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震源情報 の不確定性 を考慮 した特定地点 を対象 とす る津波予測手法

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Academic year: 2022

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(1)海 岸 工 学 論 文 集,第55巻(2008) 土 木 学 会,266‑270. 震源情報 の不確定性 を考慮 した特定地点 を対象 とす る津波予測手法 Tsunami. Prediction. for the Specific. Site Considering. Uncertainty. of Fault Parameters. 稲 垣 聡1・ 向 原 健2・ 池 谷 毅3・ 大 保 直 人4・ 光 田 司5・ 高 橋 智 幸6 Satoshi Naoto. INAGAKI,. OHBO,. Takeshi. Tsukasa. MUKOHARA,. MITSUTA. Tsuyoshi. and Tomoyuki. IKEYA,. TAKAHASHI. It may be possible to inform the tsunami warning such as tsunami wave height and arrival time just after an earthquake occurs, if we simulate many cases of the tsunami propagation in advance. However, it is not clear how the fault parameters influence on the tsunami of a specific site. This study calculated about 1200 tsunami propagation cases for the Akita Oil Storage Base to survey the influence of the uncertainty of the fault parameters. The tsunami wave height was related to the initial vertical displacement of the sea bottom although the location of epicenter varied the height . The arrival time was related to the distance from the epicenter and the magnitude of earthquakes.. 1.. は じめ に. 2. 想 定 す る 震 源 域 と 規 模. 津 波 来 襲 の 可 能 性 の あ る地 点 ・施 設 に お い て,来 襲 す. 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部(2003)に. よ れ ば,図‑1に. 示す. る津 波 の 諸 元(津 波 高 さ ・来 襲 時刻 ・流 速 な ど)を 地 震. よ う に 日本 海 東 縁 部 の佐 渡 北 方 か ら北 海 道 南 西 方 の 範 囲. 発 生 直 後 に 得 られ れ ば,人 員 避 難 や施 設 の防 災 対 策 を 実. で は,マ. 施 す る上 で 重 要 な情 報 とな り,津 波 に 対 す る防 災 能 力 の. て お り,こ れ ら既 往 の震 源 域 お よ び図 中 破 線 で 示 す想 定. 向 上 が 期 待 で き る.対 象 地 点 に影 響 を 与 え る断 層 を対 象. 震 源 域 に お い て 同 規 模 の地 震 が 今 後 発 生 す る可 能 性 が あ. に津 波 伝 播 解 析 を事 前 に行 って お く こ と に よ り,地 震 発. る と して い る.本 研 究 で は,発 生 した場 合 に は対 象 とす. 生 直 後 に震 源 情 報 を 特 定 す れ ば,津 波 の 諸 元 を提 供 で き. る基 地 へ 津 波 が来 襲 す る可 能 性 が 考 え られ る これ らの地. る シ ス テ ム(津 波 予 測 シス テ ム)を 具 現 化 で き る可 能 性. 震 を津 波 波 源 と して 選 定 した.. が あ る.津 波 波 源 を 決 め る 断 層 パ ラ メ ー タや 地 形 条 件 が,. グ ニ チ ュ ー ド7.5ク ラ ス の 地 震 が 数 多 く発 生 し. 想 定 す る地 震 規 模 につ い て は,図‑1に. 示 す地震規模 を. 津 波 の 諸 元 に ど の よ う な影 響 を 与 え る か に つ いて は,広 域 を対 象 と した もの と して は,例 え ば 土 木 学 会(2002) や鈴 鹿 ら(2004)で. 行 わ れ て い る.し か し,特 定 地 点 に. 特 化 した 高 精 度 な津 波 予 測 を 目 指 す 場 合 に お い て は,十 分 に 明 らか と な って い な い.ま た,緊 急 地 震 速 報 を 用 い た場 合 で も,地 震 発 生 直 後 に全 て の 断 層 パ ラメ ー タが 得 られ る こ と はで きず,限 は未 知 数 で あ る.そ. られ た情 報 で の 津 波 予 測 の 精 度. こで 本 研 究 で は,秋 田 国 家 石 油 備 蓄. 基 地 を対 象 と した津 波 予 測 シ ス テ ム の整 備 を 目指 す 中 で, 津 波 伝 播 解 析 に用 い られ るパ ラ メ ー タ の 情 報 不 足 に起 因 す る不 確 定 性 が,対 象 地 点 の 津 波 諸 元 に与 え る影 響 に つ い て 検 討 を行 った.. 1正 会 員. 工修. 鹿島建設(株)技 術研究所 主任研究員. 2正 会 員. 工修. 鹿島建設(株)技 術研究所 研究員. 3 フェ ロー. 工博. 鹿島建設(株)技 術研究所. 4正 会 員. 工博. 鹿島建設(株)技 術研究所 上席研究員. グループ長. 5. 工修. (独)石油天然 ガス ・金属鉱物資源機構. 6正 会 員. 博(工). 秋田大学 工学資源学部土木環境工学科. 図‑1. 既往地 震 の断層 モデル と想定 地震.

(2) 震 源情 報 の不確 定性 を考 慮 した特定 地点 を対 象 とす る津 波予 測手 法 参 考 に,Kanamori ドMwを. (1977)に. よ る モ ー メ ン トマ グニ チ ュ ー. 用 い て,Mw=7.0,7.5,7.7,7.8,8.0の5通. り を設 定 し. 再 現 時 間 は,ケ. 267. ー ス に よ って は数 波 目以 降 に最 大 水 位. とな る可 能 性 が あ る こ と を考 慮 し,ど の ケ ー ス に お い て. た.こ れ ら各 地 震 規 模 につ いて 断層 パ ラ メ ー タ と潮 位 を. も基 地 お よ び そ の 近 傍 海 域 に お け る最 大 津 波 水 位 が 把 握. 振 って,約1200ケ. で き る長 さ と して,2時. 3.. ー ス の 津 波 伝 播 解 析 を 行 っ た.. 間 と設 定 した.. (2) 不 確 定 性 を 考 慮 した 断 層 パ ラ メ ー タ の 設 定. 津 波伝 播 解 析. 断 層 パ ラ メ ー タ は 図‑3に 示 す9つ の パ ラ メ ー タで 記 述 (1) 解 析 手 法. す る こ とが で き る(佐 藤,1989).各. 津 波 伝 播 解 析 は,東 北 大 学 で 開 発 され た津 波 伝 播 解 析. て は,土 木 学 会(2002)を. ソ フ ト 「TUNAMI」. を用 い て行 っ た.. 計 算 は,表‑1に. 示 す よ うに,1620m格. ら20m格. 子 の 領 域Eま. パ ラ メ ー タ につ い. 参 考 に設 定 を行 っ た.設 定 方. 法 を 表‑2に 示 す. 子 の 領 域Aか. で の5つ の 地 形 デ ー タ を 用 い た5. 段 階 ネ ス テ ィ ン グ方 式 で 行 った.領 域A〜Dま. で は線 形. 長 波 理 論 式 を用 い て,陸 側 境 界 を 完 全 反 射 と し,領 域E に つ い て は非 線 形 長 波 理 論 式 を 用 いて 遡 上 を考 慮 した計 算 を 行 っ た.ま た 領 域Eに つ い て は,地 形 デ ー タ に防 波 堤 を 考 慮 して お り,陸 域 の地 形 は 男 鹿 市 都 市 計 画 図 や50 mメ. ッ シ ュ の標 高 デ ー タを 用 い てT.P.+10.0mま. で再現. して い る.特 に対 象 地 点 で あ る基 地 周 辺 に つ い て は基 地 お よ び基 地 周 辺 の 平 面 図 を用 い て 正 確 な再 現 を 行 っ た. 図‑2に 領 域Eの. 図‑3. 地 形 コ ンタ ー を 示 す.. 伝播 解 析 の 出 力 は,津 波高 さ ・第 一 波 来襲 まで の 時 間 ・ 流 速 と した.各 デ ー タ の 出力 位 置 は図‑2に 示 す よ う に,. a) 長 さL 本 研 究 で 想 定 す る規 模 と同 程 度 の 既 往 地 震 の 断 層 は,. 津 波 高 さ お よ び 第 一 波 来 襲 時 間 は護 岸 前 面 と し,ま た流. 深 さ30km以. 速 の 算 出 は 防波 堤 東 側 の シー バ ー ス施 設 付 近 と した.. 〜20km程. 表‑1. 計 算領 域 と格子 サ イズ. 断層 パ ラメー タ. 下 に 集 中 して お り,地 震 発 生 層 厚 さHeは15 度 と考 え られ て い る.. そ こでL(km)は,地. 震 発 生 層 厚 さ を 考 慮 して,断 層 幅. が 上 限 に達 して い る場 合 に は,武 村(1998)に を用 い てMwと. の 関 係 か ら算 出 した.ま. な い 場 合 に は式(2)を 用 い て 幅W(km)か お,Heは. よ る式(1). た,上 限 に 達 し ら算 出 した.な. す べ り量 が 最 も大 き くな る よ うにHe=15kmと. 設 定 した. ・断 層 幅 が上 限 に 達 して い る場 合. (1) ・上限 に達 していない場 合. (2) b) 幅W・ 傾 斜 角 δ Wは,式(3)を δに つ い て は,概. 用 い て 傾 斜 角 に応 じ て求 め た.傾. 斜角. ね30〜60° の 範 囲 と した断 層 モ デ ル で. 既 往 地 震 の痕 跡 高 を う ま く説 明 す る こ とが で き る と さ れ て い る こ と か ら,表‑2に. 示 す よ う に3通 りを 設 定 した.. (3) c) す べ り量D・ す べ り角 λ D(km)は. 式(4)を用 い て算 出 した.M0(N・m)は. メ ン トで あ り,式(5)か. ら与 え ら れ る.ま. た,μ. 地震モー は震 源. 付 近 の媒 質 の 剛 性 率 を表 して お り,位 置 や 深 さ に よ って 図‑2. 領域E地 形 図. 異 な る もの で は あ る が,こ 3.5×1010N/m2を. こで は標 準 的 な 値 と して μ=. 用 い て い る.ま た,λ. は既往津波 の断.

(3) 268. 海. 岸. 工. 学. 論. 層 モ デ ル を 参 考 に90° と し た.. (5) d) 断 層 の 上 縁 深 さd 表‑2に 示 す よ うに3通 りを 設 定 した.. e) 断 層 の 平 面 位 置(N,E) 断 層 の 平 面 位 置 は,図‑4に. 集. 第55巻(2008). 域 の長 手 方 向 を基 本 走 向 と し,津 波 進 行 方 向 が対 象 地 点. (4). d(km)は. 文. へ 向 く方 向 に10° ・20°振 っ た. 4.. 津波 伝 播 解 析 結 果. (1) 津 波 高 さ 各 ケ ー ス に お け る マ グ ニ チ ュ ー ドと津 波 高 さ との 関 係. 示 す よ うに既 往 の 津 波 波 源. と想 定 波 源 を含 め る よ うな領 域 で 設 定 した.. を 図‑5に 示 す.マ. グ ニ チ ュ ー ドの大 き さが 大 き くな る と. 津 波 高 さ は大 き くな る傾 向 は見 られ る も の の,ば. 津 波 予 測 を行 う際 に は,事 前 に 全 て の位 置 にお い て伝. は大 き く,同. 播 計 算 を 行 う こ と は不 可 能 で あ り,必 要 な精 度 を 保 ち っ. 化 す る.こ れ は,マ. っ補 間 処 理 が 必 要 とな る.断 層 の 平 面 上 の大 き さ は マ グ. に よ る影 響 が 大 き い た め と考 え られ る.. ニ チ ュ ー ドに よ って 決 定 さ れ る こ とか ら,各 地 震 規 模 に つ い て 計 算 を行 う断 層 位 置 を設 定 し た.. らつ き. じマ グ ニ チ ュ ー ドで も津 波 高 さ は大 き く変 グニ チ ュ ー ド以 外 の 断 層 パ ラメ ー タ. そ こで,津 波 波 源 の大 き さ を表 す もの と して,地 震 発 生 時 に お け る断 層 近 傍 の 最 大 水 位 変 動 量(初 期 水 位 変 動. f) 走 向 θ. 量)を 算 出 し,津 波 高 さ と の関 係 を評 価 した.図‑6に. 断 層 の 走 向 は等 水 深 線 向 き とほ ぼ 同 じで あ る と定 義 で. 期 水 位 変 動 量 と対 象 地 点 で の津 波 高 さ との 関 係 を 示 す.. き る.し か し,本 研 究 で 対 象 とす る よ う な半 島 内 の 地 点 に お い て は波 源 の主 向 き に よ って 津 波 高 さ の影 響 が 大 き く現 れ る こ とが 考 え られ た.そ 表‑2. こで,図‑4に. マ グ ニ チ ュ ー ドの場 合 と同 様 に,ば. らっ き は見 られ る. も の の,初 期 水 位 変 動 量 が 大 き くな る と津 波 高 さ は 大 き. 示 す計算領. 断層パ ラメ ー タの設 定方 法. 図‑5. 図‑4. 計 算断 層領域. 初. 図‑6. マ グ ニ チ ュ ー ドと 津 波 高 さ. 初期 変動 量 と津波 高 さ.

(4) 震 源情 報 の不確定 性 を考慮 した特定 地点 を対 象 とす る津波予 測手 法 くな る傾 向 が 明 らか とな っ た.ば 点 と 断 層 と の平 面 位 置 関 係,つ. らっ き の原 因 は 対 象 地. ま り断 層 パ ラ メ ー タ の断. 層 平 面 位 置 と走 向,に 起 因 す る もの と考 え られ る. 特 定 地 点 や 施 設 を 対 象 と した場 合 に は,浅 海 域 に お け. さが 異 な る た め,断 層 の大 き さや 初 期 変 動 量,津 波 伝 播 経 路 が 異 な るた め で あ る.そ. 断 層 に つ いて は半 島 を回 り込 む距 離 を考 慮 した設 定 を行 っ. る浅 水 変 形 や 局 所 的 な 地 形 に よ る影 響 に左 右 さ れ る こ と. た(図‑9のl2).図‑10に 間 と の 関係 を 示 す.. 初 期 変 動 量 と津 波 高 さ を示 す.図‑6に. 比 べ て ば らっ き は. こで,断 層 ま で の 距 離 を 対. 象 地 点 か ら断 層 外 縁 ま で の最 短 距 離 と し,北 側 の領 域 の. が 考 え られ る.図‑7に,図‑4に. 示 し た南 側 の領 域 の み の. 269. この 最 短 距 離l2と 第 一 波 到 達 時. 距 離 が長 くな る と到 達 時 間 は長 くな り,マ グ ニ チ ュ ー. 小 さ くな り,両 者 の 関 係 が 明 瞭 とな っ た.北 側 の 領 域 で. ドが 大 き くな れ ば第 一 波 到 達 時 間 は短 くな る傾 向 が 明 瞭. 津 波 が 発 生 した場 合 に お い て は,津 波 は北 東 お よ び南 西. と な った.断 層 ま で の 距離 が 極 端 に近 い場 合 や地 震 規 模. 方 向 に伝 播 す る た め,断 層 の南 東 方 向 に位 置 す る基 地 に は 津 波 は伝 播 し難 い.ま. た,特 に 今 回 対 象 の 基 地 は半 島. の 奥 に位 置 す るの で,来 襲 す る津 波 は半 島 を 回 折 して伝 播 す る た め,距 離 が 長 くロ ス が 大 き くな る.こ の た め北 側 の 領 域 で 発 生 した 津 波 は初 期 水 位 変 動 量 に 対 して 津 波 高 さが 小 さ い傾 向 と な り,ば らつ き を増 や す 要 因 に な る と考 え る こ とが で き る.よ. って,津 波 予 測 を 行 う際 に は,. 断 層 と の位 置 関 係 につ い て パ ラ メ ー タ を広 く振 っ た計 算 を 行 う必 要 が あ る と考 え られ る.. 図‑8. 図‑7. 断層基 準点 ま での距離 と第 一波 到達 時 間. 図‑9. 南 側断 層 にお ける初期 変動 量 と津波 高 さ. 断 層 まで の距離 の設定 方法. (2) 第 一 波 の来 襲 時 間 次 に,図‑8に. 示 す よ うに断 層 まで の距 離 と第 一 波 到 達. 時 間 の 関 係 に つ い て 考 察 を行 った.な 離 は,図‑9に した.ま. お,断 層 まで の距. 示 す 基 地 か ら断 層 面 基 準 点 まで の 距 離l1と. た,第 一 波 到 達 時 間 は津 波 発 生 か ら対 象 地 点 に. お い て 水 位 が10cm上. 昇 す る ま で に要 す る 時 間 と した.. 第 一 波 目 の水 位 変 動 量 の ピ ー ク が10cmに. 満 たな いマ グ. ニ チ ュ ー ドの 小 さ い ケ ー ス に つ い て は 除 い て い る. 断 層 ま で の 距 離 が 同 じで あ る場 合 で も,第 一 波 到 達 時 間 に は特 に 距 離 が 長 い と き に は大 き な ば らつ き が見 られ る.こ れ は,マ グ ニ チ ュー ドと断 層 面 基 準点 が 同 じで あ っ て も,他 の 断 層 パ ラメ ー タが 異 な る場 合 に は波 源 の 大 き. 図‑10. 断層 までの最 短距 離 と第一 波到 達時 間.

(5) 270. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). が小 さ い部 分 で は多 少 の ば らっ き は見 られ る も の の,パ 5.. ラメ ー タ の変 動 に よ る ば らっ き は小 さ く,津 波 の 来 襲 時 間 を 予 測 す る 際 に は,図‑9で. 定 義 した断 層 ま で の 距 離 で. お わ りに. 本 研 究 で 得 られ た成 果 は,以 下 の 通 り で あ る.. 概 略 評 価 が 可 能 で あ る こ と が 分 か っ た. (3) 最 大 流 速 と流 向. ・ 津 波 高 さ は マ グ ニ チ ュ ー ドや 初 期 変 動 量 と相 関 が あ. 図‑2の 流 速 算 出点 で の各 ケ ー ス にお け る最 大 流 速 値 の. る が,断 層 と の位 置 関 係 に起 因 す る ば らつ きが あ り, パ ラ メ ー タ を振 った 計 算 を数 多 く行 っ て お く必 要 が. 水 平方 向成 分 を 図‑11に 示 す.最 大流 速 値 は,マ グニチ ュー ドの大 き さ と相 関 は あ る もの の,他 の 断 層 パ ラ メ ー タ に. あ る こ とが 分 か った.. よ る影 響 が 大 き い と考 え られ る.震 源 情 報 に 多 少 の 不 確. ・ 津 波 第 一 波 の来 襲 時 刻 は,対 象 地 点 か ら断層 まで の. 定 性 が あ る場 合 に は,最 大 流 速 値 に つ い て は大 き く幅 を. 距 離 によ って概 略 評 価 す る ことが で き,他 のパ ラメ ー. もっ こ とか ら,流 速 に つ いて は 断層 パ ラ メ ー タを 幅 広 く 振 っ た計 算 が 必 要 で あ る と分 か った. 一方 で流向 は ,パ ラ メ ー タ に よ らず 防 波 堤 に 沿 った 向. タ に よ る影 響 は小 さ い こ と が分 か っ た. ・. が,ば. きで あ る こ とが 分 か った.防 波 堤 近 傍 の 海 上 施 設 に お い. らっ きが 大 き い こ と,防 波 堤 の近 傍 に お いて. は流 向 が 一 定 と な る傾 向 が あ る こ とが 明 らか とな っ. て は,津 波 は概 ね一 定 の 流 向 と な る こ とか ら,震 源 情 報 が 不 確 定 で あ って も,津 波 の 向 きを予 測 して 津 波 外 力 を. 津 波 の 流 速 最 大 値 は マ グ ニ チ ュー ドと の相 関 が あ る. た. ・. 津 波 予 測 に必 要 なパ ラ メ ー タ が津 波 の 諸 元 に与 え る. 想 定 す る こ と は可 能 で あ り,海 上 施 設 にお け る津 波 被 害. 影 響 に つ い て 検 討 を 行 っ た結 果,上. 想 定 や 船 舶 避 難 の際 に役 立 て られ る と考 え られ る.. で 津 波 予 測 を 行 う こ とが 可 能 と な った.. な お 本 研 究 は,(独)石. 記 の変 動 の範 囲. 油 天 然 ガ ス ・金 属 鉱 物 資 源 機. 構 か らの委 託 業 務 「地 中 タ ンク に係 る戦 略 的 操 業 管 理 に 関 す る技 術 検 討(フ. ェ ー ズ2)‑地. 中 タ ン ク長 周 期 地 震. 動 に 対 す る安 全 性 評 価 業 務 」 の成 果 の 一 部 で あ る.. 参 考 文 献 佐 藤良 輔(1989): 日本 の地震 断層 パ ラメ ター ・ハ ン ドブ ック, 鹿 島 出版会, 390p. 地 震調 査研 究推 進本部(2003): http://www.jishin.go.jp/main/ chousa/03jun _nihonkai/f02.htm, 参 照2008‑03‑03. 鈴 鹿 陽 ・高 橋 智 幸 ・松 富 英 夫 (2004):. 日本 海 東 縁 部 で 発 生 す. る 地 震 津 波 に 関 す る災 害 ア セ ス メ ン ト, 第51回 海 岸 工 学 論 文 集, pp.1316‑1320 武 村 雅 之(1998): 日本 列 島 に お け る地 殻 内 地 震 の ス ケ ー リ ン グ 則 一 地 震 断 層 の 影 響 お よ び地 震 被 害 と の 関 連‑, 地震 第2輯, 第51巻, pp.221‑228. 土 木 学 会 原 子 力 土 木 委 員 会 津 波 評 価 部 会(2002):. 図‑11. 最 大流 速 の各水 平方 向成 分. 所 の 津 波 評 価 技 術,. 原子 力発 電. pp.2‑67‑2‑73.. Kanamori, H. (1977): The energy release in great earthquakes, Journal of Geophysical Research, Vol.82, No.20, pp.29812987..

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