JP5544649B2 - 長周期波低減構造物 - Google Patents

Description

本発明は、主に船舶の荷役作業等が行われる港湾内において、岸壁、桟橋、護岸及び防
波堤などの海洋構造物の港湾内側に設置し、長周期波を低減させるための長周期波低減構
造物に関する。

一般に、海側から打ち寄せる波には、短周期波（通常の波）と長周期波が存在している。長周期波は周期が数十秒〜数分の長い周期を有しているものをいい、短周期波は、これより周期が短いものである。

従来、短周期波用の波高低減構造物としては、構造物の前部（海側）に消波ブロックを積み上げて消波工を設けたもの（例えば特許文献１）や、前面にスリット状の透孔を有し、その背部に遊水部を形成したスリットケーソン（例えば特許文献２）が知られている。

消波工は、構造物の前部に消波ブロックを積み重ねて形成し、波が内部を通過する際にエネルギー損失を生じさせて消波する構造であり、スリットケーソンは、波が透孔を通過する際に波動のエネルギー損失を生じさせて消波する構造である。

長周期波は、波長が数百メートル〜数キロメートルに及ぶものであり、これは、前述した従来の短周期波用の構造物では波高の低減ができず、港湾内に進入すると港湾の形状や岸壁の位置等の諸条件によって多重反射し、岸壁に接岸された船舶を大きく動揺させ、このため荷役作業等に支障を生じる場合があり、また、船舶を係留していた係留索が切断されてしまう等の被害が発生することがある。

この長周期波の波高を低減させる構造物としては、護岸の前面側に所定の間隔を隔てて遮水壁を形成することによって短周期波用に比べて奥行きの広い遊水部を形成し、遮水壁にはスリット状の通水口を形成した長周期波低減構造物（例えば特許文献３）がある。
特開２００４−３２４４１４号公報 特開２００２−１４６７４６号公報 特開２００８−２１４９２９号公報

しかし、前述した従来の長周期波低減構造物の場合、長周期波に対しては波高低減効果が認められるが、短周期波に対しては波高低減効果が得られないものであった。

本発明は、このような問題に鑑み、長周期波低減構造物を構成するための遮水壁を特定の構造とすることによって、その構築と同時に短周期波低減効果が得られることとなる長周期波低減構造物の提供を目的としたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、港湾内の防波堤、岸壁、護岸などの構造物を後壁とし、該後壁から港湾内側へ間隔を隔てた位置に、前記後壁との間を、周期が数十秒〜数分の長周期波を対象にした長周期波用遊水部とする遮水壁を備え、該遮水壁はその遮水壁法線方向側に交互に、前面側が前記後壁から離れる側の凸部と、該後壁に近づく側の凹部とを形成したジグザク状となっており、その凹部の最奥部又は該凹部の最奥部と凸部の最前部に、前記長周期波用遊水部に通じる縦向きスリット状をした長周期波用通水口を備えてなる長周期波低減構造物において、前記遮水壁は、その背面側に不透水壁を有し、前面側に前記長周期波より周期の短い短周期波を対象にした短周期波用遊水部と、該短周期波用遊水部と遮水壁前面外とに連通開口した多数の長周期波用通水口とからなる短周期波用消波工を備えたことにある。

請求項２に記載する発明の特徴は、前記請求項１の構成に加え、前記遮水壁は、多数のコンクリートブロックを積み上げることにより構成され、該コンクリートブロックは、前記遮水壁の前面に前記多数の短周期波用通水口を有する穴あき壁を構成する前部と、該遮水壁の背面側の前記不透水壁を構成する後部と、該前部と後部とを連結し、周囲に前記短周期波用遊水部を構成するための軸部とを備えていることにある。

本発明は、遮水壁の背後に長周期波用遊水部を有し、該遮水壁に縦向きスリット状をした前記長周期波用遊水部に通じる長周期波用通水口を備えた長周期波低減構造物であり且つ前記遮水壁の前面側に短周期波に対する短周期波用消波工を備えていることにより、長周期波と短周期波ともに波高低減効果のある構造物が得られる。

また、前記遮水壁は、多数のコンクリートブロックを積み上げることにより構成され、該コンクリートブロックは、前記遮水壁の前面に前記多数の短周期波用通水口を有する穴あき壁を構成する前部と、該遮水壁の背面側の前記不透水壁を構成する後部と、該前部と後部とを連結し、周囲に前記短周期波用遊水部を構成するための軸部とを備えたものを使用していることにより、長周期波対策と短周期波対策とを兼ね備えた構築物を同時に構築できるため、作業効率高く、コストも低く抑えることができる。

次に、本発明に係る長周期波低減構造物の実施形態を図１〜図７に示す実施例 に基づいて説明する。尚、本発明においては、前述した従来技術と同様に長周期波は周期が数十秒〜数分の長い周期を有しているものをいい、短周期波は、これより周期が短いものをいう。

この海洋構造物は、図１、図２に示すように、船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物によって構成される後壁１０と、その後壁１０の前方側、即ち港湾内へ侵入した長周期波および短周期波を受ける海側に構築された遮水壁１１を有しており、後壁１０と遮水壁１１との間が長周期波用遊水部１２となっている。

遮水壁１１にはその水平方向の長さ方向に一定の間隔を隔てて多数の長周期波用通水口１３が形成されている。

遮水壁１１は、その遮水壁法線方向側、即ち遮水壁１１全体の設置位置を規定する線Ｌ（図１に示す）の方向側に交互に、前面側が後壁１０から離れる側の凸部１５と、後壁１０に近づく側の凹部１４とが形成されたジグザク状となっている。この遮水壁１１の前面側の凹部１４の最奥部に、縦向きのスリット状をした長周期波用通水口１３が形成されている。

この遮水壁１１は、それ自体が短周期波の消波機能を持つ短周期波用消波工を構成している。即ち、この遮水壁１１は、図８、図９に示すように、その肉厚内、即ち遮水壁１１の前後方向の厚さ内に、長周期波用遊水部１２側が後述するコンクリートブロック３０の後部３２で閉鎖された短周期波用遊水部２０を有し、また前面側にはこの短周期波用遊水部２０に連通開口した多数の短周期波用通水口２１，２１......が形成された構造となっており、短周期波が短周期波用通水口２１，２１......より短周期波用遊水部２０内に進入し、排出される際にエネルギーが消費され波高が減衰される構造の消波工が形成されている。

この消波工を有する遮水壁１１は、図３〜図７に示すコンクリートブロック３０を積み上げることによって構築されている。このブロック３０は、前面の穴あき壁を構成する前部３１と、背面の不透水壁を構成するための後部３２と、前後部３１，３２を連結し、短
周期波用遊水部２０を構成するための軸部３３とから構成されている。

前部３１は、頂板部３４を除く両側面に通水口用窪み３５，３５が形成され、断面がＴ字形となっている。

後部３２は、長方形の盤状をしており、その高さ及び横幅が、前部３１と同寸法となっている。また、軸部３３は、前部３１の背面及び後部３２の前面に前後端が一体となって形成されており、該軸部の断面積は、前部３１の断面積の数分の１程度となっている。

このように構成されるブロック３０を図８、図９に示すように上下左右に布積状態に積み上げることによって遮水壁１１が構築されている。即ち、多数のブロック３０を基礎ブロック３８（図２に示す）の上に水平横方向に並べた１段目の上に、ブロック３０の水平幅方向の１／２の長さ分だけ２段目のブロック３０をずらせた状態に積み上げている。更にその上の各段毎に同様にして１／２幅ずつずらせた状態に順次積み上げ、最上部に天板ブロック３９を乗せる。

このようにして遮水壁１１を構築することにより、左右に隣り合うブロック３０，３０の通水口用窪み３５，３５が対向して接合されることにより、１つの短周期波用通水口２１が形成され、多数のブロック３０，３０......の積み上げによって遮水壁１１の前面に多数の短周期波用通水口２１，２１......が千鳥状配置に開口された前面壁部が形成される。

また、遮水壁１１の厚さ内には、多数の軸部３３，３３......間に連続する空隙が形成され、これが短周期波用遊水部２０となり、その背部は、ブロック３０の後部３２による閉鎖状態の壁となる。

図２において４０は後壁１０を構成する既設護岸のケーソンであり、４１は遮水壁用水底基礎、４２は既設護岸と遮水壁１１間の水底に敷設した被覆石である。

海側から遮水壁１１に向かって進行してきた短周期波は、遮水壁１１の前面に打ち寄せ、短周期波用通水口２１から勢い良く短周期波用遊水部２０に流れ込むことによってエネルギーが消費され、且つ引き波時に生じる水頭差によって短周期波用遊水部２０から短周期波用通水口２１を通じて遮水壁前面側に勢い良く流出することにより、エネルギーが消費され、短周期波の波高が低減される。

また、遮水壁１１に向かって進行してくる長周期波は、遮水壁前面側の凹部１４の最奥部の長周期波用通水口１３に寄せ集められ、水位が上昇して遊水部との水位差が生じ、長周期波用通水口１３内を大きい流速で通過し、その際に生じる渦によってエネルギーが消費される。

海側から侵入した水によって遊水部１２内の水位が高くなった後、遮水壁１１の海側の水位が下がり、長周期波用通水口１３，１３から遊水部１２内の波が海側に流出する所謂引き波時に、長周期波用通水口１３内を逆流することにより、寄せ波時と同様にエネルギーが消費される。

次に、本発明に係る長周期波低減構造物の性能実験について説明する。
１．実験装置
図１１に示す２次元水槽を用いた。図中５１は造波板であり、ａ〜ｍは図に示す間隔を隔てて設置した波高計、１１は遮水壁模型、１０は後壁模型である。模型縮尺は第１表に示す如くである。尚、実験模型は図１２（ａ）に示すとおりである。

第１表

２．実験条件
反射率の算定は、短周期波（本実験では周期１０ｓ以下）についてはｆ〜ｍの波高計、
長周期波（本実験では周期３０ｓ以上）は、ａ〜ｆの波高計のデータを用いて測定した。

入射波条件は第２表に示すように、周期５ｓ，１０ｓ，３０ｓ，５０ｓ，６０ｓ，７０
ｓ，９０ｓ（現地スケール）の各規則波を使用し、合田らの入射波分離手法を用いてエネ
ルギー的に反射率を測定した。

第２表

対象例として、図１２（ｂ）に示すように、本発明模型構造物の代わりに、図８に示し
た実施例における短周期波用消波工を有する遮水壁５２のみを進入波に対して直行する向
きに設置した場合（直列配置）、及び図１２（ｃ）に示すように前面に短周期波用の消波
工を有しない遮水壁５３を本願発明と同様の配置で使用した場合についても同様にして反
射率を測定した。
３．実験結果
短周期波に対する消波性能は図１３に示す如くであり、長周期波に対する消波性能は図１
４に示す如くであった。

この実験結果から、本発明では、周期が１０ｓ程度の短周期波に対し、従来記述より反射
率を０．１〜０．２低減できるとともに、長周期波である周期が６０ｓ程度の波に対し、
従来技術と同等の反射率が維持できた。

尚、上述の実施例の他、図１５に示すようにジグザグ状の遮水壁１１の凹部１４の最奥
部に長周期波用通水口１３を設けるとともに凸部１５の最前部位置にも長周期波用通水口
１３ａを設けてもよく、また、図１６に示すように、長周期波用遊水部に遮水壁１１の凹
部毎に隔壁５４を設けてもよい。

更に消波工を有する遮水壁の構築は、前述した形状のブロックを積み上げるものの他、内部に短周期波用遊水部が形成される他の形状のブロックをも使用することができる。

本発明に係る長周期波低減構造物の一例の概略を示す平面図である。 同上の拡大断面図である。 本発明における消波工付き遮水壁を構築するブロックの例を示す正面図であ る。 同、平面図である。 同、側面図である。 同、底面図である。 図４中のＡ−Ａ線断面図である。 図３〜図７に示すブロックを積み上げた遮水壁の部分正面図である。 図８中のＢ−Ｂ線断面図である。 図９中のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の効果の実験に使用した装置を示す断面図である。 同上の実験に使用した模型を示すもので、（ａ）は本発明模型、（ｂ）は消波工のみの遮水壁を使用した対象模型、（ｃ）は本発明品模型から消波工のみを除いた対象模型を示す平面図である。 上記実験における短周期波の反射率を示すグラフである。 同、長周期波の反射率を示すグラフである。 本発明の他の実施例を示す平面図である。 本発明の更に他の実施例を示す平面図である。

１０ 後壁
１１ 遮水壁
１２ 長周期波用遊水部
１３，１３ａ 長周期波用通水口
１４ 凹部
１５ 凸部
２０ 短周期波用遊水部
２１ 短周期波用通水口
３０ コンクリートブロック
３１ 前部
３２ 後部
３３ 軸部
３４ 頂板部
３５ 通水口用窪み
３８ 基礎ブロック
３９ 天板ブロック
４０ ケーソン
４１ 遮水壁用水底基礎
４２ 被覆石
５１ 造波板
５２，５３ 遮水壁
５４ 隔壁
ａ〜ｍ 波高計

Claims (2)

1. 港湾内の防波堤、岸壁、護岸などの構造物を後壁とし、該後壁から港湾内側へ間隔を隔てた位置に、前記後壁との間を、周期が数十秒〜数分の長周期波を対象にした長周期波用遊水部とする遮水壁を備え、該遮水壁はその遮水壁法線方向側に交互に、前面側が前記後壁から離れる側の凸部と、該後壁に近づく側の凹部とを形成したジグザク状となっており、その凹部の最奥部又は該凹部の最奥部と凸部の最前部に、前記長周期波用遊水部に通じる縦向きスリット状をした長周期波用通水口を備えてなる長周期波低減構造物において、
   前記遮水壁は、その背面側に不透水壁を有し、前面側に前記長周期波より周期の短い短周期波を対象にした短周期波用遊水部と、該短周期波用遊水部と遮水壁前面外とに連通開口した多数の長周期波用通水口とからなる短周期波用消波工を備えたことを特徴としてなる長周期波低減構造物。
2. 前記遮水壁は、多数のコンクリートブロックを積み上げることにより構成され、該コンクリートブロックは、前記遮水壁の前面に前記多数の短周期波用通水口を有する穴あき壁を構成する前部と、該遮水壁の背面側の前記不透水壁を構成する後部と、該前部と後部とを連結し、周囲に前記短周期波用遊水部を構成するための軸部とを備えている請求項１に記載の長周期波低減構造物。

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