JP5843689B2 - 津波、高波防御用堤防 - Google Patents
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Description
本発明は、津波や高波が湾内や河川を遡上し、港湾施設や人家並びに田畑に損害を及ぼすことを防止する津波、高波防御用堤防に関する。
津波と高波は共に海水の振動によって伝わる波動現象であり、障害物に対して反射したりまわり込んだりする特性や浅瀬に来た時の振る舞いはよく似ている。しかし、大きく異なる部分は、高波は海上を吹く風によって発生した海水表面部分の動きであるのに対して、津波は海底地盤の上下動による海水全体の動きであり、津波のエネルギーは高波と比べようもないほど莫大である。
従来、日本各地で大津波に備えて一文字防波堤や潜堤が湾内に設置されている。例えば、三陸の大船渡湾では９００ｍと６００ｍの２本の一文字防波堤が設置されている。この一文字防波堤は、水深−４０ｍの海底より巨大ケーソンで築造され、２本の巨大一文字防波堤の間に船舶航行のための２００ｍの開口が設けられている。しかしながら、２０１１年３月１１日の東日本大震災の大津波により２本の巨大一文字防波堤は全く効果を発揮することなく破壊された。このような巨大一文字防波堤は、台風の高波に対しては十分効力を発揮し、湾内の波浪静穏には寄与するけれども、高さ１５ｍ以上の巨大津波対しては全く役に立たないことが判明した。
東日本大震災の大津波により大船渡湾の巨大一文字防波堤が破壊された原因としては、巨大一文字防波堤が海底に巨大ケーソンの重量だけで支持されたものであり、大津波の巨大な破壊エネルギーが直接巨大一文字防波堤に対して襲いかかった結果、巨大一文字防波堤は海底設置部分からひっくり返り破壊された。このような巨大津波に対してまともにその破壊エネルギーに耐える構造の防波堤を構築することは、巨額の費用が必要としその構築は不可能に近いものがある。
本発明は、前記従来技術の持つ課題を解決する、構造が簡単で、津波の持つ障害物に対する反射やまわり込み作用を利用し、巨大津波の破壊エネルギーを緩衝し、港湾施設や人家並びに田畑に損害を及ぼすことを防止する津波、高波防御用堤防を提供することを目的とする。
本発明の津波、高波防御用堤防は、前記課題を解決するために、沖合方向側面が円弧状で外表面に鋼板を設置した円弧状防波堤を湾内に平面視円弧状の仮想ラインに沿って一定間隔をおいて下端部を海底に打設された杭と一体に固定して複数配置し、複数の円弧状の防波堤の中央部の沖合に沖合方向の先端が鋭角で外表面に鋼板を設置した波分岐防波堤を下端部が海底に打設された杭と一体に固定して設置し、津波や高波が湾内に押し寄せてきた際、波分岐防波堤と複数の円弧状防波堤の側面形状が、津波、高波の進行方向を変換させ中央部で津波、高波同士を衝突させそのエネルギーを吸収し緩衝することを特徴とする。
また、本発明の津波、高波防御用堤防は、前記波分岐防波堤の後方に船舶の航路を確保することを特徴とする。
また、本発明の津波、高波防御用堤防は、円弧状防波堤に風力発電用の風車を設置することを特徴とする。
沖合方向側面が円弧状の円弧状防波堤を湾内に平面視円弧状の仮想ラインに沿って一定間隔をおいて下端部を海底に固定して複数配置し、複数の円弧状の防波堤の中央部の沖合に沖合方向の先端が鋭角の波分岐防波堤を下端部を海底に固定して設置し、津波や高波が湾内に押し寄せてきた際、波分岐防波堤と複数の円弧状防波堤の側面形状が津波、高波の進行方向を変換させ中央部で津波、高波同士を衝突させそのエネルギーを吸収し緩衝することで、円弧状防波堤及び波分岐防波堤が大津波の破壊エネルギーを直接防波堤で負荷することなく緩衝することが可能になる。
円弧状防波堤及び波分岐防波堤が海底に打設された杭と一体に固定することで、津波による海底から海面までの海水の圧力に耐えることが可能になる。
円弧状防波堤及び前記波分岐防波堤の外表面に鋼板を設置することで、防波堤の強度を増加することが可能となる。
波分岐防波堤の後方に船舶の航路を確保することで、波分岐防波堤が沖合からの波浪の進行方向を横方向にずらすので航路を静穏状態にすることが可能となる。
円弧状防波堤に風力発電用の風車を設置することで、風力発電効率が良い常時風が吹く海上に設置されるので風力発電効率を良くすることが可能となる。
円弧状防波堤及び波分岐防波堤が海底に打設された杭と一体に固定することで、津波による海底から海面までの海水の圧力に耐えることが可能になる。
円弧状防波堤及び前記波分岐防波堤の外表面に鋼板を設置することで、防波堤の強度を増加することが可能となる。
波分岐防波堤の後方に船舶の航路を確保することで、波分岐防波堤が沖合からの波浪の進行方向を横方向にずらすので航路を静穏状態にすることが可能となる。
円弧状防波堤に風力発電用の風車を設置することで、風力発電効率が良い常時風が吹く海上に設置されるので風力発電効率を良くすることが可能となる。
本発明の津波、高波防御用堤防の実施の形態を図により説明する。
本発明の津波、高波防御用堤防は、陸側に津波や高波から防御する施設、例えば港湾施設、原子力発電所等の施設が存在する海域に設置される。湾内に津波、高波防御用堤防を設置する場合、魚介類，海藻の養殖海域を堤防の内側に確保するため陸側から所定距離離れた沖合に設置する。
図１は、本発明の津波、高波防御用堤防の配置状態を示す平面図である。
津波、高波防御用堤防は、沖合方向の先端が鋭角な波分岐防波堤１と、沖合方向の側面が円弧状の円弧状防波堤２を複数配置して構成される。複数の円弧状防波堤２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈが平面視円弧状の仮想ラインに沿って所定間隔をおいて配置される。え円弧状防波堤２の沖合に向いた円弧状側面の曲率と平面視円弧状の仮想ラインの曲率をできるだけ同じにするのが好ましい。
平面視円弧状の仮想ラインの中心、即ち円弧状防波堤２Ｄと２Ｅ間の沖合に波分岐防波堤１を設置する。波分岐防波堤１の設置位置は、円弧状防波堤２Ｄと２Ｅ間が主要船舶の航路となるため、所定距離をおいて設置する。円弧状防波堤間の間隔は通常１００〜２００ｍとし、円弧状防波堤２Ｄと２Ｅ間は、主要航路となるため若干広めの間隔とする。
図２、図３は、波分岐防波堤１の平面図と正面図である。波分岐防波堤１は、沖合方向の先端が鋭角の平面視３角形をしており、その下端部は海底３に打設された杭４に一体に固定されている。波分岐防波堤１の側面には鋼板を一体に設置し耐久性を向上させると良い。波分岐防波堤１の海面から突き出す高さは、大津波の高さを考慮して設定する。また、波分岐防波堤１の平面視形状を沖合方向とその反対方向が鋭角な菱形にしても良い。
波分岐防波堤１の構築法としては、水深３０ｍ〜５０ｍの海底に設置する場合もあるので、陸上で防波堤を複数のブロックに分割して製造し、台船等で設置海域まで運搬し現場で複数のブロックを組み立てて構築することも可能である。また、波分岐防波堤１を浮力を有するケーソンとして製造し、タグボート等でケーソンを設置海域まで運搬し、設置海域でケーソンを沈めて製造することも可能である。
波分岐防波堤１の海底３への固定は、アンカー等による固定も考えられるが、大津波による大きな圧力を考慮すると海底３に打設された杭４に一体に固定するのが望ましい。海底３への杭４の打設は、作業船から直接海底３に打設しても、波分岐防波堤１がある程度構築された段階で、波分岐防波堤１から海底３に打設しても良い。
図４、図５は、円弧状防波堤２の平面図と側面図である。円弧状防波堤２の沖合方向の側は円弧状をしており、その下端部は海底３に打設された杭４に一体に固定する。円弧状防波堤２の側面には鋼板を一体に設置し耐久性を向上させると良い。円弧状防波堤２の海面から突き出す高さは、大津波の高さを考慮して設定する。
円弧状防波堤２を沖合方向の部分を高くし、陸側部分を低くして形成し、陸側の低い部分に風力発電用風車５を設置しても良い。円弧状防波堤２は、陸地から離れた海域に設置されるので常時ある程度の風が吹くことが期待されるので風力発電効率の良い環境にある。
円弧状防波堤２の構築法としては、水深３０ｍ〜５０ｍの海底に設置する場合もあるので、陸上で防波堤を複数のブロックに分割して製造し、台船等で設置海域まで運搬し現場で複数のブロックを組み立てて構築することも可能である。また、円弧状防波堤２を浮力を有するケーソンとして製造し、タグボート等でケーソンを設置海域まで運搬し、設置海域でケーソンを沈めて製造することも可能である。
円弧状防波堤２の海底３への固定は、アンカー等による固定も考えられるが、大津波による大きな圧力を考慮すると海底３に打設された杭４に一体に固定するのが望ましい。海底３への杭４の打設は、作業船から直接海底３に打設しても、波分岐防波堤１がある程度構築された段階で、波分岐防波堤１から海底３に打設しても良い。
次に、本発明の津波、高波防御用堤防の作用について図１により説明する。沖合から押し寄せる津波は、波分岐防波堤１で左右に進行方向を変更される。中心から左側の円弧状防波堤２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに向かった津波は、円弧状側面により下向き反時計回りの進行方向を変換される。中心から右側の左側の円弧状防波堤２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈに向かった津波は、円弧状側面により下向き時計回りの進行方向を変換される。その結果、左右の円弧状防波堤により進行方向を変換された津波は中央部で衝突し、そのエネルギーの大部分が消費され、陸側に向かう津波の力を緩衝することが可能となる。
台風による高波の場合も同様である。円弧状防波堤２の陸側は、台風等の高波でも静穏を保持できるので各種養殖に最適の海域となる。
以上のように、本発明の津波、高波防御用堤防によれば、円弧状防波堤及び波分岐防波堤が大津波の破壊エネルギーを直接防波堤で負荷することなく緩衝することが可能になる。
１：波分岐防波堤、２：円弧状防波堤、３：海底、４：杭、５：風力発電用風車
Claims (3)
- 沖合方向側面が円弧状で外表面に鋼板を設置した円弧状防波堤を湾内に平面視円弧状の仮想ラインに沿って一定間隔をおいて下端部を海底に打設された杭と一体に固定して複数配置し、複数の円弧状の防波堤の中央部の沖合に沖合方向の先端が鋭角で外表面に鋼板を設置した波分岐防波堤を下端部が海底に打設された杭と一体に固定して設置し、津波や高波が湾内に押し寄せてきた際、波分岐防波堤と複数の円弧状防波堤の側面形状が、津波、高波の進行方向を変換させ中央部で津波、高波同士を衝突させそのエネルギーを吸収し緩衝することを特徴とする津波、高波防御用堤防。
- 前記波分岐防波堤の後方に船舶の航路を確保することを特徴とする請求項１に記載の津波、高波防御用堤防。
- 前記円弧状防波堤に風力発電用の風車を設置することを特徴とする請求項１または２に記載の津波、高波防御用堤防。
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