JP2006257841A - 津波水門 - Google Patents

Abstract

【課題】費用や時間が節約でき、立地上の制約が少なく、確実に機能でき、操作する者に危険が及ぶことがなく、河川流や産業活動、また、景観や生物の生育環境に与える悪影響を抑えた津波水門を提供する。
【解決手段】河口附近の河床を平滑に成型し津波水門の基礎とし、河床に置いた基礎の上流側に設ける揺動支持部とこれと組み合わせる揺動支持部を備える止水板を川の流れに交差する方向に複数並列させ、止水板起立時に止水板の安定をはかる止水板起立姿勢保持機構および、隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構を持つ津波水門とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川や水路が海に注ぎこむ地点附近に設ける津波水門に関するものである。水門海側の異常な高水位をもたらす原因として津波の他にも高潮が考えられるが、防災上の見地からは、津波の際の高水位が高潮の際の高水位を上回ると考えるのが一般的なので、津波水門は高潮による高水位の進入を防止する高潮水門をも兼ねることになる。なお、以下の文中では、河川や水路に対して「河川等」、河川や水路が海に注ぎこむ地点附近に対しては「河口等」の語を用いる。また、津波と高潮の両方をさす場合には「津波等」の言葉を使う。さらにここでは、上流や下流の言葉は河川流に従って使用することとし、止水板の下流側は止水板の海側となる。

津波の多くは地震による海底のズレや火山活動により発生すると考えられており、地震や火山活動の活発な沿岸地域では、しばしば津波による甚大な被害を蒙ってきた歴史がある。地球全体から見ると僅か１％程の地域である日本列島とその周辺では、地球全体の１０％にもおよぶ地震が発生している。日本列島は地震発生の高密度地域に位置しており、また、海岸沿いの平野部には、人口や社会資産がこれも極めて高密度に集積し、なお集中傾向が継続している。このような地震発生頻度の高い地域に立地する高い人口密度を持った所謂工業先進国と言われる国家は現在のところ日本だけであると考えられる。

もし日本列島近傍でマグニチュード８クラスの巨大な地震が津波を引き起こした場合、国土はかつて人類が経験したことの無いほどの大規模で悲惨な災害に見舞われることとなる。日本列島周辺は今後地震活動の活発な時期になりつつあると考えられており、災害が起きた場合に失われる生命や財産、災害後の復興に要する費用や時間を考慮すると、早急に津波被害を防ぐための有効な対策を講じる必要がある。

今日の海岸には、高波や高潮による被害を防止するための堤防が築かれている場合が多い。この種の堤防は、本来津波災害の防止を目的とするものではないが、通常の高波や高潮に対して有効であり、小規模津波に対してもある程度の効果が認められる。しかし、従来の堤防では規模の大きな津波等の場合には浸水被害を防止することができないことから、大規模津波の防災対策として三陸海岸や高知県の海岸の陸上部や沿岸の海中に津波防波堤が建設された施工例がある。

また施工例は多くないが、高潮や津波防災のために河口を閉鎖できる水門として、高潮による高水位の進入を阻止する目的の高潮水門が大阪市安治川河口等に、津波による高水位の進入を阻止する目的の津波水門が高知県須崎市御手洗川河口等に設けられている。しかし、これらの高潮水門や津波水門は、大きく、重く、堅固にすることで津波等の衝撃に耐えるという考えで設計されることから、主としてコンクリートや、岩石、土砂、金属などの重くて硬い材料を多量に用いて建設しなければならず、建設に多額の費用と長い期間を必要とし、建設中や建設後において、生活や産業活動、景観や生物の生育環境に与える影響の大きいものであった。また、河口付近に津波水門を設けることで、大雨による河川の増水時に上流からの流木などの漂流物が津波水門に引っ掛って津波水門に損傷を与えることがあり、水門に掛かる漂流物が原因となって河川の水位上昇を招くことがあった。さらに、これらの大質量となる水門を、河口付近の軟弱地盤上に津波の原因となる地震動の影響を受けることなく機能できるように建設することは困難な場合が多くあった。

津波は、水深の大きな海域では非常に大きな速度を持つ一方で波高が小さく、沿岸の水深が小さい海域に達するにしたがい、速度を減じるとともに波高が増大し、あたかも海の沖から陸上に向かう流れとなって押し寄せて陸岸に上陸した後、浸水面積を増やしながら溯上し、最終的には勢力を失うのであるが、流れを妨げる要素次第で津波の溯上距離が大きく変化する。護岸や消波ブロック、津波防波堤ばかりではなく、建物、道路などの影響によって流れに対する摩擦抵抗が増加し、津波の溯上距離が短くなる一方、流入河川等の河床は流れに対する摩擦抵抗が小さいことから、津波が遥か上流まで溯上する。通常、河川等の堤防は、上流からの増水には充分対応できるものでも、津波の溯上による高水位には対応できるように造られていないので、溯上した津波が河川堤防を越えて溢れ、予想もしない地域が浸水被害を受けた例が報告されている。また、溯上した水流が逆向きの流れとなって海に戻ろうとする場合には、多量の土砂や岩石、その他の漂流物を巻き込んだ水流となっているため水流の持つ破壊力が増し、これが津波による浸水被害を拡大する一つの要因となっている。津波防災を考える上では、河口附近に達する津波の高水位は河川等に進入させず、河口に津波水門を設けて完全阻止することが重要である。

津波は、波長が極めて長いので、来襲時に水位の高い時間が長く継続し浸水被害を受けやすい点、波が陸岸に近づくとあたかも流れのように振舞うことにより破壊力が大きい点、一回の津波で数回以上の波に繰り返し襲われるという点、また、大規模な津波は波高が極めて大きいという特徴があり、ある地域を津波等がもたらす高水位の進入から守るためには、充分な高さの津波防波堤や津波水門により途切れることなく囲まれる必要がある。前述したように、河川や水路が海に注ぎこむ地点附近は、津波防災を考える上で最重要の地点であるにも拘らず、建設にかかわる費用や時間、また地質や技術上の諸問題のために、条件の許された少数の例を除けば、津波水門を設けて津波や高潮によってもたらされる高水位を遮断する有効な方法が見出せなかったのが現状であると言える。

他方、津波水門とは異なるが、近年、堤体における越流防止構造として、既存堤防の上端に溝または穴を設け、その中にホース部材を収納して蓋で覆い、使用時にはホース内に河川水を導入することによって、膨らんだホースを溝または穴外に突出させ、河川堤防の高さを増加させるものが提案されている。また、河川等の防潮ゲートとして、鋼製の扉体を空気袋で起立させるものも提案されているが、発生後に短時間で到達する津波の高水位の進入を阻止できるものでなく、津波水門の替わりとして採用できるものではない。

津波災害を完璧に防止するためには、津波水門が人的活動の行われるすべての河口等に建設されるべきであるが、費用や時間的な制約から津波水門によって災害から守られる地域は限定されるのが現実である。自然現象である津波の来襲を早い時期から正確に予測することは、現在の人知では極めてむずかしいため、常に津波災害に対する備えを怠ることはできないが、限られた費用や津波の来襲を正確に予測できないという状況の中で、沿岸のできる限り多くの河口等に津波水門を建設することで津波からより多くの生命や財産を守ろうとする際、建設費用や時間が節約でき、立地上の制約の少ない津波水門とその建設方法が求められている。また、建設にあたって、生活や産業活動、景観や生物の生育環境に与える影響の少ないものが望まれている。

平成８年特許願第３４１４５３号 特願２００１−１１６４９４ 大矢雅彦ほか著「自然災害を知る・防ぐ」古今書院 １９９６ 椹木享ほか著「新編海岸工学」共立出版株式会社 １９９６

解決しようとする課題は、建設のための費用や時間が節約でき、立地上の制約の少ない津波水門を提供することであり、津波に先立つ地震によって動力の供給が断たれても確実に展開でき、操作する者に危険が及ぶことのない災害防止効果の優れた津波水門の提供を課題とするものである。さらに、建設にあたって、生活や産業活動、また、景観や生物の生育環境に与える悪影響を抑えることのでき、大雨などによる増水時の河川流を阻害することのない津波水門を提供することである。

本発明では、水門海側水位の上昇を伴う異常時に、起伏式の止水板を連ねて立てることにより水門とする形式の津波水門において、津波の溯上を阻止しようとする地点の河床を平滑に成型して津波水門の基礎とし、河床に置いた基礎の上流側に設ける軸水平に揺動できる揺動支持部と、これと組み合わせる揺動支持部を備える止水板を揺動支持部のある側を上流側にして川の流れに交差する方向に複数並列させ、止水板起立時に止水板の安定をはかる止水板起立姿勢保持機構および、隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構を持つ起伏式の津波水門とする。

また、複数並列させ倒伏させた止水板のうち少なくとも一個の止水板の下面、あるいは側方に止水板展開始動用突起を設けたり、止水板のうち少なくとも一個の止水板の下面に位置する基礎上、または河川の堤防側壁に止水板展開始動用突起を設け、止水板を倒伏させた止水板下面に水位上昇時の水流導入口を備える。

止水板起立姿勢保持機構を、止水板下流側に設ける支点と基礎上の止水板下流側のやや離れた地点に設ける支点とを結ぶ鎖、あるいは、綱にしたり、隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構を、長さに余裕を持たせた鎖、あるいは、綱とし、隣り合う止水板相互間に生じる間隙を、隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長することで封止する津波水門とする。

本発明の津波水門は、水門沖側より襲来する津波水流の圧力によって止水板が起立し、外部からの動力や人の操作を必要としないで水門が自律的に展開するもので、平時には倒伏格納できる津波水門である。水門を構成する止水板が津波水流の先端を捕らえた際に迅速に起立するために軽量に作られ、軽量な止水板は工場で能率的に生産できるので、建設地点での作業が少なくてすみ、津波水門建設の費用と時間を大幅に節約することが可能となる。

また本発明の津波水門は、平時における水門が河川や水路が海に注ぎこむ地点附近の河床の基礎上に倒伏格納されるために、津波水門を設けることで問題となりやすい河川流の阻害がきわめて少なく、大雨による河川の増水時に上流からの流木などの漂流物が津波水門に引っ掛ることで、河川の水位上昇を招いたり、津波水門を損傷させる原因となることがない。また、本発明の津波水門では全体の質量が小さく、構造的に集中荷重を避けることのできる適切な寸法の止水板を採用でき、止水板相互に生じる間隙を隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長することで封止できることから、地盤の変位に寛容となり、津波に先立つ地震によって損傷を受けるといった、構築物を河口付近に建設する際に普遍的に遭遇しがちな軟弱地盤に起因する問題から開放されるという利点がある。

本発明の津波水門は、平時には止水板の殆どを河床に設ける基礎上に倒伏格納できることから、生活や産業活動、景観や生物の生育環境に与える悪影響を抑えることができる。また本発明の津波水門は、構造が非常に単純なことから津波水門の保守や維持作業に要する費用を少なくできるものでもある。

本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明津波水門の平時における斜視図である。図は、水位の上昇を伴う異常時に、起伏式の止水板1を連ねて立てることにより津波水門とする形式であり、津波等の溯上を阻止したい河口2附近の河床3を平滑に成型して津波水門の基礎４とし、河床に置いた基礎の上流側５に設ける軸水平に揺動できる揺動支持部６とこれと組み合わせる揺動支持部７を備える止水板を川の流れ８に交差する方向に複数並列させ、止水板起立時に止水板の安定をはかる止水板起立姿勢保持機構９および、隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構１０を持つ津波水門である。

また、複数並列させる止水板のうち少なくとも一個の倒伏時の止水板下面あるいは側方、または、複数並列させる止水板のうち少なくとも一個の倒伏時の止水板下面に位置する基礎上、あるいは河川堤防の側壁に止水板展開始動用突起１１を設け、止水板を倒伏させた状態において、止水板下面に水位上昇時の水流導入口１２を備えておくと、津波が河口に達した際、津波水流が止水板下方に流入しやすくなり、河川の上流側に設けられた揺動支持部を支点として止水板が迅速に起立する。止水板やその他の各部は、津波等の衝撃を受け止めるに充分な強度を確保するのは言うまでも無いことであるが、止水板内部に気室を設ける等して、止水板の見かけの比重が１.０を僅かに上回る値にすることで、水中での止水板が軽くなり、高潮のように速度の大きくない水流でも起立できる。

各止水板には、隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構１０を設けているので、止水板下方に水流を受けて起立する止水板が、隣り合う止水板の起立を助け、連鎖的に全ての止水板が起立することになる。止水板連結機構としては、ピンや、リンクによるもの、鎖、強靭な繊維による綱など様々な機構が考えられるが、図１では、長さに余裕を持たせたワイヤーロープで隣り合う止水板を結合している。

止水板展開始動用突起を持つ止水板、あるいは止水板展開始動用突起上に位置する止水板は、平時においても河床から少し突出することとなり、上流から流れる河川流の妨げとなる可能性があるので、津波や高潮によってもたらされる水流が最も早く到達すると思われる地点に少数個配置すればよい。

図１では、止水板下流側に設ける支点と基礎上の止水板下流側のやや離れた地点に設ける支点とを結ぶワイヤーロープを用いて止水板起立姿勢保持機構９としているが、止水板上流側５にコンクリート製の受け台を設ける等、他の方法によるものも採用できる。この際、止水板の止水板起立姿勢が垂直を通り越して上流側に僅かに傾斜するようにすれば、起立後の止水板が安定する。また、止水板の止水板起立姿勢が上流側に傾斜することで、津波等の高水位を受け止めた際の止水板を支持する基礎に下向きの力が作用することとなり、津波水門の耐衝撃力を高めることとなる。

図２は、津波等の高水位が現れはじめた時点での本発明の津波水門中央部横断面図である。津波等によってもたらされる水流先端が、止水板展開始動用突起１１で浮き上がらされた止水板下方の間隙に達すると、止水板を起立させようとする力が働き、止水板が少し浮上する。さらに、津波等により止水板沖側の水位が上昇すると、水流による圧力が増加して、止水板はさらに起き上がり、隣り合う止水板の起立を助け、図３で示すように連鎖的に全ての止水板が起立する。倒伏させる際に沖側を向く止水板下面に、起立状態の止水板上辺を薄く、止水板上辺から揺動支持部に近づくにしたがって厚くなるように成型し、これを水位上昇時の水流導入口１２とすることで止水板が水流を捉えやすくなり、止水板が一層迅速に起立することになる。

展開後の各止水板の側部に生じる間隙から止水板背後に流れ込む水流を遮断するには、図４で示すように、隣り合う止水板の側縁部１３を食違わせて延長すればよく、各止水板の側部や下部に生じる間隙１４にゴムなどの適当な材質、形状のパッキング材２１を取り付けて置けば、止水板背後に流れ込む水流をほぼ完全に遮断することができる。

図５は、本発明津波水門の１実施例鳥瞰図である。図の左側から津波等による高水位１７に襲われるが、津波等の水流によって止水板１を起立させた津波水門で河川上流側が浸水から守られている。また、平時は図１のように止水板を倒伏させることで、格納時の止水板上面１８は河床の一部となって、河川の平常水流を阻害しない。

本発明の津波水門は、津波ばかりでなく高潮に対しても効果がある。河口附近や水路が海へ注ぎ込む地点に本発明の津波水門を設け、河口付近以外にも有効な津波防波堤１９を設けることで、津波等の異常な高水位がもたらす浸水被害を防止できる。

本発明津波水門の止水板倒伏格納時における斜視図である。 本発明津波水門の止水板展開初期における中央部横断面図である。（止水板起立姿勢保持機構と止水板連結機構は不記載） 本発明津波水門の止水板起立時における中央部横断面図である。（止水板起立姿勢保持機構と止水板連結機構は不記載） 止水板の詳細を示す斜視図である。（止水板起立姿勢保持機構と止水板連結機構は不記載） 本発明津波水門の１実施例の鳥瞰図である。（実施例１）

符号の説明

１ 止水板
２ 河口
３ 河床
４ 基礎
５ 上流側
６ 基礎上の揺動支持部
７ 止水板の揺動支持部
８ 川の流れを示す矢印
９ 止水板起立姿勢保持機構
１０ 止水板連結機構
１１ 止水板展開始動用突起
１２ 水流導入口
１３ 止水板の側縁部
１４ 各止水板の側部や下部に生じる間隙
１５ 緩衝器
１６ 河川堤防の側壁
１７ 津波等による高水位
１８ 格納時の止水板上面
１９ 有効な津波防波堤
２０ 河川の水位
２１ パッキング材

Claims (7)

1. 水位の上昇を伴う異常時に起伏式の止水板を連ねて立てることにより水門とする形式の津波水門において、津波の溯上を阻止しようとする地点の河床を平滑に成型して津波水門の基礎とし、河床に置いた基礎の上流側に設ける軸水平に揺動できる揺動支持部と、これと組み合わせる揺動支持部を備える止水板を揺動支持部のある側を上流側とし、川の流れに交差する方向に複数並列させ、止水板起立時に止水板の安定をはかる止水板起立姿勢保持機構および、隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構を持つ津波水門。
2. 複数並列させる止水板のうち少なくとも一個の倒伏時の止水板下面あるいは側方に止水板展開始動用突起を持つ特許請求の範囲請求項１記載の津波水門。
3. 複数並列させる止水板のうち少なくとも一個の倒伏時の止水板下面に位置する基礎上、あるいは河川堤防の側壁に止水板展開始動用突起を持つ特許請求の範囲請求項１記載の津波水門。
4. 止水板を倒伏させた状態において、止水板下面に水位上昇時の水流導入口を備える特許請求の範囲請求項１ないし３記載の津波水門。
5. 止水板起立姿勢保持機構が、止水板海側に設ける支点と基礎上の止水板海側のやや離れた地点に設ける支点とを結ぶ鎖、あるいは綱である特許請求の範囲請求項１ないし４記載の津波水門。
6. 隣り合う止水板相互を緩く結合する止水板連結機構が、長さに余裕を持たせた鎖、あるいは綱である特許請求の範囲請求項１ないし５記載の津波水門。
7. 隣り合う止水板相互間に生じる間隙を、隣り合う止水板の側縁部を食違わせて延長することで封止する特許請求の範囲請求項１ないし６記載の津波水門。