(57)【要約】【課題】水面から上方に離れて存する、水上構造物に対し、津波や高潮などの水位上昇に伴って作用する揚圧力を低減するための構造を提供する。【解決手段】水上構造物の底面から、下方に延伸する壁部を少なくとも一箇所以上設けて構成する。該壁部によって形成された空気室でもって、水上構造物の底面に水面が接近することを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面から上方に離れて存する構造物に対し、津波や高潮などの水位上昇に伴って作用する揚圧力を低減するための構造であって、
前記構造物の底面から下方に延伸する壁部を、少なくとも一箇所以上設けたことを特徴とする、
揚圧力の低減構造。
【請求項２】
前記構造物の底面のうち少なくとも一部の領域を、前記壁部で連続的または間欠的に取り囲んだことを特徴とする、
請求項１に記載の揚圧力の低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面から上方に離れて存する構造物に対し、津波や高潮などの水位上昇に伴って、該構造物に作用する揚圧力を低減するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水面から上方に離れて存する構造物（水上構造物）の一つとして、臨海部の発電施設や、該発電施設の立坑天端に存在するポンプ室がある。
図８（ａ）に、従来の発電施設の構造を示す。
この発電施設は、海に連通した取放水路ａと、該取放水路ａに連通したポンプ室ｂとを少なくとも含む。そして、前記ポンプ室ｂは、海水が流入する水槽部ｃと、該水槽部ｂの天井に相当する床板ｄとを少なくとも備える。
このような発電施設に津波が来襲すると（図８（ｂ））、前記取放水路ａを介して海水が逆流し、ポンプ室ｂの水槽部ｃ内の水位が上昇する。そして、水位が前記床板ｄまで達すると、当該床板ｄに揚圧力が発生する。
【０００３】
この揚圧力の大きさについては、これまで十分な検討がなされていないのが実情であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出願人は、この揚圧力に着目し、水理実験によって前記揚圧力の大きさについて検証を行った。
その結果、水面がポンプ室ｂの床板ｄに着水する際、衝撃力として床板ｄに大きな揚圧力が作用することが判明した。
【０００５】
この床板ｄへの揚圧力によって、以下のような問題が懸念される。
（1）床板の破損
津波来襲時に発生する揚圧力の衝撃により床板ｄが破損し、ポンプ室内の機能に影響を及ぼす危険性がある。
（２）天端蓋の飛散
発電施設を構成するポンプ室ｂには、点検用に床板ｄに開口部を設けており、その上に天端蓋ｅをして閉塞している箇所がある。
津波来襲時に発生する揚圧力の衝撃により天端蓋ｅが飛散してしまうと、閉塞していた開口部が開放されてしまうとため、この部分から海水が発電施設敷地内にへ溢水する危険性がある。
【０００６】
本願発明は、津波等による水面の水位上昇に伴い水上構造物が受ける揚圧力を低減するための構造の提供を、少なくとも目的の一つとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決すべくなされた、本願の第１発明は、水面から上方に離れて存する構造物に対し、津波や高潮などの水位上昇に伴って作用する揚圧力を低減するための構造であって、前記構造物の底面から下方に延伸する壁部を、少なくとも一箇所以上設けたことを特徴とする、水上構造物に対する揚圧力の低減構造を提供するものである。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記構造物の底面のうち少なくとも一部の領域を、前記壁部で連続的または間欠的に取り囲んだことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、以下に記載する効果のうち、少なくとも何れか１つの効果を得ることができる。
（１）揚圧力の低減効果
水上構造物に設けた壁部により、水上構造物に作用する揚圧力を低減することができる。よって、揚圧力に起因する問題を予め抑制することができる。
また、前記水上構造物のうち、特に揚圧力を低減したい領域を、前記壁部で連続的或いは間欠的に取り囲むようにすると、さらに効果的である。
（２）様々な波形形状への対応性
壁部の長さ、位置、設置数を適宜変更することで、揚圧力の調整や、水面勾配の大きい水位変動への対応が可能となり、様々な波形に対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例に係る構造の概略図。
【図２】本実験に用いた水路模型の基本モデル図。
【図３】図２において条件を変更した各ＣＡＳＥを示すモデル図。
【図４】造波装置による波の波形形状を示す図。
【図５Ａ】ＣＡＳＥ１Ａ，１Ｂでの実験結果を示す図。
【図５Ｂ】ＣＡＳＥ２Ａ，２Ｂでの実験結果を示す図。
【図５Ｃ】ＣＡＳＥ３Ａ，３Ｂでの実験結果を示す図。
【図５Ｄ】ＣＡＳＥ４Ａ，４Ｂでの実験結果を示す図。
【図６】図５Ａ〜５Ｄの実験結果をまとめた比較図。
【図７】本発明の第２実施例に係る構造の概略図。
【図８】従来の発電施設に対する揚圧力の発生過程を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
＜１＞全体構成（図１（ａ））
図１（ａ）は、本発明に係る、水上構造物に対する揚圧力の低減構造（以下、単に「本構造」という。）の第１実施例の構造を示す概略図である。
本構造は、水面から上方に離れて存する構造物に対し、津波や高潮などの水位上昇に伴って、前記構造物に作用する揚圧力を低減するための構造である。
当該揚圧力の低減効果を得るために、本構造では、水上構造物の底面から下方に延伸する壁部を、少なくとも一箇所以上設けたことを特徴とする。
以下、各構成要素の詳細について説明する。
【００１２】
＜２＞水上構造物
水上構造物とは、水面から上方に離れて存する構造物であり、臨海部に設けた発電施設、製油所、プラント施設の立坑天端などがある。
本実施例では、水上構造物として発電施設を想定している。
この発電施設は、海に連通した取放水路１と、該取放水路１に連通したポンプ室２を少なくとも含む。そしてポンプ室２は、海水が流入する水槽部２１と、該水槽部２１の天井板に相当する床板２２を少なくとも備える。
床板２２には、メンテナンス用途などのために、適宜水槽部２１と連通する開口部２２１を設けてある。この開口部２２１は、通常時には天端蓋３によって閉塞されている。
【００１３】
＜３＞壁部
壁部４は、水上構造物の底面に、大きな揚圧力が発生しない為の部材である。
本実施例では、前記「水上構造物の底面」とは、発電施設を構成する要素である「床板２２の底面」を指す。
【００１４】
［壁部の設置態様］
壁部４は、水上構造物の底面から下方に延伸するように設ける。壁部４の延伸角度は特段限定されないが、本実施例では、壁部４を床板２２の底面から鉛直下方に延伸するように設けている。
【００１５】
［壁部の形状、長さ、設置数、設置位置］
壁部４の形状、長さ、厚さ、設置数、設置位置についても、特段の限定事項は無く、後述する実験例や、今後の実験結果に基づいて、適宜設計すればよい。
本実施例では、壁部４を床板２２の開放側の先端部に一箇所設けている。
【００１６】
＜４＞壁部の作用効果（図１（ｂ））
壁部４の作用効果について図１（ｂ）を参照しながら説明する。
通常時から、津波や高潮の発生によって水面が水位上昇した際、床板２２の底面、水面、壁部４およびポンプ室２の側壁部分とで周囲を囲まれた空間は、空気が留まった空気室５を形成する。
この空気室５は、床板２２の底面側への水の流入を阻むように作用する。
よって、水面が水位上昇しても、空気室５によって床板２２の底面には水面が接近することなく、床板２２に生じ得る水面からの揚圧力の発生を低減することとなり、引いては床板２２の開口部２２１に設けた天端蓋３が飛散する危険性を回避することができる。
【００１７】
＜５＞実験例（図２〜図６）
次に、本発明の構造についての水理実験について以下説明する。
【００１８】
＜５．１＞実験概要（図２、３）
図２は、本実験に用いた水路模型の基本モデル図である。
本実験では、取放水施設を模擬した１００分の１スケールの模型Ａへと津波を入射し、模型Ａ内のポンプ室の床板２２に相当する箇所に作用する揚圧力の大きさを計測する。
図３（ａ）は、床板２２に壁部の無い従来の構造を示す図である。床板２２の底面には間隔を空けて圧力計Ｐ１〜Ｐ３を設けている。
図３（ｂ）〜（ｄ）は床板２２に設けた壁部の長さをそれぞれ変更した構造を示す図である。圧力計Ｐ１〜Ｐ３を設ける位置は図３（ａ）と同様であり、図示を省略する。
【００１９】
＜５．２＞実験条件
（１）造波装置
模型Ａに入力する波Ｂは、小型の二次元水槽に設置した造波装置Ｃによって造波する。造波装置Ｃは、特開２０１３−１８１８６９号公報に記載の造波装置などを用いることができる。
【００２０】
（２）入力津波の波形
本実験では、造波装置に設けてあるバルブを６個同時に開放して造波した波形と、３個同時に開放した時の波形を用い、各波形を出力したときに模型Ａの床板２２が受ける揚圧力を計測した工程を３回行った。これらの波形形状は図４に示す通りである。
【００２１】
＜５．３＞まとめ
各ＣＡＳＥ１〜４の実験結果を下記の表１の通り示す。
表１  実験ケース一覧
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また、これらの結果のまとめを、図６に示す。
【００２２】
本実験結果によって、以下の結論を導き出すことができる。
（１）壁部の有無
壁部４の有無による結果を対比すると、壁部４を設けたＣＡＳＥのほうが、床板２２に生じる最大揚圧力は小さくなる結果が得られた。
これは、壁部４の存在により、壁部４と床板２２とポンプ室２の側壁との間に空気室が形成されその空気室がクッション（緩衝）として働くことに起因するものと考えられる。
（２）壁部の長短
壁部４の長短を変化した結果を対比すると、壁部４の長さが長いＣＡＳＥのほうが、床板２２に生じる最大揚圧力が小さくなる結果が得られた。
これは、壁部４の長さが長ければ長いほど、壁部４と床板２２とポンプ室２の側壁との間の空間に形成された空気室の容積が増大するため、床板２２の底面に接近しようとする水面を、前記したクッション（緩衝）効果が、より大きく作用することに起因するものと考えられる。
【実施例２】
【００２３】
図７は、本発明の第２実施例に関する説明図である。
（図７（ａ））に示す第１実施例のように、壁部４を床板２２の開放側の先端部に設けたのみでは、波の波形形状の変化によって、ポンプ室２の水槽部２１内の水面勾配が大きくなったときには、床板２２の底面に水面が接してしまって、揚圧力の低減効果が良好に発揮されない場合が考えられる。
この場合、図７（ｂ）のように、複数の壁部４を、所定間隔を設けて床板２２の底面に配置する構成とすれば、各壁部４間に空気室５が形成されやすくなり、水面勾配の大きい水位上昇の時にも、床板２２の底面への揚圧力の低減効果を期待することができる。
【実施例３】
【００２４】
本発明では、前記水上構造物のうち、特に揚圧力を低減したい領域を、前記壁部で連続的或いは間欠的に取り囲むこともできる（図示せず）。
前記領域には、例えば、天端蓋３で閉塞した開口部２２１付近などが考えられる。
本実施例によれば、平面視したときに、指定した領域が現実的或いは仮想的に壁部４で囲まれたような形状となるため、空気室５が形成されやすくなり、当該領域に作用する揚圧力の低減効果をより発揮しやすくなる点で有益である。
【符号の説明】
【００２５】
１      取放水路
２      ポンプ室
２１    水槽部
２２    床板
２２１  開口部
３      天端蓋
４      壁部
Ａ      模型
Ｂ      波
Ｃ      造波装置
Ｄ      水面勾配の大きい波
Ｐ      圧力計
【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７】
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【図８】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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