JPH0931937A - 海水交換機能を有する防波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、港内の静穏度を確保すると共に、
海水交換が十分に行われる海水交換型の防波堤を実現す
ることを目的とする。 【解決手段】 この発明は、前壁１１に設けられて海水
面の上下に亘って開口した開口部１１ａと、後壁１２に
設けられて海水面下に開口する開口部１２ａとを介し
て、港外１と港内２の海水に連通する遊水室１３を堤体
１０の内部に形成して、上部工１４を海面上に突出させ
た海水交換機能を有する防波堤３において、遊水室１３
にその下部を前後に分割する壁体５を立設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、港湾、漁港等に構
築される防波堤に係り、さらに詳しくは防波堤で囲まれ
た港内の静穏度を確保しながら、港外の海水を港内側に
導入できる透過型の海水交換機能を有する防波堤に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、防波堤は港湾内の静穏度の確保
に重点が置かれて整備されてきたため、閉鎖性が強く内
外の海水の交換性が悪い場合が多い。このため、港湾内
の海水の清浄な水質を確保するため、従来より防波堤を
透過構造として港内の静穏度を確保しながら、港内全体
の海水交換の向上を図ることが行われてきた。しかしな
がら、このように二律背反性の問題を同時に成立させな
ければならず、効率の点で課題が残されてきた。

【０００３】最近は防波堤本来の防波機能を保持しなが
ら、港湾内の海水交換の促進が可能な様々な構造形式の
多目的防波堤が研究開発され、一部で既に実施されてい
る。例えば、比較的水深の浅い海域に於いては、導水用
の開口部を形成した防波堤における港外側の前面に、潜
堤を設けた構造が開発されている。この潜堤を設けた構
成の港外海水の導入の原理は、次の通りである。

【０００４】沖合い側から防波堤に向かって進行した波
は、潜堤上で強制砕波し、砕波後の波は水位上昇を引き
起こし、その結果として遊水部の平均水位の上昇が起こ
る。こうして生じた港内外の水位差により、港外から港
内側への導水が行われる。但し、このような構造形式で
は、水深が深くなると施工費が嵩んで経済上の難点があ
る。

【０００５】一方、水深の深い海域では、直立透過型防
波堤が多く採用されている。この種の従来の直立透過型
の防波堤を図１０に、その作用を図１１に示す。図１０
において、１は港外、２は港内、３は防波堤、１１は港
外１側の前壁、１２は後壁で、それぞれ開口部１１ａ，
１２ａが設けられており、前壁１１と後壁１２の間には
遊水室１３が形成されている。そして、後壁１２の開口
部１２ａは港内２側への伝達波を少なくするため、前壁
１１の開口部１１ａに比べて開口率が小さくなってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】比較的水深の深い場所
で用いられる図１０のような構造の防波堤では、図１１
に示すように押し波時には、遊水室１３内で水位上昇が
起こり、港内２側との水頭差と、さらには進行波の動水
圧によって後壁１２の開口部１２ａでは速い流速で流れ
込む。一方、引き波時には遊水室１３の水位が港内２側
より低くなり、その水頭差により港内２側より港外１側
への流れが生じる。結果として、平均すると港内２側へ
流れ込む流速の方が速いため、その分、海水が港内２側
へ導入されることになる。

【０００７】このように、防波堤３の港内２側近傍で
は、押し波時に速い流れが生じ、港内２側への伝達波高
が高くなるために船舶の曳航や停泊等に支障をきたす恐
れがある。そのため、後壁１２の開口率を下げると、港
内２側へ十分に導水が行われず海水交換が促進されない
という課題を有する。

【０００８】本発明は、比較的水深の深い場所に用いら
れる防波堤を対象として、上記のような従来の課題を解
決するためになされたもので、強い流れをなくして港内
の静穏度を確保すると共に、海水交換が十分に行われる
海水交換型の防波堤を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明に係る海水交換機能を有する防波堤は、前
壁に設けられ海水面の上下に亘って開口した開口部と、
後壁に設けられ海水面下に開口する開口部とを介して、
港外と港内の海水に連通する遊水室を堤体の内部に形成
し、上部工を海面上に突出させた海水交換機能を有する
防波堤において、遊水室内にその下部を前後に分割する
壁体を立設したものである。 （２）また、上記（１）の防波堤において、壁体を遊水
室の幅方向の中央から後壁寄りに設けたものである。 （３）また、上記（２）の防波堤において、壁体の立設
位置を後壁より遊水室幅のほぼ２０〜４０％の範囲内に
選定したものである。 （４）さらに、上記（１）〜（３）の何れかの防波堤に
おいて、海水面の潮位変動に対応して異なる水没高さの
壁体を立設した複数の遊水室を備えたものである。

【００１０】遊水室内に設けられた壁体により、遊水室
が更に前室と後室に分割される。したがって、押し波時
には遊水室内の壁体によって、後壁と壁体で仕切られた
後室の水位上昇が生じる。このため、後室内の海水と港
内との海水との水位差によって、港内への導水が行われ
る。

【００１１】一方、引き波時には壁体と前壁との間の前
室側の水位が低下するが、壁体と後壁との間の後室では
殆ど水位が低下しない。このため、港内側の海水の、港
外へ向かう海水の戻り流れは生じない。したがって、押
し波と引き波の流動作用によって、後壁の開口部では港
内方向への一方向性の流動となって港外の海水が港内に
導入される。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施形態１ 次に、本発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施形態１の海水交換機能を有する防
波堤の斜視図である。本実施形態の図面に示された構成
部分には図１０、図１１で説明した従来技術と同一の符
号が付されていて一部説明が重複するが、やや詳しく説
明する。

【００１３】図１において、１は港外、２は港内、３は
港外１と港内２を仕切る防波堤、４は海水である。１０
は防波堤３の堤体、１１は前壁、１２は後壁（以下港外
１側を前壁１１、港内２側を後壁１２という）、１３は
前壁１１と後壁１２との間に形成された遊水室、１４は
上部工である。１１ａは前壁１１の高さ方向に設けられ
た複数のスリット状の開口部、１２ａは後壁１２に設け
られた同様の開口部である。図示のように、前壁１１側
の開口部１１ａは海水面下から海水面上に亘って長く形
成されているが、後壁１２側の開口部１２ａは海水面下
に設けられており、干潮時でも水没するような低い位置
で、かつ小さい開口率に形成されている。

【００１４】５は遊水室１３の内部に設けられた壁体、
６は海水面である。壁体５はその頂部（水没面）が海水
４の潮位の平均水位の付近になるような高さに作られて
おり、前壁１１と後壁１２に平行して遊水室１３内に鉛
直方向に立設されている。１３ａと１３ｂは遊水室１３
を壁体５で仕切ることによって形成された前室と後室で
ある。

【００１５】上述のような構成の本実施形態の作用を、
図２を併用して次に説明する。港外１の沖合いから防波
堤３に向かって押寄せた波の一部は、前壁１１の開口部
１１ａから堤体１０の内部の遊水室１３内に侵入する。
遊水室１３内に侵入した押し波は図２の(a) のように、
前室１３ａから後室１３ｂに流入して後室１３ｂ内の水
位を上昇させる。このため、遊水室１３と港内２の海水
面６との間に水位差が生じ、港内２への導水が行われ
る。

【００１６】一方、引き波時には図２の(b) に示すよう
に、壁体５の港外１側に設けられた前室１３ａの水位は
低下する。しかしながら、壁体５を設けたことにより後
室１３ｂでは殆ど水位の低下が起らないので、港内２か
らの海水４の戻り流は生じない。したがって、押し波と
引き波に伴う交互作用によって、後壁１２の開口部１２
ａでは港内２の方向に向かう一方向性の海水の流動とな
る。この結果、港外１の清浄な海水４が、港内２に導入
されることになる。そして、港内２に滞留していた海水
が港口から港外に流出して海水の交換が効果的に行われ
る。

【００１７】（実施例）次に、本実施形態の実施例を説
明する。実験設備は図３に示す通りで、ほぼ１／３０に
縮小した模型により本発明の作用と効果の確認を行っ
た。図３において、２１は造波水路、２２は防波堤の模
型、２３は造波装置である。また、２４は流速計、２５
は３個の波高計、２６は消波ビーチである。流速計２４
は模型２２の後壁１２の港内２側の近傍に設けられ、波
高計２５は港外１に２箇所と港内２の１箇所に設置し
た。

【００１８】図４に示すように、水深が５７．４ｃｍの
造波水路２１内に、本実施形態の防波堤３の模型２２が
設置されている。造波水路２１の一端側の造波装置２３
で波を起こし、港内２側に設けた流速計２４で流速ｖを
測定した。また、３箇所に設置した波高計２５で、波高
伝達率（ＫＴ）の測定も併せて行った。比較のために従
来型の模型Ｍでも実験を実施した。模型Ｍの緒元を、図
４(b) に示す。

【００１９】次に、上記の実験による流速の測定結果
を、図５に示す。本発明の模型２２は図５(a) の点線で
表された波形曲線Ｃ1 で示すように、常に港内の方向へ
向かう単一方向性の流動になっている。これに対し、従
来型の模型Ｍの波形曲線Ｃ2 は、図５(b) に示すよう
に、港外１と港内２へ交互に流れる流動になっている。
そして、本発明の方が港内２側への最大流速が小さくな
っているため、港内２側で発生する流れは小さく、船舶
の曳航や係留に与える影響も少ない。

【００２０】図６は３個の波高計２５による、波高伝達
率（ＫＴ）の測定結果である。本発明の模型２２の方
が、従来型の模型Ｍに比較して波高伝達率（ＫＴ）が小
さく、港内２の静穏度がより保たれることが判る。

【００２１】図７に、港内２側への導水量を明確に比較
するため、流速の平均値より求めた無次元導水量を示
す。図７(a) と(b) は、異なる波高の測定結果である。
なお、無次元導水量は次式で定義する。 無次元導水量（Ｑ／Ｑ0 ）＝（波による港内２側への導
水量／港外１での波による港内２方向最大流量） 図７から明らかのように、本発明の方が従来型に比べて
港内２側へ導水される量が多いことが確認できた。

【００２２】図８(a) に壁体５の設置位置に基づく無次
元導水量の変化を示す。なお、(b)図は模型２２の説明
図である。遊水室１３の幅をｂとして、壁体５を遊水室
１３内を後壁１２から前壁１１に平行移動させたときの
無次元導水量の変化は図８(a) に示す通りであり、壁体
５を設置すべき位置ｂ´は、遊水室１３内の後壁１２寄
りが適していることがわかる。特に、壁体５を後壁１２
から遊水室１３の幅ｂのほぼ２０〜４０％の範囲内、好
ましくは３０％前後の位置に設定したときに、導水量が
最大になって海水交換機能を最高に発揮できることがわ
かる。なお、壁体５を後壁１２から遊水室１３の幅ｂの
２０％未満又は４０％を越える位置に設けたときは、導
水量が低下することは図８(a) から明らかである。

【００２３】実施形態２ 図１１は本発明の実施形態２の斜視図である。本実施形
態の防波堤３の堤体１０には、横隔壁３０によって仕切
られた複数の遊水室３１，３２，３３，…が形成されて
おり、それぞれの遊水室３１，３２，３３，…には、水
没面の高さが異なる壁体５１，５２，５３，…が設けら
れている。

【００２４】そして、壁体５１，５２，５３，…の高さ
が海水面付近にあるときに効果が最大となるため、例え
ば、壁体５１の水没面の高さを満潮時の海水面に合わせ
て作り、また、壁体５２と５３の水没面の高さを、それ
ぞれ平均潮位の海水面と干潮時の海水面に一致させたも
のである。このように構成したことにより、潮位が変動
しても常時効果的に港外１の海水４が港内２に導入され
て、より一層効果的な海水の交換機能を果たすことがで
きる。

【００２５】なお、上記各実施形態の図面では同一厚さ
で板状の壁体を示して説明したが、断面が上部に向かっ
て徐々に薄くなるような形状に構成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】

（１）本発明に係る海水交換機能を有する防波堤は、前
壁に設けられて海水面の上下に亘って開口した開口部
と、後壁に設けられ海水面下に開口する開口部とを介し
て、港外と港内の海水に連通する遊水室を堤体の内部に
形成し、上部工を海面上に突出させた海水交換機能を有
する防波堤において、遊水室にその下部を前後に分割す
る壁体を立設した。 （２）また、上記（１）の海水交換機能を有する防波堤
において、壁体を遊水室の幅方向の中央部から後壁寄り
に設けた。

【００２７】この結果、押し波時には遊水室内の壁体に
よって、後壁と壁体で仕切られた部分の水位が上昇して
港内との水位差により導水が行われる。一方、引き波時
には壁体の港外側での水位は低下するものの、壁体の港
内側ではほとんど水位低下しないため港内側からの戻り
流れは生じない。したがって、波の作用によって、開口
部では港内方向への一方向流となって、港外の海水が港
内側へ導入されることになる。

【００２８】（３）また、上記（２）の海水交換機能を
有する防波堤において、壁体の立設位置を後壁から遊水
室幅のほぼ２０〜４０％の範囲内に選定したので、港外
の海水を効果的に港内へ導入することができる。

【００２９】（４）さらに、上記（１）〜（３）のいず
れかの海水交換機能を有する防波堤において、海水の潮
位変動に対応して異なる水没高さの壁体を立設した複数
の遊水室を備えたので、常に港外の海水を効果的に港内
側に導入がことができる。

【００３０】よって、本発明によれば、港内の静穏度を
確保すると共に、海水交換が十分に行われる海水交換型
の防波堤を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の実施形態１の作用を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の実施形態１を適用した実験装置の構成
を示す模式図である。

【図４】図３の実験設備の主な仕様の諸元を示す説明図
である。

【図５】本発明実施形態１と従来装置の流速の比較図で
ある。

【図６】本発明実施形態１と従来装置の反射率、波高伝
達率の比較図である。

【図７】本発明実施形態１と従来装置の無次元導水量の
比較図である。

【図８】本発明実施形態１よる無次元導水量の変化を示
す説明図である。

【図９】本発明の実施形態２の構成を示す斜視図であ
る。

【図１０】従来の防波堤の構成を示す斜視図である。

【図１１】従来の防波堤の作用を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 港外 ２ 港内 ３ 防波堤 ４ 海水 ５ 壁体 ６ 海面 １０ 堤体 １１ 前壁 １１ａ 前壁の開口部 １２ 後壁 １２ａ 後壁の開口部 １３ 遊水室 １３ａ 前室 １３ｂ 後室 ３０ 横隔壁 ３１，３２… 遊水室 ５１，５２… 壁体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前壁に設けられ海水面の上下に亘って開
   口した開口部と、後壁に設けられ海水面下に開口する開
   口部とを介して、港外と港内の海水に連通する遊水室を
   堤体の内部に形成し、上部工を海面上に突出させた海水
   交換機能を有する防波堤において、 前記遊水室内に該遊水室の下部を前後に分割する壁体を
   立設したことを特徴とする海水交換機能を有する防波
   堤。
2. 【請求項２】 前記壁体を遊水室の幅方向の中央部から
   後壁寄りに設けたことを特徴とする請求項１記載の海水
   交換機能を有する防波堤。
3. 【請求項３】 前記壁体の立設位置を後壁から遊水室の
   幅のほぼ２０〜４０％の範囲内に選定したことを特徴と
   する請求項２記載の海水交換機能を有する防波堤。
4. 【請求項４】 前記海水面の潮位変動に対応して異なる
   水没高さの壁体を立設した複数の遊水室を備えたことを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の海水交換
   機能を有する防波堤。