JP4229441B2 - Artificial leaf with adjustable buoyancy - Google Patents
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Description
本発明は、水中に没するようにし、常時自動的に天端が水面から一定深さの位置に保持されるようにした中性浮力状態にすることができる人工リーフに関する。 The present invention relates to an artificial leaf that can be brought into a neutral buoyancy state so as to be immersed in water and to automatically keep the top end at a certain depth from the water surface.
消波構造物として浮体を利用した浮き消波堤がある。潮位変化があっても常に水面に対する相対位置が変わらず、また、マウンドなどの基礎工が必要ないという特徴がある。しかし、水面上に構造物が露出するため、高波浪によって消波構造物の連結箇所が破損したり、消波構造物を一定位置に固定し、移動防止するための係留索等の破損などが生じる場合がある。 There is a floating breakwater using floating bodies as a wave-dissipating structure. Even if there is a change in tide level, the relative position with respect to the water surface does not always change, and foundation work such as mound is not necessary. However, because the structure is exposed on the surface of the water, the connection part of the wave-dissipating structure may be damaged by high waves, or the mooring line etc. may be damaged to fix the wave-dissipating structure in a fixed position to prevent movement. May occur.
また、消波構造物が水面付近のみに存在しているため、長周期の波浪に対応することができず、浮いている構造物の下の水空間を波動エネルギーが通過して岸側に到達し、消波構造物の背後の水域の静穏性を保つことが難しく消波性能が総体的に低くなっている。このため、消波性能向上のためには、消波構造物の単位体を並列に複数配置して長周期の波浪に対応する必要があり、建造コストがかかる。また、堆砂効果が全く期待できないため、海岸侵食を防止し、海岸の安定化を図る目的としては使用できない場合が多い。更に、水面上に構造物が露出するため、海岸における景観を損ねることになる。 In addition, since the wave-dissipating structure exists only near the water surface, it cannot cope with long-period waves, and wave energy passes through the water space under the floating structure and reaches the shore side. However, it is difficult to maintain the quietness of the water area behind the wave-dissipating structure, and the wave-dissipating performance is generally low. For this reason, in order to improve the wave-dissipating performance, it is necessary to arrange a plurality of units of the wave-dissipating structure in parallel to cope with long-period waves, which increases the construction cost. In addition, since the sedimentation effect cannot be expected at all, it cannot be used for the purpose of preventing coastal erosion and stabilizing the coast. Furthermore, since the structure is exposed on the water surface, the landscape on the coast is damaged.
他方、人工リーフが消波構造物として海浜の安定化や静穏海域の形成を目的とするレクレーションスペース等に多用されるようになってきている。
人工リーフは、捨石マウンド等にコンクリート製のブロックを複数個設置したり(特許文献1)、大型の消波構造物を設置し、水深の変化に伴う砕波の生成により波浪エネルギーを減勢させて消波させるもので、本発明者は、特許文献2及び特許文献3に示す砕波を生成させて函体内に突入させて波浪エネルギーを減衰させて静穏水域を得る人工リーフを提案した。
Artificial reefs install multiple blocks made of concrete on a rubble mound, etc. (Patent Document 1) or install a large wave-dissipating structure to reduce wave energy by generating breaking waves accompanying changes in water depth. The present inventor has proposed an artificial leaf that generates a breaking wave shown in
人工リーフは、潮位が変化して低水位となった場合でもその天端が水中に没しているように設置するため、低水位よりも天端が少なくとも50cm程度下側となるように設計するのが一般的である。反面、海水面の変動が大きな場所では、満潮の際には天端までの水深が大きくなりすぎて十分な消波効果が得られない。
また、将来的な構造物の沈下、あるいは地球温暖化による水面上昇が生じた場合には、計画設計時よりも天端水深が深くなることが考えられ、所定の消波性能が確保できなくなる。
波動エネルギーの減衰という面からみると、人工リーフによる波動の減衰効果はあまり大きいとはいえず、天端における水深を適切に維持できないと十分な消波効果を得ることができないので天端幅を広くして大断面として十分な消波効果得なければならず、建設コストがアップするばかりでなく、海域の様々な環境が変化する可能性がある。寄せてくる波浪によって構造物背後の水位上昇量が大きくなるため、汀線近傍に離岸流が発生し、堆砂効果が期待できない場合も生じる。
The artificial reef is designed so that the top of the artificial reef is submerged in the water even when the tide level changes and becomes low, so the top of the artificial reef is designed to be at least about 50 cm below the low water level. It is common. On the other hand, in places where sea level fluctuations are large, the water depth to the top of the sea is too high at high tide, and a sufficient wave-dissipating effect cannot be obtained.
In addition, when the water level rises due to future structure subsidence or global warming, the top water depth may be deeper than at the time of planned design, and it becomes impossible to secure a predetermined wave-dissipating performance.
From the aspect of wave energy attenuation, the wave attenuation effect by artificial reef is not very large, and if the water depth at the top edge cannot be maintained properly, sufficient wave extinction effect cannot be obtained, so the width of the top edge is reduced. It must be wide and have a large cross section to obtain a sufficient wave-dissipating effect, which not only increases the construction cost, but also may change various environments in the sea area. As the amount of water rising behind the structure increases due to the incoming waves, a rip current will occur near the shoreline, and the sedimentation effect may not be expected.
本発明の人工リーフは、潮位変化に対応できるよう水中に中立させた人工リーフであって、トラップ式ダブルリーフの消波機能を利用したものであり、上面開放の函体の前部と後部に浮力調整室が設けてあり、前部の浮力調整室の上面が函体の天端より低くすることによってダブルリーフ構造とし、函体には、波進行方向に対して後方が低くなった斜めのスリットを形成し、このスリット周りの鉛直擾乱と内部の中空領域による水塊の捕捉によって消波させるものである。
構造物を中性浮力の状態とするため、函体の前方と後方に浮力調節可能な浮体が設けてあり、注水することによって中性浮力を得、人工リーフを水中の所定の位置に維持するものである。
更に、消波構造物の前方に下側に延びる壁を設けることによって長周期の波浪を消波し、函体下部を通過する水塊を小さくするものである。
The artificial leaf of the present invention is an artificial leaf that is neutral in water so that it can respond to changes in the tide level, and uses the wave-dissipating function of the trap-type double leaf. A buoyancy adjustment chamber is provided, and the front surface of the buoyancy adjustment chamber is made lower than the top end of the box to form a double leaf structure. A slit is formed, and the wave is quenched by capturing the water mass by the vertical disturbance around the slit and the hollow area inside.
In order to make the structure in a state of neutral buoyancy, floating bodies that can adjust buoyancy are provided at the front and rear of the box. Neutral buoyancy is obtained by pouring water, and the artificial reef is maintained at a predetermined position in the water. Is.
Further, by providing a wall extending downward in front of the wave-dissipating structure, long-period waves are wave-dissipated, and the water mass passing through the lower part of the box is reduced.
図1及び図2に示すように、人工リーフ1は、浮体であると共に下段リーフとなる底版4とその上部に設置された上段リーフとなる上面開放の函体2、及び函体前後に設けた浮力調整室31、32から構成される。
底版4は、水密なコンクリート製の浮体であり、その上に形成された函体2は、同じくコンクリート製で上面が開放されており、函体内に砕波を突入させて消波させるものであり、底版4が下段リーフ、函体2が上段リーフとなって2段構造のダブルリーフとなっている。
函体2の前に設けた浮力調整室31の沖側端部は直立壁10であり、開口11が直立壁10の下端部に形成してある。函体2の内部は、隔壁12で仕切ってあり補強されている。函体2の上面には隔壁12の間に波の進行方向に対し30度の下り傾斜のスリット板13、13が間隔をおいて配置されており、スリット板13の間には傾斜スリット14、14が形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The offshore side end of the
函体2の前後のコンクリート製で水密構造の浮力調整室31、32は函体2と一体に、または、分離可能に形成される。浮力調整室31、32には、浮力を調整して人工リーフが全体として中性浮力の状態にするために注水、または排水するためのバルブ(図示しない)を設ける。
浮力調整室31、32には台船などの船舶の廃船を利用することも可能であり、台船を適宜の大きさに切断して前後を閉塞して浮力調整室とし、函体2の前後に連結金具等で連結一体化する。この浮力調整室が腐蝕してきて浮体としての機能を発揮できなくなったら取り外して新たなものと交換する。
The
For the
人工リーフ1は、図2に示すように、複数の単体を連結して消波構造物にするので、連結具を適宜の位置に設置する。また、底版4の前端付近には、下方に延びる長周期波遮断壁6を設けてある。この遮断壁6は、底版4の中央側に設けてもよく、底版4と一体でも、また、別体で作成して消波構造物を設置する現場で組立てて一体化するものでもよい。
As shown in FIG. 2, the
浮力調整室31、32を有する人工リーフ1をドックまたは海岸から進水させ、設置地点まで曳航する。人工リーフ1に連結体51を介してブイ5を取り付ける。前後の浮力調整室31、32に人工リーフ1が水平状態を維持するように注水して中性浮力より僅かに小さい浮力として緩やかに沈降させる。
ブイ5と人工リーフ1とを連結する連結体51は、水面から天端までの深さを規定するものであり、剛性の大きなものとし、長さは0.5〜1.5m程度から適宜選択する。
人工リーフ1の前後にアンカー索52及びアンカー53を取り付けて設置を完了する。続けて他の人工リーフ1を所定の深さに沈降させて連結する。
消波構造物である人工リーフ1がほぼ中性浮力の状態にしてあるので、ブイ5に要求される浮力は小さく、したがってその体積を小さくできるので、水面上に露出する構造物が小さくて済み、景観を阻害することが殆どない。また、連結体51の長さを調整可能とすることによって、人工リーフ1の天端の水深を変更し、消波構造物の設置場所の波に応じた天端水深とすることができる。
The
The connecting
The anchor cord 52 and the anchor 53 are attached before and after the
Since the
沖合から進行してきた波は水深が浅くなるにつれて増幅され、下段リーフとなる底版4において増幅され、更に、函体2の直立壁10における急激な水深の減少によって砕波が発生する。砕波は、函体2の上面に突入し、傾斜スリット14を通過して函体内部の空間で減勢される。また、遮断壁6によって長周期の波動が底版4の下方を水塊が移動するのを阻止する。
人工リーフによって岸側に伝達される波動エネルギーは減少し、岸側は静穏な水域が得られ、それに伴って岸から沖への水流の発生が抑制されるので、海底の砂の移動が少なくなり海岸の侵食が防止される。
Waves traveling from offshore are amplified as the water depth becomes shallower, amplified in the
The wave energy transmitted to the shore side by the artificial reef is reduced, and a calm water area is obtained on the shore side, and accordingly, the generation of water flow from the shore to the offshore is suppressed, so the movement of sand on the seabed is reduced. Coastal erosion is prevented.
図3及び図4に示す例は、人工リーフ1の移動の抑制や、波浪による人工リーフ1の前後方向への揺動を防止して連結部の損傷を低減するものである。
そのため、人工リーフの函体2及び底版4の前後に貫通穴22が形成してあり、この貫通穴22に杭54を打ち込み、貫通穴22と杭54との間にゴム等の緩衝体(図示しない)を介在させることによって人工リーフ1を一定位置に保持すると共に、潮位変化に応じて杭54に沿って上下動させるものである。
The example shown in FIG.3 and FIG.4 reduces the damage of a connection part by suppressing the movement of the
Therefore, through
以上のように、本発明の人工リーフは、潮位変化に対応できるよう水中に中性浮力の状態にして、人工リーフの天端が水面から一定の深さに自動的に調整されるようにした人工リーフであって、トラップ式ダブルリーフの消波機能を利用したものであり、消波が効率的におこなわれ、静穏水域を形成することができる。
上面開放の函体の前部と後部に浮力調整室が設けてあり、底版と函体によってダブルリーフ構造とし、函体には、波進行方向に対して後方が低くなった斜めのスリットを形成し、このスリット周りの鉛直擾乱と内部の中空領域による水塊の捕捉によって消波がおこなわれる。
人工リーフを中性浮力の状態とするため、水中の所定の位置に維持するためのブイの浮力が小さくてよく、水面上に露出する構造物が小さくて済み、景観を阻害することがない。
更に、人工リーフの下側に延びる遮断壁を設けることによって、底版の下方を通過する水塊を小さくし、長周期の波浪が岸側に伝達するのを防止しており、静穏な水域が得られる。
As described above, the artificial leaf of the present invention is in a state of neutral buoyancy in water so that it can cope with changes in tide level, and the top of the artificial leaf is automatically adjusted to a certain depth from the water surface. An artificial reef that utilizes the wave-dissipating function of a trap-type double-leaf, and the wave-dissipation can be performed efficiently and a calm water area can be formed.
A buoyancy adjustment chamber is provided at the front and rear of the box with the top open, and the bottom plate and box have a double leaf structure, and the box is formed with an oblique slit whose back is lower than the wave traveling direction. However, the vertical disturbance around the slit and the trapping of the water mass by the hollow area inside the wave cause quenching.
Since the artificial leaf is in a state of neutral buoyancy, the buoyancy of the buoy for maintaining it at a predetermined position in the water may be small, the structure exposed on the water surface is small, and the landscape is not hindered.
In addition, by providing a blocking wall that extends below the artificial reef, the water mass that passes under the bottom plate is reduced, preventing the transmission of long-period waves to the shore side, and a calm water area is obtained. It is done.
1 人工リーフ
13 スリット板
14 スリット
2 函体
31、32 浮力調整室
4 底版(浮体)
5 ブイ
51 連結体
53 アンカー
54 杭
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