説明

長周期波対策用消波構造物

【課題】長周期波の反射率を効果的に低減することができ、また、従来と比べて施工費用を大幅に縮減できる長周期波対策用の消波構造物を提供する。
【解決手段】防波構造物10の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド2を形成し、このマウンド2の天端面、及び、港内側へ向かって次第に低くなる傾斜面の上に被覆材(被覆石、消波ブロック、或いは、被覆ブロック)を配置して被覆材層3を形成することによって構築した長周期波対策用の消波構造物1において、被覆材層3の天端面が、海水面と同じ高さ、或いは、海水面の高さ±1mの範囲内となるように設定したことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、長周期波の反射率を効果的に低減させることができる長周期波対策用の消波構造物に関する。
【背景技術】
【0002】
海上においては、一般的な波(風波)のほかに、長い周期(例えば30秒以上の周期)を有する波(長周期波)が発生することが知られている。長周期波が港内に進入し、或いは、港内において発生すると、係留索の破断や荷役障害といった問題を引き起こすことがあるため、このような問題を回避するためには、港内に進入し、或いは、港内において発生した長周期波の反射率を効果的に低減させる対策を講じる必要がある。
【0003】
従来の長周期波対策工としては、図12に示すような消波構造物21が公知である。図12に示す消波構造物21は、防波堤或いはケーソン等の防波構造物10の港内側に、捨石等を積み上げてマウンド22を形成し、このマウンド22の天端面及び傾斜面(港内側へ向かって次第に低くなる傾斜面)の上に被覆石を配置して被覆材層23を形成することによって構成されている。尚、この種の消波構造物21においては、被覆材層23の天端面が、海水面よりも常時高くなるように、つまり、満潮時においても、被覆材層23の天端面が海水面下に没しないように設計されている。
【0004】
また、特開2007−16405号公報に示すような長周期波高低減構造物なども知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−16405号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図12に示したような、従来の長周期波対策用の消波構造物21は、ある程度のレベルで長周期波の反射率を低減させることができるが、必ずしも十分なレベルであるとは言い難く、性能の更なる向上が望まれている。また、従来の長周期波対策用の消波構造物21において、天端幅を大きく設定すれば、性能を向上させることができる可能性があるが、天端幅を大きくするほど、それだけ施工費用が嵩むことになるという問題があるほか、港内に設定される航路との関係で天端幅が制約され、大きく設定することができない場合がある。
【0007】
本発明は、上記のような従来技術における課題を解決しようとするものであって、長周期波の反射率を効果的に低減させることができ、また、従来と比べて施工費用を大幅に縮減できる長周期波対策用の消波構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る長周期波対策用の消波構造物は、防波堤の港内側、或いは、護岸前面にマウンドを形成し、このマウンドの天端面、及び、港内側へ向かって次第に低くなる傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層を形成することによって構築され、被覆材層の天端面が、海水面と同じ高さ、或いは、海水面の高さ±1mの範囲内となるように設定されていることを特徴としている。
【0009】
この消波構造物においては、被覆材として、消波ブロックを使用し、それらを二層積みすることが好ましく、この場合、被覆石や被覆ブロックを使用した場合と比べて、より効果的に長周期波の反射率を低減させることができる。
【0010】
尚、ここに言う「海水面」とは、消波構造物の構築場所における海水面の年間平均潮位を意味し、また、ここに言う「被覆材層の天端面」とは、被覆材層を形成する被覆材の各頂部の平均高さ位置を含む水平面を意味する。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る長周期波対策用の消波構造物は、従来のものと比べて、長周期波の反射率を効果的に低減させることができる。特に、被覆材として消波ブロックを二層積みで使用した場合、周期が75秒以下の長周期波に対して安定した反射率低減効果を期待することができる。また、従来の長周期波対策用の消波構造物と比べ、大幅な工費縮減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図1は、本発明の第1実施形態に係る消波構造物1の断面図である。
【図2】図2は、実施例1における比較例1(干出型捨石堤)、及び、本発明1(没水型捨石堤)における長周期波(周期T=30秒、90秒)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図3】図3は、実施例1における比較例1(干出型捨石堤)、及び、本発明1(没水型捨石堤)における長周期波(周期T=60秒、120秒)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図4】図4は、実施例2における比較例2(干出型消波ブロック被覆堤)、及び、本発明2(没水型消波ブロック被覆堤)における長周期波(周期T=30秒、90秒)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図5】図5は、実施例2における比較例2(干出型消波ブロック被覆堤)、及び、本発明2(没水型消波ブロック被覆堤)における長周期波(周期T=60秒、120秒)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図6】図6は、実施例3における本発明1(没水型捨石堤)、本発明2(没水型消波ブロック被覆堤)、及び、本発明3(没水型被覆ブロック堤)における長周期波(周期T=30秒、45秒、60秒、75秒)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図7】図7は、実施例4における本発明2(没水型消波ブロック被覆堤)の天端上水深Rを変化させた場合における長周期波(周期T=30秒、45秒、60秒、75秒、90秒、120秒)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図8】図8は、実施例5における比較例1(干出型捨石堤)、本発明1(没水型捨石堤)、本発明2(没水型消波ブロック被覆堤)、及び、本発明3(没水型被覆ブロック堤)の、波長Lに対する消波構造物の大きさを表す値Bの割合を変化させた場合における長周期波(波高:0<H≦0.5m)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図9】図9は、実施例5における比較例1(干出型捨石堤)、本発明1(没水型捨石堤)、本発明2(没水型消波ブロック被覆堤)、及び、本発明3(没水型被覆ブロック堤)の、波長Lに対する消波構造物の大きさを表す値Bの割合を変化させた場合における長周期波(波高:0.5<H≦1.0m)の反射率Kの解析結果を示すグラフである。
【図10】図10は、本発明の第2実施形態に係る消波構造物1の断面図である。
【図11】図11は、消波構造物の大きさを表す値Bの説明図である。
【図12】図12は、従来の長周期波対策用の消波構造物21の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面に沿って、本発明「長周期波対策用消波構造物」を実施するための形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る消波構造物1の断面図である。図示されているように、この消波構造物1は、防波構造物10(防波堤、ケーソン等)の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド2を形成し、このマウンド2の天端面及び傾斜面(港内側へ向かって次第に低くなる傾斜面)の上に被覆材(被覆石、消波ブロック、被覆ブロック等)を配置して被覆材層3を形成することによって構成されている。
【0014】
尚、この消波構造物1においては、被覆材層3の天端面が、海水面(年間平均潮位)と同じ高さとなるように設定されており、これにより、従来の長周期波対策用の消波構造物21と比較して、長周期波の反射率をより効果的に低減させることができる。
【0015】
尚、本実施形態においては、防波構造物10は、図1に示すように海底地盤上に設置されているが、図10に示すように、海底地盤上に形成した基礎捨石マウンド4上に設置することもできる(本発明の第2実施形態)。
【0016】
また、第1実施形態、及び、第2実施形態においては、防波構造物10の港内側に、マウンド2と、天端面が海水面と同じ高さの被覆材層3とからなる消波構造物1が構築されている(図1、図10参照)が、港内の護岸(海底地盤上に形成した護岸、及び、基礎捨石マウンド上に形成した護岸)の前面に同様の消波構造物1を形成するようにしてもよい。
【0017】
以下、本発明に係る消波構造物について、本発明の発明者らが行った実験の結果を、実施例1〜5として説明する。
【実施例1】
【0018】
(概要)
造波装置を付帯した水理実験用の水槽内に、下記に示すような消波構造物の1/50のスケールの模型(比較例1、及び、本発明1)をそれぞれ構築し、造波装置によって長周期波を発生させて測定した水位変動を解析し、反射率Kを求めた。
【0019】
(比較例1:干出型捨石堤)
防波構造物10の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド22を形成し、このマウンド22の天端面及び傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層23を形成し、図12に示すような消波構造物21の模型を水槽内に構築した。尚、ここでは、被覆材として、基礎捨石と大きさの異なる割石(被覆石)を使用した。また、被覆材層23の天端面については、水面よりも十分に高くなるように設定した。
【0020】
(本発明1:没水型捨石堤)
防波構造物10の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド2を形成し、このマウンド2の天端面及び傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層3を形成し、図1に示すような消波構造物1の模型を水槽内に構築した。尚、ここでは、被覆材として、基礎捨石と大きさの異なる割石(被覆石)を使用した。また、被覆材層3の天端面については、水面と同じ高さとなるように設定した。
【0021】
(解析結果)
比較例1の消波構造物21(干出型捨石堤)、及び、本発明1の消波構造物1(没水型捨石堤)における、周期が異なる四種類の長周期波(周期T=30秒、60秒、90秒、120秒(実スケール換算値))の反射率Kの解析結果を、図2及び図3に示す。尚、これらの図(グラフ)においては、縦軸を反射率K、横軸を長周期波の波高H(単位:メートル(実スケール換算値))としている。また、グラフ中の実線の折れ線は本発明1の解析結果を、破線の折れ線は比較例1の解析結果を示している。
【0022】
図2に示すように、周期Tが30秒の長周期波では、本発明1の反射率Kは、比較例1に対して大幅に低減した。図3に示すように、周期Tが60秒の長周期波においても、本発明1の反射率Kは、比較例1に対して大幅に低減した。周期Tが90秒の長周期波(図2参照)においても、ある程度評価できる程度に低減した。周期Tが120秒の長周期波(図3参照)では、波高Hが1m以下の場合には、ある程度評価できる程度に低減した。
【0023】
これらの解析結果から、本発明1の消波構造物1は、比較例1の消波構造物21と比較して、長周期波の反射率Kを好適に低減できることが確認された。
【実施例2】
【0024】
(概要)
造波装置を付帯した水理実験用の水槽内に、下記に示すような消波構造物の1/50のスケールの模型(比較例2、及び、本発明2)をそれぞれ構築し、造波装置によって長周期波を発生させて測定した水位変動を解析し、反射率Kを求めた。
【0025】
(比較例2:干出型消波ブロック被覆堤)
防波構造物10の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド22を形成し、このマウンド22の天端面及び傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層23を形成し、図12に示すような消波構造物21の模型を水槽内に構築した。尚、ここでは、被覆材として消波ブロックを使用し、被覆材層23において二層積みとした。また、被覆材層23の天端面については、水面よりも十分に高くなるように設定した。
【0026】
(本発明2:没水型消波ブロック被覆堤)
防波構造物10の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド2を形成し、このマウンド2の天端面及び傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層3を形成し、図1に示すような消波構造物1の模型を水槽内に構築した。尚、ここでは、被覆材として消波ブロックを使用し、被覆材層3において二層積みとした。また、被覆材層3の天端面については、水面と同じ高さとなるように設定した。
【0027】
(解析結果)
比較例2の消波構造物21(干出型消波ブロック被覆堤)、及び、本発明2の消波構造物1(没水型消波ブロック被覆堤)における、周期が異なる四種類の長周期波(周期T=30秒、60秒、90秒、120秒(実スケール換算値))の反射率Kの解析結果を、図4及び図5に示す。尚、これらの図(グラフ)においては、縦軸を反射率K、横軸を長周期波の波高H(単位:メートル(実スケール換算値))としている。また、グラフ中の実線の折れ線は本発明2の解析結果を、破線の折れ線は比較例2の解析結果を示している。
【0028】
図4に示すように、周期Tが30秒の長周期波では、本発明2の反射率Kは、比較例2に対して大幅に低減した。図5に示すように、周期Tが60秒の長周期波においても、本発明2の反射率Kは、比較例2に対して大幅に低減した。周期Tが90秒の長周期波(図4参照)においても、ある程度評価できる程度に低減した。周期Tが120秒の長周期波(図5参照)においても、ある程度低減した。これらの解析結果から、本発明2の消波構造物1は、比較例2の消波構造物21と比較して、長周期波の反射率Kを好適に低減できることが確認された。
【実施例3】
【0029】
(概要)
造波装置を付帯した水理実験用の水槽内に、実施例1で使用した没水型捨石堤(本発明1)、実施例2で使用した没水型消波ブロック被覆堤(本発明2)、及び、下記に示すような消波構造物の1/50のスケールの模型(本発明3)をそれぞれ構築し、造波装置によって長周期波を発生させて測定した水位変動を解析し、反射率Kを求めた。
【0030】
(本発明3:没水型被覆ブロック堤)
防波構造物10の港内側に、基礎捨石を積み上げてマウンド2を形成し、このマウンド2の天端面及び傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層3を形成し、図1に示すような消波構造物1の模型を水槽内に構築した。尚、ここでは、被覆材として被覆ブロックを使用した。また、被覆材層3の天端面については、水面と同じ高さとなるように設定した。
【0031】
(解析結果)
本発明1〜3の消波構造物1における、周期が異なる四種類の長周期波(周期T=30秒、45秒、60秒、75秒(実スケール換算値))の反射率Kの解析結果を、図6に示す。尚、これらの図(グラフ)においては、縦軸を反射率K、横軸を長周期波の波高H(単位:メートル(実スケール換算値))としている。また、グラフ中の一点鎖線の折れ線は本発明1の解析結果を、実線の折れ線は本発明2の解析結果を、破線の折れ線は本発明3の解析結果を示している。
【0032】
図6に示すように、周期Tが30秒及び45秒のとき、被覆材として消波ブロックを二層積みで用いた本発明2は、被覆石を用いた本発明1及び被覆ブロックを用いた本発明3のいずれの場合よりも反射率Kが大幅に低くなった。また、周期Tが60秒及び75秒のとき、波高ランクが小さい(波形勾配H/Lが小さい)場合に一部バラツキが見られるものの、全体としては、被覆石を用いた本発明1、消波ブロックを用いた本発明2、及び、被覆ブロックを用いた本発明3の反射率Kは同程度であった。これらの結果から、被覆材として消波ブロックを二層積みで用いた場合、被覆石や被覆ブロックを用いた場合と比べて、より効果的かつ安定的に長周期波の反射率を低減できることが判った。
【実施例4】
【0033】
(概要)
造波装置を付帯した水理実験用の水槽内に、実施例2で使用した没水型消波ブロック被覆堤(本発明2)を構築し、天端上水深R(水面から消波構造物の天端面までの深さ)を変化させながら、造波装置により長周期波を発生させて測定した水位変動を解析して反射率Kを求め、天端上水深Rと反射率Kの関係を調べた。
【0034】
(解析結果)
本発明2の消波構造物1の天端上水深Rを−1.5mから1.5mの範囲で変化させた場合における、周期が異なる六種類の長周期波(周期T=30秒、45秒、60秒、75秒、90秒、120秒(実スケール換算値)/波高ランク0.5〜1.0m(実スケール換算値))の反射率Kの解析結果を、図7に示す。尚、これらの図(グラフ)においては、縦軸を反射率K、横軸を天端上水深R(単位:メートル(実スケール換算値))としている。
【0035】
図7に示すように、周期Tが30秒の長周期波については、天端上水深Rを1mとした場合(天端面が水深1mの高さとなるように設定した場合)に、反射率Kが最も低くなったが、天端上水深Rを0mとした場合(天端面が水面と同じ高さとなるように設定した場合)でも、十分に長周期波を低減できることが判った。また、周期Tが45秒の長周期波、60秒の長周期波、及び、75秒の長周期波については、天端上水深Rを0mとした場合に、反射率Kが最も低くなった。これらの結果から、消波ブロックを二層積みして被覆材層3を形成した消波構造物1においては、天端面が水面と同じ高さとなるように設定することによって、効果的に長周期波を低減できることが判った。
【実施例5】
【0036】
(概要)
造波装置を付帯した水理実験用の水槽内に、実施例1で使用した干出型捨石堤(比較例1)、実施例1で使用した没水型捨石堤(本発明1)、実施例2で使用した没水型消波ブロック被覆堤(本発明2)、及び、実施例3で使用した没水型被覆ブロック堤(本発明3)をそれぞれ構築し、造波装置により長周期波を発生させて反射率Kを解析し、長周期波の波長Lに対する消波構造物の大きさを表す値B(静水面上の幅B+(0.5×傾斜面の勾配の逆数β×水深h))(図11参照)の割合と反射率Kの関係を調べた。
【0037】
(解析結果)
比較例1、及び、本発明1〜3の各消波構造物のB/L(波長Lに対する消波構造物の大きさを表す値Bの割合)を変化させた場合における長周期波の反射率Kであって、長周期波の波高Hを「0<H≦0.5m(実スケール換算値)」とした場合の解析結果を図8に、長周期波の波高Hを「0.5<H≦1.0m(実スケール換算値)」とした場合の解析結果を図9に示す。尚、これらの図(グラフ)においては、縦軸を反射率K、横軸をB/Lとしている。
【0038】
図8に示す解析結果(グラフ)に基づいて、性能(長周期波の反射率K)が同等である比較例1の消波構造物と本発明2の消波構造物を構築しようとする場合における各静水面上の幅Bの値を比較してみたところ、次の通りとなった。
【0039】
例えば、図8のグラフからは、所望の反射率Kが0.8の場合、本発明2におけるB/Lの値は約0.05、比較例1におけるB/Lの値は約0.10と読める。ここで、消波構造物の傾斜面の勾配の逆数βが1.5、水深hが10m、長周期波の波長が593m(周期T=60秒)である場合、比較例1の静水面上の幅Bの値は、B=B−0.5βhより、約51.8mとなり、本発明2の静水面上の幅Bの値は、約22.2mとなる。これらの計算結果に基づいて、それぞれの工費を試算してみると、本発明2の消波構造物は、比較例1の消波構造物の工費の約5〜6割の工費で、比較例1の消波構造物と同等の性能のものを構築でき、工費を大幅に縮減できることが判った。
【符号の説明】
【0040】
1,21:消波構造物、
2,22:マウンド、
3,23:被覆材層、
4:マウンド、
10:防波構造物

【特許請求の範囲】
【請求項1】
防波堤の港内側、或いは、護岸前面にマウンドを形成し、このマウンドの天端面、及び、港内側へ向かって次第に低くなる傾斜面の上に被覆材を配置して被覆材層を形成することによって構築した長周期波対策用の消波構造物において、
被覆材層の天端面が、海水面と同じ高さ、或いは、海水面の高さ±1mの範囲内となるように設定されていることを特徴とする長周期波対策用の消波構造物。
【請求項2】
前記被覆材として消波ブロックを使用し、それらを二層積みすることによって前記被覆材層を形成したことを特徴とする、請求項1に記載の長周期波対策用の消波構造物。
【請求項3】
前記被覆材として被覆ブロックを使用したことを特徴とする、請求項1に記載の長周期波対策用の消波構造物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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