延焼防止効果の側面から見た都市内植生分布に対する一考察

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17-8

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延焼防止効果の側面から見た都市内植生分布に対する一考察

熊谷樹一郎，何勇

Discussion on Vegetation Distribution in Terms of the Prevention of the Fire Spreading in an Urban Areas

Kiichiro KUMGAI and Yong HE

Abstract： In this study, we tried to estimate the vegetation abundance from the viewpoint of the prevention of fire spreading. With a fire-spreading model, we analyzed the spatial relationship between vegetation areas and buildings. The difference between the two numbers of buildings burnt, depending on whether there are vegetation areas or not near them, was defined as the vegetation abundance for the prevention of fire spreading. It was shown that the difference also had spatial information that could be useful for the estimation of the vegetation abundance.

Keyword：植生分布(vegetation distribution)，延焼（fire spreading）

，空間解析（

spatial analysis）

１．はじめに

都市内の植生は，延焼遮断や延焼遅延，倒壊家屋 の支持といった防災機能や蒸散作用などによるヒー トアイランド現象の緩和機能に加えて，景観を充実 させ，人にゆとりと潤いを与える機能を有しており，

さまざまな視点からの現況の調査・将来への計画が 必要となる．著者らは，これまで市町村単位で策定 される「緑の基本計画」に着目し，緑のネットワー クの策定支援を目標とした上で，衛星データを対象 に植生分布パターンの解析方法を検討してきており，

植生の空間的な連続性を考慮した緑地保全や緑化 推進の支援方法を提案してきた（熊谷・何，2006）．

その一方で，これまでのアプローチは，植生分 布そのものから空間的な連続性を分析してきてい るものの，それらが具体的に担う役割については 明らかにしてこなかった．景観面や防災面，生態 系面などについて植生分布のもたらす効果が明ら かになれば，環境影響評価などの事前評価におけ る扱いが容易になるとともに，住民説明や住民参 加型施策などにおいても緑地保全・緑化推進に対 する貴重な検討材料となる．そこで本研究では，

緑地保全・緑化推進を支援する１つの試みとして 植生の防災機能に着目し，延焼シミュレーション の考え方に基づいた延焼防止機能を空間的・定量 的に分析する方法について検討した．

２．研究の位置づけ

これまで多くの研究者たちが都市の防火対策の観 点から，都市樹木の防火機能に関する研究や延焼遮 断効果に関する火災実験，シミュレーションを通し て延焼遅延効果や遮断効果を示している．

一方，これまでのシミュレーションでは，風向き や湿度，気温などを決定した上で都市内のある地点 からの延焼を対象としていた．植生分布のもつ延焼 防止機能を定量的に調査していくには，固定的な条 件での分析に加えて周辺との空間的な関連性の面か ら分析するアプローチも必要となる．本研究では，

これまでに蓄積されてきた都市内での延焼モデルを 基に，植生分布の延焼防止機能を空間的な位置づけ の面から求めていく方法について検討した．

３．研究内容

緑地の延焼遮断モデルは，地震火災に関する地域 の防災性能評価手法の開発と活用方策（東京消防 庁・火災予防審議会，2001），都市防災対策手法の開 発報告書（建設省総合技術開発プロジェクト，1982）

と小規模緑地延焼遮断効果のシミュレーション手法 と検証（大和田・佐々木，2004）を参考とした．延 焼遮断モデルによって得られた延焼状態を基に，植 生分布の遮断効果を定量化する．定量化に際しては 植生分布の有無による着火回数の変化量を採用する こととした．以下に詳細を述べる．

３．１ 延焼遮断モデルの設定 ３．１．１ 延焼拡大方法

使用する建物データに代表点を作成し，建物内お よび建物間を最短時間で延焼する代表点の経路に沿 って火災が拡大することとした．建物間に植生が分 布する場合は，火災が植生に到達するたびに延焼遮 断判定を行うという方法を採用している．また，災 害に強い都市づくりガイドライン改訂版（大阪府建 築都市部，2005）では，阪神・淡路大震災の事例を 参考に延焼遮断帯として最低

16m

の幅員の道路を

2km

ごとに整備することを打ち出していることから，

建物間が

16m

以上ある場合は燃え移らないように 設定した．

３．１．２ 延焼拡大速度

建物内，建物間の延焼速度については，現時点 では建物の構造データを整備していないことから，

試験的に建築構造を防火造２階建てと考え，東京 消防庁（2001）の報告書を基に設定した．

３．１．３ 燃え抜け・延焼遮断判定

燃え抜け判定は，風速

2m/s

以上で建物代表点間 距離が

1.5m

以下の場合は，樹幹部分を燃え抜け るとして，燃え抜けがない場合のみ，延焼遮断判 定を行った．延焼遮断判定は，式（1）のように輻 射熱量・気流温度・気温（今回は

20℃と設定）を

合計した値が，植生分布の背後の受熱側で延焼し ない限界温度（200℃）未満であるかどうかで判定 を行った（大和田・佐々木，2004）．

200 20 20

1

+ R + <

T

（℃） 式（1）

ただし，

気流温度：

8 . 0

8 . 0

1

( / 2 )

) (cos 209

D d d

U T D

+

⋅

⋅

= ϕ ⋅ α

輻射熱量：

∑

=

⋅

⋅

⋅

⋅

=

ⁿ

i i

e

i

f

i

x

E R

0

) τ (

ϕ

：市街地係数 ：延焼奥行

：風速 ：風向と植生分布がなす角度

：火元からの距離

：輻射放射量 ：形態係数

：平均輝面率 ：植生分布の平均透過率 ３．２ 本研究のアプローチ

本研究では，3.1 節で示した延焼遮断モデルを 用いて，植生分布の空間的な関連性を分析してい る．具体的には，植生分布が存在する場合と存在 しない場合の２ケースについて，周辺建物それぞ れが出火元とした延焼状態を着火回数として求め るとともに，それを建物の属性として与える．さ らに，２ケースでの属性の差分を得ることによっ て，植生分布の延焼遮断効果を定量化しようとす るものである．このアプローチは，周辺建物の配 置状況が式(1)内の

d

（火元からの距離）や

f

_i

(x)

（形 態係数）に表れることから，植生分布の空間的な 位置づけに基づいた延焼遮断効果の数値化される

d

) ( x f

_i

τ

i

e

i

E U

ϕ _D

α

ことが期待でき，緑化推進箇所や保全箇所の選定な どに支援情報となる可能性がある．

３．３ 都市内植生分布

本研究で用いる都市内の植生分布としては，高空 間分解能衛星データのマルチスペクトル情報と航空 写真データのステレオ処理より得られた

DSM

とを 用いた結果を採用することとした（熊谷・何，2006）． 具体的には，QuickBird データから得られた

NDVI

をスペクトル情報として採用するとともに，航空写 真データのステレオ処理より得られた

DSM

を地物 高さ情報として位置づけ，両者での条件を設定した 上で高さのある植生分布を面的に抽出している．

４．延焼モデルによるシミュレーションの例 ４．１ テストエリア

ここでは，本研究で設定した延焼モデルを用いた シミュレーションを実施し，その結果を考察する．

まず，シミュレーションのテストエリアとして寝屋 川市に位置する図-1 のエリアを選定した．寝屋川市 には密集住宅市街地整備促進事業の指定地区が３地 区あり，都市再生に向けた事業の実施によって創出 されるオープンスペースに防災面や環境面での効果 が期待されている地域ともいえる．

４．２ シミュレーションの実施例

図-2 にある一棟の建物を出火元とした延焼のシ ミュレーションの例を示す．ハンチの掛かった建物 が出火元であることを示し，矢印が延焼する方向と

着火点の位置を表す．ここでの延焼時間は，通報 から消防活動が開始されるまでの時間の多くが 10 分以内であることを参考に，出火元の建物から 次の建物へ着火してから 10 分間としている．図 -2(a)は建物間に何も存在しない例である．建物間 隔の非常に狭い箇所での延焼とともに，街路を越 えた建物まで延焼の進んでいることがわかる．そ の一方で，図-2(b)のように，建物間の街路に植生 が仕切状に分布したとすると，そこでの延焼は遮 断されることになる．結果として，植生分布が存 在することで着火される建物の範囲が狭められる．

４．３ 植生分布の遮断機能の定量化

本研究では，この特徴に注目し，植生の遮断機 能を定量化していくアプローチを検討した．まず，

図-2 のようにある建物が出火元となった場合の 延焼範囲を求め，着火された建物とそれ以外とを １と０で２値化する．この処理を全ての建物が出 火元となるように実施し，それらを合計すること によって仮想的な建物の着火回数を計算する．以 上の処理を注目する植生分布が存在する場合と存 在しない場合の２ケースについて実施し，それら の差分を計算する．これによって，植生分布が存 在することにより延焼を避けられる範囲と影響度 が求められることになる．

４．４ 定量化の例

図-3 は図-2 で示した範囲での各建物の仮想着 火回数を植生分布あり・なしそれぞれのケースで 図-1 テストエリア （a）植生分布なし （b）植生分布あり

図-2 延焼拡大例

実施したものである．建物一戸あたりの平均着火回 数は 11.2 回から 8.1 回へと減少しており，このエリ ア全体での植生分布の延焼遮断効果をうかがい知る ことができる．

図-4 は図-3(a)と図-3(b)の差分を表示したもの である．差分値は植生分布ありから植生分布なしの ケースを差し引いており，値が大きくなるほど植生 分布の存在によって着火回数が減少したことを示す．

掲載したエリアは局所的な一例ではあるが，植生 分布によって角に立地する建物で着火回数の減少幅 が大きくなる傾向が見受けられる．また，植生分布 に直接面してなく，かつ，建物が密集している箇所 では着火回数の減少幅も小さくなることがわかる．

５．おわりに

紙面の都合上，全域にわたった植生分布の延焼遮 断効果については発表時に譲るが，図-4 のように得 られた結果は，植生分布そのものに延焼遮断効果を 属性として持たすことが可能なアプローチといえる．

例えば，差分値の建物一戸あたりの平均値，最大値 はもちろんのこと，差分値の生じる戸数や影響範囲，

植生や建物との距離と差分値とを加味した空間統計 値などを求めることによって，植生分布そのものの 存在価値がさまざまな視点から定量化できる可能性 がある．定量化に用いる手法などについては，鋭意 検討を進めていく予定である．

【参考文献】

大阪府建築都市部総合計画課（2005）災害に強い 都市づくりガイドライン改訂版，35-36．

大和田学・佐々木寧（2004）小規模緑地延焼遮断 効果のシミュレーション手法と検証，環境情報科 学論文集，18，165-170．

熊谷木一郎・何勇（2006）市町村レベルでの植生 軸抽出の試み，土木学会第 61 回年次学術講演会講 演概要集（第Ⅶ部門），221-222．

建設省（1982）建設省総合技術開発プロジェクト 都市防災対策手法の開発報告書，225-302．

東京消防庁・火災予防審議会（2001）地震火災に 関する地域の防災性能評価手法の開発と活用方策，

59-69．

図-4 着火回数の差分

（a）植生分布なし

（b）植生分布あり 図-3 着火回数の計算例