論文

土木学会地震工学論文集

災害情報伝達と住民避難に着目した
津波防災戦略の評価手法
越村俊一1・片田敏孝2
1阪神・淡路大震災記念

人と防災未来センター 専任研究員（〒651‑0073 兵庫県神戸市中央区脇浜海岸通1‑5‑2）
E‑mail:koshimuras@dri.ne.jp
2群馬大学工学部建設工学科 助教授（〒376‑8515 群馬県桐生市天神町1‑5‑1）
E‑mail:katada@ce.gunma‑u.ac.jp

津波災害発生時の住民間情報伝達と避難行動に着目し，津波被災想定地域における避難計画を評価するための手法を開発する．本評価手法は，非線形長波理論に基づく津波氾濫解析，偏ネット生成モデルに基づく住民間情報伝達，避難行動解析の３つのシミュレーション要素で構成される．本手法を，米国ワシントン州ブレマートン市における想定津波災害に適用した結果，津波災害の時空間における自然現象と社会現象を視覚的に把握し，想定した津波避難計画の問題点を抽出することができた．

Key Words : Tsunami, Evacuation Planning, Disaster Information, Casualty

は，将来発生が確実視されている宮城県沖地震における住民の津波避難に対する意識を見るうえでも興
平成９年に関連７省庁から津波防災対策指針１）が味深い．地震後，著者らは三陸地方に赴き，今回の提案されて以来，沿岸部自治体では，防災構造物だ
地震直後の住民の津波避難行動に関する聞き取り調
けでなく，津波予警報等の情報伝達体制や避難体制査を行った２）．調査の結果，多くの住民が地震直後を含めた総合的な津波防災対策が進められつつある． に津波のことを想起しているにも関わらず，自宅で上記指針にも明記されているように，将来沿岸部にテレビを見ながら津波の情報を待つという，災害情来襲する津波が計画規模の津波高を上回る可能性が報に過度に依存した姿勢が見られた．津波災害からあり，防災構造物の機能限界を正しく認識したうえ
生き延びる唯一の方法は，海際で地震の揺れを感じで，それを超えるものについては他の方法での対策たら直ちに避難することであり，そのためには災害を準備しておく必要がある．すなわち，津波災害か情報を出す側の努力だけでなく，情報に過度に依存ら生命を守るためには，守る側（行政）だけではなしない住民の災害文化の形成が重要であろう．
く，守られる側（住民）の努力も求められることが本研究では，津波発生時の情報伝達と避難行動に明記された．
着目して，津波の発生から市街地氾濫，住民への災
平成 15 年 5 月 26 日，三陸地方南部を震源とする
害情報伝達，避難行動という一連の災害過程を総合マグニチュード７の地震が発生した．この地震によ的に記述するシミュレーションモデルを開発する．
り，岩手県，宮城県を中心に三陸沿岸部で震度４〜シミュレーション結果の可視化により，災害情報に６の地震動が観測され，津波の発生が直ちに懸念さ依存したコミュニティにおける津波災害に対するぜれた．実際にはこの地震の震源は 71Km と深く，結い弱性を評価する．この評価結果は，情報の出し手果的に有意な海面変動は観測されなかったが，この側（行政）にとっての避難計画の有効性を評価する
地震の揺れは過去大津波を引き起こした明治・昭和ことになると同時に，情報の受け手側（住民）にとの三陸地震の時よりも強いものであった．このとき， っても，情報に過度に依存した津波避難意識に対す
気象庁による「潮位の変化はあるが津波被害のおそる警笛として有効に活用できるという２面性を有すれなし」の情報が発表されるまで 12 分の時間が経ることを示す．
過しており，いわば津波情報が発令されるまでの空モデルの適用には，近年の地殻活動の活発化に伴白の 12 分間となった．この間の住民がとった行動
い，直下を走る活断層上のマグニチュード7.6規模

１．はじめに1

の大地震による津波の発生が懸念されている，米国ワシントン州シアトル郊外のブレマートン市を対象とした．当地は，日本のように津波防災構造物が存在しない上に，津波災害に対する防災意識が住民間にはほとんどなく，地震発生直後の自主避難が期待できない地域である．住民が避難勧告等の災害情報に完全に依存した状態であり，本手法の検証に適した地域であると判断したためである．

発災

行政・自治体・情報発令

情報伝達メディア
・同報無線
・広報車
住民間情報伝達 ・口頭・電話・マスメディア

２．津波避難計画評価の手法
本研究で提案する津波避難計画の評価手法は，以下の３つのシミュレーション要素で構成され，それぞれのシミュレーション要素を地理情報システム（GIS）上で統合する．すなわち，（１）津波の外力想定に関する要素，（２）津波警報や避難勧告等の住民への情報伝達に関する要素，（３）避難所に住民が到達するまでの避難行動に関する要素を統合し，津波の発生から避難開始，あるいは被災するまでの物理的・社会的現象を総合的に記述することによって，避難計画の有効性を評価する．
コンピュータ上で展開される津波災害の仮想時空間において，各シミュレーション要素で求められる解は，他の要素に対する境界条件となる．たとえば，対象領域に居をかまえる住民は，地震発生後，なんらかの情報を受け取ってから，避難の意思決定を行い，行動に移る．避難の意思決定を促す情報は，地震動そのものである可能性もあるが，ここでは津波警報や避難勧告などのさまざまな伝達媒体を経て伝えられる情報であると仮定する．現在の我が国の津波予警報システムでは，発震後数分で津波有無の情報が出され，津波の恐れがある場合には，ただちに，津波警報が各管区気象台や報道機関を通じて発令される．その情報は地域に伝達され，最終的に住民の避難行動の開始を促す．すなわち，住民一人ひとりが情報を取得した時間が避難行動を開始する最も早い時間になる．一方，災害情報の伝達，地域住民の避難行動という社会現象と並行して，津波は沿岸部に到達し，市街地氾濫に到る．避難計画の評価のためには，上記の社会現象と物理現象をコンピュータ上の仮想空間において同一の時間軸で再現しなければならない．以下では，本研究で提案する評価法の基礎となる３つのシミュレーション要素と，その統合化について述べる．

図‑１

情報伝達ネットワーク形成モデルの概念（２）災害時の情報伝達シミュレーションa) 災害時情報伝達シミュレーションの概要
津波災害時の情報伝達シミュレーションとは，対象地域における津波災害の時空間において，津波予警報，避難勧告・指示等の災害情報が住民に発令されてから，その情報がメディアを通じて伝達される過程を表現するものである．地域の社会構造が，その集団を構成する個人間のネットワーク構造であると解釈するならば，地域間を情報が伝達してゆく過程は，図‑１に概念的に示すように，ネットワークそのものの生成過程にほかならない．すなわち，このネットワークの生成プロセスを数理社会学的に分析することにより，地域住民間の情報伝達特性を議論することができる．
住民間の情報伝達ネットワーク形成過程のモデル化には，数理社会学における偏ネットモデル５）,６）を適用する．偏ネットモデルとは，社会において任意の個人を出発点としたネットワークが形成される過程において，結合する相手の選択がランダムなものであると仮定するのではなく，特定の個人に対して偏向（バイアス）が作用することを仮定したモデルである．たとえば，ある個人が別の個人を友人として選択した場合には，選択された個人が逆に，自分を選択した者を友人として選択する確率が高くなる．この選択の偏向性が偏ネットモデルにおけるバイアスとして定義される．片田ら（1999）は，偏ネットモデルを災害時における住民間情報伝達過程の分析に応用した７）．本研究では，片田らのモデルを津波災害の時空間に適用する．
b) 口頭による情報伝達過程に生じるバイアス
偏ネットモデルで定義されるバイアスには，主に「反射的バイアス」，「推移的バイアス」がある．
図‑２に示すように，これらのバイアスは，ネットワークを生成する個人二者間の布置関係に基づいて定義されている．反射的バイアスとは，ある個人 Aから情報伝達の相手として選択された個人 B が，自らを選択した相手 A を選択し返すときに定義され，推移的バイアスとは，同一の相手 C に選択された二人の A，B が，二人の間で互いに選択しあう場合に（１）津波の市街地氾濫シミュレーション
地震津波の発生から，沿岸部への伝播，市街地氾
濫を予測するモデルには，底面摩擦項を含む非線形長波式を Leap‑frog 法で差分化したモデル３）を採用する．シミュレーションの初期条件となる津波初期水位分布は，断層運動に起因する海底地盤の鉛直変動量と等価であると仮定し，断層運動の諸量を表すパラメータから地盤変動量を Okada（1985）の解析解を用いて求める４）．

2

図‑２

バイアスパラメータの定義（片田ら，1999）

定義される．偏ネットモデルでは，個人間のランダム選択を基本過程とし，情報を伝達する個人二者間の布置関係に基づき，これらのバイアスを作用させてネットワークを生成する．個人 A，B 間の布置関係には，(a)バイアスが生じない関係，(b)反射的バイアスが生じる関係，(c)推移的バイアスが生じる関係の３つの可能性を考慮し，それぞれのバイアス事象が発生した場合の選択確率は，(a) : d=Z/(N‑1), (b) : P1=π+(1‑π)d，(c) : P2=σ+(1‑σ)d，とそれぞれ表せる．D は個人 A が B をランダムに選択する確率である．N は地域を構成する住民の総数で，Z はある個人が選択する相手の数である．π，σはそれぞれ，反射的バイアス事象，推移的バイアス事象の発生確率である．
ところで，個人間の口頭による情報伝達には，その個人間の物理的な距離や伝達する相手数の制約がある．特に，災害時においては身近に位置する人々への情報伝達が増加する．シミュレーションでは，あらかじめ情報を伝達する個人の選択に対し距離と伝達相手数の制約を設けるようにする．これらの制約条件はシミュレーションのアルゴリズムにおいてすべて変数として定義する．

図‑３

作成されるネットワークの一例の中心点をノードとし，街路線をリンクとしてネットワークデータを作成する．図‑３に，作成したネットワークの一例を示す．なお，広報車の走行経路はすべてこのネットワーク上で定義される．
シミュレーションは，片田ら（1999）の流れ図に従って実行する７）．
（３）津波避難行動シミュレーション
津波の避難行動解析は，情報伝達シミュレーションで作成したネットワークデータを用いて，各避難対象世帯から指定した避難所までの最短経路探索問題（移動時間に関する最小コスト問題）として扱う．
ここでは，歩行のみによる避難を仮定し，情報伝達シミュレーションから得られた情報取得時刻を避難行動の開始時刻とする．シミュレーション実行に必要なデータを以下に列挙する．
・ 対象領域の街路・世帯のネットワークデータ
・ 避難所の位置データ
・ 世帯毎の避難開始時間（情報取得時間）データc) 他の媒体を通じた情報伝達
個人間の口頭による情報伝達に加え，本シミュレーションでは，電話，同報無線や広報車，テレビやラジオ等の大衆メディアによる情報の伝達も考慮する．これらのメディアによる情報伝達を導入する場
合には，スピーカ等の性能（情報到達範囲）や時間帯による情報取得率の変化も考慮する．広報車の走行経路はあらかじめ決定しておき，シミュレーションの実施にともない逐次移動させながら情報を伝達していく．

（４）シミュレーション要素の統合
上に述べたシミュレーション要素を統合し，仮想時空間において進行する津波災害過程を効果的に表示 す る た め に ， GIS （ Geographic Information
System）のもつ優れた情報処理・分析機能を利用す
る．GIS を利用した防災研究には数多くの事例があり，今後防災分野での技術発展とその活用が期待されている．片田ら（2000）は，河川堤防の決壊による洪水時の災害時空間における避難勧告等の情報伝達に着目し，防災情報システム評価のための GIS アプリケーションを開発した８）．片田らにより開発された GIS アプリケーションは，ESRI 社の ArcView
3.2 を基礎とし，ArcView に備わるスクリプト言語（Avenue）でインターフェースが構築されており，汎用性が高い．情報伝達のシミュレーションはこのインターフェースにより制御され，あらかじめ構築しておいた GIS データベースからのデータ読み込み，ダイナミックリンクライブラリ（DLL）化したシミュレーションプログラムの実行，結果の可視化を行d) シミュレーションの実行
シミュレーションの実行にあたり，以下のデータを準備する．
・ 対象領域の世帯情報と街路網データ
・ 広報車の巡回経路や，同報無線の位置・個数・ 口頭による情報伝達過程の特性情報（バイアスパラメータ，情報伝達相手数，情報伝達距離）・ 各種情報伝達メディアの特性情報（情報到達範
囲．情報取得率，情報の発令時刻）
なお，世帯情報と街路網データは市販のものを利用し，ポリゴンで形成される世帯の中心点を情報伝達過程における個人として表現する．ポリゴン
3

表‑１

情報伝達シミュレーションパラメータ

可聴範囲
聴取率
伝達回数
１回目
2回目
3回目
可聴範囲
聴取率
伝達時間間隔
走行速度
出発時刻

図‑４

広報車
250m
30%
50秒
5km/hr
5分後

ヘリコプタ
500m
30%
60秒
60km/hr
5分後共に，地震により発生する津波の被害が懸念されている．しかも，Puget Sound に面した地域は太平洋から遠く離れており，カスケード沈み込み帯で発生するプレート型巨大地震津波に対する備えが全く行われていない．また，この地域では米国建国以後の津波被災歴が無いため，住民の津波防災意識は極端に低い．したがって，我が国のように地震の揺れを感じたら津波が来るという教訓が定着しておらず，地震発生後如何に効果的な避難情報伝達活動を展開できるかが人的被害軽減の最重要課題となる．

津波の氾濫シミュレーション対象領域

図‑５

防災無線 マスメディア
250m
30%
40%
3回
3回
5分
3分
10分
8分
15分
13分

（１）GIS データの整備
シミュレーションを実行するにあたり，以下のGIS データを取得・整備した．
・ 対象領域の世帯・街路データ．これは Kitsap
County から提供を受けた．
・ 広報車，ヘリコプタの移動ルート，同報無線の位置に関する空間情報．Kitsap County の防災担
当者と協議のうえ仮想に設定した．
・ 津波氾濫解析のための水深・陸上地形グリッド
データセット．これはワシントン大学から提供を受けた９）．空間解像度は 30m である．
図‑４に津波伝播・氾濫シミュレーションの対象領域とシアトル断層地震（想定マグニチュードは 7.6）の発生による推定地盤変動分布を示す．
図の実線は，地盤上昇量のコンター（1 m 毎）で，点線は地盤沈降量のコンター（25 cm 毎）である．
ここで想定している地震の詳細については越村ら（2002）を参照されたい 10）．図‑５は，避難計画の評価を行う領域である．対象領域には 14648 世帯あり，そのうち避難対象世帯を標高 20 m 以下に位置する世帯とした．津波避難所は指定されていないので，標高 20 m の地点を避難場所として定義する．

避難計画の評価対象領域

うためのコマンドを制御する．
本研究では，片田らにより開発されたインターフェースを津波災害の仮想時空間の構築に拡張する．
具体的には，津波の氾濫シミュレーションにおいて出力した各グリッドにおける氾濫水位，流速の空間分布の時系列データを GIS データベースに格納し，それらを逐次呼び出しながら情報伝達，避難の各シミュレーションを実行する．

３．評価手法の適用例
ここでは，前述の手法を米国ワシントン州ブレマートン市の想定津波災害に適用した事例を示す．ブレマートン市は，氷河により削られたフィヨルド地形である Puget Sound の入り江の奥に位置する人口４万人の都市であり，ワシントン州最大の都市シアトルの約 20 Km 西方に位置する．直下にはシアトル断層と呼ばれる活断層が東西に走り，シアトル市と（２）情報伝達シミュレーションの実行
表−１に示すシナリオを仮定して，対象地域における災害情報伝達シミュレーションを実施する．広報車は 2 台体制であらかじめ設定されたルートを通4って避難情報を伝達する．広報車は発災後 5 分で出発し，一定の速度で走行しながら 50 秒間隔で自動的に情報を伝達する．また，空からもヘリコプタにより情報伝達を行うこととする．電話による住民間の情報伝達については，モデルでの設定は可能であるが，地震時の輻輳を考慮して行われないものとする．マスメディアからは，発災後 3 分で第１回目の避難情報が発令されると仮定し，以後 5 分ごとに同様の情報を伝達する．また同報系の防災無線も，発災後 5 分で避難に関する情報を流し，以後 5 分間隔で放送を行うとする．
本シミュレーションは，ランダムネットワークの生成を行うために，得られる解の安定性を考慮して，試行回数を 100 回とし，その平均値を求めた．図‑６に情報伝達シミュレーションの結果を示す．全14648 世帯の情報取得率は 98.42%であり，世帯平均をとった情報取得時間は 6 分 25 秒であった．各世
帯の情報取得時間の空間分布を図‑６に示す．図の黒丸が 5 分以内に情報取得を終了した世帯，灰色の丸が 5 分から 10 分の間に情報取得を終了した世帯である．ここで設定したシナリオに基づく情報伝達体制では，全世帯の約 97％（14207 世帯）にあたる世帯が発災後 10 分以内で情報を取得することが分かった．
（３）避難計画の評価
本研究で実行したシミュレーションでは，最終的な解は，対象領域内の世帯の住民が発震後避難所に到達するまでに要する時間として得られる．図‑７にその結果の一例を示す．津波は，図の南側の海岸において浸水している．来襲する津波の波高は３メートル程度で，海面の振動は地震発生直後から 80分以上継続し，情報伝達による効率的な避難計画が必要であることが分かる．Puget Sound 内の詳細な津波の計算結果については Koshimura ら（2002）に詳しい 10）．便宜上，図‑７には避難完了まで 60 分以上かかった世帯のみを黒丸で表示している．
このように，シミュレーション結果を他の GIS データと統合することにより，避難計画に問題のある世帯群を特定することができる．ここでは，大きく分けて２つの世帯群を特定することが出来た．１つは図中の点線で囲った（a）の領域である．ここは，北に延びる砂嘴の上に世帯群が形成されており，設定した避難所まで到達するには南北に延びる道路上を長距離移動しなければならない．すなわち，避難所位置の設定に問題があることが分かる．一方，（b）の領域は，避難所までの経路については問題無いものの，巡回する広報車や同報無線からの避難情報の到達範囲の外にある世帯群であることが分かった．
今回の解析では，陸上における津波の浸水が図中南側の海岸線において発生したものの，浸水域に世帯は形成されておらず，この領域は米国海軍の造船所であることが分かった．軍事上の理由から，この造船所の領域に関しては一切の解析を行うことが出5

図‑６

情報伝達シミュレーション結果

図‑７

避難計画評価結果の一例来なかったが，仮に造船業務にあたる工員が存在する場合には，かなりの人的被害が発生することが予想される．

４．結論と今後の課題
津波の市街地氾濫，住民間災害情報伝達，避難行動解析のシミュレーション要素を GIS 上に統合し，特に情報伝達と住民避難に着目して，自治体が策定する津波防災対策の有効性を評価するための手法を開発した．
米国ワシントン州ブレマートン市において，居住地の標高が 20 m 以下である世帯を避難対象として，本評価手法を実施した結果，想定した情報伝達体制において津波からの避難がうまくいかない地域を特定できた．これらの地域においては，避難所設置の再検討と，情報伝達体制の見直しが必要であることが分かった．これは，同報無線や広報車からの情報が届かない，広報車が通過する時間が遅い，避難所への距離が遠いなどが原因であることがシミュレー
ション結果の可視化により分かった．
シミュレーションに基づく評価結果を可視化することにより，津波災害の現象と情報伝達・避難行動の状況を視覚的に把握することが可能となる．さらに，津波危険区域における津波防災対策の事前評価だけでなく，自治体職員や住民の防災意識を高める啓発ツールとしての利用が可能である．本研究で提案した手法を，自治体における津波避難計画の検証や，住民の迅速な自主避難，自助努力による避難路整備等に効果的かつ幅広く利用できるよう，拡張性と汎用性を高めていく．

pp.1135‑1154., 1995.
５） Rapoport, A. ： A Probabilistic Approach toNetworks, Social Networks, No.2，pp.1‑18., 1976.
６） Fararo, T. J. ： Biased Network and SocialStructure Theorems, Social Networks ， No.3 ，pp.137‑159., 1981.
７） 片田敏孝，及川 康，田中隆司：災害時における住民への情報伝達シミュレーションモデルの開発，土木学会論文集 No.625/IV‑44. pp.1‑13.. 1999.
８） 片田敏孝，浅田純作，桑沢敬行：GIS を用いた災害情報伝達のシミュレーション分析，土木情報システム
論文集，Vol.9，pp.49‑58., 2000.
９） Finlayson, D. P., R. Haugerud and R.
Greenberg ：Building a seamless digital
elevation model of the Puget Sound basin, Puget
謝辞：本研究の一部は，文部科学省 大都市大震災
Sound Regional Research 2001 : Abstracts and軽減化特別プロジェクトによる研究助成を受けた
biographies, Puget Sound Water Quality Action（代表：片田敏孝）．ここに記して謝意を表する．
Team, Olympia, WA., 2001.
１０） Koshimura, S., H. O. Mofjeld, and A. Moore：Modeling the 1100 bp paloetsunami in Puget Sound,
参考文献
Washington, Geophysical Research Letters, Vol.29,
１） 国土庁，農水省構造改善局，農林省水産庁，運輸省，No.20, pp.[90‑1]‑[9‑4], 2002.
気象庁，建設省，消防庁：地域防災計画における津波対策強化の手引き，99p．, 1997.
２） 社会安全研究所：2003 年 5 月 26 日宮城県沖を震源とする地震災害調査報告（速報），4p., 2003.
３） Imamura, F. ： Review of Tsunami Simulation
with a Finite Difference Method, Long‑Wave Run‑up Models, World Scientific, River Edge, NJ,
pp.43‑87., 1996.
４） Okada, Y.: Surface Deformation due to Shear(2003. ?. ? 受付)
and Tensile Faults in a Half‑space, Bulletin ofthe Seismological Society of America, 75 (4),AN EVALUATION MODEL FOR TSUNAMI EVACUATION PLANNING FOCUSING
ON THE TRANSMISSION OF DISASTER INFORMATION
Shunichi KOSHIMURA and Toshitaka KATADA
Focusing on the transmission of disaster information within a coastal community, the authors develop asimulation model to evaluate a tsunami evacuation planning. The model consists of three simulation
factors, i.e. tsunami inundation model based on the non-linear shallow water equations, disaster
information and evacuation model based on the biased net model. The developed model is applied to Cityof Bremerton, Washington State, U.S. , that is under the threat of possible tsunami disaster due to Seattle
Fault earthquake.

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