(57)【要約】【課題】防波堤に断続的に当たる波峰を利用して優れた海水交換機能を備えた防波堤を提案することを。【解決手段】本発明の防波堤では、防波堤の外側から内側まで貫通した通水路が設けられた防波堤において、前記通水路２の外側開口２１は、波峰より低く静水位より高い位置に設けられるとととに、前記通水路２の内側開口２２は、前記外側開口２１より低い位置に設けられている構成とした。なお、通水路は、スロープ状もしくはステップ状とするとよい。【選択図】図１
2004011220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防波堤の外側から内側まで貫通した通水路が設けられた防波堤において、前記通水路の外側開口は、波峰より低く静水位より高い位置に設けられるとともに、
前記通水路の内側開口は、前記外側開口より低い位置に設けられていることを特徴とする防波堤。
【請求項２】
通水路は、外側開口から内側開口へ傾斜した通水路としたことを特徴とする請求項１に記載の防波堤。
【請求項３】
通水路は、外側開口と内側開口とを階段状に連結した通水路としたことを特徴とする請求項１に記載の防波堤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、波を遮断して静穏な水域を確保するとともに海水の交換を行うことができる防波堤の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、港に構築される防波堤の構造は、海底から海面までの深さｈより十分高く、所定の幅で形成された堅牢な構造となっている。そのため、確かに波を防ぐ機能は発揮するが、同時に、海水の移動をも阻止するものとなり、防波堤の外側と内側での海水の交換が遮断されてしまう。従って、図１０の（ａ）に示したように、防波堤の内側は海水の交換が損なわれた閉鎖的な水域となり、水質の悪化が進みやすいという問題が生じる。
【０００３】
一般に、波の遮蔽と海水交換は相反する課題である。そこで発明者は、波を効果的に遮蔽することができるとともに海水交換を行うことができる構造として、特開２０００−３８７１４号において、図８に示すようなスロープ型やステップ型の通水路を備えることによって海水交換機能を備えた防波堤を提案した。
これらの通水路は、水面下にあって、港外と港内の海水を連通させて海水を交換することによって、図１０の（ｂ）に示したように、沿岸流を利用して港湾の閉鎖性を改善するものである。しかも、港内と港外の開口高さに高低差を設けることによって波の遮蔽性も向上させたものである。
図９の（ａ）に示したように、波動とは水粒子の楕円状の回転運動であり、水面に近い部分の動きが、水底に近い部分の動きより大きいものである。特開２０００−３８７１４号においては、この差を利用して、図９の（ｂ）に示したように、港外の水面に近い開口から取り入れた水粒子の楕円状の回転運動を利用して、港内の水底に近い部分の開口から港内に流出させるように構成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記特開２０００−３８７１４号において提案した防波堤における海水交換機能を改善することを課題としてなされたものであり、防波堤に断続的に当たる波峰を利用して、通水路による海水交換を改善することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる防波堤の請求項１では、防波堤の外側から内側まで貫通した通水路が設けられた防波堤において、前記通水路の外側開口は、波峰より低く静水位より高い位置に設けられるとともに、前記通水路の内側開口は、前記外側開口より低い位置に設けられている構成とした。
請求項２の通水路は、外側開口から内側開口へ傾斜した通水路とした。
請求項３の通水路は、外側開口と内側開口とを階段状に連結した通水路とした。
【０００６】
【作用】
請求項１では、通水路の外側開口は、波峰より低く静水位より高いので、外側開口より高い波の部分が防波堤に当たった時には、その部分の水が通水路に流入するが、外側開口より低い波の部分は通水路に流入しない。そして、一旦流入した水は通水路内において高い方から低い方へ、即ち、外側開口から内側開口へ向かって流下するが、逆方向へは流れない。従って、前記通水路が逆止弁の機能を持つことになる。
このようにして、本発明の構成の通水路によって、波の本来の動きである水粒子の楕円状の往復運動を防波堤の外側から内側への水流に置換する機能が実現されるのである。
請求項２の通水路は、外側開口から内側開口へ傾斜しているので、通水路に流入した水は傾斜に沿って内側に流入することによって供給されるのである。
請求項３の通水路は、外側開口と内側開口とを階段状に連結したので、通水路に流入した水は階段状の通水路の高い部分から低い部分に向かって内側に流入することによって供給されるのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる防波堤を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。なお、図１，２はスロープ型の防波堤を示したものであり、図１は防波堤にほぼ平行な波の場合、図２は防波堤にほぼ垂直な波の場合を示している。
【０００８】
図１，２において、１は防波堤であり、Ａは防波堤の外側（港外）、Ｂは防波堤の内側（港内）である。２は前記防波堤に設けられたスロープ型の通水路であり、防波堤の外側の海面の上に設けられた外側開口２１と、防波堤の内側の底面近くに設けられた内側開口２２とが、防波堤の内部でスロープ型の通路で連結されている。
【０００９】
この場合では、外側開口２１を、満潮時の潮位より低く干潮時の潮位より高い位置に設けた。従って、満潮時には、外側開口２１より高い波の部分、即ち、満潮時の潮位と外側開口２１との高低差の２倍以上の波高さの波が防波堤に当たった場合は、通水路に流入する。
干潮時には、外側開口２１より高い波の部分、即ち、干潮時の潮位と外側開口２１との高低差の２倍以上の波高さの波が防波堤に当たった場合は、通水路に流入する。
そして、前記通水路２の内側開口は、階段型の通路によって前記外側開口より低い位置に設けられているので、流入した水が内側開口へ向かって流れて湾内へ流入するのである。
満潮時と干潮時の間では、その時点の潮位と外側開口２１との高低差の２倍以上の波高さの波が防波堤に当たった場合に、通水路に流入する。
このようにして、波動を利用して湾外の海水を通水路に取り込み、取り込んだ海水は、通水路内の高低差を利用して内側開口へ導いて湾内に流入させ、湾内の海水交換機能を実現するのである。
【００１０】
また、外側開口２１の位置が海面より高い位置にあるので、防波堤１の基部に砂等が堆積した場合でも、外側開口２１が塞がれることは防止される。このように、実施例１の構造の防波堤１によれば、防波堤１の外側Ａから内側Ｂへの波の影響を最小限に抑えつつ、外側Ａから内側Ｂへの海水交換を最大限に促進できるのである。
【００１１】
図３は、本発明の防波堤の効果を確認するために行った実験水路の概要（平面図）である。
全長２０００ｃｍの水槽の一方の端に造波板３１を配設し、水槽を長手方向に仕切り板３２で仕切って幅３０ｃｍの水路３３を港外に模して形成した。該水路３３の途中に港内に模した領域（４０ｃｍ×１４０ｃｍ）３４を形成し、この領域３４と水路３３との境界部分に本発明の防波堤に模した防波堤３５を配設し、前記水路以外の部分との境界部分には通常の防波堤に模した防波堤３６を配設するとともに、その一部に港口に模した開口部３７を形成した。なお、波の干渉を避けるために消波ブロック３８と消波用のスロープ３９を配設した。
【００１２】
図３に示した実験水路の領域３４内の３個所に濁度計Ａ、Ｂ、Ｃをセットし、防波堤３６の通水路と開口部３７とを閉じた状態で、領域３４に懸濁水を投入して、造波開始とともに前記防波堤３６の通水路と開口部３７とを開いて領域内の濁度の変化を観測した。
図４は濁度計による計測値の経時変化を示したものである。
図の縦軸には、濁度計による濁度について懸濁水投入時の初期濁度に対する比で示しており、濁度比が０となれば、領域内の水が水路３３の水と同じになり完全に交換されたことを示すものである。
３個所にセットした各濁度計Ａ，Ｂ，Ｃはほぼ同様に変化し、着実な濁度の低下を示している。目視観測によっても、水交換の状況は確認された。
以上の実験結果によって、本発明にかかる防波堤による交換機能が確認できた。
【００１３】
図５に示したように、防波堤の通水路５１はステップ型としてもよい。
この場合も、スロープ型の通水路を備えた防波堤と同様に海水交換機能が得られる。
【００１４】
以上のように、通水路の形状としては、ステップ型とスロープ型の二つの例を示したが、当然他の形状の通水路も実施可能である。
図６の（ａ）に示したような曲線型でも、図６の（ｂ）に示したようなステップ型とスロープ型とを組み合わせた形状でもよい。
【００１５】
なお、通水路の断面積の大きさや、通水路の数は、波の透過率や水の循環性等の条件に応じて設定するとよい。断面形状は正方形に限るものではなく、長方形や円形、長円等種々の形状が可能である。また、通水路の断面積の大きさは一定にしなくてもよく、例えば、外側開口をロート状にしてもよい。
特に、通水路の外側開口の高さは、現地における潮位や波高を考慮して決定する必要がある。図７に示したように、港外側では、通水路は静水位より高い位置にあるが、波動による波峰が通水路に到達あるいは越流するように配置する。
通常は、必要とされる海水交換量は大きなものではなく、図７に示したような状況は、常時必要な訳ではなく、一日に数回出現できるように設定すれば充分である。また、現地の港湾の汚濁負荷量を考慮することも必要である。
従って、短時間の条件としては、前記通水路の外側開口が、波峰より低く静水位より高ければ外側開口を越えた波峰の部分の流入が確保できるのである。そして、長時間の条件としては、前記通水路の外側開口は、満潮時の潮位より低く、干潮時の潮位より高ければよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の防波堤によれば、外側開口から流入した水を内側開口へ流して防波堤の内側に流入させることができるので、海水交換機能が実現できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる防波堤の実施の形態の概略断面図である。
【図２】本発明にかかる防波堤の実施の形態の概略断面図である。
【図３】実験水路の概要図である。
【図４】実験による濁度変化の観測結果である。
【図５】別の実施形態の防波堤の概略断面図である。
【図６】さらに別の実施形態の防波堤の概略断面図である。
【図７】波動の説明図である。
【図８】従来例の通水路を備えた防波堤の概略断面図である。
【図９】波動における水粒子の運動と通水路の作用を説明する図である。
【図１０】海水交換機能を備えた防波堤による水質改善を説明する図である。
【符号の説明】
１　　防波堤
２　　通水路
２１　外側開口
２２　内側開口
【図１】
2004011220.tif 000003
【図２】
2004011220.tif 000004
【図３】
2004011220.tif 000005
【図４】
2004011220.tif 000006
【図５】
2004011220.tif 000007
【図６】
2004011220.tif 000008
【図７】
2004011220.tif 000009
【図８】
2004011220.tif 000010
【図９】
2004011220.tif 000011
【図１０】
2004011220.tif 000012