(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾外と湾内とを区画するように設けられる海水交換防波堤ケーソンであって、ケーソン下部本体の上面に、ケーソン湾内側面に平均潮位と一致する高さの乗り越え頂部を有し、該乗り越え頂部からケーソン湾外側面に向かって下り勾配で傾斜した海水導入斜面を備え、ケーソン下部本体におけるケーソン湾外側面の上部近傍位置に、下端が前記平均潮位に一致し鉛直上方に延設された消波壁を備え、前記ケーソン下部本体の海水導入斜面の最下部を湾外側に突出させた延長部を備えていることを特徴とする海水交換防波堤ケーソン。
【請求項２】
ケーソン下部本体の乗り越え頂部近傍の上部位置に、下端が乗り越え頂部との間に海水流出口を形成して鉛直上方に延設された後壁を備えていることを特徴とする請求項１記載の海水交換防波堤ケーソン。
【請求項３】
海水導入斜面の傾斜角が約１０〜４０゜であることを特徴とする請求項１又は２記載の海水交換防波堤ケーソン。
【請求項４】
海水導入斜面の長さが海水導入斜面に向かう波浪の波長の約１／３０以上であることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の海水交換防波堤ケーソン。
【請求項５】
後壁の下端を水中に延長し、該後壁の水中延長部とケーソン湾内側面との間に海水流出口を形成したことを特徴とする請求項２記載の海水交換防波堤ケーソン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水交換防波堤ケーソンに関し、湾外の波浪が湾内に及ぶのを防止し、且つ湾外の海水と湾内の海水との交換性を高めることができるようにした海水交換防波堤ケーソンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、従来より港湾には、湾外と湾内とを区画する防波堤１を設けて、外海の波浪Ｓ等の影響が湾内に及ぶのを防止している。又、防波堤１の機能としては、このように外海の波浪Ｓが湾内に及ぶのを低減する波透過率の低減を図ると同時に、防波堤１で波浪Ｓが反射しこの反射した波浪Ｓ’が大きいことによって外海の漁場等に対して悪影響を及ぼすことがないように波反射率の低減を図る必要がある。
【０００３】
一方、外海に対して閉鎖性をもつ湾内の内海は、外海の波浪Ｓ等の自然条件に対しても穏やかであるために、船舶の係留、臨界工場等の建設、養殖いけすの設置等、種々の目的に利用されているが、防波堤１で区画された湾内は、閉鎖性をもつために外海の海水との交換（交流）が行われ難く、そのために湾内の海水が汚染する問題が深刻化しており、湾内の閉鎖水域の水質の保全が図れるようにした防波堤の開発が切望されている。
【０００４】
このため、近年、コンクリート或いは鋼とコンクリートによるハイブリッド構造等にて構築され、外海の海水を湾内に取り入れて海水の交換を図るようにした海水交換防波堤ケーソンが提案されるようになってきている。
【０００５】
図９、図１０は夫々従来の海水交換防波堤ケーソンの構成例を示したものであり、図９の海水交換防波堤ケーソン２は、湾外側板３と湾内側板４と頂板５及び底板６からなる箱形の防波堤本体７を、海面から所要の深さに半没する大きさで設けている。
【０００６】
前記防波堤本体７の湾外側板３には、海面８の上下に亘って延びる縦長のスリット孔９が横方向に所要の間隔で複数形成されており、又、湾内側板４には、海面８の下部にて、防波堤本体７内部と湾内とを連通する流水口１０が横方向に所要の間隔で複数形成されている。又、防波堤本体７内における湾外側板３と湾内側板４との間には、底板６から海面８高さ近傍まで延びた中間板１１を設けている。
【０００７】
図９の海水交換防波堤ケーソン２では、湾外からの矢印方向の波浪Ｓは、一部が湾外側板３に衝突して反射し、残りの波浪Ｓはスリット孔９を通過して防波堤本体７内に進入し、防波堤本体７内の水位が上がることにより、湾内側板４と中間板１１との間の海水のポンプ作用によって流水口１０から海水が湾内側に流入することによって、海水の交流が行われるようになっている。
【０００８】
又、図１０に示す海水交換防波堤ケーソン１２は、上端１３が海面８より所要の高さで上方に突出する湾外側板１４を有する下部防波堤本体１５を備えており、該下部防波堤本体１５は、湾外側板１４の内側面の海面８より低い位置から湾内側に向かって下り勾配に傾斜した上側傾斜面１６を上面に形成している。
【０００９】
更に、前記下部防波堤本体１５の上部には、前記上側傾斜面１６に対して所要の間隔を有して対向する下側傾斜面１７を下面に有した上部防波堤本体１８が、横方向に所要の間隔で配置した固定部材１９により固定されている。これにより、固定部材１９の相互間には湾内に向かって下り勾配をもつ流水路２０が横方向に所要の間隔で複数形成されている。
【００１０】
更に、前記下部防波堤本体１５の湾外側板１４と、前記上部防波堤本体１８の湾外側面２１との間には、湾外側板１４の上端１３を乗り越えた海水を貯留して前記流水路２０に導く貯水槽２２を形成するようにしている。
【００１１】
上記図１０に示した海水交換防波堤ケーソン１２では、湾外からの波浪Ｓが矢印方向に作用すると、海面８より突出している湾外側板１４の上端１３を乗り越えて貯水槽２２に流入し、更に上部防波堤本体１８の湾外側面２１に衝突して反射し、一方、貯水槽２２内に流入した海水は、ポンプ作用によって流水路２０を経て湾内側に流入することにより、海水の交換行われるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記図９に示した海水交換防波堤ケーソン２では、スリット孔９を備えた湾外側板３によって、図３に符号Ａで示すように、波透過率及び波反射率を共に低く抑えることができるが、防波堤本体７内の水位が上昇上することによってその海水の一部のポンプ作用により流水口１０から海水を湾内側に流入させる構成であるために、特に波浪Ｓの高さが低い時には、ポンプ作用が十分に働かず、このために湾内側に流入する海水の流量は小さく、よって海水交換流量を余り高めることがきないという問題を有していた。
【００１３】
又、図１０に示した海水交換防波堤ケーソン１２では、上部防波堤本体１８の湾外側面２１によって波浪Ｓを反射させようにしているために、図３に符号Ｂで示すように、波透過率は低く抑えることができる半面、波反射率は大きくなってしまう問題がある。又、波浪Ｓが湾外側板１４の上端１３を乗り越えて貯水槽２２に貯留され、この貯留される海水のポンプ作用によって海水が流水路２０から湾内側に流入することによって海水の交換を行うようにしたものであるため、海水交換流量が小さいという問題を有していた。即ち、波浪Ｓが小さいときには、波浪Ｓが湾外側板１４を乗り越えることができず、そのために、海水交換作用が全く発揮されないという問題を有していた。又、波浪Ｓが乗り越え易いように湾外側板１４の上端高さを低くして海面８に近付けた場合には、貯水槽２２によるポンプ作用が期待できなくなって矢張り海水交換作用を期待できなくなってしまう。
【００１４】
本発明は、かかる従来装置のもつ問題点を解決すべくなしたもので、湾外の波浪が湾内に透過する波透過率及び波浪の波反射率を共に低く抑えることができ、しかも海水交換量を大幅に増加できるようにした海水交換防波堤ケーソンを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、湾外と湾内とを区画するように設けられる海水交換防波堤ケーソンであって、ケーソン下部本体の上面に、ケーソン湾内側面に平均潮位と一致する高さの乗り越え頂部を有し、該乗り越え頂部からケーソン湾外側面に向かって下り勾配で傾斜した海水導入斜面を備え、ケーソン下部本体におけるケーソン湾外側面の上部近傍位置に、下端が前記平均潮位に一致し鉛直上方に延設された消波壁を備え、前記ケーソン下部本体の海水導入斜面の最下部を湾外側に突出させた延長部を備えていることを特徴とする海水交換防波堤ケーソン、に係るものである。
【００１６】
上記手段において、ケーソン下部本体の乗り越え頂部近傍の上部位置に、下端が乗り越え頂部との間に海水流出口を形成して鉛直上方に延設された後壁を備えていてもよい。
【００１７】
又、海水導入斜面の傾斜角が約１０〜４０゜であってもよく、海水導入斜面の長さが海水導入斜面に向かう波浪の波長の約１／３０以上であってもよく、又、後壁の下端を水中に延長し、該後壁の水中延長部とケーソン湾内側面との間に海水流出口を形成するようにしてもよい。
【００１８】
本発明によれば、以下のように作用する。
【００１９】
湾外から海水交換防波堤ケーソンに向かう波浪は、一部が消波壁に衝突して反射されるのみで、残りは海水取入口から海水交換防波堤ケーソン内に導かれるので、消波壁によって波浪が反射する波反射率は減少し、又、海水交換防波堤ケーソン内に導かれる波浪は、平均潮位と略一致する下端を有した消波壁によって制限され、且つ海水交換防波堤ケーソン内に導入された波浪は海水導入斜面上を上昇する際にその勢力が減衰されるので、乗り越え頂部を乗り越えて湾内に流入する波浪の勢いは低下し、よって湾内に対する波透過率も減少する。
【００２０】
更に、海水交換防波堤ケーソン内に導入された波浪は、平均潮位に略一致した乗り越え頂部を乗り越えて湾内側に流入するようになっているので、海水交換流量を大幅に高めることができる。即ち、乗り越え頂部が略平均潮位に一致しているので、波浪の高さが小さい時でも波浪は乗り越え頂部を乗り越えて湾内側に確実に流入するようになり、よって波浪の高さに関係なく、常に良好な海水の交換作用を発揮できる。
【００２１】
又、海水導入斜面を湾外側に延長した延長部を設けることにより、長い海水導入斜面によって、波長の長い波浪に対しても波浪の勢力を効果的に減衰できる。
【００２２】
更に、後壁の下端を水中に延長して、該後壁の水中延長部とケーソン湾内側面との間に海水流出口を形成すると、海水導入斜面を上昇して乗り越え頂部を乗り越えた海水は、後壁に衝突して減衰された後に水中延長部に沿って湾内側の海水中に流入するようになるので、湾内側への波透過率を更に低減できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明の海水交換防波堤ケーソンの一例を示す全体斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【００２５】
図１、図２中２３は、本発明の海水交換防波堤ケーソン２４を構成するケーソン下部本体であり、該ケーソン下部本体２３の上面には、ケーソン湾内側面２５に平均潮位２６（平均海面高さ）と略一致する高さの乗り越え頂部２７を有し、該乗り越え頂部２７からケーソン湾外側面２８に向かって所要の傾斜角αの下り勾配の海水導入斜面２９が形成されている。
【００２６】
なお、海水導入斜面２９の下り勾配の傾斜角αは、水平面に対して例えば約１０〜４０゜程度の角度を有しており、この角度範囲で任意に選定することができる。又、海水導入斜面２９の長さＬは、海水導入斜面２９に向かう波浪Ｓの波長の約１／３０以上としている。
【００２７】
又、ケーソン下部本体２３における海水導入斜面２９の下端近傍の上部位置には、下端３０が前記平均潮位２６に略一致し鉛直上方に延設された消波壁３１を備えている。更に、ケーソン下部本体２３の乗り越え頂部２７近傍の上部位置には、下端３２が乗り越え頂部２７と所要の間隔を有して鉛直上方に延設された後壁３３を備えている。
【００２８】
上記消波壁３１及び後壁３３は、図１に示すように矩形を有しているケーソン下部本体２３の端面板３４によって固定されており、これにより海水導入斜面２９の下端と消波壁３１の下端３０との間に海水取入口３５が形成され、又海水導入斜面２９の乗り越え頂部２７と後壁３３の下端３２との間に海水流出口３６が形成されている。図中３７は、鋼製のケーソン下部本体２３内部に充填されたコンクリート等の充填物、３８は海水交換防波堤ケーソン２４を海底地盤上に設置するためのマウンドである。又、図１、図２では消波壁３１と後壁３３との間が空洞になっている場合を示しているが、頂板によって頂部を閉塞したり、或いは消波壁３１と後壁３３との間にコンクリート等の充填物を設けるようにしてもよい。
【００２９】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【００３０】
図１、図２に示す海水交換防波堤ケーソン２４は、海水取入口３５が湾外に向き、海水流出口３６が湾内に向くように、横方向に複数個連ねて海底地盤に形成したマウンド３８上に設置することにより防波堤を構築する。
【００３１】
上記ケーソン下部本体２３の上面に形成された海水導入斜面２９は、湾内側の平均潮位２６と略一致した高さの乗り越え頂部２７から、ケーソン湾外側面２８に向けて所要の傾斜角αで下り勾配となっており、更に、ケーソン湾外側面２８の上部近傍位置に、下端３０が平均潮位２６に略一致した消波壁３１が上方に延設されているので、湾外からの矢印方向の波浪Ｓは、一部が消波壁３１に衝突して反射する。一方、残りの波浪は海水取入口３５から海水交換防波堤ケーソン２４内に導入されて海水導入斜面２９を上昇し、乗り越え頂部２７から湾内側に流入する。
【００３２】
上記したように湾外から海水交換防波堤ケーソン２４に向かう波浪Ｓは、一部が消波壁３１に衝突して反射されるのみで、残りは海水取入口３５から海水交換防波堤ケーソン２４内に導かれるので、消波壁３１によって波浪Ｓが反射する波反射率は、図３に符号Ｃで示すように従来に比べて小さくなる。
【００３３】
又、海水交換防波堤ケーソン２４内に導かれる波浪Ｓは、平均潮位２６と略一致する消波壁３１の下端３０で形成される海水取入口３５によって制限されており、更に、その波浪Ｓは海水導入斜面２９上を上昇する際にその勢力が減衰されるので、乗り越え頂部２７を乗り越えて湾内に流入する波浪Ｓの勢いは低下する。従って、湾内に対する波透過率も図３に符号Ｃで示すように従来に比して減少する。上記海水導入斜面２９の傾斜角αは、その角度が大きいほど波浪Ｓの乗り越え抵抗を高めて波浪Ｓの減衰力を高めることができるので、海水導入斜面２９の傾斜角αは、波浪Ｓの平均高さ等に応じて例えば約１０〜４０゜の範囲で選定することができる。又、海水導入斜面２９の長さＬは、海水導入斜面２９に向かう波浪Ｓの波長の約１／３０以上とすることにより、波浪Ｓの勢力を効果的に減衰させる作用を発揮することができる。
【００３４】
又、波浪Ｓの高さが高く、海水交換防波堤ケーソン２４内に導入される海水量が多い場合にも、後壁３３の下端３２を乗り越え頂部２７に近付けて海水流出口３６の上下間隔を小さく設定することにより、湾内に流入する海水流量を後壁３３によって制限し、これにより波透過率を低下させることができる。
【００３５】
更に、上記したように、海水交換防波堤ケーソン２４内に取り入れられた波浪Ｓが、平均潮位２６に略一致した乗り越え頂部２７を乗り越えて湾内側に流入するようにした構成としているので、図３に符号Ｃで示すように海水交換流量を大幅に高めることができる。
【００３６】
即ち、乗り越え頂部２７が平均潮位２６に略一致しているので、波浪Ｓの高さが小さい時、即ち僅かな波浪Ｓでも乗り越え頂部２７を容易に乗り越えて湾内側に流入することができ、よって波浪Ｓの高さに関係なく、常に湾内側に海水を流入させて、良好な海水の交換作用を発揮することができる。
【００３７】
図４は、本発明の他の形態例を示したもので、ケーソン下部本体２３の海水導入斜面２９の最下端部を湾外側に突出させた、張出傾斜板３９ａからなる延長部３９を備えた場合を示している。又、図５はケーソン下部本体２３の湾外側を、海水導入斜面２９の最下部が延長されるように湾外側に突出させた突出部３９ｂによる延長部３９を形成した場合を示している。
【００３８】
上記図４、図５の形態例によれば、海水導入斜面２９を湾外側に延長することにより、長い海水導入斜面２９によって、波長の長い波浪Ｓに対しても、波浪Ｓの勢力を効果的に減衰させることができる。
【００３９】
図６は、本発明の更に他の形態例を示したものであり、後壁３３の下端を水中に延長し、該後壁３３の水中延長部３３’とケーソン湾内側面２５との間に、乗り越え頂部２７を乗り越えた海水を湾内側の水中に導くようにした海水流出口４０を形成した場合を示している。又、図７は、後壁３３の下端を湾内側に曲げた後水中に延長し、該後壁３３の水中延長部３３’とケーソン湾内側面２５との間に海水流出口４０を形成した場合を示している。
【００４０】
上記図６、図７に示した形態例によれば、海水導入斜面２９を上昇して乗り越え頂部２７を乗り越えた海水は、後壁３３に衝突して減衰された後に水中延長部３３’に沿って湾内側の海水中に流入するようになるので、湾内側への波透過率を更に低減することができる。
【００４１】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、湾外から海水交換防波堤ケーソンに向かう波浪は、一部が消波壁に衝突して反射されるのみで、残りは海水取入口から海水交換防波堤ケーソン内に導かれるので、消波壁によって波浪が反射する波反射率は減少し、又、海水交換防波堤ケーソン内に導かれる波浪は、平均潮位と略一致する下端を有した消波壁によって制限され、且つ海水交換防波堤ケーソン内に導入された波浪は海水導入斜面上を上昇する際にその勢力が減衰されるので、乗り越え頂部を乗り越えて湾内に流入する波浪の勢いは低下し、よって湾内に対する波透過率も減少する効果がある。
【００４３】
更に、海水交換防波堤ケーソン内に導入された波浪は、平均潮位に略一致した乗り越え頂部を乗り越えて湾内側に流入するようになっているので、海水交換流量を大幅に高めることができる。即ち、乗り越え頂部が略平均潮位に一致しているので、波浪の高さが小さい時でも波浪は乗り越え頂部を乗り越えて湾内側に確実に流入するようになり、よって波浪の高さに関係なく、常に良好な海水の交換作用を発揮できる効果がある。
【００４４】
又、海水導入斜面を湾外側に延長した延長部を設けることにより、長い海水導入斜面によって、波長の長い波浪に対しても波浪の勢力を効果的に減衰できる効果がある。
【００４５】
更に、後壁の下端を水中に延長して、該後壁の水中延長部とケーソン湾内側面との間に海水流出口を形成すると、海水導入斜面を上昇して乗り越え頂部を乗り越えた海水は、後壁に衝突して減衰された後に水中延長部に沿って湾内側の海水中に流入するようになるので、湾内側への波透過率を更に低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の海水交換防波堤ケーソンの形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】本発明の海水交換防波堤ケーソンと、従来の海水交換防波堤ケーソンとを、波反射率、波透過率、海水交換流量について比較して示した線図である。
【図４】本発明の海水交換防波堤ケーソンの他の形態例を示す切断側面図である。
【図５】図４の形態例の変形例を示す切断側面図である。
【図６】本発明の海水交換防波堤ケーソンの更に他の形態例を示す切断側面図である。
【図７】図６の形態例の変形例を示す切断側面図である。
【図８】港湾の概略平面図である。
【図９】従来の海水交換防波堤ケーソンの一例を示す概略斜視図である。
【図１０】従来の海水交換防波堤ケーソンの他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
２３  ケーソン下部本体
２４  海水交換防波堤ケーソン
２５  ケーソン湾内側面
２６  平均潮位
２７  乗り越え頂部
２８  ケーソン湾外側面
２９  海水導入斜面
３０  下端
３１  消波壁
３２  下端
３３  後壁
３３’        水中延長部
３９  延長部
４０  海水流出口
α    傾斜角
Ｌ    海水導入斜面の長さ
Ｓ    波浪
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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