防災科学技術研究所

Technical Note of the National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention:

No.400

December 2015

第

400

^号

日本海溝に発生する地震による確率論的津波ハザード評価の手法の検討防災科学技術研究防災科学技術研究所研究資料第四〇〇号

国立研究開発法人

防災科学技術研究所

日本海溝に発生する地震による確率論的 津波ハザード評価の手法の検討

An Approach to Tsunami Hazard Assessment along the Northeastern Coastal Area in Japan

-Method and Preliminary Results-

表紙図・・・・・日本海溝沿いの海溝型地震による津波ハザード評価の例（地震発生確率モデルをBPTモデルと想定した場合の30年

第372号 長岡における積雪観測資料(34) (2011/12冬期)　31pp．2012年11月発行

第373号 阿蘇山一の宮および白水火山観測井コア試料の岩相記載（付録CD-ROM）　48pp．2013年2月発行 第374号 霧島山万膳および夷守台火山観測井コア試料の岩相記載（付録CD-ROM）　50pp．2013年3月発行 第375号 新庄における気象と降積雪の観測（2011/12年冬期）　49pp．2013年2月発行

第376号 地すべり地形分布図 第51集「天塩・枝幸・稚内」 20葉（5万分の1）．2013年3月発行 第377号 地すべり地形分布図 第52集「北見・紋別」 25葉（5万分の1）．2013年3月発行 第378号 地すべり地形分布図 第53集「帯広」 16葉（5万分の1）．2013年3月発行

第379号 東日本大震災を踏まえた地震ハザード評価の改良に向けた検討　349pp．2012年12月発行 第380号 日本の火山ハザードマップ集　第2版（付録DVD）　186pp．2013年7月発行

第381号 長岡における積雪観測資料 (35) （2012/13 冬期）　30pp．2013年11月発行 第382号 地すべり地形分布図 第54集「浦河・広尾」 18葉（5万分の1）．2014年2月発行 第383号 地すべり地形分布図 第55集「斜里・知床岬」 23葉（5万分の1）．2014年2月発行 第384号 地すべり地形分布図 第56集「釧路・根室」 16葉（5万分の1）．2014年2月発行 第385号 東京都市圏における水害統計データの整備（付録DVD）　6pp．2014年2月発行

第386号 The AITCC User Guide –An Automatic Algorithm for the Identification and Tracking of Convective Cells–　33pp．

2014年3月発行

第387号 新庄における気象と降積雪の観測（2012/13年冬期）　47pp．2014年2月発行 第388号 地すべり地形分布図 第57集 「沖縄県域諸島」 25葉（5万分の1）．2014年3月発行 第389号 長岡における積雪観測資料 (36) （2013/14 冬期）　22pp．2014年12月発行 第390号 新庄における気象と降積雪の観測（2013/14年冬期）　47pp．2015年2月発行

第391号 大規模空間吊り天井の脱落被害メカニズム解明のための Ｅ－ディフェンス加振実験 報告書 －大規模空間吊り天 井の脱落被害再現実験および 耐震吊り天井の耐震余裕度検証実験－　193pp．2015年2月発行

第392号 地すべり地形分布図 第58集 「鹿児島県域諸島」 27葉（5万分の1）．2015年3月発行

第393号 地すべり地形分布図 第59集「伊豆諸島および小笠原諸島」 10葉（5万分の1）．2015年3月発行 第394号 地すべり地形分布図 第60集「関東中央部」 15葉（5万分の1）．2015年3月発行

第395号 水害統計全国版データベースの整備．2015年発行予定

第396号 2015年4月ネパール地震（Gorkha地震)における災害情報の利活用に関するヒアリング調査　58pp．2015年7月発行 第397号 2015年4月ネパール地震(Gorkha地震)における建物被害に関する情報収集調査速報　16pp．2015年9月発行 第398号 長岡における積雪観測資料 (37) （2014/15 冬期）　29pp．2015年11月発行

第399号 東日本大震災を踏まえた地震動ハザード評価の改良（付録DVD）　253pp．2015年12月発行 第331号 E-Defenseを用いた実大RC橋脚（C1-1橋脚）震動破壊実験研究報告書-1970年代に建設された基部曲げ破壊タイ

プのRC橋脚震動台実験（付録- DVD）　107pp．2009年1月発行

第332号 強震ネットワーク　強震データ　Vol. 25（平成20年 No. 1）（CD-ROM版）．2009年3月発行 第333号 強震ネットワーク　強震データ　Vol. 26（平成20年 No. 2）（CD-ROM版）．2009年3月発行

第334号 平成17年度大都市大震災軽減化特別プロジェクトⅡ地盤基礎実験-震動台活用による構造物の耐震性向上研究-

（付録CD-ROM）　62pp．2009年10月発行

第335号 地すべり地形分布図第43集「函館」14葉（5万分の1）．2009年12月発行 第336号 全国地震動予測地図作成手法の検討（7分冊＋CD-ROM版）．2009年11月発行

第337号 強震動評価のための全国深部地盤構造モデル作成手法の検討（付録DVD）．2009年12月発行 第338号 地すべり地形分布図第44集「室蘭・久遠」21葉（5万分の1）．2010年3月発行

第339号 地すべり地形分布図第45集「岩内」14葉（5万分の1）．2010年3月発行 第340号 新庄における気象と降積雪の観測(2008/09年冬期) 33pp．2010年3月発行

第341号 強震ネットワーク　強震データ　Vol. 27（平成21年 No. 1）（CD-ROM版）．2010年3月発行 第342号 強震ネットワーク　強震データ　Vol. 28（平成21年 No. 2）（CD-ROM版）．2010年3月発行

第343号 阿寺断層系における深層ボーリング調査の概要と岩石物性試験結果（付録CD-ROM） 15pp．2010年3月発行 第344号 地すべり地形分布図第46集「札幌・苫小牧」19葉（5万分の1）．2010年7月発行

第345号 地すべり地形分布図第47集「夕張岳」16葉（5万分の1）．2010年8月発行

第346号 長岡における積雪観測資料（31）（2006/07 , 2007/08 , 2008/09 冬期）47pp．2010年9月発行 第347号 地すべり地形分布図第48集「羽幌・留萌」 17葉（5万分の1）．2010年11月発行

第348号 平成18年度大都市大震災軽減化特別プロジェクト実大3層RC建物実験報告書（付録DVD） 68pp．2010年8月発行 第349号 防災科学技術研究所による深層掘削調査の概要と岩石物性試験結果（足尾・新宮・牛伏寺）（付録CD-ROM）12pp．

2010年8月発行

第350号 アジア防災科学技術情報基盤（DRH-Asia)コンテンツ集　266pp．2010年12月発行 第351号 新庄における気象と降積雪の観測（2009/10年冬期）　31pp．2010年12月発行

第352号 平成18年度大都市大震災軽減化特別プロジェクトⅡ木造建物実験 -震動台活用による構造物の耐震性向上研究-

（付録CD-ROM）120pp．2011年1月発行

第353号 地形・地盤分類および常時微動のH/Vスペクトル比を用いた地震動のスペクトル増幅率の推定　242pp． 2011年1月発行

第354号 地震動予測地図作成ツールの開発（付録DVD） 155pp．2011年5月発行

第355号 ARTSにより計測した浅間山の火口内温度分布（2007年4月から2010年3月）　28pp．2011年1月発行 第356号 長岡における積雪観測資料（32）（2009/10 冬期）　29pp．2011年2月発行

第357号 浅間山鬼押出火山観測井コア試料の岩相と層序（付録DVD）　32pp．2011年2月発行 第358号 強震ネットワーク　強震データ　Vol. 29（平成22年 No. 1）（CD-ROM版）．2011年2月発行 第359号 強震ネットワーク　強震データ　Vol. 30（平成22年 No. 2）（CD-ROM版）．2011年2月発行 第360号 K-NET・KiK-net強震データ（1996－2010）（DVD版 6枚組）．2011年3月発行

第361号 統合化地下構造データベースの構築＜地下構造データベース構築ワーキンググループ報告書＞平成23年3月　 238pp．2011年3月発行

第362号 地すべり地形分布図第49集「旭川」 16葉（5万分の1）．2011年11月発行 第363号 長岡における積雪観測資料（33）（2010/11 冬期）　29pp．2012年2月発行 第364号 新庄における気象と降積雪の観測（2010/11年冬期）　45pp．2012年2月発行 第365号 地すべり地形分布図第50集「名寄」 16葉（5万分の1）．2012年3月発行

第366号 浅間山高峰火山観測井コア試料の岩相と層序（付録CD-ROM）　30pp．2012年2月発行

第367号 防災科学技術研究所による関東・東海地域における水圧破砕井の孔井検層データ　29pp．2012年3月発行 第368号 台風災害被害データの比較について（1951年～2008年，都道府県別資料）（付録CD-ROM）19pp．2012年5月発行 第369号 E-Defense を用いた実大RC橋脚（C1-5橋脚）震動破壊実験研究報告書-実在の技術基準で設計したRC橋脚の耐

震性に関する震動台実験及びその解析（付録- DVD）　64pp．2012年10月発行

第370号 強震動評価のための千葉県・茨城県における浅部・深部地盤統合モデルの検討（付録CD-ROM)　410pp．2013年 3月発行

第371号 野島断層における深層掘削調査の概要と岩石物性試験結果（平林・岩屋・甲山）（付録CD-ROM）　27pp．2012年 12月発行

© National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention 2015 防災科学技術研究所研究資料 第400号 –編集委員会–

平成27年 12月 24日 発行

※防災科学技術研究所の刊行物については，ホームページ（http://dil-opac.bosai.go.jp/publication/）をご覧下さい．

編集兼 国立研究開発法人

発行者 防 災 科 学 技 術 研 究 所

〒305-0006

茨 城 県 つ く ば 市 天 王 台3－1 電話 (029)863-7635

http://www.bosai.go.jp/

印刷所 松 枝 印 刷 株 式 会 社 茨城県常総市水海道天満町2438

（委員長） 下川 信也

（委　員）

森川 信之 木村 尚紀

平島 寛行 佐々木智大

三好 康夫

（事務局）

臼田裕一郎 横山 敏秋

（編集・校正） 樋山 信子

*1国立研究開発法人　防災科学技術研究所

*2 応用地質株式会社

*3 国際航業株式会社

*4 伊藤忠テクノソリューションズ株式会社

藤原広行^*1・平田賢治^*1・中村洋光^*1・長田正樹^*1・森川信之^*1・河合伸一^*1・大角恒雄^*1・ 青井　真

*

¹・松山尚典^*2・遠山信彦^*2・鬼頭　直^*2・村嶋陽一^*3・村田泰洋^*3・井上拓也^*3・

斎藤　龍^*3・秋山伸一^*4・是永眞理子^*4・阿部雄太^*4・橋本紀彦^*4

An Approach to Tsunami Hazard Assessment along the Northeastern Coastal Area in Japan -Method and Preliminary Results-

Hiroyuki FUJIWARA^*1, Kenji HIRATA^*1, Hiromitsu NAKAMURA^*1, Masaki OSADA^*1, Nobuyuki MORIKAWA^*1, Shinichi KAWAI^*1, Tsuneo OHSUMI^*1, Shin AOI^*1, Hisanori MATSUYAMA^*2, Nobuhiko TOYAMA^*2, Tadashi KITOU^*2, Yoichi MURASHIMA^*3, Yasuhiro MURATA^*3, Takuya INOUE^*3,

Ryu SAITO^*3, Shinichi AKIYAMA^*4, Mariko KORENAGA^*4, Yuta ABE^*4, and Norihiko HASHIMOTO^*4

*1 National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention

*2 OYO corporation

*3 Kokusai Kogyo Co., LTD.

*4 Itochu Techno-Solutions Corporation

1.

はじめに ... 1

1.1

経緯 ... 1

1.2

全国を概観した確率論的津波ハザード評価の概要 ... 1

1.3

地域を限定した確率論的津波浸水ハザード評価手法の検討の概要 ... 3

2.

確率論的津波ハザード評価の方法に関する既往技術の概観 ... 4

2.1

確率論的津波ハザード評価の手法に関する既往研究 ... 4

2.1.1 地震・津波のハザード評価の手法 ... 4

2.1.1.1 確率論的地震ハザード評価の手法 ... 4

2.1.1.2 確率論的津波ハザード評価の手法 ... 5

2.1.1.3 発生確率の評価方法 ... 7

2.1.1.4 津波ハザード評価における不確実性の扱い ... 7

2.1.2 海外での研究事例 ... 10

2.2

津波発生源および日本周辺での地震活動にともなう津波... 12

2.2.1　津波発生源 ... 12

2.2.2　日本周辺での地震活動に伴う津波 ... 13

2.2.3　津波痕跡に関する資料 ... 14

2.3

津波の発生および伝播に関する計算手法 ... 20

2.3.1　地形モデルの作成方法，使用されているデータ，データの精度について ... 20

2.3.2　シミュレーション手法 ... 34

3.

日本海溝沿いに発生する地震による確率論的津波ハザード評価の手法に関する検討 ... 39

3.1

確率論的津波ハザード評価の基本的な考え方 ... 39

3.2

地震の発生可能性のモデル ... 41

3.3

特性化波源断層モデルの設定の方法 ... 47

3.3.1 特性化波源断層モデルによる津波波源設定の基本的な方針 ... 47

3.3.2 津波を発生する地震のスケーリング則（地震モーメント Mo

と断層面積

S

の経験的な関係）

49 3.3.3 波源域の剛性率μについて ... 52

3.3.4 すべり不均質の設定 ... 53

3.3.5 津波地震の Mt

の設定 ... 68

3.3.6 要素断層の設定と断層パラメータ ... 70

3.4

特性化断層モデル群 ... 73

3.5

地形モデルの作成 ... 81

3.5.1　地形モデルの作成 ... 81

3.5.2　日本海溝周辺を対象とした概略地形モデル ... 81

3.6

初期水位分布計算の方法 ... 86

3.6.1 浅い断層に対する地盤変動量解析手法 ... 86

3.6.2 水平変動を考慮した地盤変動量解析手法 ... 92

3.6.3 梶浦フィルターの検討 ... 94

3.7

津波予測計算の結果 ... 98

3.7.1 津波高さ予測計算の条件 ... 98

3.7.2 最大水位上昇量 ... 99

3.7.3 津波到達時間 ... 108

3.7.5 津波高さの評価地点の検討 ... 112

3.7.5.1　既存の検討事例による最大水位上昇量の評価位置 ... 112

3.7.5.2　代表的な地域での最大水位上昇量の挙動 ... 113

3.8

津波高さに関わる不確実性の検討 ... 121

3.8.1　すべり不均質によるバラツキ (

σ_不均質

)

の定量的検討 ... 122

3.8.2　再現性のバラツキ (

σ_再現誤差

)

の検討 ... 129

3.8.3　バラツキの打ち切り範囲の検討 ... 132

4.

確率論的津波ハザードの検討 ... 133

4.1

地震発生確率モデル設定の基本的考え方 ... 133

4.2

発生確率の設定 ... 134

4.2.1　長期評価されている地震の発生確率 ... 134

4.2.1.1　東北地方太平洋沖型の地震 ... 134

4.2.1.2　単独領域の地震（三陸沖北部の地震） ... 137

4.2.1.3　単独領域の地震（宮城県沖の地震） ... 139

4.2.1.4　単独領域の地震（三陸南部海溝寄りの地震） ... 140

4.2.1.5　津波地震 ... 141

4.2.1.6　プレート内地震（正断層型） ... 142

4.2.2　長期評価されていない地震の発生確率 ... 142

4.2.2.1　最大クラスの地震 ... 142

4.2.2.2　その他の連動型地震 ... 142

4.2.2.3　震源を特定しにくい地震 ... 142

4.2.2.4　長期評価されていない地震の発生確率の設定 ... 142

4.2.3　設定した発生確率の確認 ... 144

4.3

ハザードカーブの作成 ... 144

4.3.1　計算条件 ... 144

4.3.2　ハザードカーブの作成結果 ... 146

5.

モデル地区を対象とした詳細ハザード評価の方法についての検討 ... 163

5.1

確率論的に浸水の危険度を評価した事例 ... 163

5.2

検討の方法 ... 165

5.2.1　地形モデルの作成 ... 165

5.2.2　津波予測計算の条件 ... 166

5.2.3　沿岸での津波高さ ... 168

5.2.4　陸上における最大浸水深 ... 171

5.2.5　代表点での水位時系列変化 ... 175

5.2.6　津波の到達時間 ... 175

5.3

確率論的津波浸水ハザードマップへの検討 ... 176

5.4

まとめと課題 ... 177

6.

まとめと今後の課題 ... 180

引用文献 ... 184

謝辞 ... 190

津波解析結果抽出地点図集

付属資料（付属

DVD）

付属資料

1　特性化波源断層モデル図集

付属資料

2　津波予測計算結果図集

1. は じ め に 1.1 経 緯

2011 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 に よ っ て 津 波 に よ る 甚 大 な 被 害 が 発 生 し た ．こ の 地 震 は 従 前 の 防 災 対 策 の 想 定 を 上 回 る 規 模 で あ り ，そ れ に 伴 っ て 東 北 日 本 の 太 平 洋 岸 全 域 が 歴 史 上 稀 に 見 る 巨 大 な 津 波 に 見 舞 わ れ た ．こ の 地 震・津 波 の 経 験 か ら ，従 前 の 防 災 対 策 全 般 に 多 く の 課 題 が あ る こ と が 指 摘 さ れ て い る ．ま た 一 般 市 民 に お い て も ，過 去 に 経 験 し た こ と の 無 い ほ ど 大 き な 規 模 の 災 害（ 地 震・津 波 ）が 存 在 す る と の 意 識 が 生 ま れ ，災 害 へ の 備 え の 必 要 性 ，対 策 の 在 り 様 が 被 災 地 の 行 政 や 住 民 の み な ら ず 広 く 認 識 さ れ る よ う に な っ て い る ．

こ の 大 災 害 の 経 験 に 基 づ い て ，災 害 基 本 法 が 2012 年 に 一 部 改 正 さ れ る と と も に ， 中 央 防 災 会 議 で は 2011 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 の 発 生 直 後 よ り「 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 」

（http://www.bousai.go.jp/kaigirep/chousakai/

tohokukyokun/index.html） を 発 足 さ せ ， 津 波 の 防 災 対 策 全 般 の 見 直 し の 契 機 と し ，近 い 将 来 に 発 生 す る と 懸 念 さ れ て い る 南 海 ト ラ フ 沿 い や 相 模 ト ラ フ 沿 い の 巨 大 地 震 に つ い て 防 災 基 本 計 画 な ど を 改 め て 策 定 し た （ 中 央 防 災 会 議 ， 2014a，2014b）．

さ ら に ，国 は「 津 波 防 災 地 域 づ く り に 関 す る 法 律（ 平 成 23年 法 律 第123 号 ）」を 制 定 し ，都 道 府 県 に は 津 波 浸 水 想 定 の 実 施 を ，市 町 村 に は 防 災 地 域 づ く り の た め の 推 進 計 画 を 作 成 す る こ と を 求 め て い る ．こ の よ う な 施 策 を 支 援 す る た め 国 は 「 津 波 浸 水 想 定 の 設 定 の 手 引 き 」（ 国 土 交 通 省 ・ 国 土 技 術 政 策 総 合 研 究 所 ， 2012） を 策 定 し た ．こ の よ う な 動 き に 伴 っ て ，海 岸 線 を 持 つ 多 く の 都 道 府 県 で は ，2011 年 ～2014年 に か け 浸 水 範 囲 を 想 定 す る 作 業 を 行 っ て お り ， そ の 成 果 は 浸 水 予 測 図 と し て 市 民 に 公 開 さ れ て い る （ 例 え ば ， 茨 城 県 ，2012）． 都 道 府 県 の 想 定 に お い て は ，過 去 に 発 生 し た 大 地 震 を 参 考 と し つ つ も ，当 該 地 域 に 被 害 を 与 え う る 巨 大 な 地 震 を 各 都 道 府 県 が 独 自 に 設 定 し ，そ れ に 伴 う 津 波 浸 水 区 域 を 設 定 す る こ と が 多 い た め ，隣 接

す る 都 道 府 県 に よ る 津 波 浸 水 想 定 の 結 果 に 差 異 が 見 ら れ る こ と が あ る 点 な ど が 課 題 と さ れ て い る ．

地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 は 一 連 の 海 溝 型 地 震 に つ い て の 長 期 評 価 の 見 直 し に 着 手 し ，現 在 ま で に 日 本 海 溝 沿 い の 地 震 評 価 の 改 訂（ 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 地 震 調 査 委 員 会（ 以 下 ，地 震 調 査 委 員 会 と 呼 ぶ ），2011） 及 び 南 海 ト ラ フ 沿 い の 地 震 評 価 の 改 訂（ 地 震 調 査 委 員 会 ，2013）を お こ な い そ の 結 果 を 公 表 し て い る ．さ ら に ，2013 年 （ 平 成 25 年 ）3 月 に は ， 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 地 震 調 査 委 員 会 に 津 波 評 価 部 会 を 設 置 し ， 地 震 に よ り 発 生 す る 津 波 の 予 測 手 法 を 検 討 す る と と も に ，そ れ を 用 い た 津 波 の 評 価 を 行 う こ と と し ， そ の た め の 検 討 を 現 在 実 施 中 で あ る ．

国 立 研 究 開 発 法 人 防 災 科 学 技 術 研 究 所 で は ， 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 に お け る 津 波 評 価 に 関 わ る 取 組 み と 関 連 し て ，全 国 を 対 象 と し た 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 手 法 の 開 発 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト を 2012 年 度 に 立 ち 上 げ た ． こ の プ ロ ジ ェ ク ト で は 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 に よ る 長 期 評 価 お よ び 地 震 動 予 測 地 図 を 踏 ま え ，科 学 的 知 見 に 基 づ い た 最 大 津 波 高 さ 等 の 評 価 を 行 い ，津 波 ハ ザ ー ド 情 報（ 発 生 確 率 ，沿 岸 最 大 津 波 高 さ 等 ）を 広 く 提 供 す る こ と を 目 的 と し た 研 究 を 進 め て き た ． 本 報 告 書 で は ， 当 プ ロ ジ ェ ク ト の 2012 年 度 ，2013年 度 及 び ，2014 年 度 の 実 施 内 容 を も と に ，日 本 海 溝 沿 い で 発 生 す る 地 震 津 波 に よ る 沿 岸 最 大 津 波 高 さ に 関 わ る ハ ザ ー ド 評 価 に つ い て ，現 在 ま で に お こ な っ て き た 手 法 の 検 討 及 び ，そ れ に 基 づ く 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 結 果 に つ い て 取 り ま と め る ．な お ，本 報 告 書 の 内 容 は 将 来 の さ ら な る 検 討 に よ っ て 改 訂 さ れ る べ き も の を 含 ん で い る こ と に 注 意 さ れ た い ．

1.2 全 国 を 概 観 し た 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 の 概 要

将 来 発 生 す る 可 能 性 の あ る 津 波 に つ い て ，そ の 津 波 高 さ に 関 わ る ハ ザ ー ド 評 価 を 行 う と き ， 歴 史 記 録 や 観 測 事 実 な ど の 過 去 の 事 例 の み を 考 慮 し て ，あ る 特 定 の 想 定 地 震・津 波 を 設 定 し ， 津 波 を 評 価 す る 従 来 の 手 法 の 限 界 は 2011 年 東

－

2－

北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 の 規 模 が そ の よ う な 方 法 に よ っ て 予 測 で き な か っ た 事 実 が 明 白 に 物 語 っ て い る ．こ の 反 省 か ら ，例 え ば 南 海 ト ラ フ 沿 い の 地 震 評 価 （ 地 震 調 査 委 員 会 ，2013） は ， 将 来 発 生 し う る 地 震 の 発 生 時 期 や 規 模 の 不 確 実 性 と と も に ，不 均 質 す べ り の 多 様 性 な ど も 考 慮 さ れ ，そ の 評 価 が 改 訂 さ れ て い る ．こ の よ う な 不 確 実 性 を と も な う 自 然 現 象 を 扱 う 1 つ の 技 術 的 な 枠 組 み と し て 確 率 論 的 ハ ザ ー ド 評 価 の 方 法 が あ る¹． 確 率 論 的 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 は 「 全 国 地 震 動 予 測 地 図 」（ 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 ，http://www.jishin.go.jp/main/p_hyoka04.htm） に お い て す で に 採 用 さ れ て お り ，ま た 特 定 重 要 施 設 に 対 す る ハ ザ ー ド 評 価 と い う 観 点 か ら ，土 木 学 会 原 子 力 土 木 委 員 会 津 波 評 価 部 会(2009) や 原 子 力 安 全 基 盤 機 構(2014)の 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 に お い て も 積 極 的 に 取 り 入 れ ら れ て い る ．

本 報 告 書 に お い て は ，津 波 発 生 原 因 の 大 半 を 占 め る 沈 み 込 む プ レ ー ト の 運 動 に 伴 っ て 発 生 す る 海 溝 型 地 震 を 対 象 に ，そ れ に 伴 っ て 発 生 す る 津 波 に 関 す る 確 率 論 的 ハ ザ ー ド 評 価 を 広 域 的 に 行 う た め の 手 法 を 検 討 す る と と も に ，日 本 海 溝 沿 い の 海 溝 型 地 震 を 例 に と り そ の 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 の 試 算 を 行 っ た ．試 算 の 手 順 の 概 要 は 以 下 の 通 り で あ る ；

1) 地 震 調 査 委 員 会 （2011） の 日 本 海 溝 沿 い の 地 震 活 動 評 価 に お け る 地 震 の 分 類 を 参 考 に ， 日 本 海 溝 （ 三 陸 沖 北 部 か ら 房 総 沖 ま で の 範 囲 ）の 将 来 の 地 震 活 動 を モ デ ル 化 す る ． こ の 場 合 ， 地 震 調 査 委 員 会(2011)に よ っ て 評 価 さ れ て い る 地 震 の う ち 複 数 の 領 域 を 震 源 域 と す る 地 震 や ，繰 り 返 し 発 生 す る 地 震 と し て 評 価 さ れ て い る 地 震 を 上 回 る 規 模 の 地 震 ，単 独 の 領 域 で 発 生 し う る 可 能 性 の あ る 地 震 よ り も 小 規 模 な 背 景 的 な 地 震 活 動 の 地 震（ 本 報 告 書 の 試 算 で は Mw7.0～

1 津 波 ハ ザ ー ド （tsunami hazard） と い う 用 語 は ， 政 府 間 海 洋 学 委 員 会 （IOC，2013） に よ れ ば ， あ る 地 点 に お い て あ る 規 模 の 津 波 が 来 襲 す る 「 確 率 」 と 定 義 さ れ て い る ．（ 原 文 ：The probability that a tsunami of a particular size will strike a particular section of coast． ）

Mw8.3 の 地 震 ） を 考 慮 す る こ と に よ り ， Mw7.0 か ら Mw9.4 ま で の 規 模 の 地 震 に つ い て ，特 性 化 波 源 断 層 モ デ ル を 設 定 す る こ と に よ っ て モ デ ル 化 を 行 っ て い る ．

2) モ デ ル 化 し た 地 震 の 発 生 確 率 を 評 価 す る ． こ こ で は ，発 生 確 率 を 設 定 す る に あ た っ て ， 2 通 り の 地 震 の 発 生 確 率 モ デ ル を 考 え る ． 1 つ 目 は ， 想 定 す る す べ て の 地 震 は 定 常 ポ ア ソ ン 分 布 で 表 現 さ れ る 確 率 過 程（ 定 常 ポ ア ソ ン 過 程 あ る い は 単 に ポ ア ソ ン 過 程 ）に 従 っ て 発 生 す る と 仮 定 す る 発 生 モ デ ル で あ る ．2 つ 目 は ， 地 震 調 査 委 員 会 の 地 震 評 価 で BPT(Brownian Passage Time)分 布 に 従 う 更 新 過 程 に よ る 発 生 確 率 が 与 え ら れ て い る 地 震 に つ い て は そ の 確 率 を 用 い ，そ れ 以 外 の 地 震 に つ い て は 定 常 ポ ア ソ ン 過 程 を 仮 定 し た 発 生 確 率 の 双 方 を 用 い た 混 合 モ デ ル で あ る ．こ の 2通 り の モ デ ル に つ い て そ れ ぞ れ 確 率 を 設 定 し た ．

3) モ デ ル 化 さ れ た 地 震 に よ る 津 波 高 さ を 推 定 す る 手 法 と し て ， 数 値 計 算 （ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン ）に よ っ て 得 ら れ る 沿 岸 で の 津 波 高 さ の 計 算 値 か ら 最 大 水 位 上 昇 量 を 採 用 し た ．地 震 の 発 生 の 位 置 や 規 模 が 同 じ で あ っ て も す べ り 分 布 が 異 な る と 沿 岸 に 来 襲 す る 津 波 の 様 相 が 異 な る こ と ，津 波 伝 播 と く に 沿 岸 域 の 津 波 の 挙 動 に は 強 い 非 線 形 性 が 認 め ら れ る こ と な ど の 理 由 か ら ，全 国 地 震 動 予 測 地 図 で 地 震 動 を 推 定 す る た め に 用 い ら れ て い る の と 同 種 の 簡 易 的 手 法 に よ る 津 波 高 さ の 推 定 は 採 用 し な か っ た ． 4) 数 値 計 算 に よ っ て ，想 定 し た 波 源 断 層 モ デ

ル の 数 Nに 相 当 す る ，あ る 沿 岸 地 点 で の N 個 の 最 大 水 位 上 昇 量 を 得 る ．あ る 評 価 期 間 T 内 に ， あ る 沿 岸 地 点 が ， あ る 基 準 高 さ h を 超 え る 津 波 Hに 見 舞 わ れ る 確 率 P（ 超 過

確 率 ） を ， 各 々 の 波 源 断 層 モ デ ル の 発 生 確 率 お よ び 沿 岸 地 点 に お け る 津 波 高 さ の 予 測 値 （ 最 大 水 位 上 昇 量 ） か ら 合 成 す る ． こ の 合 成 情 報 を ， 縦 軸 に 超 過 確 率 P， 横 軸 に 対 応 す る 基 準 高 さ hを プ ロ ッ ト し た ，ハ ザ ー ド カ ー ブ と し て 表 現 す る ．ハ ザ ー ド カ ー ブ の 合 成 に あ た っ て は ，地 震 の 発 生 確 率 モ デ ル と し て 上 記 2通 り の 設 定 を し た こ と か ら ， そ れ ぞ れ の 発 生 確 率 モ デ ル を 採 用 し ， 2通 り の ハ ザ ー ド カ ー ブ を 試 算 す る ．

1.3 地 域 を 限 定 し た 確 率 論 的 津 波 浸 水 ハ ザ ー ド 評 価 手 法 の 検 討 の 概 要

地 方 自 治 体 や 市 民 レ ベ ル で 津 波 災 害 の 抑 止 ， 減 災 な ど の 方 策 を 検 討 す る 場 合 に は ，沿 岸 で の 津 波 高 さ の み な ら ず ，浸 水 範 囲 ，浸 水 深 さ ，到 達 時 刻 な ど 津 波 の 陸 域 へ の 遡 上 に 関 わ る 情 報 が 必 要 で あ る ．し か し ，陸 域 へ の 津 波 の 遡 上 現 象 を 正 確 に 評 価 す る に は ，沿 岸 で の 津 波 高 さ の 予 測 を す る 場 合 に 比 べ 一 段 と 精 緻 な 計 算 を 実 施 す る 必 要 が あ り ，そ の た め に は 沿 岸 域（ 津 波 が 遡 上 す る 可 能 性 が あ る 陸 地 及 び 沿 岸 海 域 で の 引 き 波 や 津 波 の 反 射・回 折 な ど の 現 象 を 考 慮 す べ き 範 囲)に つ い て 地 形 を 詳 細 に モ デ ル 化 す る 必 要 が あ る ．「 津 波 浸 水 想 定 の 設 定 の 手 引 き 」 (国 土 交 通 省・国 土 技 術 政 策 総 合 研 究 所 ，2012) で は ， 遡 上 解 析 を 行 う た め に は 10 m程 度 以 下 の 詳 細 さ の 地 形 モ デ ル が 必 要 で あ る と し て い る ．し か し 全 国 の 沿 岸 を 対 象 に こ の よ う な 詳 細 さ で 数 値 化 し て い る 地 形 デ ー タ は 今 の と こ ろ ま だ 整 備 の 段 階 に あ る （ 例 え ば ， 国 土 地 理 院 ， 2013）．

こ の よ う な 技 術 的 な 条 件 が あ る も の の ，評 価 対 象 の 地 域 を あ る 範 囲 に 限 定 す る こ と に よ り ， 確 率 論 的 津 波 浸 水 ハ ザ ー ド の 評 価 方 法 に 関 す る 手 法 や 考 え 方 を 検 討 す る こ と は 可 能 で あ る ． 本 報 告 書 で は ，確 率 論 的 津 波 浸 水 ハ ザ ー ド の 評 価 方 法 を 検 討 し た ．検 討 の 概 要 は 以 下 の 通 り で あ る ；

1) あ る 特 定 の 地 域（ 本 検 討 で は 岩 手 県 南 部 県 境 に 位 置 す る 陸 前 高 田 市 の 広 田 湾 沿 岸 を 選 定 し て い る ） に お い て ， 堤 防 を 越 流 し 津

波 が 遡 上 す る 可 能 性 の あ る 最 大 水 位 上 昇 量 と な る 波 源 断 層 モ デ ル 群 を 選 定 す る ． 2) 選 定 し た 波 源 断 層 モ デ ル す べ て に つ い て

詳 細 地 形 モ デ ル を 用 い た 津 波 伝 播 ・ 遡 上 計 算 を 再 度 行 っ て ， 浸 水 の 範 囲 ， 浸 水 の 深 さ な ど を 推 定 す る ．

3) 選 定 し た 波 源 断 層 モ デ ル の 地 震 の 発 生 確 率 と 特 定 の 地 点 で の 浸 水 発 生 頻 度 か ら ，陸 上 の 浸 水 ハ ザ ー ド を 評 価 し ，そ れ に 基 づ い て 浸 水 確 率 予 測 マ ッ プ を 試 作 す る ． 本 資 料 で 検 討 し た 手 法 の 妥 当 性 の 確 認 や 高 度 化 ，お よ び 全 国 へ の 展 開 す る 方 法 に つ い て は ， 情 報 の 利 活 用 の 側 面 か ら の 議 論 と 検 討 を 踏 ま え る 必 要 も あ る こ と か ら ，引 き 続 き 今 後 の 課 題 と す る ．

な お ，本 資 料 で の 津 波 の 高 さ に 関 わ る 用 語 に つ い て は 以 下 の よ う に 取 り 扱 っ た ．「 津 波 高 さ 」 は ，一 般 に 沿 岸 で の 津 波 の 大 き さ や 規 模 な ど を 表 す 際 の 海 面 の 高 さ に つ い て の 総 称 と し て 使 用 し た ．特 に 断 ら な い 限 り 津 波 ハ ザ ー ド を 評 価 す る 指 標 と し て ，津 波 に よ っ て 発 生 す る 沿 岸 で の 最 大 の 海 面 の 高 さ を「 最 大 津 波 高 さ 」あ る い は「 最 大 水 位 上 昇 量 」と 呼 ぶ こ と を 基 本 と し た ． こ こ で ，「 最 大 水 位 上 昇 量 」は 本 資 料 の 検 討 の た め に 行 っ た 津 波 予 測 計 算（ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン ） に よ る 海 面 変 動 計 算 結 果 で あ り ，地 震 直 後 の 静 水 面（ 地 震 直 前 に 東 京 湾 平 均 海 水 面 T.P. 0mに 位 置 し て い た 静 水 面 が ，想 定 す る 地 震 の 活 動 に 伴 う 地 殻 変 動 に よ っ て 沈 降 あ る い は 隆 起 し た 静 水 面 ）か ら 測 っ た 海 面 の 最 大 水 位 と 定 義 す る ． そ の 他 の 例 外 と し て ，文 献 等 を 引 用 し た と こ ろ に お い て は 当 該 文 献 で の 用 例 に 従 っ た 場 合 も あ る ．

2. 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 の 方 法 に 関 す る 既 往 技 術 の 概 観

2.1 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 に 関 す る 既 往 研 究

2.1.1 地 震 ・ 津 波 の ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法

本 節 で は ，地 震 お よ び 津 波 の 確 率 論 的 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 に つ い て ，既 往 研 究 に 基 づ い て レ ビ ュ ー す る ．現 段 階 の 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 は こ れ に 先 行 し て 防 災 科 学 技 術 研 究 所 が 研 究 開 発 し て き た 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 の 枠 組 み を 基 に し て お り ，こ こ で は ま ず 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 に つ い て 述 べ る ．つ ぎ に ，確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 手 法 の 流 れ を 踏 ま え た 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 に つ い て 概 観 す る ．

2.1.1.1 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 手 法

地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 地 震 調 査 委 員 会（ 以 下 ， 地 震 調 査 委 員 会 と 呼 ぶ ）は「 確 率 論 的 地 震 動 予 測 地 図 」の 作 成 の 中 で 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 を 議 論 し て き た ．日 本 国 内 に は 多 く の 活 断 層 や 海 域 で 発 生 す る 大 地 震 の ほ か ，ど こ で 起 き る か 特 定 し に く い 地 震 も あ り ，こ れ ら の 地 震 に よ っ て 生 じ る 強 い 揺 れ（ 強 震 動 ）に 見 舞 わ れ る 危 険 性 は 全 国 ど こ に で も あ る ．確 率 論 的 地 震 動 予 測 地 図 作 成 に お け る 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 は ，あ る 地 点 に お い て 将 来 発 生 す る 地 震 動 の 強 さ ，評 価 期 間 ，あ る 地 震 動 強 さ を 超 え る 確 率 ， の 3 つ の 関 係 を 評 価 す る も の で あ る ． そ し て ，3つ の う ち 2 つ を 固 定 し ， 残 る 1つ を 求 め た う え ，そ れ の 空 間 的 分 布 を 地 図 上 に 表 現 し た も の が 確 率 論 的 地 震 動 予 測 地 図 と な る（ 防 災 科 学 技 術 研 究 所 ，2004）．

確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 は 不 確 実 性 の 存 在 を 前 提 と し て 地 震 動 を 評 価 し て い る ．不 確 実 性 は ， 偶 然 的 不 確 実 性(aleatory uncertainty)と 認 識 論 的 不 確 実 性(epistemic uncertainty)の 2 つ に 大 別 さ れ る ．偶 然 的 不 確 実 性 は ，現 象 固 有 の ラ ン ダ ム 性 （ 偶 然 性 ） に よ る も の で ，如 何 に 精 緻 な 予 測 モ デ ル を 得 る こ と が で き ，こ れ を 用 い て も そ れ 以 上 減 じ る こ と が で き な い と い う 性 質 を 有 す る ．

一 方 ，認 識 論 的 不 確 実 性 は ，現 象 に 関 す る 知

識 の 不 足 に よ る も の で ，よ り 優 れ た 予 測 モ デ ル が 将 来 得 ら れ れ ば 減 じ る こ と が 期 待 さ れ る ．実 際 の 確 率 論 的 ハ ザ ー ド 評 価 に お い て は ，研 究 者 間 の 意 見 の 相 違 は 認 識 論 的 不 確 実 性 に 分 類 さ れ ，予 測 す べ き 現 象 の モ デ ル 化 や そ の ハ ザ ー ド 評 価 プ ロ セ ス に 含 ま れ る 不 確 定 性 等 を 表 現 し て い る ．

以 下 に ，「 確 率 論 的 地 震 動 予 測 地 図 」に お け る ハ ザ ー ド 評 価 の 全 体 な 流 れ を 説 明 す る ．① 地 震 の 発 生 可 能 性 の 評 価 ，② 震 源 モ デ ル の 設 定 ，③ 地 下 構 造 モ デ ル の 設 定 ， ④ 強 震 動 の 予 測 計 算 ，

⑤ ハ ザ ー ド カ ー ブ の 作 成 ，の 手 順 と な る（ 図 2.1- 1）．

① 地 震 の 発 生 可 能 性 の 評 価

活 断 層 調 査 や 過 去 の 地 震 発 生 記 録 お よ び 解 析 結 果 等 に 基 づ い て ，ど こ で ど の よ う な 地 震 が 発 生 す る か 想 定 す る ．想 定 す る 各 地 震 の 発 生 確 率 は ，基 本 的 に 地 震 調 査 委 員 会 の 長 期 評 価 を 参 考 に し て 設 定 す る ．長 期 評 価 が さ れ て い な い 地 震 に つ い て は ，地 震 が 発 生 す る 地 域 の 過 去 の 地 震 活 動 の 規 模 別 頻 度 分 布 か ら ，規 模 別 の 確 率 モ デ ル を 作 成 し て 設 定 す る ．発 生 確 率 の モ デ ル と し て は ，発 生 確 率 が 時 間 の 経 過 に 対 し て 一 定 で あ る 定 常 ポ ア ソ ン 過 程 と ，前 回 の 地 震 発 生 か ら の 経 過 時 間 に よ っ て 発 生 確 率 が 変 化 す る 更 新 過 程 が あ る ．更 新 過 程 の 場 合 ，ハ ザ ー ド 評 価 を 行 う 基 準 日 の 設 定 に よ り ，発 生 確 率 が 変 化 す る こ と と な る ．発 生 す る 地 震 の 規 模 の バ ラ ツ キ や

図2.1-1 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド 評 価 の 流 れ

手 法 そ の も の に 含 ま れ る 誤 差 は ，現 状 で は 予 測 不 可 能 と 考 え ら れ る 不 確 実 性 で あ り ，適 当 な 確 率 モ デ ル を 適 用 し て バ ラ ツ キ を 与 え る こ と で ， ハ ザ ー ド カ ー ブ の 中 で 考 慮 さ れ る 要 因 と な る ．

② 震 源 モ デ ル の 設 定

揺 れ の 強 さ は ，一 般 的 に 震 源 断 層 の 地 震 規 模 が 大 き い ほ ど ，ま た 震 源 断 層 に 近 い ほ ど 大 き く な る ．こ こ で は 強 震 動 の 評 価 を 行 う た め に ，① で 想 定 し た 全 て の 地 震 に 対 し 長 期 評 価 に 基 づ い て 震 源 と な る 断 層 面 の 位 置 形 状 ，地 震 規 模 等 の モ デ ル を 設 定 す る ．長 期 評 価 が さ れ て い な い 規 模 の 小 さ い 地 震 に つ い て は ，評 価 領 域 の 特 徴 に 応 じ て 一 様 に 震 源 を 設 定 す る ．

③ 地 下 構 造 モ デ ル の 設 定

地 震 動 の 強 さ は ，一 般 に 伝 播 す る 距 離 と 共 に 減 衰 す る が ，地 下 浅 部 の 速 度 構 造 の 影 響 に よ り 大 き く 変 化 す る ．そ こ で ，震 源 か ら 地 震 基 盤 ま で の 広 域 的 な 速 度 構 造 モ デ ル ，地 震 基 盤 か ら 工 学 的 基 盤 ま で の 深 部 構 造 モ デ ル ，さ ら に 強 震 動 評 価 に 最 も 影 響 の 強 い 地 表 付 近 の 浅 部 地 下 構 造 モ デ ル を 作 成 し ，そ れ ら の モ デ ル を 用 い て 強 震 動 を 評 価 す る ．

④ 強 震 動 の 予 測 計 算

地 表 の 揺 れ の 推 定 は ，2 段 階 の 計 算 で 行 う ． ま ず ，評 価 対 象 領 域 の 工 学 的 基 盤 上 面 で の 揺 れ を 推 定 し ，次 に ③ で 得 た 浅 い 地 盤 構 造 の 影 響 を 加 え て 地 表 の 揺 れ の 強 さ を 算 出 す る ．「 確 率 論 的 地 震 動 予 測 地 図 」で は ，工 学 的 基 盤 で の 揺 れ の 推 定 に は ， 経 験 的 に 得 ら れ た 「 距 離 減 衰 式 」 に よ っ て 推 定 す る 方 法 を 用 い て い る ．

⑤ ハ ザ ー ド カ ー ブ の 作 成

各 地 震 の 強 震 動 の 推 定 に は ，地 震 発 生 位 置 や 震 源 メ カ ニ ズ ム の 不 確 実 さ や 距 離 減 衰 式 の 誤 差 ，地 下 構 造 モ デ ル の 誤 差 な ど ，様 々 な 不 確 実 性 が 内 在 し て い る ．こ れ ら の 不 確 実 性 は「 偶 然 的 不 確 実 性 」と し て 確 率 モ デ ル に よ っ て 考 慮 し ， 個 々 の 強 震 動 予 測 結 果 か ら 確 率 分 布 へ 変 換 す る ．得 ら れ た 確 率 分 布 に 対 し ，① で 設 定 し た 発 生 確 率 を 反 映 す る こ と で ，個 々 の 地 震 に つ い て 強 震 動 の 超 過 確 率 分 布 が 得 ら れ る ．最 後 に ，全 て の 地 震 の 影 響 を 統 合 し た 条 件 付 き 超 過 確 率 を 計 算 し ，対 象 地 点 の ハ ザ ー ド カ ー ブ を 作 成 す る ．

以 上 の 手 順 に 基 づ い て ，各 評 価 地 点 に お い て ハ ザ ー ド カ ー ブ を 計 算 す る ．「 確 率 論 的 地 震 動 予 測 地 図 」は こ の ハ ザ ー ド カ ー ブ か ら ，例 え ば

「30 年 間 の 超 過 確 率 6%と な る 地 震 動 強 さ 」 や

「 震 度 6 弱 と な る 50 年 間 の 超 過 確 率 」 な ど を 分 布 図 と し て 作 成 し て い る (http://www.j- shis.bosai.go.jpか ら 参 照 で き る)．

2.1.1.2 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 の 手 法 日 本 国 内 に お け る 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 手 法 の 既 往 研 究 と し て は ，土 木 学 会 原 子 力 土 木 委 員 会 津 波 評 価 部 会（ 以 下 ，土 木 学 会 と 呼 ぶ ） が 提 案 し て い る「 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 解 析 の 方 法 」（ 土 木 学 会 ，2009）と ，独 立 行 政 法 人 原 子 力 安 全 基 盤 機 構（ 以 下 ，JNESと 呼 ぶ ）が 実 施 し た 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価（2012，2014） が 挙 げ ら れ る ．こ れ ら は 基 本 的 に 確 率 論 的 地 震 ハ ザ ー ド の 評 価 手 法 を 踏 襲 し て お り ，地 震 調 査 委 員 会 に よ る 地 震 活 動 の 長 期 評 価 を 基 に し て ，地 震 を 想 定 し て そ の 発 生 確 率 を 設 定 し ，津 波 に よ る 最 大 水 位 上 昇 量 を 評 価 し て い る ．

図2.1-2 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 解 析 の 流 れ

初期地盤変動量 波源モデル

初期津波水位

海底～陸上地形モデル

沿岸メッシュでの最大津波水位

図2.1-3 津 波 予 測 計 算 の 概 念 図

確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 解 析 の 全 体 の 流 れ を ， 図 2.1-2 に 示 す ． ① 地 震 の 発 生 可 能 性 の 評 価 ，

② 震 源 モ デ ル の 設 定 ，③ 海 底 ・ 陸 域 地 形 の モ デ ル 化 ，④ 津 波 予 測 計 算 の 実 施 ，⑤ ハ ザ ー ド カ ー ブ の 作 成 ，の 手 順 で あ る ．以 下 に 各 ス テ ッ プ に つ い て 説 明 す る ．

① 地 震 の 発 生 可 能 性 の 評 価

地 震 ハ ザ ー ド と 同 様 に ，ど こ で ど の よ う な 地 震 が 発 生 す る か 想 定 す る ．こ こ で ，津 波 は 海 域 の 地 震 で の み 生 じ る た め ，対 象 と す る 地 震 は 海 域 で 発 生 す る も の に 限 る ．

土 木 学 会（2009）の 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 解 析 で は ，規 模 が 小 さ く 頻 度 の 高 い 背 景 的 地 震 を 考 慮 し や や 小 規 模 の 津 波 も 考 慮 し て い る の に 対 し ，JNES（2012，2014）で は 地 震 調 査 委 員 会 (2004,2011)に よ っ て 評 価 さ れ た 規 模 の 大 き い 地 震 の み を 想 定 し ，彼 ら の 手 法 の 適 用 事 例 を 示 し て い る ．ま た ，津 波 の 場 合 に は 日 本 国 外 の 遠 方 で 発 生 し た 地 震 に よ る 津 波（ 遠 地 津 波 ）の 影 響 も 無 視 で き な い が ，こ れ ま で の 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 で は 遠 地 津 波 は 未 だ 考 慮 は さ れ て お ら ず ，今 後 検 討 さ れ て い く 必 要 が あ る と 考 え ら れ る ．

② 震 源 モ デ ル の 設 定

津 波 の 規 模 は ，一 般 的 に 地 震 規 模 が 大 き い ほ ど ，ま た 震 源 域 に 近 い ほ ど 大 き く な る ．こ こ で は 津 波 の 評 価 を 行 う た め に ，地 震 調 査 委 員 会 に よ る 地 震 評 価 に 基 づ い て 地 震 の 震 源 と な る 断 層 面 の 位 置 ・ 形 状 ， 地 震 規 模 等 を 設 定 す る ． 土 木 学 会(2009)の 津 波 ハ ザ ー ド 解 析 で は ， 基 本 的 に は 地 震 を 一 様 す べ り の 矩 形 断 層 と し て モ デ ル 化 し て い る が ，南 海 ト ラ フ 沿 い な ど の 一 部 の 地 震 に 対 し て す べ り 不 均 質 モ デ ル を 考 慮 し て い る ．JNES(2014)に お い て も ， 基 本 的 に は 一 様 す べ り モ デ ル を 用 い て い る が ，東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 の 知 見 か ら ，千 島 海 溝 ・ 日 本 海 溝 沿 い で 発 生 し 得 る プ レ ー ト 間 地 震 に 対 し て す べ り 不 均 質 モ デ ル を 考 慮 し て い る ．

③ 海 底 ・ 陸 域 地 形 の モ デ ル 化

1 JNES(2014)に お い て は ， 評 価 の 対 象 と す る 施 設 の 地 域 的 特 徴 に 応 じ ， 施 設 前 面 海 域 の 沖 合(水 深150m，100m， 50m，25ｍ ） で の 津 波 高 さ を 指 標 と し て 評 価 す る こ と と し て い る ． 汀 線 で の 津 波 高 さ は ， 参 考 値 と さ れ て い る ．

土 木 学 会(2009)と JNES(2014)と も に ， 津 波 の 評 価 は 有 限 差 分 法 な ど の 詳 細 な 数 値 計 算 に よ っ て い る ．こ れ は 地 震 動 と は 異 な り ，津 波 は 伝 播 す る 地 形 の 影 響 を 強 く 受 け る た め に ，単 純 な 距 離 減 衰 式 な ど の 簡 易 的 手 法 に よ っ て 推 定 す る こ と が 難 し い か ら で あ る ．正 確 な 津 波 計 算 を 行 う た め に ，海 底 及 び 陸 地 の 地 形 を メ ッ シ ュ デ ー タ と し て モ デ ル 化 す る ．メ ッ シ ュ の サ イ ズ は 要 求 さ れ る 精 度 に 応 じ て 決 定 す る ．

④ 津 波 予 測 計 算 の 実 施

津 波 の ハ ザ ー ド を 表 す 指 標 と し て は ，沖 合 い ま た は 沿 岸 で の 津 波 高 さ や 流 速 ・ 波 力 ，陸 地 で の 津 波 の 遡 上 域 や 浸 水 深 ，さ ら に 津 波 到 達 時 間 な ど が あ る ．土 木 学 会(2009)の 場 合 に は ，発 電 所 前 面 で の 最 大 水 位 上 昇 量 を も っ て 津 波 を 評 価 し て い る ．ま たJNES(2014)の 場 合 に も 汀 線 で の 最 大 水 位 上 昇 量 を 津 波 の 指 標 と し て い る¹．

津 波 波 力 や 陸 域 の 遡 上 を 正 確 に 推 定 す る た め に は ，3 次 元 流 体 解 析 の よ う な 計 算 負 荷 の 非 常 に 高 い 津 波 計 算 が 必 要 に な る ．こ れ ら を 指 標 と し た 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 は 現 在 一 部 で 基 礎 的 研 究 と し て 行 わ れ て い る が ，一 般 的 な 評 価 方 法 と は な っ て い な い ．最 大 水 位 上 昇 量 以 外 の 指 標 の 必 要 性 に つ い て は 今 後 検 討 さ れ る 必 要 が あ る ．

各 地 震 に よ っ て 発 生 す る 津 波 の 沿 岸 地 点 で の 最 大 津 波 高 さ は 数 値 解 析 に よ っ て 推 定 す る ． 図2.1-3に 津 波 予 測 計 算 の 概 念 図 を 示 す ．ま ず ， 震 源 モ デ ル か ら 海 底 の 地 盤 変 動 量 を 計 算 す る ． 基 本 的 に 津 波 は 長 波 な の で 地 盤 変 動 量 を そ の ま ま 津 波 の 初 期 水 位 と 仮 定 し ，地 形 モ デ ル を 用 い て 津 波 伝 播 の 数 値 解 析 を 行 う ．最 大 水 位 上 昇 量 の 決 定 に は ，地 震 発 生 か ら 十 分 な 時 間 計 算 し た 上 で 最 大 値 を 取 り 出 す 必 要 が あ り ，必 要 な 計 算 時 間 は 震 源 位 置 と 観 測 点 の 距 離 に よ っ て 変 わ る ．

⑤ ハ ザ ー ド カ ー ブ の 作 成

想 定 し た 地 震 に よ っ て 生 じ た 津 波 を あ る 地 点 で 観 測 し た 場 合 に 観 測 さ れ る で あ ろ う 最 大

津 波 高 さ の 推 定 に は ，地 震 の 発 生 位 置 や 震 源 メ カ ニ ズ ム の 不 確 実 性 や 津 波 予 測 計 算 の 再 現 誤 差 な ど ，様 々 な 不 確 実 性 が 内 在 し て い る ．こ れ ら の 不 確 実 性 の 要 因 は 先 述 し た 認 識 論 的 不 確 実 性 と 偶 然 的 不 確 実 性 に 分 類 さ れ る ．不 確 実 性 の 扱 い 方 は ， 土 木 学 会(2009)と JNES(2014)で そ れ ぞ れ 異 な っ て お り ，具 体 的 な 相 違 点 は ，2.1.14 節 で 述 べ る ．

地 震 ハ ザ ー ド と 同 様 に ，個 々 の 津 波 計 算 結 果 と ① で 設 定 し た 地 震 の 発 生 確 率 を 組 み 合 わ せ る こ と で 個 々 の 地 震 に つ い て 最 大 津 波 高 さ の 超 過 確 率 分 布 が 得 ら れ る ．最 後 に ，最 大 津 波 高 さ の 超 過 確 率 分 布 を 全 て の 地 震 に つ い て 統 合 し 対 象 地 点 の ハ ザ ー ド カ ー ブ が 計 算 さ れ る ．

2.1.1.3 発 生 確 率 の 評 価 方 法

確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 で は ，地 震 の 長 期 的 な 発 生 評 価 に 基 づ き ，地 震 発 生 の 時 系 列 を 更 新 過 程 ま た は 定 常 ポ ア ソ ン 過 程 に 従 う と 仮 定 し て 地 震 の 発 生 確 率 を 評 価 す る ．更 新 過 程 は 前 回 の 事 象 か ら の 経 過 時 間 に よ っ て 発 生 確 率 が 変 化 す る 確 率 モ デ ル で あ る ．更 新 過 程 の 確 率 モ デ ル と し て は ， 物 理 的 解 釈 が 容 易 な BPT 分 布

（Brownian Passage Time分 布 ） を 採 用 す る こ と が 妥 当 で あ る と 考 え ら れ て い る（ 地 震 調 査 委 員 会, 2001）．繰 り 返 し 発 生 す る 固 有 地 震 は 基 本 的 に BPT分 布 を 用 い て 発 生 確 率 を 評 価 す る ．一 方 ， 定 常 ポ ア ソ ン 過 程 は 発 生 確 率 が 時 間 変 化 し な い 確 率 モ デ ル で あ り ，偶 発 的 に 起 こ る 事 象 を 表 し て い る ．過 去 の 活 動 デ ー タ が 乏 し くBPT 分 布 を 適 用 で き な い 固 有 地 震 や ，震 源 を 特 定 で き な い 小 規 模 の 地 震 に 対 し て は 定 常 ポ ア ソ ン 過 程 が 適 用 さ れ る ．

BPT分 布 の 確 率 密 度 関 数 は 次 の 式 で 表 さ れ る ．

(2.1-1)

こ こ で ，t は 経 過 時 間 で あ り ， 分 布 の 平 均 は μ， 分 散 は(μα)²で あ る ．地 震 発 生 の 時 系 列 がBPT分 布 を 用 い た 更 新 過 程 に 従 う 場 合 ，時 刻Tか らΔT 年 後 ま で に 次 の 地 震 が 起 こ る 確 率 は ，

(2.1-2)

で あ る ．(2.1-1)お よ び(2.1-2)式 よ り ，BPT 分 布 を 用 い た 更 新 過 程 で 地 震 の 発 生 が 従 う 場 合 の 地 震 の 発 生 確 率 は ，平 均 発 生 間 隔 μと バ ラ ツ キ α，経 過 時 間 T，評 価 期 間 ΔTの 4つ の 値 か ら 求 め ら れ る こ と が わ か る ．

定 常 ポ ア ソ ン 過 程 で は ，1 年 間 あ た り の 地 震 発 生 頻 度 λ の 逆 数 で 表 現 さ れ る 平 均 発 生 間 隔 μ を 用 い て ΔT 年 間 の 発 生 確 率 を 次 式 で 表 現 す る ．

(2.1-3)

2.1.1.4 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 に お け る 不 確 実 性 の 扱 い

土 木 学 会(2009)と JNES(2012, 2014)の 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 に お け る 不 確 実 性 の 扱 い に つ い て 述 べ る ． 表 2.1-1 に 不 確 実 性 の 扱 い 方 を 比 較 す る ． な お ，JNES(2014)は 内 容 的 に JNES(2012)と ほ ぼ 同 じ な の で こ こ で は ， JNES(2012)を も と に 議 論 を 進 め る ．

表2.1-1 土 木 学 会(2009)とJNES(2012)で の 確 率 論 的 津 波 ハ ザ ー ド 評 価 に お け る 不 確 実 性 の 扱 い 方

土 木 学 会 （ 2009） JNES（ 2012）

認 識 論 的 不 確 実 性

・ 地 震 発 生 領 域

・ マ グ ニ チ ュ ー ド の 範 囲

・ す べ り 分 布 （ 一 様 ／ 不 均 質 ）

・ 断 層 パ ラ メ ー タ

・ 平 均 発 生 間 隔 と バ ラ ツ キ

・ 計 算 誤 差 の バ ラ ツ キ の 大 き さ

・ バ ラ ツ キ 分 布 の 打 ち 切 り 範 囲

・ 平 均 発 生 間 隔 と バ ラ ツ キ

・ 破 壊 伝 播 速 度

・ 計 算 誤 差 の バ ラ ツ キ の 大 き さ

偶 然 的 不 確 実 性

・ マ グ ニ チ ュ ー ド の バ ラ ツ キ

・ 波 源 位 置 の バ ラ ツ キ

・ 潮 位 の バ ラ ツ キ

・ 計 算 誤 差 の バ ラ ツ キ

・ マ グ ニ チ ュ ー ド の バ ラ ツ キ

・ 波 源 位 置 の バ ラ ツ キ

・ 破 壊 開 始 点 の バ ラ ツ キ

・ 計 算 誤 差 の バ ラ ツ キ

・ す べ り 分 布 の バ ラ ツ キ

 



 







 



 



 (2 t)

) exp t(

) t 2 ) ( ,

;t (

f ₂

2 3

2















T T T T

dt )t ( f

dt )t ( ) f

T , T ( P

) / exp(

1 )

( T T 

P     