(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沖側から陸側に上り勾配に傾斜させた傾斜板を、少なくとも沖側が干潮水位における波の谷に水没するように、海底に立設した複数の支柱部材によって支持すると共に、これら支柱部材により、沖側から陸側の方向に３段構えに複数の開口を有する開口付板材を支持し、前記支柱部材を含む開口付板材の投影面積に対する複数の開口の開口率を、沖側から陸側に向かって順に、４５〜３５％、３５〜２５％、２５〜１５％に設定したことを特徴とする傾斜板式消波構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海岸域に設置される傾斜板式消波構造物の改善に係り、より詳しくは、より効果的に消波することを可能ならしめるようにした、透過、低反射構造の傾斜板式消波構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海岸域において、周辺環境に配慮した透過式の消波構造物が設置されるようになってきている。これらの消波構造物は、魚介類の育成を促すためや、水質汚染を防止するために、潮の干満の際に外海との海水の出入りを自由に行わせるように構成されている。また、往来する船舶航行の安全に支障を来たさないよう低反射構造になっている。このような透過、低反射構造の消波構造物の中に、消波機能に優れた傾斜板を供えた傾斜板式の消波構造物がある。このような消波構造物としては、例えば特開平１０−２２４９２４号公報に開示されてなるものが公知である。
【０００３】
以下、この従来例に係る傾斜板式消波構造物の概要構成を、添付図面を参照しながら説明する。図８は傾斜板式消波構造物を説明する図であり、図９は開口列の開口の形状がスリット状である例を示す図である。また、図１０(ａ)は開口列の開口の形状が円状である例を示す図であり、図１０(ｂ)は開口列の開口の形状が角状である例を示す図である。
【０００４】
この従来例に係る傾斜板式消波構造物５１は、図８に示すように構成されている。即ち、鉄筋コンクリート製の傾斜板５２が、複数の杭５６により支持されたジャケット５５上に固定されている。この傾斜板５２は、沖側から陸側に上り勾配に傾斜しており、沖側は干潮水位における波の谷に水没し、陸側は平均潮位より突出するように形成されている。
そして、この傾斜板２には開口列５３が設けられており、この開口列３は干潮水位と満潮水位間において水没する傾斜板面に沿って設けられた複数の開口５４によって形成されている。
【０００５】
前記傾斜板５２の開口５４は、図９に示すように、スリット状の形状に形成されており、そしてこの開口列５３の開口率は２〜１０％になるように設定されている。この従来例に係る傾斜板式消波構造物５１の場合にあっては、上記のとおり、前記開口５４はスリット状に形成されているが、図１０(ａ)に示すように、この開口５４が円形のもの、また図１０(ｂ)に示すように、この開口５４が角形のものも開示している。
【０００６】
この従来例に係る傾斜板式消波構造物５１によれば、傾斜板５２を遡上して越波した水塊が傾斜板５２の背面に落下し、そして返し波が沖側に戻る際に、傾斜板５２の背後からの波が開口列５３を通して沖側に通過する。このとき、波のエネルギーの一部が逃げるので、衝撃波力が低減される。従って、傾斜板５２に作用する波力が小さくなるから、傾斜板５２や支持体の部材強度を低強度にすることができ、また傾斜板５２と支持体の取付部の補強が不要になる。この結果、傾斜板５２の重量を小さくすることができ経済的なものとすることができる。
【０００７】
なお、この従来例に係る傾斜板式消波構造物５１において、傾斜板５２の開口列５３の開口率を２〜１０％にしたのは、下記の理由によって決定されたものである。即ち、開口列５３の開口率が２％未満であると傾斜板５２の背後からの衝撃波力の低減効果が弱くなり、また開口列５３の開口率が１０％を超えると傾斜板５２の消波機能が低下するからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に係る傾斜板式消波構造物によれば、上記のとおり、傾斜板に作用する波力が小さくなる。これにより、傾斜板や支持体の部材強度を低強度にすることができ、また傾斜板と支持体の取付部の補強が不要になるために、傾斜板の重量を小さくすることができ経済的であるから、それなりに優れていると考えられる。しかしながら、返し波が沖側に戻る際に、傾斜板５２の背後からの波が開口列５３を通して沖側に通過するのに加えて、返し流が傾斜板の下を直接通過する。そのため、返し波の波力の低減効果が不十分であり、また、傾斜板の下を通過する通過流の流速が問題になる。
【０００９】
従って、本発明の目的とするところは、返し波の波力の低減効果が優れると共に、傾斜板の下を通過する通過流の流速の低減を可能ならしめる傾斜板式消波構造物を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って、上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る傾斜板式消波構造物が採用した手段の特徴とするところは、沖側から陸側に上り勾配に傾斜させた傾斜板を、少なくとも沖側が干潮水位における波の谷に水没するように、海底に立設した複数の支柱部材によって支持すると共に、これら支柱部材により、沖側から陸側の方向に３段構えに複数の開口を有する開口付板材を支持し、前記支柱部材を含む開口付板材の投影面積に対する複数の開口の開口率を、沖側から陸側に向かって順に、４５〜３５％、３５〜２５％、２５〜１５％に設定したところにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の本実施の形態に係る傾斜板式消波構造物を、添付図面を参照しながら説明する。図１(ａ)は傾斜板式消波構造物の側面図であり、図１(ｂ)は図１(ａ)のＡ−Ａ線断面図であり、図１(ｃ)は図１(ａ)のＢ−Ｂ線断面図であり、図１(ｄ)は図１(ａ)のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１２】
図に示す符号１は、本発明の実施の形態に係る傾斜板式消波構造物である。この傾斜板式消波構造物１は、沖側から陸側に上り勾配に傾斜した、鋼板等の金属板、または鉄筋コンクリート板からなる傾斜板２を備えている。この傾斜板２は、沖側が干潮水位における波の谷に水没し、海底に打設されてなる支柱部材である複数の杭３の天端部に取付けられている。これら杭３は、3本ずつが１組の杭列として構成されている。より詳しくは、沖側から陸側に向かって順に、第１杭列４、第２杭列５、第３杭列６となっており、これら各杭列４，５，６は互いにほぼ平行に配列されている。
【００１３】
前記第１杭列４、第２杭列５、第３杭列６の３本の杭３同士の間に、第１開口付板材７、第２開口付板材８、第３開口付板材９がそれぞれ配設されている。これら第１開口付板材７、第２開口付板材８、第３開口付板材９には複数の横長矩形状の大開口１０、中開口１１、小開口１２がそれぞれ設けられている。そして、前記杭３を含む開口付板材の投影面積に対する開口率は、第１杭列４側から順に、４０％、３０％、２０％に設定されている。開口率をこのように設定したのは、沖側から陸側に向かう波に起因する海水の移動流速を効果的に減速すると共に、第１，第２，第３開口付板材７，８，９に対する横荷重の均等化を狙いとしたものである。
【００１４】
ところで、前記第１開口付板材７、第２開口付板材８、第３開口付板材９のそれぞれに同一寸法の開口を設けることができる。但し、これら開口付板材７，８，９の開口を同一寸法にする場合には、これら開口付板材７，８，９に設ける開口の数を、それぞれの開口率に応じた数にすれば良い。また、上記のとおり、開口率を第１杭列４側から順に、４０％、３０％、２０％に設定している。しかしながら、第１杭列４側から順に開口率が小さくなっていればそれなりの効果を期待することができるから、開口付板材７，８，９の開口率４０％、３０％、２０％に限定されるものではない。
【００１５】
本実施の形態に係る傾斜板式消波構造物１によれば、上記のとおり、開口付板材は３段構えになっているが、下記の理由により３段構えとしたものである。
（１）開口付板材を２段構えにし、そして１段目の開口率を４０％に、２段目の開口率を２０％にしたとしても、沖側から陸側に向かう波に起因する海水の移動流速を効果的に減速することができない。
（２）開口付板材を４段構え以上にし、そして１段目の開口率を４０％に、最終段目の開口率を２０％にした場合、沖側から陸側に向かう波に起因する海水の移動流速の減速にそれなりの効果がある。しかしながら、開口付板材の段数に応じた海水の移動流速の減速効果を期待することができない。
【００１６】
以下、本実施の形態に係る傾斜板式消波構造物１の作用態様を説明する。本実施の形態に係る傾斜板式消波構造物１では、沖側から陸側に向かう波は傾斜板２の斜面を遡上すると共に、越波して傾斜板２の陸側端から落下して砕波する。一方、沖側から陸側に向かう波に起因する海水の移動流速は傾斜板２の下側の第１，第２，第３開口付板材７，８，９によって次第に減速されるため、波が効果的に消波される。
【００１７】
従って、本実施の形態に係る傾斜板式消波構造物１によれば、沖側から陸側に向かう波がこの傾斜板式消波構造物1を超えて、水深の浅い陸側に移動するようなことがないから、海岸の浸食を効果的に抑制することができる。また、陸側から沖側に向かう返り波は傾斜板２の下側の第３，第２，第１開口付板材９，８，７によって次第に減速され、返し波の波力が効果的に低減されるから、漂砂や海底砂の沖側への移動を効果的に抑制することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、傾斜板式消波構造物の１／２０のスケールモデルを用いて、Ｂ／Ｌ０に対する透過率Ｋｔ、Ｒ／Ｈ０′に対する平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′、および反射率Ｋｒを測定した。そして、本実施例とテトラポットと呼ばれている異形ブロックと、また本実施例と、開口を有しない傾斜板のみを有する傾斜板式消波構造物(以下、純傾斜板式消波構造物という)と比較した実施例を、添付図面を順次参照しながら説明する。
【００１９】
図２(ａ)は本実施例に係る傾斜板式消波構造物の１／２０のスケールモデルの側面図であり、図２(ｂ)は第１開口付板材の正面図、図２(ｃ)は第２開口付板材の正面図、図２(ｄ)は第３開口付板材の正面図である。図３は本実施例と異形ブロックとのＢ／Ｌ０に対する透過率Ｋｔの説明グラフ図であり、図４は本実施例と異形ブロックとのＲ／Ｈ０′に対する平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′の説明グラフ図である。また、図５は本実施例と純傾斜板式消波構造物とのＢ／Ｌ０に対する透過率Ｋｔの説明グラフ図であり、図６は本実施例と純傾斜板式消波構造物とのＢ／Ｌ０に対する反射率Ｋｒの説明グラフ図であり、図７は本実施例と純傾斜板式消波構造物とのＲ／Ｈ０′に対する平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′の説明グラフ図である。
【００２０】
スケールモデルによる実施例の説明にあたり、上記Ｂ／Ｌ０、透過率Ｋｔ、反射率Ｋｒ、およびＲ／Ｈ０′を説明する。即ち、Ｂは傾斜板式消波構造物の波通過方向の横幅で、Ｌ０は場所によって定められている波(正弦波)の波長である。透過率Ｋｔは傾斜板式消波構造物の沖側の波の高さをＨ１とし、傾斜板式消波構造物の陸側の波の高さをＨ２とし、傾斜板式消波構造物によって反射される反射波の高さをＨ３としたときＨ２／Ｈ１で表されるものであり、また反射率ＫｒはＨ３／Ｈ１で表されるものである。そして、Ｒは傾斜板式消波構造物が水面から出ている部分の高さ(以下、リーフ水深という)であり、ηｔは消波構造物の沖側と陸側との平均的な水位の差であり、Ｈ０′は波の振幅である。
【００２１】
本実施例に係る傾斜板式消波構造物のスケールモデル２１の傾斜板２２は、４本の支柱(図示省略)により１５°の勾配で支持されている。これら４本の支柱のうち、傾斜板２２の高い側と低い側とを支持する支柱同士の間に横架されてなる上部横梁(図示省略)と、下部横梁(図示省略)とにより、第１開口付板材２３、第２開口付板材２４、第３開口付板材２５が垂直に支持されている。
【００２２】
これら第１開口付板材２３、第２開口付板材２４、第３開口付板材２５の板厚は何れも２ｃｍであり、それらの間隔はそれぞれ２０ｃｍに設定されている。また、第１開口付板材２３の開口の開口率は４０％であり、第２開口付板材２４の開口の開口率は３０％であり、そして第３開口付板材２５の開口の開口率は２０％である。さらに、このスケールモデル２１の傾斜板２２の最高位までの高さは６０ｃｍであり、また傾斜板式消波構造物の波通過方向の横幅に相当する寸法Ｂは５０ｃｍである。
【００２３】
上記のような傾斜板式消波構造物のスケールモデル２１を用いて、下記の条件で消波実験を行った。
（１）水深ｈ            ６０ｃｍ、７０ｃｍ
（２）実験波高Ｈ        １０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ
（３）波形勾配Ｈ／Ｌ    ０．０２５、０．０３５、０．０６５、０．０９５
（４）リーフ水深Ｒ      ０ｃｍ、１０ｃｍ
なお、前記英文字Ｌは波の波長である。
【００２４】
本実施例のスケールモデル２１(黒丸印と実線とにより示し、リーフ水深Ｒは０ｃｍである)と、異形ブロック(白丸印と破線とにより示す)との透過率Ｋｔについては、図３に示すとおりである。この図３によれば、本実施例の透過率Ｋｔは異形ブロックのそれよりもはるかに小さい。消波構造物の透過率Ｋｔは小さい方が好ましいから、本実施例は異形ブロックよりも優れている。また、消波構造物の透過率Ｋｔは、通常０．５になるように設計されるが、本実施例の場合には、透過率Ｋｔが０．５になるＢ／Ｌ０は０．１６であるのに対して、異形ブロックの場合には０．４０である。従って、本実施例によれば、傾斜板式消波構造物の波通過方向の横幅Ｂを異形ブロックの４０％にすることができる。
【００２５】
本実施例に係るスケールモデル２１(黒丸印により示す)と、異形ブロック(白丸印により示す)との平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′については、図４に示すとおりである。この図４によれば、本実施例の平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′は異形ブロックのそれよりも小さい。平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′の場合も小さい方が好ましいから、本実施例は異形ブロックよりも優れている。
【００２６】
本実施例に係るスケールモデル２１(黒丸印により示す)と、純傾斜板式消波構造物(白丸印により示す)との透過率Ｋｔについては、図５に示すとおりである。この図５によれば、本実施例にかかるスケールモデル２１の透過率Ｋｔは純傾斜板式消波構造物よりも小さいから、本実施例は純傾斜板式消波構造物よりも優れている。このように、透過率Ｋｔが純傾斜板式消波構造物の場合よりも小さくなるのは、第１開口付板材２３、第２開口付板材２４、第３開口付板材２５の働きによるものと理解することができる。なお、これらのＲ／Ｈ０′は何れも０の場合である。
【００２７】
本実施例に係るスケールモデル２１(黒丸印、黒四角印、および黒三角印により示す)と、純傾斜板式消波構造物(白丸印、白四角印、および白三角印により示す)との反射率Ｋｒについては、図６に示すとおりである。この図６によれば、本実施例に係るスケールモデル２１の反射率Ｋｒは純傾斜板式消波構造物よりも小さいから、本実施例は純傾斜板式消波構造物よりも優れている。
【００２８】
なお、上記図６において、各印は、それぞれ下記の場合を示すものである。
（１）黒丸印と白丸印              Ｒ／Ｈ０′＝０
（２）黒四角印と白四角印          ０．４＜Ｒ／Ｈ０′＜０．９
（３）黒三角印と白三角印          ０．９＜Ｒ／Ｈ０′
【００２９】
本実施例に係るスケールモデル２１(黒丸印、黒四角印、および黒三角印により示す)と、純傾斜板式消波構造物(白丸印、白四角印、および白三角印により示す)との平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′については、図７に示すとおりである。この図７によれば、本実施例に係るスケールモデル２１の平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′は純傾斜板式消波構造物より若干大きいが、本実施例は純傾斜板式消波構造物とほぼ同等であると考えることができる。
【００３０】
このように、平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′が純傾斜板式消波構造物の場合より若干大きくなるのは、第１開口付板材２６、第２開口付板材２７、第３開口付板材２８の働きによるものと理解することができる。なお、図７において、黒丸印と白丸印とはＲ／Ｈ０′が０の場合であり、黒四角印と白四角印とはＲ／Ｈ０′が０．４と０．９の間である場合であり、黒三角印と白三角印とはＲ／Ｈ０′が０．９を超える場合であって、図６の場合と同様である。
【００３１】
以上の実施例においては、上記のとおり、傾斜板式消波構造物のスケールモデル２１を用いて消波実験した場合を例として説明した。つまり、上記実施の形態において説明した構成の傾斜板式消波構造物１を用いての消波実験ではない。しかしながら、実施の形態に係る傾斜板式消波構造物１であっても、スケールモデル２１の場合と同等の消波機能を発揮することができる。
【００３２】
また、以上の実施例においては、第１開口付板材２３、第２開口付板材２４、第３開口付板材２５の開口率がそれぞれ４０％、３０％、２０％である場合を例として説明した。しかしながら、これら開口付板材２３，２４，２５の開口率がそれぞれ４５〜３５％、３５〜２５％、２５〜１５％の範囲であれば、開口率がそれぞれ４０％、３０％、２０％である場合と同等の効果が得られることを確認している。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１に係る傾斜板式消波構造物の場合には、沖側から陸側に向かう波は傾斜板の斜面を遡上すると共に、越波して傾斜板の陸側端から落下して砕波する。一方、沖側から陸側に向かう波に起因する海水の移動流速は傾斜板の下側の複数の開口を有する開口付板材によって次第に減速され、波が効果的に消波される。
【００３４】
従って、本発明の請求項１に係る傾斜板式消波構造物の場合によれば、沖側から陸側に向かう波がこの傾斜板式消波構造物を超えて、水深の浅い陸側に移動するようなことがないから、海岸の浸食を効果的に抑制することができる。一方、陸側から沖側に向かう返り波は傾斜板の下側の複数の開口を有する開口付板材によって次第に減速され、返し波の波力が効果的に低減され、漂砂や海底砂の沖側への移動を効果的に抑制することができるから、消波構造物として極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係り、図１(ａ)は傾斜板式消波構造物の側面図であり、図１(ｂ)は図１(ａ)のＡ−Ａ線断面図であり、図１(ｃ)は図１(ａ)のＢ−Ｂ線断面図であり、図１(ｄ)は図１(ａ)のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】  本発明の実施例に係り、図２(ａ)は傾斜板式消波構造物の１／２０のスケーモデルの側面図であり、図２(ｂ)は第１開口付板材の正面図であり、図２(ｃ)は第２開口付板材の正面図であり、図２(ｄ)は第３開口付板材の正面図である。
【図３】  本発明の実施例に係り、本実施例と異形ブロックとのＢ／Ｌ０に対する透過率Ｋｔの説明グラフ図である。
【図４】  本発明の実施例に係り、本実施例と異形ブロックとのＲ／Ｈ０′に対する平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′の説明グラフ図である。
【図５】  本発明の実施例に係り、本実施例と純傾斜板式消波構造物とのＢ／Ｌ０に対する透過率Ｋｔの説明グラフ図である。
【図６】  本発明の実施例に係り、本実施例と純傾斜板式消波構造物とのＢ／Ｌ０に対する反射率Ｋｒの説明グラフ図である。
【図７】  本発明の実施の形態に係り、本実施例と純傾斜板式消波構造物とのＲ／Ｈ０′に対する平均水位上昇率ηｔ／Ｈ０′の説明グラフ図である。
【図８】  従来例に係る傾斜板式消波構造物を説明する図である。
【図９】  従来例に係り、開口列の開口の形状がスリット状である例を示す図である。
【図１０】  従来例に係り、図１０(ａ)は開口列の開口の形状が円状である例を示す図であり、図１０(ｂ)は開口列の開口の形状が角状である例を示す図である。
【符号の説明】
１…傾斜板式消波構造物、２…傾斜板、３…杭、４…第１杭列、５…第２杭列、６…第３杭列、７…第１開口付板材、８…第２開口付板材、９…第３開口付板材、１０…大開口、１１…中開口、１２…小開口
２１…スケールモデル（傾斜板式消波構造物）、２２…傾斜板、２３…第１開口付板材、２４…第２開口付板材、２５…第３開口付板材
【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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