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ISSN 2433−8214

最近の行政の動き
屋外貯蔵タンクの津波・水害による流出等防止に関する調査検討の現状について

消防庁危険物保安室
１

はじめに
平成23年の東日本大震災において、多数の屋外タンク貯蔵所が津波による被害を受けたことから、危険物の規制に関する規則が改正され、津波が発生した際の応急措置等について、予防規程に定めることが義務づけられました。この対策は主に危険物の流出等を最小限にとどめるための措置であり、流出等の原因そのものを防止する措置ではありませんでした。
津波による被害の原因となっているのは、タンク本体の浮き上がりに起因する滑動や転倒及び漂流物による配管等の損傷といったものがあり、小規模な屋外貯蔵タンクにおけるこれらのアクシデントを防止するのは震災当時困難とされていました。また、近年では台風や集中豪雨等に伴う浸水により、同様の被害事例が散見されます。
近年の技術開発により、屋外貯蔵タンクに津波対策工法（ＰＣ工法）を施したものが新たに建設されるとともに、消防庁の「消防防災科学技術研究推進制度」（競争的資金）を活用した小規模タンク向けの津波対策工法に関する研究開発が進められるなど、新たな知見が得られつつあることから、消防庁では令和２年度からの２カ年において「屋外貯蔵タンクの津波・水害による流出等防止に関する調査検討会」を開催し、小規模な屋外貯蔵タンクの津波・水害による流出等防止へ寄与する対策工法に関する調査及び検討を行っているところです。
本稿では、これまでの本検討会における調査・検討の進捗状況について内容を進めていきたいと思います。

２ 既存の津波対策工法の有効性の検討及び問題点の整理
既存の津波対策工法の調査結果より、既存工法の有効性の検討及び問題点の整理を行いました（表２−１参照）。これらを踏まえ、対策工法の策定にあたり、以下の事項に配慮することとしました。
・消防活動への影響の無いこと・既往の耐震性能を損なわないこと
・日常の運用に影響を与えないこと（溶接のため内容液を抜くことは好ましくない）・タンク本体の防錆性能に影響を与えないこと
・設置可能なスペースの有無（省スペースな構造）
・既設の基礎への荷重を大きく増加させないこと
・将来のメンテナンス時（側板・底板交換）の妨げにならないこと
・設置コスト（低コストで効果が得られること）
・施工性が良いこと

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表２−１ 既存の津波対策工法の有効性と問題点の比較

３ 屋外貯蔵タンクの津波対策工法の検討
本 検 討 会では、500K L 未満のタンクを「小規模タンク」とし検 討を 進めています。検 証のモデルとして500KL、100KL、20KLの３パターンを設定し、２種類の対策工法（対策工法１、２）について検討を行っています。
３．１

対策工法の概要

対策工法１は、タンク側板下部から基礎スラブにかけて、引張強度に優れた炭素繊維シート（以下CFRPという。）を接着強度に優れたCFRP用エポキシ樹脂により貼付けし、タンク本体を基礎部へ固定するものです（図３−１参照）。この工法は、タンク本体を 面 で固定することにより、波力を受けた際のタンク隅角部への応力集中を軽減することに加え、シート状のCFRPを隙間なく施工することによりタンク底板下への浸水による浮力を発生させないことなどが主な特徴です。また、溶接作業を必要としないため、タンクが運用中でも施工ができます。

図３−１ 対策工法１ イメージ72

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対策工法２は、プレートにワイヤーを接続するアイを取り付けたアイプレートをCFRPにてタンク側板に設置し、ワイヤーとグラウンドアンカーにてタンクを固定するものです（図３−２参照）。
対策工法1と同様に、タンク運用中の施工が可能なことはもちろん、対策工法1が施工できないタンク（特殊な形状の基礎を有するタンクなど）へも施工することが可能です。

図３−２
３．２

対策工法２

イメージ

検討手法

対策工法の有効性を検討するため、図３−３のとおり、FEM解析による効果検証を行いました。

図３−３73

検討手法

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３．３

FEM解析結果

対策工法、タンク容量及び内容液位等の条件が異なる20ケースについてFEM解析を行いました。解析結果を表３−１にまとめました。

表３−１

解析結果一覧（抜粋）※消防式による･･･平成24年８月１日付消防危第184号による津波被害シミュレーションツールを使用し算出したもの
FEM解析結果から以下の点について考察を行いました。
・対策工法１、２ともに内容液位に関わらず、津波対策効果を発揮することがわかりました。
・タンク容量と限界津波高さの関係を整理した結果を図３−５に示します。個々のタンクの寸法（高さ，直径，板厚）にもよりますが、今回の検討ではタンク容量が増えるほど対策工法１の効果が高く、対策工法２ではタンク容量の増加に対して限界津波高さが向上せず、100kLを超えるタンクの場合には対策工法１の方が効果的といえる結果が得られました。

図３−５

タンク容量と限界津波高さの関係

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・この違いについて実施したFEMの結果を精査してみると、対策工法１と対策工法２の津波波力を受けた際の変形モードが異なることがわかりました。対策工法１ではタンクの底板近傍を基礎に固定するためタンク上部が変形し、その荷重をCFRPが支持しきれなくなり、接着部の剥離もしくはCFRPの破断により限界津波水位が決定されます。一方、対策工法２ではタンクの中間部をワイヤーにて支持するため、タンクの下部が移動し、その荷重をCFRPが支持しきれなくなり、CFRPの破断もしくはタンク隅角部の降伏となり、限界津波水位が決定されます。そこで、２つの対策工法を併用することにより、弱点となるモードを補うことができないかと考え、500kL級タンクに対して対策工法１＋対策工法２のケースを実施しました。結果として両対策工法の弱点を補完することができ、50％液位において、対策工法１
では津波限界水位6.3m、対策工法２では津波限界水位5.1mであったものが、対策工法１＋対策工法２では津波水位8.4mにてタンク隅角部（CFRP内）が降 伏し限界津波水位となりました（津波水位8.5mにて対 策 工 法１部分のCFRPが破断となる）。対策工法１，２との結果比較を図３−６に示します。

図３−６ 対策工法による津波限界水位の比較
４

今後の検討課題・対策工法１、２の水理模型実験
対策工法１、２の被害軽減効果を確認するため、水理模型実験を実施します。実験では、タンクモデルを製作し、実験水路内にタンクモデルを設置したうえで、津波を作用させます。また、対策工法１、２の水害時の浮揚対策の効果も確認します。
実験に用いるタンクは直径1.5m，高さ2.4m程度の5kL程度の鋼製の実機タンクを予定しています。実機同様に対策工法１、２のCFRPを施工したものと、無対策の状態のタンクモデルを対比し、対策工法による被害軽減効果を確認します。
・対策工法１、２の工事の最小化とコスト低減対策対策工法の最小化やコスト低減の検討余地が残っています。特に対策工法１におけるタンク高さ方向の施工範囲の低減は材料コストに大きく影響するため、検討が必要と考えています。
・タンク周辺・付属品の津波対策についてタンクノズル部とタンク元弁（第一弁）に対する津波対策について、ソフト面での対策も視野に入れながら整理していきたいと考えています。
・施工面での課題の抽出と解決対策工法１、２について施工面での課題を抽出し、解決を検討していきたいと考えています。
・漂流物対策について
漂流物によるタンク本体やタンクノズル部等付属品の損傷を防ぐことも重要です。そのための情報収集と整理（耐衝撃性塗料：例えばポリウレア樹脂塗料等）をしていきたいと考えています。

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５

おわりに令和３年度は本検討会の最終年度となります。最終報告において本検討会から提案する対策工法により、津波・水害時の屋外貯蔵タンクに対する被害が軽減・防止されるよう、引き続き検討を進めていきます。
令和２年度に開催された本検討会の会議資料や議事要旨については消防庁ホームページに掲載しています。本稿では割愛した詳細な解析条件や解析結果、消防防災科学技術推進制度による研究成果（2017年度から2019年度までの３カ年）等についてもまとめていますのでご参照ください。
消防庁HPリンク＜ https://www.fdma.go.jp/singi̲kento/kento/post-65.html ＞

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