JPH11241324A

JPH11241324A - 防波構造物

Info

Publication number: JPH11241324A
Application number: JP15970798A
Authority: JP
Inventors: Isao Irie; 功入江; Keisuke Murakami; 啓介村上; Yasuto Kataoka; 保人片岡; Tomokazu Nakagawa; 知和中川; Takehiro Nakaoka; 威博中岡; Kenichi Sugii; 謙一杉井; Yoshihiro Hamazaki; 義弘濱崎; Naoto Takehana; 直人竹鼻
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】低い天端高さでありながら、必要な越波阻止
性能を備えた防波構造物を提供する。【解決手段】沖側壁面１０の上部に沖側に向かって迫
り出した傾斜平面部１１を設け、防波構造物の設置海域
において必要十分な越波阻止性能を備えるように、沖側
壁面１０の天端高さｈcを、防波構造物の設置水深ｈ、
想定される最大波高Ｈo、波長Ｌoに対して、理論的に越
波を阻止しうる天端高さｈcを示す、次式のパラメータ
Ｘとの関係において設定する。【数１】ただし、Ｂは沖側壁面の高さ、Ｄは前記傾斜平面部の水
平方向長さ、Ｓは沖側壁面と静水面との間で挟まれた領
域を防波構造物の幅方向からみた断面積である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、港湾等に設置され
る防波堤や護岸用の防波構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、港湾等に設置される防波堤や護岸
用の防波構造物としては、図１７に示すような直方体形
状の直立型のケーソン５０が一般に用いられている。こ
のような防波構造物は、まず防波構造物を設置する海底
を掘り下げて砂４１で置換することにより地盤改良し
て、その上に捨石マウンド４２を設けることにより基礎
４０を形成し、さらにその上に防波構造物本体となる直
立型ケーソン５０を載置することによって施工されてい
る。このような基礎４０は、直立型ケーソン（防波構造
物本体）５０を支えるとともに、直立型ケーソン５０底
面における摩擦抵抗を増大させ、波や地震力を受けたと
きに直立型ケーソン５０が滑動することを防止するため
に設けられているものである。

【０００３】このような防波構造物においては、防波構
造物の陸側に位置する船舶や建築物等を越波（波が防波
構造物本体を越える現象）から守るために、この越波を
防止できる程度まで天端高さ（静水面から防波構造物本
体上面までの高さ）が十分高く設定されている。

【０００４】ところが、越波を防止するために防波構造
物の天端高さを高くすると、景観が著しく阻害されてし
まうという問題が生じる。

【０００５】さらに、天端高さを高くすると防波構造物
本体の断面積も大きくなって重量が増大するため、これ
を支えるために必要な基礎、特に地盤改良を必要とする
領域が増大して、防波構造物の施工に要するコストおよ
び手間の増大を招くという問題が生じる。

【０００６】したがって、防波構造物の天端高さは、で
きる限り低く抑えることが求められている。

【０００７】このような要求のもとで、沖側壁面の上部
に、沖側に迫り出すように傾斜する傾斜平面部を設け
て、沖側壁面を遡上する波を沖側にはね返すことで、低
い天端高さで高い越波阻止性能を発揮しうる優れた非越
波特性を備えた防波構造物が提案されている（特開平３
−２９３４１５号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
防波構造物に求められる越波阻止性能は、防波構造物が
設置される海岸域の利用目的によって異なるものであ
る。すなわち、例えば原子力発電所等のように、特に保
安上重要な施設が設けられる海岸域では越波量をできる
だけゼロに近づけるため、非常に高い越波阻止性能が求
められる一方、海浜公園等であれば、高波の生じやすい
台風時などには利用されないものであるから、ある程度
の越波阻止性能を備えていれば十分である。さらに、こ
のような海浜公園等では、できるだけ天端高さを低くし
て、景観を阻害することのない親水性護岸とすることが
求められるため、必要以上の越波阻止性能を備えること
はかえって望ましくない。

【０００９】したがって、このような防波構造物は、設
置目的等に応じた必要十分な越波阻止性能を備えなが
ら、できるだけ天端高さを低く抑えることが求められ
る。

【００１０】しかし、上述した傾斜平面部を備えた防波
構造物は、従来、一般的に用いられてきた直立型ケーソ
ンからなる防波構造物と比較して、非越波特性に優れて
いることは知られていたが、傾斜平面部の傾斜角度や面
積等の形状条件、さらに、防波構造物が設置される地域
における水深や想定される最大波高等の設置場所の環境
条件等と、越波阻止性能との定量的な関係が明らかでな
かった。

【００１１】したがって、このような傾斜平面部を備え
た防波構造物においては、求められる越波阻止性能を得
るために必要な天端高さが明確でないため、求められる
越波阻止性能を確実に得るために、必要以上に高い天端
高さを備えざるを得ず、結果として、このような傾斜平
面部を備えた防波構造物の優れた非越波特性を生かすこ
とができず、天端高さを十分に低く抑えることができな
かった。

【００１２】本発明は、上記のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、防波構造物の設置水深や想定される最
大波高に対して必要十分な越波阻止性能が得られる沖側
壁面の形状条件を定量的に明らかにすることにより、低
い天端高さでありながら、必要な越波阻止性能を備えた
防波構造物を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、沖に面して立設される防波構造物におい
て、沖側壁面の少なくとも上部に、沖に向かって迫り出
すように傾斜する傾斜平面部を設けるとともに、前記傾
斜平面部の天端高さｈcの適正な範囲を、次式で定義さ
れるパラメータＸを用いて設定するものである。

【００１４】

【数２】

【００１５】ただし、Ｈoは最大沖波波高、Ｌoは沖波波
長、ｈは構造物の設置水深、Ｂは沖側壁面の高さ、Ｄは
前記傾斜平面部の水平方向長さ、Ｓは沖側壁面と静水面
との間で挟まれた領域を防波構造物の幅方向からみた断
面積である。

【００１６】なお、最大沖波波高Ｈoとは、防波構造物
等を設計する際、この防波構造物に至る最大の波を想定
するために設定するものであり、一般的には、防波構造
物の耐用年数等を考慮して、この耐用年数の間に発生す
ることが予想される波の最大波高をいう。

【００１７】ここに、沖波とは、波が海底の影響を受け
ない、防波構造物が設置される海岸域に至る波が通過す
る、水深が波長の１／２より深い領域における波をいう
（椹木亨・出口一郎著「新編海洋工学」共立出版１９
９６年発行、第１４頁）。

【００１８】また、このような防波構造物の耐用年数
は、土木施設においては５０年とされる場合が多い
（「港湾・海洋構造物の設計計算例」土木施工臨時増
刊，１９８７・１，ＶＯＬ．２８，ＮＯ．２，第５頁
等）。

【００１９】そこで、この発明においては、以上の事情
を考慮して、この最大沖波波高Ｈoは、防波構造物を設
置する海域において、施工時から過去５０年間に発生し
た波の最大波高をいうものとする。

【００２０】ただし、施工時から過去５０年間の調査資
料がない場合には、前記文献「港湾・海洋構造物の設計
計算例」第５４頁の「３．１．４設計波高の算定」に
記載されている確率波高の推定方法に基づき、得られる
調査資料から再現期間を５０年として確率計算を行い、
算定される最大波高を最大沖波波高Ｈoとする。

【００２１】また、沖波波長Ｌoとは、この最大沖波波
高Ｈoを有する波の波長をいうものとする。

【００２２】また、構造物の設置水深ｈとは、海底面か
ら静水面までの高さとする。

【００２３】さらに、この静水面とは、新月（朔）およ
び満月（望）の日から５日以内に観測された各月の最高
満潮面および最低干潮面の１年にわたって平均した高さ
の海面である朔望平均満潮面（Ｈ．Ｗ．Ｌ）とし、防波
構造物の施工時より１年以内の日を基準日として、この
基準日から過去１年間に行われた観測資料に基づいて設
定されるものとする。

【００２４】以上のようにしてそれぞれ定義された緒言
に基づいて算出される上記パラメータＸは、後に詳述す
るように、このような沖側に向かって迫り出すように傾
斜する傾斜平面部を備えた防波構造物において、理論的
に越波量が０となる防波構造物の天端高さｈc（正確に
は、天端高さｈcを最大沖波波高Ｈoで無次元化した量）
の指標となる値である。

【００２５】したがって、このパラメータＸに対して、
傾斜平面部の天端高さｈcを設定すれば、求められる越
波阻止性能を得ることができるとともに、求められる越
波阻止性能を得ながらできるだけ低い天端高さｈcが実
現される。

【００２６】具体的には、この発明は、前記傾斜平面部
の天端高さｈcを最大沖波波高Ｈoによって無次元化した
量ｈc／Ｈoを、このパラメータＸに対して、０．５Ｘ以
上、かつ、１．５Ｘ以下の範囲内に設定したものである
（請求項１）。

【００２７】この天端高さの無次元化量ｈc／Ｈoが０．
５Ｘに設定された場合、高波時等においても、人家や一
般道路等の密集地から離れた海岸域において求められる
越波阻止性能に相当する中程度の越波量に抑えられる。
したがって、天端高さの無次元化量ｈc／Ｈoを０．５Ｘ
以上に設定することにより、この中程度の越波が許容さ
れる海岸域における越波阻止性能を満足することができ
る。

【００２８】一方、後述するように、直立型の防波構造
物において越波量をゼロとするためには、この発明にか
かる傾斜平面部を備えた防波構造物と比較して、少なく
とも１．５倍を越える天端高さが必要である。したがっ
て、天端高さの無次元化量ｈc／Ｈoを１．５Ｘ以下に設
定することにより、従来の直立型の防波構造物より低い
天端高さを実現することができる。

【００２９】さらに、この天端高さの無次元化量ｈc／
Ｈoを１．２Ｘ以下に設定すれば（請求項２）、従来の
直立型の防波構造物と比較して、十分に低い天端高さを
実現することができる。

【００３０】また、この天端高さの無次元化量ｈc／Ｈo
が０．８Ｘに設定された場合、高波時等においても、暴
風時等には使用されない沿岸域の空港等に隣接する海岸
域において求められる越波阻止性能に相当する少量の越
波に抑えられる。したがって、天端高さの無次元化量ｈ
c／Ｈoを０．８Ｘ以上に設定すれば（請求項３）、この
少量の越波が許容される海岸域における越波阻止性能を
満足することができる。

【００３１】また、この天端高さの無次元化量ｈc／Ｈo
が１．０Ｘに設定された場合、上述したように、高波時
等においても、実験モデルから推測される理論値に基づ
く限り越波が生じない。ただし、実際には、理論値算出
に伴う誤差のために、高波時等にはごく少量の越波が生
じる。このごく少量の越波とは、護岸に隣接して人家、
公共施設、一般道路等が密集している場合であっても、
台風時等であれば、住民は避難するために許容される越
波量である。したがって、天端高さの無次元化量ｈc／
Ｈoを１．０Ｘ以上に設定すれば（請求項４）、このご
く少量の越波であれば許容される海岸域における越波阻
止性能を満足することができる。

【００３２】また、この天端高さの無次元化量ｈc／Ｈo
が１．１Ｘに設定された場合、高波時等においても、理
論的には越波が生じることがなく、さらに、この理論値
算出に伴う誤差を考慮しても完全に越波を防止すること
ができる。したがって、天端高さの無次元化量ｈc／Ｈo
を１．１Ｘ以上に設定すれば（請求項５）、原子力発電
所等の特に保安上重要な施設が設置された海岸域におい
て求められる極めて高い越波阻止性能をも満足すること
ができる。

【００３３】また、沖から至る波のできるだけ多くを傾
斜平面部で受けて、沖側の上方に向かってはね返すこと
により、越波阻止作用をさらに十分に発揮するために
は、傾斜平面部は静水面高さ位置を含む領域に設けるこ
とが望ましい（請求項６）。

【００３４】また、傾斜平面部は、沖側壁面の全域にわ
たる一平面としてもよいが、防波構造物本体の接地面積
を大きくして、その安定性を高める観点から、傾斜平面
部の沖側に迫り出す傾斜角度を、沖側壁面の下部の傾斜
角度よりも大きく構成することが好ましい（請求項
７）。

【００３５】さらに、このように沖側壁面の上部（傾斜
平面部）の傾斜角度を下部（傾斜平面部より下の部分）
より大きくする場合であれば、単純で施工しやすいこと
から、沖側壁面の下部を、略鉛直面とする構成（請求項
８）や、下側が沖側に向かって迫り出すように傾斜する
平面部とする構成（請求項９）を好適な構成として挙げ
ることができる。

【００３６】特に、沖側壁面の下部に下側が沖側に向か
って迫り出すように傾斜する平面部を設ける構成とすれ
ば、この沖側壁面の下側に作用する波圧が下向きの分力
成分を有することとなるため、この沖側壁面に作用する
波圧を防波構造物本体を下向きに押しつける力として作
用させることができ、これによって、防波構造物本体下
面の摩擦力を増大させ、防波構造物本体の滑動の防止に
寄与することができる。

【００３７】また、このような防波構造物においては、
傾斜平面部に沿って遡上する水塊を沖側の海面にはね返
して、さらに高い越波阻止性能を得るために、傾斜平面
部の上方に、沖側に向かって略水平方向に張り出す天端
板を設けることが好ましい（請求項１０）。

【００３８】また、このような防波構造物においては、
傾斜平面部によって沖側にはね返された波の主流から剥
がれて天端面上に流れ落ちてくる少量の水が防波構造物
の陸側に至ることを防止して、さらに高い越波阻止性能
を得るために、天端面上に、この天端面上へ流れ至る水
をせき止める波返し工を設けることが好ましい（請求項
１１）。

【００３９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明にかかる防波構
造物の第１実施形態を示す断面構成図である。この防波
構造物は、図１７に示す従来の防波構造物と同様に、海
底を掘り下げて砂で置換することにより地盤改良し、そ
の上に捨石マウンドを設けて基礎４０が形成され、この
基礎４０の上部に防波構造物本体５０が設置されること
によって構成されている。

【００４０】この防波構造物は、図１に示すように、沖
側壁面１０の下部が略垂直面１２として形成され、沖側
壁面１０の上部には、沖側に迫り出すように約４５度の
角度で傾斜した一平面からなる傾斜平面部１１が形成さ
れている。

【００４１】この傾斜平面部１１は、沖側から到来する
波を受けて越波を抑制するものであることから、到来す
る波をこの傾斜平面部１１によって受けることができる
ように、海岸に設置される場合であれば干潮時および満
潮時を含めて、常に水面高さ位置９１を含む領域に形成
されている。さらに、傾斜平面部１１は、最大沖波波高
を有する波Ｗが防波構造物に至ったときの引き波時の水
面高さ位置９２より下側から、沖側壁面１０の最上部
（天端高さ位置）にわたって形成されている。

【００４２】したがって、この防波構造物に至る最大沖
波波高を有する波Ｗより波高の低いほとんどの波は、水
塊として沖側から傾斜平面部１１に衝突することとな
る。こうして、この防波構造物は、傾斜平面部１１に衝
突する水塊の運動方向を沖側の斜め上方向（傾斜平面部
１１の傾斜方向）に変えて、沖側にはね返すことにより
越波を防止するようになっている。

【００４３】この防波構造物は、上部の傾斜平面部１１
および下部の略鉛直面１２の２つの平面部によって沖側
壁面１０が形成されているために、製作が容易であり、
製作、施工コストの低減を図ることができるものとなっ
ている。

【００４４】図２は、この発明にかかる防波構造物の第
２実施形態を示す断面構成図である。なお、以下の各実
施形態を示す図２〜図１１においては、図１と同様の構
成部分には図１と同一の符号を付して、その重複説明を
省略する。

【００４５】この第２実施形態にかかる防波構造物の傾
斜平面部１１は、上記第１実施形態の防波構造物のもの
より小さいが、この傾斜平面部１１は、静水面Ｌの高さ
位置９１をその下限位置に含む領域にとられていること
から、上記第１実施形態の防波構造物と同様に、波を沖
側にはね返すことにより越波を防止する越波防止作用を
備えている。

【００４６】図３は、この発明にかかる防波構造物の第
３実施形態を示す断面構成図である。この第３実施形態
にかかる防波構造物の傾斜平面部１１の傾斜角度は、約
３０度であり、上記第１実施形態にかかる防波構造物の
傾斜平面部１１の傾斜角度より小さいが、上記第１実施
形態にかかる防波構造物と同様に、傾斜平面部１１に衝
突した水塊は、この傾斜平面部１１に沿って沖側の斜め
上方にはね返されるため、第１実施形態の防波構造物と
同様の越波防止作用を備えている。

【００４７】以上のように、この発明にかかる防波構造
物の傾斜平面部１１は、一平面から構成する単純な形態
（図１〜図３）であっても、その大きさ（面積）および
傾斜角度を種々設定することができ、どのような設定と
しても定性的には、到来する波を傾斜平面部１１に沿っ
て沖側にはね返すことによる越波阻止作用を備えてい
る。

【００４８】そこで、次に、このような防波構造物が設
置される海域における種々の水深や波浪条件等の外的条
件に対する、防波構造物の傾斜平面部１１の形状条件
と、防波構造物が備える越波阻止性能との定量的関係に
ついて考察し、このような防波構造物に求められる越波
阻止性能を満足するために、このような防波構造物が備
えるべき形状条件、特に、天端高さについて検討する。

【００４９】この考察のため、種々の形状に構成された
防波構造物本体の縮尺モデルと、２次元造波水槽とを用
いて一連の実験を行い、この実験結果に基づいて数値解
析を行うことによって、このような防波構造物の形状条
件および外的条件と、越波阻止性能との定量的関係を示
す理論式を導いた。なお、以下の説明においては、本実
施形態にかかる防波構造物を「ナブラ型」と呼ぶことと
する。

【００５０】図１２に、この一連の実験に用いた２次元
造波水槽を示す。この実験は、この２次元造波水槽（長
さ３０ｍ、高さ１．２ｍ、幅０．６ｍ）の中に、海底勾
配を模擬した勾配１／２０の不透過斜面を設置して、こ
の不透過斜面上に防波構造物の縮尺モデルを設置し、造
波機によって発生させた種々の波をこの縮尺モデルに衝
突させることによって行った。なお、沖側水平床部の水
深は、常にｈo＝８５ｃｍとした。

【００５１】図１３に、この実験に用いた５つの縮尺モ
デルＩ〜Ｖの形状および寸法を示す。これらのモデル高
は、全てＢ＝３６．２ｃｍとした。

【００５２】表１〜表３に、この一連の実験結果を示
す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】

【表３】

【００５６】これら表１〜表３は、各行が１つの実験条
件およびその結果を示しており、各実験は、各行の第２
列に示すモデルを、不透過斜面上で、第４列に示す水深
ｈの位置に設置して、波形勾配Ｈo／Ｌoを第８列に示す
形状に固定しながら、沖波波高Ｈoを様々に変化させ
て、越波の生じることのない最大の沖波波高Ｈoを測定
した。この越波の生じることのない最大の沖波波高Ｈo
は、第５列に示している。

【００５７】具体的に、表１の最上段に示す実験番号１
の実験を例とすると、この実験は、図１３（ａ）のＮ
ｏ．Ｉのモデルを水深ｈ＝２２．５ｃｍの位置に設置
し、このモデルに対して、波形勾配Ｈo／Ｌoは０．０３
６に固定しながら、様々な沖波波高Ｈoの波を衝突させ
て越波の有無を調べたもので、実験結果としては、第５
列に示されている沖波波高Ｈo＝１８ｃｍの波に対して
は越波を生じなかったが、この１８ｃｍを越える波に対
しては越波を生じたことが示されている。

【００５８】この越波の有無は、防波構造物の単位幅あ
たりの越波流量ｑ（ｃｍ3／ｃｍ・ｓｅｃ）を測定し、
この越波流量ｑを無次元化した値ｑ／√（２・ｇ・Ｈ
o³）が０．０００１以下の場合を越波がない場合とし
た。ｇは重力加速度である。

【００５９】なお、表１〜表３は、それぞれ波形勾配Ｈ
o／Ｌoを、０．０３６とした場合０．０１２とした場
合、０．０４５とした場合がまとめられている。

【００６０】また、これら表１〜表３の第１０列に示す
「断面積Ｓ／波の体積ＨoＬo」における「断面積Ｓ」と
は、図１３（ａ）〜（ｅ）に斜線で示すように、沖側壁
面と静水面との間で挟まれた領域を防波構造物の幅方向
からみた断面積である。

【００６１】次に、この表１〜表３に示した実験結果に
基づいて、防波構造物の形状条件および波浪条件のう
ち、防波構造物の越波阻止性能に大きな影響を及ぼす因
子について考察する。

【００６２】図１４に、ナブラ型の各モデル形状におい
て、越波を阻止できる天端高さｈcの違いを示す。

【００６３】この図において、横軸は設置水深ｈを沖波
波高Ｈoで無次元化した相対設置水深ｈ／Ｈoであり、こ
の横軸方向は様々な水深条件を示している。

【００６４】縦軸は、天端高さｈcを沖波波高Ｈoで無次
元化した相対天端高さｈc／Ｈoである。この相対天端高
さｈc／Ｈoは、越波を阻止するために必要な最低限の天
端高さを示すものであり、この値が小さいほど、すなわ
ち図の下側ほど越波阻止性能が高いことを示している。

【００６５】また、この図中には、ナブラ型の防波構造
物に加えて、直立型の防波構造物における相対天端高さ
ｈc／Ｈoも示している。この直立型の防波構造物は、沖
側壁面の前面に海底から天端高さまでテトラポッドを積
層して構成された、従来から実際の護岸として広く用い
られている直立消波護岸であり、同図には、この直立消
波護岸についての公知の越波量推定図から抽出した相対
天端高さｈc／Ｈoを示している。

【００６６】この直立型の防波構造物のデータと比較す
れば、ナブラ型の防波構造物のデータは、すべて同図の
下側に位置しており、このナブラ型の防波構造物は、非
常に越波が生じにくい形状であることがわかる。具体的
には、ナブラ型の防波構造物は、従来公知の直立型の防
波構造物の約１／２〜２／３程度の相対天端高さｈc／
Ｈoで越波を阻止することが可能であることがわかる。
言い換えれば、直立型の防波構造物は、ナブラ型と同等
の越波阻止性能を得るためには、ナブラ型の約１．５〜
２倍の天端高さｈcを必要とすることがわかる。

【００６７】また、この図から、ナブラ型の防波構造物
の各種形状のうち、最も越波阻止性能が高いのは、形状
Ｉ，ＩＩＩであり、形状ＩＩがそれに続き、形状ＩＶ、
Ｖが最も劣っていることがわかる。

【００６８】この結果に基づいて、図１３の（ａ）〜
（ｅ）に示した各ナブラ型形状をみれば、沖側壁面と静
水面との間に挟まれた領域、すなわち、上記断面積Ｓの
大きさ（静水面上の構造物のふところの大きさ）が、越
波阻止性能に大きな影響をもつことが推測される。

【００６９】次に、波浪条件を示す波形勾配Ｈo／Ｌoと
相対天端高さｈc／Ｈoの関係について考察する。

【００７０】図１５にモデルＩおよびＶを例として、各
種の波形勾配Ｈo／Ｌoに対する相対天端高さｈc／Ｈoを
示す。

【００７１】この図においても、横軸は様々の水深条件
を表す相対設置水深ｈ／Ｈoであり、縦軸は越波阻止性
能を表す相対天端高さｈc／Ｈoである。したがって、同
図の下側ほど越波阻止性能が高いことを示している。

【００７２】この図をみれば、防波構造物の設置海域で
の波形勾配Ｈo／Ｌoが大きい場合の相対天端高さｈc／
Ｈoは小さく、すなわち低い天端高さで越波を阻止でき
る傾向が表れており、このことからから、越波を阻止す
るために必要な天端高さｈcは、波形勾配Ｈo／Ｌoにも
依存するものと推察される。

【００７３】さらに、表１〜表３の結果を考察すれば、
越波を阻止するために必要な天端高さｈcは、沖波波高
Ｈoそのものの大きさや、水深ｈ、沖側壁面高さと傾斜
平面部の水平方向長さＤの比Ｄ／Ｂにも依存しているも
のと推察される。

【００７４】以上のように、沖側壁面の天端高さｈc
は、最大沖波波高Ｈo、沖波波長Ｌo、設置水深ｈ、沖側
壁面高さＢ、傾斜平面部水平長さＤ、沖側壁面と静水面
との間の領域の幅方向の断面積Ｓ等に依存し、変化して
いるものと推察される。

【００７５】そこで、表１〜３に示した全データに基づ
いて、相対天端高さｈc／Ｈoを目的変数とし、壁面高さ
に対する設置水深の比ｈ／Ｂ、波形勾配Ｈo／Ｌo、沖側
壁面高さと波高の比Ｈo／Ｂ、波の面積に対する沖側壁
面と静水面との間の領域の断面積の比Ｓ／（ＨoＬo）、
壁面高さに対する迫り出し傾斜面の水平方向長さの比Ｄ
／Ｂの５つを説明変数として、重回帰分析を行い、前記
５つの説明変数から、目的変数である相対天端高さｈc
／Ｈoを推定する推定式を得た。この推定式（１）は以
下の通りである。

【００７６】

【数３】

【００７７】この推定式（１）によれば、防波構造部
が、上記５つの説明変数から同式右辺によって算出され
る値に相当する相対天端高さｈc／Ｈoを備えていれば、
理論上、越波を防止できるといえる。以下、この推定式
（１）によって算出される、越波を防止するために必要
な相対天端高さｈc／Ｈoの理論値をパラメータＸで表
す。

【００７８】次に、この推定式（１）の精度を検証す
る。

【００７９】図１６に、この推定式（１）から算出され
る相対天端高さ（パラメータＸ）と、水槽実験によって
実際に検出された相対天端高さｈc／Ｈoとの関係を示
す。すなわち、この図において、横軸は推定式（１）に
よって算出されるパラメータＸを表し、縦軸は水槽実験
によって実際に検出された相対天端高さｈc／Ｈoを表し
ている。

【００８０】この図によれば、各プロットは、ほぼ原点
を通る傾き１の直線上に載っており、推定式（１）によ
るパラメータＸと、実験結果である相対天端高さｈc／
Ｈoがほぼ一致し、推定式（１）の精度が高いことがわ
かる。また、この図１５のプロットデータから両者の相
関係数を求めれば、相関係数は０．９８７と非常に高
く、この点からも推定式（１）が非常によい精度である
ことがわかる。

【００８１】しかしながら、パラメータＸとして理論式
から算出した相対天端高さｈc／Ｈｏと、実験から得ら
れた相対天端高さｈｃ／Ｈoとの間には、幾分かのばら
つきが存在する。そこで、この理論値と実験結果とのば
らつきに基づいて、完全に越波量をゼロとすることがで
きる相対天端高さｈc／Ｈoを求める。

【００８２】そこで、同図において、すべてのプロット
を左側にみる直線を考えると、ｈc／Ｈo＝１．１Ｘの直
線をひくことができる。

【００８３】このことから、任意の最大沖波波高Ｈo等
の波浪条件等のもとで、この１．１Ｘに相当する相対天
端高さｈc／Ｈoを備えた沖波壁面を設定すれば、この条
件のもとで越波を防止するために必要な相対天端高さｈ
c／Ｈoは、実験結果によれば、この１．１Ｘの直線より
同図左側、すなわちこの１．１Ｘに相当する相対天端高
さｈc／Ｈoより低いため、確実に越波を阻止できること
がわかる。

【００８４】一方、実際の護岸においては、その海岸域
の利用目的等によって、求められる越波阻止性能は異な
るものであり、常に、確実に越波を阻止することが求め
られるものではない。

【００８５】例えば、人家や一般道路等の密集地から離
れた海岸域において設置された海浜公園等に隣接する護
岸であれば、台風時など、大波が発生することが想定さ
れるときには、原則として利用されないものであるか
ら、台風時などに生じうる上記最大沖波波高を有する波
に対して越波を阻止できることよりも、このような大き
な波に対しては中程度の越波を許容しながら、できる限
り天端高さｈcを低くして、景観が阻害されることを防
止した親水性護岸とすることが求められる。

【００８６】また、海岸域に設置された空港等に隣接す
る護岸であっても、空港等は台風時等には閉鎖されるた
め、最大沖波波高Ｈoを有する波に対して越波を完全に
阻止できることは求められておらず、このような波に対
しては少量の越波を許容する代わりに、パイロットの視
界を妨げることのないようにできるだけ天端高さｈcを
低くすることが求められる。

【００８７】また、人家、公共施設、一般道路等が密集
している地域に隣接する護岸であれば、わずかな越波は
許容することができるため、最大沖波波高Ｈoを有する
波に対して完全に越波を阻止する高い天端高さの護岸よ
りも、ごく少量の越波が生じるが景観を阻害しない低い
天端高さの護岸が求められる。

【００８８】また、原子力発電所等の保安上最重要施設
が設置された海岸域の護岸であれば、想定される最大沖
波波高Ｈoに対しても、確実に越波を防止することが求
められる。

【００８９】そこで、このような防波構造物が設置され
る海岸域においてそれぞれ異なる越波阻止性能に対し
て、この越波阻止性能を満足する相対天端高さｈc／Ｈo
を求めるため、上記水槽実験において、理論上、越波を
阻止しうる相対天端高さに相当するパラメータＸに対し
て、このパラメータＸ以下の相対天端高さｈc／Ｈoにお
ける越波量を測定した。

【００９０】この実験によれば、パラメータＸの約半分
（１／２Ｘ）の天端高さを設定した場合に、上記海浜公
園等において許容される中程度の越波量が測定され、パ
ラメータＸの約０．８倍（０．８Ｘ）の天端高さを設定
した場合に、上記空港等において許容される少量の越波
量が測定された。

【００９１】したがって、理論式（１）の精度が十分に
高いことを踏まえれば、パラメータＸに対して、０．５
Ｘ以上の相対天端高さｈc／Ｈoを備えれば越波量を中程
度以下に抑えることができ、０．８Ｘ以上の相対天端高
さｈc／Ｈoを備えれば越波量を少量に抑えることができ
ることが推測される。

【００９２】すなわち、上述した防波構造物が設置され
る海岸域において求められる越波阻止性能に応じて、最
大沖波波高Ｈoを有する波に対し、中程度の越波量を許
容する海岸域であれば、防波構造物の相対天端高さｈc
／Ｈoを上記パラメータＸに対して０．５Ｘ以上に設定
し、少量の越波量を許容する海岸域であれば、防波構造
物の相対天端高さｈc／Ｈoを０．８Ｘ以上に設定すれ
ば、求められる越波阻止性能を満足することができ、さ
らに、景観等の観点から求められるできるだけ低い天端
高さを実現することができる。

【００９３】以上、図１〜図３に示した、沖側壁面１０
の上部に一平面からなる傾斜平面部１１を形成し、沖側
壁面１０の下部を略鉛直面として構成した最も単純な形
態となるナブラ型防波構造物について説明したが、本発
明にかかる防波構造物は、このような形態に限定され
ず、例えば、以下に説明する第４〜第１１実施形態（図
４〜図１１）のように構成してもよく、このような形態
の防波構造物についても、上記理論式（１）を適用し
て、防波構造物に求められる越波阻止性能を必要十分に
満足しながら、低い天端高さを得ることができる。

【００９４】第４実施形態（図４）この実施形態は、傾斜平面部１１を傾斜角度の異なる複
数の平面１１１，１１２を組み合わせることによって構
成したものである。

【００９５】このように構成しても、沖側壁面１０は平
面の組み合わせであることから、容易に製作することが
できるが、さらにこれに加えて、傾斜平面部１１を構成
する平面１１１，１１２の傾斜角度を適当に組み合わせ
ることができることから、設計の自由度が高まり、求め
られる越波阻止性能に応じて防波構造物を構成すること
ができる。

【００９６】なお、このような傾斜角度の異なる複数の
平面による傾斜平面部１１は、３以上の傾斜角度の異な
る平面によって構成してもよい。

【００９７】第５実施形態（図５）この実施形態は、防波構造物の沖側壁面１０下部を、略
鉛直面１２でなく、下側が沖側に向かって迫り出すよう
に傾斜する平面部１２１として構成したものである。

【００９８】このように構成すれば、この平面部１２１
にかかる波圧が防波構造物本体５０を下向きに押しつけ
る分力成分（下向きの鉛直波力）を有することなること
から、この沖側壁面１０下部にかかる波圧を防波構造物
本体５０下面の摩擦力を増大させる下向きの力として作
用させることができる。

【００９９】また、沖側壁面１０の下部を略鉛直面１２
として構成した場合（第１〜第３実施形態）と比較し
て、防波構造物本体５０下面の接地面積をさらに大きく
することができるため、特に安定性に優れたものとする
ことができる。

【０１００】なお、この構成も、沖側壁面１０は平面の
組み合わせにより構成されているため、製作は容易であ
る。

【０１０１】第６実施形態（図６）この実施形態は、防波構造物の沖側壁面１０の下部を、
略鉛直面１２と、下側が沖側に向かって迫り出すように
傾斜する平面部１２１とで構成したものである。

【０１０２】このように構成すれば、第５実施形態（図
５）と比較して、各平面１１，１２，１２１の接合部分
における開き角度を大きくすることができるため、これ
ら接合部分において、沖側壁面１０の傾斜角度が変化す
るために生じやすい応力集中を小さくすることができ
る。

【０１０３】また、このように構成すれば、この平面部
１２にかかる波圧が防波構造物本体５０を下向きに押し
つける分力成分（下向きの鉛直波力）を有することか
ら、この沖側壁面１０の下部にかかる波圧を防波構造物
本体５０下面の摩擦力を増大させる下向きの力として作
用させることができる。

【０１０４】さらに、沖側壁面１０の下部を略垂直面１
２のみで構成した場合（第１実施形態等）と比較して、
防波構造物本体５０の下面の接地面積をさらに大きくす
ることができるため、特に安定性に優れたものとするこ
とができる。

【０１０５】なお、この構成でも、沖側壁面１０は、平
面の組み合わせにより構成されているため、製作は容易
である。

【０１０６】また、沖側壁面１０の下部を略鉛直面、あ
るいは、沖側に向かって迫り出した構成としても、上部
の傾斜平面部１１による非越波特性には、大きな影響を
及ぼさないことを別途水槽実験で確認している。

【０１０７】第７実施形態（図７）この実施形態は、傾斜平面部１１の上方、天端面２０上
に沖側に向かって略水平方向に張り出した天端板２１を
設けたものである。この天端板２１は、例えば、鋼板
や、鋼／コンクリート合成構造等によって形成された板
状部材を、天端面２０上に取り付けられることによって
構成されている。

【０１０８】このような天端板２１は、単純な板状部材
によって形成することが可能であることから、大幅なコ
ストの増加を招くことなく、容易に製作、施工すること
ができる。なお、このような天端板２１は、沖側壁面１
０が形成される防波構造物本体５０の一部として一体的
に形成してもよい。

【０１０９】この実施形態によれば、傾斜平面部１１に
衝突する水塊は、その運動エネルギーの大半を傾斜平面
部１１の傾斜に沿って上方に持ち上げられる際に位置エ
ネルギーとして消費し、こうして運動エネルギーの多く
を失った勢いの弱い水塊が天端板２１に衝突する。この
ため、この天端板２１に作用する波圧は小さなものとな
る。そして、この天端板２１に衝突した水塊は、この天
端板２１によって沖側の海面にはね返されるため、この
水塊が天端面２０を越えることが防止され、優れた非越
波特性が得られる。

【０１１０】第８〜１１実施形態（図８〜１１）第８実施形態は、図８に示すように、天端面２０上に沖
側に向かって傾斜する波返し面２２１を有する波返し工
２２を設けたものである。

【０１１１】このような波返し工２２を設ければ、沖側
壁面１０のみによっては、越波を生じてしまう場合であ
っても、天端面２０上に流れる水をこの波返し工２２が
せき止めることができるため、防波構造物としての非越
波特性をさらに優れたものとすることができる。

【０１１２】これは、上述の各モデル実験において少量
の越波が生じた場合を詳細に観察すれば、少量の越波を
生じた場合に防波構造物本体５０を越えた水は、沖側壁
面１０によってはね返された波の主流から剥がれたと考
えられるごく少量の水が天端面２０上に流れ落ちていた
ものであることから、波返し工２２がこの水をせき止
め、天端面２０の陸側に至らせなければ、防波構造物と
して越波を防止できることとなるからである。

【０１１３】したがって、波返し工２２は、沖合から到
来する波の波圧を直接に受け止めるのではなく、はね返
される波の主流から剥がれ、天端面２０に流れ落ちてく
る水勢の弱い水を防波構造物の陸側に至らないようにせ
き止めればよいだけであるから、強固な構造を必要とせ
ず、沖側壁面１０と比べて簡易な構造として構成するこ
とができる。また、この波返し工２２は、天端面２０に
流れ落ちてくる少量の水をせき止めればよいため、高さ
方向に大きなものとする必要がなく、この波返し工２２
を含めても、従来の直立型の防波構造物（図１７）等と
比べて天端高さは十分に低く構成することができる。

【０１１４】また、上記理論式（１）に基づいて設定さ
れた天端高さｈcを備えた防波構造物にこのような波返
し工２２を設ければ、相対天端高さｈc／Ｈoをさらに小
さくでき、特に優れた非越波特性を備えることができ
る。

【０１１５】なお、この波返し工２２は、防波構造物本
体５０と別個に形成して天端面２０に取り付けても、あ
るいは防波構造物本体５０と一体的に構成してもよい。

【０１１６】また、このような波返し工２２と同様の作
用効果を奏する構造として、図９に示すように、天端面
２０上に鉛直面の波返し面２３１を有する波返し工２３
を設けた構成（第９実施形態）としてもよい。さらに
は、波返し面が上側が陸側に傾斜するように形成した波
返し工を設けた構成としてもよい。

【０１１７】さらに、図１０に示すように、このような
波返し面を天端面２０の最前部に、すなわち、沖側壁面
１０の最上部に傾斜平面部１１と連続する鉛直面２４１
として形成した構成（第１０実施形態）としてもよい。
なお、このように構成しても、この鉛直面２４１は、波
をはね返す傾斜平面部１１の一部としてではなく、はね
返された波の主流から剥がれた少量の水を天端面２０上
に至らせないための波返し面として作用するものである
から、高さ方向に大きなものとする必要はなく、従来の
直立型の防波構造物（図１７）と比べて、天端高さを十
分低くできることに変わりはない。

【０１１８】また、図１１に示すように、沖側壁面１０
の海底高さ位置から天端高さにわたる傾斜平面部１１を
形成した防波構造物本体５０に、上述のような波返し面
２５１を有する波返し工２５を取り付けた構成（第１１
実施形態）とてもよい。

【０１１９】このような構成によっても、防波構造物本
体５０の沖側壁面１０に形成された傾斜平面部１１のみ
では少量の越波を生じてしまう場合であっても、波返し
工２５が天端面２０上に流れる水をせき止めることがで
きるため、防波構造物としての非越波特性をさらに優れ
たものとすることができる。

【０１２０】あるいはまた、上述のようにして天端面２
０上に流れ至る水を防波構造物本体５０の陸側に至らせ
ないために、天端面２０上に排水手段を設けた構成とし
てもよい。

【０１２１】このような構成によっても、沖側壁面１０
のみによっては、少量の越波を生じてしまう場合であっ
ても、排水手段によって天端面２０の陸側に水を至らせ
ないことができるため、非越波特性をさらに優れたもの
とすることができる。

【０１２２】このような排水手段は、天端面２０上に形
成される溝によって構成したり、あるいは、天端面２０
を沖側に向かって傾斜するように形成することにより構
成することができる。

【０１２３】また、前述の各実施形態にかかる防波構造
物の沖側壁面の前方に消波工を設けてもよく、この消波
工によれば防波構造物の沖側壁面に至る波の勢いを弱め
ることができるため、さらに越波阻止性能を高め、天端
高さを低くすることができる。

【０１２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、沖側壁
面の少なくとも上部に傾斜平面部を設けたため、優れた
非越波特性を得ることができるとともに、沖側壁面の形
状条件や沖波波高等の外的条件と、防波構造物が備える
越波阻止性能との定量的関係を明らかにし、この関係に
基づいて、防波構造物の沖側壁面の構造、特に天端高さ
を、防波構造物の設置海域において求められる越波阻止
性能を必要十分に満たすように設定したため、求められ
る越波阻止性能を満たして越波量を所望の範囲内に抑え
ながら、低い天端高さの防波構造物を提供することがで
きる。

【０１２５】したがって、防波構造物が設置される海岸
域の景観を守りながら、防波構造物本体を軽量化し、こ
れによって必要な基礎を小さくして地盤改良に要するコ
スト・手間を軽減することができる。

【０１２６】また、沖側壁面を平面の組み合わせによっ
て構成したため、防波構造物本体を容易に製作すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる防波構造物の第１実施形態を示
す断面構成図である。

【図２】本発明にかかる防波構造物の第２実施形態を示
す断面構成図である。

【図３】本発明にかかる防波構造物の第３実施形態を示
す断面構成図である。

【図４】本発明にかかる防波構造物の第４実施形態を示
す断面構成図である。

【図５】本発明にかかる防波構造物の第５実施形態を示
す断面構成図である。

【図６】本発明にかかる防波構造物の第６実施形態を示
す断面構成図である。

【図７】本発明にかかる防波構造物の第７実施形態を示
す断面構成図である。

【図８】本発明にかかる防波構造物の第８実施形態を示
す断面構成図である。

【図９】本発明にかかる防波構造物の第９実施形態を示
す断面構成図である。

【図１０】本発明にかかる防波構造物の第１０実施形態
を示す断面構成図である。

【図１１】本発明にかかる防波構造物の第１１実施形態
を示す断面構成図である。

【図１２】一連の水槽実験に用いた２次元造波水槽を示
す断面図である。

【図１３】水槽実験に用いた縮尺モデルＩ〜Ｖを示す断
面図である。

【図１４】ナブラ型の各縮尺モデルにおける、越波を阻
止できる天端高さｈcの違いを示すグラフである。

【図１５】モデルＩおよびＶについて、各種の波形勾配
Ｈo／Ｌoに対する相対天端高さｈc／Ｈoを示すグラフで
ある。

【図１６】推定式（１）から算出される相対天端高さ
（パラメータＸ）と、水槽実験によって実際に検出され
た相対天端高さｈc／Ｈoとの関係を示すグラフである。

【図１７】従来の直立型ケーソンによる防波構造物を示
す断面構成図である。

【符号の説明】

１０沖側壁面１１傾斜平面部１２略鉛直面２０天端面２１天端板２２，２３，２５波返し工４０基礎

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川知和神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者中岡威博神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者杉井謙一神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者濱崎義弘神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者竹鼻直人神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】沖に面して立設される防波構造物におい
て、沖側壁面の少なくとも上部に、沖に向かって迫り出
すように傾斜する傾斜平面部を設けるとともに、前記傾斜平面部の天端高さｈcを最大沖波波高Ｈoによっ
て無次元化した量ｈc／Ｈoが、次式で定義されるパラメ
ータＸに対して、０．５Ｘ以上、かつ、１．５Ｘ以下の
範囲内に設定されたことを特徴とする防波構造物。【数１】ただし、Ｈoは最大沖波波高、Ｌoは沖波波長、ｈは構造
物の設置水深、Ｂは沖側壁面の高さ、Ｄは前記傾斜平面
部の水平方向長さ、Ｓは沖側壁面と静水面との間で挟ま
れた領域を防波構造物の幅方向からみた断面積である。
【請求項２】前記傾斜平面部の天端高さｈcの無次元
化量ｈc／Ｈoが、前記パラメータＸに対して、１．２Ｘ
以下に設定された請求項１記載の防波構造物。
【請求項３】前記傾斜平面部の天端高さｈcの無次元
化量ｈc／Ｈoが、前記パラメータＸに対して、０．８Ｘ
以上に設定された請求項１または２記載の防波構造物。
【請求項４】前記傾斜平面部の天端高さｈcの無次元
化量ｈc／Ｈoが、前記パラメータＸに対して、１．０Ｘ
以上に設定された請求項１または２記載の防波構造物。
【請求項５】前記傾斜平面部の天端高さｈcの無次元
化量ｈc／Ｈoが、前記パラメータＸに対して、１．１Ｘ
以上に設定された請求項１または２記載の防波構造物。
【請求項６】前記防波構造物において、前記傾斜平面
部が静水面高さ位置を含む領域に設けられたことを特徴
とする請求項１〜５のうちいずれかに記載の防波構造
物。
【請求項７】前記傾斜平面部の傾斜角度が、前記沖側
壁面の下部の傾斜角度よりも大きくなるように構成され
たことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれかに記載
の防波構造物。
【請求項８】前記沖側壁面の下部が、略鉛直面として
構成されたことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれ
かに記載の防波構造物。
【請求項９】前記沖側壁面の下部が、下側が沖側に向
かって迫り出すように傾斜する平面部として構成された
ことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれかに記載の
防波構造物。
【請求項１０】前記傾斜平面部の上方に、沖側に向か
って略水平方向に張り出した天端板が設けられたことを
特徴とする請求項１〜９のうちいずれかに記載の防波構
造物。
【請求項１１】前記沖側壁面の天端面上に、この天端
面上へ流れ至る水をせき止める波返し工が設けられたこ
とを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれかに記載の
防波構造物。