c cc c a aa a s ss s e ee e 2 22 2

y x

2 22 2 0 00 0 0 00 0 2 22 2 2 22 2 5 55 5

4 44 42 22 2 5 55 5

2 22 20 00 0 0 00 00 00 0

z

x

^{111 /1/// 2222 0000 勾勾勾勾 配配配配}

( ((

( 単単単単 位位位位 ：：：： cccc mmmm ))))

55 5 56 66 6 5 55 5

c cc

c a aa a s ss s e ee e 2 22 2 ( (( ( x xx x = == = 2 22 2 m mm m ) )) ) c

cc

ca aa a s ss se ee e1 11 1( (( ( x xx x= == =3 33 3 m mm m) )) ) c

cc

c a aa as ss se ee e 3 33 3( (( (x xx x = == =4 44 4m mm m) )) )

造 造

造 造 波 波 波 波 板 板 板 板 汀 汀 汀 汀 線 線 線( 線 (( ( x xx x= == =0 00 0 m mm m) )) ) 3 33 3 0 00 0

6 66 6 0 00 0

7 77 77 77 7 0 00 0 9 99 9 0 00 00 00 0 c

cc

c a aa a s ss s e ee e 1 11 1 ( (( ( d dd d = == = 1 11 1 5 55 5 c cc c m mm m ) )) ) c cc

c a aa a s ss s e ee e 2 22 2 ( (( ( d dd d = == = 1 11 1 0 00 0 c cc c m mm m ) )) ) c cc

c a aa a s ss s e ee e 3 33 3 ( (( ( d dd d = == = 2 22 2 0 00 0 c cc c m mm m ) )) ) c

cc

c a aa a s ss s e ee e 4 44 4 ( (( ( d dd d = == = 2 22 2 8 88 8 c cc c m mm m ) )) )

: ::

:地 地 地 地 形 形 形 形 変 変 変 変化 化 化 化 測 測 測 定 測 定 定 定範 範 範 囲 範 囲 囲 囲 44 4

43 33 35 55 5 8 88 8 1 11 10 00 0 w

ww w a aa av vv v e ee e f ff f i ii il ll l t tt te ee er rr r

       入 入 入 入射 射 射 射波 波 波 波 周 周 周 周 期 期 期 期 1 11 1. .. .0 00 0 s ss se ee ec cc c 波 波 波 波 高 高 高 高 5 55 5. .. .0 00 0 c cc cm mm m

不 不 不 不透 透 透 透 過 過 過 過 側 側 側 側 面 面 面 面

不 不 不 不透 透 透 透 過 過 過 過 側 側 側 側 面 面 面 面

台台台 台 車車車 移車移移移 動動動動 用用用用 レレレレ ーーーー ルルルル

台台台 台 車車車車 移移移移 動動動動 方方方 向方向向向 レ

レレ

レ ーーー ルールルル 及及及及 びびびび 足足足足 場場場場 レレレレ ーーーー ルルルル 及及及及 びびびび 足足足足 場場場場

111 1 0000 cccc mmmm 毎毎毎毎 にににに 測測測測 定定定定

砂 砂 砂

砂 厚 厚 厚 厚6 66 6c cc c m mm m( (( (d dd d 5 55 50 00 0= == =0 00 0 . .. .1 11 15 55 5 9 99 9m mm mm mm m) )) ) C

CC

Ca aa as ss s e ee e4 44 4 ( (( (x xx x= == = 5 55 5. .. . 5 55 5m mm m ) )) )

  図−１．中型平面水槽実験の概略

8 88 8 0

00

0 4 44 4 66 6 6 1 11 1 0 00 0 1 11 1 4 44 4 ( (( ( h hh h r rr r ) )) ) : ::

: 測 測 測 測 定 定 定 時 定 時 時 時 間 間 間 間

自自

自自 然然然然 海海海海 浜浜浜浜

離 離 離 離 岸 岸 岸 岸 堤 堤 堤 設 堤 設 設 置 設 置 置 置海 海 海 浜 海 浜 浜 浜

  図−２．中型平面水槽  実験手順

沖合構造物の離岸距離による海浜変形とその対策について 沖合構造物の離岸距離による海浜変形とその対策について 沖合構造物の離岸距離による海浜変形とその対策について 沖合構造物の離岸距離による海浜変形とその対策について

      九州大学大学院工学研究科  学生員○一田  剛  申  承鎬                正会員  入江  功

1．目的

  沿岸地域の土地利用が進むにつれて、防波堤や離岸堤などの構造物が各地の海岸に造られている。また、近年 では玄界灘に計画中の福岡国際空港や響灘に建設中の下関沖合い人工島などのように、大規模沖合構造物が自然 海岸の沖合に造られるようになってきた。しかし、特に対岸が白砂青松の自然海浜である場合、人工島設置によ る海浜変形には充分対策を考えておく必要がある。海浜への影響を支配する主な要素としては、波浪条件と人工 島設置地点から海浜までの距離(対岸距離)や人工島の沿岸方向規模等が考えられる。本研究では、中型平面水槽 移動床実験を行い、沖合人工島など(以降沖合構造物と呼ぶ)の岸沖方向の設置位置によって海浜への影響がどの ように異なるかを調べるため沖合構造物背後の流れや、構造物設置後の地形変化を詳細に測定した。さらに、構 造物背後の海岸侵食を抑えるためにあらかじめ構造物背後にトンボロを設置する(仮称,先トンボロ)工法について 検討した。

2．実験概要

  中型平面水槽で移動床実験を行うにあたり、まず、断面

2

次元水槽移動床実験で与えられた諸条件での海浜断 面特性を把握し、また、自然海浜としてある程度海浜変形が安定した準平衡状態に至るまでの時間を造波後

4

時 間と仮定した。続いて、小型平面水槽で中型平面水槽実験のための予備実験を行い、中型平面水槽実験を行うた めの側面での境界処理の問題などを検討すると共に、離岸距離

別の流れや地形変化のおおよその特性を把握した。以上の実験 を踏まえて中型平面水槽で沖合構造物による地形変化を測定し た。中型平面水槽移動床実験には、図−１に示すように長さ

20

ｍ、幅

9ｍ、深さ 60cm

の中型平面水槽を用いて行った。初期

断面として

1/20

勾配の一様勾配斜面に中央粒径

d 50 =0.16mm

の砂を厚さ約

6cm

に敷き均し、直角入射の条件で波を作用させ た。実験を通して、沖水深は30cm、入射波の沖合波高は

5.0cm、

周期は

1.0ｓとして条件を固定した。図−１に示すように岸沖

方向にＸ軸、沿岸方向にＹ軸を設定し、測定領域は図−１の破 線で囲まれた範囲で、Ｙ軸方向に

770cm、Ｘ軸方向に 435cm

とした。また、構造物としては、現象の対称性を利用し、不透 過の側面から

1.5m

の長さとした。構造物の離岸距離(D)は、初 期汀線から

2.0、3.0、4.0、5.5ｍ（それぞれ、Case1~Case4）

とした。図−2 は、地形の測定時間間隔を示しており、地形の測定 は連続式砂面計を用い、沿岸方向に

10cm

毎ある測線上を動かすこ とによって地形を測定した。得られたデータから地形図を描いて時 間別の地形図における水深の差をとって水深変化量を計算した。さ らに、構造物背後の侵食対策として先トンボロ工法を用いて実験を 行った。先トンボロに関しては、Case2での構造物設置後

10

時間

のトンボロを参考に準平衡状態での離岸堤設置と同時にトンボロを人工的に設置した。実験方法等は、上述した ものと同様である。

キーワード  沖合構造物、移動床実験、侵食、離岸距離、先トンボロ

連絡先      福岡県福岡市東区箱崎

6−10−1  九州大学大学院工学研究科(水工)Tel(fax)092-642-3293

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0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

-1 8 -1 6 -1 4 -1 2 -1 0 -8 -6 -4 -2 0 2 4

(b) Case2, 6 hours after construction

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

-1 8 -1 6 -1 4 -1 2 -1 0 -8 -6 -4 -2 0 2 4 unit (cm)

(a) Case1, 6 hours after construction

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

-1 8 -1 6 -1 4 -1 2 -1 0 -8 -6 -4 -2 0 2 4 unit (cm)

(c) Case3, 6 hours after construction

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0

-1 8 -1 6 -1 4 -1 2 -1 0 -8 -6 -4 -2 0 2 4

(d) Case4, 6 hours after construction

unit (cm)

unit (cm)

detached breakwater detached breakwater

図‐3  離岸距離による海浜変形の比較

(離岸距離;(a):2m,(b):3m,(c):4m,(d):5.5m)

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400 500 600 700

0 100 200 300 400 500 600 700

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

Depth changes after 6 hours

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400 500 600 700

0 100 200 300 400 500 600 700

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 unit (cm)

6 hours after construction

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400 500 600 700

0 100 200 300 400 500 600 700

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 unit (cm)

6 hours after construction

^{0 100 200 300 400}

0 100 200 300 400

0 100 200 300 400 500 600 700

0 100 200 300 400 500 600 700

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

Depth changs after 6 hours

Depos itioin

Er osion (c m )

Depos itioin

(c m ) Er osion

(a)

(b)

図‐4先トンボロ工法の適用有無による結果比較

(a:未適用、b:適用)

3．実験結果

  図‐3 は、中型平面水槽移動床実験の構造物の離岸距 離別の結果として、設置後

6

時間での等深線図である。

構造物を設置して波を作用させると、構造物の背後に循 環流が生じた。砕波帯で激しく巻き上げられた砂が、循 環流により構造物の背後へ堆積することでトンボロが形 成し、このトンボロ形成過程は、全てのケースにおいて 確 認 で き た 。 構 造 物 が 及 ぼ す 地 形 変 化 の 範 囲 を

200

0 ≤ X ≤

、

0 ≤ Y ≤ 300

と仮定して見ると

Case2(図

-3(b),離岸距離 3m)が侵食量、トンボロの規模、汀線の後

退量が最も大きく、続いて

Case3(図-3(c),離岸距離 4m)、

Case1(図-3(a),離岸距離 2m)、Case4(図-3(d),離岸距 離 5.5m)の順であった。また、構造物背後の汀線付近での

流速の大きさと離岸距離との関係も上で述べたような傾 向が見られた。また、図‐4(a)は、最も構造物背後での 侵食量が大きかった

Case2(離岸距離 3m)の実験結果で

あり、図‐4(b)は、予めトンボロ形成をやっておく先ト ンボロ工法を用いた時の実験結果である。各図において 左図は等深線図であり、右図は侵食、堆積量図である。

図‐4(a),(b)から分かるように先トンボロを設置しなか った場合には、構造物背後に出来る循環流速は大きくそ れにより局所的な侵食が激しくなり汀線が大きく後退す るのに対して、先トンボロを設置した場合の流速は、そ れほど大きくなく構造物背後の侵食量(特に、沿岸方向

100~200cm

の激しい局所侵食等)はかなり少なくなって

いる事が分かった。

4．結論

  本研究では、中型平面水槽移動床実験により、沖合構 造物の離岸距離による背後の地形変化傾向を分析した。

その結果、いずれのケースにおいても砕波帯で激しく巻 き上げられた砂は構造物の背後に運ばれトンボロを形成 していく様子が確認できた。また、構造物の離岸距離に よる循環流の相違でトンボロ形成に大きく寄与すると考 えられるトンボロ周辺の侵食範囲、侵食量、汀線の後退 量が異なることが分かった。特に

Case2(離岸距離 3m)

の場合、離岸距離と砕波帯の位置から構造物背後の循環 流が最も発達することが分かり、それが、構造物設置後 の地形変化に強く影響を及ぼすことが確認された。また、

先トンボロ工法に関しては、先トンボロを用いない時に 比べ明らかに構造物背後の侵食量が小さくなっているこ

とから構造物背後の侵食を軽減する工法として有効な手法であると考えられる。

  土木学会第55回年次学術講演会（平成12年9月）

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