消波ブロック体と消波方法
【課題】本発明は、港湾などにおける消波方法に関し、スリットケーソンにおいて長周期波から短周期波に至る、波の周期帯の広い範囲で消波作用が発揮されるようにすることが課題である。
【解決手段】消波用のスリットケーソン２の内部空間部である遊水室において、スリット壁２ａとケーソン後壁２ｂとの間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板３を、離隔させ設けて消波対象周期帯を広げた消波方法である。
【解決手段】消波用のスリットケーソン２の内部空間部である遊水室において、スリット壁２ａとケーソン後壁２ｂとの間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板３を、離隔させ設けて消波対象周期帯を広げた消波方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾等の波を静穏させる消波ブロック体に係り、更に詳しくは、消波装置により波エネルギーを減衰させて港湾域の静穏度を向上させる防波堤若しくは護岸等における消波ブロック体と消波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、港湾域における静穏度の向上のため、若しくは、周辺海域の反射波災害及び周辺海域環境への副次的な影響を軽減するため、波の反射波を低減させる方法としては、傾斜堤や直立護岸形式の直立式消波工が知られている。
【０００３】
これらの具体的な構成として、直立式消波構造物では図８に示すように、スリット式ケーソン１０があり、その前面にスリットや円孔等の狭窄部があり、背後の不透過性壁との間に、遊水室と称される水域がある。
【特許文献１】特開２００２−３０９５４０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８８３３号公報
【０００４】
しかしながら、従来の直立消波工では、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、設計対象波（異常時）と、比較的低波高の常時波浪や航跡波等との波の周期に大きな開きがある場合、例えば、高潮位時の常時波浪に対し十分な消波効果が得られない場合がある。そのような場合、消波構造物前面の水域を利用する船舶等に悪影響を及ぼす、という課題がある。本発明に係る消波ブロック体と消波方法は、このような課題を解消するために提案されるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、消波ブロック体として、前面にスリットを有するだけの消波ブロック体では、消波対象となる波の周期が狭い範囲に限定されて、消波周期帯が狭く十分な消波効果が得られないことが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る消波方法の要旨は、消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を、離隔させ設けて消波対象周期帯を広げたことである。
【０００７】
本発明に係る消波ブロック体の要旨は、消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を離隔させ設けてなることである。
【０００８】
また、本発明の消波方法の要旨は、消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けて消波対象周期帯を広げたことである。
【０００９】
本発明に係る消波ブロック体の要旨は、消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けてなることである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の消波方法とその消波ブロック体１によれば、図１に示すように、スリットケーソン２に設けた垂下板３により、設計対象波の長周期波ａが、同図（Ａ）に示すように、スリットケーソン本体の遊水室の消波効果と、遊水部４におけるピストンモードの波浪共振現象により消波され、同図（Ｂ）に示すように、常時波浪（特に高潮位時）の短周期波ｂが、前記垂下板を反射面とした短い遊水室のスリットケーソンとして消波する。こうして、長周期波から短周期波間での広い範囲を消波できて、消波対象周期帯を広げるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る消波ブロック体１は、概念的に示す図１及び具体化した実施例１の断面図である図２に示すように、スリットケーソン２のスリット壁２ａと、不透過壁である後壁２ｂとの間に、平板状の垂下板（垂下版と記することもある）３を設ける。この垂下板３は、海面５に対して、所要の喫水ｄを有して、底面５ａとの間に間隙があって開口部６となっている。
【００１２】
前記図２に示すスリットケーソン２は、遊水部４の幅Ｂを１．２５ｍ、幅Ｌを３．３５ｍ、横幅Ｗを４．９８ｍ、スリット２ｃ（幅０．２８ｍ）の開口率を３３％、喫水ｄを１．４５ｍ、スリット壁２ａと垂下板３の板厚を共に０．１５ｍとしている。水深ｈは２ｍである。
【００１３】
このような垂下板３を内蔵するスリットケーソン２と、垂下板３のないスリットケーソンとを比較すると、図３及び図４に示すような反射率となる。図中でのＣｒは反射率、Ｃａｌ（実線）は理論計算値、ｆｃは線抵抗係数を各々示す。
【００１４】
図３に示すように、波の周期Ｔ（ｓ）が、２〜３秒の短周期で反射率が０．３以下であり、長周期の５秒前後でも反射率は０．４以下である。例えば、波の静穏度を、反射率Ｃｒ＝０．４以下であることとした場合に、垂下板３付きのスリットケーソン２では周期２秒〜５．４秒位まですべてクリアしているが、スリットのみの場合では、ほとんどクリアできていない。波の周期帯の広い範囲において、反射率が低減されていることが判る。
【００１５】
図４に示す反射率の特性は、同図中に示す垂下板付きスリットケーソンに対して、通常時における高潮位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）と、中潮位（Ｍ．Ｗ．Ｌ）との反射率を、それぞれスリットのみの場合と比較した実験例である。
【００１６】
この実験例を見ると、長周期の波に対しては、反射率の差が顕著ではないが、短周期（２．５〜３．５秒）において、スリットのみの場合よりも、スリット＋垂下板としたケーソンの場合における反射率が顕著に低減しているのが判る。特に高潮位に対する反射率の低減が著しい。
【００１７】
よって、従来のスリットのみのケーソンの場合では、短周期の波がスリット前面で反射していたが、本発明に係る垂下板３内蔵のスリットケーソン２では、短周期の波でも反射率０．５以下であり、静穏度が良好である。常時波浪の短周期波が、前記垂下板３を反射面とした短い遊水室のスリットケーソンとして作用して、消波された結果である。
【００１８】
また、高潮位の長周期波（周期５．５秒以上）においても、スリットのみの場合に比べて、反射率が低減している。これは、スリットケーソン本来の遊水室の消波効果と、遊水部４におけるピストンモードの波浪共振現象の卓越した作用により、垂下板３の下端部での渦流れの増大現象を起こさせて、反射波エネルギーを散逸（消勢）させ、消波された結果である。
こうして、波の周期帯が短周期から長周期へと反射率を低減させることができるようになり、消波周期帯の範囲が拡大されるものである。
【００１９】
本発明の第２実施例は、図５（Ａ）に示すように、スリットケーソン２のスリット壁２ａから前面側（海側）に、垂下板３を設けたものである。これは、図５（Ｂ）に示すように、既設のスリットケーソン２に対して、例えば鋼製のフレーム体７に垂下板３を垂設し、それをケーソン前面に取り付けるものである。こうすれば、既設のスリットケーソン２にも、容易に本発明の作用・効果が得られるようになるものである。
【００２０】
図６に示すように、スリットケーソンのみでは消波できなかった、周期３〜４秒の波が垂下板３とスリット壁２ａとの間に形成された遊水部４で、ピストンモードの波浪共振を起こして消波されている。比較のために、スリットケーソンのみの場合を、図７に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る消波ブロック体１の消波作用を概念的に示す説明図（Ａ）、（Ｂ）である。
【図２】同本発明の消波ブロック体１に係る縦断面図（Ａ）と、正面図（Ｂ）である。
【図３】同消波ブロック体１における反射率のデータと理論計算値、スリットのみの場合の反射率のデータと理論計算値の図である。
【図４】本発明に係る消波ブロック体１ａの消波作用を示す説明図である。
【図５】第２実施例に係る消波ブロック体の構成概念図（Ａ）、既設のスリットケーソン２を改良する様子を示す説明図（Ｂ）である。
【図６】同第２実施例の消波作用を、各波周期における状態示す説明図である。
【図７】従来例に係るスリットケーソンにおける消波作用の、各波周期における状態示す説明図である。
【図８】従来例に係るスリットケーソン１０の例を示す斜視図である。
【図９】同スリットケーソン１０による消波作用を示す説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００２２】
１，１ａ 消波ブロック体、
２ スリットケーソン、 ２ａ スリット壁、
２ｂ ケーソン後壁、
３ 垂下板（垂下版）、
４ 遊水部、
５ 海面、 ５ａ 底面、
６ 開口部、
７ フレーム体、
１０ 従来例のスリットケーソン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾等の波を静穏させる消波ブロック体に係り、更に詳しくは、消波装置により波エネルギーを減衰させて港湾域の静穏度を向上させる防波堤若しくは護岸等における消波ブロック体と消波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、港湾域における静穏度の向上のため、若しくは、周辺海域の反射波災害及び周辺海域環境への副次的な影響を軽減するため、波の反射波を低減させる方法としては、傾斜堤や直立護岸形式の直立式消波工が知られている。
【０００３】
これらの具体的な構成として、直立式消波構造物では図８に示すように、スリット式ケーソン１０があり、その前面にスリットや円孔等の狭窄部があり、背後の不透過性壁との間に、遊水室と称される水域がある。
【特許文献１】特開２００２−３０９５４０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８８３３号公報
【０００４】
しかしながら、従来の直立消波工では、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、設計対象波（異常時）と、比較的低波高の常時波浪や航跡波等との波の周期に大きな開きがある場合、例えば、高潮位時の常時波浪に対し十分な消波効果が得られない場合がある。そのような場合、消波構造物前面の水域を利用する船舶等に悪影響を及ぼす、という課題がある。本発明に係る消波ブロック体と消波方法は、このような課題を解消するために提案されるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、消波ブロック体として、前面にスリットを有するだけの消波ブロック体では、消波対象となる波の周期が狭い範囲に限定されて、消波周期帯が狭く十分な消波効果が得られないことが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る消波方法の要旨は、消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を、離隔させ設けて消波対象周期帯を広げたことである。
【０００７】
本発明に係る消波ブロック体の要旨は、消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を離隔させ設けてなることである。
【０００８】
また、本発明の消波方法の要旨は、消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けて消波対象周期帯を広げたことである。
【０００９】
本発明に係る消波ブロック体の要旨は、消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けてなることである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の消波方法とその消波ブロック体１によれば、図１に示すように、スリットケーソン２に設けた垂下板３により、設計対象波の長周期波ａが、同図（Ａ）に示すように、スリットケーソン本体の遊水室の消波効果と、遊水部４におけるピストンモードの波浪共振現象により消波され、同図（Ｂ）に示すように、常時波浪（特に高潮位時）の短周期波ｂが、前記垂下板を反射面とした短い遊水室のスリットケーソンとして消波する。こうして、長周期波から短周期波間での広い範囲を消波できて、消波対象周期帯を広げるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る消波ブロック体１は、概念的に示す図１及び具体化した実施例１の断面図である図２に示すように、スリットケーソン２のスリット壁２ａと、不透過壁である後壁２ｂとの間に、平板状の垂下板（垂下版と記することもある）３を設ける。この垂下板３は、海面５に対して、所要の喫水ｄを有して、底面５ａとの間に間隙があって開口部６となっている。
【００１２】
前記図２に示すスリットケーソン２は、遊水部４の幅Ｂを１．２５ｍ、幅Ｌを３．３５ｍ、横幅Ｗを４．９８ｍ、スリット２ｃ（幅０．２８ｍ）の開口率を３３％、喫水ｄを１．４５ｍ、スリット壁２ａと垂下板３の板厚を共に０．１５ｍとしている。水深ｈは２ｍである。
【００１３】
このような垂下板３を内蔵するスリットケーソン２と、垂下板３のないスリットケーソンとを比較すると、図３及び図４に示すような反射率となる。図中でのＣｒは反射率、Ｃａｌ（実線）は理論計算値、ｆｃは線抵抗係数を各々示す。
【００１４】
図３に示すように、波の周期Ｔ（ｓ）が、２〜３秒の短周期で反射率が０．３以下であり、長周期の５秒前後でも反射率は０．４以下である。例えば、波の静穏度を、反射率Ｃｒ＝０．４以下であることとした場合に、垂下板３付きのスリットケーソン２では周期２秒〜５．４秒位まですべてクリアしているが、スリットのみの場合では、ほとんどクリアできていない。波の周期帯の広い範囲において、反射率が低減されていることが判る。
【００１５】
図４に示す反射率の特性は、同図中に示す垂下板付きスリットケーソンに対して、通常時における高潮位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）と、中潮位（Ｍ．Ｗ．Ｌ）との反射率を、それぞれスリットのみの場合と比較した実験例である。
【００１６】
この実験例を見ると、長周期の波に対しては、反射率の差が顕著ではないが、短周期（２．５〜３．５秒）において、スリットのみの場合よりも、スリット＋垂下板としたケーソンの場合における反射率が顕著に低減しているのが判る。特に高潮位に対する反射率の低減が著しい。
【００１７】
よって、従来のスリットのみのケーソンの場合では、短周期の波がスリット前面で反射していたが、本発明に係る垂下板３内蔵のスリットケーソン２では、短周期の波でも反射率０．５以下であり、静穏度が良好である。常時波浪の短周期波が、前記垂下板３を反射面とした短い遊水室のスリットケーソンとして作用して、消波された結果である。
【００１８】
また、高潮位の長周期波（周期５．５秒以上）においても、スリットのみの場合に比べて、反射率が低減している。これは、スリットケーソン本来の遊水室の消波効果と、遊水部４におけるピストンモードの波浪共振現象の卓越した作用により、垂下板３の下端部での渦流れの増大現象を起こさせて、反射波エネルギーを散逸（消勢）させ、消波された結果である。
こうして、波の周期帯が短周期から長周期へと反射率を低減させることができるようになり、消波周期帯の範囲が拡大されるものである。
【００１９】
本発明の第２実施例は、図５（Ａ）に示すように、スリットケーソン２のスリット壁２ａから前面側（海側）に、垂下板３を設けたものである。これは、図５（Ｂ）に示すように、既設のスリットケーソン２に対して、例えば鋼製のフレーム体７に垂下板３を垂設し、それをケーソン前面に取り付けるものである。こうすれば、既設のスリットケーソン２にも、容易に本発明の作用・効果が得られるようになるものである。
【００２０】
図６に示すように、スリットケーソンのみでは消波できなかった、周期３〜４秒の波が垂下板３とスリット壁２ａとの間に形成された遊水部４で、ピストンモードの波浪共振を起こして消波されている。比較のために、スリットケーソンのみの場合を、図７に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る消波ブロック体１の消波作用を概念的に示す説明図（Ａ）、（Ｂ）である。
【図２】同本発明の消波ブロック体１に係る縦断面図（Ａ）と、正面図（Ｂ）である。
【図３】同消波ブロック体１における反射率のデータと理論計算値、スリットのみの場合の反射率のデータと理論計算値の図である。
【図４】本発明に係る消波ブロック体１ａの消波作用を示す説明図である。
【図５】第２実施例に係る消波ブロック体の構成概念図（Ａ）、既設のスリットケーソン２を改良する様子を示す説明図（Ｂ）である。
【図６】同第２実施例の消波作用を、各波周期における状態示す説明図である。
【図７】従来例に係るスリットケーソンにおける消波作用の、各波周期における状態示す説明図である。
【図８】従来例に係るスリットケーソン１０の例を示す斜視図である。
【図９】同スリットケーソン１０による消波作用を示す説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００２２】
１，１ａ 消波ブロック体、
２ スリットケーソン、 ２ａ スリット壁、
２ｂ ケーソン後壁、
３ 垂下板（垂下版）、
４ 遊水部、
５ 海面、 ５ａ 底面、
６ 開口部、
７ フレーム体、
１０ 従来例のスリットケーソン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を、離隔させ設けて消波対象周期帯を広げたこと、
を特徴とする消波方法。
【請求項２】
消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を離隔させ設けてなること、
を特徴とする消波ブロック体。
【請求項３】
消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けて消波対象周期帯を広げたこと、
を特徴とする消波方法。
【請求項４】
消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けてなること、
を特徴とする消波ブロック体。
【請求項１】
消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を、離隔させ設けて消波対象周期帯を広げたこと、
を特徴とする消波方法。
【請求項２】
消波用のスリットケーソンの内部空間部である遊水室において、スリット壁とケーソン後壁との間で、前記遊水室の底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を離隔させ設けてなること、
を特徴とする消波ブロック体。
【請求項３】
消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けて消波対象周期帯を広げたこと、
を特徴とする消波方法。
【請求項４】
消波用のスリットケーソンのスリット壁から海側の前面に離隔させて、海底面と下端部との間に間隙を有し、上端部が少なくとも海面に至る長さの喫水を有する垂下板を設けてなること、
を特徴とする消波ブロック体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−７０４６８（Ｐ２００６−７０４６８Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５１９６７（Ｐ２００４−２５１９６７）
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１６年３月１日 愛媛大学主催の「平成１５年度 愛媛大学工学部環境建設工学科 卒業論文発表会（愛媛大学研究集会 ２００４−工学部７号）」において文書をもって発表
【出願人】（５０１０２７５００）国土交通省関東地方整備局長 (15)
【出願人】（５９８１６１２４４）
【出願人】（３９０００１９９３）みらい建設工業株式会社 (26)
【出願人】（３９２００３０２９）株式会社三柱 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１６年３月１日 愛媛大学主催の「平成１５年度 愛媛大学工学部環境建設工学科 卒業論文発表会（愛媛大学研究集会 ２００４−工学部７号）」において文書をもって発表
【出願人】（５０１０２７５００）国土交通省関東地方整備局長 (15)
【出願人】（５９８１６１２４４）
【出願人】（３９０００１９９３）みらい建設工業株式会社 (26)
【出願人】（３９２００３０２９）株式会社三柱 (1)
【Ｆターム（参考）】
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