JP3790639B2

JP3790639B2 - 消波構造体と消波方法

Info

Publication number: JP3790639B2
Application number: JP13424499A
Authority: JP
Inventors: 孝幸中村
Original assignee: 株式会社三柱
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: KR20000075436A; KR100684814B1; JP2000319841A

Description

【０００１】
【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

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。