JP4832328B2

JP4832328B2 - 消波型ケーソン、および消波型ケーソンに用いるパラペット

Info

Publication number: JP4832328B2
Application number: JP2007027296A
Authority: JP
Inventors: 恭平山田; 泰啓一瀬; 友一河内; 直福本
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP2008190259A

Description

本発明は、消波型ケーソン、消波型ケーソンに用いるパラペットに関する。

従来から、防波性能を向上させる技術がいくつか提案されている。例えば、防波堤の防波性能および港内の水質改善機能を向上させうる防波堤ケーソンを提供することを目的とした、外海側のケーソンの前面に海水の流入口が形成され、ケーソンの上面に前記流入口から流入された海水を流出させうる流出口が形成されており、前記流入口と前記流出口とをそれぞれ連結しながら全体的に曲線をなし、かつ前記流出口側の後面の壁と前記ケーソンの上面とのなす角が９０°以下である水路を１つ以上具備して、流入された海水を外海側へ逆流させうる防波堤ケーソン（特許文献１参照）などが提案されている。

また、防波堤において、海水位が変動しても確実に透水機能を作用させて閉鎖的水域における海水の流通性を向上し、内海での海水の汚れを防止することを課題とした、外海と内海を区画するように海底に設置された防波堤本体と、前記外海に対向して該防波堤本体に設けられた高さの異なる複数の逆流防止壁と、該各逆流防止壁の前記内海側に設けられた複数の遊水部と、該各遊水部と前記内海とを連通するように前記防波堤本体の下部に設けられた複数の導水部とを具えたことを特徴とする防波堤（特許文献２参照）なども提案されている。
特開平７−２５９０４５号公報特開２００４−１９２７９号公報

ところが、従来型のケーソンにおいては越波量低減についての考慮が十分でなかった。そのため、高潮位時における越波量を効率よく抑制する技術が望まれていた。そこで本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、良好な越波量低減効果を奏するケーソンの提供を主たる目的とする。

上記目的を達成する本発明の消波型ケーソンは、開口を介し海より海水を流入させて滞留させ、海水の水勢を低減する遊水室と、この遊水室の上部空間と前記海の海面上とを連通する連通路とを備える消波型ケーソンであって、前記消波型ケーソンは上部工であるパラペットを備え、前記連通路は前記パラペットの内部に形成されて、前記パラペットの海面側の表面に開口していることを特徴とする。これによれば、前記遊水室に海水を流入させることで当該海水の水勢を低減する一方で、水勢に伴って遊水室内を上方にせり上がる海水が、遊水室上部空間（未水没）を狭めることで前記連通路から海面方向に向かう排気流を生じさせる。

この排気流は、前記海から連通路（の海側開口）に向かって打ち寄せる海水に対向する流れとなり、ケーソンを越波しようとする海水の勢いを低減することができる。また更に、遊水室内に流れ込む海水の水勢がより強ければ、遊水室をせり上がった海水が前記連通路にまで流れ込み、連通路から海面方向に向かう排水流を生じさせる。この排水流は、前記海から連通路（の海側開口）に向かって打ち寄せる海水に対向する流れとなり、ケーソンを越波しようとする海水の勢いを低減することができる。

消波型ケーソンに打ち寄せる海水の水勢が大きくなるに従って、前記連通路の海側開口から排出される前記排気流ないし前記排水流の勢いも大きくなり、効率的に越波量の低減が図れることとなる。したがって本発明の消波型ケーソンによれば、良好な越波量低減効果を奏する。

また、本発明のパラペットは、開口を介し海より海水を流入させて滞留させ、海水の水勢を低減する遊水室を備える消波型ケーソンを構成するパラペットであって、前記遊水室頂版の開口と前記海の海面上に対向する開口とを連通する連通路が内部に形成されていることを特徴とする。これによれば、前記排気流や排水流による効果的な越波量低減が実現されるため、従来よりも堤体高さを低減した消波型ケーソンやパラペットを採用することができ、消波型ケーソンの設計・設置コストや環境負荷の低減を図れる。したがって、良好な越波量低減効果を奏する消波型ケーソンを構成することが可能となる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明の実施の形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、良好な越波量低減効果を奏する。

−−−消波型ケーソンの構造−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態における消波型ケーソンの、（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。本実施形態では一例として、外海１０に対向し、その外海１０から打ち寄せる波浪１１を適宜受け止めて後背地１２への越波を抑制する消波型ケーソン１００を想定する。この消波型ケーソン１００は、コンクリート躯体で形成された構造物であり、適宜間隔をもって配置した柱状の反射体１０１と、この反射体１０１の間のスリット状の空間であり、前記外海１０より波浪１１に伴う海水を流入させる開口１０２と、この開口１０２から流入してきた海水２０を滞留させ、当該海水２０の水勢を低減する遊水室１０３とを備える。

また前記消波型ケーソン１００は、前記遊水室１０３の上部空間１０４と前記外海１０の海面上１３とを連通する連通路１０５を備える。この連通路１０５は、消波型ケーソン１００の上部工であるパラペット１０６の内部に備わるものとすれば好適である。こうした形態のパラペット１０６における前記連通路１０５は、前記遊水室１０３の頂版１０７の開口１０８と前記外海１０の海面上１３に対向する開口１０９とを連通する経路となる。

前記遊水室１０３に海水２０が流入すると、海水２０の各波が遊水室内でぶつかり合ったり、遊水室内壁にぶつかることで当該海水２０の水勢を低減することができる。また、水勢に伴って遊水室内を上方にせり上がり、遊水室内での水位上昇をみた海水２０が、未水没の遊水室上部空間１１０を狭める働きをし、前記連通路１０５から前記海面上１３の方向に向かう排気流１１１を生じさせることとなる。

この排気流１１１は、前記外海１０から連通路１０５の開口１０９に向かって打ち寄せる海水２１に対向する流れとなり、当該消波型ケーソン１００を越波しようとする海水２１の勢いを低減することができるのである。

また更に、遊水室内に流れ込む海水２０の水勢がより強ければ、遊水室１０３をせり上がった海水２０が前記連通路１０５にまで流れ込み、連通路１０５から海面上１３の方向に向かう排水流１１２を生じさせることとなる。この排水流１１２は、前記外海１０から連通路１０５の開口１０９に向かって打ち寄せる海水２１に対向する流れとなり、消波型ケーソン１００を越波しようとする海水２１の勢いを低減することができるのである。

消波型ケーソン１００に打ち寄せる海水２０の水勢が大きくなるに従って、前記連通路１０５の開口１０９から排出される前記排気流１１１ないし前記排水流１１２の勢いも大きくなり、効率的に前記海水２１の水勢を抑えて越波量の低減が図れることとなる。

−−−消波型ケーソンの設計−−−
次に、消波型ケーソンの一般的な設計手順について説明を行う。図２は、ケーソン設計手順の例を示す図である。ここで示す設計手順は従来型の消波型ケーソンの設計にも適用されている一般的な設計手法を示している。消波型ケーソンの設計にあたっては、まず、消波型ケーソンの設置地点（設計対象の地点）の設計波浪について、その波高Ｈ_０’（ｍ）と周期Ｔ_１／３（ｓ）を決定する（ｓ１００）。

次に、前記設置地点の許容越波量ｑ_ａを決定する（ｓ１０１）。許容越波量とは、護岸幅１ｍあたり１秒間に越波してくる水の許容量（ｍ^３）である。つまり、前記消波型ケーソン１００を越えて後背地１２に到達する海水の許容量を考慮する。また、パラペットの天端高さｈ_ｃを仮定する（ｓ１０２）。更に、諸元から沖波波長Ｌ_０、波形勾配（ｈ／Ｈ_０’）を計算する（ｓ１０３）。

次に、港湾技術基準の図表（直立護岸の越波流量推定図：「港湾の施設の技術上の基準・同解説」ｐ１１９、社団法人日本港湾協会発行）を用いて、越波量ｑを算定する（ｓ１０４）。ここで算出した越波量ｑが、許容越波量ｑ_ａ以下であれば（ｓ１０５：Ｙｅｓ）、これまでに定めたパラペットの天端高さｈ_ｃが設計値と決定され、設計作業は終了する。

本願発明者らは、本実施形態の消波型ケーソン１００の模型を作成した上で、水理実験を実施している。この水理実験によれば、前記遊水室１０３や連通路１０５などを備える本実施形態の消波型ケーソン１００は、ある波浪条件において、従来型の消波型ケーソンと比較して、同じ天端高さのパラペットであっても約４割の越波量低減効果が認められた。図３のグラフ３００は、前記水理実験における、連通路等の有無による越波量差異を示している。このグラフ３００によれば、本実施形態の消波型ケーソン１００での越波量ｑは、「０．０２９（ｍ^３／ｍ／ｓ）」である一方、従来型の消波型ケーソン（遊水室１０３や連通路１０５が無し）では越波量ｑが「０．０４９（ｍ^３／ｍ／ｓ）」であり、確かに４割ほど越波量の低減が図れることがわかる。

このように、上述の消波型ケーソン１００の設計手順の前記ステップｓ１０４において越波量ｑを従来型のものより予め４割減として、ステップｓ１０５の判定を行うことができる。

また、設計波高Ｈ_０’：３．９７ｍ、周期Ｔ_１／３：８．６秒、水深８．５２ｍ、海底勾配１／１０、の条件で、本実施形態の消波型ケーソン１００（遊水室１０３や連通路１０５を備える）の場合と、前記遊水室１０３や連通路１０５を備えない従来型の消波型ケーソンの場合とで、パラペット天端高さの比較算定を行った。ただし、本実施形態の消波型ケーソン１００の越波量は、前記港湾技術基準の図表（直立護岸の越波流量推定図）において従来型より４割低減させたものを考慮している（直立護岸の越波流量推定図適用については従来手法と同様である）。

図４にその結果を示す。これによれば、本実施形態の消波型ケーソン１００においては、パラペット１０６の天端高さを従来型のものより１．５ｍ下げることができる（従来型：１０．５ｍ、本実施形態の消波型ケーソン：９．０ｍ）。本実施形態の消波型ケーソン１００によれば、前記排気流１１１や排水流１１２による効果的な越波量低減が実現されるため、こうした従来型より天端高さを抑制したパラペット１０６を採用することができ、消波型ケーソンの設計・設置コストや環境負荷の低減を図れるのである。

したがって、本実施形態によれば、良好な越波量低減効果を奏する。

以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本実施形態における消波型ケーソンの、（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。ケーソン設計手順の例を示す図である。連通路等の有無による越波量差異を示すグラフである。連通路等の有無による天端高さ差異を示す図である。

符号の説明

１０外海
１１波浪
１２後背地
１３海面上
２０、２１海水
１００消波型ケーソン
１０１反射体
１０２開口
１０３遊水室
１０４遊水室の上部空間
１０５連通路
１０６パラペット
１０７遊水室の頂版
１０８、１０９開口
１１０未水没の遊水室上部空間
１１１排気流
１１２排水流

Claims

開口を介し海より海水を流入させて滞留させ、海水の水勢を低減する遊水室と、この遊水室の上部空間と前記海の海面上とを連通する連通路とを備える消波型ケーソンであって、
前記消波型ケーソンは上部工であるパラペットを備え、前記連通路は前記パラペットの内部に形成されて、前記パラペットの海面側の表面に開口していることを特徴とする消波型ケーソン。
開口を介し海より海水を流入させて滞留させ、海水の水勢を低減する遊水室を備える消波型ケーソンを構成するパラペットであって、前記遊水室頂版の開口と前記海の海面上に対向する開口とを連通する連通路が内部に形成されていることを特徴とするパラペット。