津波の破壊力と被害
水流中にある建物などの物体がその流れによって加えられる力(流体力)は,流速の2乗と水深との積に比例します.流速は水深の2/3乗と水面勾配の1/2乗との積に比例するので,結局のところ流体力は,水深の7/3乗と水面勾配との積に比例することになります.このように水深が深くなるにつれ流体力は加速的に大きくなり,また流速も速くなるので,2011年東日本大震災のときのような10mを超える津波は,巨大な破壊力を加えます.水深が深いと建物などに働く浮力も大きくなって流されやすくなります.,
津波は陸地に流入すると波ではなくて流れに変わります.同じ海水流入現象である高潮とは異なりこの流れは,数分〜数十分の間隔で押しと退きを繰り返し,流れの方向が何度も変化します.
退き水のときには下り勾配の場での流れになるので,流速および流体力がより大きくなって,破壊された建物の残骸などを海へ引き浚っていきます.津波の周期が短いと海面の変化が速く,したがって水面勾配がより大きくなるので,速い流れとなって斜面を高くまで駆け上がります.周期が長いとこの逆になるので,周期の短い津波を衝撃型,長い津波を浸水型とよんでいる場合があります.
2011年の津波の周期はかなり長く,およそ30〜40分でした.仙台平野のような海岸から3〜4kmまでが標高1m程度といった低平な海岸平野では,周期の長い津波による退き水の流速は遅くなります.海岸線に砂州列があり,さらに地震により1mもの地盤の沈降が生じると,流入した海水のかなりの部分は海に戻ることができず,地盤高の分布と流入量とに応じて浸水域が,最終的にはゆっくりと広がるということになります.この場合,浸水域限界の距離と津波の規模とは対応しません.
2011年津波は海岸部での高さが10〜15mと高くて大きな流体力をもっていたので,その到達域を完全に破壊しました.昭和三陸津波のときの集落ごとの被害データによると,津波の高さが4mを超えると浸水域中の家屋が総て流失や全壊を被った集落が出現しています.このような集落は地盤の標高が1m程度といった低い海岸低地に立地していたと考えられます.この場合,流れの水深は3m程度になり,1階の屋根のひさし近くまでが流れの中に没して大きな流動圧を受けます.湾口防波堤などの構造物で波高を低下させたとしても,市街に流入する津波の水深が3〜4mにもなれば,破壊は著しいものになります.多くの他市町村と同じ高被害度を示す大きな人的被害および建物被害を被った釜石市が,その例です.高さ10mの防潮堤を縦横にめぐらせて防災の街を宣言していた田老町は,壊滅的な被害をうけました.
浸水域の人口はおよそ43万人であり,人的被害の率は5.6%になります.これはかなり高い率と考えられ,津波防災態勢などに問題があったと判断されます.牡鹿半島以北のリアス海岸域と以南(福島海岸中央部まで)の海岸平野域に分けてみると,リアス海岸域で7.2%,海岸平野域では4.7%です.避難用の高地のない海岸平野域で低いということは,津波の破壊力が低平な平野ではより小さくなることを推定させます.地震から津波到達までの時間がより長かったことも関係しているでしょう.
東日本大震災の行方不明数は2ヶ月後の時点でも1万を超え,総量2500万トンと推定される巨大量のがれきのかなりの部分が街中に大きく積み重なったまま,というような異常ともいえる状態が長期間続いています.これは災害の規模が特に大きかったということに加え,巨大津波が引き起こす被害の特質とそれがもたらす深刻な問題が関係しています.
行方不明数が多く,それがなかなか減少しないのは,強い退き波により沖に運び去られて容易には探せないことが大きな理由です.流されてきた建物などの残骸が幾重にも積み重なっていることも捜索活動を困難にしています.発見できても遠くまで流されてきているので,身元の確認が困難です.地震動の直接作用では建物はその場所で倒壊しているので,生埋めになった人の身元の推定がかなり容易になります.
浸水の現象であるため,生埋めの生存者が非常に少なくなります.直後の救出医療活動では,応急治療の必要度による選別(トリアージ)を行なう余地がほとんどないのが,津波災害の特徴です.山が海に迫ったリアス海岸の低地に散在する集落は,道路途絶および海面の大量漂流物により,外部からの救援が容易に届かないので,2次的な人的被害が拡大します.
地震動による倒壊では,火災がない限り貴重品などを残骸の中から取り出せますが,津波では運ばれているうえに海水に漬かっているので,回収はほぼ不可能です.船は当然に水に浮くので,海面が上がれば強い流れではなくても陸の奥へ運ばれます.これは大量の燃料をもっているので,火災の原因になります.沿岸部の石油タンクなども出火源になります.浸水域での火災は消火活動が不可能であるため大きく延焼・拡大します.沿岸の工場・事業所における有毒ガスなどの漏洩も大きな危険です.がれきの処理でも危険物が混じっていると非常に厄介です.
自動車は極めて浮きやすいので容易に流されます.船舶の漂流も多数生じます.これらは所有者のほぼわかる私有財産であり,簡単には処分できません.流された家屋もまた同様です.陸の奥深くまで運ばれてきたままの大きな船舶は,処理が大変に困難です.建物の残骸などの可燃性のがれきを焼却処分する場合,海水の塩分を含んでいるので塩素が発生して炉を傷める可能性があります.
漁業は最も大きな影響を受ける産業部門です.風波とは違い津波は深いところまでの海水を動かすので,船舶や漁港施設だけにとどまらず,海中や海底にある養殖施設までもが被害を受けます.大量の漂流物は船の航行の妨げになります.海水に浸水した耕地は塩分を含んで耕作不能になり,土壌中の塩分を除去するのに多大の労力・費用を要します.
(2011.5.27 水谷武司)