(57)【要約】【課題】費用や時間が節約でき、立地上の制約が少なく、確実に機能でき、操作する者に危険が及ぶことがなく、河川流、生活や産業活動、また、景観や生物の生育環境に与える悪影響を抑えた津波水門を提供する。【解決手段】河床を平滑に成型して津波水門の基礎とし、必要な流量を確保できる水位時の水面上に、基盤を河川の水流を横切る方向に設け、基盤に下層津波流止水板を河川の流れを横切る方向に取り付け、基盤に浮力体を取り付けた上層津波流止水板を揺動自在に取り付け、下層津波流止水板駆動機構を装備し、起立時の上層津波流止水板の起立姿勢を保持する上層津波流止水板起立姿勢保持機構を備えた津波水門とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位の上昇を伴う異常時に、起伏式の止水板を立てて堤体とする形式の津波水門において、水門を設けようとする地点の河床を平滑に成型して津波水門の基礎とし、基礎上の河川や水路として必要な流量を確保できる水位時の水面上方に、平行な２列の水平軸からなる揺動支持部を備える基盤を河川の水流を横切る方向に設け、基盤に備えた２列の揺動支持部のうちの１列に、上辺近傍に揺動支点を設けた下層津波流止水板を下層津波流止水板が最下位置にある状態で下辺が基礎に接触するようにして河川の流れを横切る方向に取り付け、基盤に備えた２列の揺動支持部のうちの残りに、浮力体を取り付けた上層津波流止水板を立てた状態で下端部となる付近に揺動支持部を設け揺動自在に取り付け、これらの下層津波流止水板と上層津波流止水板の揺動支持部近傍のそれぞれに、上層津波流止水板と下層津波流止水板との揺動方向を逆向きとし、上層津波流止水板の揺動が下層津波流止水板の揺動の動力となるように連結した下層津波流止水板駆動機構を装備し、起立時の上層津波流止水板の起立姿勢を保持する上層津波流止水板起立姿勢保持機構を備えた津波水門。
【請求項２】
下層津波流止水板駆動機構が、下層津波流止水板の揺動支持部近傍と上層津波流止水板の揺動支持部近傍を連結する鎖、あるいは綱からなる特許請求の範囲請求項１記載の津波水門。
【請求項３】
下層津波流止水板駆動機構が、下層津波流止水板の揺動支持部近傍と上層津波流止水板の揺動支持部近傍を連結するアームとリンクの組合せからなる特許請求の範囲請求項１記載の津波水門。
【請求項４】
下層津波流止水板駆動機構が、下層津波流止水板の揺動支持部近傍と上層津波流止水板の揺動支持部近傍に設けるカムとカムフォロアの組合せからなる特許請求の範囲請求項１記載の津波水門。
【請求項５】
下層津波流止水板駆動機構が、下層津波流止水板の揺動支持部近傍と上層津波流止水板の揺動支持部近傍に設ける歯車の組合せからなる特許請求の範囲請求項１記載の津波水門。
【請求項６】
揺動する下層津波流止水板が最下位置にある状態で下辺が接触する基礎上に水流を横切る方向の段差を設けた特許請求の範囲請求項１ないし５記載の津波水門。
【請求項７】
水門を設けようとする地点の河床に成型する津波水門の基礎の河川上流側に水流を横切る方向の凹部を備えた特許請求の範囲請求項１ないし６記載の津波水門。
【請求項８】
水門を設けようとする地点の河床に成型する津波水門の基礎の河川下流側に水流を横切る方向の凹部を備えた特許請求の範囲請求項１ないし７記載の津波水門。
【請求項９】
上層津波流止水板起立姿勢保持機構が、上層津波流止水板の上辺部に設ける支点と基礎上の津波流止水板下流側のやや離れた地点に設ける支点とを結ぶ鎖、あるいは綱である特許請求の範囲請求項１ないし８記載の津波水門。
【請求項１０】
上層津波流止水板起立姿勢保持機構が、上層津波流止水板の上流側上方に設ける当り面を持つ上層津波流止水板受け台である特許請求の範囲請求項１ないし９記載の津波水門。
【請求項１１】
各止水板相互間に生じる間隙を、隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長することで封止する特許請求の範囲請求項１ないし１０記載の津波水門。
【請求項１２】
上層津波流止水板に取り付ける浮力体が上層津波流止水板内部に設ける気室に蓄える気体である特許請求の範囲請求項１ないし１１記載の津波水門。
【請求項１３】
上層津波流止水板に取り付ける浮力体が上層津波流止水板内部に収容する発泡体である特許請求の範囲請求項１ないし１１記載の津波水門。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や水路が海に注ぎこむ地点附近に設ける津波水門に関するものである。水門海側の異常な高水位をもたらす原因として津波の他にも高潮が考えられるが、防災上の見地からは、津波の際の高水位が高潮の際の高水位を上回ると考えるのが一般的なので、津波水門は高潮による高水位の進入を防止する高潮水門をも兼ねることになる。なお、以下の文中では、河川や水路に対して「河川等」、河川や水路が海に注ぎこむ地点附近に対しては「河口等」の語を用いる。また、津波と高潮の両方をさす場合には「津波等」の言葉を使う。さらにここでは、上流や下流の言葉は河川流に従って使用することとし、止水板の下流側は止水板の海側となる。
【背景技術】
【０００２】
津波の多くは地震による海底のズレや火山活動により発生すると考えられており、地震や火山活動の活発な沿岸地域では、しばしば津波による甚大な被害を蒙ってきた歴史がある。地球全体から見ると僅か１％程の地域である日本列島とその周辺では、地球全体の１０％にもおよぶ地震が発生している。日本列島は地震発生の高密度地域に位置しており、また、海岸沿いの平野部には、現在人口や社会資産が、これも極めて高密度に集積し、なお集中傾向が継続している。このような地震発生頻度の高い地域に立地する高い人口密度を持った所謂工業先進国と言われる国家は、現在のところ日本だけであると考えられる。
【０００３】
もし、日本列島近傍でマグニチュード８クラスの巨大な地震が津波を引き起こした場合、国土はかつて人類が経験したことの無い程の大規模で悲惨な災害に見舞われることとなる。日本列島周辺は今後地震活動の活発な時期になりつつあると考えられており、災害が起きた場合に失われる生命や財産、災害後の復興に要する費用や時間を考慮すると、津波被害を防ぐための有効な対策を早急に講じる必要がある。
【０００４】
今日の海岸には、高波や高潮による被害を防止するための堤防が築かれている場合が多い。この種の堤防は、本来津波災害の防止を目的とするものではないが、通常の高波や高潮に対して有効であり、小規模津波に対してもある程度の効果が認められる。しかし、従来の堤防では規模の大きな津波等の場合には浸水被害を防止することができないことから、大規模津波の防災対策として、三陸海岸や高知県の海岸の陸上部や沿岸の海中に津波防波堤が建設された施工例がある。
【０００５】
また施工例は多くないが、高潮や津波防災のために河口を閉鎖できる水門として、高潮による高水位の進入を阻止する目的の高潮水門が大阪市安治川河口等に、津波による高水位の進入を阻止する目的の津波水門が高知県須崎市御手洗川河口等に設けられている。しかし、これらの高潮水門や津波水門は、大きく、重く、堅固にすることで津波等の衝撃に耐えるという考えで設計されることから、主としてコンクリートや、岩石、土砂、金属などの重くて硬い材料を多量に用いて建設しなければならず、建設に多額の費用と長い期間を必要とし、建設中や建設後において、生活や産業活動、景観や生物の生育環境に与える影響の大きいものであった。さらに、これらの大質量となる水門を、河口付近の軟弱地盤上に津波の原因となる地震動の影響を受けることなく機能できるように建設することは困難な場合が多くあった。
【０００６】
津波は、水深の大きな海域では非常に大きな速度を持つ一方で波高が小さく、沿岸の水深が小さい海域に達するにしたがい、速度を減じるとともに波高が増大し、あたかも海の沖から陸上に向かう流れとなって押し寄せ、陸岸に上陸した後、浸水面積を増やしながら溯上し、最終的には勢力を失うのであるが、流れを妨げる要素次第で津波の溯上距離が大きく変化する。護岸や消波ブロック、津波防波堤ばかりではなく、建物、道路などの影響によって流れに対する摩擦抵抗が増加し、津波の溯上距離が短くなる一方、流入河川等の河床は流れに対する摩擦抵抗が小さいことから、津波が遥か上流まで溯上する。通常、河川等の堤防は、上流からの増水には充分対応できるものでも、津波の溯上による高水位には対応できるように造られていないので、溯上した津波が河川堤防を越えて溢れ、予想もしない地域が浸水被害を受けた例が報告されている。また、溯上した水流が逆向きの流れとなって海に戻ろうとする場合には、多量の土砂や岩石、その他の漂流物を巻き込んだ水流となっているため水流の持つ破壊力が増し、これが津波による浸水被害を拡大する一つの要因となっている。津波防災を考える上では、河口附近に達する津波の高水位は河川等に進入させず、河口に津波水門を設けて完全阻止することが重要である。
【０００７】
津波は、波長が極めて長いので、来襲時に水位の高い時間が長く継続し浸水被害を受けやすい点、波が陸岸に近づくとあたかも流れのように振舞うことにより破壊力が大きい点、一回の津波で数回以上の波に繰り返し襲われるという点、また、大規模な津波は波高が極めて大きいという特徴があり、ある地域を津波等がもたらす高水位の進入から守るためには、充分な高さの津波防波堤や津波水門により途切れることなく囲まれる必要がある。前述したように、河川や水路が海に注ぎこむ地点附近は、津波防災を考える上で最重要の地点であるにも拘らず、建設にかかわる費用や時間、また地質や技術上の諸問題のために、条件の許された少数の例を除けば、津波水門を設けて津波や高潮によってもたらされる高水位を遮断する有効な方法が見出せなかったのが現状であると言える。
【０００８】
他方、津波水門とは異なるが、近年、堤体における越流防止構造として、既存堤防の上端に溝または穴を設け、その中にホース部材を収納して蓋で覆い、使用時にはホース内に河川水を導入することによって、膨らんだホースを溝または穴外に突出させ、河川堤防の高さを増加させるものが提案されている。また、河川等の防潮ゲートとして、鋼製の扉体を空気袋で起立させるものも提案されているが、発生後短時間で到達する津波の高水位の進入を阻止できるものでなく、津波水門の替わりとして採用できるものではない。
【０００９】
津波災害を完璧に防止するためには、津波水門が人的活動の行われるすべての河口等に建設されるべきであるが、費用や時間的な制約から津波水門によって災害から守られる地域は限定されるのが現実である。自然現象である津波の来襲を早い時期から正確に予測することは、現在の人知では極めてむずかしいため、常に津波災害に対する備えを怠ることはできないが、限られた費用や津波の来襲を正確に予測できないという状況の中で、沿岸のできる限り多くの河口等に津波水門を建設することで津波からより多くの生命と財産を守ろうとする際、建設費用や時間が節約でき、立地上の制約の少ない津波水門とその建設方法が求められている。また、建設にあたって、生活や産業活動、景観や生物の生育環境に与える影響の少ないものが望まれている。
【００１０】
【特許文献１】平成８年特許願第３４１４５３号
【特許文献２】特願２００１−１１６４９４
【非特許文献１】大矢雅彦ほか著「自然災害を知る・防ぐ」古今書院  １９９６
【非特許文献２】椹木享ほか著「新編海岸工学」共立出版株式会社  １９９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする課題は、建設のための費用や時間が節約でき、立地上の制約の少ない津波水門を提供することであり、津波に先立つ地震によって動力の供給が断たれても迅速、確実に展開でき、操作する者に危険が及ぶことのない災害防止効果の優れた津波水門の提供を課題とするものである。さらに、建設にあたって、生活や産業活動、また、景観や生物の生育環境に与える悪影響を抑えることができ、通常の河川流を阻害することなく、津波収束後に津波流止水板が自己復帰できる津波水門を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
水位の上昇を伴う異常時に起伏式の止水板を立てて堤体とする形式の津波水門において、水門を設けようとする地点の河床を平滑に成型して津波水門の基礎とし、基礎上の河川や水路として必要な流量を確保できる水位時の水面上方に、平行な２列の水平軸からなる揺動支持部を備える基盤を河川の水流を横切る方向に設け、基盤に備えた２列の揺動支持部のうちの１列に、上辺近傍に揺動支点を設けた下層津波流止水板を下層津波流止水板が最下位置にある状態で下辺が基礎に接触するようにして河川の流れを横切る方向に取り付け、基盤に備えた２列の揺動支持部のうちの残りに、浮力体を取り付けた上層津波流止水板を立てた状態で下端部となる付近に揺動支持部を設け、これを揺動自在に取り付け、これらの下層津波流止水板と上層津波流止水板の揺動支持部近傍のそれぞれに、上層津波流止水板と下層津波流止水板との揺動方向を逆向きとし、上層津波流止水板の揺動が下層津波流止水板の揺動の動力となるように連結した下層津波流止水板駆動機構を装備し、起立時の上層津波流止水板の起立姿勢を保持する上層津波流止水板起立姿勢保持機構を備え、平時に津波流止水板を河川流上に畳んで格納できる津波水門とする。
【００１３】
また、本発明津波水門の下層津波流止水板駆動機構を、下層津波流止水板の揺動支持部近傍と上層津波流止水板の揺動支持部近傍とを連結した鎖、あるいは綱の組合せやアームとリンクとの組合せ、カムとカムフォロアとの組合せ、あるいは歯車の組合せとし、揺動する下層津波流止水板が最下位置にある状態で下辺が接触する基礎上に水流を横切る方向の段差を設け、水門を設けようとする地点の河床に成型する津波水門の基礎の河川上流側や下流側に水流を横切る方向の凹部を備える津波水門とする。上層津波流止水板起立姿勢保持機構を、上層津波流止水板の上辺部に設ける支点と基礎上の津波流止水板下流側のやや離れた地点に設ける支点とを結ぶ鎖、あるいは綱、または、上層津波流止水板の上流側上方に設ける当り面を持つ上層津波流止水板受け台とし、各止水板相互間に生じる間隙を、隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長することで封止し、また、上層津波流止水板に取り付ける浮力体が上層津波流止水板内部に設ける気室に蓄える気体や上層津波流止水板内部に収容する発泡体とした津波水門とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の津波水門は、水門沖側より襲来する津波水位の上昇によって上層津波流止水板が浮上し、上層津波流止水板の浮上によって動力を伝えられた下層津波流止水板が下方に揺動展開して津波水門下方を河川流と逆向きの流れとなって進入しょうとする津波の底部付近の水流を封鎖するとともに、津波水位の上昇によって上層津波流止水板がさらに浮上起立し津波水門上方にも上層津波流止水板を展開し、平時には河川流のない高い部分を溯上しようとする津波水流の高水位部分の侵入を阻止できる。
【００１５】
このように本発明の津波水門は、外部からの動力や人の操作を必要としないで堤体が自律的に展開するもので、平時には津波流止水板を通常の河川流の障害とならない河川流の上に畳んで格納する津波水門である。上層津波流止水板が津波水流の先端を捕らえた際に迅速に起立するために、また下層津波流止水板も迅速に揺動復帰させることができるように軽量に作られる。各止水板は工場で能率的に生産できるので、建設地点での作業が少なくてすみ、津波水門建設の費用と時間を大幅に節約することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の津波水門は、平時に河川や水路が海に注ぎこむ地点附近の河床に置く基盤上に倒伏格納されるために、津波水門を設けることで問題となりやすい河川流の阻害がない。さらに、水門全体や各止水板の質量が小さく、構造的に集中荷重を避けることのできる適切な寸法の止水板を採用でき、止水板相互に生じる間隙を隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長することで封止できることから、地盤の変位に寛容となり、津波に先立つ地震によって損傷を受けるといった構築物を河口付近に建設する際に普遍的に遭遇しがちな軟弱地盤に起因する問題を軽減できる利点がある。
【００１７】
本発明の津波水門は、平時には止水板の殆どを河床に設ける基盤上に倒伏格納できることから、生活や産業活動、景観や生物の生育環境に与える悪影響を抑えることができる。また本発明の津波水門は、水門を開閉する動力が上層津波流止水板に取付けた浮力体が水中に置かれることで発生する浮力なので、構造が非常に単純となり津波水門の保守や維持作業に要する費用を少なくできるものでもある。また、津波の高水位が解消されると、上層津波流止水板の重さで下層津波流止水板が引き上げられ基盤下に格納されるので、河川流の妨げにならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。図１は、河口付近に置かれた本発明津波水門１の津波流止水板展開時における中央部横断面図で、左が海側２、右が川の上流側３である。図は、水位の上昇を伴う異常時に、起伏式の止水板を立てることにより堤体とする形式の津波水門であり、河口附近の河床４を平滑に成型して津波水門の基礎５とし、基礎上の河川や水路として必要な流量を確保できる水位時の水面６上方に、平行な２列の水平軸からなる揺動支持部7を備える基盤8を河川の水流9を横切る方向に設ける。基盤に備えた２列の揺動支持部のうちの１列に、上辺近傍に揺動支点１０を設けた下層津波流止水板１１を下層津波流止水板が最下位置にある状態で下部１２が基礎に接触するようにして河川の流れを横切る方向に取り付ける。また、基盤に備えた２列の揺動支持部のうちの残りに、浮力体１３を取り付けた上層津波流止水板１４を立てた状態で下端部となる付近１５に揺動支持部１６を設け揺動自在に取り付け、これらの下層津波流止水板と上層津波流止水板の揺動支持部近傍のそれぞれに、上層津波流止水板と下層津波流止水板との揺動方向を逆向きとし、上層津波流止水板の揺動が下層津波流止水板の揺動の動力となるように連結した下層津波流止水板駆動機構１７を装備し、起立時の上層津波流止水板の起立姿勢を保持する上層津波流止水板起立姿勢保持機構１８を備える。平時には、自重で上層津波流止水板が下がり、連結された下層津波流止水板駆動機構により下層津波流止水板が揺動格納されて、図２のように河川流上方に畳まれる。
【００１９】
図1および図２では、下層津波流止水板駆動機構を上層津波流止水板の揺動が下層津波流止水板の揺動の動力となるように連結した鎖１９としているが、これを強靭な綱２０としたり、図３で示すアームとリンクの組合せ２１、図４で示すカムとカムフォロアの組合せ２２、あるいは図５に示す歯車の組合せ２３としてもよい。また、揺動する下層津波流止水板が最下位置にある状態で下辺が接触する基礎上に、図４中にあるように水流を横切る方向の段差２４を設けると津波の水圧を受けることで河川の上流側へ押される下層津波流止水板を安定させることができ、下層津波流止水板下方から河川の上流側へ漏れようとする津波水流を効果的に遮断できる。なお図３は、高潮のもたらす高水位中における本発明の津波水門中央部横断面図であり、図４、図５は、津波のもたらす高水位中における本発明の津波水門中央部横断面図である。
【００２０】
また、図５に示すように、津波水門の基礎の河川上流側や下流側に水流を横切る方向の凹部２５を設け、凹部に堆積する漂砂を定期的に取り除くことで、下層津波流止水板付近に堆積しがちな漂砂による津波水門の機能障害を回避することができる。図５では、上層津波流止水板起立姿勢保持機構を、上層津波流止水板上辺付近に設ける支点２６と基礎上の上層津波流止水板海側のやや離れた地点に設ける支点２７とを結ぶワイヤーロープ２８として途中に緩衝器２９を設けているが、これを図３で示すように、上層津波流止水板上方に設ける当り面を持つ上層津波流止水板受け台３０としても津波流止水板起立姿勢保持機構になる。
【実施例１】
【００２１】
図６は、本発明津波水門の１実施例鳥瞰図である。本発明の津波水門を河川などに設ける場合は、各止水板の寸法や個数を河川の幅や堤防の状態、津波水門の置かれる状況などによって適したものに調整する必要があるが、各止水板が複数個になる場合に止水板相互間に生じる間隙を、隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長し、止水板周辺に生じる間隙に適した形状材質のパッキング３１を用いて封止することで河川の上流側へ漏れようとする津波水流をほぼ完全に遮断できる。また、上層津波流止水板に取り付ける浮力体を上層津波流止水板内部に設ける気室に蓄える空気などの気体や上層津波流止水板内部に収容する発泡体とした場合には、上層津波流止水板の外皮３２によって浮力体が保護される。津波水門の基盤は河床に橋脚状の基台を設ける方法や河川などに桁状の基台３３を渡して支持する方法などがある。なお、説明の中では、上層津波流止水板が海側に、下層津波流止水板が上流側に位置するが、この関係が逆になっても上層津波流止水板の揺動が下層津波流止水板の揺動の動力となるように連結されていれば、津波水門として支障はない。
【００２２】
図６の津波水門は、図の手前左側から津波等による高水位３４に襲われるが、津波等のもたらす高水位によって浮力が生じた上層津波流止水板が浮上することで、下層津波流止水板を下方に揺動展開して津波水門下方を河川流と逆向きの流れとなって進入しょうとする津波の底部付近の水流を封鎖するとともに、津波水位の上昇によって上層津波流止水板がさらに浮上起立し津波水門上方にも上層津波流止水板を展開し、平時には河川流のない高い部分を溯上しようとする津波水流の高水位部分の侵入を阻止している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の津波水門は、津波ばかりでなく高潮に対しても効果がある。河口附近に本発明の津波水門を設け、河口付近以外にも有効な津波防波堤３５を設けることで、津波等の異常な高水位がもたらす浸水被害を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明津波水門の津波流止水板展開時における中央部横断面図である。
【図２】河川流上方に畳まれた本発明津波水門の中央部横断面図である。
【図３】下層津波流止水板駆動機構をアームとリンクの組合せとした本発明津波水門の高潮のもたらす高水位中における中央部横断面図である。
【図４】下層津波流止水板駆動機構をカムとカムフォロアの組合せとした本発明津波水門の津波のもたらす高水位中における中央部横断面図である。
【図５】下層津波流止水板駆動機構を歯車の組合せとした本発明津波水門の津波のもたらす高水位中における中央部横断面図である。
【図６】津波襲来時における本発明津波水門の１実施例の鳥瞰図である。（実施例１）
【符号の説明】
【００２５】
１  本発明の津波水門
２  津波水門の海側
３  河川の上流側
４  河床
５  津波水門の基礎
６  河川や水路として必要な流量を確保できる水位時の水面
７  ２列の水平軸からなる揺動支持部
８  基盤
９  河川流の方向を示す矢印
１０  下層津波流止水板の揺動支持部
１１  下層津波流止水板
１２  下層津波流止水板が最下位置にある状態での下部
１３  浮力体
１４  上層津波流止水板
１５  上層津波流止水板を立てた状態で下端部となる付近
１６  揺動支持部
１７  下層津波流止水板駆動機構
１８  上層津波流止水板起立姿勢保持機構
１９  鎖
２０  綱
２１  アームとリンクの組合せ
２２  カムとカムフォロアの組合せ
２３  歯車の組合せ
２４  水流を横切る方向の段差
２５  水流を横切る方向の凹部
２６  上層津波流止水板上辺付近に設ける支点
２７  基礎海側のやや離れた地点に設ける支点
２８  ワイヤーロープ
２９  緩衝器
３０  上層津波流止水板受け台
３１  パッキング
３２  上層津波流止水板の外皮
３３  桁状の基台
３４  津波等による高水位
３５  有効な津波防波堤
【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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