算値、fcは線抵抗係数を各々示し、この場合fc=0.15としてある。また、d/Lは波長喫水比、B/Lは遊水幅比で共に無次元量である。
【0015】
この第1実施例によると、入射波長Lが長くなって長周期になると、反射率Crが最小で0.1程度になる。
【0016】
本発明の第2実施例は、図4に示すように、前記第1実施例に対して下端部4aのみを45°にカット(沖側をカット)してくさび型にし他は同様にしたものである。
【0017】
この第2実施例によると、図5に示すように、全体的に第1実施例に比べて反射率が小さくなっている。下端部4aをくさび型にしたことで、渦流の増大によって反射波エネルギーが散逸されていることがわかるものである。
【0018】
本発明の第3実施例は、図6に示すように、垂下板4を間隙B=29cm、厚さ4.2cm、喫水深さd=21cmにセットして、水深h=42cmに設定されている。また、垂下板4の下端部4aの形状は、第2実施例と同様にくさび型(45°)にされている。
【0019】
この状態で、入射波高Hを6cmと12cmとした場合の結果を、図7(イ)、(ロ)に説明図として示す。
【0020】
本発明の第4実施例は、図8に示すように、垂下板4を間隙B=29cm、厚さ4.2cm、喫水深さd=29cmにセットして、水深h=42cmに設定されている。また、垂下板4の下端部4aの形状は、くさび型にされている。
【0021】
この状態で、入射波高Hを6cmと12cmとした場合の結果を、図9に説明図として示す。B/L(=d/L)が0.1程度で反射率Crがもっとも小さくなっている。
【0022】
本発明の第5実施例は、図10に示すように、垂下板4に間隙B1をおいて第2の垂下板4bを設けた、二重構造の消波構造体1aとしたものである。垂下板4を間隙B2=29cm、厚さ4.2cm、喫水深さd2=29cm、垂下板4bを、B1=21cm、喫水深さd1=21cmで異なる喫水深さにセットして、水深h=42cmに設定されている。また、各垂下板の下端部4aの形状は、くさび型にされている。この状態で、入射波高Hを6cmと12cmとした場合の結果を、図11に説明図として示す。なお、図中のCAは付加質量係数であって、渦に作用する付加質量の程度を表す係数である。
【0023】
この二重構造の消波構造体1aでは、反射率Crが全体的に小さくなり、0.5以下がほとんどであり、消波効果が大きいことが判る。
【0024】
本発明の第6実施例は、図12に示すように、前記第4実施例(図8参照)に対して、海底面3から前記垂下板4の下端部4aにほぼ至る長さで、当該垂下板4と所要の間隙(4.2cm)をおいて、突出板6を突設したことが相違するものである。該突出板6の上端部の形状は45°にカットしたくさび型であって、その鋭端部分を岸側に向けた例が消波構造体1c(図12(イ)参照)、第7実施例として沖側に向けた例が消波構造体1d(図12(ロ)参照)である。これらの例では、突出板6の海底面3から先端までの長さvをv=15.1cmにしてある。
【0025】
この第6実施例と第7実施例の反射率Crは、図13(イ)、(ロ)にそれぞれ示してある。
【0026】
本発明の第8実施例は、図14に示すように、前記第5実施例(図10参照)に対して、前記突出板6を設けたことにおいて相違するものである。なお、突出板6の先端の鋭端部は岸側に向けてある。この実施例による反射率Crは、図15に示してある。
【0027】
この第8実施例によると、反射率Crのバラツキが少なく安定した消波効果が得られるものである。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る消波構造体は、不透過性の堤の前面に、該堤の前端面から所要の間隙Bをおいて一様に延設して併設し、かつ、海底面との間に間隙を有して少なくともほぼ海面に至る長さの垂下板を設け、入射波長L、前記垂下板の喫水深さdとして、B/L(遊水幅比)=d/L(波長喫水比)=0.1としたものなので、従来のスリット式反射波低減工に比して、本発明の消波構造体における必要な遊水幅は、略半分以下にすることが出来るとともに、長周期の波長に対しても消波効果が認められて、消波構造体の全体構造をコンパクトにできてコストの低減となるという優れた効果を奏するものである。
【0030】
前記垂下板の前方に、所要の間隙をおいて次段の垂下板を設けて、複数の垂下板を消波構造体の前面に設けたことで、更に消波エネルギーが散逸されるという優れた効果を奏するものである。
【0031】
前記堤と二重垂下板との間において、海底面から前記垂下板の下端部にほぼ至る長さで、当該垂下板と所要の間隙をおいて突出板を突設したことで、入射波が長周期であっても広範囲で対応できて、反射率を低減させるという優れた効果を奏するものである。
【0032】
本発明の消波構造体は、不透過性の堤の前面に、該堤の前端面から所要の間隙Bをおいて一様に延設して併設し、かつ、海底面との間に間隙を有して少なくともほぼ海面に至る長さの一つまたは複数の垂下板を設け、入射波長L、前記垂下板の喫水深さdとして、B/L(遊水幅比)=d/L(波長喫水比)=0.1とした消波構造体を形成し、遊水室内でのピストンモードの波浪共振による垂下板の下端部での渦流れの増大現象を起こさせる消波方法なので、必要な遊水幅を略半分以下にすることが出来るとともに、長周期の波に対しても消波効果が認められて、消波構造体の全体構造をコンパクトにできてコストの低減となるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る消波構造体の概略モデル構造を示す説明図である。
【図2】同本発明の第1実施例に係る構成を示す断面図である。
【図3】同本発明の第1実施例に係る反射率の説明図である。
【図4】同本発明の第2実施例に係る構成を示す断面図である。
【図5】同本発明の第2実施例に係る反射率の説明図である。
【図6】同本発明の第3実施例に係る構成を示す断面図である。
【図7】同本発明の第3実施例に係る反射率の説明図(イ)、(ロ)である。
【図8】同本発明の第4実施例に係る構成を示す断面図である。
【図9】同本発明の第4実施例に係る反射率の説明図である。
【図10】同本発明の第5実施例に係る構成を示す断面図である。
【図11】同本発明の第6実施例に係る反射率の説明図である。
【図12】同本発明の第6実施例に係る構成を示す断面図(イ)と第7実施例の断面図(ロ)である。
【図13】同本発明の第6実施例に係る反射率の説明図(イ)と、第7実施例に係る反射率の説明図(ロ)である。
【図14】同本発明の第8実施例に係る構成を示す断面図である。
【図15】同本発明の第8実施例に係る反射率の説明図である。
【符号の説明】
1,1a,1b,1c,1d 消波構造体、2 直立堤、3 海底面、
4,4b 垂下板、5 海面、6 突出板。
Claims (4)
- 不透過性の堤の前面に、該堤の前端面から所要の間隙Bをおいて一様に延設して併設し、かつ、海底面との間に間隙を有して少なくともほぼ海面に至る長さの垂下板を設け、入射波長L、前記垂下板の喫水深さdとして、
B/L(遊水幅比)=d/L(波長喫水比)=0.1としたこと、
を特徴とする消波構造体。 - 垂下板の前方に、所要の間隙をおいて前記垂下板の喫水深さと異なる喫水深さにした次段の垂下板を設けて、複数の垂下板を堤の前面に設けたこと、
を特徴とする請求項1に記載の消波構造体。 - 堤と垂下板との間において、海底面から前記垂下板の下端部にほぼ至る長さで、当該垂下板と所要の間隙をおいて突出板を突設したこと、
を特徴とする請求項2に記載の消波構造体。 - 不透過性の堤の前面に、該堤の前端面から所要の間隙Bをおいて一様に延設して併設し、かつ、海底面との間に間隙を有して少なくともほぼ海面に至る長さの一つまたは複数の垂下板を設け、入射波長L、前記垂下板の喫水深さdとして、
B/L(遊水幅比)=d/L(波長喫水比)=0.1とした消波構造体を形成し、遊水室内でのピストンモードの波浪共振による垂下板の下端部での渦流れの増大現象を起こさせること、
を特徴とする消波方法。
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