JP4653330B2 - 海水交流防波堤ケーソン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水交流防波堤ケーソンに関し、湾外の波浪が湾内に及ぶのを防止できると共に、潮位が変化しても湾外の海水と湾内の海水との交流が可能で、且つ波反射率を小さくできるようにした海水交流防波堤ケーソンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より港湾には、湾外と湾内とを区画する防波堤を設けて、外海の波浪等が湾内に及ぶのを防止している。又、防波堤の機能としては、このように外海の波浪が湾内に及ぶのを防止する波透過率の低減と、同時に、防波堤で波浪が反射してこの反射した波浪が外海の漁場等に対して悪影響を与えるのを防止する波反射率の低減を図る必要がある。
【0003】
一方、外海に対して閉鎖性をもつ湾内の内海は、外海の波浪等の自然条件に対しても穏やかであるために、船舶の係留、臨界工場等の建設、養殖いけすの設置等、種々の目的に利用されているが、防波堤で区画された湾内は、閉鎖性をもつために外海の海水との交換(交流)が行われ難く、そのために湾内の海水が汚染する問題が深刻化しており、湾内の閉鎖水域の水質保全を図れるようにした防波堤の開発が切望されている。
【0004】
このため、近年では、コンクリート、或いは鋼とコンクリートによるハイブリッド構造等によって構築され、外海の海水を湾内に取り入れて海水の交流を図れるようにした海水交流防波堤ケーソンが、種々提案されるようになってきている。
【0005】
例えば、本件特許出願人は、特願2000−109506号に示すような、海水が乗り越えられるようにした海水導入斜面を備えた海水交流防波堤ケーソンを提案しており、かかる海水交流防波堤ケーソンは、図5、図6に概略を示すような構成を有している。
【0006】
即ち、図5、図6の海水交流防波堤ケーソン1は、湾外と湾内とを区画するケーソン下部本体2の上面における湾内側に乗り越え頂部3を有し、該乗り越え頂部3から湾外側に向けて所要の傾斜角αで傾斜した下り勾配の海水導入斜面4を備えている。該海水導入斜面4は、ケーソン下部本体2の両幅端部2’,2''を除く略全幅に亘って水平に形成されており、前記海水導入斜面4の上部には、両幅端部2’,2''にてケーソン下部本体2に一体に構成されたケーソン上部本体5により海水導入通路6が形成されている。図6の海水導入通路6の天井面7は、前記海水導入斜面4と略平行に形成されており、該天井面7の湾外側端部7’は前記乗り越え頂部3の高さと同等或いはそれより高くなっている。又、前記海水導入通路6は、天井面7を設けることなく、その上部を開放させるようにした場合もある。
【0007】
前記ケーソン下部本体2における海水導入通路6の湾内側位置には、前記ケーソン上部本体5に固定されて下端が水中に延設された後壁8が設けられている。又、前記ケーソン上部本体5の上部には消波体9が設置されている。前記ケーソン下部本体2とケーソン上部本体5の内部には、コンクリート或いは土砂等の充填物10が充填されるようになっている。
【0008】
前記海水導入斜面4の下り勾配の傾斜角αは、水平面に対して例えば約10〜40゜程度の角度となっており、又、海水導入斜面4の長さ(図6の左右方向長さ)は、海水導入斜面4に向かう波浪Sの波長の約1/30以上としている。
【0009】
前記海水交流防波堤ケーソン1は、潮位Lが、乗り越え頂部3より下方の海水導入斜面4上に位置するように設置される。即ち、乗り越え頂部3と海水導入斜面4の湾外側下端4’との中間位置に潮位Lがくるように海水交流防波堤ケーソン1は設置される。
【0010】
上記図5、図6に示した海水交流防波堤ケーソン1では、湾外から潮位Lの波浪Sが作用すると、波浪Sは、海水導入斜面4により消波されてエネルギーを失いながら図6の海水導入斜面4上を右側に乗り上げるように移動し、更に乗り越え頂部3を乗り越えて、ケーソン下部本体2の湾内側に落下する。落下した水は、後壁8の下端を経て湾内側に流入し、これにより海水の交流が行われるようになる。
【0011】
前記した海水交流防波堤ケーソン1は、潮位Lが海水導入斜面4の中間位置になった最適潮位時に、最も効果的な消波作用と海水交流作用を発揮することができる。従って、海水交流防波堤ケーソン1を港湾に設置する際には、従来から、或る潮位Lに対応して最適に機能するように、海水交流防波堤ケーソン1の高さ位置を設定して設置している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、海の潮位は、一般に図7に示すように、干潮のときの最低潮位L1と、満潮の時の最高潮位L2とで変化し、更に、その間の中間潮位も存在している。従って、上記したように、最低潮位L1、最高潮位L2、中間潮位のように潮位が変化すると、前記したように最適潮位が決まっている海水交流防波堤ケーソン1では、最適潮位以外の潮位では消波作用と海水交流作用を殆ど期待できないという問題があった。
【0013】
このため、図8に示すように、例えば最低潮位L1に対応した海水導入斜面4aを有する海水交流防波堤ケーソン1aと、最高潮位L2に対応した海水導入斜面4bを有する海水交流防波堤ケーソン1bとを、並設(例えば交互に設置)することによって、潮位の変化に対応させることが考えられている。尚、このように最適潮位が異なる海水交流防波堤ケーソン1a,1bを並設することによって潮位の変化に対応させるようにすることは、前記図5、図6に示す構成の海水交流防波堤ケーソン1のみならず、従来の種々の海水交流防波堤ケーソンにおいても考えられている。
【0014】
しかし、図8に示したように、最適潮位が異なる海水交流防波堤ケーソン1a,1bを組み合わせて設置する方式では、海水導入斜面4a,4bの高さが異なる2種類以上の海水交流防波堤ケーソン1a,1bを用意する必要があり、更に、これらの海水交流防波堤ケーソン1a,1bをどのように配置するかを考慮する必要がある。
【0015】
又、各海水交流防波堤ケーソン1a,1bは、最適潮位以外の波浪Sは消波せずに総て反射してしまうために、海水交流防波堤ケーソン1a,1bからの波の反射率が大きくなって湾外側への悪影響を生じる可能性がある。
【0016】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、湾外の波浪が湾内に及ぶのを防止できると共に、潮位が変化しても湾外の海水と湾内の海水との交流が可能で、且つ波反射率を小さくできるようにした海水交流防波堤ケーソンを提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、湾外と湾内とを区画するケーソン下部本体の上面に、湾内側に乗り越え頂部を有し、該乗り越え頂部から湾外側に向けて下り勾配で傾斜した海水導入斜面を両幅端部を除く左右方向に備えている海水交流防波堤ケーソンであって、前記海水導入斜面に、左右方向に高さが連続して変化する傾斜面からなり、該傾斜面の最下部位置が最低潮位に対応し、前記傾斜面の最高部位置が最高潮位に対応する潮位変化吸収斜面を形成したことを特徴とする海水交流防波堤ケーソン、に係るものである。
【0018】
上記手段において、潮位変化吸収斜面が左右方向に少なくとも1つのV字を形成していてもよく、又、潮位変化吸収斜面がケーソン下部本体の幅端部一側から他側に向けて一直線に形成されていてもよく、又、ケーソン下部本体における乗り越え頂部の上部でしかも湾内側位置に、下方に向けて延設された後壁を備えていてもよい。
【0019】
本発明によれば、以下のように作用する。
【0020】
海水導入斜面に、左右方向に高さが連続変化した潮位変化吸収斜面を形成し、且つ潮位変化吸収斜面の最下部位置が最低潮位に対応し、潮位変化吸収斜面の最高部位置が最高潮位に対応するようにした海水交流防波堤ケーソンを構成したので、最低潮位、最高潮位、及び、中間潮位のいずれの波浪が海水交流防波堤ケーソンに作用しても、海水交流防波堤ケーソンは各々独自で効果的な消波作用と海水交流作用とを発揮する。
【0021】
又、各海水交流防波堤ケーソンは、潮位が変化しても、潮位変化吸収斜面によって波浪の一部を取り込んで湾内側に流入させるので、各海水交流防波堤ケーソンが総ての波を反射させて波反射率が増加するという問題を防止できる。
【0022】
更に、左右の潮位変化吸収斜面が略V字を形成するように対称に配置すると、海水導入斜面による消波作用に加え、V字の潮位変化吸収斜面に沿って流動する水が互いに衝突する作用により、消波作用を更に高められる。
【0023】
又、乗り越え頂部を乗り越えて湾内側に落下した水は、後壁の下部から押し出されることにより、良好な海水の交流作用を発揮する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
図1は本発明の海水交流防波堤ケーソンの一例を湾外から見た全体正面図、図2は図1のII−II方向断面図であり、図中、図5、図6と同一のものには同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0026】
図1、図2に示すように、ケーソン下部本体2の上面に、湾内側に乗り越え頂部3を有し、該乗り越え頂部3から湾外側に向けて所要の傾斜角αで下り勾配の海水導入斜面4を有している海水交流防波堤ケーソン11において、前記したように前後方向に傾斜している海水導入斜面4に、左右方向に高さを連続変化させた潮位変化吸収斜面12a,12bを形成している。図1の例では、左右の潮位変化吸収斜面12a,12bが略V字を形成するように対称に配置させた場合を示している。
【0027】
そして、前記潮位変化吸収斜面12a,12bの最下部位置13が最低潮位L1に対応するようにし、又、潮位変化吸収斜面12a,12bの最高部位置14が最高潮位L2に対応するようにする。従って最下部位置13と最高部位置14との間が潮位変化吸収斜面12a,12bによって連続した状態に接続されている。この時、前記最下部位置13は、完全にV字の形状にはなっておらず、所要の幅で水平部Xを形成している。又、ケーソン上部本体5の湾内側には後壁8が備えられている。
【0028】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【0029】
図1、図2に示したように、海水導入斜面4に、左右方向に高さが連続変化した潮位変化吸収斜面12a,12bを形成し、且つ潮位変化吸収斜面12a,12bの最下部位置13が最低潮位L1に対応し、潮位変化吸収斜面12a,12bの最高部位置14が最高潮位L2に対応するようにした海水交流防波堤ケーソン11を、港湾に並設することによって防波堤を構成する。
【0030】
上記海水交流防波堤ケーソン11では、湾外側から最低潮位L1の波浪Sが海水交流防波堤ケーソン11に向かって侵入すると、波浪Sは、海水導入斜面4の最下部位置13に乗り上がって消波され、エネルギーを失いながら図2の右方向に移動し、矢印Aのように乗り越え頂部3を乗り越えて、ケーソン下部本体2の湾内側に落下する。
【0031】
又、湾外側から最高潮位L2の波浪Sが海水交流防波堤ケーソン11に向かって侵入すると、波浪Sは、海水導入斜面4の最高部位置14の近傍に乗り上がって消波され、エネルギーを失いながら図2の右方向に移動し、乗り越え頂部3を乗り越えて、ケーソン下部本体2の湾内側に落下する。
【0032】
更に、上記最低潮位L1と最高潮位L2の中間の潮位の波浪Sが海水交流防波堤ケーソン11に向かって侵入すると、波浪Sは、潮位変化吸収斜面12a,12bの中間の斜面に乗り上がって消波され、エネルギーを失いながら図2の右方向に移動し、乗り越え頂部3を乗り越えて、ケーソン下部本体2の湾内側に落下する。
【0033】
乗り越え頂部3を乗り越えてケーソン下部本体2の湾内側に落下した水は、後壁8の下端を経て湾内側に流入し、これにより海水の交流が行われる。
【0034】
前記したように、海水導入斜面4に潮位変化吸収斜面12a,12bを形成したことにより、最低潮位L1、最高潮位L2、及び、中間潮位のいずれの波浪Sが海水交流防波堤ケーソン11に作用しても、海水交流防波堤ケーソン11は各々独自で効果的な消波作用と海水交流作用とを発揮するようになる。
【0035】
又、前記したように、左右の潮位変化吸収斜面12a,12bを略V字を形成するように対称に配置させると、前記海水導入斜面4による消波作用に加え、潮位変化吸収斜面12a,12bに沿って流動する海水が、矢印Bで示すように内側に向かって流動して互いに衝突し、この衝突による消波によって、消波作用が更に高められることになる。
【0036】
更に、各海水交流防波堤ケーソン11は、潮位が変化しても、潮位変化吸収斜面12a,12bによって波浪Sの一部を常に取り込んで湾内側に流入させるので、各海水交流防波堤ケーソン11が総ての波を反射させることによって波反射率が増加するという問題を防止できる。
【0037】
図3、図4は、前記潮位変化吸収斜面12a,12bの他の例を示したものであり、図3は、略V字状を有する2つの潮位変化吸収斜面12a,12b、12a’,12b’を連続して形成した場合を示している。又、図4は、ケーソン下部本体2の幅端部の一側2’から他側2''に向けて一直線に延びる一つの潮位変化吸収斜面15を備えた場合を示している。図3、図4中、13は最下部位置、14は最高部位置である。図3、図4の形態例においても、前記図1、図2の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【0038】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、潮位変化吸収斜面の形状は種々変更し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、海水導入斜面に、左右方向に高さが連続変化した潮位変化吸収斜面を形成し、且つ潮位変化吸収斜面の最下部位置が最低潮位に対応し、潮位変化吸収斜面の最高部位置が最高潮位に対応するようにした海水交流防波堤ケーソンを構成したので、最低潮位、最高潮位、及び、中間潮位のいずれの波浪が海水交流防波堤ケーソンに作用しても、海水交流防波堤ケーソンは各々独自で効果的な消波作用と海水交流作用とを発揮する効果がある。
【0040】
又、各海水交流防波堤ケーソンは、潮位が変化しても、潮位変化吸収斜面によって波浪の一部を取り込んで湾内側に流入させるので、各海水交流防波堤ケーソンが総ての波を反射させて波反射率が増加するという問題を防止できる効果がある。
【0041】
更に、左右の潮位変化吸収斜面が略V字を形成するように対称に配置すると、海水導入斜面による消波作用に加え、V字の潮位変化吸収斜面に沿って流動する水が互いに衝突する作用により、消波作用を更に高められる効果がある。
【0042】
又、乗り越え頂部を乗り越えて湾内側に落下した水は、後壁の下部から押し出されることにより、良好な海水の交流作用を発揮する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の海水交流防波堤ケーソンの形態の一例を湾外側からみた全体正面図である。
【図2】図1のII−II方向断面図である。
【図3】本発明の海水交流防波堤ケーソンにおける潮位変化吸収斜面の他の例を示す正面図である。
【図4】本発明の海水交流防波堤ケーソンにおける潮位変化吸収斜面の更に他の例を示す正面図である。
【図5】既に提案されている海水交流防波堤ケーソンの一例を湾外側から見た正面図である。
【図6】図5のVI−VI方向断面図である。
【図7】図6の海水交流防波堤ケーソンの作用を示す断面図である。
【図8】潮位の変化に対応するように海水交流防波堤ケーソンを設置した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
2 ケーソン下部本体
2’,2'' 幅端部
3 乗り越え頂部
4 海水導入斜面
8 後壁
11 海水交流防波堤ケーソン
12a,12b、12a’,12b’ 潮位変化吸収斜面
13 最下部位置
14 最高部位置
15 潮位変化吸収斜面
L1 最低潮位
L2 最高潮位
Claims (3)
- 湾外と湾内とを区画するケーソン下部本体の上面に、湾内側に乗り越え頂部を有し、該乗り越え頂部から湾外側に向けて下り勾配で傾斜した海水導入斜面を両幅端部を除く左右方向に備えている海水交流防波堤ケーソンであって、前記海水導入斜面に、左右方向に高さが連続して変化する傾斜面からなり、該傾斜面の最下部位置が最低潮位に対応し、前記傾斜面の最高部位置が最高潮位に対応する潮位変化吸収斜面を形成したことを特徴とする海水交流防波堤ケーソン。
- 潮位変化吸収斜面が左右方向に少なくとも1つのV字を形成していることを特徴とする請求項1記載の海水交流防波堤ケーソン。
- ケーソン下部本体における乗り越え頂部の上部でしかも湾内側位置に、下方に向けて延設された後壁を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の海水交流防波堤ケーソン。
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