JP4336323B2 - Seawater exchange caisson - Google Patents
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Description
本発明は、護岸と防波堤とで形成されて港湾、漁港等を構成する海水交換型ケーソンの改善に係り、より詳しくは、護岸や防波堤に衝突する海水の流れを利用して、海水の交換を促進させることにより、港湾海域における海水の水質を効果的に浄化する海水交換型ケーソンに関する。 The present invention relates to improvement of a seawater exchange caisson formed by a seawall and a breakwater to form a port, a fishing port, etc., and more specifically, the seawater exchange using the flow of seawater that collides with a seawall or a breakwater. The present invention relates to a seawater exchange caisson that effectively purifies the quality of seawater in a port sea area by promoting it.
海水の入れ替わりが緩慢な港湾海域では、海水の密度成層の形成を概念的に示す断面図の図26に示すように、河川流入や降水等による淡水が滞留しやすい上、太陽光等により表層水の水温が上昇しやすいため、表層の海水密度が小さくなる傾向にある。これが進行すると表層と底層の海水密度差が大きくなり、いわゆる密度成層が形成される。 In harbor areas where the replacement of seawater is slow, fresh water due to river inflow and precipitation tends to stay and surface water is generated by sunlight, etc., as shown in FIG. 26, which is a sectional view conceptually showing the formation of seawater density stratification. Since the water temperature of the seawater tends to rise, the seawater density of the surface layer tends to decrease. As this progresses, the difference in seawater density between the surface and bottom layers increases and so-called density stratification is formed.
この密度成層によって、底層では水面からの酸素の供給が遮断され、かつ有機物の分解や海底の泥に生息するバクテリア等により酸素が消費され貧酸素状態になる。また、プランクトンの死骸や動物プランクトンの糞等は底層域に沈降していき、そこで分解されて栄養塩(主に窒素とリン)に戻る。 Due to this density stratification, oxygen supply from the water surface is cut off in the bottom layer, and oxygen is consumed by the decomposition of organic matter and bacteria that inhabit the mud on the seabed, resulting in an anoxic state. In addition, plankton carcasses and zooplankton droppings settle to the bottom layer, where they are decomposed and return to nutrients (mainly nitrogen and phosphorus).
このため、底層域では貧酸素状態、富栄養化状態にある。逆に、表層域では酸素が多く含まれ、栄養塩が少ない状態にある。このような密度成層の停滞により、底層域では嫌気性となって、底泥が還元性分解を起こし硫化物を生ずる。このような港湾海域の水質問題に対して、海水交換を効率的に促進して水質浄化する技術が求められている。 For this reason, it exists in an anoxic state and a eutrophication state in the bottom layer area. On the contrary, the surface layer region is rich in oxygen and is in a state of little nutrient salt. Due to the stagnation of density stratification, the bottom layer becomes anaerobic, and the bottom mud undergoes reductive decomposition to produce sulfide. In response to such water quality problems in harbor sea areas, there is a need for a technology that efficiently promotes seawater exchange and purifies water quality.
従来の海水交換を促進する護岸や防波堤について、以下、図27および図28を用いて説明する。図27は、従来の海水浄化型護岸・岸壁を示す断面図であって、堤体53内に遊水室54を設け、遊水室54に連通するスリット状の海水導入口55を堤体前壁56に設けるとともに、海水導入口の下端57を海水面L付近に位置させ、更に、前記遊水室54の海水面と堤体53前方の海水面Lとの水頭差を利用して遊水室54内に導入した海水を堤体53の前方に向けて導出する導水部58を設け、表層の海水を底層に導出する構成としたものである(特許文献1参照。)。
A conventional seawall and breakwater that promotes seawater exchange will be described below with reference to FIGS. 27 and 28. FIG. 27 is a cross-sectional view showing a conventional seawater purification type revetment and quay wall, in which a
また、図28は、従来の海水交換機能を有する防波堤を示す、一部断面図で表した斜視図であり、前壁61に設けられた海水面の上下に亘って開口した開口部61aと、後壁62に設けられた海水面下に開口する開口部62aとを介して、港外71と港内72の海水に連通する遊水室63を堤体60内に形成した防波堤73において、前記遊水室63内に後壁62に向かって高くなる斜面65aを有する傾斜壁65を設けて、引き波時の外海方向への戻り流れを防止する構成としたものである(特許文献2参照。)。
FIG. 28 is a perspective view showing a breakwater having a conventional seawater exchange function, which is a partial cross-sectional view, and an opening 61a that opens over the seawater surface provided on the
また、本件発明者らは、海水を導入する導入口と導入した海水を導出する導水孔を設けた遊水室を有する堤体において、前記導水孔を、その港湾側に面する断面積が遊水室側の断面積より小さいオリフィス形状にすることにより、遊水室側から港湾側へ流出する海水の流量を、港湾側から遊水室側に流入する流量より格段に多くできる海水交換型護岸堤および防波堤を提案している(特許文献3参照。)。 Further, the inventors of the present invention have provided a dike having a water intake chamber provided with an introduction port for introducing seawater and a water introduction hole for deriving the introduced seawater. By making the orifice shape smaller than the cross-sectional area on the side, seawater exchange type seawalls and breakwaters that can significantly increase the flow rate of seawater flowing from the reclaimer side to the harbor side than the flow rate from the harbor side to the reclaimer side are provided. It has been proposed (see Patent Document 3).
しかしながら、上記の海水交換技術は、何れも表層域の海水を底層域に上下方向のみに移送する、いわば一次元的な海水交換技術であるため、護岸や防波堤によって形成される港湾海域内での広範な海水交換を効率的に促進し得ず、前述した港湾内域の水質問題を解消するには不十分であった。
従って、本発明の目的は、護岸と防波堤とで形成される港湾海域において、上下方向のみならず当該海域の内海側と外海側との水平方向へ海水を交換せしめて、当該港湾内域の水質を浄化改善することが可能な海水交換型ケーソンを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to change the water quality in the port inner area by exchanging sea water not only in the vertical direction but also in the horizontal direction between the inner sea side and the outer sea side of the sea area in the port sea area formed by the revetment and the breakwater. It is to provide a seawater exchange type caisson that can improve purification.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the means adopted by the seawater exchange type caisson according to
本発明の請求項2に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。
The means adopted by the seawater exchange type caisson according to
本発明の請求項3に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤は、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。
The means adopted by the seawater exchange type caisson according to
本発明の請求項4に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項1または3のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、波力により上昇する海水が衝突する背面と、この海水を護岸の前壁面に沿って斜め下方に流下させる傾斜面と、この傾斜面を流下する流れ方向を、護岸の前壁面から離れる方向に変換させる衝突面とからなる海流変換路を、この護岸の壁面の長手方向に沿って設けた複数の護岸ユニットからなることを特徴とするものである。
The means employed by the seawater exchange type caisson according to
本発明の請求項5に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項1または3のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、波力により上昇する海水が衝突する背面と、この衝突した海水を受け入れる受水部と、受水部に受水した海水を排出口から護岸の前壁面に沿う一方向に流下させる排水口と、この排水口から流下する海水を受ける底面と、底面で受けたこの海水の流れ方向を護岸の前壁面から離れる方向に変換させる衝突面とからなる海流変換路を、この護岸の壁面の長手方向に沿って設けた複数の護岸ユニットからなることを特徴とするものである。
The means adopted by the seawater exchange caisson according to
本発明の請求項6に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項2または3のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側の海水を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤の内海側の壁面に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側に流入させる海水導入路を設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。
Means employed by the seawater exchange caisson according to
本発明の請求項7に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項2または3のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から上部に打ち上げられた海水を、この防波堤の長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面と、この上部傾斜面を流下する海水の流れ方向を、防波堤から離れる内海側方向に変換させる衝突面とからなる海水導入路とを、この防波堤の上面の長手方向に沿って設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。
The means adopted by the seawater exchange caisson according to
本発明の請求項8に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項7項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側の海水を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤の内海側の壁面に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側に流入させる海水導入路を設けた、複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。
The means adopted by the seawater exchange type caisson according to
本発明の請求項1に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなる構成とすることにより、前記護岸近傍の海域に上下方向のみならず内海側と外海側とを行き交う潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の護岸近傍の水質を効果的に浄化改善し得る。
According to the seawater exchange type caisson according to
また、本発明の請求項2に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成とすることにより、前記防波堤近傍の海域に上下方向のみならず内海側と外海側とを行き交う潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の防波堤近傍の水質を効果的に浄化改善し得る。
Moreover, according to the seawater exchange type caisson of
更に、本発明の請求項3に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤は、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成とすることにより、港湾海域全域に上下方向のみならず前記内海側から外海側に向かう潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾全域内の水質を効果的に浄化改善し得る。
Furthermore, according to the seawater exchange type caisson according to
更にまた、本発明の請求項4および5に係る海水交換型ケーソンによれば、請求項1または3のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する具体的な海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなるため、前記護岸の長手方向に沿った二次元的な潮流をも実質的に発生せしめることができる。
Furthermore, according to the seawater exchange type caisson according to
あるいは、本発明の請求項6および7に係る海水交換型ケーソンによれば、請求項2または3のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する具体的な海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなるため、前記防波堤の長手方向に沿って内海側から外海側に向かう二次元的な潮流をも実質的に発生せしめることができる。
Alternatively, according to the seawater exchange type caisson according to
更に、本発明の請求項8に係る海水交換型ケーソンによれば、前記防波堤が、二種類の海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成とすることにより、前記防波堤の長手方向に沿って内海側から外海側に向かう二次元的な潮流を、より確実に発生せしめ得る。
Furthermore, according to the seawater exchange type caisson according to
以下、本発明に係る海水交換型ケーソンを、その実施の形態を挙げて図1から図19を参照しながら説明する。本発明におけるケーソンとは、護岸ユニットと防波堤ユニットとにより構築される護岸や防波堤を総称して言うものである。
図1は、本発明の海水交換型ケーソンを、港湾の護岸および防波堤に適用した実施の形態として概念的に示す平面図である。図1に示す符号Cは、港湾を構成する海水交換型ケーソンで、この海水交換型ケーソンCは、陸地Gの海岸に複数の護岸ユニット1により構築された護岸Aと、この護岸Aの両端から沖合方向に延設され、複数の防波堤ユニット2により構築された防波堤Bとから形成されている。
Hereinafter, a seawater exchange type caisson according to the present invention will be described with reference to FIGS. The caisson in the present invention is a general term for a seawall and a seawall constructed by a seawall unit and a seawall unit.
FIG. 1 is a plan view conceptually showing an embodiment in which the seawater exchange caisson of the present invention is applied to a seawall and a breakwater in a harbor. The code | symbol C shown in FIG. 1 is the seawater exchange type caisson which comprises a harbor, and this seawater exchange type caisson C is the revetment A constructed | assembled by the
即ち、図1において、本発明の実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCを形成する護岸Aは、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸Aの前壁面3と平行方向の流速成分4と、この護岸Aの前壁面3から離れる方向の流速成分5とを有する海流6に変換する、後述の海流変換路を備えた複数の護岸ユニット1からなり、かつ、海水交換型ケーソンCを形成する防波堤Bは、外海側S1から内海側S2へ流入する海水を、この防波堤Bの内海側の壁面7と平行方向の流速成分8と、この防波堤の内海側の壁面7から離れる方向の流速成分9とを有する海流10に変換する、後述の海水導入路を備えた複数の防波堤ユニット2からなる。
That is, in FIG. 1, the revetment A forming the seawater exchange type caisson C according to the first embodiment of the present invention uses the flow velocity component in the direction parallel to the
上記のような構成をなすことによって、護岸Aの前壁面3と平行方向の流速成分4の集合体と、前記防波堤Bの内海側の壁面7と平行方向の流速成分8の集合体とにより、図1に示す如く、各々護岸Aに沿った潮流11と防波堤Bに沿った潮流12を内海側S2に発生させ、上下方向のみならず港湾奥側から外海側S1に向かう潮流を作り出し、水平方向の海水交換を促進して効果的な水質浄化を行うのである。
By configuring as described above, the aggregate of the
次に、図2は、本発明の実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCを、港湾の護岸および防波堤に適用した他の例として概念的に示す平面図である。即ち、護岸Aを形成する一部の護岸ユニット1の海流変換路、および防波堤Bを形成する一部の防波堤ユニット2の海水導入路の方向が図1の場合と異なっている。その他については、図1と全く同構成であるから、以下その作用についての説明に止めるものとする。
Next, FIG. 2 is a plan view conceptually showing another example in which the seawater exchange caisson C according to
即ち、衝突する波力により上昇する海水を、その前壁面3と平行方向の流速成分4とその前壁面3から離れる方向の流速成分5とを有する海流6に変換する海流変換路を備えた護岸ユニット1を、前記平行方向の流速成分4を港湾奥側に向かう方向に構成して護岸Aを形成することによって、前記防波堤Bの内海側の壁面7と平行方向の流速成分8の集合体とにより、各々護岸Aに沿った潮流11と防波堤Bに沿った潮流12を内海側S2に発生させ、上下方向のみならず港湾内を反時計回りに内海側S2から外海側S1に向かう潮流11および12を作り出し、水平方向の海水交換を促進して効果的な水質浄化を行うのである。
In other words, the seawall that has the ocean current conversion path that converts the seawater rising by the wave force that collides into the ocean current 6 having the
図1および図2においては、本発明の実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCは、本発明に係る海水交換型の護岸Aと本発明に係る海水交換型の防波堤Bとで形成される場合で説明したが、本発明に係る海水交換型ケーソンCは、前記護岸Aもしくは防波堤Bの何れか一方が、従来の護岸もしくは防波堤である組み合わせることもできる。 1 and 2, the seawater exchange type caisson C according to the first embodiment of the present invention is formed by the seawater exchange type revetment A according to the present invention and the seawater exchange type breakwater B according to the present invention. As described in the case, the seawater exchange type caisson C according to the present invention can be combined such that either the revetment A or the breakwater B is a conventional revetment or breakwater.
例えば、図示はしないが、前記海水交換型ケーソンCが、本発明に係る複数の護岸ユニット1からなる護岸Aと従来の防波堤ユニットからなる防波堤Bで形成されている場合は、護岸Aの前壁面3と平行方向の流速成分4の集合体により、護岸Aに沿った潮流11を内海側S2に発生させ、護岸A近傍の内海域で上下方向のみならず外海側S1に向かう潮流を作り出すことにより、水平方向の海水交換も可能となる。
For example, although not shown in the figure, when the seawater exchange caisson C is formed of a seawall A composed of a plurality of
逆に、前記海水交換型ケーソンCが、従来の複数の護岸ユニットからなる護岸Aと本発明に係る複数の防波堤ユニット2からなる防波堤Bで形成されている場合は、防波堤Bの前壁面7と平行方向の流速成分8の集合体により、防波堤Bに沿った潮流12を内海側S2に発生させ、防波堤近傍の内海域で上下方向のみならず外海側S1に向かう潮流を作り出すことにより、水平方向の海水交換も可能となる。
On the contrary, when the seawater exchange type caisson C is formed by a breakwater A comprising a plurality of conventional breakwater units and a breakwater B comprising a plurality of
即ち、従来の護岸と防波堤とを組み合わせた海水交換型ケーソンでは、表層域の海水を底層域に上下方向のみに移送する、いわば一次元的な海水交換技術であるため、港湾海域内での海水交換を効果的に促進し得なかったが、上記の如く護岸もしくは防波堤の何れかを、本発明に係る海水交換型ケーソンの形態のものとして組み合わせることにより、少なくとも護岸もしくは防波堤の何れか一方の近傍の内海域が、水平方向の海水交換により効果的に水質浄化されるのである。 In other words, the conventional seawater exchange caisson that combines a seawall and a breakwater is a one-dimensional seawater exchange technology that transports surface seawater to the bottom layer only in the vertical direction. Although the exchange could not be effectively promoted, by combining either the seawall or the breakwater as described above in the form of the seawater exchange caisson according to the present invention, at least the vicinity of either the seawall or the breakwater The inland sea area is effectively purified by horizontal seawater exchange.
次に、図3乃至図6を参照しながら、本発明の実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCの構造を説明する。先ず、実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCの前記護岸Aを形成する護岸ユニット1を、前壁面3側から見た斜視図である図3に示す。前記護岸ユニット1は、護岸Aに到来して波力により上昇する海水が衝突する背面20と、この前壁面3に沿って斜め下方に流下させる傾斜面21と、この傾斜面21を流下する流れ方向を、護岸Aの前壁面3から離れる方向に変換させる衝突面22とからなる海流変換路23を、この護岸Aの壁面の長手方向に沿って設けることにより、前述したようにこの護岸Aの前壁面3と平行方向の流速成分と、この護岸Aの前壁面3から離れる方向の流速成分とを有する海流6に変換する作用をなすものである。
Next, the structure of the seawater exchange caisson C according to
その結果として、前記海流6の護岸Aの前壁面3と平行方向の流速成分により、護岸Aに沿った潮流11が内海側S2に発生する。前記護岸ユニット1の傾斜面21が水平面となす角度θは10〜30度、また海水潮位との位置関係は、傾斜面21と衝突面22との交点Pが平均潮位程度の高さとするのが、本発明の目的とする海水交換の効率上好ましい。
As a result, a tidal current 11 along the revetment A is generated on the inland sea side S 2 due to a flow velocity component parallel to the
次に、前記防波堤Bを形成する本発明の実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCの防波堤ユニット2を、図4から図6に示す。図4は当該防波堤Bの一部を外海側S1から見た正面図、図5は図4を上方向から見た平面図、図6は図4を右方向から見た側面図である。前記防波堤Bをなす防波堤ユニット2は、到来する波の水圧により外海側S1の海水W1を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤Bの内海側S2の壁面7に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側S2に海流25として流入させる海水導入路26を設けている。その結果として、前記海流25の防波堤Bの内海側S2の壁面7と平行方向の流速成分の集合体により、防波堤Bに沿った潮流12を発生させる。
Next, the
図4および図6中の符号Lは海水面を示し、海水導入路26の外海側S1入口高さを干潮時の海水面Lと同程度となるよう、前記防波堤Bの高さを海底の基礎で調整するのが良い。また、海水導入路26の直径は500〜1,000mm、図5において海水導入路26が防波堤Bの内海側S2の壁面7となす角度αは50〜70度、図6において当該海水導入路26が水平面となす角度βは10〜30度とするのが、前記潮流12を発生させて外海側S1と内海側S2との海水を交換させる上で好ましい。
In FIG. 4 and FIG. 6, symbol L indicates the sea level, and the height of the breakwater B is set to the level of the sea bottom so that the sea-side S 1 entrance height of the sea
図7は、護岸Aを形成する実施の形態1に係る海水交換型ケーソンCの護岸ユニット1の斜視図2におけるX−X断面を示す平面図、図8,9は、以下に説明する他の実施の形態を示す同一断面部の平面図である。前記実施の形態1においては、図7の平面図に示す如く、当該ユニット1の傾斜面21を流下する海水の流れ方向を、前壁面3から離れる方向の海流6に変換させる衝突面22は、平面図6上背面20に垂直な構成として示したが、図8の平面図に示したように衝突面22と背面20とのなす角度δは、90度を越え、好ましくは図7の場合も含み90〜135度とするのが良い。角度δが90度未満であると、潮流6の平行方向成分が逆方向に向かい、135度を越えると傾斜面21が長くなり過ぎて潮流6が失速してしまう。また、図9の平面図に示すように、衝突面22をある曲率Rを有する円弧状に形成することもできる。
FIG. 7 is a plan view showing the XX cross section in the
次に、図10乃至図13を用いて、以下本発明の実施の形態2について説明する。図10は、図1で示した護岸Aを形成する本発明の実施の形態2に係る海水交換型ケーソンCの護岸ユニットを示した斜視図である。符号1は、前記護岸Aを形成する護岸ユニットを示し、波力により上昇する海水が衝突する背面20と、この衝突した海水を受け入れる受水部30と、受水部30に受水した海水を排出口から護岸の前壁面3に沿う一方向に流下させる排水口31と、この排水口31から流下する海水を受ける底面33と、底面33で受けたこの海水の流れ方向を護岸Aの前壁面3から離れる方向に変換させる衝突面22とからなる海流変換路32を、この護岸Aの壁面の長手方向に沿って設けることにより、この護岸Aの前壁面3と平行方向の流速成分と、この護岸Aの前壁面3から離れる方向の流速成分とを有する海流6に変換する作用をなすものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 10 is a perspective view showing a seawall-exchangeable caisson C revetment unit according to
更に、図1で示した防波堤Bを形成する本発明の実施の形態2に係る海水交換型ケーソンCの防波堤ユニットについて、図11乃至図13を用いて以下に説明する。図11は防波堤ユニット2を外海側S1から見た正面図、図12は図11を上方向から見た平面図、図13は図11の防波堤Bを右方向から見た側面図を示す。前記防波堤Bは、外海側から上部に打ち上げられた海水を、この防波堤Bの長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面40と、この上部傾斜面40を流下する海水の流れ方向を、防波堤Bから離れる内海側S2方向に変換させる衝突面41とからなる海水導入路42とを、この防波堤Bの上面の長手方向に沿って設けることにより、この防波堤Bの前壁面7と平行方向の流速成分と、前記防波堤Bの内海側S2の壁面7から離れる方向の流速成分とを有する海流6に変換する作用をなすものである。海流6の前記防波堤Bの内海側S2の壁面7と平行方向の流速成分により、防波堤Bに沿った潮流12を内海側S2に発生させて、外海側S1との海水交換を効率化ならしめる。
Furthermore, the breakwater unit of the seawater exchange type caisson C according to
図11において、防波堤ユニット2の上部傾斜面40が水平面となす角度γは10〜30度、また海水潮位との位置関係は、傾斜面40と衝突面41との交点Qが平均潮位程度の高さとするのが、本発明の目的とする海水交換の効率上好ましい。また、図には示さないが、前記衝突面41が防波堤Bの内海側S2の壁面7となす平面図上の角度は直角である必要はなく、90度未満に傾斜させて、潮流6の壁面7との平行方向の流速成分が大きくなるように構成することもできる。
In FIG. 11, the angle γ between the upper
図14は、護岸Aをなす前記実施の形態2に係る海水交換型ケーソンCの護岸ユニット1の斜視図10におけるY−Y断面を示す平面図、図15、16は、以下に説明する他の実施の形態を示す同一断面部の平面図である。前記実施の形態2においては、図14に示す如く、受水部30に受水した海水を前壁面3から離れる方向の海流6に変換させる衝突面22は、背面20に垂直な構成として示したが、図15の平面図に示したように衝突面22と背面20とのなす角度δを90度を越える角度としても良く、δは図8を用いて説明した場合と同様の理由から、90〜135度とするのが好ましい。また、図16の平面図に示すように、衝突面22をある曲率Rを有する円弧状に形成することもできる。
FIG. 14 is a plan view showing a YY cross section in a
更に、防波堤Bをなす他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンCの防波堤ユニット2を、防波堤Bの一部を外海側S1から見た正面図の図17、図17を上方より見た平面図の図18、図17の右方向から見た側面図の図19に示す。本実施の形態に示す如く、外海側S1から当該ユニット2の上部に打ち上げられた海水を、この防波堤Bの長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面40と、この上部傾斜面40を流下する海水の流れ方向を、防波堤Bから離れる内海側S2方向に変換させる衝突面41とからなる海水導入路42を、この防波堤Bの上面の長手方向に沿って設けるとともに、外海側S1の海水W1を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤Bの内海側S2の壁面7に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側S2に海流25を流入させる海水導入路26を設けることもできる。
Furthermore, FIG. 17 and FIG. 17 of the front view which looked at the
このように、異なる種類の海水導入路26および42を、前記防波堤Bの長手方向に沿って各々設けることにより、防波堤Bの内海側S2の壁面7と平行方向の流速成分の集合体が、防波堤Bに沿った潮流12を内海側S2に発生させて、外海側S1との海水交換をより効果的に可能ならしめる。
Thus, by providing different types of
以上、本発明に係る海水交換型ケーソンの実施の形態について、陸地Gの海岸に複数の護岸ユニット1により構築された護岸Aと、この護岸Aの両端から沖合方向に延設され、複数の防波堤ユニット2により構築された防波堤Bとから港湾を形成する海水交換型ケーソンCにつき、図1の概念図に則り説明したが、上記実施の形態2において説明した図11乃至13の防波堤Bを、実施の形態1に適用することもできる。また逆に、上記実施の形態1において説明した図4乃至6の防波堤Bを、実施の形態2に適用することも可能であり、護岸Aと防波堤Bとの組み合わせの形態を特に制限するものではない。
As mentioned above, about embodiment of the seawater exchange type caisson according to the present invention, a revetment A constructed by a plurality of
以上、本発明の請求項1乃至8に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなる、あるいは前記防波堤が海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成としたことにより、護岸や防波堤の壁面と平行方向の流速成分の集合体が、前記護岸あるいは防波堤に沿う潮流を内海側に発生させて、外海側との海水交換を効果的に可能ならしめる。
As described above, according to the seawater exchange type caisson according to
更に、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤が海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成としたことにより、上下方向のみならず前記内海側から外海側に向かう潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の水質が効果的に浄化改善し得る。 Furthermore, in the seawater exchange type caisson formed from a revetment that protects the coast from being eroded by the wave force that collides, and a breakwater that extends from this revetment in the offshore direction and relaxes in response to incoming waves, The revetment is composed of a plurality of revetment units equipped with ocean current conversion paths, and the breakwater is composed of a plurality of breakwater units equipped with seawater introduction paths. It is possible to generate two-dimensional seawater exchange by generating a tidal current, so that the water quality in the port sea area can be effectively purified and improved.
次に、図20乃至22を用いて、本発明の海水交換型ケーソンを形成する護岸の実施例について説明する。図20は、本発明の実施例を示す平面図であって、長さ5m、幅5m、深さ0.5mの平面造波水槽45に水深0.3mの水を張り、図3および図10を用いて説明した本発明に係る護岸Aのモデル46を、図20に示すように水槽45の一端に造波板47に平行になるよう並べ、造波板47により一様な波48を発生させ、丸印で示した電磁流速計Sを用いて図中に示したX方向、即ち、護岸モデル46に平行方向の流速を測定してその効果を確認した。
Next, an embodiment of the revetment that forms the seawater exchange caisson of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a plan view showing an embodiment of the present invention, in which water having a depth of 0.3 m is spread on a plane wave-making
使用した護岸モデル46の具体的寸法(mm)は、図21の46aおよび図22の46bに示した通りである。また、比較のため従来の護岸として図27を用いて説明した特開2001−159115号公報に開示されている護岸についても、上記とほぼ同一外形寸法のモデルを作成し同様の実験を行った。発生させた波は、波高7cm、周期1.0s、波長1.56mの規則波である。
Specific dimensions (mm) of the used
実験結果を表1に示す。表中の数値は、図20に示した計測位置でのX方向流速の最大値を示している。従来の遊水室下部に導水管を設けただけの図27の護岸モデルでは、X方向の流れがほとんど生じていないが、本発明の護岸モデル46a,46bでは50cm/s前後のX方向の流れが生じていることが分かる。 The experimental results are shown in Table 1. The numerical values in the table indicate the maximum value of the X direction flow velocity at the measurement position shown in FIG. In the conventional revetment model shown in FIG. 27 in which a water guide pipe is provided at the lower part of the water reserving room, there is almost no flow in the X direction. You can see that it has occurred.
次に、図23乃至図25を用いて、本発明の海水交換型ケーソンを形成する防波堤の実施例につき説明する。図23は、本発明の実施例を示す平面図であって、上記と同一の平面造波水槽45に水深0.3mの水を張り、図4〜6および図11〜13を用いて説明した本発明に係る防波堤モデル50を、図23に示すように水槽45のほぼ中央部に造波板47に平行になるよう並べ、造波板47により一様な波48を発生させ、丸印で示した電磁流速計Sを用いて図中に示したX方向、即ち防波堤モデル50に平行方向の流速を測定してその効果を確認した。
Next, an embodiment of a breakwater that forms the seawater exchange caisson of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a plan view showing an embodiment of the present invention, in which water having a depth of 0.3 m is applied to the same plane wave-making
使用した防波堤モデル50の具体的寸法(mm)は、図24の50aおよび図25の50bに示す通りである。図24の海水導入路51は、直径50mmの貫通孔を、α=60度、β=20度となるよう各ユニットに3個開孔した。また、図25の上部傾斜面が水平面となす角度γは20度として形成した。比較のため、従来の防波堤として図28を用いて説明した特開平9−41341号公報に開示されている防波堤についても、上記とほぼ同一外形寸法のモデルを作成し同様の実験を行った。発生させた波は、上記と同一の波高7cm、周期1.0s、波長1.56mの規則波である。
Specific dimensions (mm) of the used
実験結果を表2に示す。表中の数値は、図23に示した計測位置でのX方向流速の最大値を示している。従来の遊水室内に傾斜壁を設けた防波堤モデルではX方向の流れがほとんど生じていないが、本発明の防波堤モデル50a,50bでは約60cm/sもの流れが生じていることが分かる。
The experimental results are shown in Table 2. The numerical values in the table indicate the maximum value of the X direction flow velocity at the measurement position shown in FIG. In the conventional breakwater model in which an inclined wall is provided in the recreational water chamber, almost no flow in the X direction is generated, but in the
以上の結果から、護岸と防波堤とで形成されて港湾、漁港等を構成する本発明に係る海水交換型ケーソンによれば、港湾海域の上下方向のみならず護岸および防波堤の長手方向に沿って、内海側から外海側に向かう潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の水質を効果的に浄化改善し得る。 From the above results, according to the seawater exchange type caisson according to the present invention, which is formed of a seawall and a breakwater and constitutes a port, a fishing port, etc., not only in the vertical direction of the port sea area but also in the longitudinal direction of the seawall and the breakwater, A tidal current from the inland sea to the outside sea is also generated, so that two-dimensional seawater exchange is possible, so that the water quality in the port sea area can be effectively purified and improved.
A…護岸, B…防波堤, C…海水交換型ケーソン, G…陸地,
L…海水面, S…電磁流速計, S1…外海側, S2…内海側,
W1…外海側S1の海水, W2…内海側S2の海水,
1…護岸ユニット, 2…防波堤ユニット, 3…護岸Aの前壁面,
4…海流6の前壁面3と平行方向の流速成分, 5…海流6の前壁面3から離れる方
向の流速成分, 6,10…海流, 7…防波堤Bの内海側S2の壁面,
8…海流10の壁面7と平行方向の流速成分, 9…海流10の壁面7から離れる方
向の流速成分,
11…護岸Aに沿った潮流, 12…防波堤Bに沿った潮流,
20…背面, 21…傾斜面, 22,41…衝突面, 23,32…海流変換路,
25…海流, 26,42…海水導入路,
30…受水部, 31…排水口, 33…底面, 40…上部傾斜面,
45…平面造波水槽, 46,46a,46b…護岸モデル, 47…造波板,
48…発生波, 49…消波材, 50,50a,50b…防波堤モデル
A ... Seawall, B ... Breakwater, C ... Seawater exchange caisson, G ... Land
L ... sea level, S ... electromagnetic current meter, S 1 ... open sea side, S 2 ... Utsumi side,
W 1 ... Sea water of the open sea side S 1 , W 2 ... Sea water of the inland sea side S 2 ,
1 ... Revetment unit, 2 ... Breakwater unit, 3 ... Front wall of revetment A,
4 ... direction parallel velocity components and
8: Flow velocity component parallel to the
11 ... Tidal current along revetment A, 12 ... Tidal current along breakwater B,
20 ... Back side, 21 ... Inclined surface, 22, 41 ... Collision surface, 23, 32 ... Current flow conversion path,
25 ... sea current, 26,42 ... seawater introduction channel,
30 ... Water receiving part, 31 ... Drain port, 33 ... Bottom surface, 40 ... Upper inclined surface,
45 ... Plane wave tank, 46, 46a, 46b ... Seawall model, 47 ... Wave plate,
48 ... generated wave, 49 ... wave-dissipating material, 50, 50a, 50b ... breakwater model
Claims (8)
A plurality of seawater introduction passages, wherein the breakwater is provided with a seawater introduction path for flowing the seawater on the outer sea side into the inland sea side in a direction obliquely downward and having a flow velocity component in a direction along a wall surface on the inner sea side of the breakwater. The seawater exchange type caisson according to claim 7, comprising a breakwater unit.
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