消波ブロックによる波の減衰効果の比較解析
1. モデル説明
消波ブロック(もしくは砕波ブロック)の設置は、海岸浸食や海岸災害から港湾施設を守る有効な方法の一つです。消波ブロックは、砕波によって波の持つ運動エネルギーを分散させるだけでなく、その構造による反射や屈折、摩擦等、複合的な効果でエネルギーを減衰させます。消波ブロックは、不動テトラ社のテトラポット以外にも、様々な形状が提案されています。また、形状だけでなく、二層被覆方式、水平積形式、乱積形式等、配置や設置方法によっても減衰効果は大きく影響を受けます。
このため、設置予定地域の海岸・海底地形や常時到達している波の特性に応じて、消波ブロックの適切な形状・配置方法は検討する必要があります。流体解析を活用すると、水槽実験に比べ、消波ブロックの形状や配置方法の効果検証コストを、大幅に削減することができます。
本解析事例では、汀線に沿って消波ブロックを2列並べて配置し、消波ブロックの有無による海岸に駆け上がる孤立波の変化を、OpenFOAMのVOF法ソルバーであるinterFoamを用いて比較しました。図1にモデル概要図を示します。


2. 解析結果
図3-1に消波ブロックを設置した場合の波のアニメーションを、図3-2に消波ブロックが無い場合のアニメーションを示します。消波工によって波が減衰している様子を確認することができます。
3. まとめ
・ 消波工の設置パターンや間隔等を変更し、適切な配置を予測する事ができます。
・ 消波工だけでなく、人工リーフ等のいろいろな形状の海岸構造物でも消波効果を検証する事ができます。
・ OpenFOAMはライセンスフリーの熱流体解析ソフトのため、大規模なモデルでもライセンスコストを気にすることなく計算することができます。このため、地形データを読み込むことで、実際の地形を想定した消波工の効果を検証する計算も可能です。