JP6749571B2

JP6749571B2 - 津波減衰溝構造体

Info

Publication number: JP6749571B2
Application number: JP2017013081A
Authority: JP
Inventors: 吉伸丸尾
Original assignee: 有限会社メイアイ
Priority date: 2016-12-24
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2037-01-27
Also published as: JP2018105106A

Description

本発明は、津波の高さおよび強さを低減させる海底に設ける溝構造体に関する。

従来の津波防御の堤体には海岸に設けられたものが一般的であり幅が何十メートルという土手の松林などもあるが人や車両の出入りの部分は電動の開閉式の扉がレールの上を移動する程度で釣り合いが採れていないものであった。

しかも河川の海への出口部分は砂が堆積して津波の高さが他よりも急速に高くなる条件にありながら無防備の個所であり津波ハザードマップなどでは河川から津波の被害が広がっている様子が明らかであり、また陸上の津波への備えが弱い部分もそのままで特にこれを補う防御方法が講じられていなかった。

特開２０１４−０３７７１９号公報以下図７により海に設けて津波の被害を効果的かつ確実に減衰させる堤体について説明する。図に於いてコンクリートにより予め製造されると共に、設置場所まで運搬されて利用される堤体ユニットの軸方向に直行する断面形状が三角形以上の多角形形状であって軸方向に堤体の上方の部分が海から突き出して設置された多角形のユニットであり、堤体ユニットの底面が海底面に設置されたときに堤体ユニットの最高部分が海面から所定に突き出していると共に所定以上の波の力が作用した場合に堤体ユニットの軸方向に面内において堤体ユニットが回転されることを特徴とする。波の力で移動した後に比重の小さいものを詰めて軽くして元の位置に戻し、また比重の大きなものに入れ替えて固定するものである。

以上に述べた従来の堤体に関しては、構想の前提になるように波でこの堤体が移動する都度、元に戻す必要があるという欠点があった。また比重が大きなものを比重が小さなものと入れ替えて出し入れする手間は大変なものであるという欠点があった。また堤体を海底に置いて堤防の頭が海面から上に出る構想は満潮の際と干潮の際の水位の違いで効果が大きく変わるという欠点があり、一つの波の先端がこの堤体によってブレーキがかかり同じ波の後端の速度が速いために津波の高さを一気に押し上げてしまう心配もあった。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題や、欠点を解決しようとするものであり、津波は深海の海底地盤のずれが戻る際の大きな衝撃等で一旦持ち上がった波頭が下方へ落ち込み、隣の水面を順に押し上げてゆく高速で飛ぶプロペラ飛行機並みの速さのエネルギーの移動であるものが海岸に近付くに従って波の上下運動の順送りだけはなく海岸に向かう流れが加わるのでその海岸に近い海底に於いて沖に向かって傾斜しかつ凹形に湾曲した壁面が津波の波頭が下がりながら接近した際には非圧縮性である水の圧力を受けて陸地側の水面を押し上げようとする力がこの壁面で遮られて陸地側の海面を持ち上げ難く津波の高さを減衰させる構造とした。また津波の波頭が持ち上がりながら接近した際には溝構造体の陸地側の海底面よりも水面に向かってせり上がった壁面で津波の底部の水流が削り取られて溝構造体の底に向かって落ち込み、向きを変えて津波の流れに逆らって津波の力を弱める働きをするものであり、また津波の速度が水深の関数であって陸に近い所では自動車の走行速度並みに遅くなり特に同じ波の先方部分の速度が急激に落ちて、同じ波の後方部分の速度が速いために同じ波の先方部分が沖側の後方部分に押されて津波の高さが一気に成長する状態に於いて、この溝構造体に設けた海底よりも凹んだ溝の働きによって、自動車に例えれば一旦踏んだブレーキを放した状態で津波の先方の速度を速くして津波の高さを減衰させるものであって、以上のような働きを総合して河川の堤防の高さを超えない程度まで津波の高さを減衰させることを課題とし、陸地から僅かの高低差で河川に流入している排水口などを逆流する津波の被害はまだ避難の時間が稼げるレベルであるからあきらめて本発明は完璧な防災ではなく、命を守る減災を課題とするものである。

そして、本発明は上記目的すなわち津波を減衰させるために海岸に近い海底にコンクリートを主体とする構造体によって海底よりも低い溝を形成するために海底に嵌め込むコンクリート溝構造体としたものである。

また第２の課題解決手段は、海底よりも立ち上がった陸地側の内壁面を海面に向かうに従って沖側に傾け、かつ凹形に湾曲させたことを特徴とするコンクリート溝構造体としたものである。

また第３の課題解決手段は、溝構造の総重量よりも勝る浮力を得るように壁部に空洞の部分を設け、空洞の部分の上方に空気を封じたり、抜いたり、空気を送り込んで海水を排出する栓を設け、下方には上方から空気を送ったり抜いたりするに連れて海水が自由に浸入したり排出する穴を設けたことを特徴とするコンクリート溝構造体としたものである。

また第４の課題解決手段は、溝構造体の両端部から海面の上方空中に垂直に突出する竿を立ち上がらせたことを特徴とするコンクリート溝構造体としたものである。

また第５の課題解決手段は、海底に溝構造体を固定するための接続部分とこれに繋ぎ止め手段と繋ぎ止め手段を介して海底に固定する杭などの固定手段を有することを特徴としたコンクリート溝構造体としたものである。

また第６の課題解決手段は溝構造体の内側底部長手方向に延びる平面部分を設けたことを特徴としたコンクリート溝構造体としたものである。

上述したように本発明の津波を減衰させる溝構造体は海岸に近い海底に於いて海底よりも低い溝と沖に向かって傾斜しかつ凹面を成す壁面４で減衰させることが出来る。すなわち海岸近くで流れを伴った波となり、波の先頭に急ブレーキがかかって一気に高さを増す津波を海底よりも低い溝でブレーキを緩め、沖に向かって傾斜しかつ凹面を成す壁面で津波の底を削り取る形で減衰させることが出来、この両方の働きを一つの溝構造で行えるために、河口などではこの津波減衰の溝構造体を図６のように千鳥型に設置して竿１０を目印にして船も安全に河川に出入り出来ると言う効果がある。

また、海岸に近くなって津波がエネルギーの移動だけでなく海岸に向かう流れとなって波頭が落ち込んだ際には陸地側の海面を押し上げる力が沖に向かって勾配が付いた凹面の壁面４によって遮られるという効果がある。

また、海底に嵌めこまれて、杭１２や鎖１１で海底に固定された溝構造体から陸地側だけに津波の底流を遮る立ち上がりが出ているので本体が動かされずに津波の力を確実に削ぐことができるという効果がある。

また、空洞の部分５を浮力として使うために設置や運搬の際に７の栓の部分を閉じて空気を封じ込んだり空気を送り込んで底部の排出口６から海水を排出することで巨大な溝構造体を比較的小さな力で取り扱えて例えば造船所のドックに於いて中層階のビルに匹敵する大きさの溝構造でも簡単に短期間に既存の建設技術で造ることが出来る。特に陸上の防波堤などに較べて表面の仕上げを必要とせず、ビル建設等に較べて内装外装の工事が必要なく簡便に製造出来て完成すれば、ドックに海水を呼び込んで浮かし、船で目的地まで牽引して運び、所定の河口の海底の砂地などに位置を決めて溝を掘り、空洞部分の空気を穴７から抜きながら溝構造体を沈めて設置出来るという効果があり、空洞部分でない上方解放部位の下方部分に設けられた穴８はここから海水が常時自由に浸入して、上方解放部位３にお椀の様に浮力が働いたり、波で海水が入ったりして溝構造体が運搬中に不安定になるような不具合を防ぐ効果がある。また空洞部分を設けることにより浮力として利用するだけでなく壁面の断面係数が揚がり、曲げ剛性を格段に向上させることが出来て結果としてコンクリートなどの材料を大幅に少なくすることが出来る。

また溝構造の姿勢の修正などは溝構造体に栓７から空気を送り込むことで適度の浮力を持たせた上で底の砂をホースの水流で吹きならすことで比較的手軽に修正でき、性能が容易に維持出来ると言う効果がある。

また、本津波減衰の溝構造体は砂が多い河川の海への出口に設置するのに適しているが船の出入りの危険防止に竿１０を目印にできると言う効果がある。また大水の際などに溝構造体が傾いていないか陸地から目視で一見して判断出来て更に竿１０を目印に水深探知機によりピンポイントで海上から土砂の堆積の様子が判ると言う効果がある。

また、河川の増水などの際に移動しにくいように杭１２と鎖１１などの牽引材で溝構造体を抑えられるという効果がある。

また、溝構造体の内側底部の長手方向に延びる平面部分９に砂が落下して集まるので既存の浚渫船によって砂を除去する作業が容易であり水深探知機で記録を残し、溝構造体の性能を維持している情報を公開できて、海浜地区の住民の安心に繋げられるという効果がある。

本発明の実施形態を示す溝構造体の断面図同溝構造体の平面図沖における津波減衰溝構造体の働きイメージ図海岸近くにおける津波減衰溝構造体の働きイメージ図平塚市の河川区域の略図溝構造体の河口等における千鳥型に配置した略図先行技術文献、特許文献例の立面図

以下、本発明を実施するための、最良の形態を図1及び図２、図３、図４、図５、図６、に基づいて説明する。

図に於いては、図１は本発明の実施形態を示す溝構造体の断面図で溝構造体の全高は中層ビルの高さ程度とした。詳しくは相模川の河口海底の立体プリント等による水槽実験をしてレイノルズナンバーを勘案しながらコンピューター解析で補正して効果を検証する必要がある。図１は各部分のおおよそのプロポーションを示す略図になっている。溝構造体は海底に溝を掘って嵌め込まれており陸側は海底１よりも海面に向かって立ち上がって設置され、沖側は海底とほぼ同じ高さであり溝構造体はこの状態で鎖などの固定手段１１や杭１２で固定されている。

また、図２のように例えば造船所のドックに入る大きさを限度としてタンカー並みの大きさに例えば３００メートル超の全長に製造する事も出来て、浮かして出来た溝構造体を運搬する為には大きさが殆ど障害とならないで大きさなりの効果を揚げる働きがある。ちなみに平塚市を例にとると相模川の海岸線の大橋は全長が６００メートル超であるから溝構造体を図６のように配置すれば良い。溝構造体の長手方向の両端は仕切り１３だけでも良く、コンクリートを主体とした溝構造体の重量と浮力の関係で浮力が不足している時はこの壁面に空間を設けて浮力の補助に利用できるという働きがある。

また、図３のように沖に配置された溝構造体は海底１よりも深い溝部分３で部分的に水深を深くして津波の成長を削ぎ、この溝構造体に設けた海底１よりも海面に向かってせり上がり沖に向かって傾斜しかつ凹面を成す壁面４で津波の波頭が下がる際に非圧縮性である水の圧力を受けて陸地側の水面を押し上げる力が陸地側に向かうのを防ぐ動作がある。

また、図４のように河口に近い海底又は海岸近くの海底に配置された溝構造体は津波の高さが一気に成長する状態に於いて溝構造体の陸地側の壁面勾配部分の上部を海の底面１よりも海面２に向かってせり上げた部分４で津波の下方を削り取るようにして減衰させ削り取られた底部の水流が堤体の底に向かって落ち込み向きを変えて津波の流れに逆いながら津波の力を弱める動作がある。

また図５のように平塚市の河川による津波被害の略図によればＪＲ東海道線の南側の相模川と花水側に挟まれる平塚市の南部は全域が高層階ビルに避難する必要がある危険区域である。海岸道路は高くなっているが堤防が低い両河川から挟みうちにされている地域である。最近のニュース動画映像で２メートル弱の津波が遥か上流まで河を遡る様を見ると平塚は市の北端も海抜９メートル強程度であり津波が河の堤防よりも少し低くまで減衰するだけで被害の範囲は大幅に縮小されるという減災の効果がある。

溝構造体による効果を勘案して図６の様な配置が好ましい。図６は相模川と花水川の河口の海底に千鳥型に配置された溝構造体と途中の海岸の津波に弱い部分に溝構造体を設置したところを示している。これによって津波の高さを河川の堤防を越えない程度にまで減衰させるには溝構造体をどの程度の大きさと各部の寸法及び配置にすればよいか平塚で先ず施工上の問題を含めて実験した結果を基に全国に及ぼすならば京急三浦海岸駅すぐの砂浜などは津波が成長する格好の地形であり、実験に向いたところである。また浜名湖の干潮時における干潟の砂浜の様子から判断するとここも大型の溝構造体の実験に向いた有望な候補地である。

また、図７の先行事例は手間と調整が必要であり、設置場所も限られるという問題がある。これに較べて本発明による津波減衰溝構造はあらゆる手間が極端に少なく設置の場所も遥かに自由度があり効果が大きいものである。

１海底
２海面
３溝部分
４傾斜した壁面
５浮力を調節する空洞部分
６海水出入り口
７浮力調節用空気送排気栓
８海水導入口
９土砂溜まり平面部分
１０竿
１１鎖などの固定手段
１２杭
１３長手方向両端仕切り

Claims

津波を減衰させるための溝構造体であって、
コンクリートを主体とする構造体を含み、
前記溝構造体を海底に嵌め込んだときに、海岸に近い海底に前記構造体により海底よりも低い溝が形成され、
前記溝構造体の海底よりも立ち上がった陸地側の内壁面が、海面に向かうに従って沖側に傾いており、かつ凹形に湾曲していることを特徴とするコンクリート溝構造体。
前記溝構造体の総重量よりも勝る浮力を得るように壁部に空洞の部分を設け、前記空洞の部分の上方に空気を封じたり、抜いたり、空気を送り込んで海水を排出する栓を設け、下方には上方から空気を送ったり抜いたりするに連れて海水が自由に浸入したり排出する穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート溝構造体。
前記溝構造体の両端部から海面の上方空中に垂直に突出する竿を立ち上がらせたことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート溝構造体。
海底に前記溝構造体を固定するための接続部分と、前記接続部分に繋ぐ繋ぎ止め手段と、前記繋ぎ止め手段を介して海底に固定する杭などの固定手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンクリート溝構造体。
前記溝構造体の内側底部に長手方向に延びる平面部分を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンクリート溝構造体。