JP7089827B2 - 津波抑制方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は大地震に伴う津波を抑制し、かかる津波が大都市や、原子炉・石油コンビナートなどの重要施設に対して、回復不能の損害をもたらすことを防止するための、方法及び装置に関するものである。

２０１１年３月１１日に起きた東日本大震災において、マグニチュード９に及ぶ大地震が発生し、それに伴う津波によって東北地方の太平洋沿岸には、原子力発電所や石油コンビナートなどに激しい被害を生じることとなった。

また近い将来、南海トラフを震源とする巨大地震の発生が想定されており、それにより太平洋ベルト地帯に激しい津波が予想されており、それに伴ってかかる津波を防ぐ各種の防波堤などの発明が提案されている。

例えば特開２０１３－６０７６９号公報には津波の進行を止める防波堤が提案されているが、この種の防波堤では津波の進行を止めることができず、東日本大震災においてもこの種の防波堤が津波で押し流されている。

また上記公報に示された形式の防波堤は基本的に据え置き式であるために、かかる防波堤で港湾施設などを完全に遮蔽すると港湾施設への船舶の出入りができなくなる。そのためかかる防波堤内への船舶の出入りを許容する隙間を設けざるを得ず、かかる隙間から津波が防波堤内に侵入するのを防止することができない。

また特開２００６－３４８６１１号公報には、鋼鉄製の剛直なパイプを直立して海底に多数並べて埋伏させておき、平常時には海底に埋伏させておいてその上を船舶の航行を許容し、津波が予想される異常時には空気を圧入して前記パイプを海底から起立せしめ、海面上に突出して津波を遮るようにしたものが提案されている。

しかしながらこのような剛直なパイプでは、津波による巨大なエネルギーを受け切ることは不可能であり、津波によってパイプが破壊されるか、そうでなければパイプの間から海水が流入して津波被害を軽減させることができない。

またこの種の直立浮上式の津波軽減方法では、ある程度の水深を有する沖合の海底を、パイプの長さ以上の深さに亙って掘削して建造しなければならないため、建造には膨大なコストと時間を要し、実現は困難である。

かかる事情に鑑み出願人は先に、海底に敷設した圧力容器内に、柔軟な筒体を扁平に折畳んだ状態で収容し、前記圧力容器に形成された口金に前記筒体の後端末を環状に固定し、津波の襲来が予測されるときに前記圧力容器内に流体圧力を作用させ、当該流体圧力により前記筒体の環状固定部分において当該筒体を内側が外側となるように反転せしめ、前記筒体を反転した筒体の外側部分内を通して反転部分に送り込み、当該筒体をその全長に亙って裏返してその先端を海面上に突出せしめ、当該筒体を多数設置することにより津波を抑制する方法を提案し、特願２０１８－４３０５号として出願した。

しかしながらこの方法では、多数設置する筒体の一本ごとに圧力容器を設け、当該圧力容器内に圧力流体を送入するためのポンプを設置する必要があるため、装置が複雑でありコストもかかる。

また前記筒体を反転させるためには、当該筒体を収容した圧力容器内に外部から圧力流体を送入しなければならないため、津波に先立つ地震により電源が喪失した場合には、圧力流体を送入するためのポンプを動かすことができず、この装置そのものが全く機能しないこととなりかねない。

さらにはかかる事態に備えるためには、バックアップ用の電源を個々の圧力容器毎に多数設けておくこととなり、装置全体としてさらに複雑になると共に、さらにコストアップにも繋がる。

特開２０１３－６０７６９号 特開２００６－３４８６１１号

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、海底に剛直な箱体を設置し、当該箱体内に空気を封入すると共に、多数の柔軟な筒体を扁平に折畳んだ状態で敷設しておき、津波が予想される異常時には前記箱体内の空気を前記筒体内に圧入して海面に向かって起立せしめ、このようにして起立した筒体が撓むことにより、津波のエネルギーを吸収する方法及び装置を提供するものである。

而して本発明の津波の抑制方法は、海底に設置した箱体内に空気を封入すると共に、当該箱体内に多数の柔軟な筒体を扁平に折畳んだ状態で収容し、当該筒体の後端末の環状固定部分を前記箱体の上面に形成された前記筒体に対応する口金に環状に固定すると共に、前記筒体の先端末を閉塞しておき、津波の襲来が予測される異常時に前記箱体内の空気の圧力により前記筒体の環状固定部分において当該筒体を内側が外側となるように反転せしめ、前記筒体を反転した筒体の外側部分内を通して反転部分に送り込み、当該筒体を裏返して海中で起立せしめることを特徴とするものである。

本発明においては、前記異常時に、海水を前記箱体内に導入することが好ましい。また前記箱体の底部を周囲の海水と通ぜしめると共に、常時は前記筒体が裏返らないように箱体内に引止めておき、異常時に当該引止めを解除することにより筒体の裏返りを進行せしめることが好ましい。

さらに当該発明においては、前記筒体を前記箱体内に設置されたリールに巻回し、当該リールの筒体の送り出し方向への回転をロックすることにより前記筒体の裏返りを箱体内に引き止め、当該ロックを外部からの操作により解除することにより筒体の裏返りを進行せしめることが好ましい。

さらに前記筒体の先端末を閉塞し、当該先端末に接続した前記筒体とほゞ同長の牽引索を前記リールに接続し、筒体が裏返った後前記牽引索を箱体内から牽引することにより復旧することが好ましい。

本発明においては、前記筒体が、繊維を筒状に織成した筒状織布の外面に、柔軟なゴム又は合成樹脂の皮膜を形成してなるものであることが好ましい。さらに本発明においては、前記筒体の直径が０．６～５ｍであることが好ましい。

また本発明の津波の抑制装置は、海底に設置された箱体の上面に上方に開口する多数の口金を設け、当該箱体内に前記口金の数に対応する数の柔軟な筒体を扁平に折畳んだ状態でリールに巻回して収容し、当該筒体の後端末の環状固定部分をそれぞれ対応する口金に環状に固定すると共に、前記筒体の先端末を閉塞しておき、当該リールの筒体の送り出し方向への回転をロックすると共に当該ロックを外部から操作により解除可能とし、前記箱体内に空気を封入すると共に、当該箱体の底部を周囲の海水と通ぜしめたことを特徴とするものである。

本発明の装置においては、前記筒体の先端末を閉塞し、当該先端末に接続した前記筒体とほゞ同長の牽引索を前記リールに接続し、筒体が裏返った後前記牽引索を箱体内から牽引することにより復旧可能とすることが好ましい。

本発明における箱体の設置状況を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ－ｂ断面図である。 本発明の津波抑制装置を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ－Ｂ断面図である。 本発明における筒体を口金に固定した状態を示す中央縦断面図。 本発明における筒体の反転を開始した状態を示す中央縦断面図。 本発明における筒体を全長に亙って反転した状態を示す、図２（ａ）におけるｂ－ｂ断面図。 図５の状態に津波が襲来した状態を示す図面。 本発明における筒体を示すものであって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は中央縦断面図である。

以下本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明における箱体１を、海底に設置した状態を示すものであって、海の波打ち際２から数百メートル乃至数十キロメートル離れた位置の海底に、前記箱体１が埋設されている。箱体１を埋設する位置の水深は、１０乃至５０メートル程度が適当である。

而して箱体１を拡大して図２に示す。箱体１は鋼鉄又はコンクリートで作られており、それを取り囲むコンクリート３により海底に固定されている。なお箱体１は後述のように内部に空気を封入するので、当該空気の浮力により浮き上がることがないように海底に固定されることが必要である。

そして箱体１の側面には扉４が設けられており、当該扉４に対向する外部のコンクリート３に形成された通路５を介して、潜水夫が扉４から箱体１内に出入りすることができるようになっている。

また前記箱体１の底部は二重底になっており、上段６には多数の小孔７が穿設されている。そしてその二重底の下段８は通水管９を介して、コンクリート３の外の海水と導通している。

また前記箱体１の上部には、バルブ１１を介して送気管１０が接続されており、当該送気管１０には外部の送気ポンプ（図示せず）から空気を送入し、当該空気を箱体１内に送入することができるようになっている。

而して箱体１の上面には多数の口金１２が設けられており、各口金１２に対応して箱体１内にリール１３が設けられ、当該リール１３に巻回した筒体１４の先端が前記口金１２に環状に固定されている。

箱体１における口金１２の配置は、当該口金１２の列における間隔ａが当該口金１２に固定された筒体１４の直径の１～５倍程度、特に好ましくは１～３倍程度が適当である。
また当該口金１２の列を波打ち際２から沖合いに向かって複数段並べた段の間隔ｂは、前記筒体１４の直径の１～１０倍程度、特に好ましくは１～５倍程度が適当である。さらに当該口金１２の段数は、３～２０段程度、特に好ましくは５～１０段程度とするのが適当である。

図３には単一のリール１３に巻回された筒体１４が口金１２に取り付けられた状態の拡大図が示されている。リール１３から引き出された筒体１４は、その後端末が外側に折り返され、口金１２及び当該口金１２の先端に取り付けられた管体１５のフランジ１６，１６間に挟圧固定されて、環状固定部分３１を形成している。

また管体１５の先端は管体１５内に異物が入らないようにゴム製のキャップ１７でふさがれており、当該キャップ１７は筒体１４が管体１５の内側から突き上げることにより簡単に開くようになっている。

そしてリール１３の外周には爪１８が設けられており、フック１９が当該爪１８に係止することにより、前記リール１３が当該リール１３に巻回された筒体１４が繰り出される方向に回転するのを阻止している。

また前記筒体１４は図７に示すように、複数のたて糸２０と当該たて糸２０群に対して螺旋状に織り込まれたよこ糸２１とを筒状に織成した筒状織布２２の外面に、柔軟なゴム又は合成樹脂よりなる皮膜層２３を形成したものであって、その直径は０．６～５ｍ程度、特に好ましくは１～２ｍ程度のものであることが好ましい。

筒体１４が設置される深さにもよるが、１０～５０ｍ程度の水深では、筒体１４の直径が０．６ｍ未満では筒体１４に作用する波の力によって筒体１４が折れやすく、また直径が５ｍを超えるような筒体１４では、巻き取りが可能な柔軟性を有し、且つ耐圧力を確保できるものを製造することが困難であり、またコスト的にも適当ではない。

而して前記扉４から箱体１内に入った潜水夫と、箱体１の外で作業する潜水夫との共同作業により、全ての口金１２について図３に示す装置を組み立て、然る後箱体１内の潜水夫が外に出て扉４を閉じ、バルブ１１を開いて送気管１０を介して箱体１内に圧縮空気を送入する。

これにより箱体１内の海水２４は通水管９を経由して箱体１外に押し出され、箱体１内の上部は送気管１０から送入された空気２５で満たされる。このとき箱体１内には箱体１を設置した深さに相当する水圧がかかることとなる。

そして各筒体１４の反転部分２６には、その内側から箱体１内の海水２４の水面と前記反転部分２６との高さの水頭圧差に相当する空気圧がかかることとなり、当該空気圧により前記反転部分２６は上方に向かって押し上げられ、その力により筒体１４が引っ張られてリール１３が図３中における時計方向に回転しようとし、当該回転力は爪１８にフック１９が係止することにより支えられる。

而して津波の襲来の恐れのない通常時においては、このようにして箱体１内の空気圧により筒体１４の反転部分２６が押し上げられ、その力を爪１８とフック１９が係止することにより支えることで、箱体１内は密閉された状態でバランスが取れており、なんら問題は生じない。

海面における通常の潮の干満が生じ、当該干満により箱体１の位置の水圧が多少変動するが、その水圧の変動は通水管９を介して箱体１内に海水が出入りすることにより吸収され、前記バランスが崩れることはない。

而して地震が起こって津波警報が発令され、大きな津波の襲来が予測されるような事態が生じた場合には、陸上から遠隔操作によりフック１９を回動させ、爪１８との係止を解除し、これによりリール１３の回転がフリーとなる。

これにより各筒体１４の反転部分２６には、前述のように箱体１内の海水２４の水面と前記反転部分２６との高さの水頭圧に相当する空気圧がかかっており、当該空気圧により前記反転部分２６は上方に向かって押し上げられ、その力により筒体１４が引っ張られてリール１３が図３中における時計方向に回転し、前記反転部分２６は管体１５内を前進し、図４に示すようにキャップ１７を押し開いて海中に押し出される。

そして反転部分２６が海中に押し出されることにより、筒体１４はリール１３を回転させて当該リール１３から繰り出され、当該筒体１４は既に裏返された外側部分２７内を通って反転部分２６に至り、当該反転部分２６において内側が外側となるように裏返され、反転部分２６はさらに海中を前進する。

このようにして筒体１４が裏返されながらその反転部分２６が海中を進行することにより、箱体１内の圧力が減少するが、その減少した分の圧力は、通水管９を通して箱体１外の海中から海水が箱体１内に導入され、箱体１内の圧力が不足して筒体１４の裏返りが停止してしまうようなことはない。

而して筒体１４がその全長にわたって裏返ると、図５に示すように全ての筒体１４は口金１２から上方に起立し、その先端部は海面２８上に突出する。このとき筒体１４内には箱体１内の海水２４面と海面２８との間の水頭圧に相当する圧力が作用しているので、筒体１４は剛直な棒状になってその重さにより倒れるようなことはない。

また筒体１４の先端末２９は閉塞されており、当該先端末２９に筒体１４とほゞ同長の牽引索３０を接続しておき、当該牽引索３０を筒体１４の外側部分２７内を通してリール１３に接続しておくのが好ましい。

このようにすることにより、テストなどで本発明の装置を作動させた後、箱体１内から牽引索３０を牽引することにより、筒体１４を逆に反転させてリール１３に巻回し、装置を復旧することができる。

而して図５に示す状態のところに津波が襲来したときには、図６に示すように筒体１４は津波に押し流されて大きく撓むが、筒体１４は前述のように剛直な棒状であるために筒体１４が撓むときの弾力によって、津波のエネルギーを吸収し、津波の勢いを十分に抑制することができるのである。

このようにして本発明によれば、柔軟な複数の筒体１４により津波のエネルギーを軽減していくので、津波の影響を完全に消失させることはできないが、津波が海岸１４に到達するころには、津波の威力は十分に軽減されているのである。また個々の筒体１４は津波によって撓められるが、鋼鉄やコンクリートの防波堤のような剛性によって津波を遮るのと異なり、津波により破壊されることはない。

また津波が発生したときには、箱体１内に封入した空気の水頭圧により筒体１４が裏返り、当該裏返りによって消費した空気圧は通水管９から海水を補給することにより補われるので、外部から圧力流体を挿入する必要がなく、圧力流体挿入用のポンプのバックアップ電源を設ける必要がなく、装置が過度に複雑になるのを避けることができる。

本発明によれば、筒体１４は柔軟であって平常時は扁平に折畳んだ状態で、さらにそれをリール１３に巻回した状態で箱体１内に収容されているので、箱体１を含めてもその高さは低いものであって、前記従来例のように海底を深く掘削する必要がなく、設置のコストも時間も大幅に削減される。

そして筒体１４は平常時には箱体１と共に海底に埋設された状態であるので、その上部は船舶などが自由に航行することができ、前記従来の防波堤のように船舶の航行を妨げることはない。

而して津波の襲来が予測されるときには、箱体１内に流体圧力を作用させて筒体１４を剛直な棒状のものとして起立せしめ、当該筒体１４が撓むことにより津波のエネルギーを軽減し、津波の被害を抑制することができるのである。

１ 箱体
３ コンクリート
１２ 口金
１３ リール
１４ 筒体
２２ 筒状織布
２３ 皮膜
２６ 反転部分
２７ 外側部分
２９ 先端末
３０ 牽引索
３１ 環状固定部分

Claims (10)

1. 海底に設置した箱体（１）内に空気を封入すると共に、当該箱体（１）内に多数の柔軟な筒体（１４）を扁平に折畳んだ状態で収容し、当該筒体（１４）の後端末の環状固定部分（３１）を前記箱体（１）の上面に形成された前記筒体（１４）に対応する口金（１２）に環状に固定すると共に、前記筒体（１４）の先端末を閉塞しておき、津波の襲来が予測される異常時に前記箱体（１）内の空気の圧力により前記筒体（１４）の環状固定部分において当該筒体（１４）を内側が外側となるように反転せしめ、前記筒体（１４）を反転した筒体（１４）の外側部分（２７）内を通して反転部分（２６）に送り込み、当該筒体（１４）を裏返して海中で起立せしめることを特徴とする、津波の抑制方法
2. 前記筒体（１４）をその全長に亙って裏返して、当該筒体（１４）の先端を海面上に突出せしめることを特徴とする、請求項１に記載の津波の抑制方法
3. 前記異常時に、海水を前記箱体（１）内に導入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の津波の抑制方法
4. 前記箱体（１）の内部を周囲の海水と通ぜしめると共に、常時は前記筒体（１４）が裏返らないように箱体（１）内に引止めておき、異常時に当該引止めを解除することにより筒体（１４）の裏返りを進行せしめることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の津波の抑制方法
5. 前記筒体（１４）を前記箱体（１）内に設置されたリール（１３）に巻回し、当該リール（１３）の筒体（１４）の送り出し方向への回転をロックすることにより前記筒体（１４）の裏返りを箱体（１）内に引き止め、当該ロックを外部からの操作により解除することにより筒体（１４）の裏返りを進行せしめることを特徴とする、請求項４に記載の津波の抑制方法
6. 前記筒体（１４）の先端末（２９）を閉塞し、当該先端末（２９）に接続した前記筒体（１４）とほゞ同長の牽引索（３０）を前記リール（１３）に接続し、筒体（１４）が裏返った後前記牽引索（３０）を箱体（１）内から牽引することにより復旧することを特徴とする、請求項５に記載の津波の抑制方法
7. 前記筒体（１４）が、繊維を筒状に織成した筒状織布（２２）の外面に、柔軟なゴム又は合成樹脂の皮膜（２３）を形成してなるものであることを特徴とする、請求項１、２，３，４，５又は６に記載の津波の抑制方法
8. 前記筒体（１４）の直径が０．６～５ｍであることを特徴とする、請求項１、２，３，４，５，６又は７に記載の津波の抑制方法
9. 海底に設置された箱体（１）の上面に上方に開口する多数の口金（１２）を設け、当該箱体（１）内に前記口金（１２）の数に対応する数の柔軟な筒体（１４）を扁平に折畳んだ状態でリール（１３）に巻回して収容し、当該筒体（１４）の後端末の環状固定部分（３１）をそれぞれ対応する口金（１２）に環状に固定すると共に、前記筒体（１４）の先端末を閉塞しておき、当該リール（１３）の筒体（１４）の送り出し方向への回転をロックすると共に当該ロックを外部から操作により解除可能とし、前記箱体（１）内に空気を封入すると共に、当該箱体（１）の底部を周囲の海水と通ぜしめたことを特徴とする、津波の抑制装置
10. 前記筒体（１４）の先端末（２９）を閉塞し、当該先端末（２９）に接続した前記筒体（１４）とほゞ同長の牽引索（３０）を前記リール（１３）に接続し、筒体（１４）が裏返った後前記牽引索（３０）を箱体（１）内から牽引することにより復旧可能としたことを特徴とする、請求項９に記載の津波の抑制装置

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