JP4336323B2

JP4336323B2 - 海水交換型ケーソン

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Publication number: JP4336323B2
Application number: JP2005056303A
Authority: JP
Inventors: 保人片岡; 威博中岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2025-03-01
Also published as: JP2006241751A

Description

本発明は、護岸と防波堤とで形成されて港湾、漁港等を構成する海水交換型ケーソンの改善に係り、より詳しくは、護岸や防波堤に衝突する海水の流れを利用して、海水の交換を促進させることにより、港湾海域における海水の水質を効果的に浄化する海水交換型ケーソンに関する。

海水の入れ替わりが緩慢な港湾海域では、海水の密度成層の形成を概念的に示す断面図の図２６に示すように、河川流入や降水等による淡水が滞留しやすい上、太陽光等により表層水の水温が上昇しやすいため、表層の海水密度が小さくなる傾向にある。これが進行すると表層と底層の海水密度差が大きくなり、いわゆる密度成層が形成される。

この密度成層によって、底層では水面からの酸素の供給が遮断され、かつ有機物の分解や海底の泥に生息するバクテリア等により酸素が消費され貧酸素状態になる。また、プランクトンの死骸や動物プランクトンの糞等は底層域に沈降していき、そこで分解されて栄養塩（主に窒素とリン）に戻る。

このため、底層域では貧酸素状態、富栄養化状態にある。逆に、表層域では酸素が多く含まれ、栄養塩が少ない状態にある。このような密度成層の停滞により、底層域では嫌気性となって、底泥が還元性分解を起こし硫化物を生ずる。このような港湾海域の水質問題に対して、海水交換を効率的に促進して水質浄化する技術が求められている。

従来の海水交換を促進する護岸や防波堤について、以下、図２７および図２８を用いて説明する。図２７は、従来の海水浄化型護岸・岸壁を示す断面図であって、堤体５３内に遊水室５４を設け、遊水室５４に連通するスリット状の海水導入口５５を堤体前壁５６に設けるとともに、海水導入口の下端５７を海水面Ｌ付近に位置させ、更に、前記遊水室５４の海水面と堤体５３前方の海水面Ｌとの水頭差を利用して遊水室５４内に導入した海水を堤体５３の前方に向けて導出する導水部５８を設け、表層の海水を底層に導出する構成としたものである（特許文献１参照。）。

また、図２８は、従来の海水交換機能を有する防波堤を示す、一部断面図で表した斜視図であり、前壁６１に設けられた海水面の上下に亘って開口した開口部６１ａと、後壁６２に設けられた海水面下に開口する開口部６２ａとを介して、港外７１と港内７２の海水に連通する遊水室６３を堤体６０内に形成した防波堤７３において、前記遊水室６３内に後壁６２に向かって高くなる斜面６５ａを有する傾斜壁６５を設けて、引き波時の外海方向への戻り流れを防止する構成としたものである（特許文献２参照。）。

また、本件発明者らは、海水を導入する導入口と導入した海水を導出する導水孔を設けた遊水室を有する堤体において、前記導水孔を、その港湾側に面する断面積が遊水室側の断面積より小さいオリフィス形状にすることにより、遊水室側から港湾側へ流出する海水の流量を、港湾側から遊水室側に流入する流量より格段に多くできる海水交換型護岸堤および防波堤を提案している（特許文献３参照。）。

しかしながら、上記の海水交換技術は、何れも表層域の海水を底層域に上下方向のみに移送する、いわば一次元的な海水交換技術であるため、護岸や防波堤によって形成される港湾海域内での広範な海水交換を効率的に促進し得ず、前述した港湾内域の水質問題を解消するには不十分であった。
特開２００１−１５９１１５号公報特開平９−４１３４１号公報特開２００４−１５６３０６号公報

従って、本発明の目的は、護岸と防波堤とで形成される港湾海域において、上下方向のみならず当該海域の内海側と外海側との水平方向へ海水を交換せしめて、当該港湾内域の水質を浄化改善することが可能な海水交換型ケーソンを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤は、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項１または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、波力により上昇する海水が衝突する背面と、この海水を護岸の前壁面に沿って斜め下方に流下させる傾斜面と、この傾斜面を流下する流れ方向を、護岸の前壁面から離れる方向に変換させる衝突面とからなる海流変換路を、この護岸の壁面の長手方向に沿って設けた複数の護岸ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項１または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、波力により上昇する海水が衝突する背面と、この衝突した海水を受け入れる受水部と、受水部に受水した海水を排出口から護岸の前壁面に沿う一方向に流下させる排水口と、この排水口から流下する海水を受ける底面と、底面で受けたこの海水の流れ方向を護岸の前壁面から離れる方向に変換させる衝突面とからなる海流変換路を、この護岸の壁面の長手方向に沿って設けた複数の護岸ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項２または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側の海水を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤の内海側の壁面に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側に流入させる海水導入路を設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項７に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項２または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から上部に打ち上げられた海水を、この防波堤の長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面と、この上部傾斜面を流下する海水の流れ方向を、防波堤から離れる内海側方向に変換させる衝突面とからなる海水導入路とを、この防波堤の上面の長手方向に沿って設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項８に係る海水交換型ケーソンが採用した手段は、請求項７項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側の海水を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤の内海側の壁面に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側に流入させる海水導入路を設けた、複数の防波堤ユニットからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなる構成とすることにより、前記護岸近傍の海域に上下方向のみならず内海側と外海側とを行き交う潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の護岸近傍の水質を効果的に浄化改善し得る。

また、本発明の請求項２に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成とすることにより、前記防波堤近傍の海域に上下方向のみならず内海側と外海側とを行き交う潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の防波堤近傍の水質を効果的に浄化改善し得る。

更に、本発明の請求項３に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤は、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成とすることにより、港湾海域全域に上下方向のみならず前記内海側から外海側に向かう潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾全域内の水質を効果的に浄化改善し得る。

更にまた、本発明の請求項４および５に係る海水交換型ケーソンによれば、請求項１または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する具体的な海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなるため、前記護岸の長手方向に沿った二次元的な潮流をも実質的に発生せしめることができる。

あるいは、本発明の請求項６および７に係る海水交換型ケーソンによれば、請求項２または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する具体的な海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなるため、前記防波堤の長手方向に沿って内海側から外海側に向かう二次元的な潮流をも実質的に発生せしめることができる。

更に、本発明の請求項８に係る海水交換型ケーソンによれば、前記防波堤が、二種類の海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成とすることにより、前記防波堤の長手方向に沿って内海側から外海側に向かう二次元的な潮流を、より確実に発生せしめ得る。

以下、本発明に係る海水交換型ケーソンを、その実施の形態を挙げて図１から図１９を参照しながら説明する。本発明におけるケーソンとは、護岸ユニットと防波堤ユニットとにより構築される護岸や防波堤を総称して言うものである。
図１は、本発明の海水交換型ケーソンを、港湾の護岸および防波堤に適用した実施の形態として概念的に示す平面図である。図１に示す符号Ｃは、港湾を構成する海水交換型ケーソンで、この海水交換型ケーソンＣは、陸地Ｇの海岸に複数の護岸ユニット１により構築された護岸Ａと、この護岸Ａの両端から沖合方向に延設され、複数の防波堤ユニット２により構築された防波堤Ｂとから形成されている。

即ち、図１において、本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣを形成する護岸Ａは、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸Ａの前壁面３と平行方向の流速成分４と、この護岸Ａの前壁面３から離れる方向の流速成分５とを有する海流６に変換する、後述の海流変換路を備えた複数の護岸ユニット１からなり、かつ、海水交換型ケーソンＣを形成する防波堤Ｂは、外海側Ｓ₁から内海側Ｓ₂へ流入する海水を、この防波堤Ｂの内海側の壁面７と平行方向の流速成分８と、この防波堤の内海側の壁面７から離れる方向の流速成分９とを有する海流１０に変換する、後述の海水導入路を備えた複数の防波堤ユニット２からなる。

上記のような構成をなすことによって、護岸Ａの前壁面３と平行方向の流速成分４の集合体と、前記防波堤Ｂの内海側の壁面７と平行方向の流速成分８の集合体とにより、図１に示す如く、各々護岸Ａに沿った潮流１１と防波堤Ｂに沿った潮流１２を内海側Ｓ₂に発生させ、上下方向のみならず港湾奥側から外海側Ｓ₁に向かう潮流を作り出し、水平方向の海水交換を促進して効果的な水質浄化を行うのである。

次に、図２は、本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣを、港湾の護岸および防波堤に適用した他の例として概念的に示す平面図である。即ち、護岸Ａを形成する一部の護岸ユニット１の海流変換路、および防波堤Ｂを形成する一部の防波堤ユニット２の海水導入路の方向が図１の場合と異なっている。その他については、図１と全く同構成であるから、以下その作用についての説明に止めるものとする。

即ち、衝突する波力により上昇する海水を、その前壁面３と平行方向の流速成分４とその前壁面３から離れる方向の流速成分５とを有する海流６に変換する海流変換路を備えた護岸ユニット１を、前記平行方向の流速成分４を港湾奥側に向かう方向に構成して護岸Ａを形成することによって、前記防波堤Ｂの内海側の壁面７と平行方向の流速成分８の集合体とにより、各々護岸Ａに沿った潮流１１と防波堤Ｂに沿った潮流１２を内海側Ｓ₂に発生させ、上下方向のみならず港湾内を反時計回りに内海側Ｓ₂から外海側Ｓ₁に向かう潮流１１および１２を作り出し、水平方向の海水交換を促進して効果的な水質浄化を行うのである。

図１および図２においては、本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣは、本発明に係る海水交換型の護岸Ａと本発明に係る海水交換型の防波堤Ｂとで形成される場合で説明したが、本発明に係る海水交換型ケーソンＣは、前記護岸Ａもしくは防波堤Ｂの何れか一方が、従来の護岸もしくは防波堤である組み合わせることもできる。

例えば、図示はしないが、前記海水交換型ケーソンＣが、本発明に係る複数の護岸ユニット１からなる護岸Ａと従来の防波堤ユニットからなる防波堤Ｂで形成されている場合は、護岸Ａの前壁面３と平行方向の流速成分４の集合体により、護岸Ａに沿った潮流１１を内海側Ｓ₂に発生させ、護岸Ａ近傍の内海域で上下方向のみならず外海側Ｓ₁に向かう潮流を作り出すことにより、水平方向の海水交換も可能となる。

逆に、前記海水交換型ケーソンＣが、従来の複数の護岸ユニットからなる護岸Ａと本発明に係る複数の防波堤ユニット２からなる防波堤Ｂで形成されている場合は、防波堤Ｂの前壁面７と平行方向の流速成分８の集合体により、防波堤Ｂに沿った潮流１２を内海側Ｓ₂に発生させ、防波堤近傍の内海域で上下方向のみならず外海側Ｓ₁に向かう潮流を作り出すことにより、水平方向の海水交換も可能となる。

即ち、従来の護岸と防波堤とを組み合わせた海水交換型ケーソンでは、表層域の海水を底層域に上下方向のみに移送する、いわば一次元的な海水交換技術であるため、港湾海域内での海水交換を効果的に促進し得なかったが、上記の如く護岸もしくは防波堤の何れかを、本発明に係る海水交換型ケーソンの形態のものとして組み合わせることにより、少なくとも護岸もしくは防波堤の何れか一方の近傍の内海域が、水平方向の海水交換により効果的に水質浄化されるのである。

次に、図３乃至図６を参照しながら、本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣの構造を説明する。先ず、実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣの前記護岸Ａを形成する護岸ユニット１を、前壁面３側から見た斜視図である図３に示す。前記護岸ユニット１は、護岸Ａに到来して波力により上昇する海水が衝突する背面２０と、この前壁面３に沿って斜め下方に流下させる傾斜面２１と、この傾斜面２１を流下する流れ方向を、護岸Ａの前壁面３から離れる方向に変換させる衝突面２２とからなる海流変換路２３を、この護岸Ａの壁面の長手方向に沿って設けることにより、前述したようにこの護岸Ａの前壁面３と平行方向の流速成分と、この護岸Ａの前壁面３から離れる方向の流速成分とを有する海流６に変換する作用をなすものである。

その結果として、前記海流６の護岸Ａの前壁面３と平行方向の流速成分により、護岸Ａに沿った潮流１１が内海側Ｓ₂に発生する。前記護岸ユニット１の傾斜面２１が水平面となす角度θは１０〜３０度、また海水潮位との位置関係は、傾斜面２１と衝突面２２との交点Ｐが平均潮位程度の高さとするのが、本発明の目的とする海水交換の効率上好ましい。

次に、前記防波堤Ｂを形成する本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣの防波堤ユニット２を、図４から図６に示す。図４は当該防波堤Ｂの一部を外海側Ｓ₁から見た正面図、図５は図４を上方向から見た平面図、図６は図４を右方向から見た側面図である。前記防波堤Ｂをなす防波堤ユニット２は、到来する波の水圧により外海側Ｓ₁の海水Ｗ₁を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側Ｓ₂に海流２５として流入させる海水導入路２６を設けている。その結果として、前記海流２５の防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７と平行方向の流速成分の集合体により、防波堤Ｂに沿った潮流１２を発生させる。

図４および図６中の符号Ｌは海水面を示し、海水導入路２６の外海側Ｓ₁入口高さを干潮時の海水面Ｌと同程度となるよう、前記防波堤Ｂの高さを海底の基礎で調整するのが良い。また、海水導入路２６の直径は５００〜１，０００ｍｍ、図５において海水導入路２６が防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７となす角度αは５０〜７０度、図６において当該海水導入路２６が水平面となす角度βは１０〜３０度とするのが、前記潮流１２を発生させて外海側Ｓ₁と内海側Ｓ₂との海水を交換させる上で好ましい。

図７は、護岸Ａを形成する実施の形態１に係る海水交換型ケーソンＣの護岸ユニット１の斜視図２におけるＸ−Ｘ断面を示す平面図、図８，９は、以下に説明する他の実施の形態を示す同一断面部の平面図である。前記実施の形態１においては、図７の平面図に示す如く、当該ユニット１の傾斜面２１を流下する海水の流れ方向を、前壁面３から離れる方向の海流６に変換させる衝突面２２は、平面図６上背面２０に垂直な構成として示したが、図８の平面図に示したように衝突面２２と背面２０とのなす角度δは、９０度を越え、好ましくは図７の場合も含み９０〜１３５度とするのが良い。角度δが９０度未満であると、潮流６の平行方向成分が逆方向に向かい、１３５度を越えると傾斜面２１が長くなり過ぎて潮流６が失速してしまう。また、図９の平面図に示すように、衝突面２２をある曲率Ｒを有する円弧状に形成することもできる。

次に、図１０乃至図１３を用いて、以下本発明の実施の形態２について説明する。図１０は、図１で示した護岸Ａを形成する本発明の実施の形態２に係る海水交換型ケーソンＣの護岸ユニットを示した斜視図である。符号１は、前記護岸Ａを形成する護岸ユニットを示し、波力により上昇する海水が衝突する背面２０と、この衝突した海水を受け入れる受水部３０と、受水部３０に受水した海水を排出口から護岸の前壁面３に沿う一方向に流下させる排水口３１と、この排水口３１から流下する海水を受ける底面３３と、底面３３で受けたこの海水の流れ方向を護岸Ａの前壁面３から離れる方向に変換させる衝突面２２とからなる海流変換路３２を、この護岸Ａの壁面の長手方向に沿って設けることにより、この護岸Ａの前壁面３と平行方向の流速成分と、この護岸Ａの前壁面３から離れる方向の流速成分とを有する海流６に変換する作用をなすものである。

更に、図１で示した防波堤Ｂを形成する本発明の実施の形態２に係る海水交換型ケーソンＣの防波堤ユニットについて、図１１乃至図１３を用いて以下に説明する。図１１は防波堤ユニット２を外海側Ｓ₁から見た正面図、図１２は図１１を上方向から見た平面図、図１３は図１１の防波堤Ｂを右方向から見た側面図を示す。前記防波堤Ｂは、外海側から上部に打ち上げられた海水を、この防波堤Ｂの長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面４０と、この上部傾斜面４０を流下する海水の流れ方向を、防波堤Ｂから離れる内海側Ｓ₂方向に変換させる衝突面４１とからなる海水導入路４２とを、この防波堤Ｂの上面の長手方向に沿って設けることにより、この防波堤Ｂの前壁面７と平行方向の流速成分と、前記防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７から離れる方向の流速成分とを有する海流６に変換する作用をなすものである。海流６の前記防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７と平行方向の流速成分により、防波堤Ｂに沿った潮流１２を内海側Ｓ₂に発生させて、外海側Ｓ₁との海水交換を効率化ならしめる。

図１１において、防波堤ユニット２の上部傾斜面４０が水平面となす角度γは１０〜３０度、また海水潮位との位置関係は、傾斜面４０と衝突面４１との交点Ｑが平均潮位程度の高さとするのが、本発明の目的とする海水交換の効率上好ましい。また、図には示さないが、前記衝突面４１が防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７となす平面図上の角度は直角である必要はなく、９０度未満に傾斜させて、潮流６の壁面７との平行方向の流速成分が大きくなるように構成することもできる。

図１４は、護岸Ａをなす前記実施の形態２に係る海水交換型ケーソンＣの護岸ユニット１の斜視図１０におけるＹ−Ｙ断面を示す平面図、図１５、１６は、以下に説明する他の実施の形態を示す同一断面部の平面図である。前記実施の形態２においては、図１４に示す如く、受水部３０に受水した海水を前壁面３から離れる方向の海流６に変換させる衝突面２２は、背面２０に垂直な構成として示したが、図１５の平面図に示したように衝突面２２と背面２０とのなす角度δを９０度を越える角度としても良く、δは図８を用いて説明した場合と同様の理由から、９０〜１３５度とするのが好ましい。また、図１６の平面図に示すように、衝突面２２をある曲率Ｒを有する円弧状に形成することもできる。

更に、防波堤Ｂをなす他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンＣの防波堤ユニット２を、防波堤Ｂの一部を外海側Ｓ₁から見た正面図の図１７、図１７を上方より見た平面図の図１８、図１７の右方向から見た側面図の図１９に示す。本実施の形態に示す如く、外海側Ｓ₁から当該ユニット２の上部に打ち上げられた海水を、この防波堤Ｂの長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面４０と、この上部傾斜面４０を流下する海水の流れ方向を、防波堤Ｂから離れる内海側Ｓ₂方向に変換させる衝突面４１とからなる海水導入路４２を、この防波堤Ｂの上面の長手方向に沿って設けるとともに、外海側Ｓ₁の海水Ｗ₁を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側Ｓ₂に海流２５を流入させる海水導入路２６を設けることもできる。

このように、異なる種類の海水導入路２６および４２を、前記防波堤Ｂの長手方向に沿って各々設けることにより、防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面７と平行方向の流速成分の集合体が、防波堤Ｂに沿った潮流１２を内海側Ｓ₂に発生させて、外海側Ｓ₁との海水交換をより効果的に可能ならしめる。

以上、本発明に係る海水交換型ケーソンの実施の形態について、陸地Ｇの海岸に複数の護岸ユニット１により構築された護岸Ａと、この護岸Ａの両端から沖合方向に延設され、複数の防波堤ユニット２により構築された防波堤Ｂとから港湾を形成する海水交換型ケーソンＣにつき、図１の概念図に則り説明したが、上記実施の形態２において説明した図１１乃至１３の防波堤Ｂを、実施の形態１に適用することもできる。また逆に、上記実施の形態１において説明した図４乃至６の防波堤Ｂを、実施の形態２に適用することも可能であり、護岸Ａと防波堤Ｂとの組み合わせの形態を特に制限するものではない。

以上、本発明の請求項１乃至８に係る海水交換型ケーソンによれば、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなる、あるいは前記防波堤が海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成としたことにより、護岸や防波堤の壁面と平行方向の流速成分の集合体が、前記護岸あるいは防波堤に沿う潮流を内海側に発生させて、外海側との海水交換を効果的に可能ならしめる。

更に、衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤が海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなる構成としたことにより、上下方向のみならず前記内海側から外海側に向かう潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の水質が効果的に浄化改善し得る。

次に、図２０乃至２２を用いて、本発明の海水交換型ケーソンを形成する護岸の実施例について説明する。図２０は、本発明の実施例を示す平面図であって、長さ５ｍ、幅５ｍ、深さ０．５ｍの平面造波水槽４５に水深０．３ｍの水を張り、図３および図１０を用いて説明した本発明に係る護岸Ａのモデル４６を、図２０に示すように水槽４５の一端に造波板４７に平行になるよう並べ、造波板４７により一様な波４８を発生させ、丸印で示した電磁流速計Ｓを用いて図中に示したＸ方向、即ち、護岸モデル４６に平行方向の流速を測定してその効果を確認した。

使用した護岸モデル４６の具体的寸法（ｍｍ）は、図２１の４６ａおよび図２２の４６ｂに示した通りである。また、比較のため従来の護岸として図２７を用いて説明した特開２００１−１５９１１５号公報に開示されている護岸についても、上記とほぼ同一外形寸法のモデルを作成し同様の実験を行った。発生させた波は、波高７ｃｍ、周期１．０ｓ、波長１．５６ｍの規則波である。

実験結果を表１に示す。表中の数値は、図２０に示した計測位置でのＸ方向流速の最大値を示している。従来の遊水室下部に導水管を設けただけの図２７の護岸モデルでは、Ｘ方向の流れがほとんど生じていないが、本発明の護岸モデル４６ａ，４６ｂでは５０ｃｍ／ｓ前後のＸ方向の流れが生じていることが分かる。

次に、図２３乃至図２５を用いて、本発明の海水交換型ケーソンを形成する防波堤の実施例につき説明する。図２３は、本発明の実施例を示す平面図であって、上記と同一の平面造波水槽４５に水深０．３ｍの水を張り、図４〜６および図１１〜１３を用いて説明した本発明に係る防波堤モデル５０を、図２３に示すように水槽４５のほぼ中央部に造波板４７に平行になるよう並べ、造波板４７により一様な波４８を発生させ、丸印で示した電磁流速計Ｓを用いて図中に示したＸ方向、即ち防波堤モデル５０に平行方向の流速を測定してその効果を確認した。

使用した防波堤モデル５０の具体的寸法（ｍｍ）は、図２４の５０ａおよび図２５の５０ｂに示す通りである。図２４の海水導入路５１は、直径５０ｍｍの貫通孔を、α＝６０度、β＝２０度となるよう各ユニットに３個開孔した。また、図２５の上部傾斜面が水平面となす角度γは２０度として形成した。比較のため、従来の防波堤として図２８を用いて説明した特開平９−４１３４１号公報に開示されている防波堤についても、上記とほぼ同一外形寸法のモデルを作成し同様の実験を行った。発生させた波は、上記と同一の波高７ｃｍ、周期１．０ｓ、波長１．５６ｍの規則波である。

実験結果を表２に示す。表中の数値は、図２３に示した計測位置でのＸ方向流速の最大値を示している。従来の遊水室内に傾斜壁を設けた防波堤モデルではＸ方向の流れがほとんど生じていないが、本発明の防波堤モデル５０ａ，５０ｂでは約６０ｃｍ／ｓもの流れが生じていることが分かる。

以上の結果から、護岸と防波堤とで形成されて港湾、漁港等を構成する本発明に係る海水交換型ケーソンによれば、港湾海域の上下方向のみならず護岸および防波堤の長手方向に沿って、内海側から外海側に向かう潮流をも発生せしめて、いわば二次元的な海水交換することが可能となるため、当該港湾海域内の水質を効果的に浄化改善し得る。

護岸と防波堤とで形成されて港湾を構成する本発明に係る海水交換型ケーソンの実施の形態として概念的に示す平面図である。護岸と防波堤とで形成されて港湾を構成する本発明に係る海水交換型ケーソンの他の実施の形態として概念的に示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンの護岸を形成する護岸ユニットの斜視図である。本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの正面図である。本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの平面図である。本発明の実施の形態１に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの側面図である。図３のＸ−Ｘ断面を示す平面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの護岸を形成する護岸ユニットを示す、図３のＸ−Ｘ断面部に該当する平面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの護岸を形成する護岸ユニットを示す、図３のＸ−Ｘ断面部に該当する平面図である。本発明の実施の形態２に係る海水交換型ケーソンの護岸を形成する護岸ユニットの斜視図である。本発明の実施の形態２に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの正面図である。本発明の実施の形態２に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの平面図である。本発明の実施の形態２に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの側面図である。図１０のＹ−Ｙ断面を示す平面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの護岸を形成する護岸ユニットを示す、図１０のＹ−Ｙ断面部に該当する平面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの護岸を形成する護岸ユニットを示す、図１０のＹ−Ｙ断面部に該当する平面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの正面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの平面図である。本発明の他の実施の形態に係る海水交換型ケーソンの防波堤を形成する防波堤ユニットの側面図である。本発明の海水交換型ケーソンに係る護岸の実施例を示す平面図である。本発明の海水交換型ケーソンに係る護岸の実施例において使用した護岸モデルの寸法を示す斜視図である。本発明の海水交換型ケーソンに係る護岸の実施例において使用した他の護岸モデルの寸法を示す斜視図である。本発明の海水交換型ケーソンに係る防波堤の実施例を示す平面図である。本発明の海水交換型ケーソンに係る防波堤の実施例において使用した防波堤モデルの寸法を示す斜視図である。本発明の海水交換型ケーソンに係る防波堤の実施例において使用した他の防波堤モデルの寸法を示す斜視図である。海水の密度成層の形成を概念的に示す断面図である。従来の海水浄化型護岸・岸壁を示す断面図である。従来の海水交換機能を有する防波堤を示す、一部を断面図で表した斜視図である。

符号の説明

Ａ…護岸，Ｂ…防波堤，Ｃ…海水交換型ケーソン，Ｇ…陸地，
Ｌ…海水面，Ｓ…電磁流速計，Ｓ₁…外海側，Ｓ₂…内海側，
Ｗ₁…外海側Ｓ₁の海水，Ｗ₂…内海側Ｓ₂の海水，
１…護岸ユニット，２…防波堤ユニット，３…護岸Ａの前壁面，
４…海流６の前壁面３と平行方向の流速成分，５…海流６の前壁面３から離れる方
向の流速成分，６，１０…海流，７…防波堤Ｂの内海側Ｓ₂の壁面，
８…海流１０の壁面７と平行方向の流速成分，９…海流１０の壁面７から離れる方
向の流速成分，
１１…護岸Ａに沿った潮流，１２…防波堤Ｂに沿った潮流，
２０…背面，２１…傾斜面，２２，４１…衝突面，２３，３２…海流変換路，
２５…海流，２６，４２…海水導入路，
３０…受水部，３１…排水口，３３…底面，４０…上部傾斜面，
４５…平面造波水槽，４６，４６ａ，４６ｂ…護岸モデル，４７…造波板，
４８…発生波，４９…消波材，５０，５０ａ，５０ｂ…防波堤モデル

Claims

衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなることを特徴とする海水交換型ケーソン。
衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記防波堤が、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とする海水交換型ケーソン。
衝突する波力により海岸が浸食されるのを保護する護岸と、この護岸から沖合方向に延設され、到来する波を受けて緩和させる防波堤とから形成されてなる海水交換型ケーソンにおいて、前記護岸が、衝突する波力により上昇する海水を、この護岸の前壁面と平行方向の流速成分と、この護岸の前壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海流変換路を備えた複数の護岸ユニットからなり、かつ前記防波堤は、外海側から内海側へ流入する海水を、この防波堤の内海側の壁面と平行方向の流速成分と、この防波堤の内海側の壁面から離れる方向の流速成分とを有する海流に変換する海水導入路を備えた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とする海水交換型ケーソン。
前記護岸が、波力により上昇する海水が衝突する背面と、この海水を護岸の前壁面に沿って斜め下方に流下させる傾斜面と、この傾斜面を流下する流れ方向を、護岸の前壁面から離れる方向に変換させる衝突面とからなる海流変換路を、この護岸の壁面の長手方向に沿って設けた複数の護岸ユニットからなることを特徴とする請求項１または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソン。
前記護岸が、波力により上昇する海水が衝突する背面と、この衝突した海水を受け入れる受水部と、受水部に受水した海水を排出口から護岸の前壁面に沿う一方向に流下させる排水口と、この排水口から流下する海水を受ける底面と、底面で受けたこの海水の流れ方向を護岸の前壁面から離れる方向に変換させる衝突面とからなる海流変換路を、この護岸の壁面の長手方向に沿って設けた複数の護岸ユニットからなることを特徴とする請求項１または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソン。
前記防波堤が、外海側の海水を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤の内海側の壁面に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側に流入させる海水導入路を設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とする請求項２または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソン。
前記防波堤が、外海側から上部に打ち上げられた海水を、この防波堤の長手方向に沿って斜め下方に流下させる上部傾斜面と、この上部傾斜面を流下する海水の流れ方向を、防波堤から離れる内海側方向に変換させる衝突面とからなる海水導入路とを、この防波堤の上面の長手方向に沿って設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とする請求項２または３のうちの何れか一つの項に記載の海水交換型ケーソン。
前記防波堤が、外海側の海水を、斜め下方向きであって、かつこの防波堤の内海側の壁面に沿う方向の流速成分を有する方向に向かって、内海側に流入させる海水導入路を設けた複数の防波堤ユニットからなることを特徴とする請求項７項に記載の海水交換型ケーソン。