地震ハザード評価（名大・鷺谷）

令和２年度
ハザード評価部会報告

・東北沖地震前後の地殻変動の主成分分析
観測される地殻変動は、複数の異なる原因による変化が重なり物理的解釈や定量評価を難しくしている。こうした困難を解決する方法として、主成分分析による地殻変動データの解読を試みた。主成分分析は、入力データの分布の特徴から、互いに直交するパターン（主成分）を抽出する次元圧縮の手法である。東北地方のGEONET観測点108点における月平均の座標値変化の３成分を用いて、東北沖地震前（2004年1月〜2010年12月）および地震後（2011年5月〜2019年12月）の期間を対象とした分析を実施した。
地震前の期間では、直線的に増加する東西短縮と年周変化が検出され、地震後には時定数の異なる余効変動のパターン２つと年周変化が検出された。余効変動では、データ寄与率が99.8%と圧倒的に大きい第１主成分が粘性緩和に、第２主成分はプレート境界の余効すべりに対応する。また、地震前後の第１主成分でともに奥羽脊梁山脈の局所的な東西短縮が検出され、地震後に広域的な東西伸張が支配的であることから、非弾性的な変形の存在を示す結果と考えられる。

部会長：野田利弘（名大）原田賢治（静大）、北野利一（名工大）、加藤茂（豊技大）鷺谷威・鈴木康弘・水谷法美・田代喬・富田孝史（名大）、オブザーバー：斉藤大樹（豊技大：被害予測評価部会長）

地震後の主要３主成分

地震前の主要２主成分

第15回：2020年11月17日(火)，第16回：2021年3月30日(火)，オンライン【ハザード部会の活動内容】
・令和２年度研究成果と討議【ハザード部会として今後の取り組みの検討、課題抽出事項】
・シンポジウム開催の検討、など【ハザード部会における各大学の令和２年度研究成果報告】
・次頁以降

地盤応答評価（ハザード部会）

津波・高潮評価（ハザード部会）

ハザード情報の質および活⽤状況の点検
名⼤（鈴⽊）
背景 東⽇本⼤震災から10年を経液状化危険度マップの作成⼿法に関する検討て、ハザードマップの活⽤が義務化されるなど、ハザードに対する社会的運⽤は強化されている。
⽬的 ハザード情報の質は法的規制に⾒合うものであるか︖
質を⾼める努⼒が⼗分なされているか点検する。
成果 これまで四半世紀の成果によりハザードを対策に活かす仕組みが整備される反⾯、⼗分な質は確保されていないことに、国内外の活断層および⽔害対策の視点から警鐘を鳴らした。

メッシュによる液状化危険度マップでは各メッシュにで占める割合の⼤きい地形のデータをその代表とする等の⼿法が採⽤される場合が多く、地点によっては過⼩、あるいは過⼤評価となっている可能性がある。
⽬的 上記課題を解決するため、微地形に対応した判定や表現による液状化危険度マップの作成を⽬指す。
成果 名古屋市を対象としたGIS による液状化危険度マップの分析より、⼲拓地など、液状化危険度との対応関係が⾼い微地形と、⾃然堤防など、標⾼などの他の指標とを組み合わせて評価した⽅がよい微地形があることを確認した。
る。。

背景：津波によるケーソン防波堤の破壊モードを把握する方法に模型実験があるが，施設やコスト等の制約から大型実験ができず，小型模型実験がよく行われるが，実物と相似な現象を再現できるかが不明確である．
目的：ケーソン防波堤の破壊モードの相似性に着目し，菊池ら（2011）の大型実験（実物に対する縮尺比1/10；以下，大型実験と称す．）を対象に，縮尺比1/25の模型実験を実施したModeling of Modelsの検討を行った．
成果：図‐1にケーソン挙動を示しており，本実験大型実験と挙動が一致していることがわかる．図‐2にケーソン後趾付近のマウンド変形を示すが，図‐1 ケーソンの挙動組合せ荷重を受けForceる剛基礎の支持力破壊モードに類似した変形が得られ，小型模型を用いた本実験において，大型 本実験結果（PIVによる変位速度）
菊池らの実験結果実験との破壊の相似性が確認できた． 図‐2 ケーソン後趾近傍のマウンド変形

背景と目的：地震調査研究推進本部は，「南海トラフ沿いで発生する大地震の確率論的津波評価」を令和2年1月に発表した．しかし，これら全てを対象に，防潮堤の破壊や水門の有無などの組合せもあわせ，沿岸部の浸水計算は現実的に不可能である．したがって，確率津波シミュレーションから得られるサンプルから間引いたサブサンプルに限定し，津波浸水リスクを検討することが不可避である．その際の有効なサンプルサイズの決め方を論ずる．
成果：統計学に基づいた２つの過誤を制御（有意水準の設定と相応の検出力）とするため，ロジックツリーに確率津波シミュレーション結果を組み込む方法を試み，必要なサンプルサイズの算定方法を提示した．なお，検定の多重性の問題や推定の頑健性など，統計理論の中核的問題との密接な関係についても問題提起している．

70

設置時

6020mm(Case1)

5060mm(Case1)

40160mm(Case1)

3050mm(ケース1000)

150mm(ケース1000)

20400mm(ケース1000)

100‐10(mm)‐20‐80 ‐70 ‐60 ‐50 ‐40 ‐30 ‐20 ‐101009080
7060504030
20100~‐25

名古屋市の微地形別
液状化危険度の割合

確率津波シミュレーションに必要なサンプルサイズ（名古屋⼯業⼤学・北野）

80名⼤（護）

背景

模型実験での破壊モードの相似性に関する検討（豊橋技術科学⼤学・松⽥・加藤）‐25~‐1 5‐15~‐5‐5~55~15

15~25

25~

微地形別のメッシュサイズ（250mと50m）の違いによる液状化指数の差

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ロジックツリーにおけるフラクタイルを用いた生起頻度の算定

２００年確率津波の算定に必要なマグニチュード
階級の寄与率津波・高潮評価（ハザード部会）

津波・高潮評価（ハザード部会）

機械学習を利⽤した津波浸⽔の即時予測に関する研究（名古屋⼤学・⽔⾕）

防潮堤による津波氾濫流・反射波の影響解析（静岡⼤学・原⽥）

背景：津波による浸水予測手法として非線形津波シミュ
レーションが挙げられるが，計算負荷が大きく，即時予測には必ずしも最適とはいえない．そのため，短時間で津波浸水想定が可能な即時予測手法の開発が望まれる．
目的：昨年実施した機械学習モデルによる推定に新たなデータ同化手法を導入した津波予測値を使用することで津波浸水の即時予測を行う手法の構築を目的とした．
成果：前段階で同化された波動場の値を用いる手法を提案し，東北地方太平洋沖地震津波を対象に妥当性を検討した．その結果，従来のデータ同化
手法の予測に近い津波をより短時間かつ低負荷に得られることが確
図‐1 入力津波の予測結果認された．
上段：予測値，中段：データ同化，下段：本手法

背景：津波対策として整備される防潮堤により，津波の越流氾濫や反射波が発生する．このような，防潮堤の整備に伴う津波氾濫流や反射波がどのような影響を周辺に与えるのかについては不明な部分がある．特に，防潮堤による反射波の周辺地域への影響については十分に理解がされておらず，地形や防潮堤の条件によっては，反射波が周辺地域の津波高を増幅させる可能性がある．
目的：直線的な海岸線の浜松市沿岸地域を対象に，防潮堤建設前後の津波氾濫流，反射波の変化を数値解析により求め，防潮堤による影響について検討した．
成果：浜名湖今切口東側から天竜川西側に建設された防潮堤により，防潮堤背後地域において大幅に浸水面積が減少することが確認できた．防潮堤による反射波により，防潮堤海側の近傍で3m以上の波高増幅が見られたが，影響範囲は限定的であった．また，天竜川へ流入する津波は2.5mほど増幅しており，防潮堤からの反射波が河川へ流入する津波を増幅させる可能性が示唆された．

水害評価（ハザード部会）
豪⾬時における都市の内⽔氾濫に関する要因分析（名⼤・⽥代）多変量極⼤降⽔量の相関関数と依存関数（名⼯⼤・北野）

背景と目的：低平な都市域で甚大な経済被害をもたらす豪 背景と目的：多地点の降雨量は流域の総雨量を検討の重
雨時の浸水現象は，定量的な観測事例や系統的な分析が 要な要素であり，降雨量の空間相関は，洪水リスクの算定少ないため，要因が特定できずに対策が進んでいないこと に欠かせない．多変量極値を扱う統計学では，各々の地点が多い．本研究では，浸水被害軽減に資する知見を得るた に設けた閾値をいずれか１つを超過した極値で定義するのが数学的に都合が良いため，そのように定めた依存関数め，その深刻度に影響を及ぼす要因について考察する．
方法と成果：開水路網による雨水排水系統を有する市街地 が研究されてきた．しかし，期間最大値のペアには同一のを対象に，確率規模（1/2～1/20）に応じた降雨強度と土砂 気象擾乱（一雨）による降雨量ではないペアも含まれること堆積による水路閉塞（0～50％）が浸水状況に及ぼす影響 が，問題を複雑にする．本研究では，一雨毎の降水量の極を分析したところ，水路閉塞は降雨強度より顕著に，浸水 値に対する相関関数を定義すること目的とする．
面積を広くし，浸水時間を長くする結果を得た．雨水排水シ 方法と成果：降水量の値そのものを扱うと，閾値を超過しステムの維持管理の重要性が示唆されたものと考えられる． ない場合の数学的な扱いが難になることを避けるため，閾値を超える生起数に着目する．３変量以上の場合も，相関関数は拡張できる．既往の依存関数から，相関関数を関係づけることは可能であるが，包除原理を用いた複雑な関係式となる．提案する相関関数を直接に用いるのがよい．

浸水深～ 20 ㎝
20 ～ 50 ㎝
50 cm ～

非満水水路
満水水路

氾濫ノード

確率規模の降雨強度，土砂堆積による水路閉塞によって変化する浸水状況（左：2年確率降雨／閉塞無し、右：20年確率降雨／50%閉塞）

ベータ型２変量の相関関数（左）と依存関数（右）（パラメータを変化させて，独立な場合から完全従属な場合へと変化させたものを示す．横断分布が一様な場
合には，相関関数は半円，依存関数は放物線となる）

３変量の相関関数（横断分布が一様な場合を示す．
多変量の場合は，このように１つ次元の小さいsimplexの内部に対し，相関の値を与える）

伊勢湾・三河湾の港湾における津波災害後の航路啓開に必要な作業船量の分析（名古屋⼤学・富⽥）
背景：大規模津波災害後に緊急物資等の海上輸送を可能にするために港湾の航路啓開作業を行う必要がある．
目的：航路啓開に必要な作業船の量を推定する手法を構築し，伊勢湾・三河湾の港湾に適用する．
成果：南海トラフ巨大地震・津波を対象に，伊勢湾・三河湾にある５つの港湾の背後地域で発生する倒壊建物からでるがれき量を4分の1地域メッシュの区画ごとに推計し，それらが港湾に流出する量を推計する手法を構築した．さらに，港湾にあるコンテナや輸出入自動車も対象にした．港湾域内のがれき等分布には高い不確定性があるため，撤去量に関して3つのケースを設定して，推計値に幅を満たせた．作業船能力には既往研究を参考にした．流出物としてがれきが多い津松阪港，自動車が多い名古屋港では数十隻の作業船がいずれのケースにおいても必要であり，これら流出物の量の低減が港湾BCPの達成において重要である．一方，それら以外の港では，港湾に流出したがれき等が航路に集中して分布する厳しい条件において，地震後3日（実質的な作業時間24時間）で航路啓開を終えるのにそれぞれの港湾で7～8隻の作業船が必要と推計された．南海トラフ巨大地震・津波で西日本の多くの港が被災することが想定されるときにこの数の船の確保は容易ではないので，啓開作業の優先順位や港湾域への流出物の低減が重要である．