越波吸収型護岸 の越波量低減効果 に関する模型実験
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(2) 越波吸収型護岸の越波量低減効果に関する模型実験 平 面 水 槽 で,長. 短2側 壁 に沿 って,幅50cmの. ピス ト ン型. 827. 水 槽 で造 波 で き る最 長 の 波 と して,津. 波 を 模 擬 した長 周. 造 波 機100台 が 設 置 され た2面 式 の 多 方 向不 規 則 波 造 波 水. 期 の規 則 波 を 設 定 して い る.規 則 波 の 諸 元 は2種 類 と し,. 槽 で あ る.こ. め波),. 入 射 角 は0°の1種 類 と した.入 射 波 の角 度 は,護 岸 に 直. 斜 め 方 向へ 進 む一 方 向 不 規 則 波 お よ び多 方 向 不 規 則 波 を. 角 に入 射 す る場 合 を00と して,直 角 か ら反 時 計 方 向 に 傾. 造 波 す る こ とが で き る(Hiraishi,2002).実. い た角 度 を 示 して い る.. こで は,斜 め方 向 へ 進 む 規 則 波(斜. し た護 岸 は,南. ら(2007)の. 期 島D1護 岸(400m:現. 験 の対象 と. 実 験 と同 じ関 西 国 際 空 港2. 地量)とD2護. 岸(700m:現. 地量). 越 波 吸 収 型 護 岸 模 型 断 面 図 を図‑3に 示 す.本 実 験 の 主 眼 は排 水 溝 幅 と後 壁 高 さの 検 討 に あ る ため,後 壁 の 設 置. お よ び これ ら の前 面 マ ウ ン ドと した.模 型 縮 尺 は1/30と. 位 置 を20cm間 隔(現 地 量 で6m)で3箇. し た.ま た,造 波 機 の位 置 関 係 か ら,現 地 と は東 西 を 反. 造 と した.こ れ に よ り,後 壁 を設 置 しな い直 立 護 岸 か ら,. 転 させ た地 形 を 水 槽 に再 現 した(図‑2).. 後 壁 設 置 位 置 に応 じた 排 水 溝 幅 の越 波 吸 収 型 護 岸 まで を. 所 に可 変 で き る構. 水 槽 に 再 現 可 能 と した.後 壁 高 さ につ いて は,後 壁 の板 材 を2種 類 製 作 し,後 壁 の 天 端 高 を 変 更 した 実 験 も可 能 と した.排 水 溝 内 部 に充 填 す る 砕 石 は,現 場 で 使 用 さ れ る砕 石 を60cm〜1m程 程 度 と した.な. D1. D2. 度 と想 定 し,1/30の 模 型 粒 径 を2cm. お,60cm〜1mの. 砕 石 は,現 在,横. 須賀. 市 の 馬 堀 海 岸 高 潮 対 策 護 岸 の透 水 層 の表 層 に 用 い られ て お り,高 波 に対 して も安 定 した 機 能 を表 して い る.今 ま で に吸 い 出 し等 の 被 害 は生 じて い な い(京 浜 港 湾 事 務 所, 2007).砕. 図‑2. 石 層 上 面 の天 端 高 はC.D.L+1.83mと. した.. 実験 模型 配置 図. (2) 越 波 実 験 方 法 実 験 で 対 象 と した 波 浪 の概 要 は,表‑1の. とお りで あ り,. 高 波 浪 を 想 定 した 不 規 則 波 と 津 波 を 想 定 した 規 則 波 の2 種 類 と した.不 規 則 波 実 験 の波 浪 は設 計 波 相 当 を 対 象 と し,潮 位 条 件 はC.D.L.+2.9mと 南 ら(2007)が. し た.こ. の 潮 位 条 件 は,. 実 施 した 実 験 の 潮 位 条 件2種 類(2.0m,. 2.9m)の うち,高. い 側 の 条 件 で あ り,波 高2.0m,周. 図‑3. 期7.0. 越 波吸収 型護 岸模 型断 面図. sの波 に対 す る直 立 護 岸 背 後 で の越 波 流 量 が0.05m3/m/s程. 実 験 ケ ー ス につ い て は,排 水 溝 幅 を3種 類 と後 壁 高 さ2. 度 と な る と見 込 まれ る潮 位 条 件 で あ る.波 種 類 は,一 方. 種 類 を 組 み 合 わ せ た4断 面 と,比 較 の た め の直 立 護 岸1断. 向 不 規 則 波 を3波 向(0°,30°,45°)と. 面 の 合 計5断 面 で実 施 した.. 波 向(0°,30°)と. し た.波. 多方 向 不 規 則 波2. の入 射 角0°に つ い て は,設. 越 波 流 量 は,不 規 則 波 の 約250波 を 対 象 と して 計 測 し. 計 波 の2割 増 しの 波 高 も設 定 した.不 規 則 波 の 実 験 波 数. た.こ の よ う な長 時 間 の 計 測 で は 反 射 波 の影 響 が 現 れ る. は約250波,波. の で,造 波 を開 始 した 後 に反 射 波 が 安 定 す る の を 待 って. 群 は2種 類 と し た.一 方,津. 波 を再 現 す る. た め に は長 大 な ス トロー クが 必 要 と な るの で,こ. こで は. か ら250波 程 度 の 計 測 を 行 い,計 測 中 は常 に 反 射 波 が 含 ま れ る状 態 に した.な. 表‑1. 波浪 条件. ら(1984)の. お,入 射 波 高 の特 定 に は,Gunza. 線 形 長 波 理 論 に よ る入 ・反 射 波 分 離 解 析 を. 用 い た. 造 波 開 始 か ら計 測 を 開 始 す る ま で の3分 間 は,前 面 パ ラペ ッ ト部 に越 波 防 止 板 を 設 置 して 護 岸 背 後 へ の 越 波 を 抑 制 し,造 波 開 始3分 後 に越 波 防 止 板 を 除 去 す る と 同 時 に波 浪 デ ー タの 計 測 を 開始 した.波 浪 デ ー タの 計 測 は, 注1)多 注2)入. 方 向 波 の 方 向集 中度Smaxは25と した. 射 角45° は 一 方 向 不 規 則 波 の み で 実 施 した.. 注3)不. 規 則 波 の 設 計 波 割 増 条 件 につ い て は,入 のみ で 実 施 し た.. 射 角0°. 注4)規. 則 波 の 諸 元 ηmaxは 津 波 高 で あ り,静 水 面 か ら波. 頂 ま で の 高 さ を表 して い る.. 時 間 間 隔dtを0.04sと し,8192デ. ー タ の計 測 を 行 っ て計 測. 波 数 が250波 以 上 と な るよ う に した. 実 験 に お け る波 浪 デ ー タの 計 測 位 置 は,図‑4の. とお り. で あ る.実 験 で は,護 岸模 型 を図‑4に 示 す 護 岸 法 線 の60 m区 間(模. 型 量2m区. 間)に. 設 置 し,そ. の 中 央6m区. 間.
(3) 828. 海. (模 型 量0.2m区 間)を. 岸. 工. 学. 論. 文. 越 波 計 測 の 対 象 と した.実 験 中 に. 集. 第55巻(2008). に従 い,波 高 の 違 い に よ る越 波 流 量 の 差 が 大 き くな る傾. 越 波 す る水 塊 は,導 水 路 を通 じて 越 波 箱 に貯 水 させ,越. 向 が 認 め ら れ た.入. 波 箱 に 溜 ま っ た水 量 を 導 水 路 の 幅 と越 波 計 測 時 間 で 除 し. 30°や45° と比 べ て 後 壁 高 さの 違 い に よ る越 波 流 量 の差 が. て 時 間 平 均 越 波 流 量 を 求 め た.ま た,越 波 箱 の 中 の 水 位. 大 き い.こ れ に対 して入 射 角30°や45°で は,後 壁 高 さ の. 変 化 を 容 量 式 波 高 計 で 計 測 し,水 位 の 時 間 変 化 か ら越 波. 違 い に よ る時 間 平 均 越 波 流 量 の違 い は小 さい.. 量 の 時 間 変 化 を求 め る もの と した.な お,越 波 吸 収 型 護. 射 角0°の 時 間 平 均 越 波 量 は 入 射 角. ま た,入 射 角0°の 多 方 向 波 に対 して2種 類 の入 射 波 高. 岸 に つ い て は,排 水 溝 か ら流 出 す る水 を 両 端 部 に 設 置 し. に よ る実 験 結 果 を 比 較 す る と,後 壁 高 さ がC.D.L.+2.5m. た別 な越 波 箱 に溜 め て 計 測 した.越 波 の 時 系 列 の 測 定 に. 以 下 に お い て波 高 の 違 い に よ る時 間 平 均 越 波 流 量 の違 い. お い て,直 立 護 岸 の ケ ー ス は,護 岸 の 直 前 に設 置 した 容. は 概 ね 一 定 とな って い る こ とが わ か っ た.さ. 量 式 波 高 計 に よ り,前 面 水 位 が 護 岸 の 天 端 高 を超 え るか. 波 高2.0mの 波 に 対 して,入. ど うか 確 認 す る こ と に よ り,越 波 が生 じた か ど うか 判 別. 果 を 比 較 す る と,入 射 角0°の 時 間 平 均 越 波 流 量 は,入 射. す る こ とが で き る.な お,こ. 角300と 比 べ て,ほ. こで 言 う 「前 面 水 位 」 と は. ら に,入 射. 射 角0°と入 射 角300の 実 験 結. とん ど変 わ らな い結 果 とな っ た.. 二 重 胸 壁 前 面 護 岸 壁 面 の 水 位 を指 す.越 波 箱 の 中 に も容. これ は,多 方 向 波 が 方 向分 散 性 を 有 す る た め,今 回 の. 量 式 波 高 計 を 設 置 して,流 下 水 量 の 時 間 変 化 を把 握 で き. 多 方 向 波 の方 向 集 中 度Smax=25で は 違 い が 表 れ な か っ た. る よ う に した.入 射 波 高 は,波 高 計 と流 速 計 の デ ー タを. もの と考 え られ る.. 組 み 合 わ せ て,Guzaら(1984)に. 従 っ て,入. 反 射波分. 離 を 行 っ て計 算 して い る.. 次 に 排 水 溝 幅 と時 間 平 均 越 波 流 量 の 関 係 を 図‑5に 示 す. 図 に は 目 安 と して 時 間 平 均 越 波 流 量0.02m3/m/sを 破 線 で 示 した.時 間 平 均 越 波 流 量0.02m3/m/sは,永. 井 ら(1964). に よ り示 され た背 後 地 の 重 要 度 か らみ た許 容 越 波 流 量 の 「そ の 他 の 重 要 な 地 区 」 に お け る許 容 越 波 流 量 に該 当 す る.適. 用 した デ ー タ は 後 壁 高 さ がC.D.L+4.5mの. で あ り,直 立 護 岸 の 実 験 結 果 は 排 水 溝 幅 を0mと. ケー ス した.. つ ま り こ の 条 件 の結 果 が 天 端 高+4.5mの 通 常 の 直 立 護 岸 の 結 果 とな り,実 験 結 果 の 比 較 対 象 の 基 準 と な る .図‑5 を 見 る と,排. 水 溝 幅6mで 既 に 越 波 流 量 が 急 激 に 低 減 さ. れ て い る こ とが わ か る.こ の 結 果 は,排 水 溝 を有 す る越 波 吸 収 型 護 岸 の 高 い越 波 低 減 特 性 を示 す もの で あ る.な 図‑4. お,図‑5(1)は. 計測 機器 配置 図. 一 方 向 波00に お け る波 高2.0m,2.4mの. 際. の 排 水 溝 幅 と時 間 平 均 越 波 流 量 の 関 係 を 表 した グ ラ フで (3) 実 験 結 果. あ り,図‑5(2)は. ま ず,波. の 入 射 角0°の 一 方 向 波 に対 して2種 類 の入 射. 30°,45° の 際 の 排 水 溝 幅 と時 間 平 均 越 波 流 量 の 関 係 を表. 波 高 に よ る実 験 結 果 を 比 較 す る と,後 壁 高 さが 低 くな る. した グ ラ フ で あ る.排 水 溝 幅 を さ らに拡 幅 す る と緩 や か. (2) 波 高 を2mと. (1) 波 高 に よる変 化 図‑5. 一 方 向 波,波. 排水 溝幅 と時 間平均 越波 流量 の関 係 (一方 向不 規則 波. 後 壁+4.5m). 高2.0mに お け る 波 高0°,. した 時 の波 向 に よ る変化.
(4) 越波吸収型護岸の越波量低減効果に関する模型実験 で は あ るが 越 波 流 量 が よ り低 減 さ れ て い る こ と が わ か る. ま た,一 方 向 不 規 則 波,多 方 向不 規 則 波 と も 直角 入 射. 829. に越 波 を 低 減 で きて い る こ とが わ か る.特 に斜 め 入 射 波 に つ い て は,後 壁 高 さ が2m以 上 と な る と越 波 流 量 低 減. 0°方 向 か らの 波 に よ る 時 間 平 均 越 波 流 量 が 最 も大 き く,. 効 果 が 顕 著 と な る傾 向 が 見 られ,さ. 入 射 角 が傾 く に従 い時 間 平均 越 波 流 量 が 小 さ くな る傾 向. 係 と同 様 に入 射 角 が 傾 くに従 い 時 間 平 均 越 波 流 量 が 緩 や. が 確 認 で きた.た. か で は あ るが,小. だ し,多 方 向 不 規 則 波 は波 の 方 向分 散. 性 を 有 す るた め,一 方 向不 規 則 波 と比 べ て 入 射 角 の違 い. ら に排 水 溝 幅 と の関. さ くな る傾 向 が見 られ る.. 実 験 の結 果 よ り時 間 平 均 越 波 流 量qと 短 時 間 平 均 越 波. に よ る時 間平 均 越 波 流 量 の違 い が 小 さ い こ とが わ か った .. 流 量 の 最 大 値qmaxの比(qmax/q)に. 図‑6は,越 波 吸 収 型 護 岸 に よ る時 間 平 均 越 波 流 量 と同 一 天 端 高 の 直立 護 岸 に よ る 時 間 平 均 越 波 流 量 との 比 を表. 果 を 用 い てqとqmax/qの関 係 に つ い て 示 す と,図‑8が れ る.図. つ い て,全. ての実験 結 得 ら. に は 目安 と して 時 間 平 均 越 波 流 量0.02m3/m/sを. した も の で あ る.図 を見 る と,越 波 吸 収 型 護 岸 は,直 立. 破 線 で 示 した.図. 護 岸 の 時 間 平 均 越 波 流 量 を8割 以 上 も低 減 さ せ て お り,. 0.02m3/m/s程 度 の 場 合 に は,短 時 間 平 均 越 波 流 量 の最 大. 高 い 越 波 低 減 特 性 が 示 さ れ て い る.. 値qmaxは,時 間 平 均 越 波 流 量qの 約18倍 程 度(0.36m3/m/s. ま た,後 壁 高 さ と時 間 平 均 越 波 流 量 の 関係 に つ いて も. 程 度)と. に よ る と,例 え ば 時 間 平 均 越 波 流 量 が. な る と試 算 さ れ る.つ ま り,瞬 間 的 な越 波 流 量. 整 理 を 行 っ た.結 果 は図‑7の と お りで あ る.図 に は,目. は最 大 で平 均 越 波 流 量 の 約18倍 に な る可 能 性 が あ り,排. 安 と して 時 間 平 均 越 波 流 量0.02m3/m/sを 破 線 で 示 した.. 水 溝 の能 力 が 小 さ い と短 時 間 で 大 量 に 流入 す る越 波 に は. 適 用 した デ ー タ は直 立 護 岸 の ケ ー ス と排 水 溝 幅 が12mの. 対 応 で き な い 場 合 も起 こ り う る.し た が って,こ. ケ ー ス(後. は排 水 施 設 の短 時 間 能 力 を検 討 す る た め に 有 用 で あ る.. 壁+4.5m,+2.5m)で. あ り,直 立 護 岸 の 実 験. 結 果 は 背 後 の水 叩 き部 の天 端 高(‑0.12m)を. 後壁高 さと. して利 用 した.. の数 値. ま た,各 実 験 ケ ー ス に お け る入 射 角0°の 時 の1波 あ た りの 時 間 平 均 越 波 流 量 の 出現 率 の 整 理 を行 った.そ. 図 か ら波 高2m以 下 で あ れ ば,後 壁 高 さ は2.5mで 十 分. の結. 果 よ り以 下 の こ とが わ か った. (1)直立 護 岸 の ケ ー ス の入 射 角H1/3=2.0mの ケ ー ス で は, 一 方 向 波 で 作 用 波 数 の6割 程 度 ,多 方 向 波 で作 用 波 数 の4 割 程 度 が 越 波 して い る.入 射 波 高 がH1/3=2.4mの に な る と,一 方 向 波 で 作 用 波 数 の8割 程 度,多. ケ ース. 方 向波 で. 作 用 波 数 の6〜7割 程 度 が 越 波 して い る. (2)越波 流 量 の 出現 率 の 分 布 形 は,一 方 向 波 と多 方 向 波 で類 似 の 傾 向 に あ る. (3)入射 波 高 がH1/3=2.0mか. らH1/3=2.4mに な る と,1波. あ た り10‑1オー ダ ーで 越 波 出現 率 が 上 昇 して い る. (4)越波 吸 収 型 護 岸 の ケ ー スで は,直 立 護 岸 と比 べ て 非 図‑6. 相対 排水溝 幅 と越波 流量 比 (対直 立護岸 比. 後壁+4.5m). 越 波 と な る 割 合 が 非 常 に大 き く,作 用 波 数 の 約7割 以 上 の越 波 を 抑 制 して い る. (5)越波 吸 収 型 護 岸 に お け る1波 あ た りの 越 波 流 量 は, ほ ぼ10‑2のオ ー ダ ー で の 出現 率 が大 き い.. 図‑7. 後 壁高 さと時間平 均越 波流 量 の関係 (一方 向不規 則波). 図‑8. 時 間平 均越 波流 量 と短 時間越 波 流量(最 大値)の 対数 表示.
(5) 830. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008) (2) 越 波 実 験 結 果. 3. 長 周 期 規 則 波 に よ る 越 流 実 験. 津 波 高2mで. は,越. 波 排水 溝 内へ 大量 の水 塊 が流 れ込. (1) 実 験 方 法. み,越 波 排 水 溝 か ら跳 ね た水 塊 が 背 後 へ 流 れ て行 く.一. 津 波 を想 定 した 規 則 波 に よ る越 波 実 験 で は,デ ー タ収. 方,津. 集 は造 波開 始 と同 時 に実 施 した.デ ー タの計 測 地 点 や デ ー. 波 高4mで. は,護. 岸 の 天 端 高 に対 して 前 面 水 位 が. 大 き く立 ち 上 が り,排 水 溝 を 乗 り越 え て 越 流 して い た.. タ収 集 条 件 は,波 浪 実 験 と同 様 の 条 件 と し た.. 波 作 用 後 に お け る越 波 排 水 溝 内 の 石 材 の 飛 散 状 況 を 調 べ た と こ ろ,津. 波 高2m作. 著 し く,津 波 高4m作 写 真‑1に,周. 用 時 で は,石. 材 の飛 散状 況 が. 用 時 の 石 材 は比 較 的 安 定 して い た.. 期 の長 い 波 が排 水 溝 を 超 え る様 子 を 示 す.. ま た,写 真‑2は,飛. 散 した石 材 の 様 子 で あ る.. 津 波 を 想 定 し た 規 則 波 実 験 に お け る護 岸 前 面 波 高 と1 波 ご との 時 間 平 均 越 波 量 の 関 係 を 図‑9に 示 す.図 岸 前 面 波 高6m付 近 の プ ロ ッ トは 津 波 高2m,護. 中 の護. 岸 前面 波. 高12m付 近 の プ ロ ッ トが 津 波 高4mの 結 果 を示 す. 写 真‑1. 越 波 の 様 子(規. 則 波,周. 期20s,津. 波 高4m). 図‑9を 見 る と,越. 波 流 量 は 多 い け れ ど も,す. べて の. Caseで1波. ご と の 時 間 平 均 越 波 流 量 が 直 立 護 岸(Case1. (○ 印))を. 下 回 って い る.特. (◇ 印)で. は,Caselに. に 排 水 溝 幅 が18mのCase4. 比 べ て 越 波 流 量 は50%以. 下 に小 さ. くな って い る.し た が っ て,越 波 吸 収 型 護 岸 で は,こ の よ うな 周 期 の 長 い波 に対 して も一 定 の越 波 低 減 効 果 が 期 待 で き る もの と考 え られ る. 4. ま と め 写 真‑2. 石 材 飛 散 状 況(規. 則 波,周. 期20s,津. 波 高2m). 本 研 究 で は,越 波 吸 収 型 護 岸 の 適 用 性 を 検 証 す る た め, 排 水 溝 の 幅 と後 壁 高 さ に つ い て越 波 実 験 を 行 っ た.そ の 結 果,排. 水 溝 幅6mを. 境 に 越 波 流 量 が 急 激 に 減 少 して い. る こ とか ら,本 実 験 条 件 で は 排 水 溝 幅 は6mで 越 波 を 十 分 に防 げ る と言 え る.. 参. 考. 文. 献. 京 浜 港 湾事 務 所 (2007):横 須賀 港 馬 堀 海岸 高 潮 対策 事 業 の 整 備効 果,京 浜港 湾 事務 所 ホ ー ムペ ー ジ http://www.pa.ktr.mlit.go.jp/keihin/event/news/news033/ index.pdf 合 田 良 美 ・岸 良 安 治 ・神 山. 豊. (1975):. 不 規 則 波 に よ る防. 波 護 岸 の 越 波 流 量 に 関 す る 実 験 的 研 究, 報 告, 第14巻 第4号, pp.4‑44 注)Case1:直. 高 山 知 司 ・池 田 直 太 ・立 石 義 博 (1992): 新 しい護 岸 構 造 に よ る 越 波 流 量 低 減 効 果, 港 湾 技 研 資 料, No.736, 88p.. 立護 岸. Case2:越. 波 吸 収 護 岸,排. 水 溝 幅6m. Case3:越. 波 吸 収 護 岸,排. 水 溝 幅12m. 永 井 荘 七 郎 ・高 田 彰 (1964): 海 岸 堤 防 の越 波 に及 ぼ す 消 破 堤 の 効 果, 第11回 海 岸 工 学 講 演 会 講 演 集, pp.279‑286.. Case4:越. 波 吸 収 護 岸,排. 水 溝 幅18m. 南. Case5:越. 波 吸 収 護 岸,排. 水 溝 幅12m,. 後 壁 天 端 高+2.5m. 図‑9. 港 湾 技術 研 究 所. 護 岸 前 面波 高 と1波 ごと の時 間 平均 越 波 流 量 の 関 係 (長周 期規則 波). 靖 彦 ・平 石 哲 也 (2007): 空 港 島 護 岸 の越 波 量 低 減 法 に 関 す る 模 型 実 験, 港 湾 空 港 技 術 研 究 所 資 料, No.1158, 21p.. Guza, R. T., E.B. Thornton and R.A.Holman (1984): Swash on Steep and shallow beaches,Proc.19th international Conference of Coastal Engineering, Vol.1, 99, pp.708-723 Hiraishi T.(2002): Wave transformation in multi-face current generation basin, Proc. 12th International Polar and Offshore Engineering Conference, pp.167-172.
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