JPH01318609A - 透過式消波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は港湾の静穏度を維持するための防波堤、沖合の
海域制御施設等に利用される透過式消波堤に係るもので
ある。

（従来の技術） 従来の固定式の透過型枠消波構造物としては、１枚また
は２枚の透水壁を具え、同透水壁間に遊水部を設けたい
わゆるジャルラン式ケーソン堤と呼称される透過堤が使
用され、水粒子が透水壁を通過する際の急、縮、象、拡
に伴なうエネルギー損失、及び入射波と不透水壁を含む
複数の壁体からの反射波との位相差を利用して消波効果
を挙げていた。

（発明が解決しようとする課題） この場合、波浪の反射率及び透過率の特性は遊水部に強
く依存していて、成る特定の波周期の入射波に対しては
効果があるものの、一般に特定周期以外の長周期または
短周期の波浪に対して効果が少ないという問題点があっ
た。

本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑みて提案され
たもので、その目的とする処は、入射波浪の広い範囲の
周期に対して反射率、透過率を大幅に低減するとともに
、堤体に作用する最大水平力を大幅に低減しうる透過式
消波堤を提供する点にある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明に係る透過式消波堤
は、前面が凹曲面に形成され、且つ波浪透過用空隙を有
する１次消波構造体及び２次消波構造体を、中間に遊水
部が介在するように堤体本体の前後に立設し、波浪入射
側の前記１次消波構造体の下部に、後端部が前記遊水部
に連通し、前端部が前記１次消波構造体の前面水域に開
口するダクトを設けて構成されている。

（作用） 本発明は前記したように構成されているので、堤体本体
の前後に立設された１次消波構造体及び２次消波構造体
に設けられた空隙を波浪が通過する際における流体の急
縮、象、拡によって渦流、乱流が発生し、波浪のエネル
ギー損失による消波効果が発揮されるとともに、前記各
消波構造体の前面が、入射する進行波の水粒子の運動軌
跡に近い凹曲面に形成されているので、波浪の反射率が
低減される。

また前記１次消波構造体の下部に設けられたダクトを介
して、前記１次、及び２次両消波構造体間の遊水部、及
び第１次消波構造体の前面水域間に流体が流出、流入す
ることにより、入射波の水位変動を打消し、波浪の反射
率及び透過率が大幅に減少される。更にダクトの存在に
より前記遊水部の水位が上下に振動する固有周期が長く
なり、更にまた固有周期は一点ではなく複数の固有周期
を持つこととなる。この結果、従来非常に困難とされた
長周期の入射波浪に対する消波効果及び広い範囲の入射
波浪の周期に対する消波効果が挙げられる。

更に前記遊水部がダクトを介して１次消波構造体の前面
水域に連通していることにより、消波堤全体に作用する
水平波力の最大値が時間的に分散されることとなり、こ
のため消波堤全体に作用する水平波力の最大値は従来の
消波堤に比較して大幅に低減される。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

（１）は海底地盤（２）上に構築されたマウンド（３）
上に着座する、透過式消波堤の堤体本体を構成するケー
ソン本体で、その前後に、前面が凹曲面（４ａ）（５ａ
）に形成され、波浪透過用空隙（４ｂ）　（５ｂ）を有
する１次消波構造体（４）及び２次消波構造体（５）が
一体に立設され、横壁（６）で連結されるとともに、前
記両消波構造体（４）　（５）間に遊水部（７）が設け
られている。

前記１次消波構造体（４）の下部には、前記遊水部（７
）に連通し、且つ１次消波構造体（４）の前面水域（８
）に開口するダクト（９）が設けられている。

図示の実施例は前記したように構成されているので、１
次消波構造体（４）及び２次消波構造体（５）に夫々設
けられた空隙（４ｂ）　（５ｂ）を入射波浪（１０）の
氷塊が通過する際に、通過流体の急縮及び象、拡に伴な
う波浪のエネルギー損失を生起し、反射率及び透過率が
低減する。図中（１１）は透過波浪である。

また前記１次及び２次両消波構造体（４）（５）の間に
設けられた遊水部（７）によって、１次消波構造体（４
）の空隙（４ａ）を通じて入射した波と、２次消波構造
体（５）によって反射した波との位相差により互いに打
ち消しあうことによって、波浪の反射率及び透過率が低
減する。

以上は従来の消波機構であり、入射する波浪の周波特性
に依存し、波浪の反射率が低下するのはある特定の周期
のみとなり、それ以外の周期の波浪に対し、特に長周期
の波浪に対しては反射率が大きくなるという問題点があ
った。

前記実施例に示す消波堤は以下に示す理由によって、従
来にない波浪の反射率、透過率及び最大水平波力の大幅
な低減を可能ならしめたものである。

微小振幅波理論によれば、一定水深りの進行波の水面波
形η（ｘ、ｔ）は次式で表わされる。

η（ｘ、ｔ）　＝　−ｃｏｓ（ｋｘ−ωｔ）　　−−−
−−（］）ここで Ｈ二波高 に：波数 ω：波の角振動数 水底及び自由表面の境界条件及びラプラスの式を満足す
る速度ポテンシャルφ（ｘ＋ｚ＋ｔ）は次式で与えられ
る。

２ω　ｃｏｓｈ　ｋｈ 従って入射波浪の水粒子の水平速度成分ｕ　（ｘ、　Ｘ
Ｉ　ｔ）及び変動水圧ｐ（ｘ、ｚ、ｔ）が次式で与えら
れる。

θＸ　　　２ｓｉｎｈｋｈ ・−・・−（３） θｔ ２　　　ｃｏｓｈ　ｋｈ ここで、進行波の水面波形η（ｘ、ｔ）と、水平速度成
分ｕ　（Ｘ＋Ｚ＋　ｔ）及び変動水圧ｐ　（Ｘ＋Ｚ＋　
ｔ）の位相を洲べてみると、弐（１）（３）（４）より
、これらはいずれも位相が一致していることが判る。即
ち、水面波形の峰が堤体前面に近接したとき、第３図に
示すように水粒子の水平速度分布は最大となり、右に進
もうとする。またこのときの変動水圧ｐは正圧で、最大
を示す。

同様に水面波形の谷が堤体の前面に近接したとき、第４
図に示すように、水粒子の水平速度分布は最大となり、
左側に進もうとし、このときの変動圧力ｐは負圧で、最
大を示す。

以上の事実より１次消波構造体（４）の前面水域（８）
とダクト（９）を介して連通している遊水部（７）の消
波機能を説明する。

第３図に示すように、堤体前面に波の峰が近接した場合
を考えると、このとき水粒子の水平速度分布は右向きで
最大となり、この部分の氷塊はダクト（９）を介して遊
水部（７）に流入し、同遊水部（７）の水位（ｅ）を上
昇させてし）の状態に変化させる。これと同時に堤体前
面水域（８）の水位（ｄ）は前記氷塊の流入によって下
降し、（ａ）の状態となる。

前記したように遊水部（力の水位が（ｅ）より（ｂ）に
変化することによって、遊水部（７）の水位の変動振幅
が小さくなり、２次消波構造体（５）を透過して伝えら
れる水位は（ｆ）より（Ｃ）と変動する。

一方、波の谷が堤体前面に近接してきたとき、第４図に
示すように水粒子の水平速度分布は左向きで最大となり
、遊水部（７）の氷塊はダクト（９）を介して１次消波
構造体（４）の前面水域（８）に入り、同水域（８）の
水位（ｄ′）を（ａ′）に変化させる。このとき同時に
遊水部（７）の高い水位（ｅ′）は前記水域（８）に対
する氷塊の流出により（ｂ′）と低下し、遊水部（７）
における変動水位の振幅を減少させる。これに伴って２
次消波構造体（５）背面の水位（ｆ′）より（ｅ′）と
変化する。

かくして堤体前面の水域（８）に面して開口したダクト
（９）を介して流出及び流入する氷塊が、堤体前面の水
位変動振幅を減少させ、即ち反射率を低減させ、更に遊
水部（７）の水位変動振幅をも減少させ、この結果、波
浪の反射率及び透過率の大幅な低減を可能ならしめる。

また前記実施例においては、１次消波構造体（４）及び
２次消波構造体（５）の前面が凹曲面（４ａ）　（５ａ
）に形成されているので、第３図及び第４図に示すよう
に波の峰、または谷が堤体の前面にある場合、水位の上
昇または下降の際に、前掲の式（２）によって与えられ
る進行波の水粒子の運動軌跡と、前記各消波構造体（４
）（５）の前面の凹曲面とが近似しているので、入射波
浪（１０）の有する全エネルギー（位置エネルギー十運
動エネルギー）が円滑に位置エネルギーに変換され、波
浪の反射率が低減される。

更にまた前記実施例においては、１次消波構造体（４）
の下部に設けられたダクト（９）が、堤体の前面水域（
８）の氷塊と、遊水部（７）の氷塊とが交互に振動する
際のパイプの用を果す。

更に前記ダクト（９）の今一つの機能は、遊水部（７）
の振動固有周期を増大させる点にある。即ちダクト（９
）内にある流体質量骨だけ遊水部（７）の流体質量が増
大することにより、同遊水部（７）が上下振動する固有
周期が増大する。更に前記ダクトはＮ、Ａｍｂｌｉ他に
よる水柱強振型の波力発電装置のＨａｒｂｅｒの効果に
よるＭｕｌｔｉｒｅｓｏｎａｎｃｅの効果が期待できる
。

即ち前記遊水部（７）の固有周期は増大するばかりでな
く、いくつかの固有周期を持つため、広い固有周期範囲
を持つこととなる。

（参考文献 ｉ　）　Ｎ、Ａｌ１ｂｌｉ　ａｎｄ　ｅｔ　ａｌ、　１
９８２　：Ｔｈｅ　Ｋｖａｅｒｎｅｒ　Ｍｕｌｔｉｒｅ
ｓｏｎａｎｔ　ＯＷＣ，Ｔｈｅ　２ｎｄＩｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ　ＳｙｍｐｏｓｉｕＩＩＩｏｎ　Ｗａｖｅ
　Ｅｎｅｒｇｙυｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ、　　Ｔｒｏｎ
ｄｈｅ：ｍ、　　Ｎｏｒｗａｙ）従来の遊水部を有する
ジャルラン式ケーソン堤では、入射波の波長λに対する
反射率は遊水部２に強く依存している。

香木等の文献によれば反射率が最小になるのは、２／λ
が０．１５〜０．２０である。この事実より遊水部（７
）の固有周期の増大、及びＭｕｌｔｉｒｅｓｏｎａｎｃ
ｅ効果は見掛は上の遊水部２を増大させることになり、
大きな消波効果が期待できる。（参考文献１１）香木勝
利他、１９７６：各種ケーソン式混成堤の反射、越波お
よび波力特性に関する模型実験２港湾技研資料、Ｎα２
４６） なお前記各消波構造体（４１（５）の空隙部は第２図に
示すように多孔形状の他、横スリツト型、縦スリツト型
のものも適用される。

第５図に示す実施側御、前記各消波構造体（４）　（５
）の内部に空間を設けた場合を示し、この場合、流入す
る流体が空隙（４ｂ）　（５ｂ）を通過する際の急縮に
よるエネルギー損失が更にもう一度行なわれることとな
り、消波効果がより増大する。

図中、前記実施例と均等部分には同一符号が附されてい
る。

（発明の効果） 本発明に係る透過式消波堤によれば前記したように、波
浪透過用空隙を有する１次消波構造体及び２次消波構造
体が、中間に遊水部が介在するように堤体本体の前後に
立設されたことによって、前記各消波構造体の空隙を流
体が通過する際のエネルギー損失による消波効果が挙げ
られる。

また前記１次消波構造体の下部には、前記遊水部に連通
し、且つ前記１次消波構造体の前面水域に開口するダク
トが設けられているので、同ダクトを介しての前記遊水
部と前面水域との間の流体の流出、流入によって、入射
波浪の水位変動が打ち消され、波浪の反射率及び透過率
が大幅に減少され、また前記ダクトによって遊水部の水
位が上下方向に振動する固有周期が長くなり、このため
従来の透過式消波堤に比して入射波浪の広い範囲の周期
に対して反射率及び透過率の大幅な低減が可能となり、
特に従来困難視された長周期の入射波浪の消波効果が大
幅に改善される。更にまた前記遊水部がダクトにより堤
体の前面水域に連通ずることによって、堤体全体に作用
する水平波力の最大値が時間的に分散され、従って最大
水平波力が低減される。

また本発明によれば前記各消波構造体の前面が、入射す
る進行波の水粒子の運動軌跡に近い凹曲面に形成されて
いるため、波浪の反射波が低減され、堤体全体の重量を
軽減でき、従って接地圧が小さくなり、マウンドの設計
耐力を減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透過式消波堤の一実施例を示す縦
断側面図、第２図はその部分斜視図、第３図及び第４図
はその作用説明図、第５図は本発明に係る透過式消波堤
の他の実施例を示す縦断側面図である。 （］）−ケーソン本体、　　（４）−−１次消波構造体
、（４ａ）−一凹曲面、　　　　（４ｂ）・・−波浪透
過用空隙、（５）−２次消波構造体、　（５ａ）−凹曲
面、（５ｂ）−−・波浪透過用空隙、（７）−遊水部、
（８）−・前面水域、　　　　（９）−ダクト。 代理人　弁理士　岡　本　重　文 外２名 躬２門 に

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前面が凹曲面に形成され、且つ波浪透過用空隙を有する
   １次消波構造体及び２次消波構造体を、中間に遊水部が
   介在するように堤体本体の前後に立設し、波浪入射側の
   前記１次消波構造体の下部に、後端部が前記遊水部に連
   通し、前端部が前記１次消波構造体の前面水域に開口す
   るダクトを設けてなることを特徴とする透過式消波堤。