3.2.1.5-10
図
3.2.1.5-9年最大
1時間降水量記録日の最大風速と最大瞬間風速
(年最大風速:1961~2013 年、年最大瞬間風速:1967~2013 年)
図
3.2.1.5-10年最大
1時間降水量とその記録日の最大風速と最大瞬間風速の関係
3.2.1.5-11
(a)最大風速:1961~2012 (b) 最大風速:1967~2012
図
3.2.1.5-12最大風速と最大瞬間風速の年最大値に関する強風ハザード曲線
図
3.2.1.5-13年最大
1時間降水量のハザード曲線
図
3.2.1.5-14年最大
1時間降水量記録日の最大風速と最大瞬間風速のハザード曲線
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 20 40 60 80 100 120
年超過確率
風速(m/s)
最大瞬間風速 (1967~2012) 最大
風速 (1961
~2012)
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 20 40 60 80 100 120
年超過確率
風速(m/s)
最大瞬間風速 (1967~2012) 最大
風速 (1967
~2012)
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 50 100 150 200
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
1時間降水量(mm/h)
1937~2013
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 20 40 60 80 100 120
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
最大風速(m/s)
1961~2013
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 20 40 60 80 100 120
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
最大瞬間風速(m/s)
1967~2013
3.2.1.5-12
図
3.2.1.5-15年最大
1時間降水量記録日の最大降水継続時間のハザード曲線
(a)1
時間降水量
0.5mm以上 (b)1 時間降水量
5mm以上
図
3.2.1.5-16年最大
1時間降水量記録日の最大降水継続時間のハザード曲線
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 50 100 150 200 250
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
降水継続時間(h)
1937~2013
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 50 100 150 200 250
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
降水継続時間(h)
1950~2013
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 50 100 150 200 250
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
降水継続時間(h)
1950~2013
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 50 100 150 200 250
Measured Weibull (2 para.) Weibull (3 para.) Gumbel
年超過確率
降水継続時間(h)
1950~2013
3.2.1.6-1
3.2.1.6
評価手法の整備(4年間のまとめ)
3.2.1.6.1
はじめに(H27)
平成24年度に積雪を対象としてハザード強さ記録及び評価手法を調査し、ハザードの 重要パラメータを同定した上で、ハザード曲線を構築して異常気象ハザードを評価した。
平成25年度に竜巻・強風を対象としてハザード強さ記録及び評価手法を調査し、ハザー ドの重要パラメータを同定した上で、ハザード曲線を構築して異常気象ハザードを評価し た。平成26年度に降雨を対象としてハザード強さ記録及び評価手法を調査し、ハザード の重要パラメータを同定した上で、ハザード曲線を構築して異常気象ハザードを評価した。
平成27年度に重畳事象を対象としてハザードの重要パラメータを同定した上で、ハザー ド曲線を構築して異常気象ハザードを評価した。平成27年度実施内容は前節までに記述 していることから、ここでは、平成26年度までの実施内容をまとめる。
3.2.1.6.2
積雪ハザード評価手法の開発(H24)
(1)積雪ハザード強さに関する記録の調査・整理
a. 積雪深及び降雪深気象庁のデータは、全国約
1,300地点の気象台、特別地域気象観測所(旧測候所)、ア メダス観測所等で観測された観測値及び統計値(合計値、極値等)であるが、雪に係る観 測は、一部の観測所でしか行われていない[3.2.1.6.2-1]。例えば、福井県の場合、観測 所は18ヶ所あるが、そのうち11ヶ所では降雪・積雪に係る観測は行われていない。降 雪・積雪に係る観測が行われている観測所は福井地方気象台、敦賀特別地域気象観測所及 び5つのアメダス観測所である。本研究では、気象庁年報をデータベース化した「気象デ ータベース・地上観測」(以下、気象データベースと略す。)[3.2.1.6.2-2]より昭和36 年1月1日~平成22年3月31日(49年間)の降雪及び積雪情報を利用した。
気象データベースには、降雪の深さ日合計(cm)と日最深積雪(cm)が示されている。
降雪の深さ日合計とは一日あたりに積もった雪の深さを表した日降雪深である。日最深積 雪とは前日までに積もった雪の深さに「1日あたりに積もった雪の深さ」と「気温上昇等 によって溶けた雪の深さ」が加味された累積の最深積雪の深さを表した積雪深である。年 単位の極値を表す際には寒候年で整理される。寒候年とは前年の8月1日から当年の7月 31日までの期間を表している。
ナトリウム冷却高速炉原型炉の設置サイトである敦賀地区を対象とした積雪ハザード曲 線の評価にあたっては、気象データベースに収録された敦賀測候所における昭和36年
(寒候年で昭和37年)から49年分の寒候年あたりの積雪深と日降雪深の最大値、すな わち年最大積雪深及び年最大日降雪深を用いた。年最大積雪深と年最大日降雪深の関係を 見ると、降雪が多いときは積雪も多くなる傾向があることが分かる。ただし、ばらつきが 大きいことから、降雪が多い日が継続するとは言えないということを意味しており、降雪 継続期間が重要であると言える。
原子力施設で極端な降雪が想定される場合には、運転員の対応や送電線の補修等を考慮 すると、降雪継続期間(降雪連続日数)が重要となる。そこで、日降雪深が
1cm/day以上、
10cm/day
以上、以降
10cm/day毎の降雪継続期間を調査した。
3.2.1.6-2 b. 積雪密度
雪の密度は、乾いた雪では
50kg/m3、湿った雪では
100kg/m3くらいである[3.2.1.6.2-3]。
屋根雪の平均的な密度は
300kg/m3と言われる。定期観測を行っている十日町試験地では、
平成18年冬季に積雪は表面近くが
100kg/m3くらいで
1m下がる毎に約
100kg/m3増大する ことが示された。2月に入り積雪深のピークが過ぎてからは
400~550kg/m3に収束してい る。また、季節が進むと、全層平均密度は12月の約
150kg/m3から4月には約
500kg/m3に 推移する。
積雪密度は、最大積雪深に乗じることで最大積雪重量を求めるためのパラメータである。
積雪した雪の密度は、上層の新雪部分では小さく下層では圧縮されるので大きくなるが、
必要とされる積雪密度は、最大積雪深に乗じたときに最大積雪量となるように調整された 仮想的な積雪密度(これを日本建築学会では「等価単位積雪重量」と呼んでいる。)であ る。
建築物荷重指針・同解説(2004)[3.2.1.6.2-4]では、等価単位積雪重量
P kN m0( / 3)を 次の式で与えている。
0 0.72 0/ ref 2.32
p = d d +
(3.2.1.6.2-1)
ここで、
d0は地上積雪深(m)、
drefは基準積雪深(=1m)を表している。
本研究で対象としている積雪ハザードは極端な日降雪深を想定しているため、数か月も 継続する降雪(日降雪深は小さい)を想定する必要はない。また、アクシデントマネジメ ントとしての除雪作業が期待されるため、新雪に近い状態で密度は低いと考えられる。こ の式は保守的に密度を計算できると考えられることから、積雪重量を計算する上では有用 と考えられる。
c. 異常気象ハザード評価手法に関する既往研究の調査・整理
気象庁では、異常気象リスクマップを提供することとしており、稀にしか起こらないよ うな極端な大雨の強度や頻度を示す資料として、「確率降水量の推定方法」を掲載してい る[3.2.1.6.2-5]。ある現象が平均的に何年に1回起きるかを表した値を「再現期間」と 言い、ある再現期間に1回起こると考えられる降水量を「確率降水量」と呼ぶ。50 年・
100
年といった長い再現期間の確率降水量は、その地点で長い期間においてどれくらいの 大雨が起こりうるかを示すものであるが、その利用にあたってはいくつかの注意点がある と示されている。例えば、再現期間
100年の確率降水量が
200mmという地点では、平均す
ると
200mm以上の大雨が
100年に1回の確率で起こりうることを意味するが、これは
200mm
の大雨が必ず
100年に1回降るということではなく、100 年に2回以上降る場合も
あれば、1回も降らない場合もあることを意味している。このため、ある年に
200mm以上
の大雨が降ったからといって、その次の年には降らない、ということはなく、大雨の降る
確率は毎年
100分の
1で変わらない。また、確率降水量以上の
400mm、500mmといった飛
びぬけた大雨が降る恐れも全く無いわけではないことに注意が必要であると記述されてい
3.2.1.6-3
る。
一般の建築設計や土木設計では、自然現象に対する設計基準値として過去の観測データ から統計的方法により求めた年超過確率
3.3%に相当する値(30年再現期待値)や年超過確率
2%に相当する値(50年再現期待値)が多く用いられている。降雪・積雪については、建築物荷重指針・同解説(2004)に統計的方法に基づく各観測点における年最大積 雪深、年最大積雪重量等の
100年再現期待値と任意の再現期間に対する推定式等が記載さ れている[3.2.1.6.2-4]。
気象庁の確率降水量の推定方法は、適合度及び安定性とも高い確率分布形を最適な確率 分布形と仮定した推定方法であり、一般化された推定方法であるため積雪ハザードにも適 用できると考えられる。建築物荷重指針には推定式が示されているが、本研究では確率分 布の感度を調べることも重要であると考えている。そこで、本研究では、この気象庁の推 定方法に基づいて積雪ハザードを評価した。
(2)積雪ハザードの重要パラメータの同定
積雪ハザードにより影響を受ける崩壊熱除去機能は、積雪により外気との通風が遮断さ れることにより機能を喪失する場合と、積雪荷重により建物が構造損傷する場合が考えら れる。前者では積雪深が重要となるが、後者では積雪重量(積雪深×積雪密度)が重要と なる。積雪は時間依存性があるため、除雪作業などを考慮すると降雪速度及び降雪継続期 間もまた重要となる。したがって、積雪ハザードの重要パラメータは以下のとおりとなる。
・積雪深
・降雪速度
・降雪継続期間
・積雪密度
(3)積雪ハザードの評価
a. 年超過確率の評価実際に起こった異常気象がどのような頻度で発生しているか、その分布の様子を視覚的 に確認する方法として、確率紙が用いられる。確率紙とは横軸に変量(例えば、積雪深)
を、縦軸に頻度(確率)をとり、頻度(確率)の累積値をプロットしたときに直線上にな るよう縦軸の目盛りに工夫が凝らされている用紙のことである。個々のデータを、確率紙 のどの位置にプロットするか(いくらの確率値を与えるか)を決めるための公式をプロッ ティング・ポジション公式と呼び、主たる研究は
1960~1970年代になされており、これ まで様々なものが提案されている[3.2.1.6.2-6]。
Cunnane(カナン)によって(3.2.1.6.2-2)式のように統一的に表現されている。その
後も一般化極値分布やピアソンⅢ型分布などについての検討は進められているが、基本的 な使われ方は変わっていない。プロッティング・ポジション
F x( )iは次式で表される。
( )i 1 2
F x i N
α α
= −
+ −