JP4051652B2

JP4051652B2 - 環境協調型防波堤

Info

Publication number: JP4051652B2
Application number: JP29390299A
Authority: JP
Inventors: 克彦倉田; 裕作田中; 崇志石崎; 秀満松本
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: JP2001115429A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、港湾内の環境の保全および創造に寄与する環境協調型防波堤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境の保全および創造を目指した港湾の整備が推し進められており、防波堤についても、この観点から種々の見直しが行なわれている。そして従来、環境保全（水質保全）を目指した防波堤としては、堤本体としてのケーソンを透過型として港湾内・外の海水を交換可能とし、必要に応じてケーソン内部に浄化材を配設したものが既に提案され（例えば、特開平１１−５０４２４号公報、特開平１１−１５８８３７号公報等参照）、また、環境の創造を目指した防波堤としては、堤本体の背後に、藻付着部を有する箱形格子状天端ブロックを敷設してなる人工磯根（消波構造物）を配したものが既に提案されている（特開平９−５１７３７号公報）。このうち、後者の防波堤は、堤本体を、前記透過型ケーソンで構成し、あるいはテトラポットを積み重ねた透過構造とすることで、堤本体を通過した新鮮な海水が消波構造物に流れ込み、水質保全はもとより藻場、魚介類の繁殖場として有用となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した透過型の堤本体の背後に消波構造物を配する防波堤によれば、防波堤としての本来的な機能を損なわないようにするには、堤本体の透過面積を無制限に大きくすることはできず、その上、透過孔内で海水の澱みが生じ易いこともあって、それほどの海水流通は期待できず、背後水域への新鮮な海水の供給量が不足して、水質保全および環境創造の両面で、大きな効果を期待できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、防波機能を損なうことなく背後海域へ新鮮な海水を大量に供給できるようにし、もって港湾内の水質保全と環境創造とに大きく寄与する環境協調型防波堤を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、堤本体の天端高さを最高潮位よりは高いが標準の設計高さよりも低い高さに設定し、該堤本体の背後に造成した裏込層の天端に没水透過型消波構造物を配置し、かつ前記堤本体と前記消波構造物との間に、遊水部を設けたことを特徴とする。
このように構成した環境協調型防波堤においては、海水が堤本体を越波して背後の消波構造物へ大量に流れ込むが、消波構造物がその波動エネルギーを吸収して波を消散させる。しかも、消波構造物は没水透過型となっているので、その内部は藻や魚介類の生息域として提供される。さらに、堤本体と消波構造物との間に、遊水部を設けることで、越波が、一旦この遊水部に落ち込んだ後、消波構造物へ流動するので、消波構造物にかかる衝撃が緩和される。
【０００６】
本発明において、上記堤本体の形式は任意であるが、水深が深く、来襲波浪の大きい海域には、安定性に優れたケーソン形式とする。この場合、ケーソンとしては、消波機構を前面に有する直立消波型ケーソンを用いるのが望ましく、これにより消波効果のより高い防波堤を提供できる。
また、上記消波構造物は、透過型消波ブロックを構成要素とするのが望ましい。このような構造形式の消波ブロックは、優れた消波効果を奏するばかりか、その内部に広い中空部を確保できて水生生物の生息に好適となる。
【０００７】
本発明は、上記消波構造物の陸側端部の上に、鉛直壁を設ける構成とすることができ、このような鉛直壁を設けることで、消波効果がより一層高まり、消波構造物の幅を可及的に狭く設定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態としての環境協調型防波堤を示したもので、海底に造成した基礎マウンド１上に据付けられた堤本体２と、堤本体２の背後海域Ａの海底に造成された裏込層３と、この裏込層３の天端に配置された没水透過型消波構造物４とから概略構成されている。
【０００９】
基礎マウンド１は、ここでは捨石マウンドからなっており、その天端は平坦に均され、また、その、沖合海域Ｂに対向する法面とこれに続く天端は大型の被覆石５により保護されている。
基礎マウンド１上の堤本体２は、ここでは直立消波型ケーソンからなっている。この直立消波型ケーソンは、内部に中詰め材を充填してなるケーソン本体６とこのケーソン本体６の、沖合海域Ｂ側に一体に設けられた消波機構７とからなっている。消波機構７は、例えば多数のスリット８ａを有する前壁８の背後に遊水室９を設けた箱形状をなしており、その前壁８のスリット８ａを通して遊水室９に海水を出入りさせる際、波動エネルギーを吸収して大きな消波効果を発揮するものとなる。しかして、この堤本体２は、最高潮位H.W.L よりは高いが、後述する標準の設計高さよりも十分に低くなるように天端高さが設定されており、したがって、沖合海域Ｂから比較的大きな波浪が来襲する場合は、該堤本体２を越波して大量の海水が背後の消波構造物４へ流れ込むようになる。
【００１０】
裏込層３は、基礎マウンド１との間に適宜の距離をおいて造成された土留めマウンド１０と、堤本体２を含む基礎マウンド１との間に設けられている。土留めマウンド１０は、ここでは基礎マウンド１と同様に捨石マウンドからなっており、その天端は、最低潮位L.W.L よりも低いが基礎マウンド１よりはかなり高くなるように設定されている。この裏込層３は、浚渫土、石、土砂、建設廃材等の埋立材を投棄することにより造成されたもので、その天端は、土留めマウンド１０の天端よりもわずか低くなるように平坦に均され、必要によりその天端には、大型の被覆石１２が敷設されている。なお、裏込層３の造成に浚渫土を用いる場合は、基礎マウンド１や土留めマウンド１０からの土砂の流出を防止するため、両マウンドの相対向する法面１ａおよび１０ａに防砂シート（図示略）を予め敷設するのが望ましい。
【００１１】
上記消波構造物４は、ここでは図２に示すような透過型消波ブロック１３を、上記裏込層３の天端（場合によっては、被覆石１２の上面）に密に配列することにより構築されており、その天端は、常時没水するようになっている。
この消波構造物４を構成する透過型消波ブロック１３は、特開平８−３９６５号公報に開示されたものと同じもので、側面と底面とに大きな開口１４を有する直方体状のブロック本体１５の上面に複数の通水孔１６を設けており、その内部は広い遊水部１７として提供されている。この透過型消波ブロック１３は、その遊水部１７に通水孔１６を通して海水が出入りする際、波動エネルギーを吸収し、大きな消波効果を発揮するものとなる。
【００１２】
本第１の実施の形態において、上記消波構造物４は、堤本体２に対して間隔を開けて敷設されており、この消波構造物４と堤本体２との間は遊水部（水叩き部）１８として提供されている（図１）。この遊水部１８の底面は、前記被覆石１２をそのまま露出させてもよいが、図示のようにコンクリート層１９で覆ってもよい。なお、コンクリート層１９で覆う場合は、水中コンクリートを場所打ちしても、別途工場製作したコンクリート版を敷いてもよい。
【００１３】
上記のように構成した環境協調型防波堤においては、沖合海域Ｂから来襲する波浪がそれほど大きくない場合は、波浪の大部分が堤本体２に前面に衝突し、その波動エネルギーの大部分が消波機構７により吸収されて波が消失する。一方、沖合海域Ｂから比較的大きな波浪が来襲すると、堤本体２を越波して大量の海水が背後の消波構造物４へ流れ込む。この時、堤本体２を越波した海水は、先ず堤本体２の直後の遊水部１８に落下し、一次的に波動エネルギーが減衰された後、消波構造物４に流れ込む。消波構造物４は、前記したように透過型消波ブロック１３を構成要素としており、海水は、各透過型消波ブロック１３の上面の通水孔１６を出入りする間に次第にその波動エネルギーを弱め、静穏でかつ新鮮な海水が港湾内に向かう。しかも、各消波構造物４は、常時没水して透過型消波ブロック１３の内部を広い遊水部１７として提供しているので、堤本体２の背後に水生生物の生息環境が創造され、消波構造物４に魚介類や藻が繁殖するようになる。なお、本防波堤によれば、堤本体２とその背後の消波構造物４とが一体となって来襲波浪を消散させるので、堤本体２はそれほど大断面積とする必要はなく、その分、堤本体１自体の製作並びに基礎マウンド１の造成が簡単となり、その上、基礎マウンド１上への堤本体２の据付けも簡単となる。
【００１４】
ここで、上記のごとき環境調和型防波堤と標準の防波堤との断面比較を行うと、下記のとおりとなっている。
すなわち、防波堤を越波する波の伝達率Ｋは、防波堤の設計潮位（ＤＬ＝±０ｍ）からの天端高さをＲ，来襲波浪の高さをＨ1/3 とすると、下記(1) で与えられることが知られている。
Ｋ＝0.3 ×（ 1.1−Ｒ／Ｈ1/3 ） …(1)
ここで、許容伝達率Ｋt として0.1 の値を採用し、来襲波浪の大きさをＨ1/3 ＝12ｍ（周期Ｔ1/3 ＝14sec ）とすると、上記(1) は下記(2) 式のようになり、これより、防波堤の標準の天端高さＲは、＋9.2 ｍとなる。
Ｋt ＝0.3 ×（ 1.1−Ｒ／12）＝0.1 …(2)
【００１５】
一方、上記実施の形態の環境調和型防波堤における堤本体２の天端高さＲを４ｍと仮定してその伝達率Ｋt1を求めると、上記(1) は下記(3) 式のようになって、堤本体２の伝達率Ｋt1は0.23となり、これより、越波により発生する波の高さは、12×0.23＝2.8 ｍとなる。
Ｋt1＝0.3 ×（ 1.1−４／12）＝0.23 …(3)
また、上記消波構造物４の伝達率をＫt2とし、この伝達率Ｋt2と前記堤本体２の伝達率Ｋt1とを掛け合せた値を、下記(4) 式のように前記標準の許容伝達率Ｋt と一致させる。
Ｋt ＝Ｋt1×Ｋt2 …(4)
この場合、前記したようにＫt ＝0.1 ，Ｋt1＝0.23であるので、上記(4) 式より消波構造物４の伝達率Ｋt2としては、0.43が必要となる。
【００１６】
また、消波構造物４の幅Ｂと伝達波の波長Ｌ₀ との間には、実験によれば下記(5) 式の相関がある。
Ｂ／Ｌ₀ ＝0.2 …(5)
ここで、消波構造物４の上面高さを−３ｍと仮定する．越波により発生する波の周期は来襲波と同じＴ1/3 ＝14sec とみることができ、伝達波の波長はＬ₀ ＝306 ｍとなる。すなわち、この波長Ｌ₀ を(5) 式に代入することにより消波構造物４の幅Ｂは、Ｂ＝0.2 ×306 ＝61.2ｍとなり、消波構造物４としては、約60ｍの幅が必要になることが分かる。
【００１７】
図３は、本発明の第２の実施の形態としての環境協調型防波堤を示したものである。本第２の実施の形態の特徴とするところは、堤本体２の背後の裏込層２０を捨石マウンドから形成して前記土留めマウンド１０（図１）を省略し、また、消波構造物２１は、より大型の透過型消波ブロック２２を用いて構築して、その陸側端部の透過型消波ブロック２２の上に鉛直壁２３を立設した点にある。なお、他の構成要素は、前出図１に示したもの同じであるので、ここでは、同一要素に同一符号を付している。
本第２の実施の形態において、上記鉛直壁２３は、最高潮位H.W.L と最低潮位L.W.L との中間位置に天端が位置するようにその高さが設定されており、この鉛直壁２２の存在によって消波効果がより一層高まり、上記第１の実施の形態における消波構造物４と同じ伝達率を得ようとする場合は、該消波構造物２１の幅を、前記消波構造物４の幅の1/2 〜1/3 とすれば足り、その分、裏込層２０および消波構造物２１の構築は容易となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る環境協調型防波堤によれば、越波を許容する堤本体とその背後の没水透過型消波構造物とを組合せることで、防波機能を損なうことなく背後水域へ新鮮な海水を大量に供給できるようになり、港湾内の水質保全と水生生物の生息域の創造とに大きく寄与する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての環境協調型防波堤の全体構造を示す断面図である。
【図２】本環境協調型防波堤における消波構造物を構成する透過型消波ブロックの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての環境協調型防波堤の全体構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１基礎マウンド
２堤本体
３，２０裏込層
４，２１消波構造物
６ケーソン
７消波機構
１０土留めマウンド
１２被覆石
１３透過型消波ブロック
１８堤本体背後の遊水部
２３鉛直壁

Claims

堤本体の天端高さを最高潮位よりは高いが標準の設計高さよりも低い高さに設定し、該堤本体の背後に造成した裏込層の天端に没水透過型消波構造物を配置し、かつ前記堤本体と前記消波構造物との間に、遊水部を設けたことを特徴とする環境協調型防波堤。
堤本体が、ケーソンからなることを特徴とする請求項１に記載の環境協調型防波堤。
ケーソンが、消波機構を前面に有する直立消波ケーソンであることを特徴とする請求項２に記載の環境協調型防波堤。
消波構造物が、透過型消波ブロックを構成要素としていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の環境協調型防波堤。
消波構造物の陸側端部の上に、鉛直壁を設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の環境協調型防波堤。