東北地方太平沖地震津波による漁港海岸保全施設の被災メカニズムの検討
Urgent Survey Report on the Design Conditions of the Coastal Protection Works in FY2011
Examination of the Mechanism of Damages to the Coastal Protection Works caused by the Tohoku-Pacific Ocean
Earthquake and Tsunami
加藤 広之*・中村 隆**・鈴木 彰***Hiroyuki KATO , Kentaro HAYASHI , Takashi NAKAMURA and Akira SUZUKI* （財）漁港漁場漁村技術研究所** (財) 漁港漁場漁村技術研究所

第 1 調査研究部 研究主幹
第 1 調査研究部 部長*** （財）漁港漁場漁村技術研究所

専門技術員

Fishing ports and coastal protection works on the Tohoku-Pacific coast suffered serious damages due tothe Tohoku-Pacific Tsunami that occurred on March 11, 2011. The effect on the coastal protection
works differed in terms of existence/nonexistence and the extent of damages even along the same coast.
A brief survey of the overall damages to the coastal protection works was carried out at 29 fishing ports
in Iwate, Miyagi, and Fukushima Prefectures which had coast protection works. Among them, theextent of damage of the 10 fishing port coasts, where the damages were characteristic regarding theirafflicted facilities and conditions, was examined in detail. The factors causing the differences inexistence/nonexistence and the extent of damages were examined using simulation of the movements oftsunami tidal waves and CADMASS-SURF for Okirai, Yado, and the Taro fishing ports, then thosefactors were compared with detailed survey results to investigate the mechanism of the damages to thecoastal protection works along coast caused by the Tohoku - Pacific Ocean Earthquake and Tsunami.
Keywords: Coast protection works, tsunami, Tohoku-Pacific Ocean Earthquake, damage factors, fieldsurvey岩手・宮城・福島県の漁港海岸を有する全 140 漁港について，以下の資料を収集，データベース化を行い、被災状況を整理した．
収集資料
①漁港台帳
②海岸保全施設台帳③漁港海岸平面図④被災報告資料⑤航空写真・衛星画像（被災前・被災後）⑥津波痕跡高調査結果（東北地方太平洋沖地震津波 合同調査グループ）他
被災の程度については，「海岸における津波対策検討委員会」の定義に従い，以下のような分類とした．
全壊：施設の機能が全て失われている状態
半壊：施設の機能の一部が失われている状態
軽微：施設の機能にはほとんど影響のない，軽度の被害が認められる状態
被害なし：上記被害が認められない施設
不明：被災報告にて被災延長のみ計上されてるが，被害の程度が判定できない施設他
防波堤の構造様式については，堤防・護岸・胸壁に分類した．

1．概要
2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖津波により，東北地方沿岸の漁港海岸施設は甚大な被害を受けた．
海岸保全施設の被害は同一海岸においても被害の有無，大小、程度が異なっていた．
本研究は岩手・宮城・福島県の海岸保全施設を有する140 漁港の被災状況を把握し，そのうち，29 漁港において，海岸保全施設被害の概況を踏査した．その調査結果から被災規模が大きく，被災施設および被災状況に特徴のある 10 漁港海岸について,その被災状況を詳細に調査した．その中から，被災に特徴のある越喜来漁港，宿漁港他について，津波遡上シミュレーションおよびキャドマスサーフにより被災の有無，被災状況の違いが生じた要因を検討した．さらに，詳細調査結果と比較し，漁港海岸における海岸保全施設の被災メカニズムについて考察したものである．

2．被害調査2.1 被災状況調査

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被害状況の調査結果を図-1 に示す．

2.2 概況調査（現地調査）
被害状況調査を踏まえ，岩手・宮城・福島県の漁港海岸を有する全140漁港のうち，以下に示す項目を勘案し，表-1 に示す岩手県 14 漁港，宮城県 12 漁港，福島県 3 漁港を選定し，被災状況の現地調査を行った．
調査地区選定項目① 海岸保全施設の種別と防護形態② 被災規模と被災形態（施設の被災の有無を含めて）③ 施設の構造（施設の安定性）④ 外力（津波高）の大きさ⑤ 背後地の被害状況（施設の機能と効果）⑥ 地理的特性（外洋，内湾，Ｖ字湾等）
表-1 詳細調査対象漁港
県名
岩手県

図-1 構造別被災状況

宮城県

図-1 より，堤防・護岸は半壊率が全壊率より大きく，粘り強さがあり，一方，胸壁については半壊がきわめて少なく，被害が生じると全壊に至ることが分かる．
これは，堤防などが三面張りのような複合的な構造であり，胸壁はコンクリート単塊式などの構造が多いことに起因していると考えられる．
次ぎに，津波の越流浸深と被害の状況を図-2 に示す．

福島県

漁港名
種市・久喜・太田名部・重茂・田老・宿・山田・吉里吉里・箱崎・両石・越喜来・野野前・六ヶ浦
只越・気仙沼・川原・伊理前・寄木・
志津川・波伝谷・雄勝・御前・桃ノ浦・荒浜
釣師浜・松川浦・豊間

現地調査の結果を調査表に取りまとめ，整理した結果を以下に示す．
・従来から指摘されている被災形態は全て発生．
（図-3 参照）
・打継ぎ部など構造の弱点と考えられる箇所が被災．
・胸壁などでは本体工が剪断破壊している箇所がある．
・水門（丈夫な施設）の周辺の被災が多い．
・陸閘は引き波による被災が多い．
・津波が収斂したと考えられる箇所の被災が甚大．
・同じような地形でも漁港の向きにより被害の大小があるなど被災状況に差がある．
・同じ漁港区域内で被災形態が異なる地域がある．

図-2 越流深と被害状況
図-2 より，堤防・護岸については，概ね越流深が大きくなるほど全壊率が増大している．胸壁については，他の構造より，被害率（全壊率＋半壊率）が小さい．
ただし，越流深が 15.0ｍを超えると構造にかかわらず，被害の程度が小さくなっている．
図-3 従来から指摘されている被災形態

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3．詳細調査

3.2 調査方法
詳細調査項目，内容は以下の通りである．
1) 調査施設の概要把握
海岸台帳等により調査施設の諸元（延長，天端高，構造形式など）把握．
2) 航空写真による地形変化状況等の把握
海岸保全施設の被災実態，被災延長，施設・部材の飛散等の状況について，既存の航空写真および模型飛行機による空撮及び測量調査等により把握．
3) 海岸保全施設の破損状況確認
現地での目視調査により海岸保全施設の破損状況を確認．
4) 津波の浸水深，遡上高，浸水範囲の確認調査
既存の津波痕跡高調査結果に記載されている津波の痕跡を確認．
5) コンクリート構造物の飛散状況・洗掘状況の把握
2)および 3)の調査結果をもとに，コンクリート構造物の飛散状況および洗掘状況について把握．
以上の調査結果を取りまとめ，被災状況に応じた分類表を作成するとともに，海岸保全施設の損傷状況に差異が生じた原因等について考察した．

3.1 詳細調査地区の選定
概況調査の結果から，表-2 に示す 10 漁港を構造，被災状況，地形特性などから選定した．以下に選定理由を示す．
1)胸壁構造：大槌（被災大）・山田（被災大）2)三面張り構造：宿（被災大），樫内（被災無し）
3)同じ湾内：越喜来（被災大），崎浜（被災小）4)外洋に面した漁港：田老（被災大），太田名部（被災無し）
5)離岸堤等の被災：荒浜（被災大），釣師浜（被災小）

表-2 詳細調査地区一覧
県名
漁港名 被害規模
被災施設
津波高
岩手県 太田名部
小なし
9田老
中防潮堤他
16
樫内
不明
なし
宿不明
防潮堤他
15～ 23
山田
大防潮堤他
11大槌
不明
胸壁崎浜
不明
防潮堤
越喜来
中
防潮堤・離岸堤他
18
宮城県
荒浜
大防潮堤・離岸堤他
11福島県 釣師浜
大護岸・離岸堤他
123.3 調査事例（宿漁港）調査事例として，宿漁港の調査結果を以下に示す．
写真-1 に被災前，写真-2 に被災後の航空写真を示す．

注）被害規模：大（被害額 10 億円以上）中（1 億円以上）
小（1 億未満）不明（調査時被害額不明）

被災前①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩太田部漁港
田老漁港宿漁港
樫内漁港
山田漁港
大槌漁港
越喜来漁港
崎浜漁港
荒浜漁港
釣師浜漁港

写真-1 被災前航空写真
被災後

図-4 調査対象漁港位置図
写真-2 被災後航空写真

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写真-1，2 から三面張りの防潮堤が被災し，背後の建物が破壊されている様子がわかる．
写真-3 に構造物の飛散状況および侵食範囲を示す．
三面張り被覆工が押し波・引き波により海側および陸側に 100ｍ以上飛散しており，堤体前面，背後が侵食されている状況がわかる．さらに、陸閘周辺の堤体が消失しており，水門に隣接する部分以外は全壊している様子が分かる.

図-5 構造物の部位区分
宿漁港における部位の被災調査結果を図-6，7 に示す．
図-6，7 から，同一施設においても被災状況が異なり，E 地点では表法面の一部を除き全壊しているが，M 地点では表法面と天端および子段が被災していることがわかる．

写真-3（1） 構造の被災状況

図-6 調査事例

図-7 調査事例

3.4 詳細調査結果
詳細調査を実施した 10 漁港海岸のうち，三面張り構造の調査結果を図-8，胸壁構造の調査結果を図-9 に示す．
図-8 より，3 面張り堤防では消波工の被災は少なく，基礎工の被災は前面より背後が多いこと，パラペット等の天端部，裏法面などの被災が多いことがわかる．このことから，越流により裏法面・法尻などが被災し，堤全体の被災に至るものと考えられる．

写真-3（2） 構造の被災状況
海岸保全施設（三面張り構造）被災状況を把握するために 15 断面に分割し，各断面における部位の被災状況を調査した．被災部位の区分を図-5 に示す．

10

デルの計算結果に差異は見られなかった．
表-3 Ｋ，κによる再現性検証結果
藤井・佐竹Ｖ４２
すべり量倍率1.0

図-8 調査結果（三面張り）

ＪＮＥＳＫκ

Ｋ

κ

0.950

1.308

0.951.300

図-11にGPS波浪計の観測波と各波源モデルの計算結果を示す.

図-9 調査結果（胸壁）図-9 より，胸壁は 3 面張り堤防に比べて被災率が小さいが，全壊率が高いことがわかる．ただし，全壊した胸壁でも堤体自体が破壊されることは少なく，前後の地盤の浸食により，転倒・滑動していることが多くみられた．

図-11 ＧＰＳ波浪計の観測結果の比較
図-11より，岩手北部において，藤井・佐竹モデル(Fujiiら,2011)はピーク開始時間のずれがあり，また、宮城県中部において，水位のずれが見られる．ＪＮＥＳモデル(独法原子力安全基盤機構,2011)は藤井・佐竹モデルに比較して，津波観測波形の整合性に優れていたことから，ＪＮＥＳモデルにより以下の検討を行った．

4．波源モデルの検証

ここでは、藤井・佐竹モデルｖ4.2とＪＮＥＳによる波源モデルについて，再現性の検証を行った．

5．被災メカニズムの検討
5.1 数値計算再現性の検証
再現計算では，波源モデルにより計算される地殻変動量に空間的に一様な係数(倍率)を乗じ，対象地域周辺で測定された津波の痕跡高と計算による津波高を整合させることで，波源モデルのキャリブレーションを行った．
再現対象とした津波痕跡高は，東北地方太平洋沖地震
津波合同調査グループ(ＴＴＪＴ)により統合された太平洋沿岸域における津波痕跡高のデータベースに収納されている痕跡高である．
波源モデルのキャリブレーションは，津波遡上計算結果より対象計算格子における最高津波高を抽出し，測定された痕跡高と比較するにより，最適な波源倍率を決定した．表-４に示す波源モデルのキャリブレーション結果によると，波源倍率は，0.9～1.0 倍となっている．

図-10 波源モデルの概要検証に用いた非線形長波による数値計算の格子間隔は1350ｍ～50ｍとした．
各波源モデルについて，Ｋ，κ を用いた津波解析モデ
ル適合度検証法(Aida, 1978)により，再現性の検討を行うとともに，GPS 波浪計により観測された津波の波形との整合性の比較を行った．再現対象とした津波痕跡痕は東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループ（ＴＴＪＴ）
において収集された青森県から千葉県の沿岸での痕跡高を 38 地点抽出した.
表-3 にＫ,κによるモデル適合度については，両波源モ

11表-4 波源モデルのキャリブレーション結果
漁港名
太田名部
田老宿
越喜来
崎浜
荒浜
釣師浜

5.3 被災メカニズムの検討

最適倍率
0.91.00.90.90.90.90.9

再現計算をもとに，被災規模の大きい代表的な漁港（越喜来・崎浜，宿，他 1 漁港）について被災メカニズ
ムの検討を行った．検討結果の代表的な例として，越喜来漁港，崎浜漁港および宿漁港における検討結果を行った．

（1）越喜来漁港
越喜来漁港および崎浜漁港の防潮堤について，詳細調査結果による被災程度と再現計算結果による水位および流速の関係について検討を行った．
図-13に越喜来・崎浜漁港の被災状況および断面抽出点を，図-15に各断面における最大水位及び最大流速を示す．
図-14,15より，詳細調査結果による被災程度と再現計算結果による津波外力の比較を示す．
詳細調査結果による各地点の被災状況は，以下の通りである．
・抽出点3～6 においては堤体の流出および地盤の洗掘が生じており，被災程度が大きい．
・抽出点2，7，9，10において被災は生じているが，堤体が残存していること，抽出点3～6 に比べて地盤の洗掘量が小さいことから，被災程度は中程度である．
・その他の地点においては，被災は比較的軽微である．
被災程度が大きい箇所では，流速が3m/s 以上となっており，流速が減少するとともに被災程度も小さくなっている．これは，防潮堤に対する津波の来襲方向に起因しているものと考えられ，最大流速によって被災程度を概ね評価できる．また，被害のほとんど生じなかった崎浜漁港（抽出点12～14）では，津波水位も低くなっていることから，津波水位による影響もあるものと考えられる．

5.2 再現性計算検証事例
ここでは，越喜来・崎浜漁港における検証事例を示す．
図-12 に示す津波の痕跡高と津波遡上計算結果より，最高津波高を抽出し，観測された痕跡高と比較することにより最適な波源倍率を決定した．

図-12 越喜来・崎浜漁港痕跡痕
現実の津波来襲時には，堤防や防波堤等の施設の倒壊が生じたことも考慮し，以下の 6 ケースについて計算津波高と実測痕跡高との比較を行った．ここで，構造物の被災を考慮したケースとは，被災構造物に対応する構造物データを除去し，加えて被災構造物と対応する地形データを平滑化したものである．
計算ケース
被災倍率：0.8，0.9，1.0
構造物：被災無し（被災前），被災考慮（被災無し）
計算津波高と実際の痕跡高との比較を図-13 に示す．
図-13 より，最適倍率は 0.9 と考えられる.
浸水痕

遡上痕

漂流物+破壊痕計算(倍率0.8)

計算(倍率1.0)

計算(倍率0.8被災)

計算(倍率0.9被災)

計算(倍率1.0被災)

計算(倍率0.9)2321

津波高(T.P.+m)

1917

越喜来漁港海岸
越喜来海岸

崎浜漁港海岸15131197512345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29痕跡番号

図-14 越喜来・崎浜断面抽出地点

図-13 越喜来・崎浜漁港の検証計算結果

124.0

163.5

143.0

122.5

102.08被災程度大1.56被災程度中41.0

最高水位(m)最大流速(m/s)

20

表-6 引き波時の水位と流速
前面最大流速(m/s)

前面最高水位(m/s)

180.5

被災程度小0.03456279101811121314

図-15 最高水位・最大流速の沿岸分布と被災程度（2）宿漁港
押し波時には優位な差が見られないが，引き波時には被災の大きい中央部での前面・背面流速が大きいことが分かる．
その他の漁港においても概ね越喜来漁港と同等に被災程度等と津波外力（水位や流速）との対応関係が見られた．

宿漁港における水位流速の断面抽出点を図-16に示す.

（3）断面における被災メカニズムの検討断面における被災部位の差異を検討するため，宿漁港・大槌漁港において数値波動水槽（財 沿岸技術研究センター, 2008）による計算を行った．

図-16 宿漁港断面抽出地点

1)宿漁港
宿漁港の計算結果を図-17，18 に示す．
流速

圧力

写真-4 被災状況と断面抽出点
表-5 に押し波時の水位と流速、表-6 に引き波時の水位と流速を示す.
図-17 宿漁港計算結果（上：流速，下：圧力分布）表-5 押し波時の水位と流速

図-18 防潮堤周辺の底面圧力・流速分布
図-17，18 より裏法面の小段付近負圧が発生することに13

図 19，20 より胸壁背後から，離れた箇所に応力が集中していることがわかる．
写真-6 に示すように大槌漁港では，胸壁背後に浸食が発生しており，計算結果とよく一致している．

よる吸い出し，小段天端および裏法尻付近では圧力の集中と大きな流速（10ｍ/s～13ｍ/s 程度）が発生している
ことがわかる写真－５に示すように，宿漁港の子段工は被災しており、計算の結果と一致している．

海

写真-5 子段工の被災状況
以上の検討より，宿漁港の詳細調査による小段工の被災や天端の被災および侵食などの被災状況と良く一致している．

写真-6 大槌漁港の被災状況（4）被災メカニズム

2)大槌漁港以上の検討結果から，被災の発生箇所は，水位が高く流速が早い箇所と考えられ，断面的には負圧の発生，裏法尻付近の圧力増大，流速の増加傾向がある箇所であることがわかった．

大槌小漁港の計算結果を図-18,19 に示す．
流速分布図 920.00秒後

5．おわりに

圧力分布

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖津波により，被害が発生した海岸保全施設の被災状況を詳細に調査し，非線形長波による津波シミュレーションおよび数値波動水槽により被災メカニズムを検討した．
1)被災状況調査により，堤防・護岸は半壊率が高く，粘り強さがあること，胸壁は半壊がきわめて少なく，被害が生じると全壊に至ること，堤防・護岸は，概ね越流深が大きくなるほど全壊率が増大することが判明した．
2) 漁港海岸において海岸保全施設の詳細な調査を行い，津波による構造別・部位別の被災状況を把握した．その結果，胸壁は三面張り堤防と比較して，被災率は低いが全壊率は高いこと，三面張り構造は天端から背後の被災が多いことが判明した．
3) 波源モデルについては，藤井・佐竹 Ver4.2 と JNESモデルを比較した．K，κ，によるモデル適合度検証法では顕著な違いは確認できなかったが，GPS 波浪計による観測波形との位相などに着目した適合性からJNESモデルを採用した．
4) シミュレーションによる被災時の再現計算結果により，越喜来漁港や宿漁港の海岸保全施設の被災箇所は，被災していない箇所と比較して，水位が高く流速が早い箇所であり，断面的には裏法小段部で負圧の発生，裏法尻付近の圧力増大，流速の増加傾向があることがわかっ920.0秒後

水面位置，底面圧力，流速水頭 (m)図-19 大槌漁港計算結果（上：流速，下：圧力分布）20

水面底面圧力15流速水頭
1050-515080

15090

15100

15110

1512015130

距離(m)

図-20 防潮堤周辺の底面圧力・流速分布14た．すなわち，漁港海岸の海岸保全施設の被災は，水位，流速，圧力等の作用した外力の違いによって生じていたことが明らかとなった．

謝辞
最後に，本調査は水産庁発注による「平成 23 年度 海岸保全施設設計条件等緊急調査」の一部をとりまとめたものであり，本調査研究をとりまとめるのにあたり，有益なアドバイスをいただいた東北大学の首藤伸夫名誉教授，防衛大学校の藤間功司教授，秋田大学の松冨英夫教授ならびに水産庁関係各位に謝意を表します．

参考文献.
1) ( (独法)原子力安全基盤機構 耐震安全部 (2011) ：原子力事業者が実施した平成 23 年東北太平洋沖地震により発生した津波の再現計算結果等に係るクロスチェック解析, 地
震・津波 3-4．
2) Aida, I. (1978) : Reliability of a tsunami source andmodel derived from fault parameters. J. Phys. Earth, 26,pp.57-73
3) Fujii ,Y., K. Satake, S. Sakai, M. Shinohara, and T.
Kanazawa. (2011) : Tsunami source of the 2011 off thePaciﬁ c coast of Tohoku Earthquake, Earth Planets Space,
63, pp.815– 820
4) 財)沿岸技術研究センター (2008) ：CASDMAS-SURF 実務計算事例集，沿岸技術ライブラリー No.30
5) 東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループ(2012)：
http://www.coastal.jp/ttjt/6) 加藤ほか（2012）東北地方太平沖地震津波による漁港海岸保全施設の被災要因の検討，海岸工学論文集 B2 Vol.68,

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