特集2 耐震構造学研究グループ (ERS

HADA Yasunori

MEGURO Kimiro

YAMAGUCHI Noriyuki

山口 紀行

目黒 公郎

秦 康範

UTokyo Repository

研究速報 : 電力供給量の変動を利用した地震被害
把握手法の検討
その他のタイトル Use of Change of Electric Power Supply for
Evaluation of Earthquake Damage
著者 山口 紀行, 秦 康範, 目黒 公郎
雑誌名 生産研究
巻 56
号 6
ページ 500-504
発行年 2004
URL http://hdl.handle.net/2261/00078707
doi: info:doi/10.11188/seisankenkyu.56.500
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56巻6号 (2004)                                         生産 研 究
幸艮  ‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖
電力供給量の変動を利用した地震被害把握手法の検討
Use of Change of Electric Power Supply for Evaluation of Earthquake Damage
山 口 紀 行*・秦 康 範**・目 黒 公 郎
***
Noriyuki YAMAGUCHI, Yasunori HADA and Kimiro MEGURO
1.は じ め に
1995年兵庫県南部地震では,地震直後の早期被害把握
ができず,初動体制に大きな支障をきたした。これを教訓
として,様々な早期被害推定システムが提案され,また改
良が加えられてきたが,いずれのシステムも依然として多
くの課題を抱えている。例えば,現在実用化されている一
般的な被害推定法では,地震計を用いた地震動情報による
被害推定が行われているが,この手法では地震被害の推定
は基本的に一回しかできないため,本来動的な現象である
災害状況を適切に評価することは難しい.また,その一回
きりの被害推定も,地震動の空間補完や被害関数等の問題
から,精度はあまり高くない。一方,人工衛星や飛行機に
よるリモートセンシング技術を応用した被害評価も,回帰
周期や天候の影響,分解能が十分でないなどの問題を有し
ている。
筆者らはこれまでに,電力を用いて平常時から災害時:
さらには復旧 ・復興過程に至る地域特性を継続的かつリア
ルタイムに評価する手法を提案してきた1)'2),3)。そして,
発災時の電力供給量の変動に着目すると,地震直後の建物
被害や人間活動の定量的な評価が可能なことを,1995年
兵庫県南部地震のデータを用いて示 した 。゛本研究では,
兵庫県南部地震に加えて,近年にわが国で起きた被害地震
のうち,電力会社の協力によリデータを入手できた,2000
年 10月6日鳥取県西部地震,2001年3月24日芸予地震,
2003年5月26日三陸南地震について,地震が電力供給量
に与えた影響を分析し,地域の違いによらず電力供給量の
変動情報から地震による被害の評価が可能であることを,
地震発生からの経過時間ごとに整理して示す。
なお本研究では,データ入手の関係から配電用変電所の
電力供給エリア (以下では配電エリア)を評価上の地域単
位としているが,現在,電力会社が電力を常時モニタリン
グし,記録している最小単位は,配電用変電所に設置され
ている2,3基の変圧器である。さらにシステム上は,各
*東京大学大学院工学系研究科**阪神 。淡路大震災記念 人と防災未来センター***東京大学生産技術研究所 都市基盤安全工学国際研究センター
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84
大ビルディング
図1 電力供給系統図
小オフィス  商店/飲食店
変圧器に接続されている7,8本の配電線ごとに電力供給
量のモニタが可能である (図1)ため,本研究で提案する
手法は,配電用変電所エリアの1/15～1/25程度の面積を
評価単位として活用できるものである。
2.電力を用いた被害把握のコンセプ ト
電力は保存が困難であるため,供給と消費が同時となり,
供給量と消費量が一致するという性質がある.このため,
電力供給量は地域の人々の (電力を使った)活動状況をリ
アルタイムに反映する。一方,災害時の人々の活動は災害
状況の影響を強く受けるので,発災後の電力供給量は被害
状況を強く反映したものとなり,結果的に電力供給量の変
動から災害状況が評価できる。
電力供給量の変動情報から被害を評価するためには,平
常時 (災害が発生しなかった時)における電力需要を,1
時間単位かつ評価エリア (ここでは配電エリア)単位で把
握する必要がある。これについては,本研究と平行で別途
56巻6号 (2004) 生 産 研 究
究 報
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【地震後の災害対応業務】
人命救助
地震直後～´ θ″艦
(情報1交通・医療が3本柱)
(消防と警察の役割大)
都市機能の確保
鼈震後2・距″ ～アθ廟 膠
(ライフラインシステムの復旧と当面の衣食住の確保)
(ライフライン事業者と自治体の役割大)
先を見通した長期復旧計画
地震後 アθ′綾 ～た2ヶ月髪
(住環境の整備と教育機能の復旧)
(自治体の行政機能の役割大)
都市機能を災害前のレベルに戻す努力
地震後 /2″移 ～数年以上
(文化機能や娯楽サービス機能を含めた本格的な都市機能回復)
(民間活力の役割大)
図3 時間軸で見る地震後の災害対応業務
芸予地震
当日16時～18時
地震発生2h後
3 9 1 k督ゴ亀デルたメち浦正
死者・行方不明者  0人
住家被害・全壊  2棟
住家被害・半壊  24棟
◆三陸南地震
2003年5月26日(月)1824
図2 地震前後1週間の電力供給量の推移ω
検討を行っており°,将来的には5%程度の変動幅での需
要予測が可能になるものと考えている。この平常時の電力
需要の変動幅を超える電力需要の変動が生じた場合,何ら
かの異常 (例えば災害の影響を受けたなど)が発生したと
考える。
図2は,地震前後 1週間の強震地域全体の1時間単位の
電力供給量の推移である。地震発生時を失印で示し,曜日
が同じになるように揃えている。これを見ると,被害の大
きかった地震ほど影響が大きく,被害が小さかった地震で
は平常時と同じように電力が使われていることがよくわか
る。本研究の目的は,このような情報を災害対応の意思決
定の判断材料に使えるような被害評価モデルとして提案す
ることである。
3.地震後の災害対応業務と電力による被害評価
図3は,地震発生後に必要となる災害対応業務を時間軸
に沿って整理 したものつである。これを念頭に置きなが
ら,本章では,電力供給量の変動情報を利用することで可
能となる被害評価を災害発生後の時間軸に沿って整理 し,
近年の被害地震に適用することを試みる。
◆兵庫県南部地震
1995年1月17日(火)546
◆鳥取県西部地震
2000年10月6日〈金)13:30
死者・行方不明者  6436人
住家被害・全壊  104,906棟
住家被害・半壊   144,274棟
死者・行方不明者  0人
住家被害・全壊  435棟
住家被害・半壊  3,101棟
◆芸予地震 ※
2001年3月24日(土)1528
死者・行方不明者
住家被害・全壊
住家被害・半壊
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当日6時～8時
地震発生2h後
当日14時～16時        当日19時～21時
地震発生2h後          地震発生2h後
図4 地震発生後2時間の電力供給比
(1)地震の影響の有無
地震発生から数時間以内には,電力の情報から地震の影
響の有無を判断できる。図4は,地震発生後2時間分の電
力供給量と平常時の同時刻2時間分の電力供給量の比を電
力供給比と定義し,地図上に表示したものである。黒いエ
リアほど,平常時に比べ電力を使っていないことを表し,
白いエリアは平常時と同じように電力を使用していること
を意味する。なおここでは,電カデータを入手できた配電
脚 訂 脚 ρ 謹 瀞
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?♂ ρ 脚 脚 静 ″
502
究
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芸予地震
時間     24時
図5 建物被害率と営業率の算出
囲
被害調査による実際の全壊率 被害調査による実際の全壊率
翌日2時～4時
地震発生22h後
翌日2時～4時
地震発生12h後
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図6 電力による推定被害率と実際の被害率
図7 電力による推定被害率と実際の被害率の分布
エリアのみを図示しているが,周辺のエリアも被害の状況
に応じて同様の結果が得られると思われる。単純に供給比
をとるだけでも,地震発生直後からどの地域がどの程度地
震の影響を受けているのか,あるいは地震の影響を受けて
いないエリアがどこかを知ることができる。
(2)建物被害把握
地震発生の翌朝には,建物被害の程度を把握できる。図
5は,一日の電力供給量の推移を簡便に表 したものであ
る。午前2時から6時くらいまでの深夜部分の電力需要は
年間を通してほぼ一定で安定している。この深夜部分の電
力需要を,人間の活動に関わらず昼夜を問わず一日を通し
て利用する待機電力 (例えば,セキュリテイーシステムや
翌日2時～4時
地震発生14h後
翌日2時～4時
地震発生10h後
図8 地震発生翌朝の電力供給比 (建物被害)
冷蔵庫など)と考える。この時間帯の電力需要の落ち込み
cと実際の被害調査による建物被害率との間には,強い相
関関係がある。そこで,簡易的に,この待機電力が地震後
にεだけ落ち込んだ時,その落ち込み量の割合ε/グを,
建物が壊れたことによって,全く電力が使えなくなる需要
家の割合と仮定し,これを電力から算出する建物被害率と
定義した。
建物被害のあった兵庫県南部地震と鳥取県西部地震につ
いて,実際の被害調査結果8),9),10)と電力による推定を比較
したところ,地震発生の翌朝には,概ね1割程度の幅で,
被災程度と被災地域を把握できている。(図6,図7)
一方,建物被害のほとんどなかった三陸南地震や芸予地
震でも地震直後では,1～3割の落ち込みが見られるエリ
アがある (図8)が,これは供給支障による停電や,電力
供給系統の切り替えによる従来と違うエリアヘの供給が原
因だと考えられる。実際,電力系統の切り替えが減少し,
停電の解消が進むにつれて,このような異常な落ち込みは
なくなる。また,そのようなエリアや原因は,電力会社で
把握しているので,当面は当該エリアを除くことで被害を
評価し,解消されたエリアから随時アップデートすること
が可能である。
(3)活動状況指標
地震発生から一日が経過するごとに,平常時と比べた地
兵庫県南部地震 鳥取県西部地震
56巻6号 (2004) 生 産 研 究
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図9 兵庫県南部地震後の営業率推移
ると考えられる。
地震 1カ月後までの電カデータが揃っている兵庫県南部
地震について営業率の分布 (図9)を見てみると,地震翌
日では建物被害が小さかった地域でも平常時のような活動
ができていないことがわかる。しかし,1週間,2週間と
経つにつれ,平常レベルの活動ができるエリアが広がって
いく。一方で,震災の帯に当たるような被害の大きかった
地域では,地震後 lヶ月が経っても,3～6割程度しか回
復していないエリアがあることがわかる。
図10は,兵庫県南部地震のデータをもとに,建物被害
率別に営業率推移の傾向を表したものである。被害の小さ
い地域では,地震の翌日は営業率が小さいものの,数日で
回復 している。一方,被害率が5～10%を超えると営業
率推移の特徴が大きく変化し,電力供給が復旧した1週間
後でも営業率は低いままであることがわかる。
4.お わ り に
本研究では,電力供給量のモニタリング情報を用いると,
地震発生の数時間後には地震の影響を受けて電力が使えて
いないエリアが特定され,地震発生の翌朝には地域別の建
物被害率の評価が可能となり,地震発生から1日後以降で
は毎日の地域活動の復旧状況をモニタリングできること
を,近年の被害地震について示した。
今後は,供給支障エリアや停電エリアなど,電力の情報
だけでは被害評価できないエリアについても,他の情報と
組み合わせることで被害の全体像を直後から把握する手法
を提案する。また,被害率に応じた電力需要の復旧モデル
を構築し,電力会社の復旧戦略を支援する情報提供を図る
予定である。
1月31日 (火)
地震発生2週間後
2月21日(火)
地震発生lヶ月後
03～ 全壊火災率
03
-06
-09
N=25
辞謝?
?
?
図10 建物被害率別の営業率推移の傾向
域の活動状況がどの程度かを評価することができる。図5
において,平常時の昼間における安定部の電力需要量から,
平常時深夜の安定部の電力需要 (人間活動の有無に関わら
ず一日を通して使用する待機電力)を差し引いたものbを,
純粋に昼間の営業活動だけに使う電力量であると仮定する
と,地震前後の純営業分電力量の比α/bを,営業率と定
義できる。
営業率は,建物被害の有無に関わらず,平常の活動が出
来ているかどうか,例えば,建物は壊れていなくてもオフ
ィスや自営業者の営業活動ができていない状況を表してい
貴重な電力供給データをご提供いただいた関西電力帥,
中国電力lal,東北電力0,な らびに,有益なご指摘 をいた
だいた東京電力的の関係者各位に感謝申し上げます。
(2004年10月4日受理)
参 考 文 献
1)秦康範 。川北潤 。目黒公郎 ・山崎文雄 ・片山恒雄 :発生時
刻と継続時間を考慮した都市停電の影響度評価,土木学会
論文集,No.717/1-61,pp.107-117,2002.
2) 秦康範 ・目黒公郎 :電力供給量を利用した被災地のリアル
タイム復旧 ・復興モニタリング,第11回日本地震工学シ
ンポジウム講演論文集,pp.233卜2338,2002.
3)秦 康範 ・目黒公郎 :電力供給量の変化に着目した建物被害
評価に関する基礎研究,土木学会論文集,No.696/1-58,
pp.185-195,2002.
4) 山口紀行,秦康範, 日黒公郎 :電力供給量の変動を利用し
た地震直後からの被害把握の試み,土木学会第58回年次
学術講演会講演概要集,I-346,pp.691-692,2003.
5)飯 田亮一 。秦康範 ・目黒公郎 :配電用変電所を単位とした
時刻別電力需要予測モデル構築に向けた検討,土木学会第
ががピピざ〆 ぴ難塁緑鐙れる
504   56巻6号 (2004)                                     生 産 研 究
研 究 速 報 |||||||lll l l l l l l l l l l l llll l l l l l l l l l lll l ll l l ll l llll ll llll l l l lll l l ll l lll l l l ll l l l l l l l l l l ll l l l1 l l l ll l l l llll l l lIII I I I II II IIIII
59回年次学術講演会講演概要集,1-811,pp.1619-1620,      震の米子市調査結果における木造住宅被害の特性,地域安
2004.                             全学会論文集,No.4,pp.13卜142,2002.
6)消 防庁ホームページ:災害情報のベージ,            9)水越薫,石田寛,鳥澤一晃 :平成12年`鳥取県西部地震に
http://www.fdma.gojp/htm1/infOr/index.html             よる建物被害の分析,日本建築学会大会学術講演梗概集,
7)野 田茂,日黒公郎 :リアルタイム地震工学を目指して,第      pp.167-168,2001.
22回日本建築学会地盤震動シンポジウム,pp.95-112,   10)建設省建築研究所 :平成7年兵庫県南部地震被害調査最終
1994.                              報告書,1996。
8)久 美田岳,小檜山雅之,山崎文雄 :2000年鳥取県西部地
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