九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
高波浪に対して粘り強い海岸堤防の構造と安全な避 難のための家屋倒壊危険範囲の推定方法に関する研 究
竹下, 哲也
http://hdl.handle.net/2324/2198528
出版情報：九州大学, 2018, 博士（工学）, 論文博士 バージョン：
権利関係：
高波浪に対して粘り強い海岸堤防の構造と 安全な避難のための家屋倒壊危険範囲の推定方法
に関する研究
竹 下 哲 也
2018. 7
目 次
論文の要旨 --- 1
1. 研究の背景と目的 --- 3
1.1 我が国の自然・社会条件と大規模水害の危険性 --- 3
1.2 大規模水害対策の現状と課題 --- 3
1.3 本論文の目的と構成 --- 5
2. 高波浪に対して粘り強い海岸堤防の陸側構造 --- 7
2.1 概要 --- 7
2.2 高波浪による海岸堤防陸側の被災の特徴 --- 7
2.3 海岸堤防の要求性能と粘り強い構造技術の現状 --- 11
2.4 粘り強い海岸堤防の陸側構造に関する水理模型実験 --- 24
2.5 第 2 章のまとめ --- 35
3. 高波浪に対して粘り強い海岸堤防の海側構造 --- 36
3.1 概要 --- 36
3.2 高波浪による海岸堤防海側の被災の特徴 --- 36
3.3 粘り強い海岸堤防の海側構造に関する水理模型実験 --- 39
3.4 第 3 章のまとめ --- 49
4. 高波浪による家屋倒壊危険範囲の推定方法 --- 50
4.1 概要 --- 50
4.2 高波浪による家屋被災の特徴 --- 50
4.3 海岸におけるソフト減災対策の現状 --- 53
4.4 数値計算による家屋倒壊危険範囲の推定 --- 62
4.5 第 4 章のまとめ --- 91
5. 結論と今後の課題 --- 92
5.1 主要な結論 --- 92
5.2 今後の課題 --- 93
謝辞 --- 94
参考文献 --- 95
1 論文の要旨
我が国では，2011年の東日本大震災の教訓を踏まえ，防災施設の設計規模相当の外力に対してハ ード対策で守る防災に加え，設計規模を超える外力に対して，ハード・ソフト対策一体となって被 害の最小化を目指す減災の取組みが行われるようになった．海岸分野では，減災のためのハード対 策として，設計規模を超える外力（津波・高潮・波浪）に対して堤防決壊までの時間を長くし，全 壊に至る可能性を減らすことで浸水被害の軽減を目指す粘り強い海岸堤防の構造が 2014 年の海岸 法改正によって整備できるようになった．津波越流に対して粘り強い海岸堤防の構造は既に実用化 され，同構造は高潮越流の場合でも活用が期待される．また，ソフト対策としては，堤防決壊によ る浸水リスクを周知することで，浸水エリア内の住民に避難（立退き避難又は浸水深以上の垂直避 難）を促す取組みが進められており，津波では津波浸水想定，高潮では高潮浸水想定区域の設定並 びに周知の取組みがそれぞれ都道府県で進められている．
しかし，設計規模を超える波浪（以下，「高波浪」という．）については，津波，高潮と並び被害 を及ぼす外力であるにも関わらず，近年大規模な高波浪災害が無いこともあり，ハード・ソフトの 減災対策は進んでいない．また，高波浪の場合，津波・高潮越流ほどの海水侵入が無いため，ハー ド減災対策に関しては，津波越流の場合と同じ粘り強い構造では過大設計となる恐れがある．ソフ ト減災対策に関しては，堤防決壊による浸水が無くても越波水塊の衝突で家屋が倒壊する危険性が あり，浸水想定の浸水深を信じて家屋内の垂直避難を行った者が越波による家屋倒壊で被害を受け る恐れがある．
本研究では，高波浪に対してハード・ソフト一体の減災体制の実現を目指し，高波浪に対する粘 り強い海岸堤防の構造及び高波浪時における家屋倒壊危険範囲の推定方法の提案を行った．
第1章では，我が国における自然・社会条件や大規模水害の危険性，大規模水害対策の現状を概 観した上で，他の大規模水害の要因（津波，高潮，洪水，内水）に比べて，高波浪に関してはハー ド・ソフト減災対策が進んでいないことを明らかにし，本研究の目的である高波浪に対するハード・
ソフト減災対策技術の確立の必要性を論じるとともに，本研究の項目と論文の構成を示した．
第2章では，高波浪による海岸堤防陸側の被災の特徴や，海岸堤防における粘り強い構造技術の 現状を整理した上で，高波浪に対して粘り強い海岸堤防の構造のうち，堤防陸側について水理模型 実験による構造検討を行った．具体的には，長さ127.5 m，幅0.6 m，高さ1.5 mの不規則波造波水 路と縮尺1/30の堤防模型（現地換算の堤防高6 m）を用いて，8ケースの堤防陸側の構造に対し高 波浪（現地換算の越波流量0.01〜0.1m3/s/m, 波浪継続時間12時間）を作用させる実験を行った．実 験の結果，堤防陸側に損傷を与える原因は裏法尻付近の洗掘であり，最大洗掘深は越波流量の 1/2 乗に比例することを確認した．粘り強い構造としては，洗掘深よりも深く根入れを行う構造（矢板 工，被覆工根継ぎ，段積みブロック）や，越波水塊を跳ね上げ洗掘深自体を浅くする構造（異形根 留工）が効果的であることを確認した．以上の結果から，津波越流に対して粘り強い海岸堤防の構 造に比べて小規模で，高波浪に対応できる堤防陸側の粘り強い構造を提案することができた．
第3章では，高波浪による海岸堤防海側の被災の特徴を整理した上で，高波浪に対して粘り強い 海岸堤防の構造のうち，堤防海側について水理模型実験による構造検討を行った．具体的には，第
2
2章と同じ造波水路と縮尺 1/30の堤防模型を用いて，8ケースの堤防海側の構造に対し高波浪（現 地換算の越波流量 0.01 〜 0.2 m3/s/m, 波浪継続時間 12 時間）を作用させる実験を行った．実験の 結果，海岸堤防の海側の損傷を受ける原因は，吸出しと表法先付近の洗掘であることを確認し，吸 出しに対しては構造の隙間の止水措置で対応できることを確認した．また，洗掘に対する粘り強い 構造としては，洗掘深よりも深く根入れを行う構造（矢板工，被覆工根継ぎ，段積みブロック）が 効果的であることを確認した．なお，根入れを行う構造は，波浪が長い時間作用する場合に洗堀が 進行することから，根入れ以外の方法として堤防前面に養浜する方法を実験した結果，バーの形成 により波の作用を弱め，被覆工根継ぎや段積みブロックと同等の損傷軽減効果があることを確認し た．以上の結果から，津波越流に対して粘り強い構造に比べて小規模で，高波浪に対応できる堤防 海側の粘り強い構造を提案することができた．
第4章では，高波浪による家屋被災の特徴や，海岸におけるソフト減災対策の現状を整理した上 で，高波浪による家屋倒壊危険範囲について，数値波動水路（CADMAS-SURF/2D）を用いて推定方 法の検討を行った．具体的には，水理模型実験の波浪測定データを数値波動水路で再現した12ケー スの不規則波を用いて，海岸堤防（現地換算の堤防高6 m）の背後の家屋に作用する波圧について，
家屋の位置を変えながら計算し，その計算結果をもとに作成した海岸堤防背後の家屋の位置に応じ た作用波圧（水深係数）の図と，木造家屋の倒壊・滑動限界の図とを比較することで，家屋倒壊危 険範囲を推定する方法を示した．同方法による推定結果は，2008年の下新川海岸の高波災害におけ る家屋被害範囲とも概ね整合し，高波浪における家屋倒壊危険範囲の推定方法としての有効性を示 すことができた．
最後に，本研究の主要な結論を総括するとともに，今後の課題について論じた．本研究の成果に よって，高波浪に対して，ハード減災対策としては堤防損傷の軽減や浸水範囲の減少等の効果を発 揮する粘り強い海岸堤防の構造設計が可能となるとともに，ソフト減災対策としては，家屋倒壊危 険範囲の推定により，住民が倒壊の危険性のある家屋に留まること無く，安全な場所に避難するこ とを促すことが可能となり，もってハード・ソフト一体となった減災体制の実現に寄与するものと 考える．
3 1. 研究の背景と目的
1.1 我が国の自然・社会条件と大規模水害の危険性
温帯モンスーン気候の下，約 35,000 kmと長い海岸線を有する四面環海の我が国は，台風や冬季 風浪の被害を受けやすい自然条件となっている．また，4 つのプレート（太平洋プレート，フィリ ピン海プレート，北米プレート，ユーラシアプレート）の境界付近に我が国は立地しているために 地震が多く，2011年に発生した東北地方太平洋沖地震津波をはじめ，過去に大きな地震津波の被害 を受けている．このため，我が国は災害外力（Hazard）を受けやすい国と言える．
一方で，国土の約6割が森林であることから，海岸平野や沖積平野等の限られたエリアを中心に 人口，資産，経済社会活動が集まっている．これらの平野は，海岸や河川の近くに位置しているた め，水害（ここでは，津波，高潮，洪水・内水，波浪を含め「水害」という．）の危険に曝される人 口・資産・経済社会活動（Exposure）が相対的に多い土地利用状況となっている．また，人口・資 産・経済社会活動が特に集中している東京湾，伊勢湾，大阪湾は地盤標高がゼロメートルの地帯で あり，ひとたび浸水すれば深い浸水が長時間続くなど水害に対して脆弱性（Vulnerability）が高い状 況にある．
このように，我が国は自然・社会条件から災害外力を受けやすく，水害の危険に曝される人口・
資産・経済社会活動も多く，かつ，水害に対して脆弱であるため，これらの特徴によってもたらさ れる災害リスクに対して，海岸保全施設や河川管理施設の整備で対処してきた．
しかし，これらの防災施設は既往の災害規模の被害を抑止することを目指して整備してきたため，
例えば，津波に関しては今後30年内にマグニチュード 8〜9クラスの地震が発生すると予測されて いる南海トラフ地震津波等の大規模な津波に対しては現在の防災施設のみでは対処できない．また，
高潮・波浪・洪水・内水に関しては，中央環境審議会(2015)の「日本における気候変動による影響に 関する評価報告書」1)によると，将来予測される気候変動の影響として「温室効果ガスの排出を抑え た場合でも一定の海面上昇は免れない」，「気候変動により海面が上昇する可能性が非常に高く，高 潮のリスクは高まる」，「台風の強度の増加等による太平洋沿岸地域における高波のリスク増大の可 能性」が指摘されているほか，大雨による降水量の増大も指摘されている．
このため，我が国は防災施設の設計規模の外力に加え，それを上回る大規模水害に対する備えが 必要となっている．
1.2 大規模水害対策の現状と課題 1.2.1 津波
2011 年3 月11 日に発生した東北地方太平洋沖地震津波を契機に，我が国の災害対策は，比較的 頻度の高い災害に対する被害の抑止を目的とした防災に加え，大規模な災害に対しても被害の最小 化を図る減災にも取り組む方向へと転換した．2011年9月の中央防災会議「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報告」2)では，「今回の災害で「被害抑止策」を超 えて被害が発生したことから，できるだけ被害が拡大しないような「被害軽減策」」が必要であり，
「最大クラスの津波に対しては，被害の最小化を主眼とする「減災」の考え方に基づき，対策を講 ずることが重要である」ことが示された．また，海岸保全施設等のハード対策として「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」
することや「防災教育の徹底やハザードマップの整備など，避難することを中心とするソフト対策 を重視」することが示された．
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この報告を受けるかたちで，ソフト対策としては，2011 年に「津波防災地域づくりに関する法 律」が制定され，沿岸の都道府県は津波ハザードマップの原図となる津波浸水想定の設定が義務 化された．また，同法律では，一定の開発行為・建築を制限できる津波災害特別警戒区域制度も盛 り込まれ，住民の屋内退避場所となりうる同区域内の病院，学校等の要配慮者施設や，条例で定め る範囲の家屋については，津波の作用に対して安全な構造基準を満足するよう定められた．
ハード対策としては，2014年の改正海岸法及び2015 年改定の「海岸保全施設の技術上の基準」
3)で，設計津波（数十年から百数十年に一度程度発生する比較的頻度の高い津波）に対して海水侵 入防止機能を発揮するよう海岸堤防を設計することが明確化されるとともに，当該設計規模を超 える津波，高潮，波浪の作用に対しては，海岸堤防の損傷を軽減する機能（粘り強い構造）を設け ることが法的に可能となった．そして，海岸堤防の裏法尻部の保護等，津波越流に対する粘り強い 海岸堤防の構造が実用化され，仙台湾南部海岸の復旧工事等で活用されている．
1.2.2 高潮，洪水，内水
米国における2005年8月のハリケーン・カトリーナや2012年10月のハリケーン・サンディ，フ ィリピンにおける2013年11月の台風1330号（Haiyan）による高潮災害では，それぞれ大規模な浸 水被害が発生し，多数の死者や家屋倒壊の被害が発生した．これらの災害や国内における水害の頻 発，気候変動による影響への懸念を踏まえ，2015年2月に社会資本整備審議会河川分科会「気候変 動に適応した治水対策検討小委員会」が公表した「水災害分野における気候変動適応策のあり方に ついて〜災害リスク情報と危機感を共有し，減災に取り組む社会へ〜中間とりまとめ」4)では，「今 後は，浸水想定区域の対象とする外力を，想定し得る最大規模のものにするとともに，洪水だけで なく，内水，高潮も対象とするべき」，「堤防が決壊に至るまでの時間を引き延ばし、避難等のため の時間をできる限り確保することを可能とするような堤防の構造について検討するべき」等といっ た内容が示された．
この報告を受けるかたちで，2015年の改正水防法では，ソフト減災対策としてハザードマップの 元図となる浸水想定区域の外力を想定最大規模とするとともに，洪水に加えて内水や高潮について も浸水想定区域の対象外力として定められ，都道府県等において同浸水想定区域の設定が進められ ている．また，洪水に関しては，法定事項ではないものの，河川堤防の決壊による氾濫流で家屋が 倒壊する範囲を周知することで，当該範囲内の住民は家屋内に留まることなく，立退き避難を行う よう促している．
ハード減災対策としては，高潮に関しては今のところ具体的な取組みは無いものの，計画規模を 超える高潮によって潮位が海岸堤防高を上回って越流する場合であれば，前述の津波越流に対する 粘り強い構造が参考となる．また，洪水に関しては，2017 年6 月に国土交通省が公表した「「水防 災意識社会」の再構築に向けた緊急行動計画」5)において，堤防天端のアスファルト舗装や，堤防裏 法尻のブロックによる保護による「決壊までの時間を引き延ばす」危機管理型ハード対策が示され，
国管理河川等において取組が始まっている．
1.2.3 高波浪
ここで波浪とは，津波や高潮のような周期の長い波ではなく，周期が10〜20 sオーダーの風波を 指す．台風の接近時は高潮と波浪が同時に発生することもあり，水防法上は「波浪」の記載は無く，
概念上「高潮」の中に波浪が包含されているが，海岸法上は，波浪が津波，高潮と並んで外力の要 素として明確に区別されていることから，本論文でも高潮と波浪は分けて記載する．また，海岸堤
5
防の設計規模を上回る波浪については「高波浪」という用語を用いることとする．
1959 年9月の伊勢湾台風や 2013年 11月の台風 1330号（Haiyan）の海岸堤防の被災事例を見る と，潮位が海岸堤防の天端高より低く海水が越流しないものの，波浪が設計規模を上回り越波する ことで海岸堤防の陸側が被災し決壊するという現象が見られた．また，加藤ら6) の調査によれば，
海岸堤防・護岸の被災は圧倒的に表法側が多いことから，高波浪時においては海岸堤防の陸側だけ でなく海側の被災も考慮する必要がある．さらに，上記の伊勢湾台風や台風1330号ほど大規模では ないものの，2004年10月の台風0423号による高知県室戸市菜生海岸の高波災害や2008年2月の 冬季風浪による富山県黒部市・入善町下新川海岸の高波災害等では，越波によって背後家屋の倒壊 が発生している．
このように，高波浪は津波や高潮と並んで被害を及ぼす外力であるが，近年大規模な高波浪災害 が無いこともあり，高波浪に係るハード・ソフトの減災対策は進んでいない．また，高波浪の場合，
津波・高潮越流ほどの海水侵入が無いため，ハード対策に関しては，津波越流の場合と同じ粘り強 い構造では過大設計となる恐れがある．ソフト対策に関しては，堤防決壊による浸水が無くても越 波水塊の衝突で家屋が倒壊する危険性があり，堤防決壊を前提とした浸水想定の浸水深を信じて家 屋内の垂直避難を行った者が越波による家屋倒壊で被害を受ける恐れがある．
上記の課題を解決するためには，過大設計とならないような高波浪による粘り強い海岸堤防の構 造や，堤防が決壊しない状態で越波する事象を想定した高波浪による家屋倒壊危険範囲の推定方法 が必要となるが，現時点ではこれらの技術は未確立である．
1.3 本論文の目的と構成
1.1及び1.2 で示した現状と課題を踏まえ，本論文では，堤防決壊や背後地の家屋倒壊の原因と なるものの，津波や高潮に比べて減災のための措置や研究が進んでいない高波浪の事象に焦点をあ て，
・高波浪に対して粘り強い海岸堤防の構造（ハード減災対策）
・高波浪による家屋倒壊危険範囲の推定方法（ソフト減災対策）
に関する技術を確立することを通じて，高波浪に対してハード・ソフト一体の減災体制の実現を目 指し，我が国の被害を最小化することを目的としている．本論文の構成を図-1.3.1に示す．
高波浪に対して，ハード減災対策としての粘り強い海岸堤防の構造については，第2章に海岸堤 防の陸側構造を，第3章に海岸堤防の海側構造について述べ，ソフト減災対策としての家屋倒壊危 険範囲の推定方法については第4章で述べる．そして第 5章で結論と今後の課題を述べる．
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図-1.3.1 本論文の構成 第１章 研究の背景と目的
・我が国の自然・社会条件と大規模水害の懸念 ・大規模水害対策の現状と課題
（ハード対策）
高波浪に対する粘り強い堤防構造 の技術が未確立
（ソフト対策）
高波浪による家屋倒壊危険範囲の 推定技術が未確立
第２章 高波浪に対して 粘り強い海岸堤防の陸側 構造
第３章 高波浪に対して 粘り強い海岸堤防の海側 構造
第４章 高波浪による家屋倒壊 危険範囲の推定方法
第５章 結論と今後の課題
高波浪に対するハード・ソフト対策の実施
（減災体制の構築）
高波浪による被害の最小化
7 2. 高波浪に対して粘り強い海岸堤防の陸側構造
2.1 概要
本章では，高波浪に対して粘り強い海岸堤防のうち，陸側構造について検討を行った．
検討にあたっては，次に示す2.2 高波浪による海岸堤防陸側の被災の特徴で，高波浪時の越波に よって堤防陸側が被災した事例と特徴を示し，2.3 海岸堤防の要求性能と粘り強い構造技術の現状 では，海岸堤防の要求性能や粘り強い構造技術の現状を整理した上で，高波浪に対して粘り強い海 岸堤防の構造検討上の留意点を示す．そして，これらの整理を踏まえて，2.4 陸側構造に関する水 理模型実験では，高波浪時の越波によって海岸堤防の裏法尻付近が被災する現象に焦点をあてた水 理模型実験を実施し，その結果の考察を通じて高波浪に対して粘り強い海岸堤防の陸側構造の提案
7)を行った．
2.2 高波浪による海岸堤防陸側の被災の特徴
2.2.1 高波浪による海岸堤防陸側の被災事例 (1) 伊勢湾台風
1959年9 月に発生した伊勢湾台風（台風5915号）では，和歌山県潮岬の西に上陸した際の中心
気圧が929 hpa8)であり，死者4697名9)等の戦後最大規模の被害をもたらした．建設省土木研究所報
告10)に掲載されている伊勢湾内の実測潮位を図-2.2.1に，代表的な堤防地点（図-2.2.2参照）の堤防 高と推定潮位・波浪の比較表を表-2.2.1に示す．表-2.2.1のとおり代表地点の堤防はいずれも推定最 高潮位よりも堤防天端が高い一方，推定波高が約 2〜3 m であることから，代表地点では高潮越流 ではなく越波が生じていたと推定される．
図-2.2.1 伊勢湾台風の実測潮位10)
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表-2.2.1 代表地点の堤防の諸元と推定潮位，波高
※土木研究所報告10)の表に加筆
図-2.2.2 堤防の代表地点の位置図 （土木研究所報告10）の図に加筆）
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代表地点のうち，長島（図-2.2.3 参照），城南（図-2.2.4参照）の海岸堤防に関する記録をみると，
「長良川河口左岸には長島，右岸には城南という海岸堤防がある．両者の断面は（中略）だいたい 類似しており，高さだけが約1m異なる（注：長島6.0〜6.5m，城南5.5m）．また前面の海底地形 もほとんど一致しているので，潮位，波も同程度と考えられる．しかし（中略）城南堤防はほと んど全線にわたって壊滅したにもかかわらず，長島堤防（中略）は越波により堤土がかなり流出 し，危険な状態になってはいるが，実際に破堤したのは全長 1.5kmのうち約 250mにすぎない．
これは堤高による被害状況の差をかなり明瞭に示した一例と考えられる．（中略）波の打上げ高は 波高の 1.5倍程度と考えられる．これらの数値から最大波頂高を計算すると T.P.6.5mとなる．し たがって，城南堤防はかなりの越波を受けたが，長島堤防を越波する波ははるかに少なく」
とあることから，越波により堤防が破壊されたことがわかる．長島海岸で被災した堤防については 裏のりの崩壊状況（写真-2.2.1, 2.2.2参照）について，
「この堤防は長島海岸のうち木曽川河口に近いところにあり，（図-2.2.3）のように天ばがコンクリ ートブロック，裏のりが石張りで被覆されている．しかし，裏のり被覆はのりの中央付近までし か施工されておらず，基礎も不十分のようであった．このような状態では，天ばを越えてきた海 水により基礎が洗掘され，また堤体が海水を含んですべりやすくなれば，（写真-2.2.1）のように 基礎が前にはみだし，ついに裏のり全体が（写真-2.2.2）のようにすべり落ちる．こんどの災害で は潮位が高く，越波が多かったので，天ばおよび裏のり被覆にこのような災害を受けた例がいく つかみられた．」
とあり，裏のり破壊の原因が越波による裏のり基礎部の洗掘であることが分かる．
図-2.2.3 長島堤防標準断面図（出典：土木研究所報告10））
図-2.2.4城南堤防標準断面図（出典：土木研究所報告10））
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写真-2.2.1 長島海岸の裏のり崩壊状況(1) 写真-2.2.2 長島海岸の裏のり崩壊状況(2)
（出典：土木研究所報告10）) （出典：土木研究所報告10）)
(2) 台風 1330 号（Haiyan）
2013年11月の台風1330号（Haiyan）による高潮・波浪災害では，フィリピンで6300名11)が死亡 するなど甚大な被害をもたらした．台風1330号（Haiyan）では，有川(2013)12)によると「高潮その ものは，レイテの東海岸では5m程度，サマールの南海岸では2m程度であったと推定される．その ようななかで，全体的に2～3mの高波が１時間程度作用していたと考えられる」，「護岸などの破壊 は，高波によって破壊されたものも多いと考えられる」，「（タクロバン空港ターミナル被災について の関係者聞き取りとして）波は一気に押し寄せターミナルの天井を破壊し，およそ8.0m程度であっ た」とある．また，Jeremy D. Bricker et al. (2014)13) によると，タクロバン空港西側の堤防について，
“Seawall damage was observed in areas with significant wave activity, both in Leyte and Eastern Samar.
(The picture) shows one of the breaches on the eastern shoreline of Tacloban Airport. The seawall was pushed from its base a few meters inland.”
“Surface waves were 3-4 meters high, on top of a 3-4 meter sustained surge. Since each seawall crest was about 3 m above water level, the mean water level (surge) reached at least the top of the parapets. This allowed the waves striking the seawalls to impact the full frontal area of the seawalls, and exert a large horizontal force.”
“In addition, buoyancy caused by submergence of the seawalls reduced their weight, making them easier to slide. Finally, (partially omitted), overtopping caused severe scour landward of the seawalls, allowing them to be more easily displaced landward.”
とあり，高潮や波浪による水平力と浮力，そして越波による堤防陸側の洗掘が，堤防破壊の一因と なっていたと指摘している．
2.2.2 高波浪による海岸堤防陸側の被災の特徴のまとめ
1959年の伊勢湾台風や2013年の台風1330号（Haiyan）の被災事例から，越波によって堤防決壊 が生じることを確認した．
潮位が堤防の天端高を下回っていても，高波浪による越波が堤防陸側の裏法尻付近を洗掘するこ とで堤防決壊の一因となりうることが示唆された．
11 2.3 海岸堤防の要求性能と粘り強い構造技術の現状
ここでは，海岸堤防の設計の基本である要求性能（安全性能，目的達成性能）を津波，高潮，波 浪の外力別に整理するとともに，要求性能のひとつである粘り強い構造技術の現状を整理し，高波 浪に対して粘り強い海岸堤防構造上の留意点について述べる．
2.3.1 海岸堤防の安全性能
海岸堤防を含む海岸保全施設の技術上の基準は，性能規定が基本となっている．2004年の「海岸 保全施設の技術上の基準・同解説」14)及び2015年改定の「海岸保全施設の技術上の基準」3)をもと に，海岸堤防に関する設置目的，機能，作用，性能について整理したものを表-2.3.1 に，盛土構造 の海岸堤防の一般的な断面図を図-2.3.1にそれぞれ示す．ここで「安全性能」とは，2002年の国土 交通省「土木・建築にかかる設計の基本」15)によると，設計における基本的要求性能（表-2.3.2 参 照）のうち，「安全性」に対応するものであり，人の安全を基本に，「人為的に建設され，通常は無 人の構造物の崩壊を防止することも安全性の概念に含め」，「想定した作用に対して構造物内外の人 命の安全性等を確保する」という意味である．一般的には，設計外力に対して構造物が無被害とな る性能を求めるということである．
表-2.3.1 海岸堤防に関する設置目的，機能，作用，性能3,14)
項目 基準・同解説の内容（抜粋）
設置 目的
・海岸背後にある人命・資産を高潮，津波及び波浪から防護する
・陸域の侵食を防護する
機能 ・高潮若しくは津波による海水の侵入を防止する機能
・波浪による越波を減少させる機能 いずれか又は
・海水による侵食を防止する機能 全ての機能
（これらの機能に加え，堤防の損傷等を軽減する機能）
作用 高潮，波浪，地震，津波（による波力，地震力，土圧等）
安全 性能
設計高潮位以下の潮位の海水，設計波，設計津波，設計の対象とする地震及びその他の 作用に対して安全な構造とする
[照査]波力，地震力，土圧等の作用に対して安全な構造とするとともに透水をできるだけ 抑制し得るものとする
目的 達成 性能
所定の機能が発揮されるよう適切な性能を有する
[照査]堤防の設置目的を達成するための性能は，原則として天端高，表法勾配，
天端幅，裏法勾配等の組合せにより評価．
12
表-2.3.2 「土木・建築にかかる設計の基本」15）における「基本的要求性能」
設計においては，設計対象とする構造物の設計供用期間を定め，設定した期間において以下の (1)～(3)の基本的要求性能を確保することを基本とする．
(1) 想定した作用に対して構造物内外の人命の安全性等を確保する（安全性）．
(2) 想定した作用に対して構造物の機能を適切に確保する（使用性）．
(3) 必要な場合には，想定した作用に対して適用可能な技術でかつ妥当な経費および期間の 範囲で修復を行うことで継続的な使用を可能とする（修復性）．
安全性の概念は「人の安全」を基本とし，ここでは，人為的に建設され，通常は無人の構造物 の崩壊を防止することも安全性の概念に含め，「構造物内外の人命の安全性等」としている．
図-2.3.1 海岸堤防（盛土を含む構造）の標準的な断面図14)
安全性能については，高潮，波浪，地震，津波による波力，地震力，土圧等の作用に対する安全 性能照査を行うこととなっている．2004年の「海岸保全施設の技術上の基準・同解説」14)及び2015 年改定の「海岸保全施設の技術上の基準」3)の内容をもとに，安全性能の照査についての概要を表-
2.3.3に示す．
地震については，河川や港湾分野における耐震性能照査の手法を参考に，2017年に国土技術政策 総合研究所資料として「海岸堤防（盛土を含む構造）の耐震性能照査に関する技術資料」16)が作成 されており，レベル１地震動及びレベル２地震動を含め，盛土構造の海岸堤防における耐震性能照 査手法が整理されている．また，波力，土圧，越波，透水については，表-2.3.3のとおり，海岸保全 施設の技術上の基準・同解説や河川分野の基準類を参考に一定の照査を行うことが可能である．
しかし，堤防陸側の洗掘について「海岸保全施設の技術上の基準・同解説」の中で照査について の記載は無い．これは，天端高が，「越波がほとんど生じない高さであることを波のうちあげ高の計 算で確認すること」，あるいは「越波しても許容越波流量であることを確認すること」をもって，実 質的に堤防陸側の洗掘は生じないことを確認していると解される．また,堤防海側の洗掘について も，「安全性照査にあたっては，堤防前面の洗掘も検討する必要がある」として既往実験の論文を参 考とすることとされている．なお，既往論文は規則波による模型実験結果であり，実際の現場では 過去の被災事例による洗掘深を参考に，基礎工の根入れや根固工が設定されている場合が多い．
13
表-2.3.3 海岸堤防の安全性能に係る照査方法
作用 照査方法 関係する主な構造部位
波力，土圧 円 形 すべ り に 対 す る 堤 体 の 安全 性 に よる照査
堤体，表法被覆工，基礎工
（カウンターウェイトとしての根固工）
（基礎工の根入れとしての止水工（矢板 工））
地震力 河 川 及び 港 湾 分 野 に お け る 耐震 性 能 照査の手法を参考
（「海岸堤防（盛土を含む構造）の耐震 性能照査に関する技術資料」16））
堤体，基礎地盤，
波返工（及び接続する表法被覆工，基礎 工，カウンターウェイトとしての根固 工）
越波 被災限界（許容越波流量），背後地の重 要度を踏まえ越波を許容
許容越波流量の例14)
・三面巻き堤防：0.05 m3/s/m
・背後に人家，公共施設等が密集して おり，特に越波，しぶき等の侵入に より重大な被害が予想される地区：
0.01 m3/s/m
天端被覆工，裏法被覆工，根留工，
排水工
（透水）
（できるだけ 抑制）
浸潤線の形状，浸透量
（「河川堤防設計指針」の耐浸透機能 の安全性照査を参考）
パイピング（内外水位差の比（クリー プ比））
吸出し防止の構造（表法被覆工の継ぎ 手，表法被覆工と基礎工との接続箇所 の連続性確保）
堤体，基礎地盤，基礎工，止水工（矢板 工）
継ぎ手，接続箇所（基礎工，表法被覆工）
洗掘
（堤防陸側）
※特に記載なし
（ほとんど越波しない天端高，あるい は 越波 し て も 許 容 越 波 流 量の 範 囲
内であることをもって確認）
裏法被覆工，根留工，排水工
洗掘
（堤防海側）
「安全性照査にあたっては，堤防前面 の洗掘も検討する必要がある」
（佐藤ら(1966)17），椹木（1967）18)の 規則波による実験の論文を参考）
基礎工，根固工
（基礎工の根入れとしての止水工（矢板 工））
14 2.3.2 海岸堤防の目的達成性能
表-2.3.1 の目的達成性能は，表-2.3.2 の「使用性」あるいは「修復性」に対応するものである．
2004 年の「海岸保全施設の技術上の基準・同解説」14)及び 2015 年改定の「海岸保全施設の技術上 の基準」3)の内容をもとに，目的達成性能の照査方法の概要について，表-2.3.4に示す．
表-2.3.4 海岸堤防の目的達成性能に係る照査方法
対象外力 目的達成性能 主な照査項目 照査基準 設計津波 設計津波の作用に対して，
海水の侵入を防止する機能
天端高 設 計 津 波 の 水位 以 上 に 天 端 高 が あ る ことを確認
設計高潮 位
設計高潮位の海水の作用に 対して海水の侵入を防止す る機能
天端高 設 計 高 潮 位 以上 に 天 端 高 が あ る こ と を確認
設計波の 波浪
設計波の作用に対して 波浪による越波を減少 させる機能
天端高 「設計潮位＋設計波に対する必要高」
以上に天端高があることを確認
※設計潮位：通常，設計高潮位
（設計高潮位以下で波のうちあげ高 がピークになる場合は別途設定）
※設計波に対する必要高：
設計波：海岸堤防の供用期間を踏ま
え，通常30〜50年確率波
必要高の設定方法：
「波のうちあげ高」又は「越波流量」
から算定 設計規模
を超える 津波・高 潮・波浪
・設計津波を超える津波
・設計高潮位を超える潮位 の海水
・設計波を超える波浪
の作用に対して，海岸堤防 の損傷を軽減する機能
根固工（※注）
の型式，幅，
厚さ
樹林の樹種，
盛土の幅，厚 さ
※根固工は 図-2.3.1 の基 礎工，根留工 に付加する矢 板工や地盤改 良工を含む．
堤 防 の 損 傷 等を 軽 減 す る 機 能 を 有 し て い る こ と を信 頼 性 の お け る 適 切 な 手法で確認
（水理解析，水理実験）
海水によ る侵食
海水による（陸域の）侵食を 防止する機能
天端幅，
表法勾配，
裏法勾配
左記項目は堤防（堤体）の安全性能に 同じ．安全性能を有することで確認．
15
設計規模の津波，高潮，波浪については，主に天端高が必要高以上であるかを確認することで目 的達成性能を照査することとしている．また，前述のとおり，2015年改定の「海岸保全施設の技術 上の基準」3)において新たに追加された「設計規模を超える津波，高潮，波浪の作用に対する海岸堤 防の損傷を軽減する機能（粘り強い構造）」については，「堤防の損傷等を軽減する機能を有してい ること」を「信頼性のおける適切な手法で確認」することとしている．
以下に，海岸堤防の目的達成性能のうち，津波による海水侵入防止機能，高潮による海水侵入防 止機能，波浪による越波減少機能について述べる．
(1) 津波による海水侵入防止機能
津波に対する海岸堤防の目的達成性能は，表-2.3.4 のとおり「設計津波の作用に対して海水の侵 入を防止する機能」である．ここで，「設計津波」については，なお，2015年に改定された「海岸保 全施設の技術上の基準」では，「過去の浸水の記録等に基づく最大の津波又は数値計算等により算定 した最大の津波を考慮して，原則として，数十年から百数十年に一度程度発生する比較的発生頻度 の高い津波を定める」3)とされている．また，2011 年7 月の海岸省庁課長通知「設計津波の水位の 設定方法等について」19)では，「堤防位置における津波の侵入の防止を条件とした津波シミュレーシ ョンを行う等により地域海岸内の津波水位分布を算出」とあり，いわゆる堤防前面における津波の
「せりあがり」を考慮して水位を設定することとしている．よって，せりあがり高を考慮した設計 津波の水位を設定し，この水位より海岸堤防の天端高が高ければ，津波による海水侵入防止機能は 満足することになる．
(2) 高潮による海水侵入防止機能
高潮に対する海岸堤防の目的達成性能は，表-2.3.4 のとおり「設計高潮位の海水の作用に対して 海水の侵入を防止する機能」であり，設計高潮位より堤防の天端高が高ければ目的は達成される．
高潮発生時は波浪も同時に発生することから，伊勢湾台風当時も，高さが不十分ではあったもの の，設計潮位に波浪を考慮した高さを加えて海岸堤防の天端高として設定していた．現在も「設計 潮位（通常は設計高潮位）＋設計波に対する必要高（詳しくは後述する）」が海岸堤防の天端高を設 定する基本的な方法であり，整備途中の堤防でない限り，通常は設計高潮位よりも堤防の天端高は 高く，高潮による海水侵入防止機能は満足することになる．
(3) 波浪による越波減少機能
波浪に対する目的達成性能は，表-2.3.4のとおり「設計波の作用に対して波浪による越波を減少さ せる機能」である．潮位が堤防天端を下回っていても，波のうちあげ及び越波によって堤防が被災す ることは，2.2で述べたとおりである．「設計波」については，海岸堤防の供用期間を踏まえて，通常 30〜50年確率波を使用することが多い．また，堤防近くに波が襲来すると，海岸堤防の表法面に沿っ て波のうちあげが起こり，海岸堤防の天端高を上回れば，陸側の方へ越波が生じる．このため，設計 波に対する必要高としては，波のうちあげ高又は越波流量で設定している．
ここで，波のうちあげ高と越波流量の２種類の設定方法について補足する．図-2.3.2 は設計波に 対する堤防の必要高の算定方法に関する歴史的変遷である．伊勢湾台風以前は，設計波に対する必 要高として沖合の設計波の波高の半分を用いていたが，伊勢湾台風で堤防高不足により多くの堤防 が被災した．このため，波のうちあげ高に着目して，波高の1.0〜2.5倍を設計波に対する堤防の必 要高として設定することが1960年の「海岸保全施設築造基準解説」20)に記載され，その後の研究の
16
進展により，2004年の「海岸保全施設の技術上の基準・同解説」14)では実験結果をもとにした手法
図-2.3.2 設計波に対する必要高の算定方法の変遷 20, 21, 22)
表-2.3.5 被災限界（許容）越波流量14)
設計波に対する必要高：半波高
1959年 伊勢湾台風（海岸堤防が多数被災）
[1960年]
・波高の1.0〜2.5倍 [1972年改訂]
(水深が波高1倍以上)
・波高の1.0〜3.0倍 (汀線より陸側)
・波高の0.3〜1.5倍 [1987年改訂]
・波のうちあげ高の算定式
（改良仮想勾配法等）によ り、必要高を算定
波のうちあげに対する 堤防の必要高に着目
越波流量の違いによる堤防・
背後地の被災の有無に着目
[1987年改訂]
1)越波流量算定図等による 越波流量の算定
2)許容越波流量
・三面巻き構造：0.05m3/s/m
・背後に人家・公共施設等が 密集し越波侵入で重大な 被害が予想：0.01m3/s/m等 1)と2)の比較により、必要高 を算定
海岸保全施設の技術上の基準・同解説(2004年)
（1987年改訂の築造基準を基本的に踏襲）
陸側 海側 陸側 海側
波のうちあげ高 越波流量
海岸保全施設築造基準解説
(m3/s/m)
17
表-2.3.6 背後地の重要度から見た許容越波流量(m3/s/m)14)
で波浪うちあげ高を推定し，これをもとに設計波に対する必要高を算定することが示されている．
また，越波流量の違いによる堤防や背後地の被災の有無に着目して，伊勢湾台風の被害事例等をも とに設定した許容越波流量（表-2.3.5, 2.3.6）と，越波流量の推定値との比較により，堤防の必要高 を算定する方法も2004年の基準・同解説14)に示されている．
なお，波のうちあげ高については，規則波の実験結果に基づく手法（改良仮想勾配法等）で推定 し，堤防の必要高を算定すると，実際の波は不規則波であるため，かなりの越波が生じる．また，
越波流量は通常，平均的な値で示すが，波の不規則性から短時間では平均的な値の2〜7倍程度の越 波流量となる場合がある．表-2.3.5, 2.3.6の許容越波流量 (0.05m3/s/m 等) についても，主として内 湾等で波高の小さな波浪が短時間作用したときのもので，大波高の波が来襲する地域では許容越波 流量の限界値はさらに小さくなると考えられている23)．
このように，半波高で設定した時代に比べれば，現在は波のうちあげ高や許容越波流量を考慮し た堤防の必要高を確保することで，越波減少機能を確保している．
2.3.3 海岸堤防の粘り強い構造
表-2.3.4 に示したとおり，海岸堤防の損傷を軽減する機能（粘り強い構造）は，海岸堤防の目的 達成性能の一つであり，本機能は設計条件を超える外力に対して壊れない構造ではなく，堤防が破 壊するまでの時間を長くし，全壊の可能性を減らすことで浸水被害の軽減や復旧費用の低減等の減 災効果を目指すものである．以下に外力種別ごとの粘り強い構造の概要と技術動向を述べる．
(1) 津波
津波に関する粘り強い構造の減災効果については，2011 年 12 月の海岸省庁事務連絡「海岸堤防 等の粘り強い構造及び耐震対策について」24)において以下のように具体的に説明されている．
・「海岸堤防等に関する「粘り強い構造」の基本的な考え方は，津波が天端を越流した場合であっ ても，施設が破壊，倒壊するまでの時間を少しでも長くする，あるいは，施設が完全に流失した 状態である全壊に至る可能性を少しでも減らすといった減災効果を目指した構造上の工夫を施 すことである」
・「海岸堤防等の「粘り強い構造」により施設の効果が粘り強く発揮された場合には，（下記の効果 が）期待される．
➢浸水までの時間を遅らせることにより避難のためのリードタイムを長くすること等の効果
➢浸水量が減ることにより浸水面積や浸水深を低減し，浸水被害を軽減する効果
➢第２波以降の被害を軽減する効果
18
➢施設が全壊に至らず，一部残存した場合には，迅速な復旧が可能となり二次災害のリスクが 減る効果
➢復旧費用を低減する効果
➢海岸地形を保全する効果（今次津波（2011年 東北太平洋沖地震津波）においては，堤防が 残存した箇所では侵食が殆ど見られなかった事例も確認されている）」
また，2014年の改正海岸法では第2条の定義において，
「海岸保全施設とは（中略）堤防又は胸壁にあっては，津波，高潮等により海水が当該施設を越え て侵入した場合にこれによる被害を軽減するため，当該施設と一体的に設置された根固工又は樹 林を含む」
として，いわゆる粘り強い構造が海岸保全施設の一部として新たに規定された．また，同法に基 づき2015年に改定された「海岸保全施設の技術上の基準について」では，海岸堤防について
「当該堤防の背後地の状況等を考慮して，設計高潮位を超える潮位の海水若しくは設計波を超える 波浪又は設計津波を超える津波の作用に対して，当該堤防の損傷等を軽減する機能を有する」
と規定された（図-2.3.3参照）．これらは，海岸堤防における粘り強い構造が海岸堤防の有する機能 の一つとして法的に認められたことを示すとともに，津波以外の高潮，波浪に対しても粘り強い構 造を有することを法的に認めているものである．
こうした法的な枠組みと並行して，技術開発も進められ，加藤ら(2012,2014)25,26)や中尾ら(2012)27)， 犬飼ら(2017)28 )がそれぞれ模型実験により津波に対して粘り強い海岸堤防の構造を研究した．その 成果は，東日本大震災後の仙台湾南部海岸の災害復旧工事29)（図-2.3.4参照）や南海トラフ巨大地震 に備えた静岡県駿河海岸の堤防改修工事30)（図-2.3.5参照）に活用されるなど，現場への適用が始ま っている．
図-2.3.3 海岸堤防の機能
【海岸堤防の機能】
➢高潮若しくは津波による海水の侵入を防止する機能
➢波浪による越波を減少させる機能
➢海水による侵食を防止する機能
いずれか 又は全ての機能
（2014年海岸法改正）
これら（上記）の機能に加え，当該堤防の背後地の状況等を考慮して
・設計高潮位を超える潮位の海水
・設計波を超える波浪
・設計津波を超える津波
の作用に対して，当該堤防の損傷等を軽減する機能（粘り強い構造）
を有するものとする
19
図-2.3.4 津波に対して粘り強い海岸堤防
（仙台湾南部海岸の例，出典：国土技術政策総合研究所作成資料）
図-2.3.5 津波に対して粘り強い海岸堤防
（駿河海岸の例，出典：国土交通省静岡河川事務所作成資料 30））
①堤防の基礎・地盤部分の補強
■堤防を越えた津波の流れの方向を変える
→地盤が削られる場所を堤防から遠ざける
■基礎の強化
→津波に対する抵抗力を向上
■堤防最上部の部材を厚くする
■空気を抜く穴を設け、津波が流れる際の 堤防内の圧力を下げる
②堤防の上面の補強
■陸側のり面（斜面）のブロックを厚くする
■ブロックの連結をかみ合わせ構造に
→津波の流れで、ブロックが凸凹に なるのを防ぐ
③陸側のり面（斜面）の補強 陸側 海側
地盤改良
ブロック同士のかみ合わせ により裏法被覆ブロックの
不陸・流失を防ぐ 裏法下部と一体化した基礎
工と地盤改良により洗掘の 影響を低減する
基礎工
天端被覆工を裏法肩 まで延ばす
2m
5m
1m 2.25m
2t型以上
（厚さ0.5m以上）
陸側
津波越流
20
図-2.3.4, 2.3.5の海岸堤防は「海岸保全施設の技術上の基準・同解説」(2004年)における型式分類
上，「傾斜型」の盛土を含む構造の堤防であるが，その他にはコンクリートを主要材料とする構造で ある「直立型」の堤防がある（図-2.3.6 参照）．2015年の海岸省庁事務連絡「海岸堤防の設計に当た って準用する技術書の基本的な考え方について」31)では，海岸堤防について，
・盛土を含む構造：河川堤防の設計に用いる技術書の準用を基本
・コンクリートを主要材料とする構造 ：漁港施設，港湾施設に用いる技術書の準用を基本 と示されており，国土交通省港湾局において2013年に「港湾における防潮堤（胸壁）の耐津波設計 ガイドライン」32)が策定されている（図-2.3.7 参照）．当該資料はコンクリートを主要材料とする堤 防における粘り強い構造を検討する上での参考となる．
このように，東日本大震災を経て，海岸堤防に係る設計規模は比較的頻度の高い外力とする一方，
設計規模を超える外力に対しても粘り強い構造とすることで減災を図ることができるようになった．
図-2.3.6 堤防の型式14) 図-2.3.7 港湾における防潮堤（胸壁）の 粘り強い構造33) 傾斜型
直立型
21
設計規模を超える津波に関しては，渡邊ら(2012)34)によると，東日本大震災の現地調査で「裏法尻 部の洗掘事例が多数確認され，洗掘による支持基盤の喪失が裏法被覆工の流出，堤体土の流出を経 て堤防の倒壊につながったと推察」（図-2.3.8 参照）されており，被災事例の多変量解析を通じて，
裏法尻被覆幅が海岸堤防の全壊確率に影響を与えていることを明らかにした．この結果を踏まえ，
加藤ら(2012,2014)25,26)が裏法尻部の根留工の形状変更や地盤改良の併用等の構造上の工夫（図-2.3.4
参照）の検討を行い，模型実験を通じて同構造による海岸堤防の損傷軽減機能を確認している．な お，表-2.3.4 にも付記したが，2015 年改定の「海岸保全施設の技術上の基準」に記載の「根固工」
とは，図-2.3.1に示す堤防海側の「根固工」に加え，「基礎工」や堤防陸側の「根留工」に付加する 矢板工や地盤改良工も含まれる．津波越流に対して粘り強い構造としての堤防陸側の根留工付近の 構造については図-2.3.4 のとおりであり，堤防海側の根固工や基礎工については，津波に関してい えば，「戻り流れ」による表法先の洗掘による堤防損傷の軽減のための構造上の工夫を想定したもの である．津波の「戻り流れ」による海岸堤防の被災については，野口ら(1997)35)が模型実験により再 現している他，東日本大震災でも岩手県水海海岸（図-2.3.9参照）36)等での被災例がある．
また，海岸堤防の損傷軽減機能の照査項目として「樹林の樹種」，「盛土の幅，厚さ」があるが，
これらは，海岸保全基本方針に「粘り強い構造の堤防等について，樹林と盛土が一体となって堤防 の洗掘や被覆工の流出を抑制する「緑の防潮堤」など多様な構造を含めて検討する」とあるとおり，
いわゆる「緑の防潮堤」（図-2.3.10 参照）を構成する堤防背後の樹林や盛土を指すものである．堤 防背後の樹林や盛土については，仙台湾南部海岸37)等において取組みが始まっている．また，同樹 林，盛土の減災機能の工学的な研究成果としては，犬飼ら（2017）28)による堤防背後盛土の減災効 果に関する模型実験の結果や，国土技術政策総合研究所資料「津波防災地域づくりにおける自然・
地域インフラに関する技術資料」（2017）38)が参考となる．
(2) 高潮
設計規模を超える高潮に関しては，波浪うちあげ高や越波量は大きくなるものの，設計波に対す る必要高だけ嵩上げがなされていることから，潮位が天端高に達して越流するまでには一定の余裕 があると考えられる．このため，越波はあっても越流しないか，越流したとしても越流水深や越流 継続時間は比較的小さいものと想定される．
潮位が堤防天端を超えて生じる高潮越流に対して粘り強い構造が必要な堤防については，越流水 深や越流継続時間が上記の津波に関する研究で得られた知見の範囲内であれば，津波越流に対して 粘り強い海岸堤防の知見を参考に設計すれば減災効果が期待される．
なお，たまたま過去に大きな被災が無かったために設計潮位や設計波に対する必要高が低めに設 定された結果，高潮による越流の可能性が比較的高い堤防の存在も予想される．このため，粘り強 い構造を検討する前に，設計潮位や設計波に対する必要高，すなわち堤防の天端高そのものについ て将来の被災可能性や背後地の重要度も含め，再検討する必要があると考える．
(3) 波浪
高波浪に関しては，波のうちあげや越波による影響が顕著となるため，堤防陸側の被災の可能性 は高まることとなる．このため，設計波を超える波浪に対して海岸堤防の損傷を軽減する機能（粘 り強い構造）を確保することは，2.2 で示した国内外の被災事例を踏まえると減災効果は高いと考 えられる．
しかし，粘り強い海岸堤防は津波に関する研究が先行し，高波浪に対する粘り強い海岸堤防につ
22
いては1959年の伊勢湾台風以降，我が国で大規模な波浪災害が発生していないこともあって，津波 の場合に比べて研究があまり進んでいないのが現状である．また，海外を見ても，例えば，米国の 陸軍工兵隊（USACE）の ”the Coastal Engineering Manual”39) によると“loss of toe support will likely
result in significant armor layer damage.”として，海岸堤防海側の対策（根入れや砕石による根固め工，
矢板工）は示されているものの，海岸堤防の陸側の対策については示されていない．
なお，表-2.3.7 に示すとおり，津波による越流に比べ，波浪による越波は堤防天端での水深が小 さく，単位時間当たりの越波量も津波による越流量に比べて小さい．このため，図-2.3.4 で示した ような津波越流に対して粘り強い堤防と同様の構造を波浪の場合にも適用すると，過大設計となる 可能性がある．一方で，波浪は数時間から数日にわたって継続することから，１波ずつの波力や越 波量は小さくても長時間継続すれば海岸堤防の著しい損傷要因となりうる．このため，高波浪の特 徴を踏まえた粘り強い構造の開発が求められる．
図-2.3.8 津波における裏法尻洗掘からの破壊過程43) 図-2.3.9 表法先の洗掘からの被災43) （岩手県水海海岸）
図-2.3.10 緑の防潮堤のイメージ38)
23
表-2.3.7 津波による越流と波浪による越波の違い
2.3.4 海岸堤防の要求性能と粘り強い構造技術の現状のまとめ
2.3.1〜2.3.3を踏まえ，海岸堤防の要求性能と粘り強い構造技術の現状についてまとめると下記 のとおりである．
(1) 津波に関しては，設計津波に対してせりあがりを考慮した天端高が設定され海水侵入防止機能 が確保される．また，設計津波を超える津波越流に対して粘り強い海岸堤防の構造についても，
各種研究の成果から実用化され，現場の導入事例もある．
(2) 高潮に関しては，通常，「設計高潮位＋設計波に対する必要高」で天端高が設定されるため，完 成堤であれば設計高潮位に対する海水侵入防止機能は確保される．また，高潮越流に対して粘り 強い海岸堤防の構造についても，越流時間や越流水深が津波の場合の知見の範囲内であれば，津 波越流に対して粘り強い海岸堤防の構造が参考となる．
(3) 波浪に関しては，波のうちあげ高や越波流量を算定して設計波に対する必要高を確保すること で設計波の作用による越波を減少させる機能を確保している．
(4) 高波浪に対して粘り強い海岸堤防の構造に関しては，越波流量が津波越流量より小さいことか ら津波に対して粘り強い構造と同じでは過大な設計となる可能性がある．一方で，１波ずつの波 力や越波量は小さくても長時間継続すれば海岸堤防の著しい損傷要因となる．このため，高波浪 の特徴を踏まえた粘り強い構造の検討が必要である．
津波による越流 波浪による越波 越流（越波）水深
（堤防天端付近） 数m〜十数m 数十cm〜数m 波の周期 数分〜１時間程度 10秒〜20秒程度 越流（越波）量
（単位時間あたり）
100〜102 m3/s/m オーダー
10-2〜10-1 m3/s/m オーダー 越流（越波）時間 数分〜数十分 数時間〜十数時間
24 2.4 粘り強い海岸堤防の陸側構造に関する水理模型実験
2.4.1 実験条件
(1) 実験水路と堤防模型
2.2, 2.3を踏まえ，堤防陸側の裏法尻付近の被災に着目した水理模型実験を縮尺 1/30 で行った．
図-2.4.1 に示すように，長さ127.5m ，幅 0.6 m ，深さ1.5 m の波浪実験水路内に，高さ 0.20 m , 天端幅 0.10 m ，表法・裏法勾配 1 : 2 の堤防模型を設置した．裏法被覆工，根留工はモルタル製と した（図-2.4.2）．移動床は d 50 = 0.2 mm の珪砂（現地換算 6 mm の中礫相当）を用い，層厚 0.05 m ごとに珪砂を敷き均して少量の水を撒いた後，0.1 m 四方の木板で叩いて締固めを行う作業を繰 り返して成形した．なお，移動床の締固め度は 97 〜 98 % であった．移動床の下部は金網を通し て地下水が排水される仕組みとした．この場合，移動床の地下水位は移動床の上面から深さ 0.5 〜
0.6 m にあった．なお，模型実験のデータはFroudeの相似則で整理する．
図-2.4.1 実験水路断面図（模型寸法）
図-2.4.2 堤防模型断面図（模型寸法）
127.5 m
固定床 移動床
波 高
計 堤防模型
流 速 計
越波枡 造
波 機
11.7 m 5 m
止水板
0.74 m 1.5 m
4 m
移動床 0.2 m 表法被覆工
(木製, 固定）
（厚さ 17 mm ）
天端被覆工（木製, 固定）
（長さ 0.1 m, 厚さ 7 mm）
裏法被覆工 (モルタル製）
（厚さ 7 mm）
根留工（モルタル製）
（ 34 mm × 34 mm ） 固定床
止水板
25 (2) 造波条件
造波条件は，修正 Bretschneider - 光易型の不規則波（式 (2.4.1) 参照）で波形勾配は0.02 〜0.04 とし，海岸事業の費用便益分析指針40) での外力設定を参考に，越波流量を 5 段階の階段形状（現
地換算 2.4 時間× 5 段階＝ 12 時間）として越波流量が最大となる第 3 段階の目標越波流量を 3
ケース （現地換算 0.01, 0.05, 0.1 m3/s/m 相当) 設定した（図-2.4.3 ，表-2.4.1 参照）．
𝑆(𝑓) = 0.205 ∙ 𝐻1 32⁄ ∙ 𝑇1 3−4⁄ ∙ 𝑓−5𝑒𝑥𝑝 [−0.75(𝑇1 3⁄ ∙ 𝑓)−4] (2.4.1) ここで，S(f): 周波数スペクトル，H1/3: 有義波高，T1/3: 有義波周期，f: 周波数
(3) 実験ケース
裏法尻付近の構造は図-2.4.4 のとおり8 ケース設定した．実験で用いた根留工，排水工，異形根 留工，ブロックの寸法を図-2.4.5 に示す．根留工，異形根留工，ブロック，裏法被覆工はモルタル 製である．また，排水工はアルミニウム板（JIS 合金番号 A 1050, 純度 99.5% 以上）と塩化ビニル 板を張り合わせてモルタルと同じ比重 (2.1) に調整した．Case 1.3 の盛土は移動床と同じ粒径の材
図-2.4.3 造波条件（越波流量，現地換算値）
表-2.4.1 造波条件データ（現地換算値）
0 0.05 0.1 0.15
0 2.4 4.8 7.2 9.6 12
目標越波流量 0.01 目標越波流量 0.05 目標越波流量 0.1
(時間) ( m3/s/m )
(第 1 段階) (第 2 段階) (第 3 段階) (第 4 段階) (第 5 段階) m3/s/m m3/s/m m3/s/m
堤前水深 有義波高 周期 越波流量
(現地換算計測値)
( m ) ( m ) ( s ) ( m3/s/m )
1, 5 1.68 2.43 6.0 0.0014
2, 4 1.74 2.73 6.6 0.0048
3 1.80 3.03 7.1 0.0098
1, 5 1.65 2.55 6.6 0.0022
2, 4 1.98 3.42 7.7 0.0187
3 2.31 4.26 9.3 0.0505
1, 5 1.68 3.63 8.2 0.0142
2, 4 2.04 4.86 9.3 0.0318
3 2.40 5.88 10.4 0.0987
0.01 m3/s/m
0.05 m3/s/m
0.1 m3/s/m 造波条件
（目標越波流量）
段階
26
料を用いて 1 : 3 の法勾配で裏法被覆工側に腹付けした．Case 1.6 の矢板工はアルミニウム板（JIS
合金番号 A 1050, 純度 99.5% 以上）を用い，根留工と一体化させた．
根留工については，海岸堤防構造の事例41) から当初 17 mm × 17 mm の寸法で実験（以下，Case 0 ）を行ったが，第 3 段階の目標越波流量 0.01 m3/s/m の造波条件で裏法被覆工が移動したことか ら，同じく海岸堤防構造の事例を参考に 34 mm × 34 mm（現地換算 1 m × 1 m , 質量 2.8 t / m 相当）の寸法とした．排水工については構造事例が現場によって様々であることから根留工と同じ 幅，高さで設定した．異形根留工は，a, b の 2 種類を製作したが，いずれもCase 1.1 の根留工と同 じ質量（断面積）になるように設定した．ブロックについては，現地換算で質量が 2 t / 個となるよ うに寸法を設定した．
図-2.4.4 実験ケース（裏法尻付近の構造, 模型寸法）
Case 1.2
根留工＋ 3 列ブ ロック
Case 1.3 根留工＋盛土
Case 1.4
根留工＋排水 工
Case 1.6
根留工＋矢板工
Case 1.7
根留工＋被覆工根継ぎ
Case 1.8
根留工＋段 積みブロック Case 1.5a, 1.5b
異形根留工 a, b
ブロック
(現地 2t / 個相当)
矢板工 (アルミ製）
長さ133 mm 厚さ 1 mm (現地 4 m 相当) 60 mm
（現地 1.8 m 相当）
Case 0, 1.1 根留工
ブロック
(現地 2t /個相当)
