防波堤(構造)

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カリフォルニア州アラマイトス入口水路。防波堤はより安全な港を作りますが、海岸に沿って移動する堆積物を閉じ込めることもできます。
イスタードで建設中の防波堤、2019年

防波堤は、沿岸管理の一環として、または波や沿岸漂砂の影響から停泊地を保護するために、海岸近くに建設された構造物です。

目的

バラダチジュカ-リオデジャネイロ

防波堤は、沿岸水域での波の作用の強さを減らし、それによって安全な港を提供します。防波堤は、海岸侵食を減らすために緩やかに傾斜したビーチを保護するように設計された小さな構造物である場合もあります。それらは、比較的浅い海域の沖合100〜300フィート(30〜90 m)に配置されます。

錨泊は、そこに停泊している船が背後に避難できる大きな構造物によって強力な波の力から保護されている場合にのみ安全です。自然の港は、岬やサンゴ礁などの障壁によって形成されます。防波堤の助けを借りて、人工の港を作ることができます。D-Day マルベリー港などの移動港は、所定の位置に浮かび、防波堤として機能しました。プリマスサウンドポートランドハーバーシェルブールなどの一部の自然の港は、岩でできた防波堤によって強化または拡張されています。

タイプ

防波堤の種類には、垂直壁防波堤、マウンド防波堤、上部構造または複合防波堤を備えたマウンドが含まれます。

ポーランド、トシェンサチの防波堤。

防波堤構造は、質量(ケーソンなど)を使用するか、護岸斜面(岩やコンクリートの装甲ユニットなど)を使用して、防波堤に当たる波のエネルギーを吸収するように設計されています。

沿岸工学では、護岸は陸地に裏打ちされた構造物であり、防波堤は海に裏打ちされた構造物(つまり、両側の水)です。

がれき

瓦礫のマウンド防波堤は、構造的なボイドを使用して波力エネルギーを放散します。瓦礫のマウンド防波堤は、単位重量に応じて多かれ少なかれ分類された石の山で構成されています。コア用の小さな石と、波の攻撃からコアを保護する装甲層としての大きな石です。構造物の外側にある岩やコンクリートの装甲ユニットはエネルギーの大部分を吸収しますが、砂利や砂は波力エネルギーが防波堤のコアを通過し続けるのを防ぎます。護岸の勾配は、使用する材料に応じて、通常1:1〜1:2です。浅瀬では、護岸防波堤は通常比較的安価です。水深が増すにつれて、材料の要件、つまりコストが大幅に増加します。[1]

ケーソン

ケーソン防波堤は通常、垂直の側面を持ち、防波堤の内面に1つまたは複数の船舶を停泊させることが望ましい場所に通常建てられます。彼らはケーソンの質量とその中の塗りつぶしを使用して、それらに当たる波によって加えられる転倒力に抵抗します。浅瀬での建設には比較的費用がかかりますが、より深い場所では、護岸防波堤よりも大幅に節約できます。

波エネルギーを吸収し、垂直壁への波の反射と水平波の圧力を減らすために、追加の瓦礫の山が垂直構造の前に配置されることがあります。このような設計は、防波堤の海側と岸壁の内側をさらに保護しますが、波の越流を強化することができます。

波吸収ケーソン

同様ですが、より洗練されたコンセプトは、前壁のさまざまなタイプのミシン目を含む、波を吸収するケーソンです。

このような構造物は、オフショア石油産業で成功裏に使用されていますが、かなり低いクレステッド構造物を必要とする沿岸プロジェクトでも使用されています(たとえば、海の景色が重要な側面である都市の遊歩道(ベイルートやモナコなど))。後者では、現在、アンスデュポルティエで18の波を吸収する27 m(89フィート)の高さのケーソンを含むプロジェクトが進行中です。

波動減衰器

波の減衰器は、海岸に平行な線に沿って配置された、自由表面の下1フィートに水平に配置されたコンクリート要素で構成されています。波の減衰器には、海に面した4つのスラブ、1つの垂直スラブ、および陸に面した2つのスラブがあります。各スラブは、200ミリメートル(7.9インチ)のスペースで次のスラブから分離されています。4つの海に面したスラブと2つの陸に面したスラブの列は、その下にある水の量の作用によって沖合の波を反射し、入射波の影響を受けて振動し、下流の入射波と逆位相の波を生成しますスラブから。[専門用語]

Living Breakwaters Grant:ニューヨーク州トッテンビル

Living Breakwatersは、ニューヨーク市の南西部にあるトッテンビルと呼ばれるウォーターフロントの近隣地域が、気候変動によって引き起こされる海面上昇と高潮に耐えられるよう支援することを目的とした6,700万ドルの戦略です。この戦略は、長さ13,000フィートの防波堤とそれに沿って植えられたカキを実装することにより、水生景観建築、科学教育、廃棄物収集、沿岸住宅政治を結び付けます。[2]植えられた各カキは、1日あたり50ガロンをろ過し、すべての汚染物質と毒素を除去して、よりきれいな港を作ることができます。[3]二枚貝の繁殖シミーは多くの海洋生物を引き付け、生態系の著しい成長を促進します。Billion OysterProjectのPeteMalinowski [4]は、赤ちゃんになる何百万ものカキの産卵のうち、定着する表面がないために生き残ることはほとんどないと述べています。したがって、サンゴ礁の実施はカキの生存の可能性を高めるでしょう。沿岸の町の気候変動と戦うためにカキを使用するというこの概念「カキテクチャー」は、2010年に景観設計家のケイトオルフによって導入されました。Orffと彼女のチームは、港のポイントに沿ってカキを播種できるようにするファジーロープで作られた柔らかいインフラストラクチャを作成しました。[3]Living Breakwatersは、2014年にRebuild By Design助成金を授与され、ニューヨーク州知事の嵐回復局によって実施されました。[5]この助成金には、防波堤の近くでコミュニティ活動を主催するための陸上の建物「ウォーターハブ」が追加で含まれています。同時に、州の市民再建プロセスであるNY Risingは、この連邦政府の資金提供イニシアチブをトッテンビル砂丘および海岸砂丘植栽プロジェクトと一致させました[6]防波堤は植生砂丘システムを強化し、ビーチ侵食を和らげることによってトッテンビルのビーチサイドコミュニティを保護します。さらに、スタテンアイランドのレモンクリークとグレートキルズに沿って、リビングブレイクウォーターの北部と東部の拡張が期待されています。[3]その結果、Living Breakwatersは、トッテンビルの若者に教育の機会を提供し、町全体の経済成長をもたらします。

防波堤装甲ユニット

設計波高が大きくなるにつれて、瓦礫マウンド防波堤は波力に抵抗するためにより大きな装甲ユニットを必要とします。これらの装甲ユニットは、コンクリートまたは天然の岩で形成することができます。CIRIA 683「TheRockManual」に記載されているロックアーマーユニットの最大の標準等級は10〜15トンです。より大きなグレーディングが利用できる場合もありますが、実際には、ローカルで利用可能な岩石の自然破壊特性によって、最終的なサイズが制限されます。

成形コンクリート装甲ユニット(DolosXblocTetrapodなど)は、自重、波の衝撃、熱亀裂による損傷を受けやすくなる前に、最大約40トン(例:Jorf Lasfar 、モロッコ)で提供できます。鋳造/硬化中の複雑な形状。非常に深い水域で最も露出した場所に非常に大きな装甲ユニットが必要な場合、装甲ユニットはほとんどの場合コンクリートの立方体で形成され、ラコルーニャ近くのプンタランゴステイラの防波堤の先端に最大195トン使用されています。スペイン。

装甲ユニットサイズの予備設計は、ハドソン方程式、ファンデルメール、そして最近ではヴァンゲントらを使用して行われることがよくあります。これらの方法はすべて、CIRIA683「TheRockManual」、および米国陸軍工兵隊の沿岸工学マニュアル(オンラインで無料で入手可能)などに記載されています。詳細な設計では、スケーリングされた物理的水理モデルの使用が、これらの複雑な構造の実際の挙動を予測するための最も信頼できる方法です。

防潮堤付近の波動の3Dシミュレーション。MEDUS(2011)サレルノ大学海洋工学部。
スウェーデンのビスビー防波堤での同じ波動

意図せざる結果

防波堤は、激しい暴風雨で損傷や越流の影響を受けます。ニューポート防波堤 のウェッジのように、サーファーを引き付けるユニークなタイプの波を作り出す効果があるかもしれません。

堆積物の影響

防波堤の風下で生成されたエネルギーと比較的穏やかな水の散逸は、多くの場合、堆積物の堆積を促進します(防波堤スキームの設計による)。しかし、これは過度の顕著な蓄積につながる可能性があり、その結果、トンボロが形成され、防波堤の沿岸漂砂が減少します。この堆積物の捕捉は、防波堤のダウンドリフトに悪影響を及ぼし、ビーチの堆積物の飢餓と海岸侵食の増加につながる可能性があります。これにより、防波堤開発のダウンドリフトでさらにエンジニアリング保護が必要になる可能性があります。防波堤周辺の堆積物が堆積すると、深さが浅い平坦な地域が発生し、海底の地形的景観が変化する可能性があります。[7]

防波堤の結果としての顕著な形成は、防波堤が海岸から構築される距離、波が防波堤に当たる方向、および防波堤が構築される角度(海岸に対して)の関数です。これらの3つのうち、防波堤が構築される角度は、突出部の設計された形成において最も重要です。防波堤が構築される角度は、波の新しい方向(防波堤に当たった後)を決定し、次に、堆積物が流れて時間の経過とともに蓄積する方向を決定します。[8]

環境への影響

防波堤によってもたらされる海底景観の不均一性の減少は、周囲の生態系における種の豊富さと多様性の減少につながる可能性があります。[9]堆積物の蓄積により防波堤が生成する不均一性の減少と深さの減少の結果として、周囲の水域のUV曝露と温度が上昇し、周囲の生態系を破壊する可能性があります。[7] [9]

ポートランド港を形成する4つの防波堤のうち3つ
英国エルマーの8つの沖合防波堤

しかし、一種の環境にやさしい防波堤として、狭い面積を占めるために防波堤を積み上げることは、海の野生生物に害を及ぼすことはありません。[10] [11]

分離防波堤の建設

沖合防波堤(分離防波堤とも呼ばれる)には、主に2つのタイプがあります。1つと複数です。単一とは、その名前が示すように、防波堤が1つの壊れていない障壁で構成され、複数の防波堤(2〜20の数)が間にギャップ(160〜980フィートまたは50〜300メートル)で配置されていることを意味します。ギャップの長さは、主に相互作用する波長によって決まります。防波堤は、固定式または浮体式のいずれかであり、構造物の沿岸への堆積物の移動を可能にするために不浸透性または浸透性のいずれかであり、潮の干満の範囲と水深に応じて選択します。それらは通常、それぞれ最大10〜15トンの重さの大きな岩(花崗岩)、または瓦礫の塚で構成されています。それらの設計は、波のアプローチの角度やその他の環境パラメータの影響を受けます。防波堤の建設は、海岸に平行または垂直にすることができます。

注目すべき場所

も参照してください

参考文献

  1. ^ CIRIA、CUR、CETMEF(2007)。「ロックマニュアル-水力工学におけるロックの使用」Ciria-CUR{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  2. ^ www.bloomberg.comhttps ://www.bloomberg.com/news/articles/2012-09-11/reviving-new-york-harbor-with-oysters-why-hasn-t-this-happened-yet 2021-11-16を取得 {{cite web}}欠落または空|title=ヘルプ
  3. ^ a b c www.bloomberg.com https://www.bloomberg.com/news/articles/2015-12-15/oysters-will-play-a-key-role-in-new-york-s-climate -計画2021-11-16を取得 {{cite web}}欠落または空|title=ヘルプ
  4. ^ 「10億オイスタープロジェクト」ビリオンオイスタープロジェクト2021-11-16を取得
  5. ^ 「NY:生きている防波堤」設計による再構築2021-11-16を取得
  6. ^ 「トッテンビル海岸線保護プロジェクト|嵐の回復の知事のオフィス(GOSR)」stormrecovery.ny.gov 2021-11-16を取得
  7. ^ a b Masucci、Giovanni Diego; アシエルノ、アレッサンドロ; レイマー、ジェームス・デイビス(2020)。「多様性を侵食する:亜熱帯のサンゴ礁に対するテトラポッド防波堤の影響」水生保全:海洋および淡水生態系30(2):290–302。土井10.1002 /aqc.3249ISSN1052-7613_ S2CID212939487_  
  8. ^ ジャクソン、ナンシーL。; ハーレー、ミッチェルD。; アルマロリ、クララ; ノードストローム、カールF.(2015-06-15)。「異なる方向の防波堤によって誘発されたビーチの形態」。地形学239:48–57。Bibcode2015Geomo.239 ... 48J土井10.1016 /j.geomorph.2015.03.010
  9. ^ a b Aguilera、MoisésA。; Arias、RenéM。; Manzur、Tatiana(2019)。「人工防波堤における微小生息域の熱パターンのマッピング:より高い岩石温度による潮間帯の生物多様性の変化」エコロジーと進化9(22):12915–12927。土井10.1002 /ece3.5776ISSN2045-7758_ PMC6875675_ PMID31788225_   
  10. ^ Feizbahr、Mahdi。; Kok Keong、Choong。; Rostami、Fatemeh; Shahrokhi、Mahdi(2019)。「有孔および非有孔杭を使用した波力エネルギー散逸」International Journal of Engineering TRANSACTIONS B:アプリケーション31(2):212–219。ISSN1025-2495_ 
  11. ^ キョンダック、そう。シン、ソンウォン。T.コックス、ダニエル(2006)。「杭支持垂直壁防波堤の流体力学的特性」水路、港、沿岸、および海洋工学のジャーナル132(2):83–96。土井10.1061 /(ASCE)0733-950X(2006)132:2(83)hdl10371/67657ISSN1943-5460_ 

外部リンク