JP2009281924A - 地盤崩壊予測警報システム及び地盤崩壊予測警報方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤崩壊の危険性を予測して、地盤変状による被害情報を迅速に伝達することができる地盤崩壊予測警報システムを提供する。
【解決手段】地震被害が予測される地盤の近傍に設けられ、警報を発する指示に基づいて警報を発する警報手段と、地震被害が予測される地盤毎に、被害発生が予測される加速度レベルの情報が記憶された判定データ記憶手段と、緊急地震速報の情報を受信する受信手段と、受信手段により緊急地震速報の情報を受信した場合に、該緊急地震速報の情報に基づいて、地震により発生が予測される加速度レベルを求め、求めた加速度レベルと判定データ記憶手段に記憶されている被害発生が予測される加速度レベルとを照合して、地震被害が予測される地盤を特定し、特定した地盤に設けられた警報手段に対して警報を発する指示を出力する予測判定手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震時に地盤の崩壊が発生する危険性を予測して警報を発する地盤崩壊予測警報システム及び地盤崩壊予測警報方法に関する。

２００４年新潟県中越地震や２００７年能登半島地震では、予期していない山間地において直下型地震が発生し、高速道路を主とした盛土に甚大な被害が生じた。地震により道路盛土に沈下、段差、路肩の崩壊などの地盤変状が発生すると、走行中の自動車は安定性を失い、事故につながる危険性が高くなる。地震発生時、自動車が走行している地点に、主要動が到達する前の段階で地震の発生の情報や当該地点の地盤変状による危険性に関する情報が入手できれば、事故の発生を抑えることが可能である。

最近では、気象庁により、地震発生時に当該地点に主要動が到達する前に、地震発生の情報を伝達する地震緊急速報が運用されている。緊急地震速報は、人の安全確保、機器・設備の制御などに活用されている。また、鉄道などは、独自の地震検知システムにより、地震発生時に車両の走行を制御するシステムを運用している。また、事前に入力した建物の所在地や構造、地盤条件などの情報から、建物の被災度を予測し、パソコンの地図上に表示することにより、対象の建物の被害予測を地震発生数分後に把握でき、対策組織の立ち上げや支援計画の策定が迅速に行える地震被害予測システム等も活用されている。

また、緊急地震速報から得られる震源のマグニチュード、震源位置（緯度経度）、震源深さ、地震動の到達時間および大きさだけでなく、予め調査して得られている対象地点の地盤の卓越周期、建物内部ならば建物の固有周期や動的特性を入力パラメータとしたニューラルネットワークを用いて、地震の主要動が到達する前に、対象地点の揺れまたは損傷レベルを推定し、地震防災のための報知あるいは設備機器類の制御を行う地震防災システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このシステムによれば、施設や建物等の地震防災において、緊急地震速報を用いることで地震の主要動が到達する前に地震の報知や制御信号を出力でき、ニューラルネットワークを用いることで緊急地震速報だけでなく地盤の卓越周期や建物の振動特性を考慮した精度の高い評価ができる。
特開２００６−１７０７３９号公報

ところで、高速道路や国道においては、自動車が走行中に地震が発生した場合、緊急地震速報の受信をラジオやテレビ等の放送を通じて行わなければならない。道路盛土のような線状構造物は、地点毎の地盤の状況に応じて、揺れの大きさや被害状況が異なるため、一律に同じ情報を受信しても、かえって事故を誘発しかねない。そのためには、地盤の状況、揺れの大きさ、予測される被害の程度に応じて、地点毎に地震発生の情報を伝達（受信）できるシステムの構築が必要である。しかしながら、特許文献１に記載された地震防災システムは、ニューラルネットワークを用いて、地震の主要動が到達する前に、対象地点の揺れまたは損傷レベルを推定するものであるため、推定処理が複雑になり、処理負荷が高くなってしまい迅速に被害状況の報知を行うことができないという問題がある。

一方、斜面等の崩壊を監視する方法として、斜面の危険箇所において光ファイバー等の検出機構により歪みをモニタリングする方法が知られている。しかしながら、道路盛土のような線状構造物において、複数地点で地盤変状による危険箇所が存在する場合は、光ファイバー等の検出機構を設けるのは不適であるとともに、通行車両に対して警報を伝達することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、地盤崩壊の危険性を予測して、地盤変状による被害情報を迅速に伝達することができる地盤崩壊予測警報システム及び地盤崩壊予測警報方法を提供することを目的とする。

本発明は、地震被害が予測される地盤の近傍に設けられ、警報を発する指示に基づいて警報を発する警報手段と、前記地震被害が予測される地盤毎に、被害発生が予測される加速度レベルの情報が記憶された判定データ記憶手段と、緊急地震速報の情報を受信する受信手段と、前記受信手段により前記緊急地震速報の情報を受信した場合に、該緊急地震速報の情報に基づいて、地震により発生が予測される加速度レベルを求め、求めた加速度レベルと前記判定データ記憶手段に記憶されている被害発生が予測される加速度レベルとを照合して、地震被害が予測される地盤を特定し、特定した地盤に設けられた警報手段に対して警報を発する指示を出力する予測判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、地震被害が予測される地盤の近傍に設けられ、警報を発する指示に基づいて警報を発する警報手段と、前記地震被害が予測される地盤毎に、被害発生が予測される加速度レベルの情報が記憶された判定データ記憶手段と、緊急地震速報の情報を受信する受信手段とを備えた地盤崩壊予測警報システムにおける地盤崩壊予測警報方法であって、前記受信手段により前記緊急地震速報の情報を受信した場合に、該緊急地震速報の情報に基づいて、地震により発生が予測される加速度レベルを求め、求めた加速度レベルと前記判定データ記憶手段に記憶されている被害発生が予測される加速度レベルとを照合して、地震被害が予測される地盤を特定し、特定した地盤に設けられた警報手段に対して警報を発する指示を出力する予測判定ステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、地盤崩壊の危険性を予測して、地盤変状による被害情報を迅速に伝達することができる。また、被害の発生が予測される地点を判定して警報が発せられるようにしたため、危険性の高い地点のみにおいて警報を発することができるという効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態による地盤崩壊予測警報システムを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、緊急地震速報に基づいて、地盤崩壊の危険性を予測して、地盤変状による被害情報を伝達する地盤崩壊予測警報システムである。符号２は、地盤崩壊予測警報システム１が接続されるインターネット等の通信ネットワークである。符号３１、３２は、通信ネットワーク２に接続され、地盤崩壊予測警報システム１から送信される警報情報を受信し、この警報情報に基づいて発する警報の制御を行う警報制御部である。符号４１、４２、４３、４４、４５は、警報制御部３１、３２のそれぞれに接続された警報部であり、警報制御部３１、３２からの警報発令指示に基づいて警報を発する。警報部４１〜４５は、警報ランプ、警報を発する電光掲示板等から構成され、崩壊の危険性の高い地盤近傍に設置される。

符号１１は、気象庁から発信される緊急地震速報情報を受信する受信部である。符号１２は、受信部１１が受信した緊急地震速報情報に基づいて、崩壊の危険性の高い地盤を予測判定して特定し、警報制御部３１、３２に対して、警報を発する指示を出力する予測判定部である。符号１３は、予測判定部１２が崩壊の危険性の高い地盤を予測判定して特定する場合に、参照する判定データが予め登録されている判定データ記憶部である。

次に、図２を参照して、図１に示す地盤崩壊予測警報システム１の処理動作を説明する。初めに、地盤崩壊予測警報システム１が、緊急地震速報に基づいて、地盤崩壊の危険性を予測して、地盤変状による被害情報を伝達する動作を行うために事前に行うべきことを説明する。

＜危険箇所の第一次スクリーニング＞
まず、地盤の管理者は、盛土造成前の地形図、現状の地形から、地震時に地盤変状が生じる可能性が高い地点を抽出する。また、盛土施工者は、盛土の日常点検結果から、地盤変状が計測されている地点を抽出する（ステップＳ１）。

＜危険箇所の第二次スクリーニング＞
そして、地盤の管理者は、第一次スクリーニングで抽出された地点において、現地調査を行う。この調査結果に基づいて、危険箇所をさらに絞り込み、必要に応じて、地盤調査を行う（ステップＳ２）。

＜危険箇所の耐震レベル評価＞
（１）簡易法（円弧すべり）による破壊の評価
次に、第二次スクリーニングで抽出された危険箇所毎に、簡易法（円弧すべり）を用い地盤（盛土）が崩壊する加速度レベルを算定する（ステップＳ３）。この加速度レベルを算定する方法は、公知の算定方法を用いるため、詳細な説明を省略する。
（２）数値解析（ＦＥＭ解析）による詳細検討
また、第二次スクリーニングで抽出された危険箇所毎に、ＦＥＭ（Finite Element Method）による数値解析を行い、加速度レベルに応じた地盤変状（沈下量、水平変位量）を定量的に算定する（ステップＳ３）。この算定方法についても公知の算定方法を用いるため、詳細な説明を省略する。

この耐震レベルの評価結果に基づいて、「加速度レベル」毎に、「崩壊の有無の判定」、「沈下量」、「水平変位量」が関係付けられた判定テーブル（図２の符号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で示すテーブル）が、危険箇所毎に作成されることになる。管理者は、この判定テーブルＴ１、Ｔ２、Ｔ３を判定データ記憶部１３に登録する。

＜危険度、重要度を考慮した被害ランク付け＞
次に、第二次スクリーニングで抽出された危険箇所について、ステップＳ３において算定した危険箇所の耐震レベル評価結果と重要度を考慮して、危険箇所について被害危険度のランク付けを行う（ステップＳ４）。

＜危険箇所に警報ランプ等を設置＞
ステップＳ４において得られた被害危険度ランク順（危険度が高い順）に、警報部４１〜４５を設置し、これらの警報部４１〜４５を警報制御部３１、３２のそれぞれに接続する（ステップＳ５）。そして、各警報部４１〜４５と警報制御部３１、３２に対して予め識別番号等の識別情報を付与し、この識別情報を、判定データ記憶部１３に登録されている危険箇所毎の判定テーブルに対して関係付けて登録する。これにより、危険箇所毎に、設置されている警報部の識別情報と、この警報部が接続されている警報制御部の識別情報と、この危険箇所において地盤崩壊が発生したか否かを判定する判定テーブルとが関係付けられて記憶されたことになる。

以上のステップＳ１〜Ｓ５が事前に行うべきことであり、これにより、危険箇所に警報部４１〜４５が設置され、各警報部４１〜４５が警報制御部３１、３２、通信ネットワーク２を介して、地盤崩壊予測警報システム１と接続される。また、耐震レベル評価によって判定データ記憶部１３に各危険箇所毎の判定テーブル（被害発生が予測される加速度レベルの情報が記憶されたテーブル）が記憶されたことになる。

次に、地震発生時に、地盤崩壊予測警報システム１が、緊急地震速報に基づいて、地盤崩壊の危険性を予測して、警報を発する動作を説明する。まず、地震が発生し、気象庁から緊急地震速報が発信されると、受信部１１は、この緊急地震速報情報を受信する（ステップＳ６）。受信部１１は、受信した緊急地震速報情報を予測判定部１２へ出力する。これを受けて、予測判定部１２は、受信した緊急地震速報情報に基づいて、危険箇所毎に、主要動の到達時刻や主要動により発生が想定される加速度レベルを評価して求める。

次に、予測判定部１２は、判定データ記憶部１３に記憶されている判定テーブルを参照して、求めた加速度レベルの加速度が発生した場合に崩壊が発生する（被害が発生する）か否かを判定し、崩壊の発生（被害の発生）が予測される危険箇所を特定する（ステップＳ７）。そして、特定した危険箇所の判定テーブルに関係付けられている警報制御部と警報部の識別情報を判定データ記憶部１３から読み出す。

次に、予測判定部１２は、読み出した警報制御部の識別情報に基づいて、この警報制御部（ここでは、警報制御部３１、３２のいずれか、または両方）に対して、警報を発する指示情報を送信する。この指示情報には、警報を発するべき警報部の識別情報（判定データ記憶部１３から読み出した識別情報）が含まれる。

この指示情報を受信した警報制御部３１、３２は、受信した指示情報に含まれる警報部の識別情報に基づいて、警報を発するべき警報部を特定する。そして、特定した警報部（例えば、警報部４１）に対して、警報を発する指示を出す。これを受けた警報部（例えば、警報部４１）は、予め決められた警報（地震被害警報）を発する（ステップＳ８）。この警報部が、例えば高速道路の盛土に対して設置されたものであれば、高速道路を通行中の車両に対して警報（地震被害警報）が発せられることになる。この警報を認識した通行車両の運転者は、徐行、停止などの措置をとり、危険を回避する（ステップＳ９）。

このように、加速度レベルに応じた地盤の被害が、簡易法や数値解析により定量的に事前に評価されている状態で、地震発生時に緊急地震速報に基づき算定される加速度レベルから、即座に地点毎の被害の有無を判定し、その判定結果に応じて被害警報を伝達するようにしたため、地盤変状による被害情報を迅速に伝達することができる。また、被害の発生が予測される地点を判定して警報が発せられるようにしたため、危険性の高い地点のみにおいて警報を発することができる。

なお、図１に示すシステム構成では、地盤崩壊予測警報システム１と警報部４１との間を通信ネットワーク２、警報制御部３１を介して接続する例を示したが、地盤崩壊予測警報システム１を危険箇所毎に設置し、１台の地盤崩壊予測警報システム１と１つの警報部４１とから構成するようにしてもよい。また、距離が近い複数の危険箇所にそれぞれ設置された警報部と１台の地盤崩壊予測警報システム１とから構成し、予測判定部１２がそれぞれの警報部に対して警報を発する指示を出すようにしてもよい。このようにすることにより、予測判定部１２が判定しなければならない危険箇所の数を減らすことができ、予測判定部１２の処理負荷を低減することができるため、緊急地震速報情報を受信してから警報を発するまでの時間を短縮することができる。また、警報を発する手段は、ＥＴＣシステム（Electronic Toll Collection System）を活用するようにしてもよい。

なお、図１における受信部１１、予測判定部１２の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより警報を発する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示すシステムの動作を示す説明図である。

符号の説明

１・・・地盤崩壊予測警報システム、１１・・・受信部、１２・・・予測判定部、１３・・・判定データ記憶部、２・・・ネットワーク、３１、３２・・・警報制御部、４１、４２、４３、４４、４５・・・警報部

Claims (2)

1. 地震被害が予測される地盤の近傍に設けられ、警報を発する指示に基づいて警報を発する警報手段と、
   前記地震被害が予測される地盤毎に、被害発生が予測される加速度レベルの情報が記憶された判定データ記憶手段と、
   緊急地震速報の情報を受信する受信手段と、
   前記受信手段により前記緊急地震速報の情報を受信した場合に、該緊急地震速報の情報に基づいて、地震により発生が予測される加速度レベルを求め、求めた加速度レベルと前記判定データ記憶手段に記憶されている被害発生が予測される加速度レベルとを照合して、地震被害が予測される地盤を特定し、特定した地盤に設けられた警報手段に対して警報を発する指示を出力する予測判定手段と
   を備えたことを特徴とする地盤崩壊予測警報システム。
2. 地震被害が予測される地盤の近傍に設けられ、警報を発する指示に基づいて警報を発する警報手段と、前記地震被害が予測される地盤毎に、被害発生が予測される加速度レベルの情報が記憶された判定データ記憶手段と、緊急地震速報の情報を受信する受信手段とを備えた地盤崩壊予測警報システムにおける地盤崩壊予測警報方法であって、
   前記受信手段により前記緊急地震速報の情報を受信した場合に、該緊急地震速報の情報に基づいて、地震により発生が予測される加速度レベルを求め、求めた加速度レベルと前記判定データ記憶手段に記憶されている被害発生が予測される加速度レベルとを照合して、地震被害が予測される地盤を特定し、特定した地盤に設けられた警報手段に対して警報を発する指示を出力する予測判定ステップを有することを特徴とする地盤崩壊予測警報方法。

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