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火山噴火時における避難施設の適正な配置計画に関する数理モデルの開発とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K12828
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 社会システム工学・安全システム
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

田中 健一  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90408724)

研究分担者 鳥海 重喜  中央大学, 理工学部, 准教授 (60455441)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード施設配置問題 / 数理最適化 / 避難モデル / 退避壕 / 火山災害 / 最適化 / 避難施設 / 最適化モデル / 時空間ネットワーク / 最適配置問題 / 数理モデル / 火山 / アルゴリズム
研究成果の概要

火山噴火の際に,登山者や周辺住民が安全に避難するための避難施設の配置方法を決定する数理モデルを構築した.特に,噴火時にランダムに飛来する噴石を,確率モデルを用いて表現し,登山者が退避壕に安全に避難する経路を求めるための問題を定式化した.その上で,避難者が最も安全な経路を選択した場合に,期待避難者数を最大化する配置問題,避難困難地点の避難確率を最大化する問題,一定の避難確率を保証する条件下で最小の施設数を求める問題等を構築し,最適解の特徴を比較した.さらに噴石の飛来の密度が噴火口からの距離と時間に依存して変化することに着目し,時空間ネットワークを用いた拡張モデルを構築した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

実際の現場において退避壕の具体的な配置計画を立てる際には,火山の特性,登山者や周辺住民の人口分布,予算総額などの,各事例に特化した様々な要因を考慮する必要がある.一方で,基礎となる数理モデルを構築した上で,最適な計画案を導くための枠組みを整備することも重要な課題であるが,こうした試みはこれまで十分になされてこなかった.本研究は,オペレーションズ・リサーチの分野で古くから研究されてきた,施設配置問題の枠組みを土台として,退避壕を適切に整備するための新しい問題を構築し,火山防災対策に資するための基礎となる数理モデル構築を行った.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Optimization models for shelter site location in the event of volcanic eruption2019

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Tanaka and Shigeki Toriumi
    • 学会等名
      International Symposium on Scheduling 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 噴石シェルターの適正な配置計画に関する数理モデル2018

    • 著者名/発表者名
      田中健一,鳥海重喜
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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