大規模地震津波対策に関する考察
Damage Classification and Forecasting of Port Structures Caused by Large-scale
Earthquakes and Associated Tsunamis

大下英治*・小田勝也**
OSHITA Eiji and ODA Katsuya* （財）沿岸技術研究センター** 国土交通省

国土技術政策総合研究所

調査部 主任研究員

沿岸海洋研究部

沿岸防災研究室長

The possibility of realizing large-scale earthquakes along the eastern to western coast of Japan wasincreased. It is important to make preparations for earthquakes and especially for simultaneous
tsunamis. The present paper describes the damage classification of port structures by shaking andtsunamis, and damage forecasting techniques from the existing publications to prepare the concrete
countermeasure plans
Key Words : tsunami, earthquake, port structures, damage forecasting

1. はじめに
中央防災会議によると，東海地震については，「いつ発生してもおかしくない」また，東南海・南海地震については「今世紀前半での発生が懸念される」と発表されている．さらに地震調査研究推進本部（地震防災対策特別措置法に基づき文部科学省に設置）の「南海トラフの地震の長期評価について」では，東南海地震は「30 年以内50％程度」南海地震は「30 年以内 40％程度」の確率で発生するとの長期評価を発表している．
平成７年の阪神淡路大震災は，死者約 6,400 名，全壊した建物 10 万棟を超える戦後最大の被害をもたらした．
この地震による被害の総額は，間接・直接被害を合わせておよそ 10 兆円ともいわれており，経済的な損失はもとより，市民生活や社会全体に大きく影響を及ぼした．
今後発生が予想される東海，東南海，南海地震は，過去の震災を上回る被害が予想されている．中央防災会議の発表によると，被害総額の概算は東海，東南海，南海
地震が３連発で起きる最悪の場合53～81兆円となっている．
港湾について，これまでの被害予測手法は，範囲が海岸保全施設の背後，つまり陸側の浸水域に対してであり，海岸保全施設の外側に位置する港湾における埠頭等の港湾施設や港湾活動等について統一的な手法が存在していない．
本調査では，それらの課題を解決する手法を開発するために，現況把握等基礎的な調査を行った．具体的には，港湾施設の被害の類型化を行い，既存の計測手法や被害予測の考え方を論文ベースで収集整理し，今後の研究課題の抽出を行った．

2. 津波被害形態
2.1 資料収集
既存資料の収集により，被害形態の類型化や被害予測手法の開発に向けての課題のとりまとめを行った．対象とする港湾施設は，外郭施設・係留施設，上屋，荷役機
械等の公共施設を中心とするが，これ以外に，民有の港湾施設，水門や防潮堤等の防災上重要な海岸保全施設も対象とする．資料収集については，地震・津波被害に関する既往の文献や論文，報告書等の資料，被害事例，最新の研究成果を収集・整理する．
収集方法は，「港湾」「津波」「地震」をキーワードにJOIS(JST Online Information System)や土木学会の論文データベース検索，国会図書館の文献検索，インターネットによる検索などを行った．収集範囲は 1990 年以降を対象とした．
収集資料結果は表-1に示すとおりで合計273
文献について整理を行った 1)．
表-1 収集項目別文献数
分類

項目

文献数

A

港湾技研資料B

土木学会論文集218

C

海岸工学論文集

54

D

土木学会誌

18E

港湾20G

海洋開発論文集

4

H

土木学会年次学術講演会講演概要集

94

I

土木計画学研究・講演集

5

J

海岸10K

土と基礎

11

L

津波工学研究報告7

F

その他の文献23

合計273

③地震・液状化被害のメカニズムに関しては，岸壁・護岸を対象とした解析的アプローチによる研究が多い．
④浸水・漂流・衝突被害のメカニズムに関しては，流木・流氷，船舶を対象とした研究がある．

2.2 港湾施設の被害(1) 被害事例表-2 は過去の地震とそれらがもたらした被害例を整理したものである．この表より以下のことがわかる．
①港湾施設の被害は，地震動によるものと津波によるものとに分類できる．
②地震動による港湾施設の被害は，地震規模が小さくても直下型地震では数多く発生している．津波による港湾施設の被害は，地震規模の大きいプレート境界型地震で発生する場合が多い．また，マグニチュードが概ね 7.0を超える大地震では，ほとんどの場合，地震動に起因する港湾施設の被害が発生する．
③地震動による港湾施設の被害は，護岸・防波堤・防潮堤・クレーンに数多く見られ，特に岸壁の被害が多い．
④津波による港湾施設の被害は，船舶や木材，養殖いかだ等の漂流によるものが多いが，津波の波力や流れにより護岸や防波堤が損傷した事例も見られる．

表-3 津波による港湾施設の被害メカニズム
被害メカニズムに関する調査・研究項目

津波被害調査・研究のアプローチ手法（編数)

内容

実験解析

実態調査

津波挙動特性(海側)251

津波挙動特性(陸側)495

津波シミュレーション手法

17-

津波挙動観測-1-

津波外力による施設被害

-

2

2

津波外力の設定

2

31

ハード対策

2

1

1

ソフト対策

-

4

4

岸壁・護岸の被害メカニズム2

134

地震・液状化 防波堤の被害メカニズム
被害
クレーンの被害メカニズム

-

1-

1-

-

耐震設計法

-

1

1

2

1-

2-

-

-

2-

流木
浸水・漂流・
流氷
衝突被害
船舶・浮体構造物

表-2 地震・津波による港湾施設の被害例
港湾施設の被害(3) 津波被害の体系的整理

地震名

発生日

規模

安政東海地震1854.12.23

M 8.4

安政南海地震1854.12.24

M 8.4

濃尾地震

1891.10.28

M 8.0

明治三陸地震1896.06.15

M 8.5

関東大地震

1923.09.01

M 7.9

北丹後地震

1927.03.07

M 7.3

昭和三陸地震1933.03.03

M 8.1

福島県東方沖地震

1938.11.05

M 7.5

鳥取地震

1943.09.10

M 7.2

東南海地震

1944.12.07

M 7.9

三河地震

1945.01.13

M 6.8

南海地震

1946.12.21

M 8.0

福井地震

1948.06.28

M 7.1

1952年十勝沖地震

1952.03.04

M 8.2

チリ地震

1960.05.23

M 8.5

新潟地震

1964.06.16

M 7.5

1968年十勝沖地震

1968.05.16

M 7.9

宮城県沖地震1978.06.12

M 7.4

岸壁・防潮堤

その他

浦賀沖地震

1982.03.21

M 7.1

岸壁・防波堤岸壁・護岸・防波堤・コ 消波工の散 乱・ 木材 の流 出・ンテナクレーン
漁船の転覆・揚陸

海岸施設

地震動

津波
船舶が河川橋梁を破壊

堤防の決壊

日本海中部地震1983.05.26

M 7.7

1987.12.17

M 6.7

釧路沖地震

1993.01.15

M 7.8

岸壁・荷役施設

北海道南西沖地震

1993.07.12

M 7.8

岸壁・護岸・防波堤岸壁・護岸・防波堤

北海道東方沖地震

1994.10.04

M 8.1

岸壁・護岸

養殖いかだ

三陸はるか沖地震

1994.12.28

M 7.5

兵庫県南部地震1995.01.17

M 7.2

岸壁・護岸
岸壁・防波堤・コンテナ
クレーンなど道路・鉄道・港湾など
家屋・資産
地域住民
地域経済

係留施設

M 8.1

荷捌き地

津 波

1996.10.10

防護ライン内側

流氷が家屋を破壊

千葉県東方沖地震

イリアンジャヤ地震

図-1 は津波によるインパクトフローを表したものである．第一次分類として津波による被害を受ける地域・地区別に防護ラインの内側・外側に分類した.第二次分類として各施設・活動ごとに整理した．さらに，おのおの詳細な項目に分類整理した.

小型船係留施設
港湾施設

陸上施設
上屋
臨港鉄道

係留船舶の流出・転覆、養殖施設の被害、係留ロープの切断、波除堤基部の洗掘ｶﾞﾝﾄﾘｰｸﾚｰﾝ水域施設

表-3 は，地震による被害の内容および，それらがどういったアプローチで研究されているかを整理したものである．この表より以下のことがわかる．
①港湾施設に関する被害メカニズムに関する調査・研
究項目は，津波被害，地震・液状化被害，浸水・漂流・衝突被害に分類することができる．
②津波被害のメカニズムに関しては，解析的なアプローチによる，津波挙動特性の解明及びシミュレーション手法の確立を目指したものが多い．また，設計に供するための津波外力の設定についての研究も多い．

防護ライン外側(2) 港湾施設の被害メカニズム

上・下水道
都市ガス
ライフライン

電気
通信施設
上屋・倉庫

港湾業務の事業用資産

ｺﾝﾍﾞｱｰ等 の 什 器
港湾区域内蔵置区域

係留船舶
養殖いかだ
一般建物
津波波力による被災
地域・地区住民

火災発生による被災
物流活動

港湾の経済活動

生産活動
市民生活

図-1 津波により被害を受ける施設

表-5 港湾施設の要因別被害形態

3 被害予測手法の検討

要因別被害形態
施設

3.1 被害予測手法の検討
既存資料の収集解析結果に基づき，外郭・係留施設，防護ラインの外側に立地する施設と蔵置貨物を検討対象として，地震・津波に対する既存の被害予測手法を整理するとともに，既存手法の課題を抽出した．既存手法については「海岸事業の費用対効果分析マニュアル」（運輸省港湾局 平成 10 年 6 月），
「港湾投資の評価に関するガイドライン 1999」（編集：港湾投資の社会経済効果に関する調査委員会 発行：財）港湾空間高度化環境研究セン
ター 平成 11 年 4 月）を参照した．これらによると，各施設や蔵置貨物等の原単位と浸水深より，被害額を算出することができる．防護ライン外側の港湾埠頭用地等における被害額予測項目は，概ね表-4 に示すとおりである．
表-4 被害額予測項目
被害予測項目
人的被害
施設機能障害
港湾施設

土砂、ゴミ流出
時間損失

海岸施設

施設機能障害

商品損失
時間損失
資産の被害

上屋、倉庫護岸・岸壁

津波

地震動

液状化

滑動･転倒

滑動･転倒･沈下

波力

商品損失
時間損失

漂流・衝突
損壊

防波堤

滑動･転倒

滑動･転倒･沈下

滑動･転倒･損壊・洗掘-損壊滑動･転倒

滑動･転倒･沈下

転倒･損壊

内水排除不能

損壊

転倒

転倒･沈下

転倒･損壊

荷役不能

転倒･損壊

損壊

損壊-流出

稼動不能

損壊

-損壊

荷役施設

立地施設（倉庫、工損壊
場、家屋等）
養殖場

--

航路

埋没

埋没

蔵置貨物

荷崩

荷崩

船舶・漂流物

---

荷崩
転覆・損壊

-

漂流
漂流・流出

損壊
損壊

表-6 は既往の地震津波による被害予測の研究内容を整理したものである．この表より以下のことがわかる．
①施設別に見た場合，研究・開発の数多く進められている施設は護岸，岸壁である．また，陸域の浸水に対する研究も数多く実施されている．
②漂流物，蔵置貨物を対象とした研究は少ない．
③防災対策に関しては，護岸・岸壁・防波堤に対するハード的な対策についての研究・開発と浸水に対するソフト的な研究・開発が多い．
④被害予測手法に関しては，護岸・岸壁を対象とした研究・開発が多い．
⑤構造物の被害規模予測としては，岸壁の被災変形量の予測手法が提案されている．また，人的被害や家屋被害の予測手法も提案されている．
表-6 地震・津波による港湾施設被害予測の研究内容
施設形態

防災対策
ハード（ソフト）・現行設計法の検討
・被災構造物の残存耐力・耐震安定性検討
護岸・ 活動等 ・液状化応力解析
岸壁・加速度・液状化解析
・越流・氾濫ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

ライフライン機能障害
インフラ資産被害
家屋・事業所資産の被害

資産、間接被害-

防潮堤・水門交通インフラ機能障害
インフラ

浸水

転倒･損壊

防災機能障害
流出貨物回収

蔵置貨物

地震

間接被害

損壊等 ・洗掘活動等 ・滑動・洗掘の数値解析
防波堤
・越波損壊等・津波力実験・ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ
流出等 ・揺動型構造物地震挙動

地下空間被害3.2 被害予測手法の研究・開発状況
表-5 は港湾施設の要因別被害形態と被害事例である．
被害を及ぼす要因を大きく地震と津波に分類し，さらにおのおのを地震動や，波力等に再分類したものである．
この表より以下のことがわかる．
①港湾施設の被害は，地震(地震動，液状化)と津波(波力，浸水，漂流・衝突)を要因として発生する．また，各要因により被害の形態は異なる．
②津波による被害形態としては，船舶や漂流物の被害の事例が多い．
③また，波力により構造物が活動・転倒した例も多く見られる.
④航路や蔵置貨物の被害事例を記載した既存文献は少ない．

-

損壊等
立地施
設（倉庫、家屋等）
浸水等

・地下空間
・（ハザードマップ）
・（浸水ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ・簡易推定）

・（港湾施設の混乱）
この列（ ）内はソフト対策

12・（津波防波堤の整備効果）
・（維持補修モデル）
・（死亡者数許容リスク）
・湾口防波堤の効果
-

45-

4

・（物的被害リスク）
・（災害リスクマネジメント）
・（市街地への津波遡上）・（津波氾濫流の被害）
・（災害アセスメント）
・流速による家屋被害・（人的被害予測）
・（港湾貨物の保険）-損壊等 ・船舶の転覆
・船舶の流出
船舶・ 流出等
・浮体式構造物
漂流物

その他

文献数

・重力式岸壁変形量予測
・耐震性能照査型設計
・被災変形量と被害額の関係
・液状化対策の費用便益分析・（防災意識、避難行動）
・（情報伝達システム）・（ナウファス）養殖場 損壊等損壊

被害予測手法・投資効果
ミクロ（マクロ）

4318-

1-

3・流木の衝撃力
・流氷の衝撃力

25-

この列（ ）内はマクロ効果

3.3 港湾に立地する施設や貨物の被害予測手法
防護ラインの外に立地する施設や港湾に蔵置された貨物の津波による既往の被害予測手法について整理した．
検討対象範囲としては図-2 に示すとおり，国土保全上の2

防護ラインの外側に立地する倉庫・上屋や臨海工場等に加えて，防護ライン外側に蔵置された貨物や荷役設備（クレーン等）とした．なお，貨物については，コンテナ貨物を主とした．

4 まとめ
4.1 港湾施設の被害形態①港湾施設の主として津波被害項目について各施設ごとに類型化することができた．これらの被害項目には，複雑な相関関係があり，その素因や誘因も密接に関連している．今後さらに被害項目の相関関係を体系化する必要がある．この体系化により，どの素因や誘因を解決すれば被害規模や被害額が小さくできるかを検討することが可能となり，効果的な防災対策を計画しやすくなる．
②津波による被害項目，被害形態，被害メカニズムが
図-2 防護ラインモデル図
把握できれば，被害の地域的な特性も考察できる．どの地域のどの港湾が津波に弱いか，その時，何に対してど港湾に立地する施設の被害形態について表-7 に示す．のような被害が生じる可能性があるか，という津波に対被害要因は地震(地震動，液状化)によるものと津波(波力， する脆弱性解析手法の開発が必要である．
漂流・衝突)によるものとに分類でき，被害形態は被害要③既設構造物の有効活用と耐震化に関する新技術の開因と密接に関係している．
発が望まれている．東海地震，東南海地震，南海地震等への対応を迫られる太平洋側には，数多くの港湾施設・表-7 港湾に立地する施設の被害形態と被害項目
海岸保全施設の既存ストックや沿岸域への多様な機能集
被害要因
被害形態
被害内容積がある．地震・津波による被害形態，地域の社会経済
人的被害 避難必要
人的被害に対する影響から見た計画論，計画手法の確立，技術開
地震動・液状化
施設の倒壊復旧による費用発生
経済損失
資産被害発の方向性について模索する段階にある．
営業停止、荷役停止〃
人的被害 避難必要
浸水

施設の浸水

資産被害

人的被害復旧による費用発生

経済損失

営業停止、荷役停止〃

人的被害 避難必要

津波

施設の倒壊
船舶・漂流物・衝突荷役設備の倒壊

資産被害

人的被害

復旧による費用発生

経済損失

営業停止、荷役停止〃

資産被害 復旧による費用発生〃荷役停止 物流遅延（時間損失）〃

3.4 津波浸水による船舶・貨物流出の被害形態
図-3 に津波に起因する船舶・貨物の被害形態を整理した．この図より以下のことがわかる．
①船舶・貨物等が津波の流速により衝突して，施設が破壊・倒壊する．
②航路や泊地などの水域に沈没物や浮遊物があると，衝突の危険が生ずる．
③流出物・沈没物・浮遊物には回収コストが発生する．
④養殖いかだ等の水産施設が津波波力や漂流物・沈没物により被害を受ける．
防潮堤・防波堤・突堤など

港湾施設

港湾業務の事業用資産

水域施設

港湾区域内蔵置区域

浮遊物・船舶の衝突

防潮堤・防波堤・突堤などの被害調査・探索
漂流沈没物回収

漂流沈没物

コンテナ回収コンテナ流出浚渫

海底土砂堆積蔵置貨物

4.2 港湾施設や蔵置貨物の被害予測手法①現状において確立された港湾施設や蔵置貨物の被害予測手法はない．被害の伝搬過程を考慮して予測すべき項目の優先順位を明らかにし，港湾施設，蔵置貨物等の被害予測手法を確立する必要がある．
②蔵置貨物，小型船等の漂流，流出予測手法や漂流物の衝突による被害予測手法に関する体系的な調査研究はほとんど行われていないのが現状であることから，今後これらの手法を確立する必要がある．
③港湾施設や海岸保全施設の耐震性は，津波来襲時の沿岸地域の浸水被害規模に影響を及ぼす．地震動については，東海地震・東南海地震等のシナリオ地震による地震動を含め精度の高い予測が可能になりつつある，また，港湾施設や海岸保全施設の被害予測を行う必要がある．
④津波ハザードマップや情報伝達体制の整備等ソフト対策が進められている．これは，海岸保全施設により防御されている地域が中心である．海岸保全区域の外側である港湾においてもソフト対策といるハード対策の複合的な対策計画を立案する手法について検討する必要がある．

木材の漂流
バラ貨物の漂流液体貨物の漏出
コンテナ流出

係留船舶

養殖いかだ

波力
流木・流氷

船舶の座礁

ごみ・浮遊物

養殖いかだ被害図-3 漂流・衝突に関する被害形態

参考文献
1) 国土交通省国土技術政策総合研究所：平成 15 年度 大規模
地震津波対策検討調査(報告書)，総 92P，2004.3.