2011年東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）
水道管路被害調査 3 次報告書

資料

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
3 次報告書に基づく (財)災害科学研究所

平成 24 年 3 月 25 日
配水用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 3 次報告書

ダイジェスト版

平成 24 年 3 月 25 日

財団法人

災害科学研究所

1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において、最大震度 7 を記録した宮城県栗原市を含む大崎市、登米市、涌谷町の内陸部 4 市町に加え、沿岸部の石巻市、岩沼市、気仙沼市、七ヶ浜町、南三陸町の 5 市町の計 9 市町について 2011 年 4 月に第 1 次調査、8 月に第 2 次調査として現地調査及びヒアリング調査を実施した。その結果、総管路延長が約 6,900km 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、約 790km 布設されているが被害数は少なく、数ある管種の中で最も被害率が小さい管種であることが判明した。
これらの調査に続いて、2012 年 2 月に岩手県下の奥州市、釜石市、久慈市、大槌町、矢巾町、滝沢村の 6 市町村を第 3 次調査として行った。その結果、6 市町村の総管路延長が約3,159km 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、356km を超える布設延長があったが、1 次及び 2 次調査と同様に PE 管は最も被害率の小さい管種であることが判明した。また、配水用 PE 管は津波被害を除き地震力による直接的な被害は無く、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 3 次調査では 356km、1,2 次調査も合わせると約 1,146km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と推察される。

1.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、などであり、岩手県下の最大震度は奥州市や釜石市等で 6 弱を記録している。
今回調査した 3 次調査の中では、震源に最も近い釜石市において、震度とともに最大加速度も周辺地域よりも大きい値を示しており、合成加速度は 741.6galとなっている。1 次及び 2 次調査対象市町村も含めると、最大値が七ヶ浜町(塩釜)で 2,018gal であった。
同様に 3 次調査対象の中で速度応答スペクトルは、釜石市等で 118cm/s（周期 0.5 秒）が最大であり、1 次及び 2 次調査対象市町村も含めると、最大値が石巻市で 280cm/s（周期 1.5 秒）であった。
図 1 岩手県震度分布図（出典：気象庁 HP より）

22.水道管路データ
6 市町村の合計管路延長は 3,159km であり、市町村別では奥州市で最も長く 1,852km と全体の約 60％を占めている。
管種別では、最も多く使われている管種は DIP（ダクタイル鋳鉄管）で 1,478km（46.8％）、次いで VP（塩化ビニル管）で 1,115km（35.3％）、3 番目に多い管種が PE（ポリエチレン管）で 356km（11.3％）となっている。この主要な 3 管種で全体の 93％の管路延長を占めている。

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3.管路の被害率
6 市町村を合計した全ての管種の被害率は 0.044 件/km である（宮城県下における 1 次＋2 次調査全体の被害率 0.193 件/km に比べてかなり低い値である。
）。
被害率の高い管種は、不明管を含むその他の管種を除いて高い順に、津波による地上配管部の被害が多かった SP（0.263 件/km）、次いで CIP（0.155 件/km）、VP（0.075 件/km）の順となった。逆に、被害率の最も低い管種は DIP と PE が同じ（0.011 件/km）で、ACPも比較的被害率が低かった（0.028 件/km）（表 2、図 4）。
市町村別では、比較的震源に近く、津波被害を受けた釜石市（0.080 件/km）や大槌町（0.075件/km）、また 3/11 地震で最大震度を記録した宮城県栗原市に近い奥州市（0.050 件/km）などで高い傾向なっている。

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4.PE 管の被害
3 次調査の対象 6 事業体における全管路延長 3,159km のうち PE 管の布設延長は 356kmであり、全管路の約 11％を占めている。
被害箇所数は 4 箇所であることから、被害率は 0.011件/km である。
表 3 には、PE 管に関する被害 4 箇所の概要を示す。
被害は奥州市で 2 箇所、釜石市と大槌町でそれぞれ 1 箇所ずつとなっている。PE 管の種類については、奥州市と大槌町のφ50 については管径より二層管と思われ、奥州市のφ150については融着式でない鋼帯外装タイプ、釜石市のφ150 は融着式となっている。
釜石市の融着式 PE 管被害については、海沿いの道路が津波により洗掘されたことに伴う被害であった（図 5,6）。
表 3 PE 管の被害リスト

図 5 釜石市の被害を受けた道路と管路

図 6 左写真の反対側からの記録

5.沿岸部と内陸部の被害
今回の 3 次調査では、奥州市、矢巾町、滝沢村の 3 市町村が内陸部に位置し、釜石市、大槌町、久慈市の 3 市町が沿岸部に位置している。これらの沿岸部 3 市町村と内陸部 3 市町に分けて管路延長と被害数を集計し直し、被害率を算定した。
その結果、沿岸部で被害率が 0.059 件/km、内陸部で 0.040 件/km と沿岸部における被害率の方が大きくなっており、この傾向は 1 次調査と 2 次調査の結果においても同様となっている。沿岸部では、橋梁添架管等の地上配管が津波により被害を受けたこと等による被害数の増加が一因と考えられ、このことは SP 管の被害率が高いことを見れば分かり易い。

5図 7 沿岸・内陸別管種別被害率

6.速度スペクトルと管被害率との関係
表 4 及び図 8 は、3 成分合成の最大スペクトル値と市町村毎の管被害率の関係を示したものであり、釜石市や大槌町などにおいてスペクトル値が大きい程、管の被害率が高く、矢巾町や滝沢村などスペクトル値が小さい程、被害率が低くなっていることが分かる。これは津波による被害の多かった SP 管を除いて、各管種においても概ねその傾向となっている。
また、0.1s〜2.0s のそれぞれの周期におけるスペクトル値と被害率の関係は、周期 0.5〜1 秒付近の値が高い成分で管被害率も高い傾向にあることが確認できている。

6まとめ
今回、4 月に実施した 1 次調査（宮城県下 3 市）
、8 月に実施した 2 次調査（宮城県下 6市町）に続き、岩手県下の 6 市町村において 3 次調査を実施した。
管路被害率の観点からは、宮城県下における被害率（0.193 件/km）よりも、今回の岩手県下における被害率は 0.044 件/km とかなり低い結果となった。このことは様々な理由が考えられるが、地形や地盤、震源からの距離、震度や応答スペクトル、また津波の影響等が挙げられ、これらの要因の複合的な影響も考えられる。
今回の 3 次調査における PE 管被害については、1 次、2 次調査と同様に最も被害率の低い管種（0.011 件/km）となった。
1 次から 3 次にわたる 3 回の調査を合わせて、総管路延長約 10,043km のうち、10％を超える延長 1,146km 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、1,146km に及ぶ管路が布設されていることから、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 管の高い耐震性が検証された。

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