津松阪港贄崎地区越波実験 - 名古屋港湾空港技術調査事務所

津松阪港贄崎地区越波実験
環境課
１．概要
9.0m
0.5m
6.1m
0.7m
3.0m
本実験は、津松阪港贄崎地区の海岸整備事業を実施するに
TP+6.0m
当たり、贄崎地区の各種擾乱波浪に対する護岸前面の越波特
TP+5.5m
性を８タイプの水理模型実験により把握し、適切な施設設計
TP+2.9m
1:
1.
を行うための基礎資料をとりまとめるものである。
5
TP+1.3m
１：８０
H.H.W.L
ｈ
TP±0.0m
２．実験内容
具体的には、以下の項目について検討を行った。
実験ケースと実験断面は５３頁の別表―１のとおり。
計画断面
（曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.5）
①計画断面（タイプ１）洗掘による前面水深（以降、
波返しの諸元
堤脚水深ｈと呼ぶ）の変化にともなう越波流量特性（３水深）
角度θ:45∼60度
TP+6.0m
②波高の変化にともなう越波流量特性（３波高）
曲率半径Ｒ:1.5∼2.0ｍ
③波形勾配の変化にともなう越波流量特性（３勾配）
法面勾配ｉ:1:1.0∼1.5
④波返し形状（曲率半径、角度、法面勾配）の変化にともな
う越波流量特性（７断面タイプ２∼８を計画断面と比較）
1:
1.
5
３．実験の結果
実験により、以下の結論を得た。
①洗掘による堤脚水深の変化にともなう越波流量特性（タイプ１）
越波流量は、洗掘により堤脚水深が深くなるほど（ｈ＝1.6ｍ,ｈ＝2.6ｍ,ｈ＝3.6ｍ）増加することが確認
された。
②波高の変化にともなう越波流量特性（タイプ１）
越波流量は、換算沖波波高 Ho’が高いほど（Ho’＝3.69ｍ, Ho’＝4.19ｍ, Ho’＝4.69ｍ）増加する傾向を示す
が、その増加率は比較的少ないことがわかった。これは、換算沖波波高が大きくなるほど、護岸前面で砕
波しやすくなるためである。
③波形勾配の変化にともなう越波流量特性（タイプ１）
越波流量は、波形勾配が小さいほど（Ho’／Lo＝0.036，Ho’／Lo＝0.056, Ho’／Lo＝0.061）増加することが
確認された。
④波返し形状（曲率半径、角度、法面勾配）の変化にともなう越波流量特性（タイプ２∼８）
越波流量は、本実験の範囲では、曲率半径が小さく（R＝2.0ｍ, R＝1.5ｍ）、角度が大きく（θ＝45 度, θ
＝60 度）、法面勾配も大きいほど（i＝1:1.5, i＝1:1.0）
、増加することがわかった。
⑤①∼③の結果、計画断面に設計波が来襲し、護岸法先が洗掘を受けた場合でも、洗掘深 2.0ｍ（堤脚水
深 3.6ｍ）までは、越波流量は許容値内（0.02m3／m･s）に収まることがわかった。
また、
⑤-1④の結果、越波流量の制御及び建設コスト縮減（護岸断面の縮小）の観点より、タイプ８の護岸（曲
率半径 2.0ｍ、角度 45 度、法面勾配 1:1.0）が最も有利となることがわかった。
⑤-2①∼④の結果、直立護岸に対する換算天端高係数βを利用することで、津松阪港で今後使用できる護
岸タイプ毎の概算越波流量推定図ならびに許容越波流量となる天端高推定図を作成することができた。
- 54 -
＜実験ケース及び実験対象断面＞
別表―１
波浪条件
地形条件
水深
護岸
ケース
潮位
波の種類
波高
周期波形勾配洗掘深
形状
No
Ho'
To
h
h/Ho'
（ｍ）
（ｍ）（s）
（ｍ）（ｍ）
前面水深、波高、波形勾配による越波流量特性把握実験
1
3.69
8.1
0.036
0.0
1.6
0.43
2
4.19
8.6
0.036
0.0
1.6
0.38
TP+2.9m 不規則波 4.19
3
8.6
0.036
1.0
2.6
0.62
4
4.19
8.6
0.036
2.0
3.6
0.86
5
4.69
9.1
0.036
0.0
1.6
0.34
6
3.69
6.5
0.056
0.0
1.6
0.43
7
4.19
6.9
0.056
0.0
1.6
0.38
ﾀｲﾌﾟ１
TP+2.9m 不規則波 4.19
8
6.9
0.056
1.0
2.6
0.62
9
4.19
6.9
0.056
2.0
3.6
0.86
10
4.69
7.3
0.056
0.0
1.6
0.34
11
3.69
6.2
0.061
0.0
1.6
0.43
12
4.19
6.6
0.061
0.0
1.6
0.38
TP+2.9m 不規則波 4.19
13
6.6
0.061
1.0
2.6
0.62
14
4.19
6.6
0.061
2.0
3.6
0.86
15
4.69
7.0
0.061
0.0
1.6
0.34
波返し形状による越波流量特性把握実験
16
4.19
8.6
0.036
2.0
3.6
0.86
ﾀｲﾌﾟ２
TP+2.9m 不規則波 4.19
17
6.9
0.056
2.0
3.6
0.86
18
4.19
6.6
0.061
2.0
3.6
0.86
19
4.19
8.6
0.061
2.0
3.6
0.86
ﾀｲﾌﾟ３
TP+2.9m 不規則波 4.19
20
6.9
0.050
2.0
3.6
0.86
21
4.19
6.6
0.036
2.0
3.6
0.86
22
4.19
8.6
0.061
2.0
3.6
0.86
ﾀｲﾌﾟ４
TP+2.9m 不規則波 4.19
23
6.9
0.050
2.0
3.6
0.86
24
4.19
6.6
0.036
2.0
3.6
0.86
25
4.19
8.6
0.061
2.0
3.6
0.86
ﾀｲﾌﾟ５
TP+2.9m 不規則波 4.19
26
6.9
0.050
2.0
3.6
0.86
27
4.19
6.6
0.036
2.0
3.6
0.86
28
4.19
8.6
0.061
2.0
3.6
0.86
TP+2.9m 不規則波 4.19
ﾀｲﾌﾟ６
29
6.9
0.050
2.0
3.6
0.86
30
4.19
6.6
0.036
2.0
3.6
0.86
31
4.19
8.6
0.061
2.0
3.6
0.86
ﾀｲﾌﾟ７
TP+2.9m 不規則波 4.19
32
6.9
0.050
2.0
3.6
0.86
33
4.19
6.6
0.036
2.0
3.6
0.86
34
4.19
8.6
0.061
2.0
3.6
0.86
ﾀｲﾌﾟ８
TP+2.9m 不規則波 4.19
35
6.9
0.050
2.0
3.6
0.86
36
4.19
6.6
0.036
2.0
3.6
0.86
TP+6.0m
天端高
曲率半径角度
hc
hc/Ho'
R
（ｍ）
（ｍ）（度）
TP+2.9m
0.84
0.74
0.74
0.74
0.66
0.84
0.74
0.74
0.74
0.66
0.84
0.74
0.74
0.74
0.66
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
2.0
2.0
2.0
1.5
1.5
1.5
2.0
2.0
2.0
1.5
1.5
1.5
2.0
2.0
2.0
1.5
1.5
1.5
2.0
2.0
2.0
60
60
60
60
60
60
60
60
60
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
1.5
1.5
1.5
1
1
1
1
1
1
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1
1
1
1
1
1
設計波
設計波
設計波
設計波
設計波
設計波
設計波
設計波
TP+2.9m
1:
1.
5
タイプ１（計画断面）
備考
TP+6.0m
TP+2.9m
1.
5
勾配
I
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
TP+6.0m
TP+6.0m
1:
護岸条件
TP+2.9m
1:
1.
0
1:
1.
0
タイプ２
タイプ３
タイプ４
（曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.5）（曲率半径 2.0ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.5）（曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.0）（曲率半径 2.0ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.0）
TP+6.0m
TP+6.0m
TP+6.0m
5
タイプ５
TP+2.9m
TP+2.9m
TP+2.9m
1:
1.
TP+6.0m
1:
1.
1:
1.
0
5
タイプ６
タイプ７
TP+2.9m
1:
1.
0
タイプ８
（曲率半径 1.5ｍ、角度 45 度、勾配 1:1.5）（曲率半径 2.0ｍ、角度 45 度、勾配 1:1.5）（曲率半径 1.5ｍ、角度 45 度、勾配 1:1.0）（曲率半径 2.0ｍ、角度 45 度、勾配 1:1.0）
- 55 -
＜検討フロー＞
贄崎地区における新規護岸の計画
計画断面は「波返し付き傾斜タイプ」のため、各種波浪、
前面水深に対する越波流量を推定できない。
波返し形状（角度、曲率半径、勾配）と
越波流量は関係が深いが、それを定量的
に把握する手法がない。
水理模型実験
・各種堤脚水深、波高、波形勾配による越波実験
・各種波返し形状（角度、曲率半径、法面勾配）による越波実験
④
①、②、③
各種堤脚水深、波高、波形勾配
各種波返し形状（角度、曲率半径、勾配）
による越波流量特性の把握
による越波流量特性の把握
⑤
現計画断面に対する越波流量特性の評価
⑤ -1
各種越波流量特性を踏まえた各断面の評価
⑤ -2
各種波浪、水深、波返し形状、天端高に対
する換算越波流量推定手法の検討
- 56 -
○堤脚水深、波形勾配と越波流量の関係(①、③、⑤の解)
越波流量ｑ
(m3/m･s)
1.00000
TP+6.0m
波形勾配0.036
波形勾配0.056
波形勾配0.061
許容値
ﾀｲﾌﾟ 1（計画断面）
Ho’=4.19ｍ
TP+2.9m
1:
1.
5
堤脚水深
0.10000
0.01000
設計波（･･･■･･･）の越波
流量は許容値 0.02m3／m･s
を下回る。
0.00100
0.00010
0.00001
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
堤脚水深 (ｍ)
許容越波流量 0.02m3／m･s：港湾の施設の技術上の基準・同解説
上 P.124 より
越波流量は、堤脚水深が深くなるほど、波形勾配が小さくなるほど増加している。
堤脚水深 3.6ｍ（洗掘深 2.0ｍ）の条件でも設計波（波形勾配 0.056）の越波流量は、0.019m3／m･s と、
わずかながら許容値 0.02m3／m･s を下回っている。
以上のことから、設計波が来襲し、護岸法先が洗掘を受けた場合でも、洗掘深 2.0ｍまでは、越波流
量は許容値内に収まるものと推測される。
○波高と越波流量の関係(②の解)
越波流量ｑ
(m3/m･s)
ｈ=1.6m
護岸形状：ﾀｲﾌﾟ1
波形勾配0.036
波形勾配0.056
波形勾配0.061
許容値
1.00000
0.10000
増加率は少ない。
0.01000
0.00100
0.00010
0.00001
4.0
4.5
5.0
波高Ｈo' (ｍ)
越波流量ｑ
(m3/m･s)
波形勾配0.036
波形勾配0.056
波形勾配0.061
許容値
ｈ=2.6m
護岸形状：ﾀｲﾌﾟ1
1.00000
数値が動く方向
3.5
0.10000
0.01000
0.00100
0.00010
増加率は少ない。
数値が動く方向
0.00001
3.5
4.0
4.5
波高Ｈo' (ｍ)
5.0
港湾の施設の技術上の基準・同解説
上 P.111 より
いずれの水深においても、越波流量は、換算沖波波高が大きくなるほど増加する傾向にある。
ただ、その増加率は、全般に少ない。これは、換算沖波波高が大きくなるほど、護岸前面での砕波によっ
て、波高比が減少するためである。
- 57 -
○波返し形状（曲率半径、角度、法面勾配）の変化にともなう越波流量特性(④の解)
越波流量ｑ
(m3/m･s)
ﾀｲﾌﾟ1
ﾀｲﾌﾟ3
ﾀｲﾌﾟ5
ﾀｲﾌﾟ7
許容値
Ho'=4.19m
0.1000
ﾀｲﾌﾟ2
ﾀｲﾌﾟ4
ﾀｲﾌﾟ6
ﾀｲﾌﾟ8
波返しの諸元
角度θ:45∼60度
TP+6.0m
曲率半径Ｒ:1.5∼2.0ｍ
法面勾配ｉ:1:1.0∼1.5
1:
1.
5
0.0100
0.0010
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
波形勾配Ｈo'／Lo
越波流量は、波返し形状の影響を強く受け、曲率半径が大きいほど（例：図中○系→□系）、角度が小
さいほど（図中黒系→白系）、法面勾配が小さいほど（例：図中△系→○系）、越波流量は減少している。
その結果、タイプ６（曲率半径 2.0ｍ、角度 45 度、法面勾配 1:1.5）が、最も越波流量が少なく、計画
断面（タイプ１：曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度、法面勾配 1:1.5）の約 1/7（0.003 m3／m･s）に留まってい
る。
○越波流量特性及び建設コストを踏まえた各断面の評価(⑤-1 の解)
コスト
波返し
越波流量
曲率半径
角度
法面勾配
△
○
△
○
△
○
△
○
△
△
△
△
○
○
○
○
△
△
○
○
△
△
○
○
タイプ１
タイプ２
タイプ３
タイプ４
タイプ５
タイプ６
タイプ７
タイプ８
越波流量
m3/m･s
0.0197
0.0141
0.0255
0.0165
0.0047
0.0024
0.0093
0.0052
換算天端高係数
β
相対値
0.94
0.86
1.02
0.90
0.67
0.61
0.78
0.69
1.00
0.91
1.08
0.96
0.72
0.65
0.83
0.73
＊：コストは、「護岸断面の大きさ」を指標としたもので、断面が
相対的に大きくなるものを△、小さくなるものを○とした。
TP+6.0m
TP+6.0m
TP+2.9m
1:
TP+2.9m
1.
5
h=1.6∼3.6m
1:
1.
0
h=1.6∼3.6m
タイプ１（計画断面）
タイプ８
（曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.5）
（曲率半径 2.0ｍ、角度 45 度、勾配 1:1.0）
越波低減効果の観点からみると、曲率半径が大きく、角度・法面勾配が小さいほど望ましい。
一方、建設コストの観点からみると、曲率半径・法面勾配が大きく、角度が小さいほど、断面を縮小化
できる。
以上を踏まえると、越波流量の制御及び建設コスト縮減の観点より、贄崎地区ではタイプ８の護岸が最
も有利となる。
その理由は、タイプ８の場合、タイプ１（計画断面）に比べ越波流量低減効果に優れ、かつ、大幅に断
面を縮小できるからである。
- 58 -
○波返し護岸の越波流量推定図(⑤-2 の解-1)
越波流量ｑ
(m 3 / m ･s)
TP+6.0m
H o '/ L o = 0 .0 5 6
1 .0 0 0 0 0
TP+2.9m
1:
1.
5
0 .1 0 0 0 0
0 .0 1 0 0 0
0 .0 0 1 0 0
H o '= 3 .6 9 m
H o '= 3 .6 9 m
H o '= 3 .6 9 m
H o '= 4 .1 9 m
H o '= 4 .1 9 m
0 .0 0 0 1 0
0 .0 0 0 0 1
0 .0 0 0 0 0
1 .5
2 .0
2 .5
hc=2m
hc=3m
hc=4m
hc=2m
hc=3m
H o '= 4 .1 9 m
H o '= 4 .6 9 m
H o '= 4 .6 9 m
H o '= 4 .6 9 m
許容値
3 .0
3 .5
hc=4m
hc=2m
hc=3m
hc=4m
タイプ１（計画断面）
（曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度
勾配 1:1.5）
4 .0
堤脚水深 (ｍ )
左図は、直立護岸に対する換算天端高係数βを利用して作成した、津松阪港の今後の護岸検討に使用出
来る、波返し護岸の概算越波流量推定図である。
（図例：タイプ１、Ho’/Lo=0.056）
本図より、Ho’＝4.19ｍの越波流量特性をみると、天端高 hc＝２ｍ（図中●印）の低い条件でも、ｈ＝1.6
ｍの浅い堤脚水深では、越波流量は許容値内に収まることが予測される。
○波返し護岸の許容天端高推定図（ ⑤ - 2 の解 -2）
許容天端高 hc
(m )
H o'/Lo=0.056
5.0
TP+6.0m
ﾀｲﾌﾟ1
ﾀｲﾌﾟ1
ﾀｲﾌﾟ1
ﾀｲﾌﾟ5
ﾀｲﾌﾟ5
ﾀｲﾌﾟ5
4.0
H o'=3.69m
H o'=4.19m
H o'=4.69m
H o'=3.69m
H o'=4.19m
H o'=4.69m
TP+2.9m
1:
1.
5
タイプ１（計画断面）
（曲率半径 1.5ｍ、角度 60 度、勾配 1:1.5）
3.0
TP+6.0m
2.0
TP+2.9m
1.0
1:
1.
5
0.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
堤脚水深 (ｍ )
タイプ５
（曲率半径 1.5ｍ、角度 45 度、勾配 1:1.5）
左図は、先の越波流量算定図より作成した波返し護岸の概算許容天端高推定図（図例：タイプ１、５、
Ho’/Lo=0.056）である。
本図より、Ho’＝4.19ｍの特性をみると、タイプ１（計画断面：図中○印）の場合、ｈ＝1.6ｍの浅い
条件では、かなりの越波低減効果が発揮される事が予測される。
まとめ・参考文献
・海岸保全施設の築造基準解説
海岸保全施設築造基準連絡協議会
・合田良美（１，９９１）
：港湾構造物の対波設計
・合田良美・鈴木康生・岸良安治・菊池
港湾技研資料
鹿島出版
浩(1,976)：不規則波実験における入・反射波の分離推定法
№248
・谷本勝利・富田英治・村永努(1,983)：水路における不規則波の反射波の影響について
・高山知司・永井紀彦・西田一彦(1,982)：各種消波工による越波流量の減少効果
第 21 巻
第２号
港湾技研資料№467
港湾技研報告
pp151∼204
・平成１５年度津松阪港香良洲地区及び三雲地区海浜変形実験(2,003) 当事務所業務報告書
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