JP3836816B2

JP3836816B2 - Water-circulating wave-dissipating caisson

Info

Publication number: JP3836816B2
Application number: JP2003153062A
Authority: JP
Inventors: 秀樹下土居; 幸人中本; 敬次下山; 秀則有澤
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004353334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、防波堤や護岸等のために設けるケーソンに関し、詳しくは、消波機能と水面部付近の水の水底部への導入機能ならびに土砂等の堆積防止機能とを備える水循環型消波ケーソンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、護岸目的や波浪等を防いで港湾内を静穏に保つ目的等のために、岸壁や岸壁から所定距離沖合にケーソンが設けられている。このようなケーソンは、単に波を受ける平面状の壁面を備えたものもあるが、波の反射波を低減する消波機能を備えた消波ケーソンがある。この消波ケーソンは、例えば、船舶等を着岸させる時に波の影響を小さくして安定した操船を可能にしたり、船舶等の安定した係留を可能にしたりすることができる。
【０００３】
図７は従来の一般的な消波ケーソンを示す縦断面図である。この図は、岸壁から所定距離沖合に設置する防波堤型の消波ケーソンを示している。図は縦断面であり、図の左側がケーソン５１の沖側（前側）で、図の右側がケーソン５１の岸側（後側）である。
【０００４】
図示するように、ケーソン５１の設置場所の水底には、所定幅Ｗ１１（前後方向）の地盤改良部５２が形成され、この地盤改良部５２の上部には、所定幅Ｗ１２で基礎５３が形成される。これら地盤改良部５２と基礎５３とは、ケーソン５１の前後方向から所定量ずつ突出するような幅で形成されている。
【０００５】
そして、基礎５３の上部の岸側に、所定幅のケーソン本体５４が設けられ、このケーソン本体５４の沖側に消波壁５５が設けられている。これら消波ケーソン５４と消波壁５５とが一体となって矩形状断面のケーソン５１を形成している。
【０００６】
このように消波壁５５を設けることにより、消波壁５５とケーソン本体５４との間に遊水室５６が形成されている。この遊水室５６は、ケーソン本体５４の前面と消波壁５５の内面との間に矩形状断面で形成されている。また、消波壁５５には、水面Ｌとほぼ一致する高さに上部開口５７が設けられ、水中に没した位置に下部開口５８が設けられてる。
【０００７】
このようなケーソン５１によれば、上部開口５７から消波壁５５内の遊水室５６に波が入ると、この波のエネルギーで遊水室５６内の水を移動させる運動エネルギーが生じ、この運動エネルギーで下部開口５８から水を出すことによって反射波の一部を消波している。
【０００８】
なお、この種の従来技術として、港湾等に構築される防波堤で、前壁には海水面の上下に亘って開口した開口部を設け、後壁には海水面下に開口する開口部を設け、この前壁と後壁との間の遊水室に、前壁から後壁に向って高くなる傾斜壁を設けることにより、港外の海水が港内側へ一方向に流れるようにして港内の静穏度を確保しようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、この種の従来技術として、前壁には海水面の上下に亘って開口した開口部を設け、後壁には海水面下に開口する開口部を設け、この前壁と後壁との間の遊水室に壁体を設けることによって、低波浪でも港内の静穏度を確保しようとするものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
さらに、他の従来技術として、護岸本体の壁面と所定間隔をあけて常時水没する壁体を配置し、この壁体に貫通孔を設けて護岸本体との間の空間に循環流が生じるようにして、この護岸本体と壁体との間に浮遊物を集積しようとするものもある（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−４１３４１号公報（第３頁、図２）
【００１２】
【特許文献２】
特開２００１−２７１３２０号公報（第２頁、図２）
【００１３】
【特許文献３】
特開平７−１７３８１５号公報（第２頁、図２）
【００１４】
【特許文献４】
特開平７−１７３８１６号公報（第２頁、図２）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図７に示す消波ケーソン５１は、消波壁５５の下部開口５８よりも下部の遊水室５６内では水を移動させる運動エネルギーが散逸するので、この下部開口５８よりも下部の遊水室５６内の水は常によどみ、遊水室５６内に入った砂やゴミ等の浮遊物Ｄ（以下、「浮遊物等」という）が堆積してしまう。この堆積した浮遊物等Ｄは、排出されることなく堆積し続けるので、環境を悪化させるおそれがある。
【００１６】
また、前記特許文献１，２は、前後が海水面となる防波堤を前提にしているとともに、港内での静穏度を確保するために海水交換を行って消波性能を持たせるものであり、前壁と後壁との間の遊水室に入った浮遊物等を排出することができるものではない。しかも、この遊水室に入った土砂のような浮遊物等は遊水室の下部に堆積しやすい。
【００１７】
さらに、前記特許文献３，４は、消波機能を有してはいるものの、護岸本体と壁体との間の空間の遊水室に浮遊物等を集積しようとするものであるため、貫通穴の付近に流速分布の大きな不均一が発生し、浮遊物等が遊水室の水底部に堆積してしまう。
【００１８】
つまり、前記したような従来技術では、遊水室の水底部でよどみを生じたり、遊水室内で十分な水交換性能が得られず、遊水室内に浮遊物等が堆積しやすい。そのため、堆積した浮遊物等によって環境を悪化させる場合がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、水面から突出する岸側壁を設け、該岸側壁の沖側に離れた位置に水面から突出する消波壁を設け、該消波壁と前記岸側壁との間に所定の大きさの遊水室を形成し、該消波壁の水面部に該遊水室と連通する上部開口を設け、該消波壁の水底部に該遊水室の下部と連通する下部開口を設け、前記消波壁の後面を、ほぼ水面部から水底部に向かって前記岸側壁側に傾斜させることにより前記遊水室の水平方向断面積を減少させている。このような構成によれば、遊水室が、ほぼ水面部から水底部に向って水平方向断面積が減少するように形成されているので、消波壁の上部開口から遊水室内に入って岸側壁に反射した波は、ほぼ水面部から水底部に向って水平方向断面積が減少する遊水室内で波長が変わり、入ってくる波と打ち消し合って消波機能を発揮することができる。また、遊水室に入った波のエネルギーが遊水室の水を下方に移動させる運動エネルギーとなり、このエネルギーで遊水室内部を下方に移動する水は、水平方向断面積の減少により流速が増速され、遊水室の水底部に設けた下部開口から浮遊物等とともに水を勢いよく流出させる。これにより、水面部付近の水を水底部に導入するとともに、浮遊物等のゴミを遊水室内に堆積させることなく排出することができる。
【００２０】
また、この水循環型消波ケーソンにおいて、前記消波壁の後面の傾斜範囲を、ほぼ水面部から水深の真中付近と、水底部との間とすれば、上部開口から遊水室内に入った波のエネルギーを運動エネルギーとして、ほぼ水面位置から下部開口に向けて効果的に作用させて遊水室下部の流れの速度を安定して上昇させることができる。
【００２１】
さらに、前記水循環型消波ケーソンにおいて、前記消波壁の前面を、水面部から所定距離水中に没した位置から上部を岸側壁に向って傾斜する傾斜面で形成すれば、水面から上部の消波壁に当たった波の反射波を空中に向けて反射させるので、水中への反射波を極力小さくして波圧を下げることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明の第１実施形態を示す水循環型消波ケーソンの縦断面図であり、図２は同水循環型消波ケーソンの正面図である。この第１実施形態は、岸壁から所定距離沖合に形成される防波堤型の消波ケーソンを示しており、図１において左側がケーソン１の前側（沖側）で、右側がケーソン１の後側（岸側）である。
【００２３】
図１に示すように、ケーソン１の設置場所の水底には、所定幅Ｗ１（図の左右方向）で地盤改良部２が形成されている。この地盤改良部２としては、例えば、捨石マウント等によって形成される。この地盤改良部２の上部には、所定幅Ｗ２で基礎３が形成されている。この基礎３としては、コンクリートを打設したものや、金属の枠体内に重量物を充填したもの等によって形成される。これら地盤改良部２と基礎３とは、ケーソン１の前後部から所定量突出するような所定幅で形成されている。地盤改良部２の大きさや、基礎３の大きさは、設置場所や設置方向等の条件や波浪条件等に応じて設定される。
【００２４】
この基礎３の上部の後側に、水面Ｌ（平均水位）から突出する所定幅のケーソン本体４が設けられている。このケーソン本体４が岸側壁である。ケーソン本体４は、前後面がほぼ垂直な面で断面が長方形状に形成されており、基礎３と一体的に形成されている。ケーソン本体４としては、基礎３と一体的に打設するコンクリートや、金属の枠体内に重量物（コンクリート等）を充填したもの等によって形成される。この実施形態では、枠体内にコンクリートを充填してケーソン本体４を形成している。
【００２５】
そして、このケーソン本体４の前側に消波壁５が設けられている。この消波壁５は、ケーソン本体４と所定距離を開けて設けられた板状の部材であり、ケーソン本体４と同一高さで水面Ｌから突出している。この消波壁５を設けることによって、ケーソン本体４との間に所定の大きさの遊水室６が形成されている。
【００２６】
消波壁５は、その前面壁７が水面部Ｐ１から水底部Ｐ２（基礎３の上面部）に向かってケーソン本体４との距離が狭まるように傾斜している。この実施形態では、前面壁７の傾斜範囲を、水面Ｌから所定距離Ｈ１だけ没した位置Ｐ３と水底部Ｐ２との間としている。このように前面壁７を傾斜させることにより、前面壁７と岸側壁となるケーソン本体４との距離を、水面部Ｐ１から水底部Ｐ２に向けて漸減させている。
【００２７】
また、この前面壁７を傾斜させることにより、遊水室６の内部において、水面Ｌの水平方向位置によって水底までの垂直方向距離が異なるようにしている。つまり、図示するように、遊水室６の前面壁７が傾斜した範囲では、この前面壁７の内面が水底となり、例えば、遊水室６内の岸側壁に近い位置での垂直方向距離Ｈ２と、前面壁７に近い位置での垂直方向距離Ｈ３とが異なるように、前面壁７の傾斜範囲で水平方向距離を異ならせている。
【００２８】
さらに、このように前面壁７を傾斜させることにより、消波壁５とケーソン本体４との間に形成された遊水室６内の水平方向断面積を、水面部Ｐ１から水底部Ｐ２に向かって減少させている。この水面部Ｐ１における水平方向断面積を、水底部Ｐ２における水平方向断面積まで減少させる差としては、例えば、２：１程度であればよい。この差は、水深や遊水室６の容積、波周期の長さ等に応じて設定される。
【００２９】
なお、消波壁５の上面壁８は、ケーソン本体４の上面に連なるような水平面で形成されている。
【００３０】
また、図２に示すように、消波壁５には、水面Ｌの位置する高さの水面部Ｐ１で開口した上部開口９が設けられ、水底部Ｐ２には下部開口１０が設けられている。
【００３１】
上部開口９は、水位変動を生じても水面Ｌが上部開口９内に位置するような大きさで形成されている。この上部開口９は、例えば、設置場所における水位変動の差（海の場合、干潮時と満潮時の水位差）の大きさや、波浪の程度に応じて、好ましい大きさに決定される。例えば、図示するように、水面Ｌを中心とした上部開口９の縦方向の大きさが、少なくとも、日常の水位変動では水面Ｌが必ず上部開口９内に位置するような距離Ｈ４（中心からの距離）の開口で形成される。この実施形態では、二点鎖線で示す上限水位Ｌ１と下限水位Ｌ２との間で水位変動を生じても、水面Ｌが上部開口９内に位置するような四角形状に形成されている。この上部開口９の形状は、図示する形状に限定されるものではなく、水位変動を生じた時に水面Ｌが開口内に位置する上下方向の大きさを有しているものであればよく、横長長方形状等であってもよい。
【００３２】
下部開口１０は、消波壁５の下端に位置し、基礎３の上面部に設けられている。この下部開口１０は、所定の高さの、横方向に長い長方形状の開口で形成されている。この下部開口１０の開口断面積は、前記したように遊水室６の水面Ｌ位置における水平方向断面積の１／２程度で形成されている。この開口断面積の大きさも、水深や遊水室６の容積等によって設定される。
【００３３】
さらに、図１に示すように、この実施形態では、前記前面壁７の水中に没した位置Ｐ３から上部を、ケーソン本体４側に向って傾斜させている。つまり、消波壁５の水面Ｌから所定距離没した位置Ｐ３から上側が、岸側に向けて上向きの傾斜となるような傾斜面に形成されている。これにより、一点鎖線Ｌ３で示すように、波浪等で水位が異常上昇して前面壁７に打ち寄せた場合に、入射する波を空中に向けて反射（矢印）させて前面壁７に加わる波圧を下げるようにしている。
【００３４】
なお、消波壁５の前面壁７は、水中に没した位置Ｐ３から二点鎖線Ｖ１で示すように垂直方向に形成しても、二点鎖線Ｖ２で示すように下側の傾斜に連なるように形成してもよい。
【００３５】
また、図１に二点鎖線で示すように、遊水室６内の下端に、ケーソン本体４側から前面に向けて傾斜した傾斜部１１を形成し、この傾斜部１１に沿った流れで下部開口１０から排出する水の流れをよりスムーズにしてもよい。
【００３６】
図３は本願発明の第２実施形態を示す水循環型消波ケーソンの縦断面図である。この第２実施形態は、防護壁として岸壁の端部に設けられる水循環型消波ケーソンを示している。上述した第１実施形態における水循環型消波ケーソン１とは、設置場所が異なり、岸側にケーソン本体４が設けられるか否かが異なっている。上述した第１実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図示するように、岸壁１２の端部のケーソン１３を設置する場所の水底には、所定幅Ｗ３（図の左右方向）で地盤改良部１４が形成され、この地盤改良部１４の上部には、所定幅Ｗ４で基礎１５が形成されている。これら地盤改良部１４と基礎１５とは、ケーソン１３の前部から所定量突出するような所定幅で形成されている。地盤改良部１４の大きさや、基礎１５の大きさは、設置条件等に応じて設定される。
【００３８】
そして、この基礎１５の上部に消波壁５が設けられている。この消波壁５は、上述した第１実施形態における構成と同一であり、岸壁１２の前部に設けられた板部材１６の前部に設けられた板状の部材であり、岸壁１２と同一高さで水面Ｌから突出している。この消波壁５を設けることによって、岸壁１２の前部に設けた板部材１６との間に所定の大きさの遊水室６が形成されている。
【００３９】
消波壁５は、その前面壁７が水面部Ｐ１から水底部Ｐ２に向かって岸壁１２との距離が狭まるように傾斜している。この実施形態も、前面壁７の傾斜範囲を、水面Ｌから所定距離Ｈ１だけ没した位置Ｐ３と水底部Ｐ２との間としている。このように前面壁７を傾斜させることにより、前面壁７と岸側１２との距離を、水面部Ｐ１から水底部Ｐ２に向けて漸減させている。
【００４０】
また、この前面壁７を傾斜させることにより、遊水室６の内部において、水面Ｌの水平方向位置によって水底までの垂直方向距離が異なるようにしている。この垂直方向距離を異ならせた原理は、上述した図１における原理と同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００４１】
さらに、このように前面壁７を傾斜させることにより、消波壁５と岸壁１２との間に形成された遊水室６内の水平方向断面積を、水面部Ｐ１から水底部Ｐ２に向かって減少させている。この水平方向断面積を減少させる差としても、例えば、２：１程度であればよい。この差は、水深や遊水室６の容積等に応じて設定される。
【００４２】
なお、消波壁５の上面壁８は、岸壁１２の上面に連なるような水平面で形成されている。
【００４３】
また、この消波壁５に設けられた上部開口９と下部開口１０は、上述した図２に示す構成と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
以上のように構成された第１，２実施形態の水循環型消波ケーソン１，１３によれば、図４に示す水循環型消波ケーソンにおける消波機能の模式図のように、上部開口９から消波壁５内の遊水室６に入った波はケーソン本体４（板部材１６）の前面で反射して戻ろうとするが、遊水室６内では前面壁７が傾斜していることによって、水面Ｌから水底（前面壁７の内面）までの水平方向距離（Ｈ２，Ｈ３等）が変化するので、波の粒子の動きとして考えると、円運動から楕円運動に変わって波長Ｌ４が変化していくので、この反射波は新たに打ち寄せる波の波長とは異なった波長の波となって重なることにより打消し合い、これによって安定した消波機能を発揮することができる。
【００４５】
また、このように遊水室６に入った水面付近の波のエネルギー（運動エネルギー）を、遊水室６の上部開口９から水底部Ｐ２の下部開口１０に向けて水平方向断面積が漸次減少する遊水室６内で水を移動させる運動エネルギーとすることにより、遊水室６の下部全域で流速を増大させ、水底部Ｐ２に設けた下部開口１０から増大した流速で水とともに浮遊物等Ｄを排出させる。これにより、遊水室６の内部に浮遊物等Ｄが堆積するのを効果的に防止することができる。つまり、水面部Ｐ１から水底部Ｐ２への水循環量が安定かつ増大するので、消波ケーソン１，１３の遊水室６の下部における平均流速が上がり、これにより遊水室６内の水底部付近で水が滞留するのを防止してよどみを解消し、排砂性能等が良い水循環型消波ケーソン１，１３を構成することができる。
【００４６】
しかも、遊水室６の下部の隅々まで流れを生じさせることができるので、遊水室６全体で浮遊物等の滞留を防いで環境の悪化を防止することができる。その上、断面積が減少する方向に波のエネルギーを集約させて効率良く伝達するので、流れのエネルギーの散逸が少なく、水循環性能の向上を図れる。
【００４７】
さらに、このように消波壁５の上部開口９から入った波のエネルギーを下部開口１０から逃がしながら消波機能を発揮させるので、前記水面部Ｐ１での消波性能をより安定して発揮させることができる。
【００４８】
その上、これらの消波ケーソン１，１３のような構造とすることにより、消波壁５側の地盤改良部２，１４と基礎３，１５の幅寸法を小さくできるので、これら地盤改良部２，１４と基礎３，１５とを設置するための工期短縮や、コストダウンを図ることが可能となる。
【００４９】
図５は本願発明に係る水循環型消波ケーソンにおける消波性能の一例を示すグラフであり、図６は本願発明に係る水循環型消波ケーソンにおける水循環性能の一例を示すグラフである。これらは、上述した図３に示す水循環型消波ケーソン１３における「消波性能」と「水循環性能」との傾向を、上述した図７に示す従来型の消波ケーソン５１と比較した一例である。
【００５０】
これらのグラフを導き出すための方法として、例えば、数値流体力学（Computational Fluid Dynamics：ＣＦＤ）によって解析して導き出すことができる。しかも、この解析方法によれば、設置条件や設置目的に応じた水位変動や波周期の変動等を考慮した値を任意に決定して入力することにより、様々な条件で「消波性能」と「水循環性能」とを導き出すことができる。
【００５１】
図５に示す「消波性能」は、水面下の上部開口９の端部と水面Ｌとの距離「Ｈ４」が、「Ｈ４＝０．０７×水深」の条件で設定された場合を示している。なお、水深の値は水位変化するある点の値であり、任意に決められる。図示する結果では、波周期が５．１秒程度になると、従来型（図７）に比べて波反射率が小さくなり、消波性能が良くなることがわかる。
【００５２】
また、図６に示す「水循環性能」は、水面下の上部開口７の端部と水面Ｌとの距離「Ｈ４」が、「Ｈ４＝０」の条件で設定された場合を示している。図示する結果では、波周期が５．５秒程度になると、従来型（図７）に比べて循環水量が多くなり、水循環性能が良くなることがわかる。
【００５３】
これらのグラフに示す性能は、ある条件における性能であり、水位（潮位）変動等によって変化するが、設置目的等から最も望む性能を決定し、その性能が最も好ましい条件（消波性能を長時間安定して発揮したい、水循環性能を長時間安定して発揮したい、等）を満足するような値でケーソンを設計すればよい。例えば、通常の水位の時には水循環性能を高めることができ、波浪等で水位が上昇した時には消波性能を高めることができる、というような条件に応じて好ましい値が設定される。
【００５４】
なお、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
さらに、本願発明に係る消波ケーソンは、海や川や湖等のいずれに設けても同様の作用効果を得ることができ、設置場所は限定されるものではない。
【００５６】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。
【００５７】
遊水室内で反射した波の波長を変化させ、入ってくる波と打ち消し合わせて消波機能を安定して発揮することが可能となる。また、この波のエネルギーで遊水室の上部から水底部にかけて下方に移動する水の流速を上げて下部開口から流出させ、浮遊物等を遊水室内に堆積させることなく安定して排出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態を示す水循環型消波ケーソンの縦断面図である。
【図２】図１に示す水循環型消波ケーソンの正面図である。
【図３】本願発明の第２実施形態を示す水循環型消波ケーソンの縦断面図である。
【図４】図１に示す水循環型消波ケーソンにおける消波機能の模式図である。
【図５】本願発明に係る水循環型消波ケーソンにおける消波性能の一例を示すグラフである。
【図６】本願発明に係る水循環型消波ケーソンにおける水循環性能の一例を示すグラフである。
【図７】従来の一般的な消波ケーソンを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…消波ケーソン
２…地盤改良部
３…基礎
４…ケーソン本体
５…消波壁
６…遊水室
７…前面壁
９…上部開口
１０…下部開口
１１…傾斜部
１２…岸壁
１３…消波ケーソン
１４…地盤改良部
１５…基礎
１６…板部材
Ｐ１…水面部
Ｐ２…水底部
Ｐ３…位置
Ｌ…水面
Ｈ１…所定距離
Ｈ４…距離
Ｄ…浮遊物等[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a caisson provided for a breakwater, a seawall, and the like, and more particularly, to a water circulation type wave breaker caisson having a wave-dissipating function, a function of introducing water near the water surface to the bottom of the water, and a function of preventing sedimentation such as earth and sand. Is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a caisson has been provided offshore a predetermined distance from the quay or quay for the purpose of revetment and the purpose of keeping the harbor calm by preventing waves and the like. Some of these caissons simply have a flat wall surface that receives waves, but there are wave-dissipating caissons having a wave-dissipating function that reduces reflected waves. This wave-dissipating caisson can, for example, reduce the influence of waves when landing a ship or the like, thereby enabling stable ship handling or enabling stable mooring of a ship or the like.
[0003]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a conventional general wave-dissipating caisson. This figure shows a breakwater-type wave-dissipating caisson installed offshore a predetermined distance from the quay. The figure is a longitudinal section, the left side of the figure is the offshore side (front side) of the caisson 51, and the right side of the figure is the shore side (rear side) of the caisson 51.
[0004]
As shown in the drawing, a ground improvement portion 52 having a predetermined width W11 (front-rear direction) is formed on the bottom of the caisson 51, and a foundation 53 is formed on the ground improvement portion 52 with a predetermined width W12. The The ground improvement portion 52 and the foundation 53 are formed with a width that protrudes by a predetermined amount from the longitudinal direction of the caisson 51.
[0005]
A caisson main body 54 having a predetermined width is provided on the shore side above the foundation 53, and a wave-dissipating wall 55 is provided on the offshore side of the caisson main body 54. The wave-dissipating caisson 54 and the wave-dissipating wall 55 are integrated to form a caisson 51 having a rectangular cross section.
[0006]
By providing the wave-dissipating wall 55 in this way, a water-reserving chamber 56 is formed between the wave-dissipating wall 55 and the caisson main body 54. The water reserving chamber 56 is formed in a rectangular cross section between the front surface of the caisson main body 54 and the inner surface of the wave-dissipating wall 55. Further, the wave-dissipating wall 55 is provided with an upper opening 57 at a height substantially coincident with the water surface L, and a lower opening 58 at a position submerged in water.
[0007]
According to such a caisson 51, when a wave enters the water reserving chamber 56 in the wave-dissipating wall 55 from the upper opening 57, kinetic energy for moving the water in the water reserving chamber 56 is generated by the energy of this wave, and this kinetic energy Thus, a part of the reflected wave is extinguished by discharging water from the lower opening 58.
[0008]
As a prior art of this type, a breakwater built in a harbor or the like, an opening that opens over the sea level is provided on the front wall, and an opening that opens below the sea level is provided on the rear wall. By installing an inclined wall that rises from the front wall to the rear wall in the water chamber between the front wall and the rear wall, the seawater outside the port flows in one direction toward the inner side of the port. There is one that tries to ensure the degree (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
In addition, as a conventional technique of this type, an opening that opens over the sea level is provided on the front wall, and an opening that opens below the sea level is provided on the rear wall. Some have tried to ensure the calmness of the harbor even in low waves by providing a wall in the water play room (see, for example, Patent Document 2).
[0010]
Furthermore, as another conventional technique, a wall body that is constantly submerged at a predetermined interval from the wall surface of the revetment main body is arranged, and a through hole is provided in this wall body so that a circulating flow is generated in the space between the revetment main body. In some cases, floating substances are accumulated between the revetment main body and the wall body (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4).
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-41341 (page 3, FIG. 2)
[0012]
[Patent Document 2]
JP 2001-271320 A (2nd page, FIG. 2)
[0013]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-173815 (second page, FIG. 2)
[0014]
[Patent Document 4]
JP-A-7-173816 (second page, FIG. 2)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the wave-dissipating caisson 51 shown in FIG. 7 dissipates kinetic energy that moves water in the water-reserving chamber 56 below the lower opening 58 of the wave-dissipating wall 55. The water in the chamber 56 always stagnates, and floating matter D (hereinafter referred to as “floating matter etc.”) such as sand and garbage that has entered the reclaimed water chamber 56 accumulates. Since the accumulated suspended matter D or the like continues to be accumulated without being discharged, there is a risk of deteriorating the environment.
[0016]
In addition, the Patent Documents 1 and 2 are premised on a breakwater whose front and rear are seawater surfaces, and in order to ensure calmness in the harbor, the seawater is exchanged to provide wave-dissipating performance. It is not possible to discharge suspended matter that has entered the water chamber between the wall and the rear wall. In addition, suspended matters such as earth and sand that have entered the water reserving room are likely to accumulate in the lower part of the water reserving room.
[0017]
Further, although Patent Documents 3 and 4 have a wave-dissipating function, they are intended to accumulate floating substances in the water reserving chamber in the space between the revetment main body and the wall body. A large non-uniformity in the flow velocity distribution occurs in the vicinity of, and suspended matter accumulates on the bottom of the water reserving chamber.
[0018]
That is, in the conventional technology as described above, stagnation occurs at the bottom of the water reserving chamber, or sufficient water exchange performance cannot be obtained in the water reserving chamber, and suspended matter or the like is likely to accumulate in the water reserving chamber. For this reason, the environment may be deteriorated due to accumulated suspended matter or the like.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a quay side wall projecting from the water surface, providing a wave-dissipating wall projecting from the water surface at a position distant from the shore side of the quay side wall, A water reserving chamber of a predetermined size is formed between the quay side wall, an upper opening communicating with the water reserving chamber is provided on the water surface of the wave-dissipating wall, and a lower part of the water reserving chamber is provided at the water bottom of the wave-dissipating wall. A lower opening that communicates is provided, and the rear surface of the wave-dissipating wall is inclined from the water surface portion toward the water bottom portion toward the quay side wall, thereby reducing the horizontal sectional area of the water reserving chamber. According to such a configuration, the water reserving chamber is formed so that the horizontal cross-sectional area decreases substantially from the water surface portion toward the water bottom portion. The wavelength of the wave reflected in the water changes in the water chamber where the horizontal cross-sectional area decreases almost from the water surface to the bottom of the water, and cancels the incoming wave to exert a wave-dissipating function. In addition, the energy of the waves that enter the basin becomes the kinetic energy that moves the water in the basin downward, and the water that moves downward in the basin with this energy has its velocity increased due to the decrease in the horizontal cross-sectional area. Then, water flows out vigorously from the lower opening provided at the bottom of the water reserving chamber together with suspended matter. Thereby, water near the water surface portion can be introduced into the bottom of the water, and dust such as suspended matters can be discharged without being accumulated in the water play chamber.
[0020]
Further, in this water-circulating wave-dissipating caisson, if the inclination range of the rear surface of the wave-dissipating wall is approximately between the water surface and the middle of the water depth and the bottom of the water, the wave that has entered the recreational water chamber from the upper opening can be obtained. Energy can be used as kinetic energy to effectively act from the position of the water surface toward the lower opening, thereby stably increasing the flow velocity in the lower part of the reclaimed water chamber.
[0021]
Furthermore, in the water-circulating wave-dissipating caisson, if the front surface of the wave-dissipating wall is formed with an inclined surface that inclines the upper part toward the quay side wall from a position immersed in water for a predetermined distance from the water surface part, Since the reflected wave of the wave hitting the wave wall is reflected toward the air, the wave pressure can be lowered by making the reflected wave underwater as small as possible.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a water circulation type wave breaking caisson showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of the water circulation type wave breaking caisson. This first embodiment shows a breakwater-type wave-dissipating caisson that is formed a predetermined distance offshore from the quay. In FIG. 1, the left side is the front side (offshore side) of the caisson 1, and the right side is the rear side of the caisson 1 ( Shore side).
[0023]
As shown in FIG. 1, the ground improvement part 2 is formed in the water bottom of the installation place of the caisson 1 with the predetermined width W1 (left-right direction of a figure). As this ground improvement part 2, it is formed by a rubble mount etc., for example. A foundation 3 is formed on the upper portion of the ground improvement portion 2 with a predetermined width W2. The foundation 3 is made of concrete or a metal frame filled with heavy objects. The ground improvement portion 2 and the foundation 3 are formed with a predetermined width so as to protrude from the front and rear portions of the caisson 1 by a predetermined amount. The size of the ground improvement unit 2 and the size of the foundation 3 are set according to conditions such as installation location and installation direction, wave conditions, and the like.
[0024]
A caisson body 4 having a predetermined width protruding from the water surface L (average water level) is provided on the rear side of the upper portion of the foundation 3. The caisson body 4 is a quay side wall. The caisson main body 4 has a substantially vertical cross section and a rectangular cross section, and is formed integrally with the foundation 3. The caisson body 4 is made of concrete that is cast integrally with the foundation 3, or a metal frame that is filled with a heavy object (concrete or the like). In this embodiment, the caisson body 4 is formed by filling the frame with concrete.
[0025]
A wave-dissipating wall 5 is provided on the front side of the caisson body 4. The wave-dissipating wall 5 is a plate-like member provided at a predetermined distance from the caisson main body 4 and protrudes from the water surface L at the same height as the caisson main body 4. By providing this wave-dissipating wall 5, a reclaimed water chamber 6 having a predetermined size is formed between the caisson body 4.
[0026]
The wave-dissipating wall 5 is inclined such that the distance between the front wall 7 and the caisson body 4 decreases from the water surface portion P1 toward the water bottom portion P2 (the upper surface portion of the foundation 3). In this embodiment, the inclination range of the front wall 7 is set between the position P3 and the bottom P2 where the water surface L is submerged by a predetermined distance H1. By inclining the front wall 7 in this manner, the distance between the front wall 7 and the caisson main body 4 serving as the quay side wall is gradually reduced from the water surface portion P1 toward the water bottom portion P2.
[0027]
In addition, by tilting the front wall 7, the vertical distance to the bottom of the water varies depending on the horizontal position of the water surface L within the water chamber 6. That is, as shown in the drawing, in the range where the front wall 7 of the water reserving chamber 6 is inclined, the inner surface of the front wall 7 becomes a water bottom, for example, a vertical distance H2 at a position close to the shore side wall in the water reserving chamber 6, The horizontal distance is varied in the inclination range of the front wall 7 so that the vertical distance H3 at a position close to the front wall 7 is different.
[0028]
Further, by tilting the front wall 7 in this way, the horizontal cross-sectional area in the water reserving chamber 6 formed between the wave-dissipating wall 5 and the caisson body 4 is changed from the water surface portion P1 toward the water bottom portion P2. It is decreasing. As a difference which reduces the horizontal direction cross-sectional area in this water surface part P1 to the horizontal direction cross-sectional area in the water bottom part P2, what is necessary is just about 2: 1, for example. This difference is set according to the water depth, the volume of the water reserving chamber 6, the length of the wave period, and the like.
[0029]
The top wall 8 of the wave-dissipating wall 5 is formed in a horizontal plane that continues to the top surface of the caisson body 4.
[0030]
Further, as shown in FIG. 2, the wave-dissipating wall 5 is provided with an upper opening 9 opened at a water surface portion P1 having a height at which the water surface L is located, and a lower opening 10 is provided at a water bottom portion P2. .
[0031]
The upper opening 9 is formed in such a size that the water surface L is located in the upper opening 9 even if the water level fluctuates. The upper opening 9 is determined to have a preferable size according to, for example, the level of the difference in water level at the installation location (in the case of the sea, the level difference between low tide and high tide) and the level of waves. For example, as shown in the drawing, the vertical size of the upper opening 9 centered on the water surface L is at least a distance H4 (from the center) such that the water surface L is always located in the upper opening 9 in an ordinary water level fluctuation. Distance) openings. In this embodiment, even if a water level change occurs between the upper limit water level L <b> 1 and the lower limit water level L <b> 2 indicated by a two-dot chain line, the water surface L is formed in a quadrangular shape so as to be positioned in the upper opening 9. The shape of the upper opening 9 is not limited to the shape shown in the figure, and it is sufficient that the water surface L has a size in the vertical direction where the water level L is located in the opening when the water level fluctuates. A rectangular shape or the like may be used.
[0032]
The lower opening 10 is located at the lower end of the wave-dissipating wall 5 and is provided on the upper surface portion of the foundation 3. The lower opening 10 is a rectangular opening having a predetermined height and long in the horizontal direction. The opening cross-sectional area of the lower opening 10 is formed to be about ½ of the horizontal cross-sectional area at the water surface L position of the water reserving chamber 6 as described above. The size of the opening cross-sectional area is also set by the water depth, the volume of the water reserving chamber 6, and the like.
[0033]
Furthermore, as shown in FIG. 1, in this embodiment, the upper part is inclined toward the caisson main body 4 side from the position P3 immersed in the water of the front wall 7. That is, the upper side from the position P3 of the wave-dissipating wall 5 that is submerged by a predetermined distance from the water surface L is formed as an inclined surface that is inclined upward toward the shore side. As a result, as indicated by the alternate long and short dash line L3, when the water level abnormally rises due to waves or the like and strikes the front wall 7, the wave pressure applied to the front wall 7 is reflected (arrow) toward the air and reflected to the air. Is trying to lower.
[0034]
Even if the front wall 7 of the wave-dissipating wall 5 is formed in a vertical direction as indicated by a two-dot chain line V1 from a position P3 submerged in water, the front wall 7 continues to a lower slope as indicated by a two-dot chain line V2. You may form in.
[0035]
Further, as shown by a two-dot chain line in FIG. 1, an inclined portion 11 inclined from the caisson main body 4 side toward the front surface is formed at the lower end in the water reserving chamber 6, and a lower opening is formed by the flow along the inclined portion 11. The flow of water discharged from 10 may be made smoother.
[0036]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a water circulation type wave-dissipating caisson showing a second embodiment of the present invention. This 2nd Embodiment has shown the water circulation type wave-absorbing caisson provided in the edge part of a quay as a protective wall. It differs from the water circulation type wave-dissipating caisson 1 in the first embodiment described above in whether or not the caisson body 4 is provided on the shore side. The same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0037]
As shown in the drawing, a ground improvement portion 14 having a predetermined width W3 (left and right in the figure) is formed on the bottom of the place where the caisson 13 at the end of the quay 12 is installed. A foundation 15 is formed with a predetermined width W4. The ground improvement portion 14 and the foundation 15 are formed with a predetermined width so as to protrude a predetermined amount from the front portion of the caisson 13. The size of the ground improvement unit 14 and the size of the foundation 15 are set according to installation conditions and the like.
[0038]
A wave-dissipating wall 5 is provided on the upper portion of the foundation 15. This wave-dissipating wall 5 is the same as that in the first embodiment described above, and is a plate-like member provided in the front part of the plate member 16 provided in the front part of the quay wall 12. It protrudes from the water surface L at a height. By providing this wave-dissipating wall 5, a reclaimed water chamber 6 having a predetermined size is formed between the plate member 16 provided at the front portion of the quay wall 12.
[0039]
The wave-dissipating wall 5 is inclined so that the distance between the front wall 7 and the quay 12 decreases from the water surface part P1 toward the water bottom part P2. In this embodiment as well, the inclination range of the front wall 7 is set between the position P3 and the bottom P2 where the water surface L is sunk by a predetermined distance H1. By inclining the front wall 7 in this manner, the distance between the front wall 7 and the shore side 12 is gradually reduced from the water surface portion P1 toward the water bottom portion P2.
[0040]
In addition, by tilting the front wall 7, the vertical distance to the bottom of the water varies depending on the horizontal position of the water surface L within the water chamber 6. Since the principle of changing the vertical distance is the same as that in FIG. 1 described above, detailed description thereof is omitted.
[0041]
Further, by tilting the front wall 7 in this way, the horizontal cross-sectional area in the water reserving chamber 6 formed between the wave-dissipating wall 5 and the quay wall 12 is reduced from the water surface portion P1 toward the water bottom portion P2. I am letting. The difference for reducing the horizontal cross-sectional area may be about 2: 1, for example. This difference is set in accordance with the water depth, the volume of the water reserving chamber 6, and the like.
[0042]
The top wall 8 of the wave-dissipating wall 5 is formed in a horizontal plane that continues to the top surface of the quay wall 12.
[0043]
Moreover, since the upper opening 9 and the lower opening 10 provided in this wave-dissipating wall 5 are the same as the structure shown in FIG. 2 mentioned above, the detailed description is abbreviate | omitted.
[0044]
According to the water circulation type wave breakers caisson 1 and 13 of the first and second embodiments configured as described above, from the upper opening 9 as shown in the schematic diagram of the wave breaker function in the water circulation type wave breaker caisson shown in FIG. The wave that enters the water-reserving chamber 6 in the wave-dissipating wall 5 is reflected and returned by the front surface of the caisson body 4 (plate member 16). Since the horizontal distance (H2, H3, etc.) from L to the bottom of the water (the inner surface of the front wall 7) changes, the wavelength L4 changes from circular motion to elliptical motion when considered as the movement of wave particles. Therefore, the reflected waves cancel each other by overlapping with a wave having a wavelength different from the wavelength of the newly struck wave, and thereby a stable wave canceling function can be exhibited.
[0045]
Further, the wave energy (kinetic energy) in the vicinity of the water surface that has entered the water reserving chamber 6 in this manner is the reclaimed water whose horizontal cross-sectional area gradually decreases from the upper opening 9 of the water reserving chamber 6 toward the lower opening 10 of the bottom P2. By using kinetic energy for moving water in the chamber 6, the flow velocity is increased throughout the lower portion of the water reserving chamber 6, and suspended matter etc. D is discharged together with water at an increased flow velocity from the lower opening 10 provided in the water bottom P2. . Thereby, it is possible to effectively prevent the suspended matter D or the like from accumulating inside the reclaimed water chamber 6. That is, since the amount of water circulation from the water surface portion P1 to the water bottom portion P2 is stabilized and increased, the average flow velocity in the lower part of the water reserving chamber 6 of the wave-dissipating caissons 1 and 13 is increased. Water stagnation can be prevented, stagnation can be eliminated, and water circulation type wave-absorbing caissons 1 and 13 having good sand discharge performance can be configured.
[0046]
And since a flow can be produced to every corner of the lower part of the water reserving chamber 6, the stay of the floating material etc. can be prevented in the whole water reserving chamber 6, and the deterioration of an environment can be prevented. In addition, since the wave energy is concentrated and transmitted efficiently in a direction in which the cross-sectional area decreases, the flow energy is less dissipated and the water circulation performance can be improved.
[0047]
Further, since the wave-dissipating function is exhibited while escaping the wave energy from the upper opening 9 of the wave-dissipating wall 5 from the lower opening 10 in this way, the wave-dissipating performance at the water surface portion P1 is more stably exhibited. be able to.
[0048]
In addition, since the structure of the wave-dissipating caissons 1 and 13 is used, the width of the ground improvement parts 2 and 14 and the foundations 3 and 15 on the wave-dissipating wall 5 side can be reduced. , 14 and the foundations 3 and 15 can be shortened and cost can be reduced.
[0049]
FIG. 5 is a graph showing an example of the wave-dissipating performance of the water-circulating wave-dissipating caisson according to the present invention, and FIG. 6 is a graph showing an example of the water-circulating performance of the water-circulating-type wave-dissipating caisson according to the present invention. These trends and "wave absorbing performance" in water circulation type wave dissipating caisson 13 shown in FIG. 3 described above as "water cycle performance", is an example of comparison with conventional wave dissipating caisson 51 shown in FIG. 7 described above .
[0050]
As a method for deriving these graphs, for example, they can be derived by analysis by computational fluid dynamics (CFD). Moreover, according to this analysis method, by arbitrarily determining and inputting a value that takes into account the water level fluctuation and wave period fluctuation according to the installation conditions and the purpose of installation, the "quenching performance" can be obtained under various conditions. “Water circulation performance” can be derived.
[0051]
The “wave-dissipating performance” shown in FIG. 5 shows a case where the distance “H4” between the end of the upper opening 9 below the water surface and the water surface L is set under the condition “H4 = 0.07 × water depth”. Yes. The water depth value is a value at a certain point where the water level changes, and is arbitrarily determined. From the results shown in the figure, it can be seen that when the wave period is about 5.1 seconds, the wave reflectivity is smaller than that of the conventional type (FIG. 7 ), and the wave extinction performance is improved.
[0052]
Further, “water circulation performance” shown in FIG. 6 indicates a case where the distance “H4” between the end of the upper opening 7 below the water surface and the water surface L is set under the condition of “H4 = 0”. From the results shown in the figure, it is understood that when the wave period is about 5.5 seconds, the amount of circulating water is larger than that of the conventional type (FIG. 7 ) and the water circulation performance is improved.
[0053]
The performance shown in these graphs is the performance under a certain condition, and changes depending on the water level (tide level) fluctuation, etc., but the most desired performance is determined from the installation purpose etc. It is only necessary to design the caisson with values that satisfy the requirements of stable performance, stable water circulation performance for a long time, etc.). For example, a preferable value is set according to such conditions that the water circulation performance can be enhanced at a normal water level and the wave-dissipating performance can be enhanced when the water level rises due to waves or the like.
[0054]
The above-described embodiment is an embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
[0055]
Furthermore, the wave-dissipating caisson according to the present invention can obtain the same function and effect regardless of the sea, river, lake, etc., and the installation location is not limited.
[0056]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0057]
By changing the wavelength of the wave reflected in the water play chamber and canceling it with the incoming wave, it is possible to stably exhibit the wave-dissipating function. In addition, the energy of this wave increases the flow velocity of the water that moves downward from the upper part of the water reservoir to the bottom of the water and allows it to flow out of the lower opening, allowing stable discharge without depositing suspended matter in the water reservoir. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a water circulation type wave-dissipating caisson showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the water circulation type wave-dissipating caisson shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a water circulation type wave-dissipating caisson showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a wave-dissipating function in the water circulation type wave-dissipating caisson shown in FIG.
FIG. 5 is a graph showing an example of the wave-dissipating performance of the water-circulating wave-dissipating caisson according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing an example of water circulation performance in a water circulation type wave-dissipating caisson according to the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a conventional general wave-dissipating caisson.
[Explanation of symbols]
1 ... Dissipating caisson
2 ... Ground improvement department
3. Basics
4 ... Caisson body
5 ... wave barrier
6 ... Reservoir room
7 ... Front wall
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Upper opening 10 ... Lower opening 11 ... Inclined part 12 ... Quay wall 13 ... Dissipating caisson 14 ... Ground improvement part 15 ... Foundation 16 ... Plate member P1 ... Water surface part P2 ... Water bottom part P3 ... Position
L ... Water surface H1 ... Predetermined distance H4 ... Distance
D ... suspended matter

Claims

水面から突出する岸側壁を設け、該岸側壁の沖側に離れた位置に水面から突出する消波壁を設け、該消波壁と前記岸側壁との間に所定の大きさの遊水室を形成し、該消波壁の水面部に該遊水室と連通する上部開口を設け、該消波壁の水底部に該遊水室の下部と連通する下部開口を設け、前記消波壁の後面を、ほぼ水面部から水底部に向かって前記岸側壁側に傾斜させることにより前記遊水室の水平方向断面積を減少させた水循環型消波ケーソン。 A quay side wall projecting from the water surface is provided, a wave breaker wall projecting from the water surface is provided at a position distant from the quay side wall, and a water reserving chamber of a predetermined size is provided between the wave breaker wall and the quay side wall. Forming an upper opening that communicates with the reclaimed water chamber at the water surface of the wave-dissipating wall, a lower opening that communicates with the lower part of the reclaimed water chamber at the bottom of the wave-dissipating wall, A water-circulating wave-dissipating caisson in which the horizontal cross-sectional area of the water-reserving chamber is reduced by inclining toward the quay side wall from the water surface portion toward the water bottom.

請求項１記載の水循環型消波ケーソンにおいて、
前記消波壁の後面の傾斜範囲を、ほぼ水面部から水深の真中付近と、水底部との間とした水循環型消波ケーソン。In the water circulation type wave-dissipating caisson according to claim 1,
A water-circulating wave-dissipating caisson in which the range of inclination of the rear surface of the wave-dissipating wall is approximately between the water surface and the middle of the water depth and the bottom of the water.

請求項１記載の水循環型消波ケーソンにおいて、
前記消波壁の前面を、水面部から所定距離水中に没した位置から上部を岸側壁に向って傾斜する傾斜面で形成した水循環型消波ケーソン。In the water circulation type wave-dissipating caisson according to claim 1,
A water-circulating wave-dissipating caisson in which the front surface of the wave-dissipating wall is formed by an inclined surface whose upper part is inclined toward the quay-side wall from a position immersed in water for a predetermined distance from the water surface.