海岸平野における津波の流動
2011年東北地方太平洋沖地震の津波の高さは，三陸リアス海岸でおよそ15〜30m，最大遡上高40m，北上川河口部から阿武隈川河口の南方に至る平滑海岸（仙台海岸平野）で10〜15m，最大遡上高20mほどでした．津波による死者・行方不明およそ1.9万人の半数近くはリアス海岸域で，それ以外の大部分はこの海岸平野部におけるものでした． 海岸平野部では津波の高さはこのようにやや低かったものの，浸水域の面積および人口は大きかったので，死者・行方不明の総数は多くなりました．浸水域人口との比率でみた人的被害率は，リアス海岸部で6.0％であるのに対し，，海岸平野部では3.2％とおよそ半分でした．広く平らな海岸平野では，避難用の高地が遠く離れているにも拘わらず被害率が小さかったことには，平野の地形による津波の運動性状の違いが関わっていると考えられるので，これを津波の陸地内における流動の数値計算によって検討してみます．
仙台東部の海岸平野では，浸水域限界は海岸から4kmほど内陸にある3m等高線にほぼ一致しています（図1）．ここは明瞭な傾斜変換部で，海岸側はほとんど平坦，内陸側は1/400ほどの勾配を示し緩扇状地状です．海岸線には1〜2mほどの幅狭い砂州が部分的に連なっています．海底の勾配は1/150〜1/200とかなりの遠浅です．
このような地形の場における津波の流動の1次元数値計算を行った結果が図2です．上図Aは，今回 （2011年）の津波とほぼ同じ条件の，海岸での最大波高10m，周期45分，を与えた場合です．粗度係数には，やや市街化が進んでいる場合の値0.12を使用しました．津波波形は単純に正弦曲線で与えています．
流速5mを超える速度で海岸線から流入した津波は，海面低下による引き戻しによって浸水位を急速に低下させながら遡上して，10分後に2kmほど進入したときには，陸地内に残った海水の水深は1〜2mほどです．勾配が非常に緩やかな場でのこのような水深の浅い流れでは，海に向かう流速は非常に小さくなるので，引き戻しの効果はほとんどなくなり，内陸に向かう先端部は速度を急速に低下させながらゆっくりと前進し，標高3mの傾斜変換線で停止しています．平野面の勾配が大きい場合には，遡上はすぐに停止して戻り流れに転じます．後続する第二波は，すでに水深があるので，より速く進行して第一波に重なり，到達限界をわずかながら高くします．P地点における12箇所の実際の津波痕跡高の平均は3.3mであり（国土交通省資料），したがって実水深は0.5m程度でした．
このように平野のほぼ中央部を境にして，海側は水位が大きく変化し激しい流れの押し波と引き波が生じる範囲，陸側は水深の小さい流れがゆっくりと内陸に向け進む範囲に分けられます．海岸側では流体力（流速の2乗と水深との積）は非常に大きくて激しい破壊が行われます．第一波の流入開始から5分間における平均流速は4.5m/秒と高速であり，海岸から2km地点では1.5m/秒ほどとなります．その内陸域では，流速は極めて遅くなりまた水深は0.5mほどと小さいので，流体力は非常に弱くなっています．
津波の周期が短い場合には海水の引き戻しがより早くなるので，到達限界の距離・高さはより小さくなります．周期30分の場合の到達限界は図のR地点です．近地津波の周期10〜15分の場合には，到達限界は大きく海側に後退することとなり浸水域はかなり狭くなります．したがって，最大波高が10mを大きく超える場合でも，周期が短ければ到達範囲は拡大しません．
図2のBは，最大波高が7mで，海岸に比高0.5mの砂州があり，平野内は自然状態にあるとして粗度係数を0.08と小さくした場合の数値計算結果です．このような低い砂州でも海水の戻りをかなり妨げるので，津波到達限界は標高3mの傾斜変換点近くに達しています．仙台東部の海岸平野では，名取川の河口の北には比高1〜2mの沿岸砂州が連続しています．地震による地盤の沈降（今回は0.5mほど）は海水の陸地内滞留をより著しくする効果があります．
仙台東部平野における過去の大きな津波の浸水域は，このような平野地形の条件に支配されて，津波の規模にあまり関係なく，標高3m の傾斜変換部がほぼ限界になったと考えられます．浸水範囲と津波規模とは単純な対応関係にはありません．
水谷武司 (1992)： 津波の陸上遡上に及ぼす海岸地形の影響．地形13-1， 35-48.
(2011.11.3
水谷武司）
