技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ

下水道処理施設における津波対策検討の事例報告
㈱三水コンサルタント
東日本事業本部
東京施設事業部中村 宣裕平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震とそれに伴う津波により、下水道施設も甚大な被害を受けたことを踏まえ、下水道施設の耐震対策指針と解説などの指針やマニュアルが改定され、耐津波対策についても併せて求められるようになった。下水道処理施設の必要な機能とは、人命の確保を第一に考え、揚水及び消毒機能を被災時において「必ず確保」し、その他の機能については、「迅速に復旧」・「早期に復旧」の防護レベルを設定し、耐津波対策を行うことが位置づけられた。本稿では、地震時に襲来する津波に対して、下水道施設の機能が持続可能となる耐津波対策（案）の検討について、H 組合 I 浄化センターの事例をもとに報告するものである。

Key Words ： 耐津波対策、東日本大震災、下水道施設

１．耐津波対策の概要

表  耐津波対策の基本的な考え方（１）耐津波対策の基本的な考え方

要求機能対策人命を守る（避難機能の確保）

 処理場・ポンプ場施設の耐津波対策を行うためには、「最大クラスの津波」

甚大 な 被害 注が想 定 される津波高への対応に対する「津波浸水想定」を設定する必要がある。この「津波浸水想定」は都道府県ごとに知事が公表する値を採下水道機能の確保（揚水機能・消毒機能・水処理機能等）用することが原則である。この津波対策の基本的な考え方は、表１に示す様に「最大クラスの津波」に対し「人命を守る（避難機能の確保）」及び「下水ハー
ド
対策
ソフ
ト
対策

構造物の崩壊を防ぐための対策
津波浸水想定より高い構造物の設置、高台等への避難（自然地形の高台、津波避難タワー等）
重点化範囲内の対策 注1「耐水化」：開口部の閉塞、耐津波壁化、構造物及び設備の高所への移設、防波盛土、防護壁 等「防水化」：防水扉の設置、設備機器の防水化 等
重点化範囲外の対策

バックアップ機能の活用、重層的補完機能の活用 等

注1：「耐水化」と「防水化」による対応を組合せることにより、重点化範囲（区画）内のハード対策の実行性を高め、下水道機能（要求機能）を確保する。

道機能の確保」を目的とし、対策を講

注2：津波浸水想定（せき上げを考慮）が下水道施設内の建物よりも高く、避難が困難な場合じることである。

下水道施設の耐震対策指針と解説― 年度―抜粋「人命を守る」ためには、避難場所の確保や構造物の倒壊を防ぐ対策を行う必要があり、「下水道機能の確保」については、施設内への浸水を防ぐための防水対策や、設備の耐水対策を行う必要がある。

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技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ（２）下水道に要求される耐津波性能
下水道地震・津波対策技術検討委員会の第４次提言によると、下水道施設に要求される耐津波性能は以下のとおり定められている。
表２ 下水道施設に要求される耐津波性能
施設種別



機能区分




耐津波性能



管路施設
全体機能
基本機能

ポンプ場
全体機能
基本機能

逆流防止機能揚水機能処理場
全体機能
その他の機能
沈殿機能
左記以外
脱水機能
一時的な機能停止 一時的な機能停止は許容するものの は許容するものの「迅速に復旧」「早期に復旧」
●
△

基本機能
揚水機能
消毒機能

被災時においても「必ず確保」○

（３）耐津波性能に応じた防護レベルと対応策   前項の提言によると、下水道施設に要求される耐津波性能に応じた防護レベルと対応策は以下のとおり定められている。
表３ 耐津波性能に応じた防護レベルと対策案
耐津波性能

必ず確保
高リスク回避

防護レベル

迅速に復旧
中
リスク低減

早期に復旧
低リスク保有強固な防水構造（防水扉 又は設備等の防水化

浸水を許容※やむを得ない場合は「リスク低減」

対応策

浸水しない構造（浸水高さ以上に設置又は浸水高以上の防護壁により防護）※やむを得ない場合は｢強固な防水構造」

２．対象施設概要と津波想定

表４ 対象施設概要

今回対象となった H 組合 I 浄化センターの施設概要を表４に示す。
本浄化センター建設位置は、海岸線より直線

I浄化センター
処理方式

標準活性汚泥法

排除方式

分流式

距離で約２５０ｍ程離れており、津波の勢いが計画汚水量33766ｍ㻟/日軽減されるような建物等も建設されていない。

計画地盤高

TP+3.5ｍ

堤防については、海岸線に建設されているが、最大津波高

約TP+8.5ｍ

最大津波高（約 TP.+８.５ｍ）より堤防高が低い

浸水深5ｍ（TP.+６.４ｍ）ため、十分な軽減効果は見込めない。
また、津波想定に関しては、平成２４年度に沿岸津波浸水想定区域調査が行われており、本浄化センターについては、浸水深５.０ｍと想定されている。
以上の諸条件を踏まえて、耐津波対策（案）を策定する。

2 －－ 68

技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ

３．防護レベルの設定
平成２４年度に行われた沿岸津波浸水想定区域調査結果によると、当該施設における津波浸水深は５．０ｍと想定されている。現状の施設に対し、現地及び図面の調査により浸水高レベル以下となる施設及び建屋を特定した。１階の建屋（沈砂池ポンプ棟・水処理棟）は概ね浸水し、管理棟・汚泥処理棟などの２階建以上の施設においても、１階は全浸水すると考えられる。そこで、浸水する施設について、前述記載の「耐津波性能に応じた防護レベル及び対策案」に則り、各施設の要求耐津波性能と防護レベル・対応策が把握出来る様にするため、本浄化センターの防護レベルを設定した。
表５に各施設に対する防護レベルの設定結果を示す。
表５ 防護レベルの設定結果
機能確保

項目
耐津波確保

A : 基本機能の確保

迅速に復旧

早期に復旧

中期に復旧

B-1 : 一時的な機能停止は許容

B-1 : 一時的な機能停止は許容

C : 一時的な機能停止は許容(概ね1ヶ月以内の復旧)(概ね6ヶ月以内の復旧)(概ね1週間程度の復旧)
中

高
防護レベル

対応策
施設

低

リスク回避
やむを 得ない場合は「リスク低減」

リスク低減-1

リスク低減-2

リスク保有

浸水しない構造

強固な防水構造

強固な防水構造

浸水を 許容(浸水高さ以上に設置又は、(防水扉又は設備等の防水化)(防水扉又は設備等の防水化)

備考

浸水高さ以上の防護壁によ り防護)
管理棟

土木・建築

人命の確保

－

－

－

機械

－

－

－

－

電気

受変電システムの確保

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

土木・建築
沈砂池ブ ロ ワー棟

機械

揚水機能の確保電気
1系水処理施設

2系水処理施設

3系水処理施設

土木・建築－

電気室内流入防止

－

－

機械

－

－

－

－

電気

－

－

処理機能の確保

土木・建築

－

－

－

機械

－

－

－

電気

－

－

－

土木・建築

－

－

－

機械

－

－

－

電気

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

土木・建築
消毒施設

機械

消毒機能の確保

電気
汚泥処理棟

汚泥濃縮棟

消化槽機械棟No.1消化槽

No.2消化槽

No.1ガス貯留タン ク

No.2ガス貯留タン ク

屋外燃料貯留タン ク

－

土木・建築

人命の確保・発電気室内流入防止

－

－

機械

－

－

－

電気

非常用電源の確保

－

－

土木・建築

－

施設内流入防止

－

機械

－

－

－

電気

－

－

－

土木・建築

－

施設内流入防止

－

機械

－

－

－

電気

－

－

－

土木・建築

－

施設内流入防止

－

機械

－

－－

電気

－

－

－

土木・建築

－

施設内流入防止

－

機械

－

－

－

電気

－

－

－

土木・建築

－

－

浮上防止のため

機械

－

－

－

電気

－

－

－

土木・建築

－

－

浮上防止のため

機械

－

－

－

L2対応施設処理機能への確保－処理機能への確保
復旧が困難である ため－処理機能への確保－処理機能への確保－処理機能への確保－処理機能への確保－処理機能への確保－
処理機能への確保

電気

－

－

－

土木・建築

－

－

－

－

機械

－

－

－

－

電気

－

非常用電源の確保－－3 －－ 69

復旧が困難である ため処理機能への確保

防水対策済み技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ

４．耐津波対策案
 （１）耐津波対策案の検討ケース
本浄化センターは、１階以下の施設が浸水すると想定される。そのため、施設内の１階以下に設置されている機械設備及び電気設備は、浸水による影響で故障となる可能性が大きいため「処理場全体を保護する案」、「大規模な移設を行う案」、もしくは「建屋ごとに対策を行う案」が必要であると考えられる。
以下に本浄化センターに考えられる３ケースについて検討し、総合的に比較を行い最適対策案を選定する。
 ア）Case１：処理場全体を保護する案
敷地外周に防潮機能をもつ境界壁を設置する対策案
  ＜概略図＞

 イ）Case２：大規模な移設を行う案
別棟を新設し、各棟の対策室をそこへ移設する対策案
  ＜概略図＞

 ウ）Case３：建屋ごとに対策を行う案
各建屋ごとに浸水対策を行う対策案
  ＜概略図＞

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技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ （２）津波対策室の抽出（Case２、３のみ対象）
前述「防護レベルの設定」より対策が必要な施設について、浸水深５.０ｍにおける各建屋の浸水状況及び浸水対策が必要となる室（津波対策室）を以下に示す。なお、「人命の確保」については、下水道 BCP 計画に設定されているため、避難場所に避難することを前提とし、事務室等の居室に関しては、対策を行う室に含まないものとした。
表６に津波対策室の判定結果を示す。
表６ 津波対策室の判定結果
施設名称

浸水対策が必要な室・代表FL

構造

室名称

FL（ｍ）

1F 電気室地下1階 地上2階
2F 中央監視室
塔屋1階
電算機室

㻳㻸㻗㻜㻚㻠㻡

管理棟

汚泥処理棟

地下1階 地上2階
塔屋1階

㻳㻸㻗㻠㻚㻤

浸水対策2FLより+0.2

要発電機室

㻳㻸㻗㻜㻚㻟

2FLより-0.25

要電気室㻳㻸㻗㻜㻚㻟

屋上ﾊﾟﾗﾍﾟｯﾄ天端より㻗㻜㻚㻞要㻙GL+0.6（1FL）

㻙GL+0.8（1FL）

地下1階 地上1階 1F 次亜塩注入機室

㻳㻸㻗㻝㻚㻤㻡

地下1階 地上1階

電気室

㻳㻸㻗㻞㻚㻜

B1F 管廊㻳㻸㻙㻠㻚㻣

水処理施設
地下1階（浸水深レベル）

備考

1F 電気室㻵浄化 沈砂池ブロ地下3階 地上1階
1F
セ ワー棟
塔屋1階
ン
タ 汚泥濃縮棟
地下1階 地上1階
ー
消化槽機械棟 地下1階 地上5階

管廊

浸水深との高低差（ｍ）

屋上ﾊﾟﾗﾍﾟｯﾄ天端より㻙㻞㻚㻣
2FLより-0.6
屋上ﾊﾟﾗﾍﾟｯﾄ天端より㻙㻞㻚㻜
屋上ﾊﾟﾗﾍﾟｯﾄ天端より
㻙㻜㻚㻣㻡
㻙

不要
不要
要不要

※上表にて記載のない室については、浸水しても処理機能に支障はないため、浸水対策は行わないものとする。

（３）躯体の耐津波補強について（Case３のみ対象）
  津波対策室においては、対策案として開口閉塞及び防水扉の設置などの対策を行うこととする。この対策案では躯体自身が津波により倒壊・崩落しないという条件で実施しなければならない。そこで津波の波力に対する構造体の耐力検討を行う。
   ア）津波波圧の考え方
津波波圧の設定については、「下水道施設の耐震対策指針と解説―2014 年版―」
より、以下の式を用いることとする。

ｑzｐｇ（ah-Z)
ｑz ： 構造設計用の進行方向の津波波圧
ｐ ： 水の体積単位重量ｈ ： 想定津波浸水深（津波浸水想定の原則）
ｚ ： 当該部分の地盤面からの高さ（0≦Z≦3ｈ）
D ： 水深係数

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技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJイ）波力における検討  本浄化センターについては、周辺の状況により軽減効果が見込めない。そのため、検討においては津波の荷重を浸水深の３倍とする。計算結果は、対策対象である管理棟・汚泥処理棟・沈砂池ブロワー棟・水処理施設（次亜塩室・電気室）の全ての施設で NG の結果となった。このことから、津波対策を実施する上で、躯体の補強が必要であることが判明した。
 （４）耐津波対策案についての検討結果
  １）各 Case の検討結果
   各 Case における検討結果を以下に示す。
  ＜Case１＞   ・施設全体を囲むため、災害時 I 浄化センター内の施設は被災しない。しかし、施工規模が大きく工事費が 2,010 百万円と膨大となる。
   ・被災後の本復旧に時間がかからず、復旧費用も不要となる。
   ・施設全体を囲むため、景観上の課題はあるが、施設内対策を講じないため、日々の維持管理に影響を及ぼさない。
  ＜Case２＞   ・設備の移設費が発生するため、工事費が 3,923 百万円と膨大となる。（設備の移設費については、長寿命化計画に合わせて移設を実施することにより、費用の軽減が見込まれるが、対策が完了するまで長期間を要する。）
   ・対策対象の室以外の施設に被害が出るため、本復旧に時間と費用を要する。
   ・維持管理性については、対策対象の室の移設のみであるため、大きな変更はない。
  ＜Case３＞   ・施工規模が小さいため、工事費が 280 百万円となる。
   ・対策対象の室以外の施設に被害が出るため、本復旧に時間と費用を要する。
   ・防水扉の設置・開口閉塞などの対策を行うため、維持管理に影響を与える。
   ・構造体が津波の波力に対し十分な耐力を有していないため、補強が必要となる。

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技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ  ２）経済比較結果
   耐津波対策案 3 ケースにおける経済比較結果を表 7 に示す。
表７ 3 ケースの経済比較結果
評価
概要

土木・建
築工
事

その他

Case１
考察

評価

Case２
考察

敷地外周に防潮機能をもつ境界壁（h＝5 別棟を新設し、各棟の対策室をそこへ移ｍ）を設置
設

Case３
考察

評価

各建屋ごとに浸水対策を行う（開口閉塞・防水扉の設置等）
棟名
管理棟
汚泥処理直接工事費（千円）△

㻝㻘㻝㻡㻤㻘㻜㻜㻜△㻠㻞㻟㻘㻜㻜㻜

○浸水対策費 耐津波補強費
㻢㻘㻜㻜㻜㻟㻞㻘㻜㻜㻜㻤㻘㻜㻜㻜㻠㻥㻘㻜㻜㻜
沈砂ブロワ棟㻝㻝㻘㻜㻜㻜㻞㻡㻘㻜㻜㻜
次亜塩室㻢㻘㻜㻜㻜㻥㻘㻜㻜㻜
電気室㻣㻘㻜㻜㻜㻝㻞㻘㻜㻜㻜合計㻟㻤㻘㻜㻜㻜㻝㻞㻣㻘㻜㻜㻜

工事費（千円）（経費・消費税込）△

㻞㻘㻜㻝㻜㻘㻜㻜㻜○㻢㻠㻟㻘㻜㻜㻜

○㻞㻡㻜㻘㻜㻜㻜

防水扉更新費用
（千円）

○

㻙

○

㻙

△

（5,000千円×6台）＝30,000

機器移設費用（千円）

○

㻙

△

㻟㻘㻞㻤㻜㻘㻜㻜㻜○㻙

工事費合計（千円）△

㻞㻘㻜㻝㻜㻘㻜㻜㻜△㻟㻘㻥㻞㻟㻘㻜㻜㻜

○

◎
総合評価

△

㻞㻤㻜㻘㻜㻜㻜
○維持管理性に優れ、災害時の復旧に費用も時間もほとんどかからないCase１を推奨する。

  ３）考察
 今回、５ｍの浸水深に対する耐津波対策案を策定した。このような高い津波に対しての対策を現状の施設に実施する場合、大規模な改築が必要になる結果となった。本検討では、最終的な対策案として、以下の理由から Case１を推奨する結果となったが、今回提案した３ケースについては、一長一短であり、立地条件や津波条件などの各条件によって異なる結果が得られると感じた。
Case１は施設全体を囲むため、津波対策の工事費が膨大となるが、本復旧に費用・時間がかからない。
Case２は機器移設費が高価で全体の工事費が膨大となり、本復旧にも時間と費用を要する。また、長寿命化に併せて施工する場合は、工事期間が長期間となり、津波対策として十分な効果を得られない。
Case３は、他のケースに比べ経済的であるが、Case２と同様に本復旧に時間と費用を要する。また、現状の構造物では津波に対して十分な耐力がないため、躯体の補強が必要となる。
５今後の課題
今回の業務において、現在の指針や基準では、５ｍの浸水深の津波に対して、下水道施設だけで速やかに必要十分な対策（Case１、2）を行うことは費用面において大きな負担となること、また Case3 のような開口閉塞や防水扉の設置等の対策は、日常の維持管理に少なからず支障を来すこと恐れがある。このことから、下水道施設の津波対策は下水道施設単独で対応するのではなく、防波堤の整備等の他事業と協調した総合的な対策検討が必要であると考える。

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