(57)【要約】【課題】津波波形の先端部分の立ち上がり波形と長い周期の波を連続的に造波して、実際の津波に近い波を再現することができる造波装置および造波方法を提供する。【解決手段】水槽２の内部に、間隔をあけて測定対象物８と貯水部３とを配置する。貯水部３の測定対象物８側の面を構成する仕切り板４を上方移動させて、貯水部３の中の水Ｗを測定対象物８に向かって流出させることで波Ｔを発生させる。流出させた水Ｗを貯水部３に循環させるとともに、仕切り板４と測定対象物８との間で波Ｔの波高を波高センサ７により検知し、水位計１４により貯水部３の水位を検知し、これら検知データと予め決定された波形データとに基づいて仕切り板４の動きを制御部６によって制御し、移動機構５により仕切り板４を上下移動させる。制御部６による開口高さの制御を逐次継続することで予め決定された波形データに近似した波Ｔを再現する。【選択図】図１
2017009587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物が内部に配置される水槽と、この水槽の内部に前記測定対象物に対して水槽の長手方向に間隔をあけて設置される貯水部と、この貯水部の前記測定対象物側の面を構成する仕切り板と、この仕切り板を上下移動させる移動機構とを備えて、前記仕切り板の上方移動によって開口した前記貯水部の前記測定対象物側から前記測定対象物に向かって流出させたこの貯水部の中の水によって波を発生させる造波装置において、
前記流出させた水を前記貯水部に循環させる循環手段と、前記仕切り板の上下移動を制御する制御部と、前記仕切り板と前記測定対象物との間で前記波の波高を検知する波高センサとを備え、前記波高センサによる検知データおよび予め決定された波形データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御することにより、前記流出させた水によって前記水槽の内部に、前記予め決定された波形データに近似した波形を有する波を発生させることを特徴とする造波装置。
【請求項２】
前記水槽を上側底面と下側底面とを有する二重底面構造に形成し、前記上側底面上に前記測定対象物および前記貯水部が配置され、前記上側底面と前記下側底面との間に形成された溜水部と、前記上側底面の長手方向両端部に形成された上下に貫通する連通部とを設け、前記連通部を通じて前記溜水部に流入した前記水を前記循環手段により前記貯水部に循環させる請求項１に記載の造波装置。
【請求項３】
前記貯水部の水位を一定に維持する構成にした請求項１または２に記載の造波装置。
【請求項４】
前記貯水部の中の水を前記仕切り板とは対向する側にオーバーフローさせることにより、前記貯水部の水位を一定に維持する構成にした請求項３に記載の造波装置。
【請求項５】
前記貯水部の水位を測定する水位計を備え、前記水位計による検知データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御する請求項１または２に記載の造波装置。
【請求項６】
前記仕切り板を前記水槽の長手方向の任意の位置に固定するフレームと、このフレームと前記仕切り板との間に介在して前記仕切り板に当接する上下方向に延設されたベアリング付きレールとを備えた請求項１〜５のいずれかに記載の造波装置。
【請求項７】
前記貯水部の前記循環させる水が流入する位置よりも前記仕切り板側の位置に内設置される整流体を備えた請求項１〜６のいずれかに記載の造波装置。
【請求項８】
前記測定対象物よりも前記流出させた水の流出方向下流側に設置される消波体を備えた請求項１〜７のいずれかに記載の造波装置。
【請求項９】
前記測定対象物よりも前記流出させた水の流出方向下流側に可動堰を備え、前記測定対象物と前記可動堰との間に水が貯留されて、この水の水位が前記可動堰により変更できる構成にした請求項１〜８のいずれかに記載の造波装置。
【請求項１０】
水槽の内部に、水槽の長手方向に間隔をあけて測定対象物と貯水部とを配置し、この貯水部の前記測定対象物側の面を構成する仕切り板を上方移動させることにより、前記貯水部の前記測定対象物側を開口させて前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させ、この流出させた水によって波を発生させる造波方法において、
前記流出させた水を前記貯水部に循環させるとともに、前記仕切り板と前記測定対象物との間で前記波の波高を波高センサにより検知し、この検知データおよび予め決定された波形データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御することにより、前記流出させた水によって前記予め決定された波形データに近似した波形を有する波を発生させることを特徴とする造波方法。
【請求項１１】
前記水槽が上側底面と下側底面とを有する二重底面構造であり、前記上側底面上に前記測定対象物および前記貯水部を配置し、前記上側底面と前記下側底面との間に溜水部を形成して、前記上側底面の長手方向両端部に上下に貫通する連通部を設け、前記連通部を通じて前記溜水部に流入した前記水を前記貯水部に循環させる請求項１０に記載の造波方法。
【請求項１２】
前記水槽内部の前記測定対象物と前記仕切り板との間に所定水位の水が存在する状態で前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させる請求項１０または１１に記載の造波方法。
【請求項１３】
前記水槽内部の前記測定対象物と前記仕切り板との間に水が存在しない状態で前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させる請求項１０または１１に記載の造波方法。
【請求項１４】
前記貯水部の水位を一定に維持しつつ、前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させる請求項１０〜１３のいずれかに記載の造波方法。
【請求項１５】
前記貯水部の中の水を前記仕切り板とは対向する側にオーバーフローさせて前記貯水部の水位を一定に維持する請求項１４に記載の造波方法。
【請求項１６】
前記貯水部の水位を水位計により検知し、この検知データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御する請求項１０〜１３のいずれかに記載の造波方法。
【請求項１７】
前記仕切り板を、上下方向に延設されて前記仕切り板に当接するベアリング付きレールを介在させてフレームによって前記水槽の長手方向の任意の位置に固定する請求項１０〜１６のいずれかに記載の造波方法。
【請求項１８】
前記貯水部に循環させた水を、前記貯水部に内設した整流体を通過させて前記仕切り板側に供給する請求項１０〜１７のいずれかに記載の造波方法。
【請求項１９】
前記測定対象物よりも前記流出させた水の流出方向下流側に押し寄せる前記波を、消波体により消波する請求項１０〜１８のいずれかに記載の造波方法。
【請求項２０】
前記測定対象物よりも前記流出させた水の流出方向下流側に可動堰を設け、前記測定対象物と前記可動堰との間に水を所定の水位で貯留した状態で前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させ、波高センサにより前記測定対象物と前記可動堰との間に貯留されている水の水位を検知し、この検知データと予め決定された水位データに基づいて、前記可動堰の上下高さを変更することにより前記測定対象物と前記可動堰との間に貯留されている水を所定の水位に制御する請求項１０〜１９のいずれかに記載の造波方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造波装置および造波方法に関し、さらに詳しくは、津波波形の先端部分の立ち上がり波形（段波）と長い周期の波（長周期波）を連続的に造波して、実際の津波に近い波を再現することができる造波装置および造波方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
津波の発生原因の多くは海域の海底地震により発生し、水平スケールでは数十〜１００ｋｍの範囲で数ｍの海面の変位が生じて海域全体に伝播していく。そのため、津波の周期は数分から数十分と非常に長く、津波の先端が浅海域に到達すると急激に波高が増加して先端部には段波が発生する。
【０００３】
従来、津波を対象とした水理実験を行う場合、ピストン式やポンプ式の造波装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、従来の造波装置では、津波波形の先端部分の立ち上がり波形と長い周期の波を同時に再現することは困難であった。例えば、ピストン式は造波板を長周期で動かして造波するが、津波のような波高の大きな波を再現する場合には、造波板を長距離にわたって移動させる必要があり、大規模な施設が必要となる。そのため、周期の長い正弦波や孤立波を造波して、津波波形の先端部分の立ち上がり波形のみを対象とする水理実験を行うにとどまっていた。
【０００４】
ポンプ式は長周期の波を造波することが可能であるが、ポンプの特性から急激に立ち上がる波形を造波することが困難であり、津波のような波高の大きい波を造波する場合には、大容量のポンプが必要となる。このように、従来の造波方法では、津波に近い波を再現するには大規模な施設が必要となるため、津波に近い波を再現して水理実験を行うことは困難であった。そこで、大規模な施設を必要とせず、津波に近い波を再現できる造波装置および造波方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８１８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は津波波形の先端部分の立ち上がり波形（段波）と長い周期の波（長周期波）を連続的に造波して、実際の津波に近い波を再現することができる造波装置および造波方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の造波装置は、測定対象物が内部に配置される水槽と、この水槽の内部に前記測定対象物に対して水槽の長手方向に間隔をあけて設置される貯水部と、この貯水部の前記測定対象物側の面を構成する仕切り板と、この仕切り板を上下移動させる移動機構とを備えて、前記仕切り板の上方移動によって開口した前記貯水部の前記測定対象物側から前記測定対象物に向かって流出させたこの貯水部の中の水によって波を発生させる造波装置において、前記流出させた水を前記貯水部に循環させる循環手段と、前記仕切り板の上下移動を制御する制御部と、前記仕切り板と前記測定対象物との間で前記波の波高を検知する波高センサとを備え、前記波高センサによる検知データおよび予め決定された波形データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御することにより、前記流出させた水によって前記水槽の内部に、前記予め決定された波形データに近似した波形を有する波を発生させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の造波方法は、水槽の内部に、水槽の長手方向に間隔をあけて測定対象物と貯水部とを配置し、この貯水部の前記測定対象物側の面を構成する仕切り板を上方移動させることにより、前記貯水部の前記測定対象物側を開口させて前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させ、この流出させた水によって波を発生させる造波方法において、前記流出させた水を前記貯水部に循環させるとともに、前記仕切り板と前記測定対象物との間で前記波の波高を波高センサにより検知し、この検知データおよび予め決定された波形データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御することにより、前記流出させた水によって前記予め決定された波形データに近似した波形を有する波を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水槽の内部で貯水部から測定対象物に向かって流出させた水を貯水部に循環させるので測定対象物に向かって連続的に水を流出させることができる。そして、仕切り板と測定対象物との間で波の波高を波高センサにより検知し、この検知データおよび予め決定された波形データに基づいて仕切り板の上下移動を制御するので、必要な波形データを用いれば、様々な波長や周期、波高の波を発生させるだけでなく、津波波形の先端部分の立ち上がり波形（段波）と長い周期の波（長周期波）を連続的に造波して、実際の津波に近い波を再現することができる。
【００１０】
本発明では、前記水槽を上側底面と下側底面とを有する二重底面構造に形成し、上側底面上に前記測定対象物および前記貯水部が配置され、上側底面と下側底面との間に形成された溜水部と、上側底面の長手方向両端部に形成された上下に貫通する連通部とを設け、連通部を通じて溜水部に流入した水を前記循環手段により貯水部に循環させることもできる。この場合、貯水部から流出させた水は連通部を通じて適度に溜水部に流入するので、上側底面上に存在する水の量が過不足なく適正化する。そのため、安定して継続的に水を循環させることができる。
【００１１】
前記水槽内部の前記測定対象物と前記仕切り板との間に所定水位の水が存在する状態で前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させると、海上の津波を再現することができる。前記水槽内部の前記測定対象物と前記仕切り板との間に水が存在しない状態で前記貯水部の中の水を前記測定対象物に向かって流出させると、陸上に氾濫する津波を再現することができる。
【００１２】
貯水部の水位を一定に維持する構成にすることもできる。この構成にすると、流出させる水の水圧が一定になるので安定した波を発生させることができる。
【００１３】
貯水部の中の水を仕切り板とは対向する側にオーバーフローさせることにより、前記貯水部の上限水位を一定に維持する構成にすることもできる。この構成にすると、非常に簡易な構成で貯水部の水位を一定に維持することができる。
【００１４】
前記貯水部の水位を測定する水位計を備え、水位計による検知データに基づいて前記仕切り板の上下移動を制御する構成にすることもできる。この構成にすると、貯水部の水位が変化する場合においても予め決定された波形データに近似した波形を有する波を精度よく発生させることができる。
【００１５】
前記仕切り板を、上下方向に延設されて仕切り板に当接するベアリング付きレールを介在させてフレームによって前記水槽の長手方向の任意の位置に固定できる構成にすることもできる。この構成にすると、造波距離を任意に設定可能にしつつ、仕切り板を安定して水槽に固定できる。しかも、仕切り板の上下動が円滑に精度よく行なえる。
【００１６】
前記貯水部に循環させた水を、貯水部に内設した整流体を通過させて前記仕切り板側に供給する構成にすることもできる。この構成にすると、貯水部に循環させた水の流れに起因する波や不要な乱れを、貯水部から測定対象物に向かって流出させる水に対して与えることを回避できる。これにより、予め決定された波形データに近似した波形を有する波をより精度よく再現できる。
【００１７】
前記測定対象物よりも流出させた水の流出方向下流側に押し寄せる波を、消波体により消波する構成にすることもできる。この構成にすると、測定対象物を超えた波が反射して戻ることを防止することができるので不要な反射波による影響を受けることなく、より精度の高い測定結果を得ることができる。
【００１８】
前記測定対象物よりも前記流出させた水の流出方向下流側に可動堰を備え、この可動堰により前記測定対象物と前記可動堰との間に貯留されている水の水位を変更できる構成にすることもできる。この構成にすると、津波が防波堤内に進入したときの堤内側の状況を再現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の造波装置の実施形態を水槽長手方向断面視で例示する説明図である。
【図２】図１の貯水部付近を拡大した説明図である。
【図３】図１の造波装置の水槽およびその内部の状態を平面視で例示する説明図である。
【図４】本発明の造波装置により上側底面上に所定水位の水が存在しない状態で発生させる段波と長周期波を水槽長手方向断面視で模式的に例示する説明図である。
【図５】本発明の造波装置の別の実施形態を水槽長手方向断面視で例示する説明図である。
【図６】図５の造波装置の水槽およびその内部の状態を平面視で例示する説明図である。
【図７】本発明の造波装置により上側底面上に所定水位の水が存在する状態で発生させる段波と長周期波を水槽長手方向断面視で模式的に例示する説明図である。
【図８】本発明の造波装置のさらに別の実施形態を水槽長手方向断面視で例示する説明図である。
【図９】本発明の造波装置のさらに別の実施形態を水槽長手方向断面視で例示する説明図である。
【図１０】従来の造波装置により発生させる段波を水槽長手方向断面視で模式的に例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の造波装置および方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜３に例示する本発明の造波装置１は、測定対象物８が内部に配置される水槽２と、水槽２内に配置される貯水部３と、貯水部３の側面を構成する仕切り板４と、仕切り板４を上下移動させる移動機構５とを備えている。この造波装置１はさらに、仕切り板４の上下移動を制御する制御部６と、制御部６に検知データが入力される波高センサ７と、貯水部３から流出させた水Ｗを再び貯水部３に循環させる循環手段９とを備えている。尚、図面では水槽２の長手方向を矢印Ｘ、幅方向を矢印Ｙで示している。
【００２２】
さらに、この実施形態では、仕切り板４を水槽２に固定するフレーム１０と、フレーム１０と仕切り板４との間に介在するベアリング付きレール１１と、貯水部３内に設置される整流体１２と、水槽２内に配置される消波体１３と、貯水部３の上方に設置される水位計１４とを備えている。貯水部３は水槽２の長手方向一端部に配置され、測定対象物８は水槽２の長手方向他端部に配置されている。
【００２３】
水槽２は上面を開口した直方体形状であり、長さは例えば１０〜１００ｍ、幅は０．３〜２．０ｍ、高さは０．５〜２．０ｍ程度である。幅寸法は一定であり、底面は水平になっている。水槽２の側面は例えば透明ガラスにより形成され、適宜、金属製の部材で補強される。
【００２４】
この実施形態では、水槽２は上側底面２ａと下側底面２ｂで構成される二重底面構造になっている。上側底面２ａおよび下側底面２ｂは、互いに水平になっていて、両者の間には溜水部２ｅが形成されている。上側底面２ａの長手方向両端部には上下に貫通する連通部２ｃ、２ｄが設けられている。溜水部２ｅの長手方向他端部（測定対象物８側）には、窪み部２ｆが設けられている。
【００２５】
貯水部３は、水槽２の幅方向全長に延びる仕切り板４と、仕切り板４と対向して水槽２の長手方向に間隔をあけて配置される側板３ａとを備えている。側板３ａは、上側底面２ａから上方に延設され、水槽２の幅方向全長に延びている。仕切り板４は、側板３ａよりも測定対象物８側に配置され、下方移動するとその下端が上側底面２ａに当接する。この仕切り板４と側板３ａとで水槽２の長手方向の一部が区画されて、両者の間に水Ｗが貯水される。即ち、一定の水位を超えると水Ｗが側板３ａからオーバーフローする構造になっている。貯水部３の貯水容量は任意に設定することができる。
【００２６】
仕切り板４の高さ寸法は側板３ａの高さ寸法以上に設定される。仕切り板４および側板３ａの高さ寸法を変更することにより、貯水部３の貯水容量を変えることができる。
【００２７】
移動機構５としてはアクチュエータを用いることができ、例えば、電動シリンダや油圧式シリンダ等を使用する。移動機構５は複数設けることもできる。
【００２８】
フレーム１０は、直方体を形成するフレーム構造の外枠フレーム１０ｃと、外枠フレーム１０ｃを水槽２の上端部に固定する固定具１０ｄと、外枠フレーム１０ｃから下方に延設された平板状の耐水圧フレーム１０ａと、移動機構５を外枠フレーム１０ｃに固定する支持フレーム１０ｂとで構成されている。耐水圧フレーム１０ａは、仕切り板４と対向配置されるとともに、上下方向に延設されたベアリング付きレール１１が固定されている。このベアリング付きレール１１が仕切り板４に当接して、仕切り板４の上下移動をガイドする。
【００２９】
耐水圧フレーム１０ａの幅寸法は、仕切り板４の幅寸法と略同一になっている。耐水圧フレーム１０ａの下端位置は、仕切り板４の後述する開口高さＨ１（Ｈ２）の上端位置よりも高い位置に設定される。
【００３０】
支持フレーム１０ｂにより、移動機構５の非可動部（シリンダ）がしっかりと外枠フレーム１０ｃに固定される。これにより、移動機構５の可動部（ロッド）は安定して上下方向に進退移動し、これに伴ない、仕切り板４が上下移動する。
【００３１】
このフレーム１０は水槽２の長手方向に対して、任意の位置で固定具１０ｄによって固定される。これにより、仕切り板４を水槽２の長手方向の任意の位置に配置できる。フレーム１０に対して仕切り板４を水槽２の長手方向の任意の位置で固定させる構成にすることもできる。
【００３２】
制御部６は入力手段と演算機能とを備えていて、移動機構５、波高センサ７および水位計１４が有線または無線で接続されている。制御部６には、発生させたい波の波形データが時系列で入力される。この予め入力された波形データと、波高センサ７から逐次入力される波高データおよび水位計１４から逐次入力される水位データとに基づいて、制御部６は予め決定された波形データの波を発生させるために必要な仕切り板４の上下移動量を演算する。そして、移動機構５に対して、演算により算出された移動量で仕切り板４を上下移動させる指令を出す。
【００３３】
制御部６としては、入力手段と演算機能とを兼ね備えたパーソナルコンピュータ等を用いることができる。入力手段と演算機能とをそれぞれ別の機器に分担させることもできる。
【００３４】
波高センサ７は、仕切り板４と測定対象物８との間で波Ｔの波高を検知する。波高センサ７としては超音波波高計や容量式波高計等を用いることができる。波高センサ７は例えば、水槽２の上端で幅方向に架けられた梁を介して取付けられて、波Ｔの幅方向中央部の波高を検知する。
【００３５】
波高センサ７の設置数は単数でも複数でもよいが、より正確に波Ｔの状況を把握するには複数の波高センサ７を水槽２の長手方向に間隔をあけて設けることが望ましい。
【００３６】
測定対象物８は波Ｔの影響を測定、把握したい対象物である。測定対象物８としては、陸上に氾濫する津波を再現する場合には工場のタンクやビルの模型等を例示できる。海上の津波を再現する場合には防波堤等の護岸構造物の模型等を例示できる。水槽２の幅方向全長或いは幅方向全長に近づけて延在する測定対象物８を用いるとより実際の状況に即したデータを広範囲で取得することができる。上側底面２ａに盛り土をするなどして実際の現場と近い状況を再現すると、より実際の状況に即したデータを得ることができる。尚、水槽２の幅方向端部におけるデータは、反射や干渉等の様々な影響が多く含まれているので、幅方向中央部のデータを用いて分析する。
【００３７】
この実施形態の循環手段９は、溜水部２ｅと貯水部３とを繋ぐ導水管９ｂと、導水管９ｂに接続されるポンプ９ａとで構成されている。この循環手段９により、溜水部２ｅに溜まった水Ｗを吸水口９ｃから吸水し、貯水部３の上部に設けられた排出口９ｄから貯水部３に水Ｗを供給する。
【００３８】
貯水部３には、波Ｔを形成するために排出するべき水量を常に確保しておく必要があるため、ポンプ９ａはできるだけ送水容量の大きいものを用いることが望ましい。或いは、ポンプ９ａを複数台設置するとよい。また、例えば、ポンプ９ａを制御装置６に有線または無線で接続し、制御装置６の指令に従ってポンプ９ａの単位時間当たりの送水量を変化させる構成にすることもできる。この実施形態では、送水容量の大きいポンプ９ａを用いることによって貯水部３内を常に満水状態を保ち、側板３ａの上端から水Ｗがオーバーフローさせることで貯水部３の水位が一定に保たれる構成になっている。
【００３９】
整流体１２は、貯水部３内の水流を一定に整える部材である。例えば、多数の貫通孔が形成された板などを整流体１２として用いることができる。整流体１２としては他にも管状式、ベン式等の整流装置を用いることもできる。整流体１２は、ポンプ９ａによる供給される水Ｗの影響による貯水部３内の水流の乱れを整えるために、排出口９ｄよりも仕切り板４側の位置に配置されることが望ましい。
【００４０】
消波体１３は、測定対象物８よりも貯水部３から流出させた水Ｗの流出方向下流側に配置される。消波体１３に波Ｔが衝突すると波Ｔの力は分散され、波Ｔが反射することを防ぐことができる。消波体１３はこのように、波Ｔが反射することを防止できる構成であればよい。この実施形態では、消波体１３として樹脂製の強固な立体網状構造体を用いていて、その空隙と配置密度の粗さ（粗度）により波のエネルギーを吸収する構成になっている。消波体１３は溜水部２ｅ（窪み部２ｆ）の下端部まで延在させるとよい。
【００４１】
水位計１４は、貯水部３の整流体１２よりも下流側の水位を測定する。この実施形態では、水面との距離を測定する水位計１４を水槽２の上端で幅方向に架けられた梁に取付けているが、貯水部３内部に設置するタイプの水位計１４を用いることもできる。水位計１４としては、波高センサ７と同様のものを用いることもできる。
【００４２】
貯水部３から流出させている水Ｗの量よりも、貯水部３に供給している水Ｗの量が少ない場合は、貯水部３の水位は変化する。また、側板３ａから水Ｗがオーバーフローしている場合でも、整流体１２の影響によって貯水部３の整流体１２よりも下流側の水位は、側板３ａの上端よりも低くなることがある。水位計１４は必須ではないが、これらの場合には、水位計１４によって貯水部３の実質的な水位を精度よく把握することができる。
【００４３】
本発明の造波装置１は、陸上に氾濫した津波と海上の津波とを再現することができるが、この実施形態では、陸上に氾濫した津波を再現する場合の造波方法の工程を以下に説明する。
【００４４】
陸上に氾濫した津波を再現する場合には、測定対象物８を上側底面２ａ上の所定の位置に配置する。必要な場合は現場の状況を盛り土等によって再現する。制御部６には、再現したい波の波形データを入力する。仕切り板４をフレーム１０によって水槽２の所定の位置に固定する。仕切り板４の下端を上側底面２ａに当接させた状態の貯水部３には、側板３ａから水Ｗがオーバーフローする状態になるように十分な量の水Ｗを貯めておく。
【００４５】
上記の準備を終えた後に制御部６に実験開始の指令を入力する。制御部６に実験開始の指令を入力すると、仕切り板４を予め決定された波を発生させるために適した開口高さＨ１まで上方に移動させる指令が制御部６から移動機構５に入力される。これにより、移動機構５によって仕切り板４はベアリング付レール１１を介して耐水圧フレーム１０ａに沿って上方に移動する。仕切り板４の上方移動により形成された開口から貯水部３内の水Ｗを流出させる。貯水部３から流出させた水Ｗは上側底面２ａ上を測定対象物８に向かって流れて波Ｔを形成する。
【００４６】
この波Ｔの波高は波高センサ７によって逐次検知され、検知された波高データは逐次制御部６に入力される。制御部６は波高センサ７から入力された検知データおよび水位計１４から入力された検知データと、予め決定された波形データとに基づいて適した開口高さＨ１を算出し、算出した開口高さＨ１になるように仕切り板４の上下移動を逐次制御することにより流出させる水量をコントロールする。
【００４７】
上側底面２ａ上に水が存在しない状態で貯水部３の中の水Ｗを測定対象物８に向かって流出させる場合の仕切り板４の開口高さＨ１は、例えば、スルースゲートからの自由流出をモデルにした下記の流量式（１）に基づいて決定される。
2017009587.tif 000003
ここでＱは流出させる水の流量、Ｃｃは収縮係数、ａは仕切り板４の開口高さＨ１、Ｂは流出幅（仕切り板４の幅）、ｈ０は貯水部３の水深、ｇは重力加速度である。
【００４８】
波高センサ７による波高の検知および水位計１４による水位の検知と、制御部６による仕切り板４の上下移動制御とを逐次繰り返すことで予め決定された波形データに近似した波形を有する波Ｔを再現することが可能になる。したがって、様々な波長や周期、波高の波を発生させることが可能になる。また、後述するように長周期波を発生させることも可能になっている。波Ｔは上側底面２ａ上を進み、やがて上側底面２ａ上の下流側に配置された測定対象物８と衝突する。実験の目的に応じて、波Ｔと測定対象物８とが衝突している状況のデータを記録し、分析を行う。
【００４９】
測定対象物８と衝突して、測定対象物８を超えた波Ｔは消波体１３によって消波された後に、連通部２ｃを通って、溜水部２ｅ（窪み部２ｆ）に流れ込む。溜水部２ｅ（窪み部２ｆ）に流れ込んだ水Ｗは、吸水口９ｃから導水管９ｂを通してポンプ９ａによって吸水され、排出口９ｄから再び貯水部３に供給される。このように、水槽２内の水Ｗは貯水部３から流出されてから貯水部３に戻るまでの上記の工程を繰り返し、循環する。
【００５０】
この造波装置１により津波波形の先端部分の立ち上がり波形（段波）と長い周期の波（長周期波）を同時に再現する方法を以下に説明する。
【００５１】
従来の造波装置では図１０で示すように、仕切り板４を上方移動させることにより、貯水部３の水Ｗを流出させて段波Ｔ１を発生させる。しかし、貯水部３に貯水されていた水量しか流出させることができず、仕切り板４の上下移動制御も行わないので長時間安定した長周期波を再現できない。
【００５２】
一方、この造波装置１は循環手段９により貯水部３に継続して水Ｗが供給される。したがって、仕切り板４を開口して、段波Ｔ１を発生させた後にも貯水部３の水Ｗが尽きることはない。
【００５３】
制御部６に再現させたい波の波形データを入力しておけば、仕切り板４を、波高センサ７の検知データおよび水位計１４から入力された検知データと、予め決定された波の波形データとに基づいて、仕切り板４を上下動させることで、開口高さＨ１を変化させながら継続的に水Ｗを流出させることができる。これにより、図４に例示するように、長周期波Ｔ２を発生させることができる。したがって、本発明の造波装置１は、津波のような津波波形の先端部分の立ち上がり波形（段波Ｔ１）と長い周期の波（長周期波Ｔ２）を同時に発生させ、津波が引き波にかわるまでの半周期の状態を再現することができる。
【００５４】
この実施形態では、上側底面２ａ上に水Ｗが存在しない状態で貯水部３の中の水Ｗを測定対象物８に向かって流出させているので、陸上に氾濫する津波を再現することができる。
【００５５】
水槽２を二重底面構造に形成し、連通部２ｃ、２ｄ、溜水部２ｅを設けているので、貯水部３から流出させた水Ｗは連通部２ｃ、２ｄを通じて適度に溜水部２ｅに流入する。したがって、上側底面２ａ上に水Ｗがあふれることがない。そして、溜水部２ｅに溜まっている水Ｗと上側底面２ａ上の水Ｗは、二重底面構造を採用することで分断されて連続していないので、互いに干渉し合うこともない。また、側板３ａからオーバーフローした水Ｗは連通部２ｄを通って溜水部２ｅに流れ込む。このように、溜水部２ｅがバッファとして機能して、上側底面２ａ上に存在する水Ｗの量が過不足なく適正化する。そのため、安定して継続的に水Ｗを循環させることができる。
【００５６】
一定の水位を超えると水がオーバーフローする構造の側板３ａを貯水部３に設けているので、簡易な構造で貯水部３の水位を一定に維持することができる。貯水部３の水位を一定に維持すると流出させる水Ｗの水圧が一定になるので安定した波Ｔを発生させることができる。
【００５７】
仕切り板４を、フレーム１０によって水槽２の長手方向の任意の位置に固定できる構成にしているので、造波距離を自由に設定できる。また、仕切り板４が貯水部３内の水Ｗから受ける水圧を耐水圧フレーム１０ａが受け止める構造になっていて、さらにはベアリング付きレール１１を介在させているので、仕切り板４の上下移動が円滑に精度よく行なえる。長周期波を発生させるには、微小で迅速な仕切り板４の上下移動が必要となるので、このベアリング付きレール１１は非常に有益である。
【００５８】
また、貯水部３に循環させた水Ｗを、整流体１２を通過させて仕切り板４側に供給しているので、貯水部３に循環させた水Ｗの流れに起因する波や不要な乱れを、貯水部３から測定対象物８に向かって流出させる貯水部３内の水Ｗに対して与えることを回避するには有利になっている。これにより、予め決定された波形データに近似した波形を有する波Ｔをより精度よく再現するには有利になっている。
【００５９】
測定対象物８よりも下流側に押し寄せる波Ｔを、消波体１３を用いて消波する構成にしているので、測定対象物８を超えた波Ｔが反射して戻ることを防止するには有利になっている。それ故、不要な反射波による影響を受けることなく、より精度の高い測定結果を得ることができる。この実施形態では、下流側に押し寄せる波Ｔをさらに下側底面２ｂに向って落下させて消波するので、不要な反射波の影響を排除するには益々有利になっている。
【００６０】
また、仕切り板４の上下移動を制御する際に水位計１４による検知データも考慮する構成にしているので、貯水部３の水位が変化する場合においても、予め決定された波形データに近似した波形を有する波Ｔを精度よく発生させることができる。
【００６１】
図５〜６に例示する造波装置１は、図１〜３で例示した造波装置１の上側底面２ａ上に堰１５を設けている。その他の構成は、実質的に図１〜３の造波装置１と同じである。
【００６２】
堰１５は、仕切り板４と連通部２ｃとの間の所定の位置に配置され、上側底面２ａから上方に延設され、水槽２の幅方向全長に延びている。仕切り板１４と堰１５とで仕切られた範囲に水Ｗを張ることで海上を再現する。この実施形態では、上側底面２ａの連通部２ｃ側端部に板状の堰１５を設置している。
【００６３】
この造波装置１を用いて海上の津波を再現する場合の造波方法の工程を以下に説明する。制御部６に実験開始の指令を入力するまでの準備段階と、仕切り板４の開口高さＨ２を決定する流量式とが陸上に氾濫する津波を再現する場合と異なるが、その他においては同様である。
【００６４】
準備段階においては、まず、測定対象物８を上側底面２ａ上の所定の位置に配置する。必要な場合は現場の海底の状況を盛り砂等によって再現する。制御部６には、再現したい波の波形データを入力する。仕切り板４をフレーム１０によって水槽２の所定の位置に固定する。仕切り板４の下端を上側底面２ａに当接させた状態の貯水部３には、十分な量の水Ｗを貯めておく。
【００６５】
仕切り板４の下端を上側底面２ａに当接させた状態で、堰１５と仕切り板４とで仕切られた範囲に再現したい海上の水深に対応する水深Ｄまで水Ｗを張る。そして、水面が安定した状態になった後に制御部６に実験開始の指令を入力し、実験を開始する。その後は、図１〜３で示した実施形態と同様である。
【００６６】
上側底面２ａ上に水Ｗが存在する状態で貯水部３の中の水Ｗを測定対象物８に向かって流出させる場合の仕切り板４の開口高さＨ２は、例えば、スルースゲートからのもぐり流出をモデルにした下記の流量式（２）に基づいて決定される。
2017009587.tif 000004
ここでＱは流出させる水の流量、Ｃｃは収縮係数、ａは仕切り板４の開口高さＨ２、Ｂは流出幅（仕切り板４の幅）、ｈ０は貯水部３の水深（上流側水深）、ｈ１は水深Ｄ（下流水深）、ｇは重力加速度である。
【００６７】
この実施形態では、上側底面２ａ上に所定水位の水Ｗが存在する状態で貯水部３の中の水Ｗを測定対象物８に向かって流出させるので、図７に示すように、津波のような津波波形の先端部分の立ち上がり波形（段波Ｔ１）と長い周期の波（長周期波Ｔ２）を同時に発生させ、海上の津波が引き波にかわるまでの半周期の状態を再現することができる。
【００６８】
この実施形態では、堰１５と仕切り板４とで仕切られた範囲に水Ｗを張っているが、水槽２の幅方向全長に延在する測定対象物８を用いて、測定対象物８と仕切り板１４とで仕切られた範囲に水Ｗを張る構成にすることもできる。この場合には、堰１５を設けることなく海上を再現することができる。
【００６９】
水槽２は二重底面構造ではなく、図８で示すように、通常の底面にすることもできる。この実施形態では、水槽２の底面の長手方向他端部（測定対象物８側）に貯水部３から流出させた水Ｗを一時的に溜めておくタンク１６を設け、タンク１６と貯水部３とを導水管９ｂによって繋ぐことで水Ｗを循環させる構成にしている。この場合には、貯水部３とタンク１６のそれぞれの許容量を大きめに設定するとよい。
【００７０】
図８で示すように、水槽２の底面に緩やかな勾配を持たせて、この底面に波Ｔを発生させる構成にすると、ソリトン分裂波を再現することができる。ソリトン分裂波とは、津波が遡上して行く過程で、波形や水深などの条件により、周期の短い複数の波に分裂し、波高が増幅する現象である。
【００７１】
図９に例示する造波装置１は、図１〜３で例示した造波装置１の上側底面２ａ上に可動堰１７を設けている。測定対象物８は、仕切り板４と可動堰１７との間に配置される。
さらに、測定対象物８と可動堰１７との間の水位を測定する波高センサ７ａ、７ａを設けている。その他の構成は、図１〜３の造波装置１と同じである。
【００７２】
可動堰１７は、仕切り板４と連通部２ｃとの間の所定の位置に配置され、水槽２の幅方向全長に延びている。この実施形態では、上側底面２ａの連通部２ｃ側端部に板状の可動堰１７を設置している。可動堰１７の下端部と上側底面２は、ヒンジ部１７ｂで接続されていて、可動堰１７の上端部１７ａはロッドやワイヤ等を介して吊り上げ部１７ｃによって水槽２の上方から吊り上げられている。吊り上げ部１７ｃは上端部１７ａの吊り上げ高さを変更できる機構を有しており、吊り上げ部１７ｃによってロッドやワイヤ等を上下移動させて上端部１７ａの上下高さを変更する。この実施形態では、吊り上げ部１７ｃは制御部６に有線で接続されており、制御部６で吊り上げ部１７ｃの動きを制御することにより、可動堰１７の先端部１７ａの上下高さを制御する構成になっている。
【００７３】
可動堰１７は、例えば、ヒンジ部１７ｂを油圧シリンダやエアーシリンダ、油圧モータ、電動モータ等で回転駆動させることにより可動堰１７の上端部１７ａの上下高さを変更する構成にすることもできる。それぞれの波高センサ７ａ、７ａは、制御部６に有線で接続されている。
【００７４】
この造波装置１では、防波堤に見立てた測定対象物８と可動堰１７とで仕切られた範囲に水Ｗを貯留することで津波が防波堤内に進入したときの堤内側の状況を再現する。以下に造波方法の工程を説明する。制御部６に実験開始の指令を入力するまでの準備段階と、仕切り板４の開口高さＨ２を決定する流量式は先に示した実施形態と同様である。
【００７５】
準備段階においては、まず、水槽２の幅方向全長に延在する測定対象物８を上側底面２ａ上の可動堰１７よりも上流側の位置に配置する。必要な場合は現場の海底や防波堤付近の状況を盛り砂等によって再現する。
【００７６】
制御部６には、再現したい波の波形データと、再現したい堤内側（測定対象物８と可動堰１７の間）の水位データを入力する。仕切り板４をフレーム１０によって水槽２の所定の位置に固定する。仕切り板４の下端を上側底面２ａに当接させた状態の貯水部３には、十分な量の水Ｗを貯めておく。
【００７７】
仕切り板４の下端を上側底面２ａに当接させた状態で、測定対象物８と仕切り板４とで仕切られた範囲に再現したい海上の水深に対応する水深Ｄまで水Ｗを張る。可動堰１７の先端部１７ａの上下高さを再現したい防波堤内の水位Ｄ１に設定し、測定対象物８と可動堰１７とで仕切られた範囲に水Ｗを張る。そして、水面が水位Ｄ１で安定した状態になった後に制御部６に実験開始の指令を入力し、実験を開始する。
【００７８】
その後の波Ｔを形成する工程は、先に示した実施形態と同様であるが、この実施形態では、さらに、制御部６には波Ｔが測定対象物８を超えて測定対象物８と可動堰１７との間に流入した際に再現したい所定の水位データが予め入力されている。そして、波高センサ７ａから入力された検知データと予め入力されている所定の水位データとに基づいて、可動堰１７を逐次制御する。これにより、測定対象物８と可動堰１７との間の水位を予め入力されている所定の水位に維持する。
【００７９】
この実施形態では、測定対象物８と可動堰１７との間に存在する水Ｗの水位Ｄ１を可動堰１７によって制御することで、津波が防波堤内に進入したときの堤内側の状況を再現することができる。防波堤が被災した際の越流の状況や堤内側のマウンドの洗堀の状況などを再現することが可能となるので、防波堤の被災原因の検証や、防波堤の設計検討などに有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１  造波装置
２  水槽
２ａ  上側底面
２ｂ  下側底面
２ｃ、２ｄ  連通部
２ｅ  溜水部
２ｆ  窪み部
３  貯水部
３ａ  側板
４  仕切り板
５  移動機構
６  制御部
７、７ａ  波高センサ
８  測定対象物
９  循環手段
９ａ  ポンプ
９ｂ  導水管
９ｃ  吸水口
９ｄ  排出口
１０  フレーム
１０ａ  耐水圧フレーム
１０ｂ  支持フレーム
１０ｃ  外枠フレーム
１０ｄ  固定具
１１  ベアリング付レール
１２  整流体
１３  消波体
１４  水位計
１５  堰
１６  タンク
１７  可動堰
１７ａ  上端部
１７ｂ  ヒンジ部
１７ｃ  吊り上げ部
Ｗ  水
Ｔ  波
Ｔ１  段波
Ｔ２  長周期波
【図１】
2017009587.tif 000005
【図２】
2017009587.tif 000006
【図３】
2017009587.tif 000007
【図４】
2017009587.tif 000008
【図５】
2017009587.tif 000009
【図６】
2017009587.tif 000010
【図７】
2017009587.tif 000011
【図８】
2017009587.tif 000012
【図９】
2017009587.tif 000013
【図１０】
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