臺灣博碩士論文加值系統

近年來隨著氣候的變遷，極端氣候出現頻率升高，導致複合型災害發生頻率大大增加。2009年莫拉克颱風侵襲台灣，造成台灣中南部地區災情慘重，如小林村遭受滅村，而陳有蘭溪流域內新山村、神木村、東埔村及頭坑溪，由於莫拉克挾帶豪大降雨量，導致山崩、土石流及洪水侵蝕等嚴重災害發生。
本研究旨在建立陳有蘭溪流域河階地危險性評估，以陳有蘭溪流域內40個具有保全對象之河階地進行分析。利用地理資訊系統（Geographic Information System；GIS），將相關圖層進行套疊，萃取出河階地之攻擊岸長度、距斷層距離、距河道距離、土石流潛勢溪流數量、最小比高、平均坡度、地質、侵蝕溝數量及距後方崩塌地距離等9項參數。藉由層級分析法(Analytic Hierarchy Process；AHP)建立各因子關係階層，經由調查結果：河階地前方潛感因子條件考量(0.352)>河階地本身潛感因子條件考量(0.342)>河階地後方潛感因子條件考量(0.306)；保全住戶因子條件考量(0.599)>交通因子條件考量(0.292)>農田因子條件考量(0.109)；其顯示專家學者較偏向於重視河階地前方潛感因子條件考量及保全住戶因子條件考量。根據層級分析(AHP)調查結果之權重，進行河階地各因子配分，再將潛感各因子及保全因子分數加總進行河階地危險評估，本研究將危險度分為高危險、中高危險、中危險及低危險4類，經分析結果，高危險河階地有8個、中高危險河階地有14個、低危險河階地有14個及低危險河階地有4個。
另外，探討河階地經由降雨入滲條件下整體地下水滲流行為，以及邊坡滑動潛勢。本文以GEO-SLOPE為分析工具，並以頭坑溪階地I為例，根據莫拉克颱風時雨量進行一般克利金分析及雨場分割設計，以Seep/W滲流分析模式，進行降雨入滲之分析，再以Slope/W邊坡穩定分析模式計算出安全係數。此外，本研究以暴雨頻率年所分析結果，將重現期距雨量帶入模式中，以進而探討河階地在不同降雨條件下的穩定性情形。

In recent years, along with the climate changes, there is an increasing frequency on the extreme weather, and the rate of composite disasters is greatly increased as well. For example, in 2009, when Typhoon Morakot intruded Taiwan, there were severe disasters in both central and southern parts of Taiwan, including incidents as the whole village of Hsiaolin was wiped out, and occurrences of severe disasters, such as landslides, debris flows and flooding erosions due of the extreme heavy rainfalls by Typhoon Morakot to the areas within Chenyoulan River, namely Hsinshan Village, Sheng Mu Village, Dongpu Village and Toukeng Creek.
The purpose of this study is to establish hazard assessment for the river terraces along Chenyoulan River, and to make analysis of 40 river terraces with are secured objects within Chenyoulan River. Using Geographic Information System (GIS), to make overlapping on the related graphic layers, and to make extract of 9 parameters for river terraces-length to attack shore, distance away from fault, distance from river channel, number of creeks and streams with possibility of debris flows, height above stream level, average slope degree, geology, number of erosion ditch, and distance away from landslide area behind. Through Analytical Hierarchy Process (AHP), to establish relationship levels for the various factors, and with the finding results as: river terraces front potential factor condition consideration (.352)>river terraces its own potential factor condition consideration(.342)> river terraces back potential factor condition consideration(.306); secured resident factor condition consideration (.599)>traffic factor condition consideration(.292)> farming land factor condition consideration(0.109); this indicates that the expert scholars put more emphasis on the river terraces front potential conditions as well as the secured resident factor condition considerations. According to the weight found by AHP analysis results, to make grading for the various factors of the river terraces, to then work on the hazard assessment for the river terraces with totaling of both potential trend of the various factors as well as the secured factors, moreover, the research divides its critical levels into high, medium-to-high, medium, and low, furthermore, by the analytical results, there are 8 high level river terraces, 14 medium-to-high level river terraces;14 medium level river terraces , and 4 low level river terraces.
In addition, to make investigation of the overall ground water seepage behaviors through the conditions of rainfall infiltration, as well as what the propensity on the movement of side slopes are. In the study, using GEO-SLOPE numerical model as analytical tool, taking the example of Toukeng Creek Terrace I, according to the rainfalls condition during the Typhoon Morakot, to make general analysis by Kriging Method as well as rainfall threshold partition design, moreover, using Seep/W infiltration analysis model, to work on the infiltration analysis on the rainfalls during Typhoon Morakot, and to make calculation of safety coefficient by Slope/W or slope stability analysis model. Besides this, with the analytical results on the various frequencies frequency of heavy rainfall, to once again bring different duration of rainfall into the model, in order to further investigate the stability under different rainfall conditions for river terraces.

摘要.................................................I
ABSTRACT. ..........................................III
誌謝.................................................V
目錄...............................................VII
表目錄..............................................XI
圖目錄............................................XIII
第一章 緒論........................................1
1.1前言 ............................................1
1.2研究動機與目的..................................2
1.3研究內容........................................4
1.4研究方法與研究流程..............................5
第二章 文獻回顧....................................9
2.1河階地之定義....................................9
2.2潛感因子.......................................12
2.2.1攻擊岸.....................................12
2.2.2距斷層距離.................................13
2.2.3距河道距離.................................14
2.2.4潛勢溪流...................................15
2.2.5最小比高...................................17
2.2.6平均坡度...................................19
2.2.7地質.......................................20
2.2.8侵蝕溝.....................................21
2.2.9距崩塌地距離...............................22
2.3保全因子.......................................23
2.4國內雨型之研究.................................25
2.5河階地災害類型.................................29
2.6河階地類型.....................................32
第三章 研究區域...................................41
3.1研究區域.......................................41
3.2陳有蘭溪地理與地形.............................41
3.3河階地介紹.....................................50
第四章 資料分析...................................82
4.1層級分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP)...82
4.1.2 層級分析法之流程.........................83
4.1.3層級分析法之步驟..........................84
4.2河階地參數萃取.................................89
4.3河階地資料.....................................95
4.4 AHP 專家問卷設計.............................102
4.4.1問卷設計之目的...........................102
4.4.2問卷設計之架構...........................102
4.4.3問卷調查結果分析.........................105
4.5配分方式......................................113
4.5.1常態分佈.................................113
4.5.2各因子配分...............................114
第五章 河階地評估結果............................118
5.1潛感因子評分結果..............................118
5.2保全因子總分..................................125
5.3河階地危險評估................................127
5.4河階地災害歷史................................134
5.4.1 SPOT衛星影像比對........................134
5.4.2歷史災害比對.............................142
5.4.3高危險河階地.............................144
5.4.4中高危險河階地...........................149
5.4.5中危險河階地.............................153
5.4.6低危險河階地.............................154
第六章 河階地之穩定性分析........................155
6.1研究區域概況..................................155
6.2研究方法......................................156
6.2.1數值程式簡介.............................156
6.2.2案例模擬分析.............................157
6.3河階地數值模擬分析結果與探討..................185
6.3.1莫拉克颱風時雨量分析結果與討論...........185
6.3.2重現期距雨量分析結果與討論...............187
第七章 結論與建議................................190
7.1結論..........................................190
7.2建議..........................................191
參考文獻...........................................192
附錄 A歷年颱風災害資料表...........................200
附錄 B陳有蘭溪歷史災情.............................203
附錄 C層級分析法專家問卷...........................215
附錄 D 101年土石流警戒基準值明細表.................231

表目錄
表2-1河階地種類....................................................................................10
表2-2 土石流潛勢溪流數量之統計表(引用土石流防災資訊網)...........16
表2-3 地形面簡稱及說明........................................................................18
表2-4 河階地比高(引用陳育祈，2010)..................................................19
表2-5 研究區域地質簡介(引用陳育祈，2010)......................................21
表2-6 保全因子配分表(引用林美聆，2003)..........................................24
表2-7 六種雨場分割方法........................................................................26
表2-8 災害類型.......................................................................................29
表2-9 陳有蘭溪主河道各別階地特徵(修改自趙秋益，2002)...............33
表2-10 和社溪個別階地特徵(修改自趙秋益，2002)............................35
表2-11 沙里仙溪個別階地特徵(修改自趙秋益，2002).........................36
表3-1 陳有蘭溪流域高程表(引用林基源，2003)..................................43
表3-2 陳有蘭溪流域坡度表(引用林基源，2003)..................................43
表3-3 研究區域河階地面積....................................................................44
表4-1AHP評估尺度意義及說明(引用褚志鵬，2009)...........................85
表4-2 成對比較矩陣................................................................................86
表4-3n階數與隨機指標R.I.值...............................................................87
表4-4 相關圖幅資料................................................................................95
表4-5 河階地潛感因子............................................................................96
表4-6 四十個河階地統計資料................................................................99
表4-7 河階地危險因子表......................................................................100
表4-8 河階地潛感因子評估分析結果表...............................................109
表4-9 河階地保全因子評估分析結果表...............................................110
表4-10 各因子平均值及表準偏差........................................................114
表4-11 各項因子配分表........................................................................117
表4-12 地質岩性危險度基準之預訂(土石流年報，2003) ...................117
表5-1河階地潛感總分..........................................................................118
表5-2潛感分類表..................................................................................120
表5-3各河階地潛感統計表...................................................................121
表5-4 河階地保全總分..........................................................................125
表5-5 河階地危險度評估......................................................................127
表5-6 危險度評估表..............................................................................128
表5-7 各河階地危險度統計表..............................................................130
表5-8 河階地歷史災情統計..................................................................142
表6-1 材料參數.....................................................................................161
表6-2 望鄉雨量站一日暴雨分析表......................................................174
表6-3 和社雨量站一日暴雨分析表......................................................175
表6-4 信義雨量站一日暴雨分析表......................................................176
表6-5 溪頭雨量站一日暴雨分析表......................................................177
表6-6阿里山雨量站一日暴雨分析表..................................................178
表6-7 新高口雨量站一日暴雨分析表..................................................179
表6-8500年重現期位序法設計雨.....................................................184

圖目錄
圖1-1 溪流兩岸崩滑之機理示意圖(王昭雯，2005)................................1
圖1-2 複合型災害(引用陳亮全，2011)....................................................2
圖1-3 河階地危險度評估之研究流程圖...................................................6
圖1-4 河階地穩定性分析之研究流程圖...................................................8
圖2-1河階示意圖......................................................................................9
圖2-2階地橫剖面與下切過程推演圖（引用自龔琪嵐，2002）..........10
圖2-3 階地類別及其演育過程示意圖（引用自張石角，1990）..........11
圖2-4 道路臨河川凹岸之沖刷示意圖....................................................13
圖2-5 土石流潛勢溪流影響範圍(黃志偉、賴文益，2009)...................17
圖2-6 比高示意圖(引用陳育祈，2010)..................................................17
圖2-7 坡面侵蝕程度與等高線彎曲程度之關係(張石角，1992)...........22
圖2-8 前期有效降雨量示意圖................................................................27
圖2-9 六種方法分割神木村雨量站於莫拉克颱風雨場所取得之延時範圍(賴銘峰，2010).....................................................................................27
圖2-10 降雨之雨型(引用姚善文，2001)................................................28
圖2-11 頭坑溪衛星影像..........................................................................31
圖2-12 頭坑溪階地I、II兩岸遭受侵蝕.................................................31
圖2-13 新山村河岸遭受洪水沖蝕..........................................................31
圖2-14 望鄉階地遭受洪水侵蝕..............................................................31
圖2-15 陳有蘭溪下游段河階地類型分布圖(修改自趙秋益，2002).....37
圖2-16 陳有蘭溪中游段河階地類型分布圖(修改自趙秋益，2002).....38
圖2-17 和社溪流域段河階地類型分布圖(修改自趙秋益，2002).........39
圖2-18 陳有蘭溪溪上游段河階地類型分布圖(修改自趙秋益，2002).40
圖3-1 陳有蘭溪流域高程分布圖............................................................45
圖3-2 陳有蘭溪流域坡度分布圖............................................................46
圖3-3 陳有蘭溪流域坡向分布圖............................................................47
圖3-4 陳有蘭溪流域土石流潛勢溪流分布圖.........................................48
圖3-5研究區域河階地分布圖................................................................49
圖3-6 土石流潛勢溪流歷史發生次數....................................................70
圖3-7 河階地分佈地形圖........................................................................71
圖3-8 河階地分佈地形圖........................................................................72
圖3-9 河階地分佈地形圖........................................................................73
圖3-10 河階地分佈地形圖......................................................................74
圖3-11 河階地分佈地形圖......................................................................75
圖3-12 河階地分佈地形圖......................................................................76
圖3-13 河階地分佈地形圖......................................................................77
圖3-14 河階地分佈地形圖......................................................................78
圖3-15 河階地分佈地形圖......................................................................79
圖3-16 河階地分佈地形圖......................................................................80
圖3-17 河階地分佈地形圖......................................................................81
圖4-1 層級分析法層級架構圖................................................................82
圖4-2 層級分析法流程圖(修改自徐璋杰，2009)..................................83
圖4-3 和社階地攻擊岸............................................................................90
圖4-4 和社階地斷層距離........................................................................91
圖4-5 和社階地河道距離........................................................................91
圖4-6 和社階地潛勢溪流........................................................................92
圖4-7 和社階地最小比高........................................................................92
圖4-8 和社階地坡度................................................................................93
圖4-9 和社階地地質................................................................................93
圖4-10 和社階地侵蝕溝數量..................................................................94
圖4-11 和社階地距後方崩塌地之距離...................................................94
圖4-12 潛感因子之評估條件及相關因子層級架構圖.........................103
圖4-13 保全因子之評估條件及相關因子層級架構圖.........................104
圖4-14 有效問卷與無效問卷百分比....................................................105
圖4-15 潛感因子各項目標層之權重圖................................................108
圖4-16 保潛因子各項目標層之權重圖................................................109
圖4-17 潛感因子評估主項目之條件考量權重評估值比較圖.............110
圖4-18 河階地前方潛感因子之條件考量權重評估值比較圖..............111
圖4-19 河階地本身潛感因子之條件考量權重評估值比較圖..............111
圖4-20 河階地後方潛感因子之條件考量權重評估值比較圖.............112
圖4-21 保全因子評估主項目之條件考量權重評估值比較圖.............112
圖4-22 平均數正負1~3個標準偏差範圍............................................114
圖4-23 區間映射法示意圖....................................................................117
圖5-1河階地潛感統計圖......................................................................120
圖5-2河階地潛感因子分佈圖..............................................................123
圖5-3 危險度分類示意圖......................................................................129
圖5-4河階地危險度統計圖..................................................................129
圖5-5 河階地危險度分佈圖..................................................................132
圖5-6 賀伯颱風、桃芝颱風時期衛星影像...........................................135
圖5-7 72水災、莫拉克颱風時期衛星影...............................................136
圖5-8(a) 米籠坑階地賀伯災前面積示意圖..........................................137
圖5-8(b) 米籠坑階地賀伯災後面積示意圖..........................................137
圖5-8(c) 米籠坑階地桃芝災後面積示意圖..........................................138
圖5-8(d) 米籠坑階地72災後面積示意圖............................................138
圖5-8(e) 米籠坑階地莫拉克災後面積示意圖......................................139
圖5-9(a) 米籠坑階地賀伯前後面積變化示意圖..................................139
圖5-9(b) 米籠坑階地賀伯後與桃芝後面積變化示意圖.......................140
圖5-9(c) 米籠坑階地桃芝後與72後面積變化示意圖.........................140
圖5-9(d) 米籠坑階地72後與莫拉克後面積變化示意圖.....................141
圖5-10 米籠坑階地五個時期面積變化示意圖.....................................141
圖5-11 郡坑溪階地I五個時期面積變化示意圖..................................145
圖5-12 郡坑溪階地I照片.....................................................................146
圖5-13 郡坑溪階地II五個時期面積變化示意圖................................147
圖5-14 郡坑溪階地II照片...................................................................148
圖5-15 米籠坑階地照片........................................................................150
圖5-16 頭坑溪階地I五個時期面積變化示意圖..................................151
圖5-17土石流潛勢溪流DF202災前災後比較圖................................152
圖5-18 新鄉階地照片............................................................................153
圖5-19農富坪橋災前、災後衛星影像圖.............................................154
圖6-1 頭坑溪階地I位置圖...................................................................155
圖6-2 河階地剖面位置..........................................................................158
圖6-3 現地勘查地質..............................................................................159
圖6-4 地質剖面圖..................................................................................159
圖6-5 模式建立及邊界條件建置..........................................................160
圖6-6 粘土質砂粒徑分布曲線..............................................................161
圖6-7 粘土質砂體積含水特徵曲線量函數...........................................162
圖6-8 砂質頁岩岩層體積含水特徵曲線量函數...................................162
圖6-9 粘土質砂水力傳導函數..............................................................163
圖6-10 砂質頁岩岩層水力傳導函數....................................................163
圖6-11 莫拉克颱風路徑圖(中央氣象局)..............................................164
圖6-12 臺灣颱風降雨與世界最高降雨紀錄(賴銘峰，2010)...............165
圖6-13 以分法五分割研究區域之雨量資料.........................................166
圖6-14 降雨分析延時範圍....................................................................167
圖6-15 暴雨頻率年雨量分析流程........................................................173
圖6-16 望鄉雨量趨勢線........................................................................180
圖6-17 和社雨量趨勢線........................................................................180
圖6-18 信義雨量趨勢線........................................................................181
圖6-19 溪頭雨量趨勢線........................................................................181
圖6-20 阿里山雨量趨勢線....................................................................182
圖6-21 新高口雨量趨勢線....................................................................182
圖6-22 研究區域雨量趨勢線................................................................183
圖6-23 降雨延時24小時總降雨量500年重現期之位序法設計雨型185
圖6-24 SEEP/W滲流向量及壓力水頭分布計算結果(第四天).............186
圖6-25 莫拉克時雨量與安全係數關係................................................187
圖6-26 研究區域所預測之重現期距時雨量分布.................................188
圖6-27 重現期距時雨量與安全係數關係圖.........................................189
圖6-28 高滲透係數(4.2*10-5m/sec)土壤重現期距雨量與安全係數比較圖.................................................................................................................189

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