３．５．１．２．
B－６ 既設ダムの即時地震被害予測と 2 次災害防止のため
の通報システムの開発・研究
目 次 (1) 業務の内容 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３４１ (a) 業務題目 341 (b) 担当者 341 (c) 業務の目的 341 (d) ５ヵ年の年次実施計画 341 1) 平成１５年度：プロトタイプの開発 341 2) 平成１６年度：プロトタイプの改良 341 3) 平成１７年度：プロトタイプの改良 342 4) 平成１８年度：プロトタイプの改良 342 5) 平成１９年度：テストフィールドの拡充 342 (e) 平成１８年度業務目的 342 (2) 平成１８年度の成果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３４３ (a) 業務の要約 343 (b) 業務の実施方法 343 1）プロトタイプシステムを用いた実証実験 343 2）ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用に関する検討 343 (c) 業務の成果 344 1）プロトタイプシステムを利用した実証実験 344 2）ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用に関する検討 349 3) 三次元動的解析法を活用したリアルタイム地震防災技術 351 4) 統合シミュレーション技術と三次元動的解析法の複合利用技術 357 (d) 結論ならびに今後の課題 358 (e) 引用文献 359 (f) 成果の論文発表・口頭発表等 359 (g) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定 359 (3) 平成 19 年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３５９(1) 業務の内容 (a) 業務題目 既設ダムの即時地震被害予測と 2 次災害警報システムの開発・研究 (b) 担当者 リアルタイム地震情報利用協議会 研究部 野田洋一・大角恒雄 (c) 業務の目的 ダムは、重要な社会基盤設備の一つであり、地震による直接被害および２次災害 を未然に防止することは大変重要である。我が国には、現在約 2900 のダムがある。 その約半数は、1957 年の日本大ダム会議によって「ダム設計基準」が制定される前 に建設されている。一方、近い将来、発生が想定されている地震としては、東海地 震、東南海地震、南海地震などがある。安心・安全を目指す社会基盤分野の重要な 技術課題として、ダムに対する安全性の確保・強化およびダム周辺の地域住民の安 全性の向上などが挙げられる。 近年の IT 技術の急速な発展と高性能化は高度な活用システムの発展を加速させ ている。さらに従来では困難であった大規模構造物の三次元解析を可能にし、活用 方法を議論するうえで重要な被害予測等を高い精度で実現することが可能となった。 このような背景を踏まえ、本プロジェクトでは既設ダムの即時地震被害予測とダ ム周辺における 2 次災害防止のため、警報システムのプロトタイプの開発を進めて いる。すなわち、ダムの地震時における被害対策の支援および 2 次災害の危険性が ある場合には関係者に通報し人的及び物的被害を未然に防止することを目的として、 既設ダムの即時地震被害予測と2 次災害警報が行えるシステムの開発を推進してい る。 (d) ５カ年の年次計画 1) 平成１５年度：プロトタイプの開発 a) ２次災害評価システム ダム自体の被害予測と 2 次災害評価システムとして、緊急地震速報の受信、1 次 災害の評価、2 次災害の評価までの一連の動作を行うプロトタイプシステムを開発 した。 b) ２次災害警報システム 2 次災害評価システムによって演算された結果を必要な時に応じて伝達するシス テムの開発を行った。 c) 実証実験 電源開発株式会社佐久間電力所にて実証実験を実施した。 2) 平成１６年度：プロトタイプの改良 a) ２次災害評価システム 開発した 2 次災害評価システムの改良を行った。 ① データ受配信機能改良
② 警報機能改良 b) 実証実験 実証実験の効率化を図るため、実証実験サイトを電源開発株式会社天竜事務所に 移すと共に、常設での実証実験を開始した。実証実験はダムの監視を 24 時間体制 で実施している場で実施している。 c) ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用に関する検討 ① 緊急地震速報に基づく予測の精度評価 ② 水力発電所における緊急地震速報の利活用技術の抽出 3) 平成１７年度：プロトタイプの改良 ２次災害評価システムについて以下の改良を行なった。 a) ２次災害評価システム ① 損傷形態早見テーブルの改良 ② 2 次災害早見テーブルの改良 ③ 早見テーブルの検索機能改良 ④ 2 次災害規模即時評価機能改良 4) 平成１８年度：プロトタイプの改良 a) ２次災害評価システム 開発した 2 次災害評価システムの改良を行った。 ① 地上回線（ADSL）での受信を可能とするシステムに変更 ② 2 次災害早見テーブルの改良 ③ 高精度の日本地図(広域)へ変更 b) 実証実験 電源開発株式会社天竜事務所にて常設での実証実験の継続と、その他のダムの地 点、ダムの施設及び、その他関連施設での実証実験を拡大した。 5) 平成１９年度：テストフィールドの拡充 a) ２次災害評価システム 開発した 2 次災害評価システムの改良を行う ① 衛星回線と地上回線（ADSL）での受信を可能とするシステムを検討する ② 2 次災害早見テーブルの改良 ③ 震度や主要動到達予測計算結果の評価を行う。 b) 実証実験 平成１８年度に引き続き、電源開発株式会社天竜事務所にて常設での実証実験の 継続と、電源開発株式会社の協力の元その他のダムの地点・ダムの施設、及び関連 施設への拡充を行う。 (e) 平成１８年度業務目的 これまで、緊急地震速報によりダム地点での到達前情報を知らせるとともに、予 想される地震動によりダムの被害状況や要点検箇所を自動的に算出するプロトタイ
する活用可能性の有無を含めた応用面の検討を進めてきた。 平成１８年度は、システムを改良して実証実験を継続し、情報の有効性、利活用 のより具体的な内容、今後の改善点等を精査する。ダム関係者だけではなく、その 下流住民、付近の地方自治体、さらにダムのみで無く火力発電なども含めた電力各 社へこれまでの成果の紹介や意見交換を行なうことで、緊急地震速報の普及促進を 図る。また、緊急地震速報と GIS 等の既存システムとの融合について、調査・研究 を実施する。 (2) 平成１８年度の成果 (a) 業務の要約 平成１５年度に緊急地震速報を基にダム地点での予測主要動到達時間、予測震度、 被害推定情報、要点検箇所を自動的に算出するプロトタイプシステムを開発し、24 時間体制で管理が行われているダム地点（電源開発株式会社中部支店天竜事務所） において実証実験を開始した。本年も引き続き実証実験を継続するとともに、より 高信頼度で安定したシステムについて検討および改良を行った。 本年度は特に現行の衛星回線のみでの緊急地震速報の受信体制について、より信 頼性を高めるために地上回線との２重化体制について検討し、地上回線（ADSL） での受信システムの開発と実験を開始した。 ダムに係わる地震防災のための緊急地震速報の利活用については、人的被害の抑 止低減、臨時点検・安全確認の効率化、物的被害の防止軽減、二次災害の未然防止 等の視点から、ダム本体に特定せず、付帯設備、周辺住民、周辺地すべり地帯など での利活用の可能性について検討を行った。特にシステムの導入や利活用を行う場 合における問題点などを抽出するために、ダム関連従事者に対してアンケート調査 を行った。さらに、有効性の高い複合的利活用システムの検討結果を基に、実用化 システムの実現を目指した。すなわち、３次元コンピュータ解析による地震時のダ ムの破損モデル解析を実施した。また、地震時に都市域ダムが面的広がりを持つ仮 想都市に及ぼす影響について解析・評価が可能な実用化システムを実現した。 (b) 業務の実施方法 1) プロトタイプシステムを用いた実証実験 これまで継続しているプロトタイプシステムを用いた実証実験を継続した。プロ トタイプシステムは電源開発株式会社の新豊根ダムを対象としたものである（早見 テーブルは当該ダムの諸元に対応）。実証実験については、天竜川にて 24 時間体制 でダム（新豊根ダムを含む）の監視を行っている中部支店天竜事務所（船明ダム） にて実施している。 これまでの緊急地震速報の受信体制は衛星回線を利用したシステムを採用してい たが、より信頼性を得るために衛星回線と地上回線を用いた２重化体制を検討する ことが重要だと結論され、地上回線（ADSL）用の受信システムを開発し、平成 18 年 6 月に ADSL 回線での受信に切り替えた。
2) ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用に関する検討 大型施設対応ワーキンググループの分科会としてダム防災対応分科会（主査：東 京大学 堀宗朗教授）を実施し、ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用 につき主に以下の項目に関して検討した。 ① ダム現地職員との意見交換やダム防災対応分科会による緊急地震速報のニーズ 調査 ② 統合シミュレーション技術と三次元動的解析法の複合利用技術の開発 (c) 業務の成果 1) プロトタイプシステムを利用した実証実験 a) 目的 平成 15 年度に開発したプロトタイプの有効性、実用性を検証し、緊急地震速報の 伝達の確実性、迅速性、ダムにおける利用性等について検証する。 b) 実施要項 実施場所 電源 開発株式会社 中部支店 佐久間電力所 天竜事務所 静岡県天竜市日明 143 （船明ダム） 実施期間 2005 年 1 月~2007 年 3 月（ただし、現在も継続実施中である） c) 佐久間電力所（天竜事務所）への配信条件 2004 年 12 月 28 日から、衛星回線を利用して佐久間電力所（天竜事務所）に緊 急地震速報の配信実験を実施し結果、最適な受信システムが完成した。そして平成 18 年 5 月まで衛星回線を利用して受信した。２重化体制を検討するために平成 18 年 6 月に地上回線（ADSL）での受信に切り替えた。 以下に天竜事務所への配信条件を示す。 z マグニチュード3.0 以上 z 震源距離300km 以内 d) プロトタイプシステムの改良 人向け利用を念頭に置いて、表１に示したように、画面表示の内容、緊急地震速 報を受信した際の注意喚起の手法について、プロトタイプシステムの改良を行った。 佐久間電力所（天竜事務所）の緊急地震速報受信サーバの状況は図 1 に示すとおり である。
表-1 人向け利用を踏まえたプロトタイプシステムの改良状況 大 分 類 内 容 数値地図から等高線彩色を施し、日本全国地形図にて表 示を行うようにした。 画面表示 震源位置からのVS による時系列円の彩色を行った。 警告灯 警告灯(3 色 LED)設定内容を以下に示すトリガー条件に 修正し、そのトリガー条件に応じた警告灯、警告音を活 用する。 ・ 緑だけが点滅 警報音なし：予測震度３以下 ・ 緑黄が点滅 警報音１：予測震度４ 警報音２：予測震度５ ・ 緑黄赤が点滅 警報音３：予測震度６ 警報音４：予測震度７ ADSL 回線 衛星回線を用いた情報伝達の実証実験は、平成 15～17 年度に実施済みであることから、平成18 年度は、一般 的な ADSL 回線を利用した実証実験を実施した。これま でに、そのための LAN ボードの追加と ADSL 回線に固定 IP アドレスの付与を行った。 図1 佐久間電力所（天竜事務所）の緊急地震速報受信サーバの状況 ⅱ) 警報端末 本年度は衛星と地上回線の２重化によって、より安定した受信システムを構築するた め、ADSL 回線での受信システムを開発して 2007 年 6 月に切り替えた。衛星回線では 情報量の軽減を余儀なくされていたが、ADSL 回線では、各地点の状況とニーズに応じた
情報伝達が可能と考えられる。情報伝達方法の変更内容は図２に示すとおりである。 DA64 専用線 REIC 受信サーバ （門前仲町） ﾘｱﾙﾀｲﾑ 地震情報 通信衛星 受信ｱﾝﾃﾅ 佐久間電力所 天竜事務所 変更 ADSL 光 ADSL ﾒﾀﾙ 図2 情報伝達方法 e) 佐久間電力所（天竜事務所）への配信状況 2006 年 6 月から 2006 年 11 月までの天竜事務所への配信状況を表 1 に示す。月 別の緊急地震速報受信と送信の件数を表している。「サーバ受信数」は気象庁から配 信される緊急地震速報を REIC 経由で受信・配信サーバにて受信したデータの数を 示し、「天竜送受信数」は天竜事務所に設置している端末まで情報の送信を行なった 回数を示す。 「天竜送受信数」は震央距離が 600km 以内、M3 以上の地震が天竜事務所へ送信 された数を示す。 なお、サーバ受信数は１５分毎のテスト地震も含むことから、１日に最低９６回の 地震情報を受信することになる。 テスト地震で基準を満たすものは１日に６３個存在する。つまり、サーバ受信数 は９６回/日、天竜送受信数が６３回/日が１日あたりの最低の回数となる。天竜実 地震受信数とは基準を越えた実際の地震の回数である。停電や人為的な操作に起因 する地震情報の受信エラーは発生したが概ね良好に緊急地震速報の受信と処理を実 行していると判断でできる。
表 1 配信状況
佐久間電力所での実証実験の経過報告
1 - - - 97 66 2 100 68 6 99 56 2 98 60 1 101 73 5 2 - - - 97 65 1 98 67 2 98 67 2 98 67 2 96 63 0 3 - - - 97 65 1 97 65 1 100 62 3 98 67 2 99 56 1 4 - - - 96 64 1 98 67 2 97 65 1 97 65 1 96 63 0 5 - - - 97 66 2 101 72 5 98 67 2 96 63 0 96 63 0 6 - - - 102 67 5 98 67 2 98 61 1 96 63 0 97 65 1 7 - - - 97 65 1 98 67 2 102 75 6 98 67 2 96 63 0 8 - - - 99 67 3 97 65 1 102 69 5 96 63 0 97 65 1 9 - - - 100 71 4 98 67 2 100 71 4 97 65 1 97 65 1 10 96 63 0 98 67 2 97 65 1 100 61 3 97 65 1 91 62 0※1 11 96 63 0 100 71 4 98 58 1 97 53 0 97 65 1 12 99 69 3 97 65 1 98 67 2 98 67 2 98 60 1 13 99 69 3 97 54 0 101 60 4 100 66 4 100 71 4 ※2 14 98 68 3 96 63 0 96 73 4 103 72 7 101 73 5 5 4 1 15 99 64 2 97 65 1 99 69 3 99 69 3 97 65 1 50 26 1 16 99 69 3 98 67 2 98 55 1 99 69 3 97 65 1 97 65 1 17 104 70 7 100 71 4 102 75 6 101 73 5 96 63 0 98 67 2 18 96 64 1 96 63 0 104 61 6 98 59 1 98 67 2 100 38 2 19 97 69 2 98 67 2 98 67 2 99 69 3 96 63 0 98 67 2 20 98 67 2 99 69 3 97 65 1 102 70 6 96 63 0 96 63 0 21 97 65 1 98 61 1 97 65 1 97 58 0 96 63 0 96 63 0 22 97 59 0 100 71 4 98 67 1 98 68 3 96 63 0 96 55 0 23 98 53 1 99 69 3 98 71 3 98 59 2 98 67 2 98 67 2 24 100 71 4 99 69 3 100 71 4 104 57 6 97 56 0 98 67 2 25 99 63 2 100 71 4 102 61 4 98 67 2 96 63 0 32 26 0※3 26 97 65 1 98 68 3 98 67 2 101 74 6 97 59 1 27 97 57 1 98 67 2 100 69 3 97 57 0 98 61 1 ※4 28 97 65 1 98 60 1 103 62 6 96 63 0 96 63 0 29 98 67 2 99 69 3 103 77 7 96 63 0 96 63 0 30 96 63 0 102 75 6 98 67 2 98 58 1 97 65 1 31 - - - 100 71 4 98 67 2 - - - 98 67 2 計 2057 1363 39 3049 2069 73 3068 2064 89 2973 1945 83 3012 1990 32 1930 1246 22 ※1 11/10 22:25分よりサーバ電源off(11/11～11/12JPBS全館停電のため) ※2 11/13～11/14 担当者出張のためシステム起動が遅れたため ※3 11/25 7:28分よりサーバ電源off(11/25～11/26JPBS全館停電のため) ※4 データベース保守作業によりサーバ受信システム起動を行わなかったため 天竜 実地震 受信数 サーバ 受信数 サーバ 受信数 サーバ 受信数 天竜 送受信数 天竜 送受信数 天竜 送受信数 天竜 送受信数 天竜 送受信数 天竜 送受信数 天竜 実地震 受信数 10月 11月 サーバ 受信数 サーバ 受信数 サーバ 受信数 天竜 実地震 受信数 天竜 実地震 受信数 天竜 実地震 受信数 天竜 実地震 受信数 6月 7月 8月 9月 f) 佐久間電力所（天竜事務所）に配信された地震情報受信状況と観測記録 2006 年 6 月から 2006 年 11 月までに発生した代表的な発生地震を表２、図 3 の A から D に示した。これらは天竜事務所隣接の船明ダムで観測された現地地震計の地 震データと緊急地震速報の比較を行うためにリストアップを試みた。しかしながら、 これらの地震の震源距離が大きかったため、緊急地震速報に対応した観測記録が存 在しなかった。表 2 気象庁発表地震情報と船明観測記録
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
備考 地震名 愛知県東部(-) 愛知県中央部(-) 愛知県北東部(1) 愛知県中央部(1) ※1 日時 2005/6/1 2005/12/24 2006/1/9 2006/12/19 緯度 34.856 35.231 34.976 35.262 経度 137.518 136.840 137.416 137.260 震源深さ(km) 37.1 43.0 41.0 14.9 マグニチュード 3.1 4.8 3.9 4.5 震央距離(km) 27.0 96.7 37.7 65.5 上下流加速度(gal) 1.7 2.9 4.2 2.5 ダム軸加速度(gal) 2.2 2.0 2.2 1.9 鉛直加速度(gal) 1.1 1.4 2.2 0.9 発生時間 5:34:03 11:01:55 14:48:42 18:33:03 REICからの 配信時間 (+7) 5:34:11 (+10) 11:02:05 (+10) 14:48:52 (+6) 18:33:09 JPBSの 受信時間 (+1) 5:34:12 (+1) 11:02:06 (+1) 14:48:52 (+1) 18:33:10 船明ダムの 受信時間 (+1) 5:34:13 (+1) 11:02:07 (+1) 14:48:53 (+1) 18:33:11 船明ダム地震計 記録時間 (+2) 5:34:15 (+16) 11:02:23 (+4) 14:48:57 (+11) 18:33:22 転送手段 衛星回線 衛星回線 衛星回線 ADSL回線 推定震度 3.5 3.6 3.5 3.6 ※4 推定最大加速度 4.2 2.8 8.0 5.7 ※5 推定Vs(m/s) 3824 3781 3715 3535 ※6 ※3 ※2 ①実到達時間 19秒 ②到達予想時間 23秒 ①ー② -4秒 ※7 備考 ①実到達時間 12秒 ②到達予想時間 20秒 ①ー② -8秒 ①実到達時間 28 秒 ②到達予想時間 22.5秒 ①ー② 5.5秒 ①実到達時間 15 秒 ②到達予想時間 22.5秒 ①ー② -7.5秒 船 明 ダ ム Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 図 3 発生地震震央と船明ダム ※1 気象庁発表の地震名(浜松市二俣町二俣または二俣町鹿島における震度) ※2 船明ダム右岸で観測された地震記録 ※3 ( )は上段との差 ※4 気象庁ＨＰに掲載されている推定震度プログラムを利用(Y.HISADA) ※5 岡本の式 ※6 推定 Vs = (震央距離 2 + 震源深さ 2)1/2 * 1000 に算定されている2006 年 12 月 19 日の地震の場合を以下に解説する。 18 時 33 分 03 秒：愛知県西部にて地震が発生(M4.4、震源深さ 15km) 18 時 33 分 09 秒：緊急地震サーバ(JPBS 設置)が速報を受信、船明へ配信 18 時 33 分 11 秒：船明の受信 PC が配信された情報を受信 18 時 33 分 22 秒：船明ダム地震計にて地震を観測 船明の受信 PC が配信された情報を受信してから、現地の地震計にて地震波が観 測されるまでに約 11 秒の余裕時間があった。 なお、今回の地震はいずれも震度１~２程度の小さな揺れの地震であるために、 人への報知はされていない。 e)まとめと今後の課題 本年度の主な改良点は、人への報知システムの充実化と、ADSL 回線での受信シ ステムの開発と稼動試験であり、試験は良好に進行している。しかし、期間内に発 生した目立った地震は４回発生したが、いずれも震度１~２程度の小さな揺れの地 震であるために、人への報知はなかった。 今後は人への最適な伝達方法や報知方法の検証を進めてゆく必要が残された。ま た、館内放送、エレベーター停止等、非常措置制御の導入へ対応できるシステムの 改良も今後検討することが重要だと考えられる。同時に現場での教育と訓練につい ても検討を行う必要がる。 2) ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用に関する検討 ダムやその関連施設における緊急地震速報の利活用に関して、①ダムやその関連 施設における緊急地震速報の利活用につき、「ダム現地職員との意見交換やダム防災 対応分科会による緊急地震速報のニーズ調査」を実施した。②３次元コンピュータ 解析による地震時のダムの破損モデル解析についての考察を行った。以下にこれら 検討結果の詳細を示す。 a) ダム防災対応分科会委員対象の緊急地震速報の利活用に関する意識調査 i) 対象者 ダム防災対応分科会委員 8 名 ii) 緊急地震速報を実際に利用するメリットに関する回答結果 ① 従業員の安全確保に有効。 ② ダム監査廊内や維持点検時に対する安全確保に有効。 ③ 事業継続性の向上、企業の社会貢献。 ④ 社員の防災意識の啓発、施設の防災性能の重要性の啓発、技術的社会貢献。 ⑤ 地震時の安全確認の合理化。 ⑥ 社外からの問合せ等に対する対応の的確化、迅速化。 iii) 緊急地震速報を実際に利用する際の課題に関する回答結果 ① 有効な避難行動や自動制御などの方法についての検討が必要 ② 利用・技術マニュアル、教育・訓練プログラムの作成・整備が必要。
0 2 4 6 8 10 12 14 回 答者数 問1 所属 地方支部管理部門職員 ダム管理所職員 ダム施設技術者 その他 ダム管理所責任者 0 2 4 6 8 10 12 14 20代 30代 40代 50代 60代 70代 不明 回答者 数 問1 年齢 ③ 直下型・内陸型地震に対する有効性についての検討が必要。 ④ 経済的かつ信頼性の高い通信手段の検討が必要。 ⑤ 地震防災の重要性について、関係者の意識の啓発が必要。 ⑥ 誤報の対策が必要。 iv) 緊急地震速報を利用しようとする際の問題に関する回答結果 ① 当組織に応じた使用目的・用途が明確にする必要がある。 ② ダム防災関連での利活用は，業務委託案件が成立しないと実行が難しい。 ③ 個別ダムの運用管理は、直接担当する機関でなければ難しい。 b) ダム現地職員との意見交換のためのアンケート調査結果 i) アンケート対象者 回答者数：合計２３名 男性 図 4 対象者の年代分布図 図 5 対象者の所属機関分布図 ii) ダム地点や関連機関・施設などにおいての利活用のメリットに対する回答 ① 一般見学者の安全対策（ダム堤頂部、ダム資料館等）に有効。 ② 地震発生時における職員への安全確保に有効。 ③ 事前の損傷予測結果に基づき、影響可能性のあるダム下流域の施設管理者等への 情報提供に有効。 ④ 民家に隣接する水力発電所等における洪水停止操作および緊急連絡に有効。 iii) ダム地点や関連機関・施設などにおいての利活用の課題に対する回答 ① 被害予測の検討が必要。 ② 短時間での制御は困難、余裕時間が短く被害予測は不可能かつ混乱を招く。 ③ 離れた事務所に勤務しており、「速報」を利用する価値が低い。 ④ 小規模ダムなため、特に避難の必要性を感じていない。 ⑤ 利水放流管は特に緊急制御の必要は無い。 ⑥ 放流ゲートの制御は不可能 ⑦ ダム施設発注者の委託仕様に明示されている必要がある． ⑧ダムの耐震強化 、ハザードマップ作成、避難経路の検討が必要。 iv) ダム地点での緊急地震速報を活用した実験についてのご意見 ① 管理所の体制の問題（監視受信体制、人員確保） ② ダムの危険性を即時に判断する技術者がダム近傍にいて適切な判断が必要。
⑤ 事 実 上 ダムでは事 後 にしか対 処 できないリスク（回 避 不 能 なリスク） が殆 どではない か？ ⑥ ダムの地震被害予測は、ダムの構造特性、地震波の特性を踏まえて事前に検討が必 要。 ⑦ ダムにおいては、現実的に地震直後に発生する被害は避けることはきないと考えられ る。 ⑧ 下流住民に対して避難勧告は混乱を招く恐れがあるため疑問である。 ⑨ 老朽化したダムでは、情報の伝達インフラが整備されていないこと、地域にダムの安全 性 を評 価 できる適 切 な技 出 者 を配 備 することが難 しいことなど、速 報 を出 すためには 色々な条件整備が必要と考えられる。 v) 地震防災について、日頃の疑問点に関する回答 ① 地震災 害対 策は、不特 定 多数の国民が最も効果的にリスクを回避できる分野から順 番に行うことが、国家の資源を有効に使う道である。 ② 危険性の判断には総合的なジャッジメントが必要であり、短時間では難しい。 ③ 住民避難等の決定を地方自治体に任せた場合、効果的な処置が対応できるか疑問。 ④ 地震発生時に求める事は、情報伝達、受信方法（設置）の確立である。 ⑤ 一定震度以上の地震発生に行う点検作業中に発生する余震対策に使いたい。 c) アンケート調査結果のまとめ 近代的なダム本体は耐震性に優れており、①ダムそのものよりも周辺斜面やその 関連施設などの防災対策の検討、及び今後の②周辺住民への安全情報を提供してＰ Ａの増進に資するなどを視野に入れて、ダム関連者や関連する自治体との検討を行 うことが重要であることから、アンケートを実施した。第一段階として、ダム防災 対応分科会およびダム関連の従事者に対するアンケート調査を実施した。 全体的に、緊急地震速報は有効であり作業員の安全確保や防災意識の向上、事業 継続性の向上、企業の社会貢献などに役立つと期待が大きい。しかし、一方で利用・ 技術マニュアル、教育・訓練プログラムの作成・整備の必要性や緊急地震速報の効 果に限界のある直下型地震への対策など、具体的な活用方法についての検討が必要 であるという意見が多く、取り組むべき課題だと判断される。 3) 三次元動的解析法を活用したリアルタイム地震防災技術 a) 都市域ダム（既設ダム及びため池）の分布調査と分布の可視化 (ア) 検討目的 我が国には、高さ 15m 以上の大ダムが約 2,800 あり、高さ 15m 未満のダムは、 ため池を含め約250,000 あると言われている。都市化の進展、都市域の拡大に伴い、 建設された当時は民家の少ない郊外に位置していたものが、次第に都市域の中に含 まれるようになり、近隣に住宅や都市施設が多数分布するような状況も見られるよ うになっている。山間部の堅硬な岩盤に比して、大都市が分布する下流域の堆積地 盤では、基礎地盤が軟らかく、地震動の増幅が大きくなる可能性も高くなる。従来、 ダムの設計基準は、高さ 15m 以上のダムを対象にしているため、高さ 15m 未満の ダムに関しては、耐震性能の照査、地震時損傷の予測評価、地震時に重大な損傷が
予測される場合には周辺域への影響予測、周辺域での二次災害が想定される際には 防災対策の検討等が必要になってくるものと考えられる。 (イ) GIS を利用した都市域ダム分布調査 これらの事項を踏まえ、平成 17 年度は、東京、名古屋、大阪の大都市圏に、小 規模なダムやため池を含め、どの程度のダムがどのように分布するかを具体的に把 握するために、市販の地理情報ソフトを利用して、都市化の進行との関連で既設ダ ムがどのように分布しているかについて調査を行った。 大阪周辺のダム・ため池の分布状況 首都圏西部のダム・ため池の分布状況 名古屋周辺のダム・ため池の分布状況 住宅地に囲まれたフィルダムの一例 図6 GIS を利用した都市域ダム分布図 b) GIS を利用した山間地のダム地点の周辺状況の把握 大地震の際に貯水が短時間に流下した場合には、下流域で地震水害が派生する危 険性が想定されるため、二次災害の未然防止を念頭に置いた備えが重要である。山 間地に分布する既設ダムの周辺状況調査を目的として、GIS を用いた表示技術を開 発した。
数値地図 衛星画像 ３Ｄ画像 ＧＩＳ 空間解析 図 7 航空写真と GIS を利用した三次元表示例 図8 貯水の想定流下エリアの表示例 c) GIS を用いた三次元動的解析法 大地震時の重要施設の安全確認を円滑に行うためには、地盤・構造物の損傷や破壊 挙動についての予測情報が必要となる。地震・構造物系の地震時損傷や破壊を精度良 く予測評価するためには、精密な三次元動的解析が必要不可欠になる。地盤モデルと、 GIS データを用いて、地震動による被害予測を比較的容易にシミュレートできる。こ の三次元動的解析法と緊急地震速報を有機的に連携させることにより、都市域の重要 施設の地震防災に役立つ、リアルタイム地震防災システムが構築期待される。 図９の左平面に GIS から得られる情報を示す。この情報から、700m×700m 四方 を切り出す。更に、深さ40m の３層構造の地盤モデルを形成する。更に、GIS から、 この地盤に建造されている建造物を立体的に配列することにより、地盤の上に建設さ れている建造物モデルが作られる。この例で示す700m×700m 四方内の建造物モデル は約 2000 棟である。また、建造物の高さを色分けして識別することが出来る。
地盤モデル 700[m]ｘ700[m]ｘ40[m] おおよそ3層構造 建物モデル 約2000棟 地盤モデル 700[m]ｘ700[m]ｘ40[m] おおよそ3層構造 建物モデル 約2000棟 図 9 GIS を用いた都市のモデル化 作成した地盤モデルに対して、地震による揺れの状況をシミュレートした結果を図 10 に示す。この例では、想定首都直下地震と、阪神淡路大震災の場合にたいして、任 意の地点での震度を色分けして示す。この図に示す通り、GIS を用いる事により、モ デル地盤にたいして揺れの度合いをシミュレートすることが可能となる。 図10 想定地震に対する地盤の揺れ 更に、地盤の揺れから、地表面に建造されている個々の建物の揺れをシュミレート できる。この結果を図 11 に示す。
図 11 想定地震に対する構造物の揺れの度合い 以上のように、GIS から都市をモデル化することにより、想定地震に対して地盤の 揺れのみでなく、都市の建物の地震に対する応答を求める事が可能となる。 (ア) GIS を使った解析モデルの構築 E-Simulator の地震応答数値計算に相応しい解析モデルの構築を念頭に、GIS のデ ータを利用した既設構造物の解析モデル構築に関して方法論について検討した。こ こでは地震情報、地理情報、地盤情報、構造物情報、人工情報等を複合的に活用し た解析モデルの構築事例を図 12 に示す。 図 12 解析モデルの構築事例 (イ) 三次元動的解析と緊急地震速報を活用した既設ダムの地震防災技術の開発 GIS による三次元動的解析法と、緊急地震速報を連携させることにより、地震動 予測の精度は向上すると考えられる。また、三次元動的解析により、可能な限り精 緻な地震時損傷評価を実施しておき、大地震時には、緊急地震速報と連動させて地 震時の損傷予測情報を即時的に提示することで、緊急避難行動の円滑化、臨時点検・ 安全確認の効率化、二次災害の未然防止等に役立てるものと期待される。
三次元動的解析と緊急地震速報を連携させた地震防災技術に関するフレームワー クを図 13 に示す。また、既設ダムの即時的損傷評価システムの概念について図 14 に示す。 緊急地震速報 地盤－構造物－水連成系の 三次元動的解析 第二の目的：物的被害の抑止低減 施設の自動制御、緊急時の臨時点検の効率化 第一の目的：人的被害の未然防止 緊急時の意思決定支援・行動支援 恒常的目的：人間の地震防災意識の向上 施設の地震防災性能の向上 地震時の損傷・被害の予測評価 第三の目的：二次的損失の抑止低減 二次災害の未然防止、事業継続性の確保 【最終目標】 忘れた頃に必ずやって来る大地震が いつ来ても大丈夫な心理環境と施設環境の創出 図13 三次元動的解析と緊急地震速報を連携させた地震防災技術 即時的損傷予測システム ・精緻な三次元動的解析 ・既設設備の損傷予測 ・ニ次災害の予測 地震情報受信システム ・緊急地震速報の受信 ・地震動レベル等の予測 地震警報システム ・現場の警報端末へ配信 ・二次災害の防災情報
即時的損傷予測の概要
REIC 公衆 回 線 衛 星 回 線 通信衛星 警報端末 気象庁 公 衆 回 線 図 14 既設ダムの即時的損傷評価システムの概要 (ウ) 既設ダムに対する三次元動的解析による耐震性能照査地震時挙動の再現解析による解析法の妥当性を検証することが可能となる。図 15 は想定東海地震に対する耐震性能照査の事例である。
ＳＴダム
最大引張応力分布 (地震動部会提供波）
N/mm
2N/mm
2 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 0.6 -0.6 -1.8 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 0.6 -0.6 -1.8 -3.0ＳＴダム
最大引張応力分布 (地震動部会提供波）
N/mm
2N/mm
2 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 0.6 -0.6 -1.8 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 0.6 -0.6 -1.8 -3.0 図 15 想定東海地震に対する耐震性能照査の事例 4) 統合シミュレーション技術と三次元動的解析法の複合利用技術 東京大学では、地震動の地震被害を予測評価するために、統合シミュレーション システムの開発が進められている。一方、電源開発（株）では、精密で実用性の高 い、地盤・構造物・水連成系の三次元動的解析法を実用化し、既設ダム等の耐震性 能照査や地震時損傷予測に活用している。そこで、これらの技術を複合的に活用す ることによって、より有効性の高い地震防災技術の実現が可能となると考えられる。 統合地震シミュレーションシステムは地震シミュレーション、構造物応答シミュ レーション、及び対応行動シミュレーションの三要素から構成される。地震シミュ レーションは断層等を考慮して地殻モデル作成する。次に地震の震源とマグニチュ ードを与え伝播経路を設定し、地盤増幅率を与える事により、構造物直下の加速度 が求まる。また、構造物応答シミュレーションでは社会基盤施設をモデル化するす なわち、公共空間、家屋／建物、ライフライン等の配置を考慮して街のコンピュー タモデルを作成する。そして、地表面での地震動の加速度を与える事により、構造 物応答がシミュレートできる。 対応行動シミュレーションおいては、人･組織の対応を時間軸上でシミュレーショ ンする。すなわち、避難、復旧、復興までの人･組織の行動をシミュレートすると同 時に危機管理体制の構築と実施までシミュレートできる。統合地震シミュレーショ ンシステムを図 16 に示す。電源開発では、図 17 に示す通り、精密で実用性の高い、 地盤・構造物・水連成系の三次元動的解析法を実用化し、既設ダム等の耐震性能照 査や地震時損傷予測に活用している。断層 伝播 増幅 地震と地殻モデル 街のコンピュータモデル 構造物応答シミュレーション 地震シミュレーション 人･組織の対応 社会基盤施設 公共空間 ライフライン 家屋／建物 避難 危機管理 復興 復旧 対応行動シミュレーション 時間 断層 伝播 増幅 地震と地殻モデル 街のコンピュータモデル 構造物応答シミュレーション 地震シミュレーション 人･組織の対応 社会基盤施設 公共空間 ライフライン 家屋／建物 避難 危機管理 復興 復旧 対応行動シミュレーション 時間 図16 統合地震シミュレーションシステム 航空写真 山田・山中2003 三次元地盤情報 中央防災会議 震度情報・地震動情報 地震観測データ 地盤・構造物系の三次元動的解析 地理情報 地圏情報 地震防災情報 三次元解析技術 社会情報・都市情報 図 17 電源開発の開発した地盤・構造物・水連成系の三次元動的解析法 (d) 結論ならびに今後の課題
これらのダムについては、地震時には何らかの対応が必要である。また、大地震発 生時に、周辺住民の対応として安全確認に時間がかかり、これが、経済損失にも影 響する。構造的な損傷から、時間経過に伴う漏水等の２次災害が懸念されるので、 管理者への対応も重要である。従って、安全確認、2 次災害の回避など視野にいれ 活用を行っていく。 アンケート調査結果では、緊急地震速報の活用に関する関心度、期待度の高まり を把握することができた。作業員の安全確保や防災意識の向上、事業継続性の向上、 企業の社会貢献などに役立つと期待が大きい。しかし、一方で利用・技術マニュア ル、教育・訓練プログラムの作成・整備の必要性や緊急地震速報の効果に限界のあ る直下型地震への対策など、具体的な活用方法についての検討が必要であるという 意見が多く出され取り組むべき課題である。 三次元動的解析法を活用したリアルタイム地震防災技術の開発により、精密な既 設ダムの耐震照査が可能となった。三次元動的解析により、可能な限り精緻な地震 時損傷評価を実施しておき、大地震時には、緊急地震速報と連動させて地震時の損 傷予測情報を即時的に提示することで、緊急避難行動の円滑化、臨時点検・安全確 認の効率化、二次災害の未然防止等に役立てるものとして期待される。 (e) 引用文献 なし (f) 成果の論文発表・口頭発表等 なし (g) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定 なし (3) 平成19年度業務計画案 １）当該年度は緊急地震速報の活用システムの実証実験を継続し、ダムに係わる地震 防災として、人的被害の抑止低減、臨時点検・安全確認の効率化、物的被害の防止軽 減、二次災害の未然防止等の視点から、ダム本体に特定せず、付帯設備、周辺住民、 周辺地すべり地帯などでの有効な活用システムについてさらに調査研究を行う。 ２）有効に活用するための利用・技術マニュアル、教育・訓練プログラムの整備や緊 急地震速報の効果に限界のある直下型地震への対策について調査研究を行う。 ３）高度な三次元動的解析法を実現化したことにより、精密な既設ダムの耐震照査が 可能となったことから、全国のダムを対象とした地震時損傷評価データベースの構築 へ向けて検討を行う。そして、大地震発生時に損傷予測情報を即時的に提示して地震 防災に有効に役立てるための方法について調査研究を行う。
