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けいざぶろうあきくぼ
5 years ago
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1 斜め入射波による護岸越波実験について - 第 14 回新潟技調講演会 - 平成年 9 月 6 日新潟港湾空港技術調査事務所設計室田中純壱

2 はじめに既設土砂処分場新潟港 ( 西港地区 ) 土砂処分場 ( 計画 ) 新潟空港信濃川阿賀野川

3 0 4 4 E1 E4 E1 E E48 E49 E0 E1 E E E4 E47 E46 E4 E44 E4 E E6 E7 E8 E9 E40 E41 E4 E4 E E0 E E6 E7 E8 E9 E E 6 E0 E19 E E1 E1 E14 E1 E16 E17 E9 E11 4 E8 E6 E7 E はじめに E E E4 NȮ1 NO NỌ10 N O JR 臨港貨物線 NỌ90 ボルタック NȮ0 P-4 NȮ40 臨港一丁目 N O.- 4 NȮ0 N Ȯ N O. 0 NO.0 NȮ P- N O. 1 0 NO.10 A- NO.10 E1 10 NO.60 NO B- エプロン C- B RAN WAY N Ȯ110 NO.100 NO C-6 NỌ80 B-4 NO NȮ70 C- B- C-4 航空自衛隊新潟救難隊 B- NO.10 N Ȯ 11 護岸 ( 西 ) N S-C S-B 護岸 ( 西 )4m N Ȯ 11 護岸 ( 北 ) 護岸 ( 東 ) 波N4 S-A n N N 1 区間区間区間 S-C S-B 波入射角度 70 平和町昭和シェル石油新潟製油所臨港町三丁目 D 埠頭臨港町丁目新潟市歴世製油新潟西港油槽所臨港排水機場 C 埠頭 E 埠頭 A 埠頭 B 埠頭臨港一丁目 E E E4 E 新潟船舶廃油処理場海上保安部新潟発信所なとトンネル東北電力新潟発電所循環ポンプ場

4 護岸天端高の設計法と課題現在の設計法現在の技術基準では波が斜めから入射する場合のβ( 換算天端高係数 ) は下記の様に定められている 1 - sin θ θ 0 β = 1 - sin 0 = 0.7 θ >0 法線 0 θ 入射波平行方向換算天端高係数 βとは同一の波と海底形状の条件において直立護岸を設置した場合を仮定して同一の越波流量となるときの対象護岸高さと直立護岸高さの比 β<1 直立護岸に比較して低い護岸天端であっても同一の越波量となることを表しその護岸高さ ( 護岸形状 ) が越波量低減に有効である事を示す

5 護岸天端高の設計法と課題現在の技術基準では模型実験入射角度 0 を超えると β=0.7 と一律になる入射角度 4 以上の場合の β は明らかとなっていない ( 実験目的 ) 入射角度 70 で進入する場合の対象施設に定められた許容越波流量を満足する換算天端高係数 β を求め最適な護岸天端高さを算定する換算天端高係数 β 入射角度 θ ( 度 ) 換算天端高係数 (β) 波の入射角度を 0 と 60 に変化させた場合の越波実験も行い入射角度と換算天端高係数の関係を明らかにする

6 実験方法構造形式消波ブロック被覆堤直立堤消波ブロック被覆堤入射角度 θ=0,60,70 許容越波流量 q=0.0(m/m/s) 直立堤縮尺 1/0

7 実験方法消波ブロック被覆堤直立堤

8 実験方法実験水槽長さ :6.1m 幅 :6.1m 容量式波高計打ち上げ高測定用護岸法線容量式波高計 ( 越波流量測定用 ) 消波ブロック集水升 +4. B 0. L 1.0 H 0. 集水升取付架台多方向造波機実験模型図 ( 消波ブロック被覆堤 )

9 実験方法平面図消波篭多方向造波機 4. 整波板 ( スクリーン ) 護岸 ( 北 ) 正水路入射波高水槽上法線ステラシート仕切板集水升 (B0.m L1.0m) 護岸 ( 西 ) 70 消波ブロック消波篭消波砂利 ( ステラシートエプロン導水板断面図副水路モルタル固定床 0.49 モルタル固定床水路床勾配 ; フラット水路床勾配 ;1/0 水路床勾配 ;1/100 水路床勾配 ; フラッ.80 単位 :m

10 護岸 ( 西 ) 区間護岸 ( 西 ) 区間護岸 ( 西 ) 1 区間実験方法護岸 ( 北 )

11 実験方法

12 実験方法実験フロー入射波検定護岸 ( 西 )1~ 区間の必要天端高を求める越波実験入射角度 θ=70 一定護岸越波流量の測定 ( 消波ブロック被覆堤直立堤 ) 換算天端高係数の算出護岸 ( 西 ) 区間別必要天端高の設定 ( 構造形式別 ) 護岸 ( 西 )1~ 区間を対象に, 入射角度と換算天端高係数を求める越波実験入射角度 θ=0,60 護岸越波流量の測定 ( 直立堤を主に, 消波ブロック被覆堤含む ) 換算天端高係数の算出

13 入射波浪の検定多方向造波機整波板流速調整用潜堤水槽上法線消波篭水路床勾配 ;1/0 水路床勾配 ;1/100 水路床勾配 ; フラット沖合点.7 法線より 1. 波長沖側入射波高入射波検定位置消波篭消波砂利 6.10 エプロンステラシート導水板単位 :m 実験で使用する入射波の波高検定を実施入射波高 Hin 目標波高 (Hd) は所定波浪条件 ( 目標波浪 ) の波高としている波の種類再現確率目標波浪入射角度潮位有義波高 (m) 有義周期 (s) θ( 度 ) 作用波数波群護岸 ( 北 ) 1 区間 :7.9m 70 不規則波 0 年確率波護岸 ( 西 ) 1 区間 :7.8m 区間 :7.4m 区間 :7.0m 14.s H.H.W.L. (+0.9m) 波波群

14 入射波浪の検定造波装置

15 入射波浪の検定結果 9.0 水槽上法線 ( 北 ) 1. 入射波高 (Hin), 目標波高 (Hd) (m) ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 14. ( 西 ) 区間入射波検定結果 Hin ( 波群 1),θ=70 実験水深入射波検定結果 Hin ( 波群 ),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 ),θ= 入射波検定結果 Hin ( 波群 1~の平均 ),θ=70 目標波高 Hd 9. 目標波高 (Hd) に対する +% 誤差範囲現地水深目標波高 (Hd) に対する-% 誤差範囲実験水深, 現地水深 (m) 水槽上法線からの距離 (m)

16 護岸前面波高分布消波ブロック容量式波高計打ち上げ高測定用護岸法線容量式波高計 ( 越波流量測定用 ) HI= 1 (1+K R) 1/ Hs 集水升 +4. 護岸前面波高 H I (m) ( 西 )1 区間 B 0. L 1.0 H 0. 集水升取付架台消波堤 (1 区 +7.m, 区 +7.0m, 区 +.m),θ=70 消波堤 (1 区 +8.0m, 区 +7.m, 区 +7.0m),θ=0 直立堤 (1 区 +10.m, 区 +10.0m, 区 +9.m),θ=70 直立堤 (1 区 +10.m, 区 +10.0m, 区 +9.m),θ=60 直立堤 (1 区 +10.m, 区 +10.0m, 区 +9.m),θ=0 入射波検定時の入射波高 Hin,θ=70 入射波検定時の入射波高 Hin,θ=60 入射波検定時の入射波高 Hin,θ=0 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間水槽上法線からの距離 (m)

17 実測越波流量 (q) 結果実測越波流量 q (m /m/s) 消波ブロック被覆堤 θ=70 ( 西 )1 区間 ; 天端高 +6.m 波群 1 ( 西 ) 区間 ; 天端高 +6.m 波群波群 ( 西 ) 区間 ; 天端高 +7.0m 波群 1~の平均 ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間許容越波流量水槽上法線からの距離 (m) ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間 B- R=+1.m 天端高 +1.m R=+6.m 天端高 R=+6.m R=+7.0m 天端高 +6.m 天端高 +7.0m

18 実験の様子 ( 動画 )

実測越波流量 (q) の補正方法 9.0 水槽上法線 ( 北 ) 1. 入射波高 (Hin), 目標波高 (Hd) (m) 8.0 7.0 6.0.0 4.0.0 ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間 HI と Hin の違いによる補正入射波検定結果 Hin ( 波群 1),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 ),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 ),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 1~の平均 ),θ=70 目標波高 Hd 目標波高 14.

19 実測越波流量 (q) の補正方法 9.0 水槽上法線 ( 北 ) 1. 入射波高 (Hin), 目標波高 (Hd) (m) ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間 HI と Hin の違いによる補正入射波検定結果 Hin ( 波群 1),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 ),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 ),θ=70 入射波検定結果 Hin ( 波群 1~の平均 ),θ=70 目標波高 Hd 目標波高 14.0 (Hd) に対する +% 誤差範囲目標波高 1.0 (Hd) に対する-% 誤差範囲護岸前面波高 H I (m) 水槽上法線からの距離 (m) Hin.0 とHdの違いによる補正現地水深実験水深消波堤 (1 区 +7.m, 区 +7.0m, 区 +.m),θ=70 消波堤 (1 区 +8.0m, 区 +7.m, 区 +7.0m),θ=0 直立堤 (1 区 +10.m, 区 +10.0m, 区 +9.m),θ=70 直立堤 (1 区 +10.m, 区 +10.0m, 区 +9.m),θ=60 直立堤 (1 区 +10.m, 区 +10.0m, 区 +9.m),θ=0 入射波検定時の入射波高 Hin,θ=70 入射波検定時の入射波高 Hin,θ=60 入射波検定時の入射波高 Hin,θ= ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間水槽上法線からの距離 (m) 9. 実験水深, 現地水深 (m)

20 実測越波流量 (q) の補正結果実測換算越波流量 q,q H,q'(m /m/s) 消波ブロック被覆堤 ( 西 )1 区間 ; 天端高 +6.m ( 西 ) 区間 ; 天端高 +6.m ( 西 ) 区間 ; 天端高 +7.0m 実測越波流量 q 換算越波流量 (qh or q ) ( 西 )1 区間 ( 西 ) 区間 ( 西 ) 区間許容越波流量水槽上法線からの距離 (m)

21 最適天端高の検討方法 1 測定函別許容越波流量を満足する各区間護岸天端高測定函 1 函別に護岸天端高 (hc) と換算越波流量 (qh,q ) の関係を波群別にプロットし波群の平均値より測定函毎の必要天端高を求めた波群 1 波群換算越波流量 q H,q (m /m/s) 波群平均値消波ブロック被覆堤 ( 西 )1 区間函目許容越波流量との交点高 hc=6.0m 許容越波流量護岸天端高 hc (m)

22 最適天端高の検討方法区間別許容越波流量を満足する各区間護岸天端高区間毎に最も多い換算越波流量を波群別にプロットし波群の平均値より必要天端高を求めた換算越波流量 q H,q (m /m/s) 波群 1 波群波群平均値消波ブロック被覆堤 ( 西 )1 区間許容越波流量との交点高 hc=6.0m 許容越波流量護岸天端高 hc (m)

23 最適天端高の検討方法波群別許容越波流量を満足する各区間護岸天端高区間毎に該当する測定函の全ての護岸天端高と換算越波流量の関係を波群別にプロットし包絡線の上限ラインより必要天端高を求めた波群 1 波群換算越波流量 q H,q'(m /m/s) 波群 1 区間 max 1 区間 min 消波ブロック被覆堤 ( 西 )1 区間許容越波流量との交点高 hc=6.1m 許容越波流量護岸天端高 hc (m)

24 最適天端高の検討方法 4 許容越波流量を満足する各区間換算天端高係数合田の越波流量推定図から直角入射時の許容越波流量を満足する護岸天端高 (hcg(0 )) をベースに実験ケースの護岸天端高 (hc) との比として換算天端高係数 (hc/hcg(0 )) を求めた区間毎に該当する測定函の全ての換算天端高係数と換算越波流量の関係を波群別にプロットし包絡線の上限ラインより必要天端高を求めた換算越波流量 q H,q'(m /m/s) 波群 1 波群波群 1 区間 max 1 区間 min 消波ブロック被覆堤 ( 西 )1 区間許容越波流量との交点高 hc/hcg(0 )=0.7 許容越波流量換算天端高係数 hc/hcg(0 )

25 最適天端高の検討換算天端高係数 β は方法 1 ~ 方法 4 より得られた値の最大値を採用し消波ブロック被覆堤 (θ=70 ) の場合は方法 4 の β=0.64 が最大値となった消波ブロック被覆堤の換算天端高係数 (hc/hcg(0 ));θ=70 T1/=14.s 構造形式消波ブロック被覆堤護岸 ( 西 ) 区間の目標波高推定図より許容越波流量を満足する天端高 (hc) 及び換算天端高係数 (hc/hcg(0 )); 実験結果より求まるθ=0 時函別越波流量評価妥当性の検証としての評価方法 1~4 の区間函目実験水深換算沖波波高方法方法 4 の最大値 h (m) Ho' (m) hcg(0 ) (m) hc (m) hc/hcg(0 ) hc (m) hc/hcg(0 ) hc (m) hc/hcg(0 ) hc/hcg(0 ) hc (m) ( 決定係数 ) の必要天端高方法 1 方法換算天端高係数 (0.6) 注 1) 表中のは, 護岸 ( 西 ) 1~ 区間の内で最も高い換算天端高係数を示す. 本実験で得られた消波ブロック被覆堤の換算天端高係数は 0.6 としたまた直立堤についても同様の検討を行い換算天端高係数は 0.40 を得た

26 最適天端高の検討本実験の海底勾配は 1/100 の一様斜面で実験水深を設定しているため現地水深と異なる現地水深における護岸天端高さ hcg(0 ) と実験で決定した護岸必要天端高さ hc より換算天端高係数 β を求める設計時の換算天端高係数 (hc/hcg(0 ));θ=70 構造形式護岸 ( 西 ) 消波ブロック被覆堤実験結果から求まる天端高現地水深から求まる天端高 1 4 越波流量推定図より換算天端高係数護岸必要天端高越波流量推定図より換算天端高係数提案算定した護岸天端高算定した護岸天端高換算天端高係数護岸必要天端高 hc/hcg(0 ) hcg(0 ) (m) hc (m) hcg(0 ) (m) hc/hcg(0 ) hc/hcg(0 ) hc (m) D.L.±0.0mより (m) 1 区間区間区間区間区間区間注 1) 表中のは1~ 区間の内で最大値を示す. 直立堤 0.40 現地水深から求まった換算天端高係数 β 消波ブロック被覆堤 0.70 直立堤 0.4 より経済的な断面とすることが可能となった

27 入射角度による換算天端高係数の変化高山らの実験結果より 1. Block Mounted Wall H 0 /L 0 Wave , Vertical Wall H 0 /L 0 Wave , H 0 /L 0 = β (hc(0 )/hc) β (hc(0 )/hc) 本実験 ( 西 )1 区間本実験 ( 西 )1 区間本実験 ( 西 ) 区間本実験 ( 西 ) 区間 0.9 (1 ) Sinθ 0.00 (0 ) (4 ) (0 ) 消波ブロック被覆堤 (60 ) (70 ) 本実験 ( 西 ) 区間本実験 ( 西 ) 区間 0.9 (1 ) 0.00 (0 ) Sinθ 直立堤 (4 ) (0 ) (60 ) (70 ) 本実験の波形勾配 Ho/Lo=0.06~0.0 直立堤 : θ=70 β=0. θ=60 β=0.4 θ=0 β=0. 消波ブロック被覆堤 : θ=70 β=0.6 θ=0 β=0.7 βは平均値

28 まとめ換算天端高係数 β については本実験結果より消波ブロック被覆堤 :0.70 直立堤 :0.4 が得られ技術基準の数値 (β=0.7) より低減することができた護岸天端高さは当初設計と比較し以下のとおり低天端化することが可能となった消波ブロック被覆堤西 -1 区間 : ー 0.m 西 - 区間 : ー 0.m 西 - 区間 : ー 0.m 直立堤西 -1 区間 : ー 4.m 西 - 区間 : ー 4.0m 西 - 区間 : ー 4.1m 本実験結果から得られた β については入射角度 θ=0,60,70 と変化させていくと減少傾向にあり高山らの実験結果と同様の傾向を示した

29 新潟技調新潟技調はこれからも各種調査や研究開発を通じて北陸地方の人々の暮らしを支える港湾海岸空港の安全で親しまれる公共施設の整備を支援していきます

30 ご静聴ありがとうございました

国土技術政策総合研究所　研究資料

国土技術政策総合研究所　研究資料 3. 海岸堤防の安全性評価手法の検討 3. 荷重の算定方法堤体の安定性の評価は, 図 6 のように, 波力, 浮力, 自重, 堤体背後土圧 ( 受働土圧 ) を考慮して行った. 図 6 直立堤に作用する荷重波力の算定は, 港湾の施設の技術上の基準同解説に示されている合田式を用いた. 以下その概要を記述する 3.. 直立壁の前面の波圧直立壁の前面の波圧は, 次の () によって表されるη の高さで