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1 東日本大震災被災地復興プロジェクト研究報告 水産業従事者の被災実態調査と避難手法の検討 岡安章夫 1 武田誠一 2 北出裕二郎 2 下園武範 2 松林由里子 3 1. はじめに 2011 年 3 月 11 日 14 時 46 分に発生した東北地方太平洋沖地震は, 我が国観測史上最大の M9.0 を記録した. その震源域は岩手県沖から茨城県沖までの南北 500km, 東西 200km の広範囲に及ぶと推定され ( 東大地震研究所, 2011), 日本の太平洋側沿岸の広い範囲に巨大な津波が来襲した. 東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループによれば, この津波で, 岩手 宮城両県沿岸部の約 300km にわたって高さ 20m 以上の津波痕跡高が計測され,10m 以上の痕跡高が計測された領域は, 青森県から茨城県までの約 430km に及ぶ. この津波による死者 行方不明者は 2 万人を越え, 日本における戦後最大の自然災害となっている. 津波は沿岸災害であり, 市街地での資産 人的被害のほか, 漁港や養殖施設, 水産加工施設など, 沿岸部の水産関連施設が壊滅的な被害を受け, これに関連する人的被害も多大であったと推測される. 今回の津波災害を受けて, 各市町村では津波防災を主体とする新しい街づくりについて検討を開始しているが, それらは基本的に 海岸から距離を取る, あるいは 高地に生活中心の重心を移す というコンセプトである. 一方, 水産業についていえば, まずは漁港などの活動エリアは一般に防潮堤などの津波防護施設の外 ( 海側 ) であり, 第一次防護機能の効果がない. また, 設定される避難施設などから遠い低平地での活動が主となり, 結果として上記街づくりのコンセプトでは十分に安全が保証されない状態となることが想像できる. そこで本研究では, 津波被災者のうち, 特に水産業従事者を中心に, その被災事例の整理や被災メカニズムの分析により, 海岸部での警報伝達, 避難意識の実態や津波災害における水産業関連特有の問題点を抽出する. それらの検討結果から, 今後の地域再生, あるいは他の地域での避難計画に役立て, 水産業従事者をはじめとする, 漁港や港湾区域, 沿岸低平地での労働に従事する人々の生命を守ることを目的とする. 1 研究代表者海洋科学系海洋環境学部門 2 研究分担者海洋科学系海洋環境学部門 3 学外研究分担者岩手大学工学部社会環境工学科 2. 研究の内容と分担漁港や港湾区域, 沿岸低平地での労働に従事する人々と津波防災との関連については, 以下の様な課題があると考えられる. 1 水産業従事者, 低平地就業者の地域避難計画での位置づけ, 今次津波での被災概要 ( 業態や被災過程 ), 避難実態 ( 船舶での避難含む ) などの調査. 2 避難 被災概況と避難計画, 地理的特徴, 津波規模, 社会構造等との関連の解析 3 詳細な津波数値シミュレーションを用いた浸水高, 流況の再現, 被災状況, 避難状況の関連解析 4 避難解析や被害想定に用いるための津波シミュレーションの高度化 5 地域避難計画における水産業従事者避難のあり方に関する考察とまとめ上記について, 平成 24 年度では以下のような内容と分担により研究を行った. 岡安 : 福島県内での津波浸水高, 被災実態の調査. 水産業従事者の被災概要調査, 岩手県内での水産業関係者の避難実態調査. 全体の総括. 武田 :AISデータを用いた被災船舶の津波による移動分析. 船舶による避難実態と被災構造の検討. 北出 : 津波数値シミュレーションの検証. シミュレーションの実効性の確認. 下園 : 福島県内での津波浸水高, 被災実態の調査. 大規模津波による防潮堤など沿岸津波防災構造物の越流評価の高精度化. 松林 : 岩手県内での水産業関係者の避難実態調査. 被災例の聞き取り調査, 地域避難計画における水産業従事者の位置づけの調査. 3. 検討内容 (1) 福島県における津波浸水高と被災状況に関する現地調査昨年度報告で示したように, 平成 23 年度においては, 主に岩手県沿岸について数回の津波痕跡調査を行ったが, 本年度は同様に, 福島県において 2 回の津波浸水および

2 被災実態の調査を行った. 特に, これまで十分な調査の行われてきていなかった福島第一原子力発電所付近の立入制限区域 (10km 圏 ) を除く 20km 圏内, およびその周辺部の海岸地域において, 津波の遡上高, 浸水高を計測した. また, 福島県沿岸の海岸集落の浸水, 被災状況を把握し, 上記津波が福島県沿岸地域に及ぼした影響を調査した. これらは, 高精度 GPS, レーザー距離 高度計等を用いた津波痕跡高の計測である. 以下, 地区別の調査結果を示す. (a) 楢葉町福島第二原子力発電所の南側の楢葉町では, 北部よりやや痕跡高が低くなったものの,T.P.+11~13m の標高に痕跡が残されていた. 福島第二原子力発電所のすぐ南側の波倉浜畑 ( 図 -1) では, 海岸付近での浸水高が 14m 程度にまで達し, 福島第二原子力発電所の南側を回り込むように, 海岸から 1.2km 程度, 標高にして 12m 程度まで遡上した. 井出川河口の痕跡高も両岸共におよそ 13m であった. 河口左岸の砂州は津波により大きく変形し, すぐ陸側にあった数軒の集落は, 鉄筋コンクリート建の 1 棟を除いて全て流失した. 津波は井出川に沿って, 井出地区浄水センター ( 標高 11m 弱 ) 付近まで溢流し, その後は河道内を遡上した. 木戸川河口平地部の南端, 楢葉町南地区浄化センターの南側の海崖 ( 楢葉町山田浜代東 ) では, 海崖による津波の重複波的挙動によるものか,20m 前後の遡上高が計測された. しかし, 木戸川両岸の平地部での痕跡高はおおよそ 6~8m である. 木戸川周辺では, 津波は南から来襲したという複数の証言があり, 電柱や支柱の倒壊方向も, 南からの津波による倒壊を裏付けるものであった. その一方で, 広野火力発電所の北端に位置する岩沢海水浴場では, 駐車場に海食崖が隣接する海岸地形であるが, 痕跡高さは標高 10~11m 程度であった. ただし, 駐車場北端の海食崖基部は大規模に崩壊するとともに海浜に設置してあった六脚ブロックが二基打ち上がっており, 南 から来襲した津波の破壊力が甚大であったことがうかがえた. (b) 広野町から久之浜広野火力発電所から久ノ浜漁港にかけての海岸における津波の波高は, その痕跡高からおおよそ 8~9m 程度であったと推測できる. この地域は基本的に海崖と小河川による平地からなる海岸であり, 浸水面積は広野駅東側の北迫川と浅見川に挟まれた地域を除いてそれほど大きくない. 折木川では河口両岸にある海岸防潮堤の一部上部工が破壊され, 河口付近の耕作地は浸水したが, 周辺家屋の地盤は比較的高く, 家屋の大きな流出は免れた. 折木川から久ノ浜漁港にかけてはほぼ連続した海崖であり, いわき市末続と金ヶ沢を除けば陸上部への浸水はほとんどない. 計測された痕跡高は広野町, いわき市の境界付近で 9m 前後である. 末続では末続川河口の防潮堤が破壊され, 右岸住宅地では最大遡上 12.2m が計測された ( 図 -2). 津波は末続川沿いに遡上し, 一部常磐線を越え国道 図 -2 末続川右岸から北側を望む. 遠方に見えるのが末続寺で, 正面石垣の下部まで浸水した. 手前に見える建物基礎は, 津波来襲時に浸水し後日取り壊された家屋のもの. 図 -1 楢葉町波倉浜畑の津波により破壊された防潮堤. 林の奥の白い建物は福島第 2 原子力発電所. 図 -3 久之浜町金ヶ沢戸ノ入の海岸. 防潮堤の一部とその海側に作られていた工事用仮設道路 ( 中央に見えるのは仮設橋脚 ) をほぼ全て流出させた.

3 6 号線付近 ( 海岸から 700m 程度, 遡上高 8.5m) まで到達した. 久之浜町金ヶ沢戸ノ入では,8m 前後の津波痕跡高が観測され, 常磐線より東側の十数戸が流出すると共に, 海岸堤防の海側に作られていた工事用仮設道路がほぼ全て流出した ( 図 -3). 常磐線盛り土が防潮堤の役割を果たし, 津波は常磐線の道路および水路開口部を通り陸側にも及んだが, 大きな被害は生じていない. (2) 岩手県における津波浸水高と被災状況に関する現地調査漁船の避難に関連して, 主に 3t 未満の漁船を対象に, 岩手県沿岸の漁業協同組合うち 15 組合について, 上記津波発生時の漁業者の避難状況, 津波前の漁船数と沖への避難漁船数, 津波時の避難に関する組合員間の共通認識, 沖にいる漁業者の情報取得や連絡の手段についてヒアリング調査を行った. (a) 調査内容岩手県沿岸の漁業協同組合のうち 15 組合を対象に, 2011 年 3 月 11 日東北地方太平洋沖震津波発生時の漁業者の避難に関して, 津波前の漁船数と沖への避難漁船数, 津波時の避難漁船数, 津波時の漁船の避難に関する組合員間の共通認識, 沖にいる漁業者の情報取得 連絡手段についてヒアリング調査を行った. (b) 調査結果採貝藻漁業者と養殖漁業の従事者は, 岩手県の漁業種別経営体数割合の約 75% を占めている. ヒアリングから, これら採貝藻漁業や養殖漁業では, 無線設備や船室を持たない, 総トン数 3t 未満の漁船が使用されることが多いことがわかった. 図 -4 は, ヒアリング対象となった組合のうち, 漁船数について回答が得られた 10 組合についてまとめた, 津波前の漁船数合計と沖合避難率 ( 津波前漁船数に対する沖への避難漁船数の比 ) である. 総トン数 別漁船数合計は,1t 未満の漁船が最も多く,3t 未満の漁船が全漁船数の 90% 以上を占める. 一方, 避難率については 1t 未満の漁船が 0 であるのに対し,20t 以上は 100% となっていた. ヒアリングの結果, 海上での主な作業従事時間帯は早朝から午前中ということであり, 東北地方太平洋沖地震が発生した 14 時 46 分時点で海上にいた漁船は少なく, 沖へ避難した船の乗組員の多くは, 船を津波被害から守るために沖への避難を行ったと考えられる. このことは逆に, 津波の発生時刻によっては船室等を持たない小型漁船が沿岸部で集中的に操業している場合もあることを示しており, 操業区域の水深も一般に浅いことから, 津波による転覆などの危険がある. 津波警報発令時は, 陸上か水深の大きい沖合に避難する必要があり, これら小型の漁船に対する迅速な情報伝達と的確な判断が必要であることが分かった. 沖合避難については, ある程度の水深の確保が重要である. 図 -5 は, 津波からの避難水深について回答した 13 組合について, 利用する代表的な漁港から沖までの海底勾配と組合員によりおおよそ合意されている避難水深を示した図である. 既往の研究や, 水産庁のガイドライン (2012) では, 一次避難海域の水深が 50m と示されているが, 避難水深の認識は組合によりばらつきがみられ, 最も浅いところで 30m, 最も深いところで 100m である. また, 漁船で使用される情報取得手段については, 通常時は無線, 携帯電話, ラジオ, テレビ等である. また, 無線設備がある組合は 15 組合中 8 組合となっている. 携帯電話は漁業無線とは異なり 特定の相手とだけ情報交換ができるため, 近年では主要な情報取得 連絡手段として使用されてきているが, 操業中は呼び出しが聞こえないことも多く, また基地局の停電などによる機能障害に弱い. 一方, 東北地方太平洋沖地震津波後, 複数の組合で, 停電や津波浸水, 流失により, 無線設備が使用できなかったことが分かった. また, 陸上に設置された防 図 -4 岩手県 10 漁業協同組合におけるトン数別漁船数と沖への避難率.( 伊藤ら,2013) 図 -5 岩手県の各漁港における沖合までの海底勾配と漁業者間で概ね合意されている避難水深.( 伊藤ら,2013)

4 災無線放送は, 比較的海岸に近い操業区域でも海上の漁業者からは聞こえる場所が限定される場合が多い. これらのことから, 特に 3t 未満の小型漁船について, 津波等に対する何らかの情報伝達手段を確保する必要があると考えられる. なお, この研究については岩手大学工学部学生の伊藤咲良氏に協力をいただいた. (3) AIS を用いた津波漂流船舶の追跡昨年度の研究では, 地上設置型の LiDAR (Light Detection and Ranging) 計測による 3 次元詳細構造物 地形データの取得. 得られた地形 目標物に, ビデオ画像を重ね合わせることで流速情報の解析を行った ( 図 -6). 東北地方太平洋沖地震津波では, 津波来週時に係留されていた船舶においても, 強い津波による流れのため係留索などが切断され漂流を開始するものがあったことが報告されている. これらは, 船舶の被害だけではなく, 大きな浸水により陸上にも運ばれ, 港湾 漁港施設や周辺の水産業施設, 住宅などに多くの被害を与えた. 津波の流況については, 数値シミュレーションや上記のビデオ画像の解析により, おおまかな状況についてはわかり始めているが, これによる船舶の移動は, 係留の状況や着底などにも依存し, 非常に複雑で予測が難しい. そのため本研究では, まず船舶の移動状況の実態を調査するために,AIS データを用いて, 津波来週時の船舶の移動状況について把握することとした. 今次津波は非常に巨大であり, また押し波, 引き波が複数回起こっている.AIS による軌跡は, これら押し波, 引き波に合わせ, 船舶が複数回方向を変えて移動していることを示し, また湾内の流況に従い, 単純な往復運動ではなく, 複雑な運動をしていたことが示している. 今後これらの軌跡を さらに分析し, 流れや水位との対応について検討していく予定である. (4) 大規模越流時の越流量の評価と数値計算への取り込み昨年度は, 震災当日に撮影された防潮堤を越流する津波の映像から, 津波が防潮堤防を越流する際の水位や流速の時間変化を推定した. その結果, 今次津波のように津波の高さが堤防高さに比べて非常に大きく, 堤防上の越流水深が大きい場合には, 従来の評価手法では正しく越流量を評価できないことが示唆された ( 図 -8 の 40 秒経過以降 ). そこで本年度は, 越流水深が大きい場合の越流量の変化について, まず水理模型実験による検討を行った. また, 大水深越流を 2 次元津波変形 浸水予測モデルにおいて適切に評価するための手法についても検討を行った. (a) 大規模越流評価のための水理模型実験図 -7 で示された, 大規模越流時の越流公式による越流量評価の問題を解決するため, まず水理模型実験による大規模越流の評価を行い ( 図 -8), その結果を整理した. その結果, 上流側越流水深が下流側越流水深の 1.5 倍以上となる状況 ( 堤防上で限界流が発生する状況 ) においては, 本間式による評価はかなり妥当な流量となるものの, 堤防の形状や越流水深によって流量係数が異なることが分かった. 一方, 上下流側の越流水深の差が小さい場合 ( いずれの領域でも射流が発生しない場合 ) については, 本間式では十分な評価ができないことが分かった. これはそもそも本間式が大水深越流を想定していないことに大きく依存している. 本間式以外の比較的大水深に適用できる越流公式においては, 今回の実験とほぼ同様 図 -6 海上保安庁ビデオより LiDAR を用いて解析した津波高さの時間変化と津波流速 (Fritz ら,2012) 図 -7 ビデオ解析から得られた流速により算出した流量と本間式による流量の比較 ( 釜石港防潮堤 )

5 図 -8 水理模型実験棟における大規模越流実験の様子な傾向を示しているが, 接近流速が無視できないほど大きい状況においては, 越流量の誤差が大きくなる傾向になった. 上下流の越流水深が小さい場合の越流においては, 流れのエネルギーに対する堤防によるエネルギー損失が相対的に小さくなるため, 堤防による流れの制限効果を上下流の水深差で表現することが困難になる. このことや, 複雑な平面形状を持ち, また大規模津波では破堤等の現象が起こることを考慮すると, 数値シミュレーションにおいては, 越流公式を用いて領域分割の手法で越流と浸水とを評価するより, 抵抗則等を用いて連続的に越流 浸水を評価する方がより柔軟性が高い評価が可能であると考えられる. (b) 大規模越流を考慮した津波浸水予測モデルの開発海岸付近で活動すること多い水産業従事者について, 津波による被災を評価し防護や避難を考える上では, 海岸や港付近での津波の状況把握が重要である. また, 今後の津波対策において, 今回の規模の津波を堤防で完全に防護することは現実的でなく, 堤防上の越流を想定することが重要となる. したがって, 津波による浸水予測や被害想定を行う上で, 大水深越流時の越流現象を従来の予測モデルにいかに組込むかが課題である. 本研究では, 前述の水理模型実験による結果も踏まえ, これまで越流公式により直接的に評価されてきた越流量を, 堤防 部分を流れに対する抵抗として置き換えることにより評価することの可能性を検討した. 堤防位置の前後数点の計算セルにおいて, 流速の二乗に比例する形で摩擦抵抗を導入し, 堤防の片側から様々な条件の定常流を生成して越流量を評価した. その結果, 適当な大摩擦係数の設定によって, 堤防と等価な効果を与えられることが示された. また, 実際の津波を想定した非定常流によるテスト計算も実施し, この方法により堤防越流の状態遷移が妥当に再現できることが明らかとなった. より計算精度を高めるためには, 合理的な大摩擦係数の設定法の検討を行うことが課題として残った. 4. 今後の課題と研究の予定本研究については未だ多くが途上であり, 来年度以降引き続き研究を行っていくことが必要である. 今後の研究計画について, 以下に概略を述べる. 1 被災状況調査については, 複数の地域での聞き取り調査を継続する. 基本的には市町村や漁業組合などでの避難計画, 被災概要調査とするが, 必要に応じて個別の聞き取り調査について考慮する. また, 津波の来襲時刻や情報伝達の状況により, どのような防災対策が必要かについても検討を行う. ( 担当 : 岡安 武田 松林 ) 2 大規模越流を考慮した防潮堤その他の海岸構造物の越流についても, より精緻なモデルとするべく水理模型実験なども用いて研究を継続する. 構造物の破壊過程なども取り込んだ 2 次元津波浸水モデルを構築し, 沿岸部での精度の高い津波予測を目指す. ( 担当 : 下園 北出 岡安 ) 3 数値計算を用いることで, 湾内の流況についても再現が可能であり, これと船舶の移動軌跡を比較し, 津波による数位変化や流れが, 航行する船舶や係留されている船舶にどのような影響を与えるか, また津波時船舶漂流を防止するためにどのような対策が必要か, について検討を行う. ( 担当 : 武田 下園, 岡安 )