降雨の不確実性を考慮した避難判断システムの検討に関する研究
有川太郎・今井遙輝・石山雅樹・白井知輝
中央大学

沿岸防護の変遷
首藤伸夫: 津波対策小史，津波工学研究報告, No.17, pp.1-19, 2000.より，近年の変化を加えて図化

避難にとって重要なことは何か？
• これまで多くの津波・高潮被害について避難のヒアリングを国内外で行ってきたが，避難しない理由は，「大丈夫だと思ったから」• 岐阜県関市武儀地区の2018年7月の被災・避難状況のヒアリング• 平家で、天井を破って首だけ出して凌いだ人もいた• 今までにないほどの早い水位の上昇だったが、水捌けも早い• 80世帯のうち、実際に家屋が浸水したのは20世帯程度（避難した世帯も20世帯程度）• 集会所まで水位が上昇していないタイミ
ングで避難(車で避難している人)• ギリギリまで避難しない（避難したくない）人が多く、垂直避難（2階への避難）が多かった

避難するきっかけが重要

チリでは地震動の強さによって避難しているが，避難しない方々は大丈夫だと思ったから避難しない
日本(2011)とチリ(2015)での避難行動の差

岐阜県関市武儀地区

避難支援の取り組み
避難のデジタル化に向けた取り組み
2002年～2007年
シナリオ1
シナリオ2

シナリオ3

2014年～2019年

SIP1

私立大学ブランディング事業（2017-2021, PI 有川)

超スマート社会の実現に向けた沿岸都市における防災プラットフォームの開発

気候変動、地震などによる水災害に適応するために、関連するデータベースの構築や科学技術の体系化を行い、避難やまちづくりに資することを目的とする

SATREPS インドネシア(2022-2026)
SATREPS トルコ(2023-2027)

降雨の不確実性を考慮した避難判断システムの構築～想定降雨レベルに応じた避難情報データベースに基づく避難判断／行動支援を行うためのプラットフォームを開発～

計算システムの全体像

浸水計算

WRFの計算条件（2018年7月豪雨）◎被害の大きかった岐阜県と関西地方を対象に.

WRF-ARW3.8.1
計算領域

D1: 111 km (全球)
D2: 22 km
D3: 4.5 km

格子数

D1: 360×180
D2: 110×90
D3: 175×175

Case

予測開始時間Case1

2018/7/3 12:00UTC

Case2

2018/7/4 0:00UTC

Case3

2018/7/4 12:00UTC

予測期間

4days

鉛直層数40投影法

Lat-Lon

計算時間間隔D1:300 s, D2:90s, D3:20 s

初期値境界値

NCEP ds083.2(6-hourly,1°解像度)

物理
オプション

雲微物理(MP);6種類
長波・短波放射: RRTMG(=option 4)
積雲対流(CP); 2種類
地表面: Unified Noah(=option 2)
惑星境界層(PBL):2種類
標高・土地利用: USGS 30s

降雨予測結果

201400140
Rainfall［mm/h］

1201008060

0
2018/7/3 0:00 2018/7/4 0:00 2018/7/5 0:00 2018/7/6 0:00 2018/7/7 0:00
Date(UTC)350
Rainfall［mm/h］

300
250
200
150

Accumulated Rainfall［mm］

Accumulated Rainfall［mm］

40

900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
2018/7/3 0:00

100

2018/7/5 0:00
Date(UTC)

2018/7/6 0:00

2018/7/7 0:00

2018/7/4 12:00

2018/7/5 12:00

2018/7/6 12:00

2018/7/7 12:00

2018/7/5 0:00

2018/7/6 0:00

2018/7/7 0:00

2018/7/8 0:00

1200
1000
800
600
400
200
0
2018/7/3 12:00

50

2018/7/3 12:00

2018/7/4 12:00

2018/7/5 12:00

Date(UTC)

2018/7/6 12:00

2018/7/7 12:00

140
120
100801000
800
600
400
2000
2018/7/4 0:00

6040
200
2018/7/4 0:00

Date(UTC)

1200
Accumulated Rainfall［mm］

0

Rainfall［mm/h］

2018/7/4 0:00

2018/7/5 0:00

2018/7/6 0:00

Date(UTC)

2018/7/7 0:00

2018/7/8 0:00

Date(UTC)

予測雨量とAMeDAS(岐阜県ひるがの)の比較：
左が時系列比較，右が累積雨量の比較(グレー：予測雨量，赤：観測値，上から0300UTC予測開始)

RRIモデル概要

RRIモデル計算条件

計算期間72時間(3days)

格子数(20m)550×570 ・(10m)200×280

入力降雨データ

WRFの予測雨量

時間間隔dt(計算)10s・(河川)10s・(出力)10s

境界流量180𝐦𝐦/𝒔𝒔^𝟑𝟑 / 集水域の流出

モデルパラメタ

すべてデフォルト値を使用

土地利用・ダム考慮しない

河道断面

観測ポイントを線形補間し断面を作成

河道諸元観測地点

843

752
観測地点

16

観測の様子

河川水門研究室
手計太一先生と一緒に

計算入出力例
WRFで予測した集水域における流域平均雨量
80

RRIのインプット

2142
4142

70

Rain［mm］

6050
4030
20
100

2018/7/4 0:00

2018/7/5 0:00

Date

2018/7/6 0:00

2018/7/7 0:00

RRIのアウトプット

計算結果（河川水位）
任意地点における河川水位（まぶち周辺）

計算結果（浸水深例）

4142

氾濫の浸水深（単位：m）

避難検討

検討方針
降雨予測・河川氾濫計算・避難タイムライン

降雨開始

避難開始

降雨計算(WRF)

危険氾濫水位
避難開始

どれくらい前に避難をすれば良いのか

ex)危険氾濫水位に達するタイミング

時間

避難開始

・予測計算 (WRF)

河川氾濫計算(RRI)・WRFで計算した値を使用し時系
列浸水深を算出

避難計算(Agent)

・危険氾濫推移からどの程度前なら安全に避難できるか

有川・大家(2015)，坂田・鈴木・有川・青井 (2020)津波シナリオバンクを用いた避難経路探索手法の検討

RRI-AGENT計算条件【 対象地域 武儀地域 】【 避難シミュレーション計算条件 】
項目

詳細

避難経路左図参照

避難所

5か所

格子間隔

10.0 m

格子数

280×200

タイムステップ間隔

10.0 s

計算時間10000 s

避難開始時間

80100〜146700s(900s毎)

避難速度

初期速度1.0 m/s

避難者数

1000人

【 計算条件 】①避難所まで最短経路を選択モデルでの計算②避難所（武儀東小学校，武儀生涯学習センター，粟野集会所，武儀倉集会所，大洞町集会所）

現地踏査a) 武儀東小学校

移動ログの一部b) 栗野集会場

避難シミュレーションに用いた浸水深データ
4142

○水位データ取得地点

河川水位の観測観測水位(73,159)

本計算に用いた観測位置

解析雨量を用いた河川水位

氾濫水位時刻における浸水深(m)
氾濫開始水位0m危険水位-1.05m計算で算出した時系列の河川水位

避難開始時間（氾濫開始水位：108600s：30.17分）
最短経路

観測水位
氾濫開始水位0m

危険水位-1.05m

解析雨量を用いた河川水位

氾濫開始水位到達

危険水位到達計算結果
避難所

解析終了時における死亡者位置

RRI-AGENT計算概要
降雨予測・避難どれくらい前に避難をすれば良いのか

降雨開始

避難開始

危険氾濫
水位
避難開始

浸水深(m)

観測浸水深（仮想降雨150mm）
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
00500

1000

1500

2000

避難開始

危険氾濫水位に達するタイミング

2500

3000

時間（s）

仮想降雨150mmで計算した結果浸水回避経路での避難で死亡率が下がった
データベースを作り，避難最適経路を示すことで，避難成功率を上げられる

今後に向けて

検討方法のアナロジー
避難支援

救助支援

サービス提供

まちづくり

政策
提言

プラットフォームとして使えるよう
ダッシュボード化
人流

浸水計算

避難計算

データの取得
データベースの構築 道路

避難場所

脆弱性

The Future of Urban Design
Taro Arikawa, Ikuo Sugiyama, Yoshikazu Nakajima,
Hideaki Koizumi and Taikan Oki
IATT report 2021: Emerging science,
frontier technologies, and the SDGs–
Perspectives from the UN system andscience and technology communities
https://sdgs.un.org/documents/iattreport-2021-emerging-sciencefrontier-technologies-and-sdgsperspectives-un-system

モニタリング・センシングデー
タとシミュレーションを融合させて、AIを用いて予測し、行動を促し、効率的かつ幸福度の高い社会の実現

高潮予測手法の精度〇高潮予測手法

WRF(気象予測モデル)

STOC-ML(高潮推算モデル)
潮位偏差

台風

〇3次元での台風予測
格子解像度：約4㎞
所要計算時間：6～12時間(地球シミュレータで64並列時)〇準3次元高潮推算
格子解像度：約300m
所要計算時間：10時間(3並列時)

3次元的に予測した台風の気圧・風場を高潮推算の外力として与える

高潮予測手法の精度〇高潮予測精度2019年に東京湾を通過した台風15号，19号時の高潮予測精度
15号時潮位偏差予測結果

19号時潮位偏差予測結果
潮位偏差

0.8m
潮位偏差

◎上陸1.5日前からの予測でも,約36%の過小評価

東京港◎上陸1.5日前に予測開始した場合,波形を高精度に予測

台風上陸1.5日前に予測開始したケースの最大潮位偏差分布

台風経路

台風強度(WRF)

観測
WRF▲上陸1.5日前から予測開始した台風予測結果

台風・高潮予測◎台風・高潮予測手法の構築

台風予測手法現状✓高潮のリードタイムは2-3日✓計算機の性能向上によって，リアルタイム予測が可能に

解像度:4㎞Time Integration

Time Integration

数時間~1日解像度:300m

今後✓台風予測は不確実性が大きく，予測精度の向上が望まれる

1~2日

パラメタ最適化・データ同化の適用
東京など大都市低平地への適用

今後の避難支援システムの構築

ありがとうございました
STI ロードマップ for 水害避難・救助システム

2050年

津波避難誘導システム(AR)2022年（現在地）