2011
2011 年東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）
東日本大震災）水道管路被害調査 2 次報告書

資料 平成 23 年度 東北地方太平洋沖地震（東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）東日本大震災）水道管路被害調査
2 次報告書（報告書（ダイジェスト版ダイジェスト版）に基づく (財)災害科学研究所

平成 24 年 2 月 3 日
配水用ポリエチレンパイプシステム
配水用ポリエチレンパイプシステム協会
ポリエチレンパイプシステム協会

平成 23 年度 東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）
水道管路被害調査 2 次報告書

ダイジェスト版

平成 24 年 2 月 3 日

財団法人

災害科学研究所緒 言
これまで、水道配水用ポリエチレン管（配水用 PE 管）が埋設された地域が大きな地震を経験した例が少ない、あるいは経験したものの埋設延長が短い事例がほとんどであった。しかし、今回の東北地方太平洋沖地震では、最大震度 7 を記録した宮城県栗原市を含む登米市、大崎市の 3 市において 4 月に調査を行った結果、総管路延長が約 3,800km、うち PE管が約 530km 布設されているものの、被害数は少なく、最も被害率が小さい管種であることが判明した。
この 1 次調査に続いて、8 月には津波による被害が大きかった宮城県下沿岸部を中心に、南は岩沼市から北は気仙沼市まで 6 市町に関して 2 次調査を行った。その結果、総管路延長が約 3,080km のうち、PE 管はダクタイル鋳鉄管、塩ビ管に次いで布設延長が長く、250kmを超える布設延長があったが、1 次調査と同様に最も被害率の小さい管種であることが分かった。また、配水用 PE 管は判明している範囲において津波による橋梁流失等に伴う被害を除けば地震力による直接的な被害はほとんど無く、配水用 PE 管の耐震性が検証された。
PE 管路の布設延長は、今回の 2 次調査と 1 次調査も合わせると約 780km となり、ダクタイル鋳鉄管、塩ビ管に次いで布設延長の長い管種となっていることから、埋設地盤条件や地震外力は他管種と同様の条件であったことが推察される。

1.地震
1.地震の地震の概要
2011 年 3 月 11 日 14 時 46 分頃に、宮城県三陸沖（北緯 38.1 度、東経 142.9 度、暫定値）の深さ約 24km を震源とする我が国の観測史上最大となるマグニチュード 9.0、最大震度 7の地震が発生した。
震度 7 を記録したのは宮城県栗原市、6 強を記録したのは宮城県登米市、大崎市、涌谷町他 29 市町村（宮城県 3 市 2 町村、福島県 3 市 7 町、茨城県 8 市、栃木県 3市 2 町）である。図 1 には 2 次調査対象市町における震度分布を示す。いずれの市町も震度 6 弱から 6 強の強い揺れを受けている。
Ｍ９．０

図1

震度分布と各市町の位置（出典：気象庁 HP より）

1

2.水道
2.水道管路
水道管路データ
管路データ調査した 6 市町と各市町の管路延長を表 1 及び図 2 に示す。この 6 市町の導・送・配水管を合計すると、最も多く使われている管種は DIP（ダクタイル鋳鉄管）で 1,455km（47.2％）、次いで VP（塩化ビニル管）で 1,134km（36.8％）、3 番目に多い管種が PE（ポリエチレン管）で 255km（8.3％）となっている。
表1

導・送・配水管の管種別延長

DIP

VP

PE

SP

CIP

ACP

その他

合計

（ｍ）

（ｍ）

（ｍ）

（ｍ）

（ｍ）

（ｍ）

（ｍ）

（ｍ）

気仙沼市

240,799

260,071

44,273

17,24230,801

19,936852

613,974

岩沼市109,134

136,134

10,55014,5370897

0271,252

七ヶ浜町

73,445

6,913

35,88869000116,315

涌谷町

13,055

123,91447,667

2,134

2,307

6,968

194

196,239

南三陸町

85,07353,003

42,1153,194

016,5250199,910

石巻企業団

933,518554,053

74,044

31,11143,30447,4960

1,683,526

合計

1,455,024

1,134,088

254,537

68,28776,412

91,822

1,046

3,081,216

割合

47.2

36.8

8.3

2.2

2.5

3.0

0.03

100

都市名

注1)出典：調査時入手資料、Ｈ21水道統計等
注2)石巻企業団とは「石巻地方広域水道企業団」の略記である。
注3)DIP：ﾀﾞｸﾀｲﾙ鋳鉄管、VP：硬質塩化ﾋﾞﾆﾙ管、PE：ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ管、SP：鋼管、CIP：鋳鉄管、ACP：石綿ｾﾒﾝﾄ管

1,600,000
南三陸町
七ヶ浜町

1,400,000

岩沼市

1,200,000

気仙沼市
涌谷町

延長（m）

1,000,000

石巻企業団

800,000

600,000

400,000

200,000

0DIPVPPESPCIP

図2 導・送・配水管 管種別延長2ACP

その他

3.管路
3.管路の管路の被害率
調査対象の 6 市町を合計した全ての管種の被害率は 0.265 件/km である。
被害率の高い管種は、不明管を含む「その他」を除いて、高い順に CIP（1.413 件/km）、SP（1.025 件/km）、ACP（0.414 件/km）の順となった。逆に、最も低い管種として PE（0.059件/km）、次に被害率の低い管種は DIP（0.179 件/km）、次いで VP（0.283 件/km）となった（表 2、図 4）。経年化し老朽管と言われる CIP や ACP で被害率が高く、布設延長が長く主要な DIP、VP、PE の 3 管種で被害率が低い結果となった。なお、SP で被害率が高いのは、水管橋や橋梁添架管など津波被害を受けたことが一因と考えられる。
また、市町毎の被害率は、3/11 の地震で最大震度を記録した内陸部の栗原市に近い涌谷町で最も高く 0.413 件/km、次いで津波等により被害が広範囲にわたった石巻地方広域水道企業団で 0.337 件/km、岩沼市で 0.236 件/km となっている。

3

4．PE 管の被害
1)PE 管の被害リスト
調査対象 6 市町における全管路延長 3,081km のうち PE 管布設延長は 255km であり、全管路の約 8％を占めている。被害箇所数は 15 箇所、被害率は 0.059 件/km であった。
表 3 には、PE 管に関する被害 15 箇所の概要を示す。南三陸町の PE 管は写真記録等から融着式であること、石巻地方広域水道企業団については調査後のデータ提供により全て旧式の単層管であること、その他は調査時入手資料より管種が分かっている。
表3No.

住所1

住所2

1 南三陸町

志津川地区

2 南三陸町PE 管の被害リスト
区分

管種

口径

備考

配水管(橋梁添架管)

融着式

75

津波被害

志津川地区

配水管(海沿いの道路)

融着式

200

津波被害

3 南三陸町

志津川地区

配水管(海沿いの道路)

融着式

200

津波被害

4 南三陸町

歌津地区

配水管(水管橋)

融着式

150

津波被害

5 南三陸町

歌津地区

配水管(海沿いの道路)

融着式

6 岩沼市

下野郷

配水管(海沿いの道路)

融着式

100

津波被害

7 気仙沼市

本吉町泉

配水管(橋梁添架管)

融着式

75

津波被害

8 気仙沼市

本吉町下川内

配水管

二層管

30

9 涌谷町

字上谷地六

配水管（橋梁添架管）

融着式

150

PVｼﾞｮｲﾝﾄSUS管破損

10 石巻企業団 牡鹿鮎川浜

配水管

単層管

50

亀裂

11 石巻企業団 牡鹿鮎川浜

配水管

単層管50

亀裂

12 石巻企業団 牡鹿鮎川浜

配水管

単層管50

亀裂

13 石巻企業団 牡鹿鮎川浜配水管

単層管50

亀裂

14 石巻企業団 雄勝町小島

配水管

単層管50

亀裂

15 石巻企業団 雄勝町大須

配水管

単層管50

亀裂

津波被害

注1）石巻企業団とは「石巻地方広域水道企業団」の略記である。
注2）PVｼﾞｮｲﾝﾄとは、配水用PE管とVP管または鋼管を接続するﾒｶﾆｶﾙ継手である。

2)PE 管の耐震性能に関する考察
PE 管の被害状況について、融着式の被害 8 箇所のうち涌谷町の被害 1 箇所は異種管(SUS管)継手との接合部であり、PE 管自体の被害でないことがヒアリングにて確認できており、
南三陸町 5 箇所、岩沼市 1 箇所、気仙沼市 1 箇所は全て津波による被害であることから、地震力による直接的な被害はほとんどない。今回、SP 管の被害率が高かったのは、地上配管部の津波外力による被害が多かったことが一因であるが、融着式 PE の被害も同じ理由によるものであり、この布設環境であれば他管種でも同様の被害を受けたことも予想されることを考慮すべきである。融着式以外の被害としては、単層管の被害が 6 箇所、二層管の被害が 1 箇所確認されている。
このように、全管種を含めた平均被害率が 0.265 件/km（＝818 件/3,081Km）に対して、PE 管全体（単層管、二層管、融着式）では 0.059 件/km（＝15 件/255km）と被害率はかなり低く、DIP 管 0.179 件/km（＝260 件/1,455kｍ）よりも被害率が低くなっている。
以上より今回、250km を超える PE 管が震度 6 弱から震度 6 強の強い揺れを経験し、数ある管種の中で最も被害率が低く、耐震性能の高い管種であることが定量的に確認された。

4

5. 沿岸部と沿岸部と内陸部の内陸部の被害
1 次調査と今回の 2 次調査を合わせて、合計 9 市町における管路の被害率が算定されたことになる。
これらを沿岸部 5 市町と内陸部 4 市町に分けて集計し直して被害率を算定した。
その結果、全管種の合計で沿岸部の被害率が 0.255 件/km、内陸部で 0.148 件/km と沿岸部における被害率の方が大きくなった。これは、調査対象区域の半分以上の管路延長を占める石巻地方広域水道企業団における被害率が大きかった（0.337 件/km）ことが影響している。管種別では、内陸部よりも沿岸部で被害率が高くなっている管種が多いが、ACP 管とCIP 管では内陸部における被害率の方が高くなっている。

6.管路被害6.管路被害と管路被害と震度
当該区域では、震度は 6 強、6 弱、5 強の3 段階に分けることができ、震度 6 強は涌
谷町、震度 6 弱は岩沼市及び七ヶ浜町、震度 5 弱は気仙沼市及び南三陸町であった。
（市町ごとに被害位置に卓越して分布している震度を採用しているため、各市町の最大震度と必ずしも一致しない。
）
震度ごとの管路被害率については、震度6 強では 0.413 件/km、震度 6 弱では 0.191件/km、震度 5 強では 0.117 件/km と、震度が大きくなるにつれて管路被害率も大きくなっている。なお、石巻地方広域水道企業団では広範囲にわたって被害件数が多く、調査時点において詳細が特定できていないため除いている。

57.管路被害
7.管路被害と管路被害と地形・地形・地質
当該区域では、扇状地性低地や三角州性低地等といった岩沼市や涌谷町など平野部に分布する低地と、気仙沼市、南三陸町、七ヶ浜町に見られるような低地と台地や丘陵地が入り混じる地形に分けることができる。
図 7 に示すように低地における管路の被害率は 0.310 件/km、低地と丘陵地等の混在する地形では 0.113 件/km と、低地の方が管路の被害率が大きくなっている。これらの傾向は兵庫県南部地震でも同様であり、低地では軟弱地盤が多いことが原因と考えられる。
また、管路被害の多くが新生代・第四紀・完新世以降の比較的新しい軟弱な堆積層上か、これと他の地質構成との境界部で発生している。なお、石巻地方広域水道企業団については前項と同じ理由により除いている。

8.速度
8.速度スペクトル
速度スペクトルとスペクトルと管被害率との管被害率との関係との関係
表 4 及び図 8 は、3 成分合成の最大スペクトル値と市町毎の管被害率の関係を示したものであり、スペクトル値が大きい程、管の被害率が高くなっていることが分かる。図 9 のとおり、DIP、VP、PE の主要な 3 管種の被害率においても概ねその傾向となっているが、PE 管はスペクトル値が大きくなっても被害率が他管種ほど高くなっていない。

6

まとめ
今回、4 月に実施した 1 次調査（栗原市、登米市、大崎市）に引き続き、宮城県南三陸町、七ヶ浜町、岩沼市、気仙沼市、涌谷町及び石巻地方広域水道企業団において 2 次調査を実施した。2 つの調査を合わせて総管路延長約 6,900km のうち、延長 780km に及ぶ PE 管が東北地方太平洋沖地震による最大 2,000gal を超える地震動を経験したが、現地調査及び水道事業者へのヒアリング調査等の結果、PE 管の被害発生は極めて少なく、特に融着式 PE管の被害は津波被害によるものを除きほとんど無く、最も被害率の低い管種となった。
検討を通じて、PE 管路の埋設位置の詳細が特定できていないもの等が課題として残されたものの、管路延長が 780km に及ぶことから、広範囲にわたり様々な地盤条件に布設されており、被害の発生した他管種と同等の地震力を受けていたことが推察される。PE 管はVP 管や DIP 管に次いで布設延長の長い管路であるにも関わらず被害は少ないことから、配水用 PE 管の耐震性が検証されたことの成果は大きい。

出 典
・・・・・・・・・・・

気象庁 HP
防災科学研究所 HP（ｋ-net、KIK-net）
地方公営企業年鑑（総務省 HP）
水道統計（財団法人 日本水道協会）
総務省 HP
地震及び地震動の特性（後藤浩之、京都大学 防災研究所）
国土交通省 HP
産業技術総合研究所 HP
厚生労働省 HP
宮城県 HP東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループ HP7