(57)【要約】【課題】小規模で長周期波を好適に消波することができる長周期波低減対策構造物の提供。【解決手段】港湾内の船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物の港湾内側面に遮壁11を有し、その遮壁１１に縦向きの通水口１３ａ，１３ｂが開口し、遮壁１１の背後に通水口１３ａ，１３ｂと連通した遊水部１４を備え、遮壁１１は、その長さ方向に対して前後方向に角度を交互に違えた多数の導水壁１１ａ，１１ａを立設して前面及び背面に凹部と凸部を交互に形成し、その凹部の最奥部及び凸部の最前部にそれぞれ前記通水口１３ａ，１３ｂを備え、遊水部１４は、複数の通水口１３ａ，１３ｂ位置に跨って連続している。【選択図】図１
2008240420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
港湾内の船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物の港湾内側面に遮壁を有し、該遮壁に通水口が開口し、前記遮壁の背後に前記通水口と連通した遊水部を備えた長周期波低減対策構造物において、
前記遮壁は、該遮壁の長さ方向に対して前後方向に角度を交互に違えた多数の導水壁を立設して前面及び背面に凹部と凸部を交互に形成し、その凹部の最奥部及び凸部の最前部にそれぞれ前記通水口を備え、且つ、前記遮壁背面の遊水部は、複数の前記通水口位置に跨って連続していることを特徴としてなる長周期波低減対策構造物。
【請求項２】
前記導水壁は、水底面に矢板を多数並べて立設することによって構成してなる請求項１に記載の長周期波低減対策構造物。
【請求項３】
前記導水壁は、底版上に導水壁を一体に立設させたプレキャストコンクリート構造体を水底に設置することによって構成してなる請求項１に記載の長周期波低減対策構造物。
【請求項４】
桟橋、岸壁、護岸又は防波堤として用いられる請求項１又は２の何れか１の請求項に記載の長周期波低減対策構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に船舶の荷役作業等が行われる港湾内において、岸壁、桟橋、護岸及び防波堤などの海洋構造物の港湾内側に設置し、長周期波を低減させるための長周期波低減対策構造物の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防波堤や海岸等に設置される波高低減構造物には、構造物の前部（海側）に消波ブロックを積み上げて消波工を設けたもの（例えば、特許文献１を参照）や、所謂スリットケーソンからなるもの（例えば、特許文献２を参照）が知られている。
【０００３】
消波工による消波は、構造物の前部に消波ブロックを積み重ねて消波工を形成し、この消波工を波が通過する際にエネルギー損失を生じさせて消波する構造である。一方、図９に示すようにスリットケーソン３からなる波高低減構造物は、複数の縦向きスリット状の透孔１ａが形成された遮壁１と、遮壁１の後方に十分な空間からなる遊水部２とを有し、波が透孔１ａを通過する際に波動のエネルギー損失を生じさせて消波する構造である。
【０００４】
このスリットケーソンでは、遮壁１の透孔１ａを通過する際の流速が速いほど波のエネルギーの減衰が大きい。このスリットケーソン内では、図１０に示すように、遮壁１の前面側からの入射波λ１が、遊水部２の最奥の反射面４にて反射された反射波λ２と重なり合って遊水室奥の反射面で腹となる重複波が形成され、該重複波の節ａ部分の水平速度が最大となる。
【０００５】
そこで、透孔１ａの位置をこの水平速度が最大となる節ａ位置となるように遊水部２奥行きＢを設定することによって波のエネルギーを最も減衰させることができ、スリットケーソンの前面に進行してくる波の波長Ｌの１／４となる位置（Ｂ／Ｌ＝０．２５）に遮壁を設置することによって、スリットを通過する上記重複波の水平速度が最大となり、最も高い消波効果が得られることが知られている。
【０００６】
一方、海側から打ち寄せる波には、通常の波と共に長周期波が存在し、この長周期波は周期が数十秒〜数分の長い周期を有している。この長周期波は、港湾内に進入すると港湾の形状や岸壁の位置等の諸条件によって多重反射し、岸壁に接岸された船舶を大きく動揺させ、このため荷役作業等に支障を生じる場合があり、また、船舶を係留していた係留索が切断されてしまう等の被害が発生している。
【０００７】
特に、大型の船舶（数万〜数十万ＤＷＴ）を破断強度の大きな合成繊維からなる係留索を用いて係留した場合、船の動揺の固有周期が数十秒〜数分であると、船の動揺の固有周期と長周期波の周期帯が一致するため、両者が共振を起こし船体を大きく動揺させる。
【０００８】
このため、長周期波を消波ないし低減する対策が求められているが、長周期波は数百ｍ〜数ｋｍの長い波長を有するため、消波ブロックやスリットケーソンを用いた従来の上記消波対策によって十分な消波効果を得るためには、遊水部や消波工の奥行きが１００ｍ以上ある大規模な構造物とする必要があり、実現性に乏しいという問題があった。
【０００９】
この長周期波を低減する手段として、図１１、図１２に示す構造を有する長周期波低減対策構造物も開発されている（特許文献３）。  図１１に示す構造物は、海側及び陸側にそれぞれスリット状の透水孔が形成された遮壁１，４を配した所謂両面スリットケーソン３を備え、そのスリットケーソン３の奥側に裏込材として大型の雑石を積層させた雑石層５を設けた構造となっている。
【００１０】
また、図１２に示す構造物は、海側にスリット状の開口１ａを有する透水部６と、その奥側（陸側）に側部仕切り壁７を隔てて配置された遊水部２と、透水部５内に積み上げられた砕石等からなる消波材層８とを備え、透水部６内の水位変動に伴って、側部仕切り壁７に形成された透水孔７ａを通して透水部６と遊水部２との間で水が出入りし、透水部６の海側部における水位変動を抑制するようにしたものである。
【特許文献１】特開２０００−２０４５２８号公報
【特許文献２】特開２００２−１４６７４６号公報
【特許文献３】特開２００５−４２５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１１及び図１２に示す海洋構造物の長周期波に対する波高低減手段は有効なものではあるが、何れも十分な波高低減効果を得るためには５０ｍ程度の奥行きが必要であり、これより小規模な構造にするのが難しいと云う問題がある。
【００１２】
本発明は、従来の長周期波に対する波高低減対策にみられた上記問題を解決したものであって、小規模でも長周期波の影響を十分に低減することができる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】
【００１３】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載する発明の特徴は、港湾内の船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物の港湾内側面に遮壁を有し、該遮壁に縦向きの通水口が開口し、前記遮壁の背後に前記通水口と連通した遊水部を備えた長周期波低減対策構造物において、前記遮壁は、該遮壁の長さ方向に対して前後方向に角度を交互に違えた多数の導水壁を立設して前面及び背面に凹部と凸部を交互に形成し、その凹部の最奥部及び凸部の最前部にそれぞれ前記通水口を備え、且つ、前記遮壁背面の遊水部は、複数の前記通水口位置に跨って連続していることにある。
【００１４】
請求項２に記載する発明の特徴は、前記請求項１の構成に加え、導水壁を水底面に矢板を多数並べて立設することによって構成したことにある。
【００１５】
請求項３に記載する発明の特徴は、前記請求項1の構成に加え、前記導水壁を底版上に導水壁を一体に立設させたプレキャストコンクリート構造体を水底に設置することによって構成したことにある。
【００１６】
請求項４に記載する発明の特徴は、前記請求項１〜３の何れか１の請求項の構成に加え、桟橋、岸壁、護岸又は防波堤として用いられることにある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、請求項１のように、港湾内の船舶接岸岸壁や防波堤、護岸などの海洋構造物の港湾内側面に遮壁を有し、該遮壁に縦向きの通水口が開口し、前記遮壁の背後に前記通水口と連通した遊水部を備えていることにより、遮壁への寄せ波が通水口に導かれて遊水部に流入する際に渦が発生し、波のエネルギー損失が生じ、また、寄せ波によって遊水部に進入した水により遊水部の水位が上昇し、遮壁前面側とに水位差が生じ、引き波時にその水位差が大きくなり、通水口から水が流出する際にも同様に渦が発生し、波のエネルギー損失が生じ、有効な波高低減効果が得られる。
【００１８】
また、遮壁は、該遮壁の長さ方向に対して前後方向に角度を交互に違えた多数の導水壁を立設して前面及び背面に凹部と凸部を交互に形成し、その凹部の最奥部及び凸部の最前部にそれぞれ前記通水口を備え、且つ、前記遮壁背面の遊水部は、複数の前記通水口位置に跨って連続していることにより、寄せ波は遮壁前面側の凹部を構成している両導水壁によってその奥部に集められ、最奥部での水位上昇が大きくなり遊水部との水位差が大きくなって通水口から勢い良く水が遊水部に流入し、より大きなエネルギー損失が発生する。
【００１９】
同様に、寄せ波時に遊水部に進入した水により遊水部の水位が上昇し、引き波時に遮壁前面の水位との差が大きくなり、大きな流速で凹部及び凸部の通水口から排出され、寄せ波時のエネルギー損失と同じ効果がえられ、効果的な長周期波の低減がなされる。
【００２０】
請求項２のように、導水壁は、水底面に矢板を多数並べて立設することによって構成えることにより、施工現場において直接に長周期波低減対策を有する構造物を構築することができ、例えば、桟橋、護岸、岸壁又は防波堤などについて、プレキャスト工法のような段階的な工程を経ずに、長周期波低減対策構造物とすることができる。
【００２１】
一方、請求項３のように、導水壁を底版上に導水壁を一体に立設させたプレキャストコンクリート構造体を水底に設置することによって構成することにより、施工が容易で短期間に設置することが可能となる。尚、この場合、プレキャストコンクリート構造体の底版と導水壁との配置はＬ字型であっても、逆Ｔ字型であってもよい。
【００２２】
更に、請求項４のように桟橋、岸壁、護岸又は防波堤として用いることにより、何れも小規模でも長周期波を効果的に低減ないし消波することができ、海洋構造物に接岸する船舶の揺動を好適に抑制し、船舶への荷役作業等を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明に係る長周期波低減対策構造物の実施形態を図1〜図３に基づいて説明する。この海洋構造物１０は、図１、図２に示すように長周期波を受ける海側に面する遮壁１１と、陸側の後壁１２とを有しており、遮壁１１には縦向き細長のスリット状をした通水口１３ａ，１３ｂが前後に連通開口しており、遮壁１１と後壁１２との間が遊水部１４となっている。
【００２４】
遮壁１１は、多数の導水壁11ａ，11ａ……通水口１３ａ又は１３ｂとなる間隔を隔てて立設することによって構成されており、互いに隣り合う導水壁１１ａ，１１ａの側縁間が通水口１３ａ又は１３ｂとなっている。また、各導水壁１１ａ，１１ａは、一方の側縁を海側に、他方の側縁を後壁側に変異させて設置されており、互いに隣り合うもの間においてその変異が逆向き、即ち、遮壁１１の長さ方向に向けてジグザグ状に配置されている。即ち、遮壁１１は、該遮壁の長さ方向に対して前後方向に角度を交互に違えた多数の導水壁１１a,１１a……を立設して前面及び背面に凹部と凸部を交互に形成している。
【００２５】
これによって、遮壁１１は、互いに隣り合う導水壁１１ａ，１１ａによって側縁間位置が後壁12側に窪んだ前面側凹部１５ａと、側縁間位置が海側に突出した前面側凸部１６ａとが交互に設けられた形状となっており、その前面側凹部１５ａの最奥部に通水口１３ａが、前面側凸部１６ａの最前部に通水口１３ｂが備えられた形状となっている。
【００２６】
また、遮壁１１の背面側は、前述とは逆に、前面側凹部１５ａに対応する部分が、後壁側に突出した背面側凸部１６ｂとなっているとともに、前面側凸部１６ａに対応する部分が、海側に窪んだ背面側凹部１５ｂとなっている。
【００２７】
この各導水壁１１ａの幅方向（水平長さ方向）の角度は、図２に示すように一例として遮壁長さ方向に対する角度αを約８度、前記凹部及び凹部を構成する1ユニットの長さはＬを約６０ｍ、遊水部１４の奥行き（遮壁１１と後壁１２との間隔）Ｂを２５ｍ、通水口１３ａ，１３ｂの開口幅ｂを０．７５ｍとしている。
【００２８】
この構造物は、図１に示すように場所打ち又はプレキャストコンクリート製の壁を水底に立設させることによって構築することができる。この場合、図３に示すように、水底面に造成した基礎上面や水底面を整地することによって造成した設置面上に設置される底版１７に対して導水壁１１ａを一体に立設した構造とすることが好ましく、底版１７と導水壁１１ａとの配置は、図３（ａ）（ｂ）に示すようにＬ字又は逆Ｔ字型とすることが好ましい。
【００２９】
更に、この構造物は、上記プレキャストコンクリート構造物を用いる他、図４に示すように、遮壁１１の各導水壁１１ａ，１１ａ……を、鋼管矢板、鋼矢板、コンクリート矢板等、各種の矢板２０を連接させて打設することによって構築することができる。
【００３０】
本発明に係る構造物１０を、図４に示すように、桟橋に使用する場合等、遊水部１４の上方開放部上に天版２２を設置し、上部を有効利用使用とするような場合においては、遊水部１４に複数本の杭２３，２３……を設けて天版２２を支持させることが好ましく、更に、船舶が接岸できる桟橋に使用する場合には、遮壁１１の更に前方側に、前垂れ状に接岸壁部２４を設置することが好ましい。この場合接岸壁部２４は、その下端と水底面との間に長周期波が移動可能な間隔を持たせた状態で設置する。
【００３１】
このように構成される本発明にかかる構造物１０においては、海側から遮壁１１に向かって進行してきた波（以下寄せ波と記す）が前面側凹部１５ａにおいてその両導水壁１１ａ，１１ａ沿って流れ、凹部最奥部の通水口１３ａに寄せ集められ、水位が上昇して遊水部との水位差が生じ、通水口１３ａ内を大きい流速で通過し、その際に生じる渦によってエネルギーが消費される。
【００３２】
即ち、この長周期波低減対策構造物による長周期波エネルギー減衰のメカニズムは、前述した従来のスリットケーソンの場合とは異なり、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように遮壁２１に波が到達して水位差が生じ、通水口１３ａ，１３ｂに水が勢いよく流れ込む際に発生する渦によってエネルギーを消費させる。尚、凸部最前部の通水口１３ｂからも寄せ波が通過するが、凹部最奥部の通水口１３ａに比べて通過時の流速は小さく、波のエネルギー消費もその分だけ少なくなる。
【００３３】
海側から遊水部に侵入した水によって遊水部１４内の水位が高くなった後、遮壁１１の海側の水位が下がり、通水口１３ａ，１３ｂから遊水部１４内の波が海側に流出する（以下引き波と記す）時には、前出と同様に背面側凹部１５ｂの最奥部にある通水口１３ｂを通過する引き波の流速が、背面側凸部１６ｂの最前部にある通水口１３ａより大きくなり、寄せ波時と同様のエネルギー消費が引き波時においてもなされる。
【００３４】
次に、図１に示す本発明に係る長周期波低減対策構造物の性能実験について説明する。
１．実験装置
図６示す平面水槽を用い、造波板３１の両側に側壁３０を設置し、造波板３１と反対側中央部に、本発明にかかる構造物の模型３２を置き、その両側を直立壁３３，３３で閉鎖した縮尺１／１００の実験を行った。模型３２は、前述した図１に示した実施例と同じ大きさ及び形状とし、遮壁の全長を現地スケールで１０００ｍとなるものを設置した。
２．実験条件
入射波（寄せ波）として波高０．２５ｍ、周期１０ｓ，３０ｓ，６０ｓ（現地スケール）の３通りの規則波を使用し、合田らの入射波分離手法を用いてエネルギー的に反射率を求め、構造物前面から３０ｍ沖側における波高分布を確認した。
【００３５】
対象例として、本発明模型構造物の代わりに通水口、遊水部のない直立壁を置いた場合についても同様に直立壁前面から３０ｍ沖側における波高分布を確認した。
【００３６】
同じ本発明構造物模型および直立壁を使用し、それらの中央部分前面における反射率を測定した。
３．実験結果
波高分布
波高分布は、図８に示す如くであり、直立壁に比べ本発明模型構造物では、６０ｓの長周期波の波高が２割程度低減した。
【００３７】
反射率
反射率は、図７に示す如くであり、周期６０ｓの長周期波で反射率が０．６程度となり、有効な消波性能があることが確認された。
【００３８】
以上のように、本発明では、遊水部の奥行きが２５ｍ程度のものでも十分に効果が認められ、この奥行きが大きくなれば、より大きい効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる長周期波低減対策構造物の一例を示す斜視図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】本発明にかかる長周期波低減対策構造物の導水壁を構成するプレキャストコンクリート構造物の例を示すもので、（ａ）はＬ字型の場合、（ｂ）は逆Ｔ字型の例を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる長周期波低減対策構造物の他の例を示す斜視図である。
【図５】図１に示す長周期波低減対策構造物の波のエネルギー消費メカニズムを示す説明図であり、（ａ）は寄せ波の動きを示す断面図、（ｂ）は引き波の動きを示す断面図、（ｃ）は寄せ波の動きを示す平面図、（ｄ）は引き波の動きを示す平面図である。
【図６】本発明にかかる長周期波低減対策構造物の試験おいて使用した試験水槽の平面図である。
【図７】同上の試験における長周期波周期と反射率の関係を示すグラフである。
【図８】同上の波高分布を示すグラフである。
【図９】従来のスリットケーソンを縦断して示す斜視図である。
【図１０】同スリットケーソンの波のエネルギー消費メカニズムを示す説明図である。
【図１１】長周期波低減対策構造物の従来例を示す縦断面図である。
【図１２】長周期波低減対策構造物の他の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
α  遮壁長さ方向に対する角度
ｂ  通水口の開口幅
Ｂ 遊水部の奥行き
Ｌ  凹部を構成する1ユニットの長さ
１０  海洋構造物
１１  遮壁
１１ａ  導水壁
１２  後壁
１３ａ，１３ｂ  通水口
１４  遊水部
１５ａ  前面側凹部
１５ｂ  背面側凹部
１６ａ  前面側凸部
１６ｂ  背面側凸部
１７  底版
２０  矢板
２１  梁材
２２  天版
２３  杭
２４  接岸壁部
【図１】
2008240420.tif 000003
【図２】
2008240420.tif 000004
【図３】
2008240420.tif 000005
【図４】
2008240420.tif 000006
【図５】
2008240420.tif 000007
【図６】
2008240420.tif 000008
【図７】
2008240420.tif 000009
【図８】
2008240420.tif 000010
【図９】
2008240420.tif 000011
【図１０】
2008240420.tif 000012
【図１１】
2008240420.tif 000013
【図１２】
2008240420.tif 000014