本論文は、透過性防波堤と波の相互作用、すなわち防波堤による波の変形ならびに防波堤に及ぼす波力や消波ブロックの安定性を主体に、水理実験および数値モデルによる計算を行い、その結果に基づいて、これらの現象に対する水理模型実験におけるスケール効果を論じたものであり、6章より構成されている。

　第1章「序論」では、本研究の背景として、消波ブロックの安定性や透過性防波堤に作用する波力および防波堤による波の反射率や透過率に関しては、現在でもFroudeの相似則に基づく模型実験がなされることが多いこと、ならびにそのような実験の問題点を指摘し、粘性の影響を考慮することよってその問題点すなわち模型実験のスケール効果を定量的に解明することが本研究の主目的であると述べている。

　第2章は「水理実験におけるスケール効果」と題する。ここでは、小スケール・大スケールの水理実験と理論的考察により、上述のスケール効果に関して詳細に論じている。先ず消波ブロックに作用する波力に関する理論的な考察により、従来、ブロックの一定の被害率に対応して各種ブロックごとに定数とされてきたHudson公式中の実験係数K_D値が、慣性力が無視できる条件では抗力係数の3乗に反比例することを導き、抗力が卓越する条件下ではK_D値が実験スケールにより有意に変化することを明らかにした。その検証のために小スケール・大スケールの水理実験を行い、消波ブロックに作用する波力は小スケールの実験ほど相対的に大きくなること、レイノルズ数が大きくなると抗力係数は減少し慣性力係数が増大するが大波高の場合にはやはり抗力が卓越することを示し、理論的考察結果と同様に、消波ブロックの安定性およびそのK_D値に対する実験スケール効果は主として相対的な抗力の大きさに起因することを、定量的に確認することに成功している。

　次いで消波ブロック被覆傾斜堤の反射率に対する実験スケール効果について、主に実験的に検討を加えている。すなわち、小スケールの実験に加え大型造波水路を用いて広範なレイノルズ数を力ヴァーする条件下で模型実験を行って、実験結果を詳細に解析することにより、小スケールの実験では反射率が過小評価されることを見いだした。更にそれを受け、波のエネルギー収支から消波ブロック被覆層内のエネルギー減衰を算定してモデル化し、層内の抵抗係数を定義した。そしてこの抵抗係数とレイノルズ数およびKC数との関係を調べることによって、消波ブロック被覆傾斜堤の反射率に及ぼす実験スケール効果が一般の流れの抵抗則の概念によって解釈できると結論づけている。これは従来も定性的には論じられてきたことではあるが、それを定量的に明らかにしたことの意義は大きいと判定される。

　第3章「数値計算モデルの開発」においては、透過性構造物による波の変形を評価するための数値モデルを新たに提案している。すなわち本研究では、Navirer-Stokesの方程式に透過性構造物の空隙率を含めた支配方程式に更に波浪場における流体抵抗を導入することにより、透過性構造物による断面2次元波浪変形数値計算モデルを開発することに成功した。そして水理実験結果との比較により、本モデルが高い精度を持つことを検証している。更に、非線形モデルに基づいて抗力係数や慣性力係数とレイノルズ数の関係を調べ、線形理論におけるそれとの相違を示している。

　第4章「透過性台形防波堤への適用」では、上述の数値計算モデルの適用性を更に検討するために、2種類の透過性防波堤を対象に計算と実験との比較を行っている。先ず、消波ブロック傾斜堤について、各種波浪条件の下での反射率と透過率が計算で精度良く実験結果を再現できることを示した。また傾斜堤斜面上の遡上波を数値計算により評価し、それを用いて算定される斜面上の消波ブロックに作用する波力も、実験結果をよく再現できることを示している。次いで、実構造物と同じ構造の消波ブロック被覆式ケーソン堤を対象に、反射率と透過率ならびにケーソン本体に作用する波圧について、数値計算結果を水理実験データによって充分に検証することに成功した。更に、縮尺の異なる2種類の水理実験の結果に基づいて波圧・反射率・透過率に及ぼす実験スケール効果を定量的に明らかにするとともに、数値計算結果をもとにそれらに及ぼす抗力と慣性力の影響をも示している。

　これらの結果は、透過性防波堤の設計における数値計算モデルの適用性を充分に示したものであると同時に、水理模型実験を行う際、ならびに実験で得られるデータの解釈についての指針を与えるものとして、高く評価できる。

　更に、第5章「潜堤上の波浪変形」においては、この数値計算モデルを潜堤による波の変形特に波の分裂現象の解析に適用し、本モデルがいわば"数値波動水路"として水理模型実験と同等あるいはそれ以上の機能を持つことを示している。すなわち、透過潜堤ならびに不透過潜堤の両者を対象に、数値計算の結果を実験結果と詳細に比較することを通して、潜堤による波の分裂現象等が本モデルにより精度良く再現できることを検証した。加えて、大型・小型模型実験を実施して、潜堤による波の変形現象における実験スケール効果についても検討し、潜堤の場合にはスケール効果が然程顕著でないことを見いだした。

　第6章「結論」では、本研究で得られた主な結論をまとめている。

　以上を要するに、本論文は、透過性防波堤と波との相互作用に関し、綿密な模型実験を行うとともに、精度の高い数値計算モデルを新たに開発して、両者によって相互干渉現象における実験スケール効果を明らかにしたものであり、海岸工学上貢献するところが大きい。よって、本論文は博士(工学)の学位請求論文として合格と認められる。