JPH1025726A - 透過型消波構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多段式透過型消波構造物の潮位変動による消波
性能の劣化を防止する。 【解決手段】多段式透過型消波構造物の主体部１にＬ字
型断面の長尺板体２〜５を互いに前後方向および上下方
向に間隔をあけて取付けて複数のＬ字型断面の開放型水
路15〜18を多段状に形成し、主体部１を支持柱７に上下
動可能に取付けて海面に設置し、主体部１の両側の浮体
部６の浮力で潮位変動に拘わらず主体部１を常に所定の
没水深さに保持することにより、潮位変動による消波性
能の劣化防止を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、港湾内等に静穏水
域を造成するとともに、水の流通が可能な透過型消波構
造物に関する。なお本発明の消波構造物は火力発電所の
取水，放水口への波の進入を軽減する構造物としても適
用可能である。

【０００２】

【従来の技術】港湾内に、桟橋やマリーナを設ける場合
や養殖場を造成する場合に、消波構造物を設置すること
によって、所定の水域に静穏度を確保する需要がある。
このような場合、一般には、重力式の防波堤が設置され
るが、通常の重力式の防波堤は水深の増大に対して費用
の点で限界があるばかりでなく、水域内外の水の入れ替
りを疎外するので、環境重視の観点から制限される場合
もある。このように、比較的水深が大きい場合や水域内
外の水の入れ替りを重視する場合、水深方向全面を遮蔽
しない構成の、いわゆる透過型消波構造物が提案されて
いる。

【０００３】従来の透過型消波構造物の一例を図６，７
により説明すると、図６に示したカーテンウォール式と
呼ばれている透過型消波構造物は、長尺長方形の板構造
21が上部を水面20を鉛直方向に貫いて水深の途中まで延
ばされて設置される構成となっている。この型式の透過
型消波構造物は、波による水粒子の運動のうち水面近く
のものを遮ることによって、構造物背後への波の伝播を
低減させるものであり、波長の長い波に対しては、水深
方向への貫入量を増やすことで対処することができる。
しかし透過率（透過波高と入射波高との比）を0.5以下
におさえようとすると、水深方向への貫入量は波長の１
/７倍程度を必要とするので、例えば波周期８秒（波長1
00ｍ）の波に対しては14ｍもの貫入量が必要となって規
模が大きくなってしまい、かつ、この場合、水の透過性
が悪くなってしまう。また、潮位差が大きい水域ではさ
らに大きな規模になる。

【０００４】また図７に示した没水平板式と呼ばれてい
る透過型消波構造物は、長尺長方形の板構造22が完全に
没水した形で水面20の下方に水平に配設されて構成され
ている。この型式の透過型消波構造物は、板構造22の上
で波が砕けたり板構造22の端部で渦が発生したりするこ
とを利用して波のエネルギーを消費して透過波を減衰さ
せるもので、波長が長い波に対しては板構造22の幅Ｗを
増大させることで対処することになる。板構造22の幅は
波長のほぼ１/３〜１/４の寸法を必要とするので、波長
100ｍの波に対しては30ｍ幅と大規模になってしまう。
また、潮位差が大きい場合、高潮位時の没水深度が大き
くなり、消波性能が悪くなる。なお、図６，７中の矢印
は進入波の方向を示している。

【０００５】上述のように、図６，７に示した従来の透
過型消波構造物では長い波長の波に対して消波効果を発
揮させようとすると、規模が大きくなって費用が増大し
てしまうという不都合な点があり、また規模の大型化に
伴い水の透過性も悪くなる。さらに、潮位差が大きい水
域では、カーテンウォール式の透過型消波構造物ではよ
り大規模になり、また没水平板式の透過型消波構造物で
は高潮位時に消波性能が悪くなるという不都合な点があ
る。

【０００６】上述のような不都合に対処した透過型消波
構造物として、図８，９に示すような、多段水路式透過
型消波構造物が提案されている。この多段式透過型消波
構造物は、底板５ｂと背板５ａとからなるＬ字型断面の
長尺板体５と、Ｌ字型断面の長尺板体２〜４（各長尺板
体２〜４も背板２ａ〜４ａおよび底板２ｂ〜４ｂで形成
されている）と、互いに隣接する各長尺板体２〜５の間
に複数のＬ字型断面の開放型水路16〜18を多段状に形成
すべく各長尺板体２〜５間にそれぞれ介装されるスペー
サ14とで構成される長尺水平堤体10と、この長尺水平堤
体10を底板５ｂで支持するトラス構造の架台19とで構成
され、図９に示すように長尺板体２〜５の各背板２ａ〜
５ａの上端部が水面20よりも若干突出するように、海中
に固設されるようになっている。なお長尺板体２〜５は
いずれも各底板２ｂ〜５ｂがほぼ水平となり、各背板２
ａ〜５ａがほぼ垂直となるように、海面に設置される。
図８，９中の矢印は進入波の方向を示している。また符
号ｓは水路16〜18の前後方向および上下方向の寸法、す
なわち各長尺板体２〜５の各背板間および各底板間の前
後方向および上下方向の間隔を、符号Ｗは構造物の幅
（進入波方向の奥行き）を、符号13は架台19における自
由通水空間をそれぞれ示している。また最上段の長尺水
平板２の上面にもＬ字型断面の開放型水路15が形成され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８，９に示した多段
式透過型消波構造物においては、同構造物に入射する波
の周期が構造物内の開放型水路内の水の運動の固有周期
近傍にある場合、共振現象が発生し、入射波のエネルギ
ーは開放型水路内の水の運動エネルギーに変換される。
したがって、この構造物を透過する波のエネルギーは非
常に少なくなり、透過波高は非常に低くなる。ところ
で、開放型水路内の水の運動の固有周期は［数１］式で
求められる。

【数１】Ｔ＝２π√（Ｌ／ｇ） Ｌ：開放型水路の長さ ｇ：重力加速度

【０００８】例えば一辺が10ｍの正方形断面を考えた場
合、開放型水路の最長の長さは約20ｍとなる。したがっ
て、この場合の水の運動の固有周期は、 Ｔ＝9.0秒 となり、この場合の波長は λ＝126ｍ となる。したがってこの場合、構造物の幅Ｗの12.6倍の
波長の波に対して消波効果を発揮することになる。

【０００９】このように、この多段式透過型消波構造物
は、図６，７に示したのもに比べて格段に小さな規模で
大きな消波効果を発揮することになる。なお上記の作用
はシミュレーション計算により確認されている。

【００１０】ところで、この多段式透過型消波構造物は
長尺水平堤体10が完全に固定されているため、潮位変動
に伴って長尺水平堤体10の没水部深度が変化し、それに
伴って［数１］式における開放型水路の長さＬが変化
し、その結果開放型水路内の水の運動の固有周期が変化
して、消波効果が発揮される波の波長が変わってしまう
という問題点がある。特に、潮位が下がった場合は、水
路16〜18のうち上位のものは没水状態とならないため、
Ｌが小さくなって消波効果を発揮する波の波長が短くな
る。したがって、潮位が下がった場合にも潮位が上がっ
ている場合と同等の消波効果を発揮させるためには潮位
差の分だけ構造物の幅Ｗを広くすることが必要になると
いう問題点がある。

【００１１】本発明はこのような問題点の解決をはかろ
うとするもので、長尺水平堤体すなわち消波構造物の主
体部の没水部深さを潮位に応じて調節可能に支持して消
波効果を発揮できる波の波長をほぼ一定に保つことがで
きるようにした、透過型消波構造物を提供することを目
的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、中空四角柱形
状の主体部と、同主体部の波の進入面としての前面部に
水深方向に複数段に区分して設けられた複数段の前面開
口部と、上記主体部の上面部に前後方向に複数列に区分
して設けられるとともに上記複数段の前面開口部にそれ
ぞれ連通して上記主体部の内部に複数段のＬ字型断面の
開放型水路を構成する複数列の上面開口部とをそなえ、
上記主体部を、上記上面部を水面上に位置しかつ下面部
を水面下に位置するとともに同下面部の下方では水の自
由な透過を可能に、かつ潮位の変動に拘わらずほぼ所定
の没水深さに保持されるように水中に設置して課題解決
の手段としている。

【００１３】また、上記複数段のＬ字型断面の開放型水
路を構成すべく、複数枚のＬ字型断面の板材を互いに上
下方向および前後方向に所定の間隔をあけて上記主体部
の内部に設けて課題解決の手段としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての透過型消波構造物について説明すると、図
１はその斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３
はその主体部の支持構造を示す図１のＢ−Ｂ矢視断面
図、図４は同支持構造の他の例を示す図１のＢ−Ｂ矢視
断面図、図５はその消波性能を示すグラフである。な
お、図１〜４中図７〜９と同じ符号はほぼ同一部材ない
し同一技術内容を示している。

【００１５】この実施形態の透過型消波構造物は、図
８，９に示したものと同じ形式のものであって、多段に
配設された複数のＬ字型断面の開放型水路15〜18をそな
えている。図１において、符号１は中空四角柱形状の主
体部を示しており、この主体部１の前面部（波の進入
面）および上面部が、両側部（浮体部）６，６を残して
切欠かれるとともに、その切欠き部に、３枚のＬ字型断
面の長尺板体２，３，４が、互いに隣接する長尺板体と
の間に上下方向および前後方向に間隔ｓをあけて配設さ
れている。

【００１６】最下段の長尺板体４は、主体部１の底部を
構成する底板５ｂおよび背部を構成する背板５ａに対し
て、図２に示すように上方向および前方向にそれぞれ寸
法ｓだけずらされて配設されており（長尺板体２，３に
ついても同様）、このような配設状態を保持すべく各Ｌ
字型断面の長尺板体２，３，４はそれらの両端部を両側
部６，６の各内壁面６ａ，６ａに固定されている。なお
主体部１の底板５ｂおよび背板５ａが、図８，９に示し
たもののＬ字型断面の長尺板体５に相当する。

【００１７】このようにして、主体部１の内部に、波の
進入面としての前面部に水深方向に複数段に区分して複
数段の前面開口部が形成されるとともに、各前面開口部
と、主体部１の上面部に前後方向に複数列に区分して設
けられた複数列の各上面開口部とに連通した複数段のＬ
字型断面の開放型水路16, 17, 18が、主体部に構成され
る。また最上段の長尺板体２の上面にもＬ字型断面の開
放型水路15が形成されている。

【００１８】符号２ａ，３ａ，４ａは長尺板体２，３，
４の各垂直背板部を、また符号２ｂ，３ｂ，４ｂは長尺
板体２，３，４の各水平板部をそれぞれ示している。主
体部１は後述の支持構造により、下方に水の自由な流通
の可能な空間13を有して、海面を貫通するように支持さ
れる。

【００１９】主体部１の両側部６，６は気密状に形成さ
れており、浮体としての機能を有する。したがって、両
側部を浮体部と呼ぶこともある。また、主体部１は、図
８，９のものと同様に、その上面部が水面上に位置し下
面部が水面下に位置するように、海面に設置される。そ
してこの設置時に、各長尺板体２〜４の各底板２ｂ〜４
ｂおよび主体部１の底板５ｂはいずれもほぼ水平状態
に、また各長尺板体２〜４の各背板２ａ〜４ａおよび主
体部１の背板５ａはいずれもほぼ垂直状態となる。

【００２０】主体部１の上述の構成は、図８，９に示し
たものの長尺水平堤体10と主要部においてほぼ同じであ
るが、この実施形態では主体部１が以下に述べる構成の
支持構造により、海面に支持されるようになっている。

【００２１】図３は、潮位の変動に拘わらず主体部１の
没水深さをほぼ一定に支持可能な支持構造の一例を示す
もので、海底から立設された支持柱７にはラック（歯）
８が形成され、主体部１の浮体部６にラック８に噛合す
るピニオン９が設けられている。そして、主体部１に設
けた潮位計（図示せず）の信号に応じてピニオン９を回
転させることで主体部１を昇降させて主体部１の没水深
さをほぼ一定に保つ調節を行なう構成となっている。な
おこの没水深さをほぼ一定に保つ調節を自動化するため
に、制御回路，電動機，電源等が浮体部６に内蔵されて
いる。符号９ａはピニオン９の枢軸を示している。

【００２２】図４は、主体部１の支持構造の他の例を示
しているものである。なお図４は、主体部１が浮体部６
に作用する浮力により所定の没水部深さで浮いた状態を
示している。図４において、符号23は海底から立設され
た中空のシリンダーを示しており、このシリンダー23
に、浮体部６に固定された杆体24が嵌入されている。符
号25はシリンダー23と支持柱24との間に形成された微小
な隙間を示している。

【００２３】主体部１は浮体部６に作用する浮力の作用
で所定の没水深さに保たれ、ゆっくりした潮位変動によ
る主体部１の上下運動に対しては、隙間25を通ってシリ
ンダー23内に海水が出入りする。しかし波による運動の
ように短い周期の運動に対しては隙間25を通ったシリン
ダー23内への海水の出入りがほとんどないため、主体部
１の運動は拘束される。このようにして、主体部１は潮
位変動に拘わらず所定の没水深さに保たれることにな
る。

【００２４】図５は、この実施形態の透過型消波構造物
の波の透過率のシミュレーション計算結果を示すもので
ある。なお、このシミュレーション計算は、主体部１の
深度を固定して、高潮位（水没部深さ大）と低潮位（没
水部深さ小）との場合を比較して行なったものである。
また図５の横軸は進入波の波長を主体部１の幅Ｗで無次
元化した値，縦軸は透過率である。透過率がほとんど０
になるのは、波の波長が開放型水路15，16，17，18内の
水の運動の固有周期に対応する周期の波の場合である。
図５に示した計算結果によれば、透過率を0.5以下とす
る場合、高潮位のときは主体部１の幅の15倍の波長の波
まで消波効果を発揮するのに対し、低潮位の場合は14倍
の波長の波となり、消波性能が若干劣化することにな
る。しかしながら、本実施形態の場合、潮位の変動に拘
わらず主体部１の没水深さを一定に保持できる、つまり
主体部１を常に高潮位位置に保持することができるた
め、消波性能の劣化を避けることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の透過型消
波構造物によれば、長い波長の波に対して、従来より小
さい規模の構造で透過波を低減することができ、しかも
潮位変動による消波性能の劣化も避けられるという利点
が得られ、さらに構造物周辺の流れの透過性も良好で、
産業上極めて有用な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての透過型消波構造物
を示す斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。

【図３】同主体部の支持構造の一例を示す図１のＢ−Ｂ
矢視断面図。

【図４】同主体部の支持構造の他の例を示す図１のＢ−
Ｂ矢視断面図。

【図５】同消波性能を示すグラフ。

【図６】従来のカーテンウォール式透過型消波構造物の
側面図。

【図７】従来の没水平板式透過型消波構造物の側面図。

【図８】従来の多段水路式透過型消波構造物の斜視図。

【図９】図８のＣ−Ｃ矢視断面図。

【符号の説明】

１ 中空四角柱形状の主体部 ２，３，４ Ｌ字型断面の長尺板体 ６ 主体部の両側部（浮体部） ７ 支持柱 ８ ラック ９ ピニオン 10 長尺水平堤体 13 水の自由な流通の可能な空間 14 スペーサ 15，16，17，18 Ｌ字型断面の開放型水路 20 水面 21，22 板構造 23 中空のシリンダー 24 支持杆体 25 隙間 Ｗ 主体部の幅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空四角柱形状の主体部と、同主体部の
   波の進入面としての前面部に水深方向に複数段に区分し
   て設けられた複数段の前面開口部と、上記主体部の上面
   部に前後方向に複数列に区分して設けられるとともに上
   記複数段の前面開口部にそれぞれ連通して上記主体部の
   内部に複数段のＬ字型断面の開放型水路を構成する複数
   列の上面開口部とをそなえ、上記主体部が、上記上面部
   を水面上に位置しかつ下面部を水面下に位置するととも
   に同下面部の下方では水の自由な透過を可能に、かつ潮
   位の変動に拘わらずほぼ所定の没水深さに保持されるよ
   うに水中に設置されることを特徴とする、透過型消波構
   造物。
2. 【請求項２】 上記複数段のＬ字型断面の開放型水路を
   構成すべく、複数枚のＬ字型断面の板材が互いに上下方
   向および前後方向に所定の間隔をあけて上記主体部の内
   部に設けられていることを特徴とする、透過型消波構造
   物。