長周期波低減構造物及びその遮水壁構築用ブロック

【課題】遮水壁の構築と同時に短周期波低減効果が得られる長周期波低減構造物の提供。
【解決手段】港湾内の船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物からなる後壁１０の港湾内側の長周期波用遊水部１２を構成する間隔を隔てた位置に直立壁からなる遮水壁１１を備え、遮水壁１１は、水平長さ方向の角度を法線直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に凸部１４と凹部１５とが交互に形成され、凹部１５の最奥部に、長周期波用遊水部１２に通じる縦向きスリット状をした長周期波用通水口１３を備え、遮水壁１１は、中心線方向及び前・後部の各両側縁が、前記遮水壁法線方向と直交する向きに形成されるとともに、前部の前面と後部の後面とが、前記遮水壁水平長さ方向と同角度に形成された遮水壁構築用ブロックＡを積み上げることによって構築され、前面側に短周期波に対する消波工を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に船舶の荷役作業が行われる港湾内において、岸壁、桟橋、護岸及び防波堤などの海洋構造物の港湾内側に設置し、長周期波を低減させるための長周期波低減構造物及びその遮水壁構築用ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、海側から打ち寄せる波には、通常の波（短周期波）と長周期波が存在している。長周期波は周期が数十秒〜数分の長い周期を有しているものをいい、短周期波は、これより周期が短いものである。
【０００３】
従来、短周期波用の波高低減構造物としては、構造物の前部（海側）に消波ブロックを積み上げて消波工を設けたもの（例えば特許文献１）や、前面にスリット状の通水口を有し、その背部に遊水部を形成したスリットケーソン（例えば特許文献２）が知られている。
【０００４】
消波工は、構造物の前部に消波ブロックを積み重ねて形成し、波が内部を通過する際にエネルギー損失を生じさせて消波する構造であり、スリットケーソンは、波が通水口を通過する際に波動のエネルギー損失を生じさせて消波する構造である。
【０００５】
長周期波は、波長が数百メートル〜数キロメートルに及ぶものであり、これは、前述した従来の短周期波用の構造物では波高の低減ができず、港湾内に進入すると港湾の形状や岸壁の位置等の諸条件によって多重反射し、岸壁に接岸された船舶を大きく動揺させ、このため荷役作業等に支障を生じる場合があり、また、船舶を係留していた係留索が切断されてしまう等の被害が発生することがある。
【０００６】
この長周期波の波高を低減させる構造物としては、図１１に示すように、護岸を後壁１とし、その前面側に所定の間隔を隔てて遮水壁２を法線方向に沿って形成することによって短周期波用に比べて奥行きの広い遊水部３を形成し、遮水壁２間にはスリット状の通水口４を形成した長周期波低減構造物（例えば特許文献３）がある。
【０００７】
この長周期波低減構造物の遮水壁２は、図１１に示すように、その水平長方向Ｌの角度を、法線Ｘに対してその直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向の凹部５と凸部６とを交互に形成し、その凹部５の最奥部又は該凹部５の最奥部と凸部６の最前部に、その背面の長周期波用遊水部に通じる縦向きスリット状をした長周期波用通水口４を備える構造とするものである。
【０００８】
前述した従来の長周期波低減構造物の場合、長周期波に対しては波高低減効果が認められるが、通常波である短周期波に対しては波高低減効果が得られないものであったため、本発明者等は、先に長周期波低減構造物を構成するための遮水壁を特定の構造とすることによって、その構築と同時に短周期波低減効果が得られる長周期波低減構造物を開発した（特許文献４）。
【０００９】
この長周期波低減構造物は、図１２に示すように平面形状がほぼ長方形状をしたコンクリート製の直立消波ブロックＣを積み上げることにより、背面側に不透水壁７が構築されるとともに、前面側に短周期波用遊水部８と、該短周期波用遊水部８と前面外とに連通開口した多数の短周期波用通水口９とからなる短周期波に対する消波工を有する遮水壁２を構築するものである。
【特許文献１】特開２００４−３２４４１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１４６７４６号公報
【特許文献３】特開２００８−３１８２０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４４４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した特許文献４に示されている長周期波低減構造物は、その消波性能を発揮させるためには、長周期波用通水口４を適切な幅に構築する必要があるが、従来の直立消波ブロックＣを用いて法線方向に対して所定の角度を持つ遮水壁２を構築する場合には、図１３に示すように直立消波ブロック１の先端がぶつかり合い、所定の通水口幅を確保できない場合があった。
【００１１】
あるいは、所定の通水口幅を確保するため、図１５に示すように階段状配置しようとしても、従来の直立消波ブロックＣでは複数段積み重ねて設置することができないという問題があった。
【００１２】
また、従来の直立消波ブロックＣを用いて所定の角度をもつ遮水壁を構築する場合において、長周期波低減構造物の沖側に向けた凸部となる部分では、図１４に示すようにブロック間に隙間が生じるため、安定性の観点から間隙を埋めるための異形ブロックＢを別途に製作する必要があるという問題があった。
【００１３】
更に、従来の直立消波ブロックを用いて所定の角度を持つ遮水壁を構築する場合において、消波工の短周期波用通水口９の開口部の向が入射波に対して斜めとなるために、直立消波ブロックが捉えられる波成分が限定され、短周期波に対する消波性能が低いという問題があった。
【００１４】
更に、従来の直立消波ブロックを用いて所定角度をもつ遮水壁を構築する場合において、図１３に示すように、直立消波ブロックの短周期波用通水口９の開口部の向きaが長周期波低減構造物の通水口４から岸沖方向にのびる流軸方向Ｗと交差する方向に向いているために、直立消波ブロックから反射される波によって長周期波に対する消波性能を低下させるおそれがあるなどの問題があった。
【００１５】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、直立消波ブロックを積み上げるのみで、長周期波低減構造物の通水口の開口幅を適切な形状に構築することができ、また、異形ブロックを別途製作する必要がなく、加えて短周期波の低減を目的とした消波工の消波効果が高く、更に短周期波用の消波工からの反射波が長周期波低減性能を損なうことがない長周期波低減構造物及びその遮水壁構築用ブロックの提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、港湾内の防波堤、岸壁、護岸などの構造物を後壁とし、該後壁から港湾内側へ間隔を隔てた位置に長周期波用遊水部を構成する遮水壁を備え、該遮水壁は、その水平長さ方向の角度を法線に対して直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に向いた凹部と凸部とが交互に形成されたジグザク状となっており、前記凹部の最奥部に所定幅の長周期波用通水口を備え、かつ前面側が短周期波に対する消波工を構成している長周期波低減構造物において、前記消波工の前面に多数の短周期波用通水口が形成された穴あき壁を構成する前部と、背面の不透水壁を構成するための後部と、前記前部と後部とを連結し、周囲に短周期波用遊水部を構成するための軸部とから構成され、前記軸部の中心線方向及び前・後部の各両側縁が、前記遮水壁法線方向と直交する向きに形成されるとともに、前記前部の前面と後部の後面とが、前記遮水壁水平長さ方向と同角度に形成された遮水壁構築用ブロックを積み上げることによって前記遮水壁が構築され、所定の間隔を隔てて積み上げられた前記遮水壁構築用ブロック側面によって、開口幅が前後にわたってほぼ同幅の前記長周期波用通水口が形成されていることにある。
【００１７】
請求項２に記載の発明の特徴は、港湾内の防波堤、岸壁、護岸などの構造物を後壁とし、該後壁から港湾内側へ間隔を隔てた位置に長周期波用遊水部を構成する遮水壁を備え、該遮水壁は、その水平長さ方向の角度を法線に対して直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に向いた凹部と凸部とが交互に形成されたジグザク状となっており、前記凹部の最奥部に所定幅の長周期波用通水口を備え、かつ前面側が短周期波に対する消波工を構成している長周期波低減構造物における前記遮水壁を構築するための遮水壁構築用ブロックであって、前記消波工の前面に多数の短周期波用通水口が形成された穴あき壁を構成する前部と、背面の不透水壁を構成するための後部と、前記前部と後部とを連結し、周囲に短周期波用遊水部を構成するための軸部とから構成され、前記軸部の中心線方向及び前・後部の各両側縁が、前記遮水壁法線方向と直交する向きに形成されるとともに、前記前部の前面と後部の後面とが、前記遮水壁水平長さ方向と同角度に形成されていることにある。
【００１８】
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記前部と後部にはそれぞれ板状の頂板部を有し、前記前部は、前記頂板部を除く両側面に通水口用窪みが形成された断面がＴ字形をなし、前記後部は、長方形の板状をしており、その高さ及び横幅が、前記前部と同寸法に形成され、前記軸部は、前記頂板部の両側面が前記前部の背面及び後部の前面に前後端が一体となって形成されており、その断面積を前記前部より小さく形成されていることにある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、消波工の前面の穴あき壁を構成する前部と、背面の不透水壁を構成するための後部と、前記前部と後部とを連結し、周囲に短周期波用遊水部を構成するための軸部とから構成され、前記軸部の中心線方向及び前・後部の各両側縁が、前記遮水壁法線方向と直交する向きに形成されるとともに、前記前部の前面と後部の後面とが、前記遮水壁水平長さ方向と同角度に形成された遮水壁構築用ブロックを積み上げることによって前記遮水壁が構築され、所定の間隔を隔てて積み上げられた前記遮水壁構築用ブロック側面によって、開口幅が前後にわたってほぼ同幅に長周期波用通水口が形成されるようにしたことにより、
【００２０】
長周期波低減構造物を構成する遮水壁が、その水平長さ方向の角度を法線に対して直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に向いた凹部と凸部とが交互に形成されたジグザク状となっており、前記凹部の最奥部に所定幅の長周期波用通水口を備え、かつ前面側が短周期波に対する消波工を構成させるものである場合において、遮水壁構築用ブロックの前後面を、遮水壁のジグザグ状の水平長さ方向の角度に合わせて積み上げることによって、異形ブロックを製作する必要がなく、かつ長周期波用通水口の前後が同幅に構築されることとなる。
また、これによって構築される遮水壁の前面の短周期波用の消波工の性能にロスがなくなって消波工の短周期波低減効果が高くなる。
更に短周期波用の消波工からの反射波は、長周期波用通水口前方側に反射されることが少なくなるため、長周期波低減性能を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る長周期波低減構造物の一例の概略を示す平面図である。
【図２】同、長周期波低減構造物の遮水壁を示す部分正面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図３中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】本発明における消波工付き遮水壁を構築するブロックの例を示す平面図である。
【図６】同、側面図である。
【図７】同、底面図である。
【図８】同、正面図である。
【図９】図５中のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明に係る長周期波低減構造物の遮水壁のブロックの水平方向の並び状態を示す水平断面図である。
【図１１】従来の長周期波低減構造物の概略を示す平面図である。
【図１２】同、長周期波低減構造物の遮水壁におけるブロックの並び状態を示す水平断面図である。
【図１３】同、長周期波低減構造物の遮水壁における通水口のブロックの並び状態を示す水平断面図である。
【図１４】同上の凸部のブロックの並び状態を示す水平断面図である。
【図１５】従来の直立消波ブロックを段違いに並べた場合を想定した平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明に係る長周期波低減構造物の遮水壁構築用ブロックの実施形態を図１〜図１０に示す実施例に基づいて説明する。
【００２３】
この遮水壁構築用ブロックが使用される海洋構造物は、図１に示すように、船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物によって構成される後壁１０と、その後壁１０の前方側、即ち港湾内へ侵入した長周期波および短周期波を受ける海側に構築された遮水壁１１を有しており、後壁１０と遮水壁１１との間が長周期波用遊水部１２となっている。
遮水壁１１には、図１に示すように、その水平方向の長さ方向に一定の間隔を隔てて多数の長周期波用通水口１３が形成されている。
【００２４】
遮水壁１１は、図1に示すように、その水平長さ方向Ｌの角度を法線Ｘに対して直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に凸部１４と凹部１５とが交互に形成されたジグザク状となっている。この遮水壁１１の前面側の凹部１５の最奥部に、縦向きのスリット状をした長周期波用通水口１３が形成されている。
尚、ここにいう法線は、遮水壁の凹凸を無視した設置位置を示す仮想設計線であり、本例では、後壁１０と平行となっている。
【００２５】
この遮水壁１１を本発明に係る遮水壁構築用ブロックＡをもって構築しているものであり、遮水壁１１自体が短周期波の消波機能を持つ消波工を構成している。即ち、この遮水壁１１は、図３、図４に示すように、その肉厚内、即ち遮水壁１１の前後方向の厚さ内に、長周期波用遊水部側が後述する遮水壁構築用ブロックＡの後部３２で閉鎖された短周期波用遊水部２０を有し、また前面側にはこの短周期波用遊水部２０に連通開口した多数の短周期波用通水口２１，２１......が形成された構造となっており、短周期波が短周期波用通水口２１，２１......より短周期波用遊水部２０内に進入し、排出される際にエネルギーが消費され波高が減衰される構造の消波工が形成されている。
【００２６】
この消波工を有する遮水壁１１は、図５〜図９に示す遮水壁構築用ブロックＡを積み上げることによって構築されている。この遮水壁構築用ブロックＡは、消波工の前面に多数の短周期波用通水口２１が形成された穴あき壁を構成する前部３１と、背面の不透水壁を構成するための後部３２と、前後部３１，３２を連結し、短周期波用遊水部２０を構成するための軸部３３とから構成されている。
前部３１は、頂板部３４を除く両側面に通水口用窪み３５，３５が形成され、断面がＴ字形となっている。
【００２７】
後部３２は、長方形の板状をしており、その高さ及び横幅が、前部３１と同寸法となっている。また、軸部３３は、前部３１の背面及び後部３２の前面に前後端が一体となって形成されており、該軸部の横幅は、短周期波用遊水部を確保するために、前部３１の横幅の数分の１程度となっている。
【００２８】
軸部３３の中心線Ｙは、その向きを前述した法線Ｘとほぼ直交する向きに形成されているとともに、前部３１の両側面３１ｂ，３１ｂと後部３２の両側面３２ｂ，３２ｂは、それぞれ前述した長周期波低減構造物の法線Ｘとほぼ直交する向き、即ち中心線Ｙと平行に形成されている。
【００２９】
また、前部３１の前面３１ａと後部３２の後面３２ｃは、前述した長周期波低減構造物の水平長さ方向Ｌの角度と平行になるように形成されており、全体の平面形状が、前後縁が両側縁に対して傾斜した平行四辺形となるように構成されている。この両側縁の傾斜角度を前述した法線Ｘに対する水平長さ方向Ｌの傾斜角度と同じくしている。従って、図１０に示すように、遮水壁構築用ブロックＡの側面間を互いに平行にして所定の間隔を隔てて積み上げ、周期波用通水口１３を構成させることにより、遮水壁構築用ブロックＡの前後面が、水平長さ方向Ｌに向けられるようになっている。
【００３０】
このように構成される遮水壁構築用ブロックＡを図２〜図４に示すように上下左右に布積状態に積み上げることによって遮水壁１１が構築されているものであり、多数の遮水壁構築用ブロックＡを基礎ブロック３８（図２に示す）の上に水平横方向に並べた１段目の上に、遮水壁構築用ブロックＡの水平幅方向の１／２の長さ分だけ２段目の遮水壁構築用ブロックＡをずらせた状態に積み上げている。更にその上の段毎に同様にして１／２幅ずつずらせた状態に順次積み上げ、最上部に天板ブロック３９を乗せる。
【００３１】
これによって、左右に隣り合う遮水壁構築用ブロックＡ，Ａの通水口用窪み３５，３５が互いに対向された状態で接合されるため、１つの短周期波用通水口２１が形成され、多数の遮水壁構築用ブロックＡ，Ａ......の積み上げによって遮水壁１１の前面に多数の短周期波用通水口２１，２１......が千鳥状配置に開口された前面壁部が形成される。
【００３２】
遮水壁１１の厚さ内には、多数の軸部３３，３３......間に連続する空隙が形成され、これが短周期波用遊水部２０となり、その背部は、遮水壁構築用ブロックＡの後部３２による閉鎖状態の壁となる。
【００３３】
このようにして遮水壁１１を構築することにより、遮水壁構築用ブロックＡの前面がほぼ同一平面上に配置された状態で遮水壁１１の前面が形成され、また、後部３２の後面３２ｃが互いに同一平面上配置で接合された状態となり、遮水壁１１の後部壁面が形成される。
【００３４】
また、遮水壁１１の長周期波用通水口１３を隣り合う遮水壁１１間における遮水壁構築用ブロックＡの側縁を互いに平行にし、その間隔を所望の通水口幅に合わせることによって、前後が同幅の長周期波用通水口１３が形成されるとともに、遮水壁１１の前面および後面は、前述した水平長さ方向Ｌの角度を持った面が形成される。
【００３５】
また、遮水壁の凸部１４の最前部は、互いに前後面の傾斜角度のみを違えた遮水壁構築用ブロックＡの側面を接合させるのみで凸部形状が形成され、ブロック間に隙間ができないため、異形ブロックを別途製作する必要がない。
【００３６】
この長周期波低減構造物では、海側から遮水壁１１に向かって進行してきた短周期波は、遮水壁１１の前面に打ち寄せ、短周期波用通水口２１から勢い良く短周期波用遊水部２０に流れ込むことによってエネルギーが消費され、且つ引き波時に生じる水頭差によって短周期波用遊水部２０から短周期波用通水口２１を通じて遮水壁前面側に勢い良く流出することにより、エネルギーが消費され、短周期波の波高が低減される。
【００３７】
この時、図１０に示すように、短周期波用遊水部２０から吐出する流出水方向ａは、長周期波の侵入方向Ｗと平行になり、長周期波の侵入を妨げることがなく、長周期波低減効果に影響を与えない。
この時、長周期波用通水口１３は、波の侵入方向に対して平行な両側面によって構成されるため、通水口１３の幅を除く前面全域が短周期波用の消波工となる。
【００３８】
また、遮水壁１１に向かって進行してくる長周期波は、遮水壁前面側の凹部１５の最奥部の長周期波用通水口１３に寄せ集められ、水位が上昇して遊水部との水位差が生じ、長周期波用通水口１３内を大きい流速で通過し、その際に生じる循環流へのエネルギーの移行及び摩擦によってエネルギーが消費される。
【００３９】
海側から侵入した水によって遊水部１２内の水位が高くなった後、遮水壁１１の海側の水位が下がり、長周期波用通水口１３，１３から遊水部１２内の波が海側に流出する引き波時に、長周期波用通水口１３内を逆流することにより、寄せ波時と同様に長周期波から循環流へのエネルギーの移行及び摩擦によってエネルギーが消費される。

【符号の説明】
【００４０】
Ａ遮水壁構築用ブロック
１０後壁
１１遮水壁
１２長周期波用遊水部
１３長周期波用通水口
１４凸部
１５凹部
２０短周期波用遊水部
２１短周期波用通水口
３１前部
３１ａ前面
３１ｂ側面
３２後部
３２ｂ側面
３２ｃ後面
３３軸部
３４頂板部
３５通水口用窪み
３８基礎ブロック
３９天板ブロック

【特許請求の範囲】
【請求項１】
港湾内の防波堤、岸壁、護岸などの構造物を後壁とし、該後壁から港湾内側へ間隔を隔てた位置に長周期波用遊水部を構成する遮水壁を備え、該遮水壁は、その水平長さ方向の角度を法線に対して直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に向いた凹部と凸部とが交互に形成されたジグザク状となっており、前記凹部の最奥部に所定幅の長周期波用通水口を備え、かつ前面側が短周期波に対する消波工を構成している長周期波低減構造物において、
前記消波工の前面に多数の短周期波用通水口が形成された穴あき壁を構成する前部と、背面の不透水壁を構成するための後部と、前記前部と後部とを連結し、周囲に短周期波用遊水部を構成するための軸部とから構成され、前記軸部の中心線方向及び前・後部の各両側縁が、前記遮水壁法線方向と直交する向きに形成されるとともに、前記前部の前面と後部の後面とが、前記遮水壁水平長さ方向と同角度に形成された遮水壁構築用ブロックを積み上げることによって前記遮水壁が構築され、所定の間隔を隔てて積み上げられた前記遮水壁構築用ブロック側面によって、開口幅が前後にわたってほぼ同幅の前記長周期波用通水口が形成されていることを特徴としてなる長周期波低減構造物。
【請求項２】
港湾内の防波堤、岸壁、護岸などの構造物を後壁とし、該後壁から港湾内側へ間隔を隔てた位置に長周期波用遊水部を構成する遮水壁を備え、該遮水壁は、その水平長さ方向の角度を法線に対して直角方向側に交互に違えることにより法線直角方向に向いた凹部と凸部とが交互に形成されたジグザク状となっており、前記凹部の最奥部に所定幅の長周期波用通水口を備え、かつ前面側が短周期波に対する消波工を構成している長周期波低減構造物における前記遮水壁を構築するための遮水壁構築用ブロックであって、
前記消波工の前面に多数の短周期波用通水口が形成された穴あき壁を構成する前部と、背面の不透水壁を構成するための後部と、前記前部と後部とを連結し、周囲に短周期波用遊水部を構成するための軸部とから構成され、前記軸部の中心線方向及び前・後部の各両側縁が、前記遮水壁法線方向と直交する向きに形成されるとともに、前記前部の前面と後部の後面とが、前記遮水壁水平長さ方向と同角度に形成されていることを特徴としてなる遮水壁構築用ブロック。
【請求項３】
前記前部と後部にはそれぞれ板状の頂板部を有し、前記前部は、前記頂板部を除く両側面に通水口用窪みが形成された断面がＴ字形をなし、
前記後部は、長方形の板状をしており、その高さ及び横幅が、前記前部と同寸法に形成され、
前記軸部は、前記頂板部の両側面が前記前部の背面及び後部の前面に前後端が一体となって形成されており、その断面積を前記前部より小さく形成されている請求項２に記載の遮水壁構築用ブロック。

【図１】