[M-IS15] 津波堆積物：東北地方太平洋沖地震後10年の成果と今後の展望

[MIS15-P08] 2011年東北地方太平洋沖地震による砂質津波堆積物の粒度変化の数値的検討

*中村 航¹、菅原 大助¹ (1.国立大学法人東北大学)

キーワード：津波数値計算、混合粒径、2011年東北地方太平洋沖地震津波

津波堆積物から得られる過去の津波の情報は将来の津波災害に備える上で有益である．これまで，津波堆積物を数値計算で再現し，津波の高さや波源パラメータと関連付けることを目指す研究が行われてきた．そうした計算の多くは単一粒径を仮定している．混合粒径条件下での研究は，過去に数例行われているものの(e.g., Apotsos et al., 2011; Gusman et al., 2018)，多くの場合は最頻値を用いた単一粒径条件下で行われてきた．しかしながら，単一粒径では堆積物の粒径分布等が計算できず，内陸細粒化等の津波堆積物に特徴的な現象を再現できない．また，単一粒径条件の仮定が妥当かどうかの検証も不十分である．そこで本研究では，混合粒径および単一粒径のそれぞれの条件下で2011年東北地方太平洋沖地震津波による土砂移動計算を用い，計算の再現性の検証および比較を行った．
本研究では計算地域を宮城県仙台市宮城野区に位置する七北田川河口右岸周辺に設定した．この地域では，Abe et al.（2012）により詳細な調査が行われており，浸水範囲だけで無く，津波堆積物の厚さの詳細なデータが存在している．本研究の数値計算には，deltales社が開発したDelft3Dを用いた（Deltares, 2014）．ここでは，Abe et al.（2012）の調査測線Bに沿った断面計算およびその近辺の平面計算の2パターンを実施した．平面計算に対し，津波波源は今村ら（2012）のモデルを用いて得られた初期水位データを利用した．一方断面計算では，今村ら（2012）のモデルを用いて海岸から約2 km沖合付近における計算波形を抽出し，その波形を入射波として設定した．移動床の範囲については，海底から砂丘まで一律に5 m存在すると仮定し，より内陸側は固定床とした．粒径に関しては，仙台平野で現地調査を行ったSzczuciński et al.（2012）などの2011年津波堆積物の粒度分析結果に基づいて，仙台平野の津波堆積物の代表的な粒径値を4つ設定した．本研究では，4粒径の混合条件で計算した場合とそれぞれ単一粒径として計算した場合，および単一粒径として最頻値を設定した場合についても断面および平面計算を実施し，結果を比較した．マニングの粗度係数に関しては，Sugawara et al.（2014）の粗度分布図を利用し設定した．
計算の結果，沿岸部での津波高に差があるものの，Abe et al.（2012）で測定された遡上範囲や津波高，津波堆積物分布を概ね再現できた．従来使用されてきた最頻値を用いた単一粒径と本研究での混合粒径の結果を比較した場合，浸水距離および堆積距離の関係性に関しては，結果に大きな差が無いことが確認された．さらに，平面計算と断面計算を比較したところ，若干ではあるものの差が生じていることがわかった．その原因としては，地形による2次元的な効果を断面計算では考慮できないことが挙げられる．