日本311地震海嘯後對防災的省思

 

前言
2011年3月11日在日本東北地方太平洋外海發生了過去數百年以來最大芮氏規模9.0的大地震,在大範圍的震源區中,多數斷層一起發生錯動,不僅有海溝型地震在深處板塊介面的錯動,同時較淺的板塊介面也發生很大的錯動,造成大區域地盤變動(如圖1)及巨大的海嘯(如圖2),特別是海嘯的高度與大範圍的淹水區域擴大到內陸深處,帶給日本前所未有的地震與海嘯複合災害。

筆者一向關注日本港灣的最新技術發展,對於日本311地震海嘯,更透過日本港灣顧問公司(Japan Port Consultants Ltd., JPC)及日本港灣空港技術研究所(Port Airport Research Institute, PARI)取得港灣災情相關報告外,更在前JPC技師長松本賢治先生極力邀請下,協助參與復原重建的工作。筆者於2011年10月26日至日本現場實際考察設施損壞狀況(如圖3),並與當地顧問公司討論協助復原重建工作事宜,本公司亦於2012年1月底如期完成福貴浦港簾幕式鋼管防波堤復原細部設計工作(備註:福貴浦港位在牡鹿半島南端為最接近本次最大地震震央之港灣,下沉超過1.2m,福貴浦港防波堤災前與災後之空照圖對照如圖4)。

日本311地震海嘯所造成之災損,過去各樣媒體已多有報導,限於篇幅,本文不再贅述,以下僅就筆者參與復原設計的心得感想,對311地震海嘯所帶來的教訓,以及今後對地震海嘯防災的思維提出粗淺的看法,尚祈技師先進指正。

311地震海嘯所帶來的教訓

日本311地震海嘯發生與災損,帶給了以下的反省。

一、截至目前為止,日本防災體系對於地震與海嘯的考量,係以過去數百年間所經歷過最大級的地震中,以急迫性很高的地震為對象,經過震源模式的再現預測,設定了下一次會發生的最大級地震;然而日本311地震卻遠遠超過設定值,此意味著過去的設定方法有其極限。

二、由於地震海嘯的設定不同,會影響地震動範圍、海嘯高、海嘯範圍、淹水區域等之設定,而防災地圖上淹水區域的設定更是防災對策資料的基本。由於過去的設定,使得防災地圖成了安心的觀念;由於本次311地震海嘯超越防災地圖所設定的淹水區域與海嘯高度等,因而造成損害的擴大。

三、在海岸保護設施建設方面,雖然這些設施對於達到設計海嘯高度為止的波浪仍可發揮效果,但從本次的海嘯與所造成的災害狀況顯示:過度依賴海岸保護設施做為防災對策,是有其極限的。(例如:日本為保護釜石灣內生命財產的安全,於釜石灣口興建一長達1,660公尺之海嘯防波堤,2009年完成,施工期近30年,總工程費約日幣1,300億。311地震海嘯時,堤身遭嚴重受損,釜石灣內災情亦慘重。)

四、在地震發生時,日本氣象廳即時發佈地震規模、海嘯高預測等警報,惟最初警報的地震規模與海嘯高度均遠小於實際發生,其後雖分幾階段一再的將警報的地震規模、海嘯高上修,但延緩了居民或消防隊員等避難行動,也可能是造成災害擴大的原因。由於最初發佈的海嘯高預測之影響非常大,因此,因應大型地震應具有的警報系統改良與外海的海嘯觀測,仍有待再檢討改善。

五、311地震衍生的福島核災是讓世人關注的另一焦點,除引起一般民眾疑慮外,更引起反核團體發起「廢核行動」一連串的活動。

今後對地震海嘯防災的思維

日本311地震海嘯發生非常重大的災損,曝露出過度依賴海岸保護設施等的防災對策有其問題,今後對日本地震海嘯防災的觀念應有以下的新思維。

一、自然現象本身具有很大的不確定性,地震與海嘯,應儘可能追溯過去發生的地震與海嘯並加以正確地調查,如古代文書等的史料分析、海嘯堆積物調查、海岸地形等的調查等,並與進行地震活動長期研究的單位進行充分的合作,持續檢討設定所須地震海嘯後,探討可能的災損,來進行防災對策。

二、針對海嘯防災不能過度依賴海岸保護設施,在建構海嘯防災對策時,基本上應假設二個等級的海嘯。一為架構在居民避難為主的綜合防災對策所假設的最大等級海嘯,屬於發生頻率極低,但如發生時將帶來非常重大災害的海嘯;另一為防止海嘯往內陸侵入,所進行防波堤保護設施建設所假設的海嘯,與最大等級海嘯相比,發生頻率較高,海嘯高度較低。

三、對於最大等級海嘯的對策,係以保護居民等生命為最優先,無論是怎樣的災害,必須要能維持行政機能、醫院等最低限機能。因此,必須以居民的避難為主軸,配合土地利用、避難設施、防災設施、防災教育與訓練等的有效整合,採用各種可能方式來建立一綜合的海嘯對策。

四、對於頻率較高的海嘯對策,可以防波堤等海岸保護設施對某一高度的海嘯侵襲,必須能發揮效果達到防止災損的目標。惟即使超過設計對象的海嘯高度時,必須設法強化結構物設施發揮韌性效果,以減輕災損。

五、311地震海嘯發生在白天,民眾可即時接收到資訊做最快的應變措施,如發生在夜間休息時間,則傷亡可能會更為慘重。因此,今後的防災教育訓練等,應特別考量以發生在夜間的最壞狀況來加以模擬。

六、從311地震海嘯受災的區域來看,以位於岬灣海岸地區海嘯容易集中而不易消散,導致衍生之災情最為嚴重,對於平直海岸的災情相對較輕微,因此,建構海嘯防災計畫必須因地制宜。

七、在設置有核能發電廠的地區,受災時其影響極大,基於安全性的觀點,在設定地震與海嘯的設計條件檢討時,地震震源區與海嘯波源區須更加詳細的調查分析。

結語

311地震規模超過以往日本所經歷過的所有地震,且遠超過設定地震海嘯等級,再加上過度依賴海岸保護設施,以致發生大範圍的地震與海嘯災害,特別是海嘯使得很多寶貴生命喪失了。

台灣亦屬地震頻仍的地區,過去文獻也指出有可能遭遇海嘯的威脅,因此,不能不未雨綢繆研擬防災對策。本文以日本311地震海嘯的教訓,提出以下因應海嘯的防災觀念,謹供參考。

一、 加入減災的觀念:將目前防止災損的『防災』思維,加入使損害減至最少的『減災』觀念。建立二個等級的海嘯設定概念:(1)發生頻率很高的海嘯→防災,(2)發生頻度非常低但影響非常大的最大等級海嘯→減災。

二、 針對最大等級海嘯必須有綜合性的海嘯對策:亦即由『線』往『面』、由『硬體』加上『軟體』的綜合對策,將以防波堤、防潮堤等所構成『線』的防護,往包含河川、道路、市鎮建設等『面』的『多重防護』。所以最好是軟硬體組合的綜合對策,尤其是與土地適用限制等的組合很重要。

三、無論海嘯對象的設定與對策有多麼困難,也要加以設定與研擬,對於過去距今久遠而曾發生損害可能非常大的海嘯,即使紀錄資料不是很清楚,在設定對象地震與海嘯檢討時,仍應列入考量範圍。

四、本次災區多處幾百年來曾經歷數次大海嘯侵襲,災區復建必須考慮未來的世代還會再發生的海嘯,甚至有可能比311地震海嘯還大。基於確保人民生命安全為最重要目標,對於有可能遭遇海嘯侵襲地區的房屋建築,這一代就應考慮具有緊急逃生的功能;將目前低矮建築物,利用此次災區復建的機會,通盤檢討都市計畫及建築法令,朝兼具地方特色、耐震及逃生功能之特殊躲避海嘯集合住宅重新規劃設計,使四樓以下之樓層作為商辦、停車場、公用設施等使用,四樓以上之樓層則作為住家使用。一旦大海嘯侵入,民眾可在最短的時間內往高處躲避,不致因緊急逃生的交通問題,尤其是夜間電力設施受損、交通工具不足等情況下而延遲了逃生的機會,同時,身家財產的損失也可降至最低,不致發生重複的災難。

五、日本對防災教育與演練非常重視,才能使311地震海嘯的損害減至最低,若發生在其他國家,災情可能更為慘重。因此,應效法日本加強平時防災教育與反復演習,以因應一旦發生災難時能將傷害降至最低。

六、海嘯防災不能過度依賴海岸保護設施,必須體認大自然力量何其大,人類能力非常有限,千萬不可逆抗,超大自然災害應順天、避禍、減災,普通天然災害方以防災觀念為之。

註:筆者另著「日本311東北地震的省思與檢討」乙書將於2012年3月出版。

 

 

 

圖1 日本311地震東北地區各地地盤移動量   圖2  日本311地震東北地區各地海嘯高及震度
     

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圖3 筆者率隊至日本東北震災現場實際考察情形

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圖4 福貴浦港防波堤311地震災前與災後之空照圖對照

 

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