防災・減災に関連した技術研究開発への取り組み[文 書 の サ ブ タ イ ト ル を 入

力]

国立研究開発法人
海上・港湾・航空技術研究所（うみそら研）目次
巻頭言 .......................................................................................................................................................... 1
I．防災（地震）に関する研究 .................................................................................................................... 2
1．事前防災 ............................................................................................................................................. 2(1)地震動の推定 ................................................................................................................................... 2①地震観測 .......................................................................... 2②大都市直下で発生する大地震に対する強震動予測手法の開発 ............................ 2(2)地盤の液状化 ................................................................................................................................... 4①地震動の連成作用下の液状化機構と評価予測 .......................................... 4②地震動の連成作用下の液状化地盤の挙動評価・分析と対策 .............................. 5③薬液改良地盤の性能評価に関する研究 ................................................ 6(3)施設の耐震性向上 ............................................................................................................................ 7①コンビナート防災 .................................................................. 7②既設護岸の耐震化 .................................................................. 7③免震技術 .......................................................................... 8(4)耐津波強化 ..................................................................................................................................... 10①地震・津波による構造物の変形計算（三次元高精細津波遡上シミュレータの高度化） ...... 10②津波による構造物周辺の局所洗掘量の推定手法の構築 ................................. 11③海底地盤流動のダイナミクスと防波堤・護岸の安定性評価 ............................. 11④津波襲来時の FSRU（洋上 LNG 受入施設）と漂流船舶の衝突シミュレーションに基づく危険性の検討 ............................................................................... 13
2．事後防災 ........................................................................................................................................... 14(1)津波探知 ........................................................................................................................................ 14①GPS 波浪計、海洋レーダ（複合観測情報に基づく津波予測技術の開発） .................. 14②GPS 信号を利用した津波の早期検出 ................................................. 14③電離圏全電子数観測による津波予測 ................................................. 15(2)津波シミュレーション .................................................................................................................. 16①海洋・地球結合津波モデルの開発 ................................................... 16②津波による港湾構造物変形への粒子法の適用 ......................................... 16③港湾における津波火災の数値計算モデルの開発 ....................................... 17(3)災害時の通信・情報技術 ............................................................................................................... 19①空港域での災害時の通信インフラ ................................................... 19②災害時の準天頂衛星システムによる通報サービス ..................................... 20③情報共有基盤 SWIM ................................................................. 20④地震動情報の速報値のメール配信システム ........................................... 22⑤ヘリコプタの周辺状況監視システム ................................................. 23⑥災害発生時のヘリコプタの計器飛行用インフラ整備 ................................... 23⑦無人航空機の災害時利用 ........................................................... 24⑧遠隔型空港業務支援システム ....................................................... 24i

(4)災害時物資輸送シミュレーション ................................................................................................ 25①大規模災害時の船舶活用の具体的方策に関する研究 ................................... 25(5)災害時の耐震診断と復旧工法 ....................................................................................................... 26①RTK-GNSS を用いた岸壁変形量計測ツール ............................................. 26②GIS システムによる簡易診断 ....................................................... 26③係留施設耐震補強・復旧工法 ....................................................... 27(6)流出油火災対策 ............................................................................................................................. 29①バブルカーテンによる拡散防止技術と分散剤散布による海上流出油火災の消火 ........... 29
Ⅱ．防災（気象、その他）に関する研究 ................................................................................................. 30
1．高潮・高波 ....................................................................................................................................... 30(1)高潮・高波の予測と被害想定 ....................................................................................................... 30①海象観測データの集中処理・解析に基づく海象特性の解明 ............................. 30②日本沿岸におけるうねり性波浪の季節・海域特性とその出現機構の検討 ................. 30③うねり性波浪の推算精度向上に向けた提案 ........................................... 31④港内の強風による波や航走波の造波・静穏度解析手法の開発 ........................... 32⑤日本の内湾における超強大台風の風・高潮・波浪特性の究明 ........................... 32⑥構造物の被災状態に応じた波浪変形・伝播特性の評価 ................................. 33⑦メソスケール気象モデルを用いた沿岸の海象・海洋環境予測モデルの開発 ............... 34(2)高潮・高波の被害軽減技術 ........................................................................................................... 35①設計潮位を超える津波・高潮時の風波による波力と越流・越波に関する研究 ............. 35②沿岸構造物の吸い出し・陥没等安定性評価と対策技術の開発 ........................... 35③高波に対する海岸施設の安定性評価手法 ............................................. 37
2．降雨・降雪・その他 ......................................................................................................................... 38(1)降雨・降雪 ..................................................................................................................................... 38①極端気象に強い都市創り（悪天域による航空交通流の乱れの解析） ...................... 38②雪氷災害等の軽減への応用（衛星航法システム受信信号による積雪量観測） .............. 39(2)その他 ............................................................................................................................................ 40①放射性物質海上輸送中原子力災害発生時の緊急時対応支援 ............................. 40②レジリエンスエンジニアリング（管制業務のプロセス指向型安全マネジメント） .......... 40③海上流出油のリアルタイム漂流予測 ................................................. 40

取り纏め・編集
海上・港湾・航空技術研究所 研究監
福戸淳司（海上安全技術分野）
山﨑浩之（港湾空港技術分野）
福田 豊（電子航法技術分野）
ii

巻頭言
海上・港湾・航空技術研究所の防災・減災に関連した技術研究開発への取り組みのとりまとめに当たって我が国は、その地理的特性から海山や四季の恵み、四方の海を通じた世界との交流について恩恵に浴する一方、地震・津波、高潮、台風、豪雨、豪雪、これらに伴う土砂災害、火山噴火などの多種多様な災害が発生しやすい国土となっており、これら災害から国民の生命・身体・財産を守ることは、国にとって最重要課題のひとつとして取り組むべきものとなっている。
海上･港湾･航空技術研究所は、国民生活の基盤である海上及び航空輸送に係る社会インフラに関する技術を研究･開発の対象としており、港湾や空港での防災・減災のみならず、海上・航空輸送を活用した
災害対応･復旧など、幅広く災害対応に応用可能な技術研究･開発のテーマに取り組んでいる。これらは、
平成 28 年 4 月海上･港湾･航空技術研究所発足の以前から、海上技術安全研究所、港湾空港技術研究所及び電子航法研究所において、主要な研究開発テーマとして永続的な取り組みが行われてきたものである。
当研究所における防災・減災関連技術研究開発の取り組みについては国土交通省国立研究開発法人審議会海上･港湾･航空技術研究所部会において委員から一括して参照できればより有益であるといったご意見・ご指摘があったことから、今般、当研究所における防災・減災技術研究開発の取り組みを本冊子にとりまとめた。これらは海上・港湾・航空技術研究所として統合される以前の成果であり、今後は統合研究所としての防災・減災関連技術研究開発のありようを考える基礎資料として活用する一方、成果を広く公開し、関係各方面のご協力をいただき技術の活用を図かりたい。
当研究所では、今後も防災・減災に関する技術研究・開発に取り組み、我が国の防災･減災に貢献していきたいと考えている。
平成 31 年 1 月 18 日
理事長 大和裕幸

1I．防災（地震）に関する研究

トと強震観測年報を主たる媒体として観測データ

1．事前防災の流通促進を図っている。

(1)地震動の推定①地震観測
研究期間 1962 年度～（港空研）
・目的
被害を伴うような大地震が発生した場合に、その揺れを確実に記録して、これを被害原因の究明、復旧方針の策定、設計手法の検証および耐震設計法の改良等に活用する。また、比較的高い頻度で
図 2発生する中小地震の揺れを観測して、これをもと胆振東部地震の観測波形（苫小牧港）に設計入力地震動の精度向上を図る。
②大都市直下で発生する大地震に対する強震動予測手法の開発研究期間 2016 年度～2018 年度（港空研）
・目的
首都圏での地震防災対策を進める上での対象地
震として、フィリピン海プレート内のスラブ内地
震（Mw7.3）と、相模トラフで発生する M8 クラスの海溝型巨大地震が挙げられているが、スラブ内地震については「港湾の施設の技術上の基準・同解説」には震源パラメタータ設定方法に関する規定が無い。そこで、スラブ内地震についての強震動予測手法を開発する。

図 1

港湾強震観測網・概要
1962 年以来の長期にわたり観測網を堅実に運図 3営し、プレート境界における再来大地震の観測にスラブ内地震成功している唯一の強震観測網である。2018 年
10 月現在で、61 の港湾で計 161 台の地震計を設・概要置している。最近では観測網のオンライン化を進

スラブ内地震を対象とした強震動評価においてめデータ収集の迅速化に努める一方、ウェブサイ

有望な評価手法として疑似点震源モデルがある。
これは、当所で開発された新しい震源モデルであ2

り、震源断層面上に強震動を出すサブイベントが正方法。本研究テーマでは、これらの課題の解決

一つまたは複数あると考え、個々のサブイベントに取り組む。

はオメガスクエアモデルに従う地震波を出すと考現在までに、図 4 に示すように、想定される南えるモデルである。しかし、本モデルには依然と海トラフ巨大地震の近傍で発生した既往地震としして 1)～3)のような課題がある。

て重要な 2004 年紀伊半島南東沖の地震など、特1)大規模なスラブ内地震への適用性の検討。2)ラ

性の異なる複数のスラブ内地震を対象に、震源モ

ディエーション係数の設定法。3)指向性の導入方

デルの開発と検証を行った。

法。4)地盤の非線形性を考慮した入力地震動の補図 4

紀伊半島南東沖の地震を対象とした疑似点震源モデルによる

大阪平野・濃尾平野における強震動シミュレーション結果

3

(2)地盤の液状化波を与えて液状化挙動を詳しく把握した。試験結①地震動の連成作用下の液状化機構と評価予測

果を有効波数の観点から分析し、余震の波形・継研究期間 2017 年度～2019 年度（港空研）

続時間が液状化に及ぼす影響を評価した。
3)せん断土槽と振動台装置（図 6(b））を用い、様々・目的
東日本大震災では本震後の大きな余震、熊本地

な地震波を余震として与えて、液状化挙動を詳し

震では大きな前震の後に本震が発生するなど、大く把握した。また熊本地震の前震・本震を対象と

きな地震動が連続する地震が発生している。このして、静穏期の長さを段階的に変えた試験を実施

ような地震動の連成を想定した液状化の予測・判し、前震・本震の連成作用が液状化に及ぼす影響

定技術は確立されておらず、そのメカニズムの解を評価した。

明と予測判定の高度化に向けた検討を行う。
・概要
2011 年東北地方太平洋沖地震、2016 年熊本地震において、繰返し発生するレベル 2 地震動により液状化被害が拡大したと考えられる。本研究は、本震・余震（あるいは前震・本震）作用及び細粒分による臨海部の液状化への影響を適切に評価し、
図 6

これらの影響を合理的に考慮・反映した液状化予試験装置

測判定について研究を行うものである。

図 5

地震動の連成作用下の液状化

現在までに 1)～3)の検討を行った。
1)全国港湾で観測された本震・余震を対象に地震
動応答解析を実施した。地盤内の応答せん断応力に関して有効波数の解析を行い、本震・余震作用が液状化に及ぼす影響を評価した。過剰間隙水圧の伝播・消散を考慮した数値計算により、地震動
連成作用下の砂層及び互層地盤の過剰間隙水圧の挙図 7動を再現・評価した。

ねじり試験結果（本震で発生する過剰間隙水圧、

2)中空ねじりせん断試験機（図 6(a)）を用い、過本震・余震作用による液状化に関する中空

余震で作用するせん断応力と液状化の有無）

剰間隙水圧が残留する状態の供試体に様々な地震
4

②地震動の連成作用下の液状化地盤の挙動評価・

有効に抑制しうるボイリング被害抑止工法(図 8 )

分析と対策を開発した。

研究期間 2017 年度～2019 年度（港空研）

3)様々な港湾・空港域で活用されている液状化対策工法である CPG 工法について、従来課題であった・目的本研究では、地震動の連成作用下の液状化地盤

施工過程の地盤の隆起を大幅に抑制し、かつ、改良の挙動評価・分析を通じてその特性・メカニズム

効果及び液状化対策効果を向上させた新たな CPGを明らかにし、対応する有効な地盤対策技術およ工法を各種の模型実験および現地実証試験を通じ

び液状化被害抑止技術を開発・提示することを目て研究開発した(図 9)。本工法は、増大する液状化

的としている。

リスクの低減ならびに安全性向上に大きく資する

現在日本国内では、各種の原理に基づく液状化ものであり、隆起の大幅な抑制によって、従来適対策工法が開発されているが、殆どの工法が液状用が困難であったような許容変位量がシビアな施化の発生を防ぐことにより液状化の被害を低減さ設にも適用範囲が拡大した。

せるものである。これらの方法を用いることにより、液状化被害は防止できるが、いずれの方法も液状化が地盤内で発生高価である場合が多い。
本研究では、地震後に緊急車両が通行できる程液状化した層より、地表に向けて水圧が伝播度の耐震性をもつ安価な対策方法を対象とし、地震後に液状化が発生したとしても道路面の変状が、緊急車両が通行可能な程度に収まるような対策方

人工
排水
材

ボイリングが発生法を検討する。液状化の発生を許しながら、変状を防ぐことで、コスト面で有利な液状化被害抑止

地表面が噴砂により破壊工法を開発し、広く適用されることを目的とする。

上層への水圧の伝播を防ぎ噴砂を抑止、地表変状を防ぐ

図 8 人工排水材を用いた液状化伝播・・概要

ボイリング被害抑止工法：概念図

地震動の連成作用や細粒分を含有する地盤を対象として、その液状化挙動の評価及び分析を通じて当該特性・メカニズムを明らかにし、対応する
有効な新たな地盤対策技術および液状化被害抑止技術を開発・提示する。
現在までに 1)～3)の検討を行った。
1)地震動の連成作用や細粒分を含有する地盤を対象として液状化挙動の評価・分析を行い、液状化域の進展・伝播に伴う地盤内流動特性・機構を明らかにした。
2)人工排水材を用いた通常重力場の模型実験およ図 9

び遠心力場実験を通じて、液状化の発生は許容し隆起抑制効果と液状化対策効果が向上した新たな CPG 工法

つつも、ドレーン下端上方において液状化域の進展・伝播を抑制することによって、地盤内の流動を防ぎ、もって液状化に伴うボイリング・噴砂を
5

1) 不均質地盤への浸透過程を模型実験で再現③薬液改良地盤の性能評価に関する研究
研究期間 2016 年度～2018 年度（港空研）

した。浸透過程の可視化には、模型地盤を透明化する技術を用いた（図 10）。

・液状化対策としての薬液注入工法において、対象地盤が不均質な場合には想定通りの改良体が形2) 未改良領域が残る地盤を再現し、動的遠心模成されないことがある。この場合、不良箇所の形

型実験により地表面の安定性へ及ぼす影響

成メカニズムおよび全体の安定性への影響を評価

について検討した。
3) 物理探査手法を用いて改良地盤の性能評価することを目的とする。

を行った（図 11）。

・概要
目的既存の港湾や空港施設の耐震化に対する強い要望がある。既存施設の直下や地中埋設物周辺に対する液状化対策工法として、薬液注入工法がよく用いられる。薬液注入工法は、対象地盤が不均質な場合に施工が困難となることがある。代表的な不均質地盤の要因に細粒分だまりがある。このような個所で施工を継続すると施工不良または周辺地盤の変状などが生じる。このため、不均質地盤による施工困難に遭遇した場合に施工を継続するか否か、また、不均質箇所の改良を行わなかった場合に地盤全体として十分な液状化対策効果が得られるかどうかの判断材料が求められている。
現在まで以下の検討を行った。

図 10 均質地盤への図 11

薬液浸透過程可視化実験結果

物理探査による改良体の出来形確認実験結果

6

(3)施設の耐震性向上①コンビナート防災
研究期間 2014 年度～2018 年度（港空研）
・目的
南海トラフや首都直下型等の巨大地震の被災想定域には、産業施設（コンビナート等）等が埋立地に立地している。特にコンビナート施設では種々の構造物が地中・地表・空中に密接して施工
図 13

されており、供用しながら対策の実施には困難がＥ－ディフェンス

伴う。そこで、供用しながら可能な耐震対策の検地盤
クラック多数発生 橋台 78mm
50mm
護岸
67mm

討及び大規模模型による振動実験による対策効果の確認を行う。

橋台
35mm

護岸
34mm

渡り橋②
57mm

・概要

地盤
46mm

矢板
46mm

実在するコンビナート施設をモデルに耐震検討

矢板
24mm

渡り橋②
-110mmを行った。耐震対策は図 12 に示すように、護岸
図 14

背後の地盤改良範囲を少なくする代わりに護岸前

護岸周辺の変位（左：対策なし、右：対策あり）

面に抑え捨石を設置することで、施設の供用継続とコスト低減の両立を図った。

矢板
46mm

実験は、防災科学技術研究所が所有する実大三次元震動破壊実験施設（Ｅ－ディフェンス）（図 13）
を用いて行った。幅 16m、奥行 4m、高さ 4.5m の

矢板
24mm

渡り橋②
-110mm

渡り橋②57mm

土槽を用いて、中仕切壁で２分割にして、それぞれ 1/8 スケールで桟橋・矢板式護岸・防油堤・タ

渡り橋①
落橋

ンクの模型を製作した。

図 15

加振後の変位については、護岸背後地盤は無対

橋脚
33mm

渡り橋①
144mm

橋脚
36mm

橋脚・渡り橋周辺の変位（左：対策なし、右：対策あり）

策断面ではクラックが多数発生したが、対策断面
ではほとんどクラックの発生はなかった。また渡②既設護岸の耐震化

り橋は無対策断面では落橋したが、対策断面では

研究期間 2008 年度～2010 年度、2016 年度～

落橋防止対策により落橋を免れた。以上のことか

2018 年度（港空研）

ら耐震対策案について一定の効果が確認できた。

・目的
南海トラフ地震等の巨大地震発生時においては、
極大地震動や地盤の液状化による護岸構造物の被害が想定され、高潮、津波、波浪に対する防護性能が損なわれる可能性がある。極大地震動に対して護岸変状を生じさせないようにすることは容易ではなく、コストも大きくかかる。そこで、背後図 12

対策案の断面域への浸水を防ぐことだけを目的として、護岸の7

側方変位が生じたとしても天端高は確保する既設評価した。実験の結果、無対策護岸と比較して側護岸の耐震化工法として、櫛形矢板工法を開発し方への変位量の差はあまり無かったが、櫛形矢板た。この工法では長尺矢板と短尺矢板を組み合わ

壁は沈下せず、天端高は確保されることを確認しせ、長尺矢板により矢板壁を支持することで、地た。

震時の地盤の側方変位の発生時においても壁高をまた、数値解析による実験結果の再現を試み、保持するようにしている。

数値解析による櫛形矢板の側方および鉛直の変位

・概要

量は実験結果におおよそ整合し、櫛形鋼矢板工法

技術開発においては、水中振動台を用いた模型の設計に用いる数値解析モデル化手法を確認した。

振動実験により対策工の地震時挙動および効果を

図 16

模型振動実験断面

くし形鋼矢板の設置③免震技術
研究期間 2009 年度～2013 年度（港空研）

液状化層

・目的
性能設計の進展により、物流拠点としての港湾

液状化層機能の役割の認識が重要視され、大規模地震発生の切迫性が指摘されているなか、地震後において
非液状化層

も災害時の物流拠点としての視点が必要となって
図 17

櫛形矢板工法模式図いる。港湾物流において重要な荷役機械の耐震性向上も求められており、レベル２地震動に対応した技術開発として免振技術の適用を検討した。
・概要
コンテナクレーンの実機振動特性に関する振動
実験、常時微動観測を行い、その固有周期、減衰等を明らかにした。また、実機コンテナクレーンの地震時挙動観測を行って地震時における免振機
構の詳細な挙動についても解明し、三次元モデル

図 18

櫛形矢板模型による数値解析を用いた挙動再現を行って数値解8析手法精度の検証も行った。通常とは異なる低頭

震時挙動および数値解析による評価に関する成果

型のコンテナクレーンについて、レベル２地震時

は、港湾技術基準における船舶との荷役の用に供挙動に関する模型振動実験、数値解析実施し、免する荷役機械の性能照査にも反映された。

振機構適用性を確認した。コンテナクレーンの地

カーボンケーブルをタイビームに取付
アクチュエイター

クレーン加振機（アクチュエイター）によるタイビーム牽引

１０ｔトラック２台
1) クレーン加振機の搬出入
2) クレーン加振機の据付（固定，滑り留め）

振動計

加振機

図 19

実機コンテナクレーン加振実験

50
40
30
10

絶対加速度

加速度(Gal)

20
0
-10 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180
時間(sec)

200

-20
-30
-40
-50

免震装置導入前

250
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
-250
0

20

40

60

80

観測（UR3,横行）

図 22

10
8
6

100
120
時間（sec）

140

160

180

解析（機械室,横行）

数値解析による免震クレーン

加速度(Gal)4

地震時挙動評価（赤：観測、黒：解析）

2
0
-2 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180
時間(sec)

200

-4
-6
-8
-10

免震装置導入後

図 20

実機加振実験による免振効果確認
クレーン上

桟橋上
ジャケット上
+4.00
+1.50

+4.00
+0.00

防舷材

L.W.L.+0.00

20-13.00-15.00-31.00-36.50

図 2120-13.00-15.00-31.00礫 層

礫 層-36.40-36.37-36.37

実機コンテナクレーン地震時挙動観測
9200

図 23 に示すような、津波の発生から沿岸への(4)耐津波強化①地震・津波による構造物の変形計算（三次元高伝播、防護施設の変形、後背地への遡上を一貫し

精細津波遡上シミュレータの高度化）て計算するシミュレータを構築した。また、この研究期間 2014 年度～2018 年度（港空研）

シミュレータに防護施設の変形の不確定性をフラ・目的ジリティカーブによって取り入れる方法も検討し津波の遡上域を正確に推定するためには、地た。

震・津波による防護施設の変形・倒壊のプロセス

このシミュレータを用いると、一つの都市におも考慮しながら津波の伝播・遡上をする必要があ

いて防護施設の変形のタイミングや浸水域の広がる。また、津波の数値計算では一般に沖合の粗いり方を詳しく見ることができる。図 24 に示すよう格子の計算領域と陸上・防護施設周りの細かい格に、釜石と高知の２都市で現地適用計算を実施し子の計算領域を多段階に接続するが、津波の引きて検証を行った。

波も適切に表現するためにはこれらの計算領域を

さらに、MPI と OpenMP を使ったハイブリッ

双方向に接続させる必要がある。これらを可能と

ト並列計算手法を実装して計算効率を向上させ、する数値計算モデルを開発する。

プログラム公開に向けたマニュアルの整備、入力・概要

支援ツールや統合実行環境の開発を行っている。

図 23

三次元高精細津波遡上シミュレータの構成

図 24

釜石港を例とした計算
10

②津波による構造物周辺の局所洗掘量の推定手法の構築
研究期間 2016 年度～2018 年度（港空研）
・目的
防波堤の耐津波設計に用いる津波波力として谷本式や越流時の静水圧式などが検討され、2013 年
度に「防波堤の耐津波設計ガイドライン」が公表された。ただし、東日本大震災における八戸港北
防波堤のように、越流による洗掘で被災する例も多く、このような被災についてさらに検討する。
・概要
図 25 に示すように防波堤の断面で移動床の水理模型実験を行って、砂地盤の粒径等による比較
図 25

やマウンド砕石によるアーマリング効果を検討し、防波堤背後の洗堀の実験

汎用性の高い洗掘量推定式を構築した。
津波による地形変化は、水流による海底の砂や泥の移動によって生じるが、その移動には滑動・転動・躍動・浮遊など様々なモードがあり、それぞれの移動モードに対して複数の理論的・実験的な予測式が提案されている。土砂移動に伴う局所洗掘量をシミュレーションによって推定するには、各モードの予測式を組み合わせて行う必要がある。

図 26

港湾での地形変化の比較計算

ところが、その最適な組み合わせや適用限界については十分に検討がなされていない。図 26 に示③海底地盤流動のダイナミクスと防波堤・護岸のす港湾を模した地形に津波を作用させた実験や安定性評価
研究期間 2013 年度～2017 年度（港空研）

2011 年東北地方太平洋沖地震津波によって局所・目的的な洗掘が発生した八戸港の事例等と比較するこ海底地盤は、地震や津波などの多様な外力を受とで検討した。

けて大きく流動しうる。しかし、海底地盤流動のダイナミクスについては、現地観測がほぼ不可能なこともあり、未だ不明な点が多い。このような海底地盤のダイナミクスは、海岸構造物の安定性に大きく影響しうることから、その解明と評価手法の構築を行う。
・概要
本研究は、地震液状化にともなう大規模な海底地盤流動のダイナミクスとともに、津波を受ける
海岸構造物の基礎マウンドおよび地盤の流動・不11安定化機構について系統的に明らかにし、海底地盤の動態にともなう防波堤・護岸等の安定性評価
手法を提示するものである。
現在までに得られた成果と今後の展望は以下のようである。
図 281)沿岸・海洋構造物ならびに海底地すべり津波な

津波による防波堤基礎マウンド・
地盤のダイナミクス

どに対して甚大な影響を及ぼす一方、従来は予測困難であった海底液状化土砂流動のダイナミクス(a)(図 27)の一連の過程を予測再現しうる新たな理論・数値解析法を構築しその有効性を包括的に実証した。さらに、海底地すべり及び重力流発達に(b)

及ぼす細粒分・浸透の影響を明らかにした。
2)津波浸透を受ける防波堤基礎マウンド・地盤の津波越流－浸透連成作用によるダイナミクス(図 28) を体系的に明らかにすると(a) マウンド・基礎地盤洗掘，(b) マウンド支持力破壊，(c)

共に、津波越流－浸透連成作用による防波堤の不(c) マウンド流動過程

安定化機構(図 29) を世界に先駆けて解明した。

ケーソン不安定化に及ぼす
津波越流－浸透連成効果の解明

そして、防波堤基礎マウンド・地盤のダイナミク
図 29

スと対策工(腹付工)の双方をふまえた防波堤の安定性評価手法(図 30) を構築・提示した。

津波越流-浸透連成下の防波堤の不安定化

3)津波に対する防波堤基礎マウンド・地盤のダイ
ナミクスと対策工を含めた防波堤の安定性評価は、現場の設計・施工に活用されると共に、港湾技術(a)

基準に包括的に反映されており、国内はもとより国際的に広く活用されることが期待される。

地震・波浪・他の環境外力誘因(b)

液状化土(a) 海底地すべり

渦

外部流体の取込
み
粒度構造
成層構造
間隙比分布

土粒子
の分級

(b) 高濃度堆積物重力流(c) 再堆積図 30(a) 防波堤マウンド・腹付工の安定性評価

図 27 海底液状化土砂流動のダイナミクスと(b) 実験と解析の比較結果

解析法及び実験・現地検証：概念図
12

④津波襲来時の FSRU（洋上 LNG 受入施設）との初期位置等初期条件と、FSRU と漂流船舶の衝

漂流船舶の衝突シミュレーションに基づく危険性

突の関係を求めた。
図 31 は、漂流船舶の初期位置を図中央のの検討
研究期間 2017 年度〜2019 年度（海技研）

FSRU の周りの半径 500m 以内の海域にランダム

・目的に船舶を設定してその挙動を求め、衝突した船舶係留された FSRU における津波の安全対策の検の初期位置を示している。図中左上の図は漂流船

討の一課題として、津波により付随的に発生するの初期値を示しており、船尾（図の左方向）から

FSRU と漂流物（船）との衝突の影響と FSRU の津波を受けた際、引き波で衝突した船舶を青丸、

安全海域の検討を行う為、FSRU とその周りの漂押し波で衝突した船舶を、赤丸で示されている。

流物（船）の関係のシミュレーションを行う。こ

図中右下の図は、津波の時系列を衝突時の力の概れにより、航路等定常的に多数の船舶が存在する算を示している。さらに、図中右の 2 つの図は、海域に対し安全な FSRU の設置位置の検討に資す

津波を斜め 45 度の角度で受けている場合の結果

る。

を示す。

・概要

この結果、船舶の初期船首方位に対する津波の津波により発生する船舶および FSRU の漂流や入射角により、衝突危険の高い区域や衝突力が異衝突の状況を予測する為、船舶および FSRU の簡なることが示され、FSRU 周囲の安全領域を検討

易モデルによるシミュレーションにより FSRU とすることを可能とした。

その周辺に存在する漂流船舶の挙動を求め、船舶

図 31

津波入射角別の衝突の状況の違い
13

2．事後防災(1)津波探知①GPS 波浪計、海洋レーダ（複合観測情報に基づ
く津波予測技術の開発）
研究期間 2017 年度～2019 年度（港空研）
・目的
図 32 に示すように、GPS 波浪計はその地点の津波波形を正確に捉えることができ、海洋レーダは個々の地点の観測精度は劣るが面的に広く捉えることができる。両方の長所を生かし、より早く
より正確に津波を検知し、それを津波の浸水予測にも役立てる。
図 33

・概要
GPS 波浪計は、GPS 衛星から届く信号を解析し津波の水位データに対する

連続ウェーブレット解析て水位を求めている。衛星配置に偏りがある場合②GPS 信号を利用した津波の早期検出など、水位データに顕著なノイズが混入すること

研究期間 2004 年度～2006 年度（電子研）があり、そのノイズには津波と類似した波形を描・目的

くものもあって、これが津波の早期検知の障害になっている。そこで、衛星配置等の情報と、図 33

低仰角での GPS 信号に対する海面反射の影響に示す連続ウェーブレット変換によるフィルターに着目し、これを利用した海面高度モニタリング

処理とを組み合わせることで、津波の検知精度を手法を開発する。これにより受信点高度 1000m で高める手法を構築した。さらに、GPS 波浪計と海受信点から約 100km 遠方までの海面高度を連続

洋レーダのようにノイズ特性の異なる複数のデー

監視（最大距離は受信点高度にほぼ比例）し、特タに適切な重み付けをする、新しい津波波源インに津波による海面高度異常の早期検出に貢献する。

バージョン手法についても、理論的な検討を行っ

・概要
兵庫県六甲山の標高約 800m 地点で実験を行った。

た結果、当時の GNSS 受信機（コード相関カーブ）

今後は、海洋レーダのデータ処理について検討を用いた場合には海面高度の変動成分を数 m 程度を進める。

の精度で推定可能であることが示された。
点観測データ

海洋レーダ

海面高度モニタのためには 1 桁程度の精度向上

面観測データが必要だが、GNSS 受信機の性能向上や搬送波位

GPS波浪計相（多周波）の利用によりこれを実現することが課題となる（バイアス性誤差も存在するが変動のGP波浪計、海底水圧計

海洋レーダ

図 32

複合的な津波観測のイメージ

時間スケールが異なることにより区別可能）。監視範囲については、六甲山の実験により数 10km 程
度遠方の反射点（反射領域の中心）まで海面高度の変動が推定可能であることが示されたが、それより遠方は受信強度の確保、大気伝搬遅延の増大14に対する適切なモデル化が必要である。また、津

子数の測定は、GPS を含む測位衛星と受信点間の波検出への適用について、その有効性検証には津

全電子数（Total electron content: TEC）から知波波面を模擬した電波伝搬シミュレーション等がることができる。本研究では、日本全国の GNSS

必要と考えられる。

観測に対応できる電離圏変動参照ニューラルネッ
トワークモデル構築に向けたデータ解析および入力検討を行い、モデルを提案した。なお、現時点での継続研究の予定はない。

図 34

海面反射モデルと実験アンテナ

図 35

図 36

目標とする電離圏変動参照モデル

図 37

ニューラルネットワークモデル

相対高度の導出結果③電離圏全電子数観測による津波予測
研究期間 2014 年度～2017 年度（電子研）
・目的
津波即時予測に用いる電離圏のモデルを日本全体に拡大するために出力を全電子数に変更し、新たに適切な入力を加えることにより低緯度電離圏の変動も予測可能なニューラルネットワーク推定
によるモデルを作成する。
・概要
東日本大震災の津波発生約 9 分後に電離圏 F領域（高度 250-300 km）電子数の減少（津波電離圏ホール）が発見された。大津波が発生した時に励起された音波・大気重力波により電離圏が擾乱されていると考えられている。この現象の検知により津波即時予測が可能になると期待される。電15

(2)津波シミュレーション①海洋・地球結合津波モデルの開発
研究期間 2014 年度～2016 年度（港空研）
・目的
南米から日本、あるいはその逆のように、遠距離を伝播する津波を正確に計算するには、①短波長成分の伝播速度が遅くなる波の分散性、図 38に示す、②全ての波長成分が遅くなる海水の圧縮性、③長波長成分が遅くなる地球の弾性、を考慮する必要がある。これらを考慮する汎用的な数値モデルの枠組みは既に提案されているが、全球で図 39

実用的に使える数値計算モデルはまだなく、これペルー沖での津波波形（図中の長波近似が従来のモデル）を構築する。
・概要
従来の津波伝播計算モデルに、波の分散性、海②津波による港湾構造物変形への粒子法の適用

水の圧縮性、地球の弾性、さらに地球の自己重力

研究期間 2018 年度～2020 年度（港空研）
・目的の効果の計算コードを統合した、球面の津波伝播モデルを構築した。図 39 に示すように、2011 年

砕けている波など複雑な形状の波面が作用して東北地方太平洋沖地震津波のペルー沖での波形を施設が大きく変形する過程を再現するモデルとし検討したところ、従来のモデルでは引き波の初動て、図 40 および図 41 に示す粒子法が使われる

や第 1 波から第 3 波のピークを十分に再現できなようになりつつあるが、これまでのモデルには圧かったが、新たなモデルでは非常によく再現でき力擾乱という課題がある。これを解決するとともた。格子間隔を細かくし、急勾配の海底地形にもに、地盤の洗掘や透水など諸現象を包括的に扱え適した差分式を導入することで、さらなる再現性るモデルを開発する。

の向上も図った。

・概要

今後は、既存の津波シミュレータ T-STOC にも様々な移動境界条件（洗堀・ブロック飛散・ケ組み込むことで、遠地津波による浸水予測にも役ーソン滑動）について、圧力モデルを高精度にし立てたい。

たモデルを構築する。そして、各モデルを統合し、まずは一つの構造物、さらに図 42 に示すような複数の構造物の組み合わせ（多重防護施設）への適用性を検討する。

図 38

図 40

海水の圧縮性と地球の弾性が津波に及ぼす影響
16

粒子法の計算格子

図 41

東日本大震災のときに気仙沼港などでは津波火災が被害を拡大した。来たる南海トラフ巨大地震
津波等でも、浸水や漂流物による火災の発生や拡散が危惧される。その拡散を表現する数値計算モ
デルがないため、これを開発する。
・概要
津波によって建物等が破壊され、船舶等から流出した油と混じって移流・拡散し、何かのきっかけで発火・延焼する。この過程を数値計算モデルで表現するためには、①津波流動モデル、②船舶等漂流モデル、③がれき漂流モデル、④油漂流モ
デル、⑤火災モデル、を組み合わせる必要がある。
そのうち、①～④は既に港空研で開発され、①と②、③および①と④は結合されているので、本研
究では⑤を新たに開発して①～⑤を統合する。
東日本大震災で気仙沼湾に発生した海上火災をモデル化し､図 43 に示すように、三重県津松阪港
を例に津波による自動車・漁船の漂流、流出油の拡散、がれきの発火・燃焼・鎮火の計算を試みた。
その一方で、がれきの発生・漂流・漂着の過程を適切に考慮する必要があり、図 44 のように過去の漂流物実験の動画から各漂流物の位置を読み取って漂流特性を解析し、モデルの流体－漂流物
相互干渉処理部を改良した。

粒子法モデルによる砕波の再現（本研究において改良したもの）

図 42

複数の構造物に対する計算のイメージ③港湾における津波火災の数値計算モデルの開発
研究期間 2016 年度～2018 年度（港空研）
・目的

図 43

津波火災の数値計算（各プロットは、黄緑・濃緑：漂流中・漂流停止した自動車や漁船､
橙：流出油､黒・赤・青：未発火・燃焼状態・鎮火後のがれき。
海域の青と赤は水位：青が引波時、赤が押波時）

17

図 44

漂流物の初期の向きによる挙動の違い

18

・概要

(3)災害時の通信・情報技術①空港域での災害時の通信インフラ

複数の通信手段と共に緊急災害時の通信が確保

研究期間 2012 年度～2019 年度（電子研）

できる航空専用周波数を用いた単独可動システム
AeroMACS によって高速通信を実現する。

・目的
WiMAX 技術を航空分野に適用した空港域の C

AeroMACS 端末装置を試作し、車両による通信実

バンド空地通信網のプロトタイプを開発する。ま験を実施し、良好な通信性能を得た。これにより、た、プロトタイプ開発に基づく解析結果をもとに、空港周辺データリンク通信を活用した空港及び周国際標準規格策定に参画するとともに、実際に利辺の災害時情報共有の円滑化への活用が期待でき用するアプリケーションを想定した評価を行う。

る。

図 45 AeroMACS の構成

図 46 AeroMACS 端末装置と車両試験

19

③情報共有基盤 SWIM

②災害時の準天頂衛星システムによる通報サービ

研究期間 2016～2020 年度（電子研）

ス
研究期間 2015 年度～2017 年度（電子研）

・目的

・目的

国際民間航空機関では、運航に係る多種多様な

準天頂衛星システムのサブメートル級測位補強

情報を、様々なユーザで提供・利用・管理が可能

サービス等に関する共同実験を通じて、準天頂衛となる SWIM（System Wide Information

星システムの利用及び実用性を促進する

Management：情報共有基盤）の概念を提案、推・概要進している。運用面や技術面での課題を明らかに準天頂システムサービス株式会社との共同研究した上で、異なる SWIM システム間でシームレス「準天頂システムにおけるサブメートル補強サー

な情報交換と異種サービス連携を実現する技術をビスに関する共同研究」における共同実験のひと

提案し、SWIM テストベッドを構築し、提案技術つとして、災害・危機管理通報サービス「災危通を評価する。

報」を実施した。政府機関から、地震、津波など

・概要
SWIM テストベッドを構築し、2014 年に米国連の災害情報、テロなどの危機管理情報、避難勧告などの発令状況について、みちびきから送信する

邦航空局（FAA）が主導する国際実証実験 Mini

サービスを検証した。このサービスは、利用者に

Global Demonstration（MGD-I）に参加し、継続

災害情報などのメッセージを届けるサービスで、して MGD-II に参加している。MGD-I の日本が主

L1S 信号を受信することができる端末で利用するに担当したシナリオでは、飛行前に東京～ロサンことができる。L1S 信号は、衛星測位で一般的にゼルス間の飛行経路上で、火山噴火により突発的利用している GPS やみちびきの L1C/A 信号と同に飛行制限エリアが生じたことを想定した。影響

じ周波数で同じ波形のため、受信機の価格を安く度を判定することで、速やかに飛行経路を変更し、抑えることができる。

運航ができることなどを実証した。SWIM は地震などの災害時にも災害情報共有基盤として活用が期待できる。

図 47

準天頂衛星による放送実験

20

図 48

図 49

SWIM の概念

SWIM テストベッド
21

④地震動情報の速報値のメール配信システム

・概要

研究期間 2010 年度～（港空研）

地震直後に強震計から当所サーバまで波形デー・目的タを自動で転送し、さらに地方整備局等へのメー港湾地域強震観測においては、大地震時の記録

ルによる情報提供を自動で行うための新しいシスを確実に回収することを最も重視しているが、近テム（地震動情報即時伝達システム）の開発を行

年では、取得された記録を災害対応に活用する観った。開発したシステムは、現地の強震観測小屋点から、記録回収の確実性のみならず、迅速性にに設置された周辺機器（小型 PC、ルータ等）と、ついても従来以上に求められるようになってきて

小型 PC 上で稼働するソフトウエア、および、当いる。一方、2011 年東北地方太平洋沖地震では、所に設置されたサーバ上で稼働するソフトウエア

宮古港と相馬港で強震計と観測小屋が津波によりからなる。強震計が地震を検知すると、小型 PC

流失し、記録の回収ができない事態が発生した。

上のソフトウエアが強震計から波形データを吸い今後発生が懸念される津波を伴うような大地震に上げ、当所サーバに転送する。当所サーバでは、

おいても確実に記録の回収を行うためには、地震受信した記録から最大加速度、計測震度相当値、動の終了から津波の到達までの短い時間に強震計

PSI 値等の値を読みとり、メールで配信する。メから研究所のサーバまで波形データを自動的に転ールの文面の作成にあたっては、利用者が受信し送できるシステムが望ましい。

た情報を活用しやすくなるよう注意を払っている。

図 50

地震動情報即時伝達システムの概要

22

⑤ヘリコプタの周辺状況監視システム⑥災害発生時のヘリコプタの計器飛行用インフラ

研究期間 2013 年度～2020 年度（電子研）

整備
研究期間 2015 年度～2019 年度（電子研）

・目的

・目的

低高度を有視界飛行するヘリコプタは、送電線などの障害物による事故のリスクがある。ヘリコ

衛星航法システムのアベイラビリティを向上す

プタの操縦者を支援するミリ波レーダー技術を中るために、次世代 GNSS（複数衛星システム、複心とした周辺状況監視システムを開発する。

数周波数）に対応した補強システム（SBAS

・概要（Satellite-Based Augmentation System：衛星型

ヘリコプタに搭載し、送電線および送電線鉄塔

衛星航法補強システム）、GBAS（Ground-Based

検出に適した 76 GHz 帯小電力円偏波ミリ波レーAugmentation System：地上型衛星航法補強シスダーを開発した。ヘリコプタ搭載試験を実施し、テム））の技術開発を行う。

送電線鉄塔および送電線をそれぞれ約 2,000 m お・概要

よび約 1,600 m の従来と比較して 2 倍以上探知距

国土交通省では、災害発生時のヘリコプタの計

離で確認できた。送電線鉄塔等の障害物データベ

器飛行に使用できる低高度 RNAV 経路の設定を進ースに加え、機上センサを用いた障害物探知はさめている。SBAS は ABAS（Airborne-Based

らなる障害物情報の充実に活用可能である。今後、Augmentation System：航空機型衛星航法補強シ

JAXA の災害救援航空機統合運用システムステム）に比べて、RAIM 予測が不要、高精度な（D-NET2）への情報提供を検討している。

LP/LPV 進入が設定可能などの利点がある。次世代 SBAS 試作機を開発し、準天頂衛星を利用した
SBAS 放送実験を実施している。低高度 RNAV 経路において、SBAS の活用が期待される。

図 51

ミリ波レーダー装置

図 52

図 53

次世代 GNSS の補強システム

図 54

準天頂衛星を利用した放送実験

表示装置

23

⑦無人航空機の災害時利用⑧遠隔型空港業務支援システム

研究期間 2016 年度～（電子研、港空研）

研究期間 2014 年度～2020 年度（電子研）

・目的

・目的

低高度から中高度における無人航空機と航空機

新しい空港管制業務としてのリモートタワーは、の融合した安全かつ効率的な交通管理コンセプト

空港の管制塔で行われている管制業務を、映像技につなげるため、無人機・航空機の統合シミュレ

術およびネットワーク技術等を活用し、遠隔地にーション環境を構築する。また、災害時の施設の設置されたシステムを用いて実施するものであり、被災状況を迅速に把握するためのシステムを構築

小規模空港のセンター化や中規模以上の空港業務する。

の目視強化、また緊急時対応やバックアップとし・概要ての活用など様々な検討が世界的に行われている。

電子航法研究所では、無人航空機が飛行する空

その実用化に向けて、それらシステムに必要な要域と競合する VFR 飛行を解析した。また、電波干素技術開発とコンセプトモデルの構築、および、

渉検討モデルを開発した。運動力学及び電磁波環

システムインテグレーションを実施し、日本のリ境のシミュレーションを組み合わせることで衝突

モートタワーに必要な技術の仕様を導く。

確率や電波干渉を算出することを想定している。

・概要

港湾空港技術研究所では無人航空機を利用して、リモートタワーでは、図 57 に示すように、カ

災害時の岸壁や防波堤の変位量等を把握し、施設メラで撮影した管制塔からのパノラマの視界と監の供用の可否判断等を迅速に行うことができるシ視センサから得られた情報を基にした航空機、加ステムを構築することを想定している。

えて空港内の車両や移動物体の情報を複数から構成されるディスプレイに表示する。本研究では、仙台空港の岩沼分室に設置したカメラシステムと監視センサの情報を、ネットワークを介して300km 離れた調布本所のプロトタイプシステム（図 58）に接続・表示し、運用環境を構築して性能検証を実施した。検証では映像の配信最大遅延
時間は約 0.6 秒程度であり国際的な技術要件（1

図 55

固定翼と回転翼の無人航空機

秒以内）を満たしていることを確認しており、その他物体検出、認識機能等の支援機能の開発および検証を継続している。また、システムは鉄骨等の強度の高い構造物に設置されており、地震や台風などによる大規模災害時においても、管制官は遠隔地の安全な場所から現地の空港の管制業務を実施することが可能で緊急時対応にも有効に業務を継続することができる。

図 56

電波干渉検討モデル

24

(4)災害時物資輸送シミュレーション

通信ネットワーク①大規模災害時の船舶活用の具体的方策に関する
各地のリモート空港

・パノラマ映像用カメラ（光学、IR等）
・PTZカメラ（光学、IR等）
・監視センサー（レーダー、MLAT,ADS-B等）
・気象情報センサー
・無線通信

図 57

研究

運用センター

研究期間 2015 年度～2016 年度（海技研）・パノラマディスプレイ（AR合成）
・PTZ表示・カメラ操作・制御パネル
・運用業務用支援情報パネル（飛行情報 等）・監視センサー情報パネル
・気象情報パネル
・通信端末

・目的
災害時における道路の通行止めなどで発生する
孤立地域に対する救難物資の支援を目的とし、災害状況を考慮した代替輸送システムの運用シミュ

リモートタワーシステム概念構成

レーションシステムを構築し、災害後の救難物資輸送計画の立案、実施に資する。
・概要
大規模災害時、一部の港湾施設や幹線道路が使用不能になることから孤立地域が発生し、こうした地域への支援を限られた輸送手段で実施する必要がある。船舶による輸送は、道路が使えない時の代替手段となる。このため、船舶を含めた限られた輸送手段による輸送をマルチエージェントの考えを用いてシミュレーションを行い、システムの提案や実現のための詳細計画の作成に資する。高
知県との共同研究では、災害後の孤立地域への物

図 58 プロトタイプシステム

資輸送を小型船で行う場合の輸送シミュレーショ
ンを行い、必要な船腹量等の検討を行った。

図 59 高知における小型船による 2 次輸送システムの例
25

(5)災害時の耐震診断と復旧工法

・概要①RTK-GNSS を用いた岸壁変形量計測ツール

プレート境界型などの規模の大きな地震において研究期間 2013 年度～2018 年度（港空研）

は断層運動に伴って広域的に地殻が移動することがあり、RTK-GNSS の基準点が動いてしまうこと・目的
巨大地震発生後において被災地の緊急支援や経が考えられる。その場合、基準点位置情報を更新

済活動維持のための港湾施設の早期の供用が求めせずに地殻変動前のままとすると、観測点の位置られることが多い。地震後の施設の安全性を判断を正確に求めることは困難となるが、ここで測定するためには、その損傷状況、残存性能に関するしたい項目は岸壁構造に関わる観測点の地震前後情報が重要となるが、それらを地震直後に正確にの移動量であり、地殻変動による移動量が含まれ把握することは容易ではない。岸壁などの港湾施る絶対位置は必要ではない。よって、基準局を岸設においては、構造の大部分が海中および地中に壁変形の影響の無い箇所に配置し、地殻変動によあり、外面の調査だけからその安定性を検討する

る移動量が基準局と観測局で同じであるとすれば、のが困難である。そこで地表部の地震後残留変位

基準点位置情報がずれていることによる誤差は考量と構造部材の損傷状態の関係を事前に調査してえられるものの、求められた地震前後での観測点

おき、地震発生後に地表部残留変位量だけを求め

位置の差分から地殻変動分をキャンセルした岸壁

ることで港湾構造物の安定性、利用可否が速やか

構造の変形を取得できる。GPS 受信機の操作にはに判断できると考えられ、RTK-GNSS による地震

スマートフォン端末を用い、詳細知識が無くても後港湾施設変形量の即時測定ツールの開発を行っ

タッチパネルで簡単に操作できるアプリケーショ

た。

ンを開発した。

係留施設の変形による残留変位（観測したい
変位）

護岸移動の影響による変位
護岸移動の影響範
係留施設の変形を伴わない
囲外に基準点を設
地殻変動による全体移動
置

観測局

護岸移動の
影響範囲内を基準としない

基準局

地震前
地震後

図 60 RTK-GNSS を用いた岸壁変位量測定の概要②GIS システムによる簡易診断

したり可能なシステムを開発することにより防災研究期間 2014 年度～2018 年度（港空研）

力の向上や事業の早期再開を図る。

・目的

・概要

耐震工学等を専門としない事業者自らが施設の簡易診断については、護岸やパイプライン、石簡易的な耐震診断をしたり耐震対策検討の支援を

油タンクの地震時の変位について、構造物の形状
寸法や地盤条件等から表計算ソフトを用いて簡易
26

的に計算を行うシステムとなっている。施設近傍

様々な耐震対策技術の概要、施工条件等を示し、の地震計のデータを入手することで発災直後に変その現場に適用可能な技術を抽出して耐震対策の位量等の計算も可能である。計算結果を GIS 上に事業化を促すことを目的としている。

表示することにより施設全体の状況を把握することが可能である。耐震対策の検討支援において、【配管基礎の簡易耐震診断システム】
入
項

力
25.00

m

40.00

m

重力式（直立式）

前面護岸の地震時水平変位力

入備

配管基礎2の前面護岸法線からの距離

出

目

目

配管基礎１の前面護岸法線からの距離

前面護岸の構造形式

項

53

考

項

力

項

目

目

備

前面護岸法線から基礎中心までの距離

25.00

m

基礎幅

30.00

m

前面護岸の構造形式

プルダウンにより選択

cm

項【平定円筒形貯槽の簡易耐震診断システム】

沿岸構造物のチャート式耐震診断システム等より算出した値を入力

控え直杭式矢板

前面護岸の地震時水平変位

目

出

力

53

プルダウンにより選択

cm項

沿岸構造物のチャート式耐震診断システム等より算出した値を入力

目

配管基礎１の水平変位量

52cm

基礎の水平変位

51cm

配管基礎１の鉛直変位量26cm

基礎の鉛直変位

32cm

配管基礎２の水平変位量

49cm

基礎の傾斜角

0.0685°

配管基礎２の鉛直変位量25cm

配管基礎管の相対変位量

3

cm

図 61

考

簡易診断結果例（左：配管、右：タンク）③係留施設耐震補強・復旧工法

・概要

研究期間 2015 年度～2018 年度（港空研）

既設杭の間に新たに上部工に接続する杭を新設・目的し、杭頭を切断した既設杭と新設杭を水平材で接現在の港湾構造物の設計において考慮する地震

続することで荷重を伝達し、地震荷重に既存と新作用は一般的に過去のものよりも大きく、古い構

設構造が一体となって耐荷する構造を検討した。

造物が現在の地震作用に対して安定性を確保でき

特に、各構造間の関係や役割を考慮した効果的なないことがある。さらに、経年劣化の進行に伴う構造検討を目的として、模型振動台実験と動的有構造耐力の低下も懸念されており、既存構造物の限要素法解析により基礎的な変形特性とその改良改良の需要が多くなりつつある。一方、構造物改効果の検討を行った。その結果、L2 地震動に対し良においては既存施設の撤去に手間がかかり、新て耐力を持つ一般的な桟橋構造と同等の耐震性能

設構造物よりも多くの費用が掛かる傾向があるたを確認し、また、数値解析において実験結果を再め、劣化の程度によっては既存構造を活用するこ

現できることを確認した。

とで、より経済的な構造物改良が行うことが考えられる。そこで、既存構造を有効活用しつつ耐震性を向上させた桟橋の耐震改良工法について検討
した。

27

図 62

既存構造を利用した桟橋構造

実物スケールAcc. (Gal)500

Max：318.37 Gal ，Min：-291.42 Gal

250
0
-250
-500
0

50

100

150
200
Time (s)

250

300

350

入力地震動
case1 既存構造を利用した桟橋改良工法

累積水平変位, (mm)100

case2 L2 地震動に対する耐力を有する一般的な桟橋構造

80

case1
case2

60
40
20
川
崎
港
波
600
％

振幅200%

川
崎
港
波
600
％

振幅600%

川
崎
港
波
400
％

振幅600%

川
崎
港
波
200
％

振幅400%

川
崎
港
波
100
％

振幅200%

川
崎
港
波
50
％

振幅100%

振幅50%

0

川
崎
港
波
200
％

各加振ステップによる桟橋上部工の累積変位

図 63

一般的な桟橋構造と既存杭を活用した桟橋構造の加振ステップ毎の累積残留水平変位の比較

28

(6)流出油火災対策①バブルカーテンによる拡散防止技術と分散剤散布による海上流出油火災の消火
研究期間 2014 年度~2018 年度（港空研）
・目的
東日本大震災では多数の津波火災が発生している。こうした火災を伴う海上流出油への対応技術
図 65 浮沈式バブルカーテンの水槽試験について検討している。
・概要

2)分散剤散布による海上流出油火災の消火

1)バブルカーテンによる拡散防止技術
我が国のように臨海部が高密度に利用されてい陸上施設における通常の油火災には、泡消火剤

る状況では、臨海防災基地と精油所などの危険物による窒息消火が多用されるが、海上においては施設が隣接している場合がある。こうした状況下

風の影響を受け易く、効果が限定される。こうしで地震などの自然災害に伴い危険物施設から油がた状況に鑑み、本研究では、新たな手法として、流出した場合、防災基地の機能が流出油により阻燃焼している油を水中に分散させる手法について害されるおそれがあることから、油回収船などの検討を進めている。小型水槽実験からは、燃焼油掃海作業を待たずに漂着油を排除できる自己防衛を水中に分散させることで、消火を行うことがで型の漂流油制御技術が望まれる。本研究では、バきることが明らかになった。

ブルカーテンによる緊急時対応システムの検討を進めている。

図 64 バブルカーテン海面燃焼油の拡散防止

図 66 陸上油火災と海上油火災の消火メカニズム

水槽実験並びに数値計算からバブルカーテンによる海面浮遊油の排除特性を明らかにするとともに、実際に燃焼を伴う油に対する効果を小型模型
水槽で確認している。更に実用化に向けては、陸上から敷設できるように浮沈式バルブカーテンの装置化に取り組んでいる。
図 67 分散剤散布による消火実験
29

Ⅱ．防災（気象、その他）に関する研究に取り組み、港湾や海岸の施設の設計や防災に役

1．高潮・高波

立てたい。

(1)高潮・高波の予測と被害想定①海象観測データの集中処理・解析に基づく海象
特性の解明
研究期間 2016 年度～2022 年度（港空研）
・目的
当所は、1970 年以来、全国港湾海洋波浪情報網（ナウファス）で得られた観測データの定常的な集中処理・解析を継続してきた。気候変動への危惧が強まる中、この集中処理・解析を継続し、港図 68

湾や海岸の実務に密着した情報の発信に努めていナウファス波浪観測年報及び付属資料

く必要がある。
・概要
海象観測データの定常的な集中処理・解析として、各観測地点で得た波浪データを元に速報及び確定処理を行うとともに、統計解析を実施して観測年報にとりまとめ、潮位及び風データの保存も行う。さらに、高精度容量式波高計による現地観
測、二次元高波数スペクトルの推定手法の確立、
合成開口レーダ（例えば TerraSAR-X）を活用し
図 69

た海上風や波浪の推定手法の開発にも取り組む。

2016 年の福島沖地震による津波

2017 年度は、2016 年に観測された波浪観測データを観測年報にとりまとめた。この年は、沿岸②日本沿岸におけるうねり性波浪の季節・海域特波浪計 7 地点（釧路、むつ小川原など）と GPS

性とその出現機構の検討
研究期間 2017 年度～2019 年度（港空研）

波浪計 7 地点（青森東岸沖など）で既往最大有義・目的波高を更新した。気象庁の統計開始（1951 年）以来初めて東北地方に上陸した台風 1610 号では、

近年「うねり性波浪」による防護施設の被災が東北地方太平洋岸の多くの地点で高波を観測した。 続いている。そこで、新たな波浪スペクトルの解
また、2016 年 11 月 22 日の福島沖地震に伴う海面析方法を開発し、長期の観測データを用いて季変動を解析し、福島県沖 GPS 波浪計で 20cm 弱、節・海域特性を定量的評価して、出現機構の解明

仙台新港（検潮所）で約 70cm など、東北地方太を目指す。

平洋岸で津波を確認した。さらに、GPS 波浪計の・概要
風の観測データを参照して波浪の方向スペクト

海面変動データに適切な前処理を行うことで、波ルにおける「風波」と「うねり」を分離し、図 70

向の推定精度を向上できるようになった。
今後も、波浪観測年報の作成、顕著な津波・波に示すように「風波は合田らが提案した波形勾配

浪イベントの解析、データ処理・解析方法の改良と方向集中度の関係に概ね従うが、うねりは異なる」という可能性を示した。
30

図 71 に示す WITS（Wave Identification and・目的

Tracking System）を用いたスペクトルのパーテ

これまで港湾局の設計波算定業務で標準的に使ィショニング、 混合分布モデルによる方向スペク

われてきた第三世代波浪推算モデル WAM は「うトルの分解、風波とうねりの分離基準に有効なパ

ねり性波浪」の再現性に課題があり、オリジナル

ラメタ（波齢、波形勾配、Swell Index 等）の検のモデルは深海波を想定したものであるため屈折討にも取り組んでいる。

や地形性砕波を考慮しない。浅海域の変形も考慮する WW3 の適用性や適切なパラメタ設定を検討する。
・概要
2008 年の日本海の「うねり」によって生じた富山湾の「寄り回り波」を図 72 のように WAM とWW3 で推算し、WW3 が WAM より富山湾の波高や周期をよく再現することを示した。これらのモデルで得たスペクトルを入射条件として、「あいがめ」と呼ばれる独特な急峻な地形を有する沿岸部の波浪変形をブシネスクモデルで計算し、WW3や WAM のスペクトルの推定誤差の要因も考察した。
その一方で、図 73 に示すように、WW3 を用いて日本沿岸の 3 年間の波浪推算を行い、風から波図 70波形勾配と方向集中度の関係へのエネルギー輸送やエネルギー消散などが異なる 4 種類の計算スイッチで年平均有義波などの統計値を比較した。

図 72

月平均波高

富山周辺の波高と波向の分布

月最大波高

図 71 波浪スペクトルのパーティションの概念図③うねり性波浪の推算精度向上に向けた提案
研究期間 2016 年度～2018 年度（港空研）

図 73
31

WW3 のスイッチ ST4 による波浪統計量

④港内の強風による波や航走波の造波・静穏度解
析手法の開発研究期間 2015 年度～2019 年度（港空研）
・目的
現在の荷役稼働率の評価では、港内発生波、航走波、越波伝達波が必ずしも考慮されていない。
ブシネスク方程式モデル NOWT-PARI に新たな造波境界法を導入するとともに、新たな荷役稼働率の算定手法を提案する。
・概要
平面 2 次元場の計算格子上で船舶（任意の船舶
図 74

諸元：船長、船幅、喫水）の位置と航路を任意に旋回する船舶による航走波設定できる航走波造波モデルを構築した。航走波の波高が計算格子幅や水深に依存することから、それを補正する係数の推定図も作成した。このモデルでは、船がかき分ける横方向の流量を再現して航走波を造波し、船型や船速による違いを考慮できる。図 74 および図 75 に示すように、船舶が旋回するときの航走波や、航走波の防波堤による反射も表現できる。また、沖から伝播する波とは独立に造波できるため、港内の波浪場をより正確に再現できる。さらに、防波堤背後で発生する越波伝達波や港内の強風による波の発達を付加す
図 75

るモデルも開発中である。

防波堤による反射も生じた航走波

このモデルが開発されると、航跡波を考慮した荷役稼働率の算定はもちろん、台風時に港口部か⑤日本の内湾における超強大台風の風・高潮・波ら侵入する波浪と港内で発生・発達した波浪を考

浪特性の究明研究期間 2014 年度～2016 年度（港空研）

慮して、港内の波高の分布や岸壁・護岸の越波流・目的量を算定できるようになると期待される。

台風ハイヤンは、中心気圧 895hPa という猛烈な勢力でフィリピンに上陸し、甚大な風・高潮・
波浪災害をもたらした。日本にも室戸台風が911hPa で上陸したことがあり、将来の気候変動も踏まえると、ハイヤン級の台風の上陸も全く非現実的なものとは言えない。このような超強大台風で生じる高潮や波浪の特性を明らかにする。

32

・概要

⑥構造物の被災状態に応じた波浪変形・伝播特性の評価

既往の台風や高潮について整理するとともに、研究期間 2017 年度～2019 年度（港空研）

鹿児島湾を例に、ハイヤン級の台風が来襲した場・目的合の波浪・高潮・風の特性を明らかにした。具体的には、国交省等の「高潮浸水想定区域図作成の地震・津波・波浪・高潮災害の後は、港湾は緊手引き」に基づくモデル台風に加え、最大クラス

急物資の搬入や日常物資の流通の拠点という役割の台風としてハイヤン級のモデル台風も設定し、を担う。変形した防波堤の防波性能の評価は、港

波浪と高潮を推算した。その結果、湾奥では 3m

湾の暫定利用の可否を判断する上で重要になる。

以上の高潮偏差が生じ、湾央の鹿児島港では同じ

そこで、変形した防波堤を没水堤に見立て、その台風コースで波浪と高潮偏差が顕著となり、経時

背後の波浪の分裂変形も再現できるようにブシネ

変化では波高、風速、高潮偏差の順にピークが現

スク方程式モデル NOWT-PARI を改良する。

れることを示した。

・概要
図 78 に示すような実験で、矩形及び台形断面

・備考
2018 年度に後継研究「高潮・波浪結合モデルをの潜堤による波高伝達率及び周期変化率を計測し用いた最大級の高潮ハザードに関する研究」を開た。不透過の断面では、波高伝達率を大きく低減

始。

させる砕波には至らないが、波の分裂に伴う短周期化は期待できる波浪条件があることを明らかにした。このうち台形断面の波浪変形は、既存のブ
シネスクモデルで再現できることを確認した。
今後は、水深が急変する矩形断面にも対応でき
るようブシネスクモデルを改良するとともに、災0度→

害後速やかに波浪変形計算を実施できるよう、港

過去の台風
図 76

湾域の水深・地形データベース構築も含めたシス
テム化を実施する予定である。

モデル台風
台風のコース(a) 矩形断面(b) 台形断面

図 78 潜堤上の波の分裂に関する実験
図 77

ハイヤン級のモデル台風による高潮偏差
と波浪

33

解析値

30

実験値 （波群1）
（波群2）

×
○

H1/3
H1/3
H1/3

×
○

没水堤沖側の反射率KR-off= 0.198

T1/3
T1/3
T1/3

3

入射波周期 1.71s
入射波高 3.93cm

25

2.5

20

2

15

1.5

10

1

5

0.5

0
28

26

24

22

20

18

16

14

12

断面4

0
10

8

6

造波版中立位置からの距離(m)

図 79

有義波周期(s)有義波高(cm)

水路端部からの反射率KR-on= 0.144

4

2

0
造波境界

没水堤前後の波高・周期の再現計算⑦メソスケール気象モデルを用いた沿岸の海象・・概要
気象庁の予測 MSM とこれを境界条件にメソス

海洋環境予測モデルの開発
研究期間 2015 年度～2017 年度（港空研）

ケール気象モデル WRF で時間・空間的に内挿した、気圧・風を用いて、2015 年台風 23 号による・目的
低気圧による高潮や内湾の貧酸素水塊の予測に

根室の高潮の比較計算をした。その結果、図 81

は精度の良い気象の入力が不可欠であり、図 80に示すように、何れも良好な再現結果を得た。
GPV GSMJP と WRF の気象場を入力値として、に示すようなメソスケール気象モデルと高潮・高波・環境予測モデルを結合したシステムを構築す

伊勢湾シミュレータによって環境流動の短期予測る。そして、このシステムを用いて諸現象を究明

も行った。

する。

図 80

図 81

大気・海洋・波浪結合モデル

2005 年台風 23 号の高潮の再現性
34

(2)高潮・高波の被害軽減技術①設計潮位を超える津波・高潮時の風波による波力と越流・越波に関する研究
研究期間 2015 年度～2017 年度（港空研）
・目的
想定を超える津波・高潮だけでなく高波も複合的に作用する構造物の安定性を、越流直前から越流時を中心に明らかにするとともに、設計手法も
図 83

検討する。

砕波形式（W 型、B 型）による波圧分布の違い

・概要
被災調査などを通じて全国各地の防潮堤・護岸の事例を収集した。津波・高潮によって潮位が高②沿岸構造物の吸い出し・陥没等安定性評価と対い時に波浪が作用すると、水圧は潮位が高いこと

策技術の開発研究期間 2018 年度～2020 年度（港空研）

による静水圧の増加と波圧を足し合わせたものと・目的なり、波圧が波高と波長の積の平方根に比例する

吸い出しによる護岸・岸壁の陥没はかねてから傾向があることを、模型実験で明らかにした。
さらに、護岸背後に作用するマウンド透過波力、全国各地で発生しており、近年も数多くの被災事

マウンドからの堤内への浸水状況を明らかにし、例が報告されている(図 84)。さらに、最近の熊本堤体の天端を超える越波量・越波越流量の簡易推地震では、波・流れ等の水の外力作用による吸い定法を作成した。図 82 および図 83 に示すよう出しのみならず、地震作用による吸い出し・陥没に、風波、孤立波、越波越流時の風波作用下でパ発生の重要性が顕在化している。しかし、このよ

ラペットに働く波力の特性を調べ、それぞれの砕

うな吸い出し・陥没安定性評価に関わる設計法や波の作用状況（越流下での砕波や Bagnold 型、対策技術は、確立されておらず、当該安定機構のWagner 型砕波）と鉄筋コンクリートの破壊過程解明と有効な対策技術の確立が急務となっている。

を明らかにした。

本研究では、多様な動的外力下の吸い出し・陥没・備考

等安定性評価及び分析を通じてその特性・機構を2018 年度から「高潮高波・津波時の外郭施設の解明し、吸い出し・陥没等抑止に有効な設計・対構造部材に作用する波力に関する研究」として後策技術を開発することを目的としている。

継研究を開始。

・概要
地震・波・流れ等の多様な動的外力下の吸い出し・陥没等安定性評価及び分析を通じて当該特性・メカニズムを体系的に明らかにし、対応する
有効な新たな設計対策技術を開発・確立する。
現在までの取り組みと得られた成果は以下のよ

鉄筋コンクリートの破壊

うである。
1)護岸・岸壁の吸い出し抑止対策として、二層構
図 82造のフィルター層(図 85)の実用性に関する総合

パラペットに作用する波力の実験的な検討を行い、水面変動、地震荷重、交通荷重
35などの多様な動的外力下で二層の粒度調整砕石から成るフィルター層が十分な力学的安定性ならびに吸い出し抑止効果を有することを実証した。
2)護岸・岸壁の吸い出し・陥没抑制に向けたケーソン目地透過波の緩衝材による波力低減法(図86) を新たに考案・構築し、実海域における現地実証試験によりその適用性を検証した結果、通常時の目地透過波の透過率 8 割に対して、新たに構築した緩衝材波力低減法によって、最大・平均両
図 86 吸い出し・陥没リスク抑制に向けた振幅にして透過率 2 割以下と、ケーソン目地透過

ケーソン目地透過波低減法: 概念図

波を大幅に低減しうることを実証した。
3)洋上風力発電施設基礎モノパイルやパイプラインなどの沿岸構造物の安定性評価と対策技術の研(a)

究を実施し、高波作用時の地盤液状化に伴うモノ

モノパイル

パイルの安定性(図 87) やパイプ挙動ならびに効

波浪

果的な対策法に関する知見を得た。
熊本地震による
吸い出し・陥没
穴の発生

地盤

(b)

護岸・岸壁の吸い出し・陥没事例
裏埋砂（海砂）二層構造のバリア層
二層構造のフィルター層

図 84

図 85

0

防砂シート

時間: s

各ケースの地盤浅部の液状化発生時点

砕石20-5mm

図 87

砕石40-20mm

高波作用下の液状化によるモノパイルの残留変位と密地盤への根入れ効果：遠心実験結果
裏込石（捨石）吸い出し防止対策としての二層構造のフィルター層の概念図

36

③高波に対する海岸施設の安定性評価手法

今後は、系統的に実験と解析を行い、地盤崩壊

研究期間 2017 年度～（港空研）

メカニズムを詳細に調べていく。また、海岸施設

・目的の安定性評価手法を構築する。

過去から、台風や低気圧によって発生した高潮・高波によって、護岸や堤防等の海岸施設が被災してきた。被災形態としては、被覆工内部の地盤を含んだものも多い(図 88）。一方で、地盤の特性を十分に考慮した海岸施設の設計が成されていないのが現状である。このため、本研究では、高波による地盤を含んだ海岸施設の破壊特性を把握し、その安定性評価手法を構築することを目的と
している。

図 88

護岸破壊の例（国総研 HP より）

図 89

遠心模型実験装置 PARI Mark II-R

・概要
本研究では、高波による海岸施設の破壊特性を地盤工学の観点から解明し、海岸施設の安定性評
価手法を検討する。手法としては、実物スケールの海岸施設における流体と地盤の挙動を同時に再現できる遠心模型実験手法を適用する。遠心模型
実験とは、模型に遠心力を加え、実物スケールの施設での地盤の応力や水圧を作り出して、模型の挙動を観察するものである（図 89）。図 90 に示
す遠心力場で作動する波・流れ再現装置も活用し、水位条件をコントロールした上で、高波に対する海岸施設の応答を観察する。また、流体解析と地盤解析を複合した数値解析も実施し、より詳細に
崩壊メカニズムを検討する。アウトプットとしては、高波に対する地盤を含んだ海岸施設の安定性評価手法を構築する。
図 90

現在までに以下の検討を行った。

波・流れ再現装置

1) 遠心力場での波浪の再現性に関して検討を行った。流体解析も併用し、その妥当性を検証した。
2) 高波を受ける護岸の安定性を調べる遠心模型
実験手法の検討を行った。例えば、地盤の不飽和状態を計測するために、負圧計測を可能とした。
3) 図 91 に示すように、高波によって地盤を含めて護岸が破壊することを再現した。
図 91
37

波による地盤を含む護岸の破壊

2．降雨・降雪・その他

大気場の観測実施と、将来の航空機の飛行経路予(1)降雨・降雪

測における要件の検討で参加した。

①極端気象に強い都市創り（悪天域による航空交・概要
2011 年 3 月の東日本大震災により、実験用航空

通流の乱れの解析）
研究期間 2010 年度～2014 年度（電子研）

機が被災したため航空機観測に関わる事業を中止・目的した。航空機の飛行経路予測における要件の検討

本研究は気候変動に対応した新たな社会の創出に関して、実際に雷雨を伴う悪天域が羽田空港直に向けた社会システムの改革プログラム「気候変上を通過した事例についてレーダー航跡により航動に伴う極端気象に強い都市創り（中核機関：防空交通流の乱れを解析し、現状把握と課題抽出を

災科学技術研究所）」の一環として行われた。この行った。

プログラムでは、首都圏に稠密気象観測網を構築

積乱雲の生成消滅に重要な役割を果たす水蒸気

して極端気象（局地的な大雨、強風等）の発生プ

分布を観測するため、国内線の航空機に水蒸気セ

ロセス、メカニズムを解明するとともに、極端気ンサを搭載してその結果を数値予報モデルに同化

象早期検知・予測システムを開発し、関係機関・することで気象予測精度の向上が期待されるが、地方公共団体・民間企業・住民との連携のもとで

前述のように震災の影響により実験用航空機を用

社会実験を行うことを目的としている。電子航法

いた実証実験が実施できなかったのが残念なとこ

研究所は、航空機による稠密観測網周辺の 3 次元

ろである。

図 92

悪天域の空港直上通過による交通流の乱れ

図 93

気象情報と航空交通流の検証マップ38

②雪氷災害等の軽減への応用（衛星航法システム
受信信号による積雪量観測）
研究期間 2015 年度～2017 年度（電子研）
・目的
GNSS（衛星航法システム）受信データに対す
る積雪面による反射や着雪による減衰などの影響について、実験データを取得して定量的に評価してモデル化するとともに、その知見を利用してGNSS 受信信号に対する影響を低減する。また、
積雪面による反射波、積雪内部の電波伝搬特性（遅図 94

延・減衰）を詳細に解析することで、積雪の状態

積雪量観測装置の概要を計測する手法を確立し、GNSS 観測点や ILS（計器着陸装置）等の電波を用いた航法システムにおける積雪の影響に関する安全性評価および雪氷災
害等の軽減への応用を検討する。
・概要
GNSS 信号を用いて航空機の精密進入着陸をサポートする GBAS（Ground-Based Augmentation
System：地上型衛星航法補強システム）地上装置
図 95

に対する積雪、着雪の影響について定量的な評価を行うとともに、GNSS 衛星電波を用いた積雪観測のための機器構成を提案して積雪の状態を計測手法を開発した。
本手法は、航法システム性能監視と雪氷災害等の軽減という 2 つの視点から社会実装が期待される
ため、防災科学技術研究所と今後の展開について継続検討している。なお、現在の技術成熟度レベル（TRL）は社会実装を 9 とした場合に 5 程度であるため、今後、実証実験の実施が望まれる。

39

積雪実験に用いた GNSS アンテナ

(2)その他

容器の海没やタンカーとの衝突による大規模火災①放射性物質海上輸送中原子力災害発生時の緊急等、特有の事象を有する海上事故に対応した環境時対応支援

影響評価、及び輸送物に不具合が生じた場合の輸研究期間 2005 年度～（海技研）

送船舶内の線量率計算を一定の時間をかけて行う・目的ものである。本システムでは、気象庁数値予報モ

海技研は、放射性物質海上輸送中に事故が起こ

デル GPV (Grid Point Value)データを用いた大気

った場合に国土交通省の対応を技術的に支援する

拡散、海洋変動予測システムの海流予測データ

ため、原子力災害環境影響評価システムを整備し（JCOPE2）を用いた海洋拡散、そして、モンテている。これにより、海上輸送中事故の対応支援

カルロシミュレーションを用いた運搬船内線量率が可能となる。

分布計算が可能である。図 96 は、本システムを・概要

用いて、放射性物質漏えい事故時の、一定の風向・

原子力災害環境影響評価システムは、気象・海象

風速下における大気拡散状況を予測した計算結果

等の条件、輸送物の情報、輸送船舶の情報等を基である。

にコンピュータを利用した解析計算により、輸送

図 96 放射性物質の大気拡散シミュレーション例②レジリエンスエンジニアリング（管制業務のプ業務を対象に日常的なオペレーションの安全性向

ロセス指向型安全マネジメント）

上問題に対する Safety-Ⅱ概念の適用方法論の確

研究期間 2015 年度～2019 年度（電子研）立を図る。安全かつ円滑な業務遂行を支えている・目的

個人／チーム／組織のプロセスの整理・モデル化

航空管制官など高いレジリエンスやスキルを必を図ると共に、それらのレジリエンスエンジニア

要とする航空保安業務従事者に対するヒューマン

リングの枠組みを用いた分析・評価の可能性につファクターに関する分析とそれに基づく安全管理

いて予備的検証を行う。

に対する支援手法を開発する。また、飛行場管制40

・概要
管制官訓練支援ツールとしての COMPASi③海上流出油のリアルタイム漂流予測（COgnitive system Model for simulating

研究期間 2008 年度～ （港空研）

Projection-based behaviors of Air traffic・目的

controller in dynamic Situations in interactive

大規模油流出事故が発生した場合、海上保安庁

mode）の機能向上を行い、管制業務効率を可視化の要請により、国土交通省港湾局は油回収船によした。また、認知プロセスの分析に基づく状況認る海上流出油の回収を実施する（図 99）。油回収

識の支援手法を開発した。管制官へのインタビュ

船で効率よく油を回収するには、海上流出油がいー調査およびインタビューデータの分析により、つ、どの位置に、どのくらい漂流するかといった

機能共鳴分析手法（Functional Resonance情報が必要となる。港空研は油回収船による油回

Analysis Method ：FRAM）を用いた飛行場管制

収作業の支援を目的とした、海上流出油のリアル

業務の記述手法を開発している。

タイム漂流予測技術の開発に取り組んできた。
・概要
港空研では、油流出事故が発生した際に、即時に、東京湾、伊勢湾、瀬戸内海といった内湾や日本海、太平洋、東シナ海といった外洋において、最大で約 10 日間先までの海上流出油の漂流予測

マーキングが実施できる。
図 100 は海上流出油のリアルタイム漂流予測の例を示している。リアルタイムに予測した海上流

図 97 COMPASi を用いた状況認識に関する

出油の位置等の情報はメール等により情報共有さ

実験

れ、油回収船の防除活動等に活用されている。

図 99*機能共鳴分析手法（Functional Resonance Analysis Method：FRAM
人間-機械系システムを個々の機能とそのネットワークで表現し、外乱にる各機能のパフォーマンス低下の影響が波及・増幅（機能共鳴）する可性を分析するための手法

図 98

システムの強靭性分析の概要

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国土交通省の所有する大型油回収船

図 100海上流出油リアルタイム漂流予測の例。青いマーカー位置から油が漂流する様子が再現されている。

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