The 3rd UN World Conference on Disaster Risk Reduction in Sendai
PUBLIC FORUM
第三回国連防災世界会議フォーラム

Fast Estimation of the disaster debris
for immediate recovery from the disaster
被災からの早期復旧へ向けた
高速な災害廃棄物量推定

Forum Abstract
フォーラム概要
Laboratory of Multidisciplinary Research on the Circulation of Waste Resources,
Sendaikankyo Co. Endowed Lab, Graduate School of Environmental Studies, Tohoku
University
東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域(仙台環境開発株式会社寄付講座)

Mar 15, 2015, Sendai Civic Auditorium, Meeting room 1,2015 年 3 月 15 日 9:00~11:00 仙台市市民会館会議室 1

仙台市民会館 会議室 1 (50 人収容 )仙台市青葉区桜ヶ岡公園 4-1, 電話 022-262-4721

第 3 回国連防災世界会議 in 仙台 (2015 年 3 月 15 日)

被災からの早期復旧へ向けた高速な災害廃棄物量推定
東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座）

日時：9 時～11 時、2015 年 3 月 15 日（日）場所：仙台市民会館 会議室１（50 人収容）
9:00～ 9:10 開場
9:10～ 9:15 フォーラム概要 大内 東（東北大学大学院環境科学研究科客員教授）
9:15～ 9:35 震災廃棄物量の推定を目的としたリモートセンシングデータ解析 景山陽一、（秋田大学大学院工学資源学研究科教授）
9:35～10:05 航空写真の画像解析による災害廃棄物量推定 山本雅人（北海道大学大学院
情報科学研究科教授）
10:05～10:25 災害廃棄物輸送計画の展望と課題 岸

邦宏（北海道大学大学院工学研究院准教授)
10:25～10:45 統合型水循環シミュレーションによる水資源管理システムの構築 山村寛（中央大学理工学部人間総合理工学科助教）
10:45～11:00 閉会

被災からの早期復旧へ向けた高速な災害廃棄物量推定
東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座）

フォーラム趣旨大内東東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座）

客員教授
概要：
東日本大震災に代表される大規模な家屋の倒壊を含む災害時において，復旧に向けた迅速な対応や取組みを総合的に行うためには，災害廃棄物（量、種類、分布）をより早く正確に推定する必要がある．しかしながら，津波などの被害で被災地への交通手段が途絶えた状況では災害直後に被災地から得られる情報は乏しく，被災地の被害状況の早期把握は困難であるため、災害がれき量の推定を短時間で行う手段は確立していない．被災地から得られる数少ない情報を活用し，すばやく被害状況を把握する手段の確立が望まれる．
本研究は，被災地上空で撮影される航空写真と衛星画像によるリモートセンシングデータを活用し、両手法の長所を生かし、欠点を行う災害廃棄物推定システムの構築を目指す研究である。
本フォーラムでは、「リモートセンシングと航空写真による災害廃棄物量（種類、範囲、量）を高速に推定する研究」、「災害廃棄物輸送計画の展望」、及び、「統合型水循環シミュ
レーションによる水資源管理システム」に関する最新の研究動向とその防災への適用可能性について紹介する。

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[ID:163] 大震災と減災対策
被災からの早期復旧へ向けた高速な災害廃棄物量推定（東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座））

震災廃棄物量の推定を目的としたリモートセンシングデータ解析
景山

陽一

秋田大学大学院工学資源学研究科教授
概要：
東日本大震災から得た教訓の 1 つとしEarth Observation System (THEOS)にて、大規模震災発生時には、震災廃棄物量

近赤外域 1 バンド：地上分解能 15m)を用の推定などを速やかに行い、その後の復旧いた。

よって取得されたデータ(可視域 3 バンド、活動を迅速かつ効果的に行うことのできデータ解析の流れを図 1 に示す。また、るシステムの開発がある[1]。また、広域処理の概要を以下にまとめる。はじめに、性・周期性などの特徴を有するリモートセ

設定した 5 クラス(①建築物、②海、③浸

ンシングデータを用いて、震災廃棄物量の水土壌、④植生、⑤土壌)に対応すると判推定を行うことは、その後の復旧活動を迅

断される画素をオペレータが各クラスに速かつ効果的に行う上で有用である。分解つき 40 点抽出し、これを教師データとし

能が 10m～30m 程度のリモートセンシン

た。次に、算出した教師データを基に、簡グデータは、1 枚の画像で広範囲の被災地

略化ファジィ推論法によるミクセルのクを撮影可能であること、ならびに低コスト

ラス混在率推定法[2]を用いてクラス占有であるといった利点を有する。しかしなが率を算出した。さらに、ピュア画素とミク

ら、精密な震災廃棄物量の推定を行うためセルの分解を行った。すなわち、分類結果には、データの地上分解能に埋もれた情報に“浸水土壌”クラスが含まれない場合、各を推定する手法の開発が必要である。

バンドデータの DN 値を用いて算出した

そこで本発表では、ミクセル(複数の土クラス占有率において、クラス占有率が地 被 覆 物 が 複 合 し た DN(Digital

T1 以上の画素を単一クラスから構成され

Number)値を合わせ持つ混合画素)を推定

るピュア画素とした。一方、分類結果に“浸[2]して得られた結果を基に、リモートセ

水土壌”クラスが含まれる場合、テクスチ

ンシングデータの地上分解能を疑似的に

ャ特徴量を用いて算出したクラス占有率向上させる手法[3]を紹介する。

において、“浸水土壌”クラスの占有率が本研究では、宮城県の沿岸地域を対象と

T2 以上の画素を“浸水土壌”クラスから構し、2011 年 3 月 14 日に人工衛星 Thailand

成されるピュア画素とした。

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分類クラス(合計5クラス)の設定および教師データの取得

DN値およびテクスチャ特徴量によるクラス混在率推定

分類結果が“浸水土壌”クラス
を含む

YES

NO
DN値から
算出した
混在率＞T1
NO

YES

YES

テクスチャ
特徴量から算出した
混在率＞T2NO

ピュア画素として処理

混在率の上位2クラスを対象としテクスチャ特徴量による混在率の再推定

クラス混在率推定結果に基づくミクセルの分解

図 1 処理の流れ
230pixels

Buildings

Sea

Vegetation

Flooded soilSoil

図 3 分類処理結果
230pixels

画素に分割され、すべての画素がピュア画
素で表現されている。このため、土地被覆の状況および被覆物の境界は明確である
690pixels

ことがわかる。分類結果を図 3 に示す。
基準画像との一致率は 90.44%であり、手動により作成した基準画像と高い割合で一致していることが明らかになった。

参考文献[1]髙谷敏彦， 佐藤真哉， 大内東，“東日本690pixels

大震災から学ぶ災害廃棄物量推定システムに関する考察”， 情報処理学会 第 74 回全図 2 拡大処理結果

国大会， 3B-4(2012).

上記処理において、ピュア画素以外の画[2]西田眞， 大塚敬， 田畑亮，“ファジィ推

素をミクセルとして分類する。なお、ミク論によるミクセルのクラス混在率推定”， 電

セルはテクスチャ特徴量を用いて、クラス

気学会論文 誌 C， Vol.116-C ， No.3，

占有率の高い上位 2 クラスにおける占有pp.359-366 (1996).

率の再推定を行った。最後に、ミクセルの[3] 景山陽一，比佐光一，大内東，髙谷敏彦，

占有率と位置情報を用いて画素の分割を

西田眞，“震災廃棄物量の推定を目的とした行い、分解能を疑似的に向上させた。

THEOS データにおけるミクセル分解法”，

対象画像の拡大結果を図 2 に示す。原

知能と情報（日本知能情報ファジィ学会誌），

画像における 1 画素は、提案手法により 9

Vol.26, No.2(印刷中).

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[ID:163] 大震災と減災対策
被災からの早期復旧へ向けた高速な災害廃棄物量推定（東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座））

航空写真の画像解析による災害廃棄物量推定
山本雅人

北海道大学大学院情報科学研究科教授
概要：
東日本大震災に代表される津波を伴う取得できる地図データを用い，倒壊判定を大規模な家屋倒壊を含む災害時において，

るには，被災地空撮画像を解析し，何らか

被災地の早期復旧のためには発生した災の特徴量をもって被害の有無を定量化す

害廃棄物の処理を迅速に行う必要がある．

る必要がある．そのため，地図データ内に

しかしながら，被災地から災害直後に得ら示される建造物の屋根に注目した．

行う．被災地のある建造物の被害を判別すれる情報は乏しく，被災地の被害状況把握

地図データ上に建造物が描かれているは困難であり，災害廃棄物料の推定を短時場合，地震後に該当建造物が倒壊していな

間で行う手段は確立していないため，数少ければ，空撮画像内の同位置に建造物の屋ない情報からすばやく被害状況を把握す

根が映り込むのは自明である．そこで建造る手段の確立が望まれている．

物ごとにトリミングした空撮画像につい平山らは，地理情報システムを用いて津て屋根を示す特徴量を定義し，各建造物で波浸水域を同定し，津波浸水による住家被屋根を示す特徴量が確認できれば，当該建害テーブルを用いた災害廃棄物量の推定

造物の倒壊について判別は可能となる．具をおこなっているが，この方法では詳細な体的には，以下に示す流れで，画像内のあ津波再現計算や浸水深に関する調査が必る建造物について，倒壊判定を行う．

要となるため短時間での推定が困難であ1. 画像データ取得

る[1]．本発表では，被災地上空で撮影さ2. 航空写真内の注目建造物のトリミング

れる航空写真の画像に着目し，建造物の倒

3. 注目建造物付近の画像特徴量の抽出

壊により発生する災害廃棄物(被災がれ

4. 倒壊の有無の判定き)の推定手法を紹介する．

5. 倒壊判定の建造物について，災害廃棄本研究では，震災後の被災地の空撮画像，

物量の推定

および，被災地の建造物の位置や大きさを使用した空撮画像は，対応する地域の地

36図データとのキャリブレーションが完了

中 65% 程度である．実際に倒壊した建造している画像を使用する．地図データは建物の中で，提案手法が倒壊と判定した面造物の位置と大きさを参照できるため，地積の割合は，75% となった．また，提案

図データ上の建造物を一戸ずつ注目し，被手法が非倒壊と判断した建造物が，実際

災地空撮画像の同一座標位置，および，大に非倒壊であった面積の割合は 73% とな

きさを切り出す．本研究では，原則としてった．

１つのトリミング画像中で注目する建造
表１ 倒壊／非倒壊の判別結果

物は一戸とし，注目建造物が倒壊と判定された場合，注目建造物の床面積を被害面積

提
案
全壊
手
非全壊
法

に加算する．
具体的には，カラー画像を濃淡画像に変計

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0.57

計
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0.51
1.00

換した後，微分フィルタを施してエッジを検出する．その後，極座標系を用いて直線検出を行う Duda and Hart の方法[2]を使用し，線分の検出を行う．検出された線分は地図データとの照合により建造物に関するエッジかを判定して建造物が倒壊しているかどうかを判別する．
提案手法の正当性を検証するため，岩手県釜石市のある範囲を撮影した航空写

図１ 地図上の判別結果

真，および，該当範囲の地図データを使用し[3][4]．縮尺 1/2500，ドット密度

参考文献等

24dpi の画像情報から建造物の倒壊判別[1] 平山修久，河田惠昭，奥村与志弘，東日を行い，面積を計算する．また，評価指本大震災における災害廃棄物量の推定と災標として，東日本大震災復興支援調査ア

害対応，廃棄物資源循環学会誌/論文誌，

ーカイブ[4]で公開される，膨大な人手とVol.23，No.1，pp.3-9, 2012

時間をかけた調査による各建造物の倒壊[2] 白井良明, 谷内田正彦, パターン情報処

情報と，提案手法での建造物の倒壊情報

理, (株) オーム社, 1998を比較した．実験結果を表１，図 1 に示

[3] 国土交通省国土地理院, 被災地域の空す．表１で示した色が図１の色に対応し中 写 真 ( 電 子 国 土 Web シ ス テ ム 版 )ている．

http://portal.cyberjapan.jp/site/mapuse2/

倒壊面積から災害廃棄物量を推定すると,提案手法では約 20 万トン, 実際の倒index3_tohoku.html

壊建造物では約 17 万トンとなる．ま[4] 国土交通省都市局，東日本大震災復興支

た，提案手法では倒壊，および，非倒壊

援調査アーカイブ，http://fukkou.csis.

建造物を正しく判定できた割合は全面積

u-tokyo.ac.jp/37[ID:163] ኱㟈⅏࡜ῶ⅏ᑐ⟇⿕⅏࠿ࡽࡢ᪩ᮇ᚟ᪧ࡬ྥࡅࡓ㧗㏿࡞⅏ᐖᗫᲠ≀㔞᥎ᐃ⫼ᬒ㸦ᮾ໭኱Ꮫ኱Ꮫ㝔⎔ቃ⛉Ꮫ◊✲⛉࣭㈨※ᚠ⎔」ྜ᪂㡿ᇦ㸦௝ྎ⎔ቃ㛤Ⓨᰴᘧ఍♫ᐤ㝃ㅮᗙ㸧㸧¾ ὠἼ䜢క䛖㟈⅏ᚋ䛾⅏ᐖᗫᲠ≀ฎ⌮• ⿕⅏ᆅ䛾᚟ᪧ䛻ᚲせ୙ྍḞ⯟✵෗┿䛾⏬ീゎᯒ䛻䜘䜛⅏ᐖᗫᲠ≀㔞᥎ᐃ⅏ᐖᗫᲠ≀㔞᥎ᐃ

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被災からの早期復旧へ向けた高速な災害廃棄物量推定（東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座））

災害廃棄物輸送計画の展望と課題
岸邦宏

北海道大学大学院工学研究院准教授

1. はじめに2011 年 3 月の東日本大震災以降、被災地では懸命な復興に取り組んでいる。災害
廃棄物処理についてみると、災害発生後太平洋沿岸部を中心に、13 道県 239 市町村において災害廃棄物約 2 千万トン、津波堆積物約 1.1 千万トンが発生し、福島県の一部を除き、2014 年 3 月に処理が完了した。
災害発生後、迅速な復旧・復興を進めるためには、がれきを中心とした災害廃棄物の処理をいかにしてスムーズに行うことが重要であるかは言うまでもなく、交通の出典: 国土交通省東北地方整備局ホームページ

図 1 くしの歯作戦の概要観点から見ると、災害廃棄物の輸送体制を早急に最低限のがれき処理を行い、簡易な確立する前に、がれきによって途絶した道

段差修正により道路を開けることをいう。

路を中心に、交通ネットワークを速やかに大規模災害では、応急復旧を実施する前に復旧することが重要である。

救援ルートを確保する道路啓開が必要でそこで本稿では、災害発生時のがれきのある。東日本大震災の道路啓開は、｢くし処理による道路啓開作業に焦点を当て、東の歯作戦｣と称して行われた[1]。

日本大震災時の｢くしの歯作戦｣やその後

内陸部を南北に貫く東北自動車道と国の防災計画の場で検討されている道路啓道 4 号の縦軸を確保し、そこから「くしの開の事例により、災害廃棄物輸送計画の展歯」のように沿岸部に伸びる横軸方向の何

望と課題について述べることとする。

本もの国道を、救命・救援ルート確保に向けて切り開いたものである。2011 年 3 月

2．くしの歯作戦

11 日の発災後、3 月 18 日には沿岸部の国道路啓開とは、１車線でも通れるように

43

図 2 陸前高田市の道路啓開作業

道 45 号も 97%啓開が完了しており、その図 4 津波被災時の道路がれき撤去日数(雪氷期)後の応急復旧の段階に移行することができた。

4．災害廃棄物輸送計画の課題
現在、多くの自治体で災害廃棄物処理計

3．北海道の災害時の道路啓開の検討事例

画の策定が進められている。環境省では災国土交通省北海道開発局では 2013 年度

害廃棄物対策指針[3]を定めており、輸送計に｢冬期における津波災害対応・復旧支援

画に関連して、収集運搬車両の確保とルー方策検討会｣を設置し、筆者も委員としてト計画にあたっての留意事項もまとめて参加した。ここでは、冬期の津波により沿いる。地元の建設業協会や産業廃棄物協会

岸部が広域に被災した場合の復旧支援方等と協力体制を構築し、収集運搬車両リス策に焦点を当てた検討を行ったが、北海道

トを作成、災害廃棄物量の推計から必要台の沿岸部が津波により被災した場合、建設数の計画、交通渋滞に配慮したルート計画

機械等の台数から道路のがれき処理に要の必要性がまとめられている。

する時間をシミュレーションし、特に広域

しかし、実際には北海道開発局での検討連携による建設機械の確保のあり方につ事例のように、必要な車両数の確保は困難

いて検討している[2]。

なことが予想される。道路啓開作業から始分析の一例として、図 3 はある地域が被まり、それに続く災害廃棄物処理は様々な災した場合、地元にある建設機材の使用可制約条件下で最も早く処理できるための能率が 50%と仮定した場合の、主要道路

計画策定の検討が必要であり、そのためののがれき撤去のシミュレーションを行っ支援手法の研究が重要となってくる。

た結果である。他地域から建設機械を支援
し、がれき撤去に 4 日と 20 時間かかって参考文献等いる。これが冬期になるとがれきに雪氷が[1]国土交通省東北地方整備局，”震災伝承

加わり、撤去の時間が倍以上かかる結果と館”，URL: http://infra-archive311.jp/

なった(図 4)。

[2]国土交通省北海道開発局，”冬期における津波災害対応･復旧支援方策検討報告書”(2014)[3]環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部，”災害廃棄物対策指針”(2014)

図 3 津波被災時の道路がれき撤去日数(無雪期)

44

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第 3 回国連防災世界会議 in 仙台 (2015 年 3 月 15 日)[ID:163] 大震災と減災対策
被災からの早期復旧へ向けた高速な災害廃棄物量推定（東北大学大学院環境科学研究科・資源循環複合新領域（仙台環境開発株式会社寄附講座））

統合型水循環シミュレーションによる水資源管理システムの構築
山村寛（中央大学理工学部・人間総合理工学科・助教）

概要：
水は高い所から低い所に向かって流れ

このようにコンピュータで現世界を表現ることを疑う人は少ないと思うが、実は条見えなかった世界を、コンピュータを通し件によっては低い所から高い所に向かって見ることが可能となる。その一例が地下て水がのぼることもある。水がどこに流れ水の流れである。地下水の流れは、粒子のるのか、そしてどのくらいのスピードで流大きさや水と粒子との相互作用、水の温度れるのかについては、「流体力学」によっや岩盤などの性質によってその流れが大て決まるが、これまでに様々な研究者が水きく変わることから、簡単に予測するのはの流れを予測するために、数学と物理学な非常に難しい。さらに、地表水から地下水どを駆使して、様々な自然法則を見いだし

へ水が常時供給されており、地下水と地表てきた。流体力学で一番重要かつ基礎的な水を一体としたモデルを作成する必要が法則が「連続式」である。『水の流れは、あるため、モデルが複雑すぎて正確に地下入ってきた分だけ外に出る』という当たり

水の流れをシミュレーションすることが前なルールに則って、水の流れを表す関係

難しいのだ。

出来るようになったことにより、従来では式を作成する。他にも、水のエネルギーを示す式や運動量などを示す式により水の流れを表現して初めて水の流れを仮想上に再現することが可能となる。
20 世紀後半からコンピュータ技術の急速な発展に伴い、仮想上に現実の流体を創造することが可能となっている。これらの流体の動きは、前述したように現世界で発生

従来では地下水の流れを見るためには、地する様々な物理・化学的な作用を、方程式上から地下にいくつかの孔を掘り、地下水を通して再現したものであり、その精度もの流れを実測しながらモニタリングする

規模も、計算技術の向上に伴って年々向上

しか方法がなかったが、近年、地圏環境テしている。

クノロジーが、陸域における水循環システ48

第 3 回国連防災世界会議 in 仙台 (2015 年 3 月 15 日)

ムを「多相多成分流体系として定式化」し、で不明であり、地表よりも地下に水資源ｎ

従来困難であった地上および地下の水のが豊富に含まれるとされる研究例もある。

流れを完全に一体化させたモデルの構築

このシミュレーションを使うことで、日本に成功している。

持つ水資源の全量を把握することが出来るのである。この量が分かることで、水を貴重な資源として捕らえ、その質と量を保護するための有効な施策が打てるようになるのである。

このモデルを使うことで、これまで複雑すぎでシミュレーション出来なかった地下
水流れを可視化することが出来るようになった。シミュレーションソフトは“GETFLOWS”として市販されており、現在
日本のすべての地下空間を可視化すべく、加えて、地下水脈が明かになることで、地「オープン国土水循環モデル」の構築及び盤の様子もある程度推測することが可能

情報提供サービスの開始に向けて準備しとなる。地盤は長い年月をかけてゆっくりている。「オープン国土モデル」は、全国と形成するものであり、ある箇所を掘削しを細分化した立体メッシュに利用者独自た際にその地盤が崩壊するのか？それとのデータを組み込むことができる 3 次元も固まるのかについては、現在推測するこ

数値モデルであり、地圏環境テクノロジーとは極めて難しい。シミュレーションを使は、このオープン国土モデルを用いた数値

うことで、雨を仮想的に降らすことが出来シミュレーション、データ配信等の様々なるため、将来的な地盤の状態を予測するこ

情報サービスをインターネット上で公開とが可能となるのだ。

するための研究を進めている。

地球温暖化や巨大地震などを含め、今後はさて、このモデルを使うことで何が出来る

何が起こるか分からない災害に対して、そのか考えるのが、続いての我々の役割となの被害を予測する手法が必要となっている。まずは、現在日本にはどのくらいの水る。そのために非常に有効な方法として、資源があるのか、ご存じだろうか？地表にシミュレーション技術があり、この技術の出ている水については、ある程度の資源量

急速な発展と効用について本論文では解は GPS 等を使って推測することは出来る。

説した。

しかし、地下になるとその存在量はこれま49Confidential

水の流れを見る

統合型⽔循環シミュレーション
による⽔資源管理システムの
構築

高から低へ

2

流れは止まらない

低から高へも天の恵み（災害）

中央⼤学理⼯学部 ⼈間総合理⼯学科
⼭村 寛
講演内容
① 水はどのように流れる？
② 統合型水循環シミュレーションとは？
③ 見えない水の流れを見てみる④ 統合型水循環シミュレーションを使えば、何が出来る？
⑤ 災害復興・防災へのシミュレーション技術の応用

水はどのように流れる？ 水5訓を例に

水の流れをコンピュータでシミュレーションするのは結構難しい

Confidential

Confidential

水の“流れ”を表す基本式

3

1. 自ら活動して他を動かしむるは水なり

１：連続の式4

水は、原因もなく、突然現れたり消えたりすることはない

水はエネルギーを持っている

2. 障害にあい激しくその勢力を百倍し得るは水なり
水のエネルギーは合算することが出来る

２：エネルギー保存則

3. 常に己の進路を求めて止まざるは水なり

水はエネルギーを持つ＋それは合算できる

水の流れは連続している

4. 自ら潔うして他の汚れを洗い清濁併せ容るるは水なり
水はものを溶かす能力がある

３：運動量保存則

5. 洋々として大洋を充たし発しては蒸気となり雲となり雨となり雪と変じ霰（あられ）と化し凝（ぎょう）しては玲瓏（れいろう）たる鏡となりたえるも其（その）性を失はざるは水なり
水は形を変えるが、源は天水である

黒田官兵衛

50

水は方向を持った運動量を持つ

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CFD（コンピュータシミュレーション）

5

その他の関係式

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6

数値流体力学 (CFD)• 土への浸透を表現する式

宇宙船やスペースシャトルで、風の抵抗などを評価する
ために、最初用いられていた技術が産業界に普及• 水路と水との摩擦に関する式

現在では、車や船のデザイン、防災や津波の分野にまで普及している• 水底の石による水の跳ねに関する式• 水による水底を削る速度の式

たくさんの式をコンピュータに解かせて、流れをコンピュータ上に可視化する• 水によって石が運ばれて、砂州を形成する式
・・
数えれば、たくさん水に関する関係式は・存在する・手で計算して、水の流れを表現するのは不可能に近い！！！

CFDの計算過程

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CFDで地球の水の流れを再現できるか？

7

水の大循環

① コンピュータ上に、3次元の図面を書く③ 差分表により、メッシュ毎に関係式を解く② 有限要素法により、メッシュを作成する

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8

地圏空間における一般流体システムの表現

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水の流れを地表と地下で切れ目無く解析

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砂州の形成

Confidential

10

GETFLOWS（株式会社 地圏環境テクノロジー）を使った、地圏空間の流体解析

解析結果の表示Confidential
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52

12

コンピュータ上に3次元的に日本を作る

Confidential

シミュレーションは何に役に立つのか？

Confidential

13

15

東北地方の水の流れ

Confidential

水の収入とは？

Confidential① 水の全量を把握する

収入

14

16

水の収入

＝

支出
普通預金
消費

定期預金
53

Confidential

貯金額が分からない

Confidential

水循環フラックス

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我々が使える水の総量は？

貯金額が分かると、
どのくらい使って良いのか、どのくらい貯めないといけないのか分かるようになる

18

海から陸への輸送
40×103
大気中水蒸気 13×103

どのくらい貯金されているの？
降水111×103表流水
40×103

水文大循環

蒸発・散
71×103地表 平均滞留時間 25日

蒸発
425×103

都市
どのくらい残っているの？
湖

地下水
8.2×106

Confidential

水資源の特徴Confidential

水循環のスペクトル（階層）1920

アムダリア川

個別生産場・生活場

ストック型資源 （年オーダーの循環）フロー型資源 （日々の循環）

第4サイクル

コミュニティー・工場

ヒスズーシク山脈
氷河

第3サイクル
都市・地域

世界第4位のアラル海
2010年頃までに面積が1/3に第2サイクル

第1サイクル
海：最大容量水54

水文大循環サイクル

海
1,350×106

特殊な水循環サイクル

Confidential

Confidential

水の階層

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地球上の水循環には、
サイクル時間（周期）、サイクル空間（スケール）の異なる様々な質（ギャップ）と量を持つ循環があります。

水の利用・排除（代謝）を考える場合の基礎となる第1の水サイクルは、
水文大循環
我々が使っている都市/地域の水使いのシステムの主体は、第1サイクルの上に乗っている第2サイクルの水循環
これまでの社会は、第3、第2サイクルの水循環が極めて不安定だった
第4サイクル（生産現場）からの有機水銀の第1サイクルへの漏れが水俣病につながった。

水循環の高速化、高エネルギー化

都市の水問題のとらえ方

Confidential

Confidential

沈黙の春

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有機・無機の微量汚染が近代水システムを脅かし続けています。 どうする？
基本的に、設計/運用する対象水システムが、水循環のどのサイクルにあるか、
常に明示して問題を処理する必要がある。

現在
全ての用途に一括して飲用可能水を提供し、雑多な汚物を浄水に混ぜて、人口廃棄物「下水」を造り出して、一括下流側に排除するシステム

これまでは、第1サイクルに直接飲み口を取り、吐き口を出すという形で大きく寄りかかってきました。

第4サイクルで生産されたものが第2サイクルで処理されている。

このようなルーズな構成は、比較的きれいな水が第1循環に豊富に存在する場合でのみ
しか、通用しない。

理想
第4サイクルで生産された微量汚染物質は、第4サイクル内で処理することが適切！

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サイクルと将来水代謝

Confidential

防災・減災

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Confidential
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宅地整地した場所での災害を予想するのは難しい。
整地する時には、事故が起こらないように、工学的にしっかりと実施するが、地下水の流れ等によって地盤が緩み、崩れてしまうことがある。

都市用水、環境水の質的な要求が厳しくなってくると、第2サイクルにおける全水量（都市通過の全水量）の高度処理を全微量成分に目配りして不断に行うことが求められる。

地下水の流れをコンピュータでシミュレーション
できれば、崩壊する可能性のある箇所が可視化出来るようになる。

再高度の水質改善を最大水量について常時遂行しなければならないという「一括輸送型近代水代謝システム」が担わなければならない宿命的な難しさ

屎尿の処理・処分は、本来第4サイクルの話しですが、現代の下水道では、第2サイクルに直結し、短絡して第1サイクルとリンクする。
こうした諸サイクルの責任分担と交差問題を将来の水システムでどう考えるか。
どのサイクルにどの成分の収支を取り扱わせるかをもう少し精密に議論すべき56

Acknowledgement
We gratefully acknowledge the financial support of
Sendaikankyokaihatsu Co.Ltd.

謝辞
本講座に多大の御支援を賜る
仙台環境開発株式会社に深甚なる感謝の意を表する