JP4519816B2

JP4519816B2 - 防潮・防波堤

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Publication number: JP4519816B2
Application number: JP2006216744A
Authority: JP
Inventors: 信吉谷垣; 正己松浦; 明弘本田; 滋登平井; 厚志磯田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2006299804A

Description

本発明は、防潮・防波堤に関する。

図２０〜図２３に従来の防潮・防波堤の構成を示した。従来の防潮・防波堤では、海側と川側の境界位置において、川を挟んで左右両側で海に面して配置された防波堤３Ｒ、３Ｌは、川の両側で対崎する両端位置にそれぞれアンカレイジ２Ｒ、２Ｌを設け、同アンカレイジ２Ｒ、２Ｌに端部を係止されてその間に延び、前記防波堤３Ｒ，３Ｌで入口を規制された水路を開閉する遮蔽体となる膜構造物１を設けている。
そしてこの膜構造物１は、図２２，図２３に示すように、軸剛性抵抗を受けるケーブルワイヤ１ｂを上下方向（水深方向）で互いに所定間隔離して複数本配置し、各ケーブルワイヤ１ｂを支持すべく複数の梁部材１ｃ（鉄鋼材、樹脂材等）をケーブルワイヤ１ｂの長手方向で所定間隔離した位置で水深方向に伸ばして各ケーブルワイヤ１ｂと直交させて設け、同ケーブルワイヤ１ｂと梁部材１ｃを係止させ、これにテフロン（登録商標）膜、アラミド繊維、ＦＲＰ等の材質で形成した膜部材１ａを海側より張り付く形に係止させ、テンション構造で構成している。

左右両側の防波堤３Ｒ，３Ｌで入口を規制した水路を閉塞したときには、図２０に示すように、潮流の関係から展張された膜構造物には図示矢印方向からの水圧を受ける。
その断面内の水圧に対しては、前記膜部材１ａで支持させ、その水圧により生ずる軸方向（水路幅方向）への引張力はケーブルワイヤ１ｂで受け、その引張カに対向させるべく反力（図中矢印）に対してはアンカレイジ２Ｒ、２Ｌにより支持する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００‐２８２４３４号公報（第３−５頁、第１図）

このように構成された上記従来の防潮・防波堤において、さらに膜構造物１が水を漏らさないようにする（遮水性能を高める）技術の開発が望まれている。また上記防潮・防波堤においては、膜構造物１の両側で高水位を抑えてしまうため、たとえば川側の水位が高くなった場合に海側に排出することができないという問題があった。この問題点を解決する高性能の遮水性能を持った防潮・防波堤が望まれている。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、高い遮水性能を有する防潮・防波堤を提供することを目的とする。

請求項１に記載の防潮・防波堤は、水路の両側にそれぞれ基礎を設け、同両側の基礎間には、各基礎に端部を係止され、深さ方向全水深に亘って伸びると共に幅方向で前記両側の基礎間に亘って延びる膜構造物を設け、前記膜構造物の水路方向一側の水底には、前記膜構造物の下部を支持する段構造物が形成されていることを特徴とする。

もし、水底面が一様でなく、膜構造物と水底との間に隙間がある場合、膜構造物の下縁と水底との密着が悪く、膜構造物の下縁で水が漏れだしてしまう場合がある。
本発明においては、膜構造物と水底との間に隙間があっても、水圧により膜構造物の下部が段構造物に対して押し付けられるから、膜構造物の下縁で水が漏れることが防止される。
なお、段構造物自体は、膜構造物を支持できるものであれば材質は限定されず、例えばブロック状のもの、網状などそれ自体は水を透過するものであっても良いし、水底と別体でなく水底自体の形状を改良することでも良い。

請求項２に記載の防潮・防波堤は、水路の両側にそれぞれ基礎を設け、同両側の基礎間には、各基礎に端部を係止され、深さ方向全水深に亘って伸びると共に幅方向で前記両側の基礎間に亘って延びる膜構造物を設け、前記水路の水底は、前記膜構造物が水路方向一側から他側に水圧を受け、該水圧によって前記水底に押しつけられる場合の前記膜構造物に前記水圧が働く方向に沿って、前記水底が下がるように傾斜した傾斜部が設けられていることを特徴とする。

本発明では、水底と膜構造物の下縁とが至る所で隙間無く接触している状態となって、水漏れが防止される。好ましくは海底が膜の展張形状に応じた形状に整備され、膜構造物下縁が水圧によって水底に押し付けられることが望ましい。
例えば、水底を平坦にすることの他、水圧が働く方向に水底が下がるように傾斜させる等が考えられる。

膜構造物は水圧によって水底に押し付けられている。中央部ほど自重と水圧で高い力を受けるから、水圧が働く方向に沿って、海底が下がるように傾斜した傾斜部を設け、この傾斜部上に膜構造物が位置するようにされる。このように構成することで、水底形状に応じた形状に膜が展張し、水底との間で隙間ができず、高い遮水性能を得ることができる。

請求項３に記載の防潮・防波堤は、請求項１または２に記載の防潮・防波堤において、前記膜構造物の上端には浮体が固定され、前記膜構造物は、水路方向一側の水位が上昇した場合において、前記浮体の前記水路方向一側の面に、前記浮体の喫水線より上方で固定されていることが望ましい。

この発明においては、例えば本発明が港外と港内との境界に設けられ、浮体の港内側一側面に膜体が固定されている場合、以下の作用が得られる。
港外側の水位が港内側の水位より上昇した場合、浮体は港外の海水に浮いているから水位上昇に従って上昇し、それにつれ膜構造物も高さ方向に展張する。したがって港外側の水は港内側に流れ込まない。
一方、上記とは逆に、港内側の水位が港外側の水位より上昇した場合、港外の海水に浮いている浮体は港外側の水位より上昇することはできないから、港内側の水は浮体を乗り越えて港外側へ流れ出ることができる。
このように、本発明においては、必要な一方向（例えば港外から港内）へ流れ込む水を抑えることができる一方、逆方向へは水を排出することができる。

請求項４に記載の防潮・防波堤は、請求項１から３のいずれか１項に記載の防潮・防波堤において、前記膜構造物の両端間の長さをＬ、前記水路幅をＢとおくと、１．０５＜Ｌ／Ｂ＜１．２５であることが望ましい。

膜構造物の長さＬと流路幅Ｂの比Ｌ／Ｂが大きいと、膜構造物が歪み易くなるため、水が漏れやすくなる。一方、Ｌ／Ｂが小さいと基礎に作用するテンションＴが大きくなってしまう。
そこで、本発明者らが比Ｌ／ＢとテンションＴとのバランスを検証したところ、
１．０５＜Ｌ／Ｂ＜１．２５
である場合に、膜構造物の歪み発生が小さく、テンションＴも小さく抑えられることがわかった。すなわち、本発明によれば、テンションが小さく、かつ高い遮水性能を得る。なお、実験条件は、１／３０モデル、ケーブルワイヤ本数＝１５本、径φ＝１．２ｍｍの場合である。

請求項５に記載の防潮・防波堤は、請求項１から４のいずれか１項に記載の防潮・防波堤において、前記膜構造物には開口部が設けられ、さらに、前記膜構造物の一側から前記開口部を被う膜体を備え、該膜体と前記膜構造物との間に、前記膜構造物の一側と前記膜構造物の他側である両側を連通する流路が形成されていることが望ましい。

この発明においては、例えば本発明が港外と港内との境界に設けられ、膜構造物の開口部が港外側から膜体が被われている場合、以下の作用が得られる。
港外が港内より高水位である場合、水圧によって膜体の縁部は開口部の縁部に押圧され、港外の水は港内に流れ込まない。
一方、逆に港内が港外より高水位となる場合、膜体は港内側の水に押され、港内の水は開口部および膜体と膜構造物との間の流路を通って港外に流れ出る。
このように、本発明においては、必要な一方向（例えば港外から港内）へ流れ込む水を抑えることができる一方、逆方向へは水を排出することができる。

以上説明したように、本発明においては以下の効果を得ることができる。
請求項１に記載の発明によれば、膜構造物の下部が段構造物に対して押し付けられるから、膜構造物の下方から水が漏れ出さず、高い遮水性能を得ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、膜構造物下縁と水底との間に隙間が生じないので、高い遮水性能を得ることができる。また、水底形状に応じた形状に膜が展張し、水底との間で隙間ができず、高い遮水性能を得ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、必要な一方向（例えば港外から港内）へ流れ込む水を抑えることができる一方、逆方向へは水を排出することができ、高い遮水性能を得ることができる。
請求項４に記載の発明によれば、膜構造物の歪み発生が小さいため、テンションが小さく、かつ高い遮水性能を得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、必要な一方向（例えば港外から港内）へ流れ込む水を抑えることができる一方、逆方向へは水を排出することができ、高い遮水性能を得ることができる。

〔第１の実施形態〕
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示したものは本発明の一実施形態として示した防潮堤である。この防潮堤においては、膜構造物１が、支持用のアンカレッジ（基礎）２と共に設けられている。
図２に示すように、膜構造物１は、上端部に設けられた浮体５によって浮力が与えられている。浮体５は、膜構造物１の長手方向に離散的に設けられている。
符号６はチューブケーブルであり、膜構造物１の高さ方向に並んで複数本設けられている。膜構造物１の最下端には、鋼線７が固定され、錘となっている。
図３にチューブケーブル６の構成について示した。チューブケーブル６は、鋼板８の幅方向両端部を互いに結合してチューブ形状としたものであり、石油プラントなどで内部に油等を流動させる際に用いられているものを転用可能である。本実施形態においては、内部を空洞状に保つことで浮力を与えるが、浮力を与え得る他の流体、固体等を充填しても良い。
このように構成されていることにより、膜構造物１は、長手方向の全域でチューブケーブル６によって浮力が与えられる。したがって、従来技術の場合（例えばチューブケーブル６の代わりに、吊り橋等に使われる鋼線を用いた場合）、自重によってケーブルおよび膜構造物１が垂れ下がってしまい、水の漏れを招いてしまうおそれがあるが、本実施形態においては、チューブケーブル６自体に浮力が生ずるため、膜構造物１が垂れ下がってしまうことが無く、水の漏れを防止することができる。特に膜構造物１の長手方向に連続してチューブケーブル６が設けられているから、連続的に浮力を与えることができ、より効果的に水漏れを防止することができる。
なお、本実施形態では膜構造物１の長手方向全域にチューブケーブル６が設けられていることとしたが、チューブケープル６ではなく他に適当な浮力発生手段が長手方向および／または鉛直方向に離散的に設けられていることとしても良い。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、従来技術と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図１において、符号Ｌは膜構造物１の長さであり、符号Ｂは膜構造物１の両端部の直線距離（水路幅）である。また、ｆは膜構造物１の膨らみ距離である。
膜構造物１の長さＬと流路幅ＢＴの比Ｌ／Ｂが大きいと、膜構造物１が歪み易くなり、ねじれた部位から水が漏れやすくなる。一方、Ｌ／Ｂが小さいとアンカレッジ２に作用するテンションＴが大きくなってしまう。
そこで、比Ｌ／ＢとテンションＴとのバランスを検証したところ、
１．０５＜Ｌ／Ｂ＜１．２５
である場合に、膜構造物１の歪み発生が小さく、テンションＴも小さく抑えられることがわかった。すなわち、本実施形態の防潮堤によれば、テンションが小さく、かつ高い遮水性能を得ることができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図４を用いて説明する。なお、従来技術と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図４において、符号１０は海底である。この海底１０は、船舶１１を航行させるために深く掘られており、両側部は、図５に示したＡ−Ａ断面のように傾斜部１０−１が存在している。幅方向中央部は平坦面１０−２となっている。
図６は、図４のＢ−Ｂ断面図（膜構造物１に沿った線における断面図）である。膜構造物１が存在する部位は、海底１０が平坦面１０−２と同じ高さの平坦面に掘られた状態となっている。以下、この部位を除去部１３と呼ぶ。
このように構成されていることで、膜構造物１は除去部１３および平坦面１０−２の範囲で海底１０に接するので、海底１０との間で隙間ができず、高い遮水性能を得ることができる。
なお、除去部１３を平坦に除去するのではなく、図７に示したように、平坦面１０−２と連続する滑らかな凹曲面１０−３に除去されていることとしてもよい。この場合膜構造物１の下縁が滑らかな曲線で以て海底１０と接するので、海底１０との間で隙間ができず、高い遮水性能を得ることができる。

図８は海底１０を改良する他の例である。膜構造物１は水圧によって海底１０に押し付けられている。中央部ほど自重と水圧で高い力を受けるから、水圧が働く方向に沿って、海底が下がるように傾斜した傾斜部１４を設け、この傾斜部１４上に膜構造物１が位置するようにする。
このように構成することで、海底形状に応じた形状に膜が展張し、海底１０との間で隙間ができず、高い遮水性能を得ることができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、従来技術と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態の防潮堤は、港外と港内との境界に設けられたものである。
図９のように、海底面１０が一様でなく、膜構造物１と海底１０との間に隙間１６がある場合、膜構造物１の長手方向の部位によっては、図１０のように膜構造物１の最下端に設けられた錨用の鋼線７（図２参照）と海底１０との間隔があいてしまい、図１１のように膜構造物１の下縁が水と共に漏れだしてしまう場合がある。
そこで、図１２に示したように段構造物１８を膜構造物１の港内側近傍の海底に設ける。
段構造物１８自体は、膜構造物１を支持できるものであれば材質は限定されず、例えばブロック状のもの、網状などそれ自体は水を透過するものであっても良いし、海底と別体でなく海底自体の形状を改良することでも良い。
このように構成されている本実施形態においては、膜構造物１と海底１０との間に隙間１６があっても、図１２、図１３に示したように、港外側の水位が上昇した場合に水圧によって膜構造物１が段構造物１８に対して押し付けられるから、膜構造物１の下縁が水と共に港内側に流れ込まない。したがって、従来よりも高い遮水性能を有する防潮堤を得ることができる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、従来技術と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態の防潮堤は、港外と港内との境界に設けられたものである。
図１４に示したように、膜構造物１の上縁には、長手方向に沿って浮体５が離散的に設けられている。
浮体５には、図１５のように、膜構造物１の上端が、水面より上側でかつ港内側に固定されている。
このように構成された本実施形態においては、港外側の水位が港内側の水位より上昇した場合、図１５のように、浮体５は水位上昇に従って上昇し、それにつれ膜構造物１も高さ方向に展張する。したがって港外側の水は港内側に流れ込まない。
一方、上記とは逆に、港内側の水位が港外側の水位より上昇した場合、図１６に示したように浮体５は港外側の水位より上昇することはないから、港内側の水は浮体５を乗り越えて港外側へ流れ出ることができる。
このように、本実施形態においては、必要な一方向（港外から港内）へ流れ込む水を抑えることができる一方、逆方向へは水を排出することができる。
したがって、従来よりも高性能の遮水性能を有する防潮堤を得ることができる。

〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、従来技術と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図１７において、符号２５は本実施形態に係る防潮堤に設けられた膜構造物である。本実施形態の防潮堤は、港外と港内との境界に設けられたものである。
膜構造物２５は、長手方向数カ所において、開口部２６が設けられていると共に、膜構造物２５の港外側において、開口部２６を被うように膜体２７が設けられている。膜体２７と膜構造物２５とは、開口部２６の縁部２８で重なり合っており、膜体２７と膜構造物２５とは、一部のみが固定されている。したがって、膜体２７と膜構造物２５との間に、膜構造物２５を挟んで両側（港外と港内）を連通する流路２９が形成されている
このように構成された本実施形態においては、港外が港内より高水位である場合、図１８に示したように、膜体２７は縁部２８において膜構造物２５に押圧され、港外の水は港内に流れ込まない。
一方、逆に港内が港外より高水位となる場合、図１９に示したように、膜体２７は港内側の水に押され、港内の水は開口部２６を通って膜体２７と膜構造物２５との間の流路２９を港外に流れ出る。
このように、本実施形態においては、必要な一方向（港外から港内）へ流れ込む水を抑えることができる一方、逆方向へは水を排出することができる。
したがって、従来よりも高性能の遮水性能を有する防潮・防波堤を得ることができる。

なお、以上各実施形態が適用される場所は、港内と港外との境界に限らず、水路であれば、いかなる場所（河川、運河など）であっても良いのはもちろんである。
また、上記各実施形態の防潮堤を防波堤として適用することも可能である。さらにまた、上記各実施形態を適宜組み合わせて用いても良いのはもちろんである。

本発明の第１実施形態として示した防潮堤が備える膜構造物の使用状態を示した平面図である。同膜構造物の使用状態を示した側断面図である。同膜構造物に用いられるチューブケーブルの構成について説明した図である。本発明の第３実施形態として示した防潮堤が備える膜構造物の使用状態について示した平面図である。図４のＡ−Ａ断面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。第３実施形態の防潮堤の変形例について示した図である。第３実施形態の防潮堤の変形例について示した図である。膜構造物と海底との間の隙間について説明した図である。膜構造物と海底との間に隙間がある場合の膜構造物の側断面図である。膜構造物と海底との間に隙間がある場合の膜構造物の側断面図であり、水の漏れが発生した状態の図である。本発明の第４実施形態の防潮堤が備える膜構造物の部分側断面図である。同膜構造物において、水圧により膜構造物が段構造物に押圧された状態を示した図である。本発明の第５実施形態として示した防潮堤が備える膜構造物の平面図である。同膜構造物の側断面図であり、港外側の水位が高くなった状態である。同膜構造物の側断面図であり、港内側の水位が高くなった状態である。本発明の第６実施形態の防潮堤が備える膜構造物の部分斜視図である。同膜構造物の上面図であり、港外側の水位が高くなった状態である。同膜構造物の上面図であり、港内側の水位が高＜なった状態である。従来の防潮堤の平面図である。同防潮堤において膜構造物の格納時の状態を示した図である。同膜構造物の側断面図である。同膜構造物の部分を示した正面図である。

符号の説明

１膜構造物
２アンカレイジ
５浮体
６チューブケーブル
１８段構造物
２６開口部
２７膜体

Claims

水路の両側にそれぞれ基礎を設け、同両側の基礎間には、各基礎に端部を係止され、深さ方向全水深に亘って伸びると共に幅方向で前記両側の基礎間に亘って延びる膜構造物を設け、
前記膜構造物の水路方向一側の水底には、前記膜構造物の下部を支持する段構造物が形成されていることを特徴とする防潮・防波堤。
水路の両側にそれぞれ基礎を設け、同両側の基礎間には、各基礎に端部を係止され、深さ方向全水深に亘って伸びると共に幅方向で前記両側の基礎間に亘って延びる膜構造物を設け、
前記水路の水底は、前記膜構造物が水路方向一側から他側に水圧を受け、該水圧によって前記水底に押し付けられる場合の前記膜構造物に前記水圧が働く方向に沿って、前記水底が下がるように傾斜した傾斜部が設けられていることを特徴とする防潮・防波堤。
請求項１または２に記載の防潮・防波堤において、
前記膜構造物の上端には浮体が固定され、
前記膜構造物は、水路方向一側の水位が上昇した場合において、前記浮体の前記水路方向一側の面に、前記浮体の喫水線より上方で固定されていることを特徴とする防潮・防波堤。
請求項１から３のいずれか１項に記載の防潮・防波堤において、
前記膜構造物の両端間の長さをＬ、前記水路幅をＢとおくと、１．０５＜Ｌ／Ｂ＜１．２５であることを特徴とする防潮・防波堤。
請求項１から４のいずれか１項に記載の防潮・防波堤において、
前記膜構造物には開口部が設けられ、さらに、前記膜構造物の一側から前記開口部を被う膜体を備え、該膜体と前記膜構造物との間に、前記膜構造物の一側と前記膜構造物の他側である両側を連通する流路が形成されていることを特徴とする防潮・防波堤。