JP7100317B2 - 越波抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は、越波抑制装置に関し、さらに詳しくは、簡素な構成でありながら、護岸などにおける越波流量を抑制できる越波抑制装置に関するものである。

地球温暖化にともなう水面上昇や台風の大型化などの影響により、これまで越波が生じていなかった護岸などにおいても越波災害が発生するリスクが高まっている。そこで、従来、越波対策として、既設護岸に対して新たにコンクリートなどによって波を受け止める壁体や防波ブロックなどの構造体を増設する改良方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の改良方法のように、既設護岸に対してより大きな構造体を増設して護岸を嵩上げする方法では、大掛かりな工事を行う必要があるため、多くの労力とコストが必要となる。また、この対策を施すことで、陸側から沖側を見たときの景観が損なわれるというデメリットもある。

特開２０１７－１８６７５９号公報

本発明の目的は、簡素な構成でありながら、護岸などにおける越波流量を抑制できる越波抑制装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の越波抑制装置は、係船岸以外の臨水壁面に沿って配置される波抑制部材と、この波抑制部材を前記臨水壁面の所定の上下範囲に規制することを必須要件として遊動可能に吊下げる係留索とを備えて、前記波抑制部材の表面に前記臨水壁面よりも柔かい保護部を有し、前記所定の上下範囲の下端位置が、前記臨水壁面が面している水域の水面よりも上方に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、越波するような高い波が臨水壁に打ち寄せてきた場合には、臨水壁面に沿って配置された波抑制部材の重さによって臨水壁を乗り越えようとする波の力が抑制される。波抑制部材を臨水壁に接続している係留索が緊張して波抵抗部材が波に抵抗することによっても波の力が抑制される。波抑制部材は、係留索により臨水壁面の所定の上下範囲に規制されているので、波抑制部材および係留索による波の減勢効果を継続して発揮することができる。そのため、非常に簡素な構成でありながら、臨水壁面における越波流量を抑制することができる。また、波抑制部材の表面に臨水壁面よりも柔かい保護部を有しているので、波抑制部材が臨水壁面に衝撃しても臨水壁面が損傷することを防ぐことができる。

本発明の越波抑制装置の実施形態を側面視で模式的に例示する説明図である。 図１のＡ矢視図である。 図１の臨水壁面に波が打ち寄せた状況を側面視で模式的に例示する説明図である。 本発明の別の実施形態を正面視で模式的に例示する説明図である。 本発明のさらに別の実施形態を側面視で模式的に例示する説明図である。 越波抑制装置を設置した造波実験装置を側断面視で模式的に例示する説明図である。 図６の造波実験で発生させた波の有義波高と越波抑制装置による越波流量の低減率との関係を示すグラフ図である。 図６の造波実験の越波抑制装置と波の状況を側面視で模式的に例示する説明図である。

以下、本発明の越波抑制装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図３に例示する本発明の越波抑制装置１は、係船岸以外の臨水壁面１０に沿って配置される波抑制部材２と、波抑制部材２を臨水壁面１０の所定の上下範囲に規制して遊動可能に吊下げる係留索５とを備えている。越波抑制装置１が設置される臨水壁面１０としては、海や湖、河川などにおいて船舶が接岸しない護岸などを例示できる。

本願図中では、臨水壁面１０に沿う水平方向（臨水壁面１０の延在方向）を矢印Ｘ、Ｘ方向と直交する水平方向（臨水壁面１０に対する法線方向）を矢印Ｙ、上下方向を矢印Ｚで示している。図１では、波抑制部材２が最も下方に位置する状態、波抑制部材２が最も上方に位置する状態をそれぞれ、実線、破線で示している。この実施形態では、垂直な臨水壁面１０を例示しているが、本発明の越波抑制装置１は、臨水壁面１０が傾斜面や曲面である場合にも採用することができる。

波抑制部材２は、例えば、合成樹脂や天然樹脂、金属などで形成され、比重が１以上の部材も１未満の部材も採用できる。取扱性や臨水壁面１０との干渉などを考慮すると、
波抑制部材２は、樹脂、ゴムやこれらの発泡体などの比重が１未満の部材を採用するとよい。波抑制部材２の形状としては、円柱状や円筒状、俵状、球状、多角柱状などが例示できる。

波抑制部材２は、表面に臨水壁面１０よりも柔かい保護部３を有している。波抑制部材２の全体を臨水壁面１０よりも柔かい材料で形成して保護部３を有する仕様にすることも、臨水壁面１０に接触する表面部分のみに保護部３を有する仕様にすることもできる。例えば、波抑制部材２の芯材を臨水壁面１０よりも硬い材料として、芯材の外面を臨水壁面１０よりも柔かい材料（ゴムや軟質樹脂など）で被覆した構造にすることもできるし、芯材の外周に臨水壁面１０よりも柔かい材料で形成された突起物を設けた構造にすることもできる。

波抑制部材２を空気式防舷材のように袋状に形成し、内空部分に空気や水を注入した構造にすることもできる。尚、本発明の越波抑制装置１は、船舶が接岸しない場所に設置されるので防舷材とは設置場所が完全に相違している。波抑制部材２は、透水性が低い構造であれば、完全に水が不透過な構造に限定されず、網状の構造や、芯材に繊維状や紐状の部材を巻きつけた構造などにすることもできる。

係留索５は、合成樹脂や天然繊維、金属などで形成されたロープやチェーンなどで構成される。係留索５も表面に臨水壁面１０よりも柔かい保護部を有する仕様にすることもできる。この実施形態では、円筒状の波抑制部材２の筒軸方向に延在する貫通孔４に係留索５が挿通されていて、係留索５の両端部がそれぞれ臨水壁面１０に固定された固定具６に連結されている。固定具６としては例えば、打ち込みアンカーボルトや締め付けアンカーボルト、ケミカルアンカーボルトなどが例示できる。波抑制部材２と係留索５との接続方法や臨水壁面１０に対する係留索５の固定方法は特に限定されず、他の構成にすることもできる。

係留索５によって規制される波抑制部材２が遊動可能な所定の上下範囲の下端位置は、臨水壁面１０が面している水域の水面ＷＬよりも上方に設定される。具体的には、臨水壁面１０が海や海との河口近くの河川に面している場合には、前述した所定の上下範囲の下端位置は、朔望平均干潮位と朔望平均満潮位の平均値である平均水位、或いは、朔望平均満潮位よりも高い位置に設定される。臨水壁面１０が湖に面している場合には、前述した所定の上下範囲の下端位置は、湖の平均水位よりも高い位置に設定される。即ち、図１および図２に示すように、台風や強風などによる波浪がない平常時には、波抑制部材２は水面ＷＬよりも高い位置に吊り下げられ、水面ＷＬに接触しない状態となる。

図１に示すように、係留索５の長さは、波抑制部材２が最も下方に位置する状態で、
臨水壁面１０に対する法線方向（Ｙ方向）と係留索５とのなす角度θが、３０度以上６０度以下、より好ましくは４０度以上５０度以下になる長さに設定するとよい。波抑制部材２が遊動可能な所定の上下範囲の上端位置は、臨水壁面１０に打ち寄せる波の想定波高に応じて適宜決定され、この実施形態では、臨水壁面１０の上端と同じ高さ位置に設定されている。越波が生じるような悪天候時に波抑制部材２を臨水壁面１０から突出させることは望ましくないので、この上下範囲の上端位置は臨水壁面１０の上端の位置以下に設定するとよい。図２に示すように、この実施形態では、複数の波抑制部材２がＸ方向に配列されているが、設置現場の条件に基づいて適切な配列数（単数または複数）が設定される。

図３に示すように、悪天候時などに水面ＷＬよりも高い波Ｗが臨水壁面１０に打ち寄せてきた場合には、波抑制部材２に波Ｗが衝突する。この際、波抑制部材２の重さによって臨水壁面１０を乗り越えようとする波Ｗの力が抑制される。さらに、波抑制部材２を臨水壁面１０に接続している係留索５が緊張して波抵抗部材２が波Ｗに抵抗することによっても臨水壁面１０を乗り越えようとする波Ｗの力が抑制される。波抑制部材２は、係留索５により臨水壁面１０の所定の上下範囲に規制されているので、波抑制部材２および係留索５による波Ｗの抑制効果が継続して発揮される。そのため、臨水壁面１０における越波流量が抑制される。

このように、本発明の越波抑制装置１は、非常に簡素な構成でありながら、臨水壁１０における越波流量を抑制できる。波抑制部材２の表面に臨水壁面１０よりも柔かい保護部３を有しているので、波抑制部材２が臨水壁面１０に衝撃しても臨水壁面１０が損傷することを防ぐことができる。さらに、越波抑制装置１は、既設の臨水壁面１０に比較的簡易な工事で設置することができる。

越波流量の抑制効果に対する波抑制部材２の重さ（比重）と波の勢力（波高）との関係を詳述すると以下のとおりである。

波抑制部材２の比重を大きくすると、波抑制部材２の重さによる波Ｗの力の抑制効果は高くなる。波抑制部材２は波Ｗの力を受けて係留索５によって規制された範囲で移動するが、波抑制部材２の比重が大きくなるほど波抑制部材２は移動し難くなる。臨水壁面１０に打ち寄せる波Ｗの波高が比較的低く、波抑制部材２の比重が相当に大きい場合には、波抑制部材２が係留索５によって規制された所定の上下範囲の下端位置からほとんど移動せずに、臨水壁面１０に近接した位置に留まるので、波抑制部材２によって臨水壁面１０付近の波Ｗの打ち上がりが効果的に抑制される。それ故、波抑制部材２の比重を相当に大きくすると、波高の比較的低い波Ｗに対する越波流量の抑制効果は高くなる。

一方、臨水壁面１０に打ち寄せる波Ｗの波高が比較的高い場合には、波抑制部材２の比重が相当に大きいと、打ち上がる波Ｗとともに波抑制部材２が上方移動し難いため、波抑制部材２の上を滑るように乗り越える小さな越波が生じることがある。それ故、波抑制部材２の比重を相当に大きくすると、波高の比較的高い波Ｗに対する越波流量の抑制効果は低くなる。

波抑制部材２の比重を小さくすると、波抑制部材２が係留索５によって規制された範囲で移動し易くなる。そのため、臨水壁面１０に打ち寄せる波Ｗの波高が比較的低く波抑制部材２の比重が相当に小さい場合には、波抑制部材２が係留索５によって規制された所定の上下範囲の下端位置から移動して、臨水壁面１０と波抑制部材２との間にすき間が生じやすくなり、そのすき間から打ち上がった波Ｗが臨水壁面１０を越流することがある。それ故、波抑制部材２の比重を相当に小さくすると、波高の比較的低い波Ｗに対する越波流量の抑制効果は低くなる。

一方、臨水壁面１０に打ち寄せる波Ｗの波高が比較的高い場合には、波抑制部材２の比重が相当に小さいと、波抑制部材２が打ち上がる波Ｗとともに上方移動し易くなる。そのため、係留索５が緊張して波抑制部材２が打ち上がる波Ｗを上から抑えつけるように抵抗することによって波Ｗの打ち上がりが効果的に抑制される。それ故、波抑制部材２の比重を相当に小さくすると、波高の比較的高い波Ｗに対する越波流量の抑制効果は高くなる。

このように、波抑制部材２の重さ（比重）と波の勢力（波高）との関係によって越波流量の抑制効果は異なるので、設置現場の条件を把握して適切な仕様の波抑制部材２を採用する。この越波抑制装置１は、臨水壁面１０のサイズや形状に応じて、波抑制部材２のサイズや形状、配列数などを変えることで、様々な臨水壁面１０に設置することが可能である。また、波抑制部材２の比重の大きさや設置高さを変えることで、様々な波高の波に対応することができるので、汎用性が非常に高い。

係留索５の長さを、波抑制部材２が最も下方に位置する状態で、臨水壁面１０に対する法線方向（Ｙ方向）と係留索５とのなす角度θが、３０度以上６０度以下になる長さに設定すると、波抑制部材２が上下移動する際の臨水壁面１０と波抑制部材２との間のすき間を小さくすることができるので、臨水壁面１０近くの波Ｗの打ち上がりを抑制するには有利になる。さらに、係留索５の長さを、前述したなす角度θが４０度以上５０度以下になる長さに設定すると、臨水壁面１０近くの波Ｗの打ち上がりが抑制するにはより有利になる。

越波抑制装置１は、図４や図５の（ａ）～（ｄ）に例示するように、上下方向に複数の波抑制部材２が配置された構成や、波抑制部材２が複数の部材を組み合わされて形成された構成にすることもできる。

図４および図５の（ａ）に例示する越波抑制装置１では、上下方向に複数の波抑制部材２を配置するとともに、平面視で、臨水壁面１０に沿う水平方向に隣り合って配置された下側の波抑制部材２どうしの間のすき間を塞ぐ位置に、上側の波抑制部材２が配置されている。

なお、この実施形態では、円柱状の波抑制部材２が、柱軸方向がＸ方向と平行になる向きで、臨水壁面１０に沿って配置されていて、波抑制部材２の円形の両端面の中心位置にそれぞれ連結具７が取り付けられている。そして、それぞれの連結具７に係留索５の一端部が着脱可能に連結され、係留索５の他端部が臨水壁面１０に固定された固定具６に着脱可能に連結されている。

このように、上下方向に複数の波抑制部材２を配置すると、設置高さの異なる波抑制部材２および係留索５によって、臨水壁面１０に打ち寄せる様々な波高の波に対応することが可能となるで、越波流量を低減するには有利になる。さらに、平面視で、臨水壁面１０に沿う水平方向に隣り合って配置された下側の波抑制部材２どうしの間のすき間を塞ぐ位置に、上側の波抑制部材２を配置すると、下側の波抑制部材２どうしの間のすき間から波Ｗが打ち上がった場合にも、その波Ｗを上側の波抑制部材２によって抑制できるので、越波流量を抑制するにはより有利になる。

前述したように、波高が比較的低い波Ｗによる越波流量を抑制するには、波抑制部材２の比重を大きくすることが有利であり、波高が比較的高い波Ｗによる越波流量を抑制するには、波抑制部材２の比重を小さくすることが有利である。それ故、上下方向に比重が異なる波抑制部材２を複数配置すると、臨水壁面１０に打ち寄せる様々な波高の波に対応することが可能となるので、臨水壁面１０における越波流量を低減するにはより有利になる。

さらに、上側に配置する波抑制部材２の比重を、下側に配置する波抑制部材２の比重よりも小さく設定すると、下側に配置された比較的比重の大きい波抑制部材２によって波高が比較的低い波Ｗによる越波流量を効果的に抑制し、上側に配置された比較的比重の小さい波抑制部材２によって波高が比較的高い波Ｗによる越波流量を効果的に抑制することができる。それ故、臨水壁面１０における越波流量を抑制するには益々有利になる。

図５の（ｂ）～（ｄ）に例示する実施形態は、波抑制部材２が係留索５に接続された主部材２ａと、係留索５とは別の連結部材２ｃにより主部材２ａと連結された副部材２ｂとで構成されている。この実施形態では、主部材２ａおよび副部材２ｂを円柱状の部材で構成しているが、他の形状にすることもできる。波抑制部材２および係留索５の材質や設置条件などは既述した実施形態と同じである。

図５の（ｂ）の越波抑制装置１では、円柱状の主部材２ａの両端面にそれぞれ連結具７が設けられていて、それぞれの連結具７と臨水壁面１０に固定された固定具６とが、係留索５によって接続されている。そして、主部材２ａと、主部材２ａの下方に隣接配置された円柱状の副部材２ｂとが可撓性のある索状の連結部材２ｃによって連結されている。連結部材２ｃは係留索５と同じ仕様にすることもできる。

図５の（ｃ）の越波抑制装置１では、図５の（ｂ）の索状の連結部材２ｃに代えて、主部材２ａと、主部材２ａの下方に隣接配置された副部材２ｂとが可撓性のない剛直な棒状の連結部材２ｃによって連結されている。その他の構成は、図５の（ｂ）の越波抑制装置１と同じである。

図５の（ｄ）の越波抑制装置１では、図５の（ｂ）の索状の連結部材２ｃに代えて、主部材２ａと、主部材２ａの臨水壁面１０の面垂直方向（Ｙ方向）に隣接配置された副部材２ｂとが可撓性のない剛直な棒状の連結部材２ｃによって連結されている。その他の構成は、図５の（ｂ）の越波抑制装置１と同じである。

図５の（ｂ）～（ｄ）に例示する実施形態のように、波抑制部材２を主部材２ａ、副部材２ｂおよび連結部材２ｃで構成すると、主部材２ａと副部材２ｂとの動きによる干渉、連結部材２の緊張、変形などに伴って波Ｗのエネルギーが吸収される。それ故、越波流量の抑制効果を高くするには有利になる。

波抑制部材２を主部材２ａ、副部材２ｂおよび連結部材２ｃで構成する場合にも主部材２ａと副部材２ｂとを異なる比重に設定すると、一つの波抑制部材２で様々な波高の波Ｗに対応することが可能となり、臨水壁面１０における越波流量を抑制するには有利になる。図５の（ｂ）～（ｄ）に例示する実施形態では、主部材２ａに対して１つの副部材２ｂを連結する場合を例示しているが、主部材２ａに対して２つ以上の副部材２ｂを連結した構成することもできる。

図６に示すように、造波実験装置２０の造波区画に臨水壁面１０と波抑制装置１を模擬した縮小模型２１を設置して、越波抑制装置１による越波流量の抑制効果を確認した。この実験では、臨水壁面１０（縮小模型２１）の下流側に複数の区画に区切られた集水箱２２を設置して、比重が大きい波抑制部材２（２Ｈ）を設置した場合と、比重が小さい波抑制部材２（２Ｌ）を設置した場合と、越波抑制装置１を設置しない場合の３通りに対して、それぞれの越波流量を測定した。波抑制部材２Ｈはアクリル樹脂で形成し、比重を０．５０９としている。比重が小さい波抑制部材２Ｌは発泡スチロールで形成し、比重を０．０６６としている。波抑制部材２Ｈ、２Ｌは円柱状に形成されており、同じ寸法である。

図７は実験結果を示すグラフ図であり、横軸は造波実験装置２０で発生させた波Ｗの有義波高を示し、縦軸は越波抑制装置１を設置したことによる越波流量の低減率を示している。図７の白抜きの四角印は波抑制部材２Ｈを設置した場合を示し、白抜きの丸印は波抑制部材２Ｌを設置した場合の実験結果を示している。図７では、越波抑制装置１を設置しない場合は、越波流量の低減率は０％となる。

図７に示すように、波抑制部材２Ｈ、２Ｌのいずれを採用した場合にも、越波抑制装置１を臨水壁面１０に設置することで、越波抑制装置１を設置しない場合に比して、越波流量を抑制できることがわかる。比重が大きい波抑制部材２Ｈの場合には、波高が低くなると越波流量の抑制効果が高く、比重が小さい波抑制部材２Ｌの場合には、波高が高くなると越波流量の抑制効果が高いことがわかる。

図８の（ａ）は、波抑制部材２Ｈを設置して波高の低い波ＳＷ（有義波高が約６．２ｃｍ）を発生させた状況を示し、図８の（ｂ）は、波抑制部材２Ｈを設置して波高の高い波ＢＷ（有義波高が約１４ｃｍ）を発生させた状況を示している。図８の（ｃ）は、波抑制部材２Ｌを設置して波高の低い波ＳＷを発生させた状況を示し、図８の（ｄ）は、波抑制部材２Ｌを設置して波高の高い波ＢＷを発生させた状況を示している。

図８の（ａ）に示すように、波抑制部材２Ｈの場合には、比較的波高の低い波ＳＷに対しては、波抑制部材２Ｈが、係留索５によって規制されている上下範囲の下端位置からほとんど動かずに、臨水壁面１０の近傍に留まった波抑制部材２Ｈによって臨水壁面１０近くの波ＳＷの打ち上がりが抑制された。越波抑制装置１を設置しない場合に比して越波流量は約９２％低減した。

図８の（ｂ）に示すように、比較的波高の高い波ＢＷに対しては、波抑制部材２Ｈは係留索５によって規制されている上下範囲の中途位置まで移動したが、波ＢＷの上部にまでは浮かび上がらずに、波抑制部材２Ｈの上を乗り越える小さな越波が生じた。越波抑制装置１を設置しない場合に比して越波流量は約７７％低減した。

図８の（ｃ）に示すように、波抑制部材２Ｌの場合には、比較的波高の低い波ＳＷに対しては、波抑制部材２Ｌが、係留索５によって規制されている上下範囲の下端位置から移動して、臨水壁面１０と波抑制部材２との間にすき間が生じ、そのすき間から波が薄く打ち上がり、小さな越波が生じた。ただし、越波抑制装置１を設置しない場合に比して、臨水壁を越える水流の勢いは弱く、集水箱２２の臨水壁に最も近い区画にだけ水が溜まった。越波抑制装置１を設置しない場合に比して越波流量は約７６％低減した。

図８の（ｄ）に示すように、比較的波高の高い波ＢＷに対しては、波抑制部材２Ｌが臨水壁面１０近くで打ち上がる波ＢＷの上部まで浮かび上がり、係留索５が緊張して波抑制部材２が打ち上がる波ＢＷを上から抑えつけるように抵抗することによって、波ＢＷの打ち上がりが抑制された。小さな越波は生じたが、越波抑制装置１を設置しない場合に比して臨水壁を越える水流の勢いは弱く、集水箱２２の臨水壁から遠い区画には水が溜まらなかった。越波抑制装置１を設置しない場合に比して越波流量は約９１％低減した。

１ 越波抑制装置
２、２Ｈ、２Ｌ 波抑制部材
２ａ 主部材
２ｂ 副部材
２ｃ 連結部材
３ 保護部
４ 貫通孔
５ 係留索
６ 固定具
７ 連結具
１０ 臨水壁面
２０ 造波実験装置
２１ 縮小模型
２２ 集水箱
Ｗ、ＢＷ、ＳＷ 波
ＷＬ 臨水壁面が面している水域の水面

Claims (6)

1. 係船岸以外の臨水壁面に沿って配置される波抑制部材と、この波抑制部材を前記臨水壁面の所定の上下範囲に規制することを必須要件として遊動可能に吊下げる係留索とを備えて、
   前記波抑制部材の表面に前記臨水壁面よりも柔かい保護部を有し、前記所定の上下範囲の下端位置が、前記臨水壁面が面している水域の水面よりも上方に設定されていることを特徴とする越波抑制装置。
2. 前記波抑制部材の形状が円柱状または円筒状である請求項１に記載の越波抑制装置。
3. 上下方向に複数の前記波抑制部材が配置されている請求項１または２に記載の越波抑制装置。
4. 上側に配置された前記波抑制部材の比重が、下側に配置された前記波抑制部材の比重よりも小さい請求項３に記載の越波抑制装置。
5. 平面視で、前記臨水壁面に沿う水平方向に隣り合って配置された下側の前記波抑制部材どうしの間のすき間を塞ぐ位置に、上側の前記波抑制部材が配置されている請求項３または４に記載の越波抑制装置。
6. 前記波抑制部材が、係留索に接続された主部材と、この主部材と前記係留索とは別の連結部材により連結された副部材とで構成されている請求項１～５のいずれかに記載の越波抑制装置。

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