１．既存延焼シミュレーションモデル
４系統に整理できる
① 東京消防庁・消防研究センター系
現在、実務で広く利用されている延焼シミュレーションモデル群であり、市街地延焼シミュレーション、地震火災被害想定、地域防災計画策定、消防活動支援システムなどで活用されている。
特徴は、建物から建物への延焼時間を計算する点にある。入力として建物構造、建物間距離、風速、風向等を与え、各建物の着火時刻や焼失時刻を計算することで、時系列の延焼状況を予測する。
消防研究センターで運用されているモデルでは、東京消防庁が開発した1989年の延焼速度式を基礎としており、風速補正、時間差出火、延焼阻止線などを考慮することができる。また、実務利用を前提としているため、計算速度を重視し、建物構造を木造・耐火造に単純化し、階数を2階建て固定とするなどの近似が用いられている。
② 浜田式・堀内式の経験式
戦後の大火事例や市街地火災事例の分析から導かれた経験的な延焼速度式である。
入力として、木造率、建ぺい率、風速などの地区特性を用い、火災前線が単位時間当たりにどの程度進行するかを推定する。建物単位の延焼を計算するのではなく、地区全体としての延焼速度を推定する点に特徴がある。
大火事例から導出された経験式であるため、飛び火や火炎の相互作用などの影響が統計的に含まれている可能性がある。
計算が容易であり、広域被害想定や概略評価に適しているが、個別建物の焼失過程や延焼経路を再現することはできない。
③ セルオートマトン(CA)
空間を格子状のセルに分割し、各セルに「燃焼中」「未燃」「焼失」などの状態を与え、隣接セルへの伝播を計算するモデルである。
入力として、風向、風速、土地利用、建物密度などを与え、近傍セルへの延焼確率を計算する。
実装が比較的容易であり、大規模な市街地を高速に計算できることから、多くの研究で採用されている。
一方、格子ベースのモデルでは建物形状や道路形状が単純化されるため、建物単位の精密な延焼表現には向かない。ただし、近年では建物ポリゴンやネットワークモデルと組み合わせた発展型も提案されている。
④ パーコレーション
パーコレーションモデルは、都市や地区を「燃え広がり得る要素の連結構造」として捉えるモデルである。建物またはセルをノード、建物間の延焼可能性をリンクとして表現し、一定の接続確率または延焼可能条件を与えることで、火災が局所的にとどまるか、地区全体へ連結して拡大するかを評価する。
このモデルの特徴は、個々の建物間の詳細な延焼時間を求めることよりも、「延焼可能な経路がどの程度つながっているか」を評価する点にある。木造建物の密集、狭い隣棟間隔、道路や空地による分断、耐火建物の配置などは、延焼ネットワークの接続性を変化させる要因として扱うことができる。
特に重要なのは、ある条件を超えると延焼範囲が急激に拡大する臨界現象（Percolation Threshold）を表現できる点である。木造率、建物間距離、風条件、同時多発出火などの変化によって、局所火災が大規模火災へ移行する条件を分析することができる。
また、ネットワーク解析との親和性が高く、延焼を媒介する建物、延焼拡大を阻止する建物、地区全体の延焼連結性を支配するボトルネック建物の抽出に利用できる。
一方で、火炎、放射熱、飛び火、煙流動、消防活動などの物理過程を直接表現するものではなく、延焼時間の再現性にも限界がある。そのため、実務的な延焼予測モデルとして単独利用するよりも、建物間延焼モデルやセルオートマトンモデルと組み合わせて、地区の延焼構造や脆弱性を評価する補助的手法として利用されることが多い。
２．既存モデルの課題
- 既存モデルの課題
- PLATEAUを用いた三次元延焼モデルの考え方
- ビジュアル（FireScope）設計