PowerPoint プレゼンテーション

(1)

東京大学大学院新領域創成科学研究科

九州建設技術フォーラム2011

2011.10.25

東北地方太平洋沖地震津波による

海岸・港湾構造物の損壊の過程と

今後の海岸防災

東京大学

大学院新領域創成科学研究科

社会文化環境学専攻

磯部雅彦

(2)

東京大学

大学院新領域創成科学研究科社会文化環境学専攻

津波の発生機構と

津波の伝播

(3)

東京大学

大学院新領域創成科学研究科

海の波の周期による分類例

[Kinsman, B., 1965, Wind Waves, Prentice-Hallを修正]

10

6 ₁₀

5 ₁₀

4 ₁₀

3 ₁₀

2 ₁₀

₁

₁₀

-1

₁₀

-2

風

暴風、地震

月、太陽

エ

ネ

ル

ギ

ー

波の周期 (s)

作

用

外

力

高潮津波

潮汐

湾水振動

波浪

表面張力波

24 h

12 h

5 min

30 s

1 s

0.1 s

(4)

東京大学大学院新領域創成科学研究科社会文化環境学専攻

地震による津波の発生

地震

↑

地殻のずれ

↓

海底面の凹凸

→水面の凹凸 → 津波

津波の伝播

c



gh

• 地震（すべり）が大きい

• すべり方向が鉛直に近い

• 震源が海底から浅い

• 震源の水深が深い

＝＞津波の波高が高い

(5)

東京大学

(6)

東京大学

GPS波浪計による沖合での津波波形

(7)

東京大学

プレート境界と地震の発生

［渡辺偉夫（1998）：日本被害津波総覧（第２版），248p および藤井・佐竹モデル（2011、Ver. 4.2）より作成］

(8)

津波の波速

水深

(m) (m/s) (km/h)

海水浴場

1

3

11 防波堤

10

36 大陸棚

200

44

160 太平洋

4,000

200

710 例

波速

速度

(km/h)

歩行

5 市街地の車

40 新幹線

300 ジェット旅客機

900 参考例

gh

c



津波の波速

(9)

津波の伝播・増幅・遡上

o

b

₁

o

h

1 （Ｇｒｅｅｎの法則）

2

1

4

1

1 



























b

h

H

_o

o

運動エネルギー

位置エネルギー

津波の遡上高



1

2

1

2

8

1

8

1 b

gh

gH

b

gh

gH

_o



_o



_o











Ec

b

 

Ec

_g

b



₁

o

g



津波の増幅



gh

cn

c

_g



水深が1/16 （1,600m→100m）＝＞波高が２倍

幅が1/4

（1,000m→250m）＝＞波高が２倍

(10)

東京大学

(11)

過去の津波の波源分布

［渡辺偉夫（1998）：日本被害津波総覧（第２版），248pから作成］

貞観（869）

慶長三陸（1611）

明治三陸（1896）

昭和三陸（1933）

東北地方

太平洋沖

（2011）

(12)

東北地方の過去の大津波

［渡辺偉夫（1998）：日本被害津波総覧（第２版），248p、中央防災会議HP(2011.10.18)資料］より作成

年月日

名称

マグニチュー

ド

最大遡上高

（T.P. m）

死者（不

明）

（人）

家屋

全・

半壊、

流出

（戸）

床上・

下浸水

（戸）

地震

M

津波

m

869.7.13 貞観津波

8.6

4 1,000

1611.12.2

慶長三陸地震津波

8.1

3 15-20

（岩手県田老等）

田老、小湊、

下摂待、

宮古・・・

1896.6.15

明治三陸地震津波

6.8

4

24.4 （岩手県三陸町）

22,072

10,393

3,694

1933.3.3

昭和三陸地震津波

8.1

3

23.0 （岩手県綾里村）

1,522

(1,542)

5,851

4,018

2011.3.11

東北地方太平洋沖

地震津波

9.0

38.4 （岩手県宮古市重茂）

15,824

(3,824)

301,075

比率

2

0.5

0.065 (0.16)

（/全壊）

(13)

東京大学

(14)

東北地方太平洋沖地震津波と明治・昭和三陸地震津波の比較

(15)

計画堤防天端高と津波痕跡高との比較

［社会資本政策審議会・交通政策審議会交通体系分科会計画部会資料］

計画堤防

天端高

津波

痕跡高

(16)

東京大学

(17)

津波が越えなかった津波防潮堤

［ AH714_247s, BB416_0400s］

津波前

岩手県洋野町平内

津波後

(18)

水門や防波堤による防災・減災効果

［右上： BB416_0945s, 左上： BB417_0057s, 下：Google Earth］

水門によって集落被害なし

多重防波堤によって背後の浸水高軽減

越流しても

破壊しない

構造物の開発

岩手県普代水門

岩手県普代村太田名部漁港

(19)

東京大学

釜石湾口防波堤の効果

(20)

津波の陸上浸水高の増大と減衰

［「海岸における津波対策検討委員会」、中央防災会議「東北地方太平洋沖地震を教訓とした地震・津波対策に関する専門調査

会」資料（東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループ、東北地方整備局、国土技術政策総合研究所の速報値に基づく）］

岩手県陸前高田市

_{宮城県山元町}

岩手県宮古市田老地区

平野部では

二線堤が有効

遡上高

浸水高

_浸水高

緩勾配

急勾配

(21)

東京大学

(22)

波返しの破損

［BB416_0264s, BB416_0542s］

設計上不要だが、

鉄筋を配置を入れることで、強度を増せば津波に有効

数多くの波返しが破損

青森県八戸市蕪島

岩手県久慈市白前漁港本波地区

(23)

海岸堤防の被災過程

［BB417_0619s, BB417_0624s, BB417_0649s, BB417_0628s］

① 裏法の剥離

裏法尻の洗掘

②中込土砂の流出

③表法の崩壊

④堤防の全壊

裏法の強化

３面の一体化

堤体幅の増大

水たたきの延長

岩手県宮古市金浜

(24)

海岸堤防の被災過程

［ BB702_0930s, BB702_0722s, BB702_0883s, BB702_0783s］

表法

裏法・天端の剥離

_{→中込土砂の流出}

天端

裏法

表法の破損

表法下部の海側への倒壊

裏法の強化

３面の一体化

堤体幅の増大

水たたきの延長

岩手県野田村十府ヶ浦

(25)

堤防の裏法の剥離

BB702_0641s, BB702_0102s, BB702_0130s, BB702_0608s

連結されたブロックの滑落

ブロックの剥離・散乱

堤防天端高と背後の被害の差

青森県三沢海岸

青森県おいらせ海岸

青森県八戸市市川海岸

青森県三沢海岸

(26)

護岸の海側への倒壊

背後の洗掘

_{→引き波で倒壊}

護岸背後の洗掘

護岸の海側への滑り出し

岩手県大槌町吉里吉里海岸

青森県八戸市八戸港北

(27)

東京大学

胸壁の破壊

［BB703_0102s, BB703_0393s］

(28)

海岸林の倒伏・幹折れ・流出

［Google Earth, BB416_0955s, BB416_0927s］

砂丘の大型化との

組み合わせ

浸水深2-5m程度で倒伏・流出

岩手県普代村

(29)

東京大学

(30)

コンクリートブロックの流出

θ

W

w

W

w

・cosθ

W

w

・sinθ

F

s

・sinθ

L

V

D

ここに、Ｗw：ブロックの水中重量

θ：斜面の傾き

L：揚力 C

_L

：揚力係数 A

_ｌ

：ブロック底面積

D：抗力（流れによる力） C

_D

：抗力係数： A

_ｄ

：流れを受ける面積

V：流速



A

V

C

L

_w

_L

2

1 _



d

D

w

C

V

A

D

2

1 _



ブロック名称

リーフロック

4t

ストーンブ

ロック 4t

パラクロス

4t

ビーハイブ

4t

セッカブロッ

ク 6t

ストーンブ

ロック 6t

移動時の流速(m/s)

4.4

3.9

10.3

5.8

4.8

4.2 C

_D

0.07

0.06

0.03

0.06

0.08

0.06 C

_L

0.04

0.05

0.00

0.02

0.03

0.05

(31)

岸壁の倒壊

［BB705_1040s, BB705_1086s, BB705_1058s］

福島県相馬港

地震時の液状化

押し波時のエプロン洗掘

→ 引き波時の岸壁倒壊

エプロンの液状化・洗掘防止

(32)

東京大学

(33)

津波後

津波前

海岸堤防前面の砂浜の防護

左：蒲生干潟、右：深沼海水浴場

津波前

津波後

砂浜と堤防の連携で守る

蒲生干潟

深沼海水浴場

(34)

直立護岸と傾斜護岸の差

［BB705_0249s］

名取川河口左岸（宮城県仙台市）

コ

ン

ク

リ

ー

ト

直

立

堤

コ

ン

ク

リ

ー

ト

ブ

ロ

ッ

ク

傾

斜

堤

(35)

東京大学

(36)

復興の目標



巨大津波に耐えられる施設建設は技術的には可能だが、

膨大な費用がかかる。



その前に、

—

構造物の耐用年数（一般に50年、維持管理しても100年）との不整合

—

建設したとしても、巨大津波を超過する津波来襲の可能性が否定できない

—

防護されない堤外地での活動は依然として存在する

—

海と陸との連続性を断ち切ってよいのか？



最大クラス津波には、避難して生命を守る

—

高地移転、盛土、津波避難ビルの指定・建設などを組み合わせる

—

低地にも津波避難施設となる建物を積極的に建てる

—

数多くの「無駄な」避難の中で１回でも命が救えれば大成功という認識の普及が重要

—

最大クラス津波を超える可能性を考慮した、安全の多重化を目指す



設計津波には、堤防・防波堤で生命・財産を守る

—

一生に一度程度の津波からは守られる

—

設計津波を超えても、破壊しにくい「粘り強い」構造物を目指す

(37)

構造物の被災過程と粘り強さの向上手段



波返し：堤防本体との接合部で折損 → 配筋の強化



堤防：裏法の剥離>中込土砂の吸い出し>表法の倒壊 → ３面被覆の一体化、水たたき

の延長、堤体幅の延長



護岸：引き波による海側への倒壊 → 海側の根固の強化



胸壁：地上部の折損 → 地上接合部の強化



防波堤：堤体の滑動>マウンドからの滑落 → 根固工による滑動抵抗の増強



海岸林：流出・折損 → 砂丘の大型化



砂浜：砂嘴など地形の凸部の侵食が深刻 → 堤防との一体機能を利用



二線堤：津波の減衰との組み合わせが、より効果的



高地移転：避難路の確保による生命の安全性の向上



避難ビル：ネットワーク化による避難安全性の向上



津波のリアルタイムモニタリングの高密度化と、避難行動との連携

(38)

東京大学

(39)

東京大学

ハザードマップと実際の浸水範囲の比較

(40)

津波のリアルタイムモニタリング

［http://www.jamstec.go.jp/jamstec-e/maritec/donet/index.html,

http://www.pari.go.jp/bsh/ky-skb/kaisho/report/20050434sangitaisho/20050434sangitaisho.htm ］

GPS 津波計

(港湾空港技術研究所)

津波



_l

o

h

DONET（海洋研究開発機構）

o

0

2 gh

l

gh

dx

l







（例）沖合100km、水深1kmで観測 → 30分以上の余裕

離島のないところには

洋上観測基地を設置

多目的海洋

基地の建設

新しい防災の技術開発

（沖合との連携）

(41)

気仙沼市の津波避難ビル等

［中央防災会議「東北地方太平洋沖地震を教訓とした地震・津波対策に関する専門調査会」資料に追加］

 高地移転が基本だが、

 漁港・港湾・海岸での活動の再開

を考慮すると、

 海岸付近に避難施設が必要

（避難のための橋頭保が必要）

 施設の耐用年数（50-100年）と

巨大津波の再現期間（1000年）と

の違いから、避難専用施設の維

持は保証されないので、

 避難施設と日常的利用との併用

が鍵

 公共施設、漁港・港湾施設の利用

に加え、

高く堅牢な住宅を積極的

に建設することも必要ではないか

(42)

東京大学

(43)

東日本大震災復興構想会議

復興への提言～悲惨のなかの希望～（2011.6.25）



「減災」という考え方

—

たとえ被災したとしても

人命が失われないことを最重視し、また経済的被害ができ

るだけ少なくなるよう

な観点から、災害に備えなければならない。

—

この「減災」の考え方に基づけば、これまでのように専ら水際での構造物に頼る防

御から、

「逃げる」ことを基本とする防災教育の徹底やハザードマップの整備

など、

ソフト面の対策を重視せねばならない。

—

さらに、防潮堤等に加え、交通インフラ等を活用した地域内部の

第二の堤防機能

を充実させ、土地のかさ上げを行い、避難地・避難路・避難ビルを整備

する。

—

加えて、災害リスクを考慮した

土地利用・建築規制を一体的に行う

など、ソフト・ハ

ードの施策を総動員することが必要である。



既存復興関係事業の改良・発展

—

防波堤・防潮堤については、

比較的頻度の高い津波、台風時の高潮・高波などか

ら陸地を守る性能

を持ったものとして再建する。

—

今回の災害のような大津波に際しては、水が乗り越えても倒壊はしない

粘り強い

構造物とする

ことについての技術的再検討が不可欠である。

(44)

中央防災会議「東北地方太平洋沖地震を教訓とした地震・津波対策

に関する専門調査会」

（2011.6.26中間とりまとめ、2011.9.28最終報告）



津波対策を構築するにあたってのこれからの想定津波の考え方

—

東北地方太平洋沖地震や

最大クラスの津波レベル

を想定した津波対策を構築し、

住民の生命を守ることを最優先

として、どういう災害であっても

行政機能、病院等

の最低限必要十分な社会経済機能を維持

することが必要である。このため、

住民

の避難を軸に、土地利用、避難施設、防災施設などを組み合わせて、ソフト・ハー

ドのとりうる手段を尽くした総合的な津波対策

の確立が必要である。

—

人命保護に加え、住民財産の保護、地域の経済活動の安定化、効率的な生産拠

点の確保の観点から、引き続き、

比較的頻度の高い一定程度の津波高に対して

海岸保全施設等の整備

を進めていくことが求められる。

—

なお、海岸保全施設等については、

設計対象の津波高を超えた場合でも施設の

効果が粘り強く発揮できるような構造物

の技術開発を進め、整備していくことが必

要である。

(45)

海岸における津波対策検討委員会（2011.6.27）



設計津波(津波レベル1)の水位の設定方法



平成23年東北地方太平洋沖地震による津波の対策のための津波浸水

シミュレーションの手引き

(46)

東京大学

岩手県沿岸の海岸堤防高の設定

(47)

東京大学

宮城県沿岸の海岸堤防高の設定

(48)

復興の目標



巨大津波に耐えられる施設建設は技術的には可能だが、

膨大な費用がかかる。



その前に、

—

構造物の耐用年数（一般に50年、維持管理しても100年）との不整合

—

建設したとしても、巨大津波を超過する津波来襲の可能性が否定できない

—

防護されない堤外地での活動は依然として存在する

—

海と陸との連続性を断ち切ってよいのか？



最大クラス津波には、避難して生命を守る

—

高地移転、盛土、津波避難ビルの指定・建設などを組み合わせる

—

低地にも津波避難施設となる建物を積極的に建てる

—

数多くの「無駄な」避難の中で１回でも命が救えれば大成功という認識の普及が重要

—

最大クラス津波を超える可能性を考慮した、安全の多重化を目指す



設計津波には、堤防・防波堤で生命・財産を守る

—

一生に一度程度の津波からは守られる

—

設計津波を超えても、破壊しにくい「粘り強い」構造物を目指す

PowerPoint プレゼンテーション

九州建設技術フォーラム2011

2011.10.25

東北地方太平洋沖地震津波による

海岸・港湾構造物の損壊の過程と

今後の海岸防災

東京大学

大学院新領域創成科学研究科

社会文化環境学専攻

磯部雅彦

津波の発生機構と

津波の伝播

海の波の周期による分類例

[Kinsman, B., 1965, Wind Waves, Prentice-Hallを修正]

10

6

10

5

10

4

10

3

10

2

10

1

10

-1

10

-2

風

暴風、地震

月、太陽

エ

ネ

ル

ギ

ー

波の周期 (s)

作

用

外

力

高潮 津波

潮汐

湾水振動

波浪

表面張力波

24

h

12

h

5

min

30

s

1

s

0.1

s

地震による津波の発生

地震

↑

地殻のずれ

↓

海底面の凹凸

→水面の凹凸 → 津波

津波の伝播

c



gh

• 地震（すべり）が大きい

• すべり方向が鉛直に近い

• 震源が海底から浅い

• 震源の水深が深い

＝＞津波の波高が高い

GPS波浪計による沖合での津波波形

プレート境界と地震の発生

［渡辺偉夫（1998）：日本被害津波総覧（第２版），248p および藤井・佐竹モデル（2011、Ver. 4.2）より作成］

津波の波速

₁₀

₁₀

₁₀

₁₀

₁₀

₁

₁₀

₁₀

高潮津波

₁