台風で決壊した堤防の残骸。どれほどの波の力で打ち付ければ、防波堤が決壊する？

防波堤が決壊するには、波の力（波圧） が防波堤の耐久力を超える必要があります。

これを定量的に求めるには、以下の要素を考慮する必要があります。

---

1. 波の力（波圧）の計算

波の力は 波高（H） と 波の周期（T） によって決まります。

一般的に、波の衝撃力（F） は以下の式で近似できます。

F=12ρgH2F = \frac{1}{2} \rho g H^2F=21​ρgH2

ここで、

• $\rho$ は海水の密度（約1025 kg/m³）
• $g$ は重力加速度（9.8 m/s²）
• $H$ は波高（m）

例えば、波高5m の波が防波堤に当たる場合、

F=12×1025×9.8×52F = \frac{1}{2} \times 1025 \times 9.8 \times 5^2F=21​×1025×9.8×52 F≈125,000 N/m²（約12.5トン/m2の圧力）F ≈ 125,000 \text{ N/m²}（約12.5トン/m²の圧力）F≈125,000 N/m²（約12.5トン/m2の圧力）

これが瞬間的に防波堤にかかることで、強度を超えると破壊が起こります。

---

2. 防波堤が決壊する要因

防波堤が決壊する主な要因は以下の通りです。

1. 波の衝撃圧

   • 台風時には10m級の大波 も発生し、波圧が50トン/m² 以上になることも。
   • 防波堤の強度を超えると、ひび割れや剥離が起きる。

2. 基礎の洗掘（スカウリング）

   • 波が繰り返し当たることで、防波堤の下の地盤が削られ、支えがなくなり崩壊。

3. 津波や高潮による水圧の急激な変化

   • 台風時の高潮 や 津波 では、防波堤の裏側にも水圧がかかり、押し出されて倒壊する。

---

3. 台風時の波のエネルギー

波のエネルギーは以下の式で求められます。

E=18ρgH2LE = \frac{1}{8} \rho g H^2 LE=81​ρgH2L

ここで、

• $L$ は波長（約1.56 × T2T^2T2 で求められる）
• $T$ が10秒の波では、波長は約150m

この場合、1m²あたりの波エネルギーは数百kJに達し、防波堤を破壊する力がある ことがわかります。

---

4. 実際の台風での破壊例

• 2018年の台風21号 では、関西国際空港の防波堤が一部破壊。
• 波高10m以上 の波が数時間続き、コンクリートブロックが流される事態に。

台風の波は 通常の波の10倍以上の衝撃力 を持ち、防波堤の設計強度を超えると崩壊する のです。

---

まとめ

📌 防波堤が決壊する原因は、

✅ 台風の高波（10m級）による強烈な波圧（50トン/m²）

✅ 基礎部分の洗掘（スカウリング）で支えが失われる

✅ 高潮や津波による圧力変化で倒壊

📌 防ぐには、

✅ より厚みのある防波堤を設計（波圧を分散）

✅ 基礎の補強（洗掘対策）を徹底する

✅ 消波ブロックで波の力を減衰させる

結論：10m級の波が続くと、従来の防波堤でも決壊するリスクが高まる！

台風時の波の破壊力は計り知れないため、沿岸の防波堤は適切なメンテナンスと補強が必須です。