Loading article…
防波堤は、潮汐、潮流、波、高潮から保護するために沿岸地域に建設される恒久的な構造物です。防波堤は、停泊地を保護し、風による波などの海洋災害から船舶を隔離するために、古代から建設されてきました。[ 1 ]防波堤は、文脈によっては桟橋やモールとも呼ばれ、陸地に接続されている場合もあれば、独立している場合もあり、車両がアクセスするための歩道や道路が含まれている場合もあります。
沿岸管理システムの一環として、防波堤は海岸線に平行に設置され、浸食を最小限に抑えます。沿岸漂砂によって砂浜の土砂が浸食される恐れのある海岸では、より小型の構造物が海岸に設置されることがあり、通常は水際に対して垂直に設置されます。これらの構造物は、波や潮流に作用することで沿岸漂砂を遅らせ、砂浜の土砂の移動を抑制することを目的としています。このような用途では、一般的に突堤と呼ばれます。
防波堤は沿岸水域の波浪の強度を弱め、安全な停泊場所を提供する。また、防波堤は緩やかな傾斜の海岸を保護し、海岸侵食を軽減するために設計された小型の構造物である場合もある。これらは比較的浅い水域の沖合30～90メートル（100～300フィート）に設置される。
停泊地が安全であるのは、そこに停泊している船が、強力な波の力から身を隠せるような大きな構造物によって保護されている場合に限られます。天然の港は、岬や岩礁などの障壁によって形成されます。プリマス湾、ポートランド港、シェルブールなどの天然の港は、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。マルベリー港は、 1944年の連合軍によるノルマンディー上陸作戦中に人工港を作るために曳航された移動式防波堤でした。
防波堤の種類には、垂直壁防波堤、マウンド防波堤、上部構造物付きマウンド防波堤または複合防波堤などがある。
防波堤構造物は、質量（例えばケーソン）を用いるか、護岸斜面（例えば岩石やコンクリート製の被覆材）を用いることによって、衝突する波のエネルギーを吸収するように設計されている。
沿岸工学において、護岸は陸地を背にした構造物であり、防波堤は海を背にした構造物（つまり、両側が水に囲まれた構造物）である。
捨石式防波堤は、構造的な空隙を利用して波のエネルギーを分散させます。捨石式防波堤は、単位重量に応じて大まかに分類された石の山で構成されます。コアには小さな石、コアを波の攻撃から保護する被覆層には大きな石が使用されます。構造物の外側にある岩やコンクリートの被覆ユニットがエネルギーの大部分を吸収し、砂利や砂が波のエネルギーが防波堤のコアを通過するのを防ぎます。護岸の勾配は、使用する材料によって異なりますが、通常1:1から1:2の間です。浅水域では、護岸式防波堤は通常比較的安価です。水深が深くなるにつれて、材料の必要量、ひいてはコストが大幅に増加します。[ 2 ]
ケーソン式防波堤は通常、垂直な側面を持ち、防波堤の内側面に1隻以上の船舶を係留したい場所に建設されることが多い。ケーソン自体の質量と内部の充填材の質量を利用して、波の衝突による転覆力に抵抗する。浅瀬での建設費用は比較的高額になるが、水深の深い場所では護岸式防波堤に比べて大幅なコスト削減が可能となる。
波のエネルギーを吸収し、波の反射と垂直壁にかかる水平方向の波圧を低減するために、垂直構造物の前面に追加の土盛りが設けられることがある。このような設計は、海側では追加の保護を提供し、防波堤の内側では岸壁として機能するが、越波を増大させる可能性がある。
類似しているが、より高度な概念としては、前面壁に様々な種類の穿孔を施した波浪吸収ケーソンが挙げられる。
こうした構造物は、海洋石油産業で成功を収めているだけでなく、比較的低い頂部構造物が必要とされる沿岸プロジェクト（例えば、ベイルートやモナコに見られるような、海の眺めが重要な要素となる都市部の遊歩道など）にも活用されている。後者では、現在アンス・デュ・ポルティエで、高さ27メートル（89フィート）の波浪吸収ケーソン18基を含むプロジェクトが進行中である。
波浪減衰器は、海岸線に平行な線に沿って、自由水面下1フィートに水平に配置されたコンクリート部材で構成されています。波浪減衰器は、海側に4枚のスラブ、垂直スラブ1枚、陸側に2枚のスラブがあり、各スラブは200ミリメートル（7.9インチ）の間隔で配置されています。海側に4枚、陸側に2枚のスラブが並ぶ列は、その下にある水塊の作用によって振動波を反射します。この水塊は、入射波の影響を受けて振動し、スラブの下流で入射波と逆位相の波を発生させます。
浅水域での波浪制御には、従来の硬質水中防波堤設計に代わる先進的な方法として、水中フレキシブルマウンド防波堤を用いることができる。さらに、水中フレキシブルマウンド防波堤の建設コストは従来の水中防波堤よりも低く、十分な水深があれば船舶や海洋生物が通過できる。これらの海洋構造物は衝突波のエネルギーを低減し、定常波の発生を防ぐ。[ 3 ]
設計波高が大きくなるにつれて、砕石式防波堤は波の力に耐えるために、より大きな被覆材を必要とします。これらの被覆材は、コンクリートまたは天然岩で形成できます。CIRIA 683「岩石マニュアル」に記載されている岩石被覆材の最大標準サイズは10～15トンです。より大きなサイズも入手可能ですが、実際のところ、最終的なサイズは現地で入手可能な岩石の自然な破砕特性によって制限されます。
成形コンクリート装甲ユニット（Dolos、Xbloc、Tetrapodなど）は、約40トン（例：モロッコのJorf Lasfar ）まで提供できますが、それ以上になると、鋳造/養生中の複雑な形状による自重、波の衝撃、熱によるひび割れで損傷を受けやすくなります。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、装甲ユニットはコンクリートキューブで形成されることが最も多く、スペインのラ・コルーニャ近郊のプンタ・ランゴステイラの防波堤の先端には、約195トンまで使用されています。
装甲ユニットのサイズに関する予備設計は、ハドソン方程式、ファン・デル・メールの式、そして最近ではファン・ジェントらの式を用いて行われることが多い。これらの方法はすべて、CIRIA 683「ザ・ロック・マニュアル」、米国陸軍工兵隊沿岸工学マニュアル（オンラインで無料入手可能）などに記載されている。詳細設計においては、縮尺模型を用いた水理模型が、これらの複雑な構造物の実際の挙動を予測する上で最も信頼性の高い方法である。
防波堤は、激しい嵐の際に損傷を受けたり、越波したりする可能性がある。また、ニューポートの防波堤にある「ザ・ウェッジ」のように、サーファーを惹きつける独特の波を生み出す効果を持つものもある。
防波堤の風下側に生じるエネルギーの散逸と比較的穏やかな水面は、多くの場合、堆積物の堆積を促進します（防波堤計画の設計どおり）。しかし、これは過剰な突出部の形成につながり、トンボロの形成を引き起こし、防波堤の沿岸側の沿岸漂砂を減少させる可能性があります。この堆積物の捕捉は、防波堤の下流側に悪影響を及ぼし、海岸の堆積物不足と沿岸侵食の増加につながる可能性があります。これにより、防波堤開発の下流側にさらなる工学的保護が必要になる可能性があります。防波堤周辺の領域での堆積物の蓄積は、水深が減少した平坦な領域を作り出し、海底の地形を変化させる可能性があります。[ 4 ]
防波堤によって形成される突出部は、防波堤が海岸からどれだけ離れているか、波が防波堤に当たる方向、そして防波堤が海岸に対してどれだけの角度で建設されているかによって決まります。これら3つのうち、防波堤の建設角度が突出部の形成において最も重要です。防波堤の建設角度によって、波が防波堤に当たった後の新しい方向が決まり、ひいては堆積物が時間とともに流れて蓄積される方向が決まります。[ 5 ]
防波堤によってもたらされる海底地形の不均一性の低下は、周辺生態系の種の豊富さと多様性の低下につながる可能性がある。 [ 6 ]防波堤によって堆積物が蓄積されることで生じる不均一性の低下と水深の減少の結果、周辺水域の紫外線曝露と水温が上昇し、周辺生態系を混乱させる可能性がある。[ 4 ] [ 6 ]
沖合防波堤（分離型防波堤とも呼ばれる）には、主に単式と複数式の2種類があります。単式は、その名の通り、途切れることのない1つの障壁で構成されます。一方、複数式防波堤（2～20基）は、間に160～980フィート（50～300メートル）の間隔を空けて配置されます。間隔の長さは、主に波の波長の相互作用によって決まります。防波堤は、固定式または浮体式で、不透水性または透水性があり、構造物の沿岸側に堆積物が移動できるようにします。選択は、潮位差と水深によって異なります。防波堤は通常、 それぞれ最大10～15トンの大きな岩（花崗岩）または砕石マウンドで構成されています。その設計は、波の接近角度やその他の環境パラメータによって影響を受けます。防波堤の建設は、海岸線の要件に応じて、海岸線に平行または垂直になります。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)