1B 津波災害の防止、軽減に関する研究

研究の目的・背景

  • 我が国では、津波による被害が繰り返し発生しており、さらに、東海、東南海・南海地震などの海溝型地震による巨大津波災害が予想されていることから、研究所を含む多くの機関で津波防災の研究が進められてきた。2004年のインド洋大津波以降、研究が大きく進展し、各地で防災対策が取られてきた。しかしながら、2011年東北地方太平洋沖地震津波によって、未曾有の被害が生じることとなった。今後、2011年の津波のような巨大津波に対しても、人命を守り、経済的な損失を低減し、かつ早期の復旧復興を可能にするためには、さらなる研究開発が必要である。
  • そこで、本研究テーマでは、津波の伝播や構造物の耐津波安定性、地震と津波との複合災害などに関して工学的な観点から研究開発を行う。

研究の概要

次の3つのサブテーマを設け研究開発を行う。

  1. 地震・津波複合災害に関する研究
    海溝型巨大地震による地震動と津波の複合災害について、その実態を明らかにするとともに、実験でこれを再現してそのメカニズムを明らかにし、数値計算等による予測技術を開発する。実験的検討には、遠心載荷装置と津波水路を結合した装置を開発し、その実験手法を確立する。

  2. 津波災害低減・早期復旧のためのハード技術に関する研究
    設計を上回る津波外力に対して、構造物の変位を制御するための対策工法を開発するとともに、構造物の変位を予測する性能照査法の確立、及び津波を低減させる新たなハード技術の開発を行う。

  3. 津波災害低減・早期復旧のためのソフト技術に関する研究
    津波のリアルタイム予測技術の実用化、及び市民の的確な早期避難を可能とするための避難シミュレータの開発を行う。また、津波来襲時における船舶の挙動の実態を明らかにするとともに、より安全な船舶の避難方法を検討する。さらに、港湾の早期復旧を含むシナリオの作成技術をまとめ、その具体的な利用を推進する。

2015 年度の活動

  • ガレキ等の津波による漂流を推定する数値計算モデルの開発において、確率論的に漂流現象を解析するモデルと漂流物の衝突・回転を考慮して決定論的に解析するモデルとを、模型実験結果と比較して検討した。その結果、両解析手法から得られた漂流物の到達位置に著しい差異はなかった。これは、決定論的な解析手法では、漂流物周りの流速分布に基づいて抗力分布を算出することにより漂流物の水平面上の回転を考慮すること及び衝突を考慮することから、衝突・回転することで漂流物の漂流過程がばらついたためである。したがって、検討した範囲の中では、確率論的に解析するために多数の計算を実施しなくても、衝突・回転を考慮した確定論的な計算を1回実施することにより、漂流物のばらつきを含めた漂流の解析が可能である。
  • 大学、民間企業との共同研究「対策施設としての流起式構造物の開発」では、大規模波動地盤総合水槽における大規模実験を実施し、模型スケール効果を把握した。
同一条件下のガレキの漂流挙動に関する数値計算結果
(左・中:確率論的に解析した結果、右:衝突・回転を考慮して決定論的に解析した結果)
  • 既往の大規模地震ではその発生後75%の地震で大きな余震が発生していることから、津波と余震が複合して作用する可能性も高い。今後高い確率で発生が予測されている南海トラフ地震では地震動の影響も大きく、地震と津波の複合災害の検討が必要と考えられる.しかし,地震と津波の複合(重畳)作用についてはほとんど知見がないことから、大規模波動地盤総合水路において越流を発生させるポンプと地震を発生させる水中振動台を用いて津波の越流と地震の複合作用に関する実験を行った。
  • 実験では、模型を振動台に固定して地震を作用させた場合の動水圧について、津波を徐々に大きくして変化を調べた。実験値と地震時の動水圧の算定式であるWestergaardの式と比較したところ、良く一致しており、津波による水圧とWestergaardの式の組み合わせることで防波堤に働く合力を推定できることが分かった。
津波の増大による地震時動水圧の変化 実験値とWestergaard式との比較

 

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