災害対応

災害対応、他人事ではありません。
私も呼ばれ、微力ながらお手伝いしています。

先週、混乱のため避けていた地域を通過。危機を乗り越えた後ですが、それでも被災状況をみると胸を締め付けられる思いがしました。私が被災したわけでもないのですが、自衛隊、警察、ボランティアの方々をみるとありがたく感じます。

自治体の方々も、休日ですが対応されています。施工業者はもちろん復旧に尽力されています。

幸か不幸か、私はこれまで災害復旧事業にはマネージャーとして対応したことがありませんでした。プレーヤーとして最低限の知識（2か月ルール、写真の撮り方、測量の仕方、地すべり災とその他の違い等）は持ち合わせていますが、今回はそれだけでは不安。
災害手帳を探すも近年のものは全て持ち出されており、平成26年版しか残っていませんでした。

以下、26年版でおさらいです。（30年版は到着待ちです。）

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採択要件の基本

1)異常な天然現象により生じた災害であること。

2)負担法上の公共土木施設で現に維持管理されていること。

3)地方公共団体又はその期間が施行するもの。

公共土木施設

1 河川

2 海岸

3 砂防施設

4 林地荒廃防止施設

5 地すべり防止施設

6 急傾斜地崩壊防止施設

急傾斜地崩壊危険区域内にある擁壁、排水施設その他の急傾斜地の崩壊を防止するための施設

7道路

8港湾

9漁港

10下水道

11公園

異常な天然現象による災害の採択範囲

(1)河川災害

警戒水位(氾濫注意水位)以上の水位

(2)河川以外の施設災害

最大24時間雨量80ミリ以上の降雨

時間雨量20ミリ程度以上

(5)地すべりによる地すべり防止施設の災害

(6)地すべりによる地すべり防止施設以外の災害

(7)地震による災害

適用除外

(1)都道府県、指定市で120万円、市町村で60万円に満たないもの

(4)明らかに設計の不備または工事施工の粗漏に起因して生じたもの

特に工事竣功後1箇年以内に被災した施設(いわゆる未満災)

(9)直高1m未満の小堤、幅員2m未満の道路、その他主務大臣の定める小規模な施設（道路の路面30cm程度または側溝のみ等）

その他の適用除外

道路の付属物のみの被災

（道路上の柵または駒止、街灯、道路標識、道路情報管理施設等を除く）

トンネルの照明灯のみの被災

法面処理工のみの被災

事前打ち合わせ

4.測量及び試験費

事前打ち合わせの際、特に調査、測量または試験を必要とする旨の条件を付された場合のみ、査定の際に協議設計(実施保留)とした場合と同様に、当該費用のみ国庫負担の対象とする。

5.資料の準備

1)査定時に被害状況を的確に把握することができる写真等の資料を準備

2)地すべり災害が発生した場合には、事後における地表面の移動の量及び方向並びに地下水道を経時的に観測するための施設を直ちに設けて観測を開始し、事前打ち合わせ時に観測資料を添付する。

3)復旧工法を検討するにあたり、ボーリング等による地質調査が必要と判断した場合は、緊急の場合を除き、災害の規模、予定される復旧工法に応じて有効な箇所で実施し、その実施結果に基づき事前打ち合わせを行う。また、事前打ち合わせを行い査定までに地質調査等を完了しておけば協議設計(実施保留)にならず早期復旧が図れる。

査定

第1 災害査定について

災害査定の実施時期は、被災後2ヶ月以内に実施することを原則とし、遅くとも3ヶ月以内に実施できるように努められたい。

第3 現場の整備

1.標識杭を現場の起終点に、また延長の長いもの(50m程度以上)や横断工法の変更点等には、測点杭を打っておくこと。

2.被災箇所、未災箇所を明確にするため草木等の伐採を行うこと。（査定や工事の支障とならないものについては極力残す）

7.地すべり災害では、その地すべりの区域及び確認しにくい亀裂箇所等には標識等をつけ、復旧施設の位置及び範囲等は、カラーテープ等で明示すること。

8.応急工事を施行する場合には、施工前の被災状況写真がその採否を決定する決め手となることから十分留意し撮影しておくこと。

第8 写真

査定設計書に添付する写真は被災状況ができる限り正確にわかるものでなければならない。

1)災害査定添付写真の簡素化

迅速な災害復旧に資するため、トータルステーションまたはGPS測量により査定を設計図面を作成する場合の全景写真及び横断写真の撮影については、従来の手法に変えて下記によること。

(1)起終点、各測点、および横断側線の端部にのみボールを設置する。ただし、写真では起終点付近の距離や、ポール位置の判別が難しいと考えられる場合には、工夫が必要。

全景写真については、従前のリボンテープに変えて、杭間距離表示及びスケールを添付する。また、設計図面に基づき引出線により必要な寸法(高さ、距離)を表示すること。

2）一般的留意事項

(2)Photog-CADを使用することにより、ポール縦横断写真の撮影が大幅に簡素化できる場合もあるため活用を検討すること。

(3)写真を保管する手段として、測量を記録したビデオ映像や測量成果の3D画像等を活用するなど工夫すること。

(4)机上査定においては、現場の中継映像や録画映像等を活用して説明できるものとする。

(5)写真には、撮影年月日、流水の方向(または路線の方向)、起終点、側点等を朱インク等で記入し、平面図には、撮影位置、方向を記入する。

(10)被災前延長がわかるようにし、起終点には、必ずポール等を立てて撮影すること。

(11)前後施設等の状況が判明できるよう、起終点から上下流(前後）方向の写真を撮影のこと。

(12)撮影に際しては、被災箇所を明確にするため、草木等の伐採を行うこと。

(13)被災状況をスタッフ、ボール、リボンテープ等で表示して撮影すること。特に、亀裂等は、位置、幅、延長、深さ等がわかるようにすること。擁壁等の押し出しによる勾配の変化等については、スタッフ、ボール等で表示して撮影すること。

(16)応急仮工事等に着工する場合は、被災の事実、形状、寸法、数量等が判定できる写真を撮影し確認してから着手すること。特に、起終点については、写真のみでその位置が確認できるよう充分配慮して撮影すること。

復旧工法

第4 地すべり対策

2.地すべり調査

2)査定時までに用意すべき事項等

(1)災害発生の時期、運動速度、降水量、過去の地すべりの経歴、地質、周辺部の地すべり性状等を調査した資料

(2)地形図(縮尺1/500から1/1000)および地滑り縦断図には、家屋、道路、河川、池沼、湿地、田畑等のほか、クラック、滑落崖、段落、窪地、井戸、湧水、調査ボーリング、計測器の位置等を表示する。

3)調査内容

(1)現地踏査

(2)調査ボーリング

奥行き30～100m位までは2本、それ以上の規模で3本以上。

想定されるすべり面下(不動層) 5m程度掘削する計画。

頭部排土や、2次すべりを考慮する場合、背後においてボーリングを実施。

すべてオールコア採取方式（φ66mm)。

アンカー等の対策工設計にあたって地盤の強度等を把握する場合は、別孔で標準貫入試験等の調査を実施。

掘り止めについては、地すべりを専門とする技術士、地すべり防止工事士等)の意見を得た上で判断することが重要。

（3)すべり面調査

調査ボーリング後には、必要に応じ孔内傾斜計またはパイプ歪計を埋設する。観測結果は、観測孔毎の柱状図に整理し、特に累積歪量の大きいものは、別に各点毎の歪量変化曲線を作成する。

(4)地下水位の測定

(5)移動量測定

(6)調査結果の整理

3安定解析

1)スウェーデン分割法

2)現状安全率

継続的に運動している場合0.95

降雨等に伴い断続的に運動している場合0.98

運動が沈静化している場合1.00

3)土塊の単位体積重量18kN/m3

粘着力（c）:地すべの最大鉛直層厚

内部摩擦角（φ）:逆算

4)計画安全率:1.10～1.20

応急工事における計画安全率:1.00～1.05

4、地すべり対策工法

2 ）抑制工

(4)横ボーリング工

1本50メートル程度以下。

すべり面を5メートル貫くまで。

すべり層厚20m程度で水位低下3m、安全率の上昇は5%以内。

(4)集水井工

すべり面を貫かない（最低2m程度あげる）。

すべり層厚20m程度で水位低下5m、安全率の上昇は5%以内。
3)抑止工

(1)鋼管杭工

杭間隔 

10m以下 2m以下

10～20 3以下

20以上 4以下

(2)アンカー工

アンカーの極限周面摩擦抵抗とN値
定着長3~10m

自由長4m以上

すべり面より1～1.5m以上

第6 道路

盛土標準勾配

切土標準勾配

物理探査への投資

物理探査には機材が必要です。
高価でも継続的に利益を得られる予測ができていた時代には、比較的容易なお買い物だったでしょう。
その後、利益は右肩上がりから下がりっぱなしの状況に変化し、機材の更新は控えられ、先行投資も食いつぶされてしまいました。
残念ながら私の勤め先では、もう先手を打つ余裕はなく、遅れを補填する投資？になっています。

一方、物理探査学会の5月の講演要旨集を見てみると、多くの研究が掲載されています。物理探査を生業の主体として実施されている会社が中心なのでしょうか？いずれも意気込みを感じる内容です。素晴らしいですね。
「高精度」「3次元」というコーワードが目につきます。気になったのは以下の内容。

・HD（高詳細）トモグラフィ：日本地下探査
初動走時の自動読み取りと不確実性の付与、2D/3D初動走時モデリング、インヴァージョン。初動読み取り時、データの質に応じて不確実性を与えるるところが興味を惹かれます。
・フルウェーブインヴァージョン：日本地下探査
そろそろ実用化？P波走時のみでなく、受振波形全体を利用。S波速度、密度も得られる。
・ハイブリッド表面波探査：土研、応用地質
微動探査と表面波探査のハイブリッド。そろそろ実用化にたどり着いてほしいが、まだ解決すべき問題が残る。今後に期待。
・常時微動トモグラフィ：土研、応用地質
これは初めて知りました。微動計49台はちょっと手が出ません。アレイ同様に７台くらいまで減りませんかね。
・グラウンドアンカー残存引張り力の非破壊評価法：応用地質
残存引張り力の大きさにかかわらず精度が良くなれば、現場作業は軽量になり負担軽減となります。今後に期待。
・マルチコプターを用いた地表ソース型空中電磁探査：ネオサイエンス
UAV利用は必ず出てきますよね。小規模であればヘリを飛ばす必要がなくなります。実用化にたどり着いて欲しいところです。

残念ながら、私たちの世代は後追いになってしまいました。が、次世代には責任を持たなくてはなりません。次世代が困らないよう、予算を確保し経験を積ませる機会を生む努力が必要と感じています。

ハザードマップとバイアス

先週の西日本豪雨がトリガーとなり、ため池が決壊or決壊の危険性が続いている報道を見ました。

中には、上流の崩壊土砂がため池に流入した後に破堤したものもあったようです。そうなると、土石流に近くなるのでしょうね。
自治体はため池が決壊した場合のハザードマップを公開しています。が、その危険度は浸水深さと範囲、到達時間として表現されていました。静水と流水では、同じ水深でも威力が違いますし、土砂を含むとさらに違います。過去には、石を含むと深さ20cmでも歩けなくなる人を見てきました。ハザードマップ1枚で伝わる内容は、見る側の経験に依存するでしょう。

手元に日本地すべり学会誌5月号（No.3）があります。H26年8月豪雨で斜面崩壊が発生し、ため池に流入した事例が記載されています（研究報告の趣旨は異なります）。斜面崩壊から破堤といった事例は、マイナーケースのようでした。自治体にとって、おそらくマイナーケースまで率先して予防措置をとる財力はないでしょう。ハザードマップで一律に危険性を伝えたうえで、弱い堤防から補修していく方針だったのでしょうね。

ハザードマップを作る側も、見る側も課題の克服が必要です。課題は日本地すべり学会シンポジウムH30年6月の中でも指摘されています。多くありますが、個人的には、活用する側のバイアス除去が難しいように感じます。
根本的には、幼少時からの教育が効果的でしょう。短期的な効果を求めるのであれば、極端ですが、人命へのリスク表記、例えば○○警報が出てから〇時間までは避難可能かつ軽傷で済む範囲、〇時間で命の保証はない範囲、などと表記すれば、見る側の意識も変わるのではないでしょうか（技術論で考え出すと難しいと思われますが）。現状ダメならどうにかして克服するしかありません。

考えさせられますね。

西日本の豪雨

連日の西日本の雨は一息ついたようです。

お亡くなりになられた方々のご冥福をお祈りします。

広島ではまた崩壊や土石流が発生していますね。平成11年、26年の災害時に学会等の調査団が被災地に足を運んでいましたが、なぜ繰り返し起こるのでしょう？

岡山では洪水。浸水範囲を調べようと海外のサイトに SAR データを探しに行きましたが、ありませんでした（日本の災害を把握するために海外のサイトを訪ねるのは残念ですが）。

ALOS2 を使うとすれば、今晩か明日の昼に撮影され、早ければ明日夜には公表されるでしょう。そうなると、空中写真の方が早いでしょうか。

雨量は気象庁で把握。

鴨川の増水が目立った京都は日雨量171mm。

崩壊のあった呉は日雨量190.5mm。

洪水のあった倉敷は日雨量138.5mm。

多いようですが、いずれも3０年確率には届いていません。

http://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/riskmap/rtpd/listRTPD_tb_213.html

http://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/riskmap/rtpd/listRTPD_tb_214.html

大雨特別警報が8府県に出されたのは初めてだそうです。

特別警報ですから、48時間雨量で50年確率に届いているのでしょうか？上記地域だけを見ると48時間では届いていませんが、府県レベルで届いたところが多かったのかもしれません。特に河川災害が目立っていますので、上流側も考慮する必要があるのでしょう。

H26広島土石流の時は短時間雨量が特徴的でしたが、今回は長期雨量が指標になりそうです。

洪水のピークは通り過ぎたようですが、堤防決壊や、そこからの流出はまだ続いているようです。今後の台風や梅雨前線の動きも気になるところです。度重なる災害は避けたいですね。

本格的に手が入るのはまだ少し先でしょうか？被害規模がこれ以上大きくならないことを祈ります。

PDEの種類

PDEを区分すると、以下のようになるでしょうか？

物理量φにおいて
空間に関する2階微分：∆φ=0・・・ラプラス方程式、楕円型
空間に関する2階微分：∆φ=C・・・ポアソン方程式、楕円型
空間に関する2階微分＋時間に関する1階微分：D∆φ=∂φ/∂t・・・拡散方程式、放物型
空間に関する1階微分＋時間に関する1階微分：u∇φ=∂φ/∂t・・・移流方程式

浸透流で間隙率、密度一定の場合は ∇・（k∇h）=0、さらにkに異方性がない場合は ∆h=0 でラプラス方程式。
揚水・注水点で流量 q がある場合、∆h=q でポアソン方程式。
移流方程式と拡散方程式で、移流拡散方程式。

GSFLOW の計算方法

GSFLOW-GRASS v1.0.0: GIS-enabled hydrologic modeling of coupled groundwater–surface-water systems
https://www.geosci-model-dev-discuss.net/gmd-2017-321/gmd-2017-321.pdf

有償の1ソフトを除き、既存の pre- post- には全ての連携をとれるものはなく、また不安定 & カスタマイズできないため、開発したとのこと。ありがたいですね。

この文献には、GSFLOW の機能がまとめられています。google先生の翻訳ベース付きで、残しておきましょう。

To link the PRMS and MODFLOW grids, the user must define gravity reservoirs at each different intersection of an HRU and a grid cell (Figure 1D).

PRMSグリッドとMODFLOWグリッドをリンクするには、HRUとグリッドセルの各交点に重力リザーバを定義する必要があります（図1D）。

The MODFLOW component of GSFLOW also relies on a user-specified stream network; stream segments represent tributaries, and the intersection of a stream segment with MODFLOW grid cells defines stream reaches (Figure 1A, D).

GSFLOWのMODFLOWコンポーネントは、ユーザー指定の河川ネットワークにも依存しています。セグメントは支流を表し、MODFLOWグリッドセルとの交点はリーチを表します（図1A、D）。

“Reaches” are defined as the section of each PRMS stream segment that lies within a single MODFLOW grid cell, and are numbered sequentially downstream as shown.

「リーチ」は単一のMODFLOWグリッドセル内に存在する各PRMSのストリームセグメントのセクションとしても定義され、図示のように順次下流へ番号が付けられます。
http://www.rfc.or.jp/seitai/seitai2.html

GSFLOW uses a daily computational time step for both the PRMS component and MODFLOW component. Flows are exchanged between each component at each time step. Multiple MODFLOW “stress periods” can be invoked to represent　different subsurface boundary conditions within a simulation period, but their lengths must be integer days.

GSFLOWは、PRMSコンポーネントとMODFLOWコンポーネントの両方に「日」計算時間ステップを使用します。各時間ステップにおいて、各コンポーネント間で流入出が発生します。シミュレーション期間内に異なる地下の境界条件を表すため、複数のMODFLOW「ストレス期間」を呼び出すことができますが、その長さは整数日でなければなりません。

The PRMS component of GSFLOW includes various modules that can convert commonly available climate data into complete forcing inputs needed for model simulations. These modules include different methods for determining potential solar　radiation, potential evapotranspiration, and snow accumulation / depletion; they also include different schemes for spatially　distributing data from one or a few observations points over the entire watershed.

GSFLOWのPRMSコンポーネントには、一般的な気候データをシミュレーションに必要な形式に変換できるよう、さまざまなモジュールが含まれています。これらのモジュールには、日射量、蒸発散量、積雪量/融雪量を決定する多くの方法が含まれています。また、1~2、3の観測点データを流域全体に分配するためのスキームも含まれています。

For unsaturated zone flow, PRMS does not implement Richards equation but instead applies efficient calculations to determine inputs and outputs for each HRU as well as exchanges among the three conceptual reservoir types within an HRU (GSFLOW manual Fig 19, Table 9). The “capillary zone” reservoir represents water held by capillary forces; it receives water through infiltration (based on parameter pref_flow_den) and loses water through evaporation and transpiration (based on parameters soil_moist_max, soil_rechr_max, and soil_type).

不飽和流れの場合、PRMSはリチャーズ方程式を使用せず、代わりに各HRUの入出力を決定するための効率的な計算と、HRU内の3つの概念的リザーバータイプ間の交換（GSFLOWマニュアル図19、表9）を適用します。
 「キャピラリーゾーン」リザーバーは毛管力によって保持される水を表します。その水は 浸透によって受け取り（パラメータpref_flow_denに基づく）、蒸発および蒸散によって失います（パラメータsoil_moist_max、soil_rechr_max、およびsoil_typeに基づく）。

After reaching field-capacity (parameter soil_moist_max), water transfers from the capillary zone to “gravity reservoirs,” where water can flow horizontally as slow interflow (based on parameters slowcoef_lin and slowcoef_sq) and drain vertically into the deeper subsurface domain handled by MODFLOW (based on parameters ssr2gw_rate, ssr2gw_exp, and ssrmax_coef);

フィールド容量（パラメータsoil_moist_max）に達した後、水は「キャピラリーゾーンリザーバー」から「重力リザーバー」に移動します。そこではゆっくりとした流れ（パラメータslowcoef_linおよびslowcoef_sqに基づく）として水平に流れ、MODFLOWによって扱われるより深い地下のドメインに排出されます（パラメータssr2gw_rate、ssr2gw_exp、およびssrmax_coefに基づく）。

gravity reservoirs can also receive groundwater discharge from the reservoirs drain directly to the saturated zone.

「重力リザーバー」は、リザーバドレンから排出される地下水を、直接飽和ゾーンに受けることもできます。

Saturated zone simulations (MODFLOW) employ finite difference solutions to the groundwater flow equation.

飽和領域のシミュレーション（MODFLOW）では、地下水流動の解法にFDMを用います。

Streamflow, as calculated by the MODFLOW component, includes inputs from upstream reaches, surface runoff and interflow from the PRMS component, base flow from the saturated zone discharge, and flows from possible underlying unsaturated areas.

河川の流れは、MODFLOWコンポーネントによって計算される上流側リーチからの流入、PRMSコンポーネントからの表面流出および合流、飽和域からの基底流出、および不飽和領域からの流入を含みます。

Outputs include flow to downstream reaches, leakage to groundwater, and flows to possible underlying unsaturated areas.

アウトプットには、下流側リーチ、地下水、不飽和領域への浸透が含まれます。

Discharge across the streambed follows Darcy calculations with specified streambed hydraulic properties.

河床をからの浸透量は、河床堆積物の水理特性に応じたダルシー則に従います。

5つのオプション

The user can specify stream depths for each reach;

1.ユーザーは各リーチのストリームの深さを指定できます。

apply Manning’s equation to an assumed wide rectangular　channel;

2.仮定された広い矩形チャネルにマニングの式を適用することができます。

apply Manning’s equation for an eight-point-based channel and floodplain geometry;

3.8ポイントベースのチャネルと氾濫原のジオメトリに対してマニングの式を適用することができます。

apply at-a-station power-law　relationships between discharge, flow width, and flow depth (Leopold and Maddock, 1953);

4.流出量、幅、深さの関係に「at-a-station power-law」（Leopold and Maddock、1953）を適用することができます。

specify an input look-up table　of hydraulic geometries for each segment.

5.各セグメントの水理ジオメトリに関するルックアップテーブルを指定することができます。

Streamflow can be simulated as either steady-state flow (parameter IRTFLG = 0),where outflow to the next stream reach balances inputs, or as transient flow (parameter IRTFLG > 0), using a kinematic wave　formulation for surface water routing in channels, which applies the assumption that the water surface slope approximates the　friction slope, and therefore negates backwater effects.

河川の流れは、流出・流入のバランスしている定常流(parameter IRTFLG = 0)か、運動波近似を使用した非定常流 (parameter IRTFLG > 0)としてシミュレーション可能です。※運動波近似は水面面勾配が摩擦勾配に近似していることを前提としているため、逆流作用は見込めません。


翻訳することで、余計にわかりづらくなったところもありますね。