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研究生: 蔡岱佑
Dai-Yu Tsai
論文名稱: 台灣中部山區道路邊坡崩塌潛勢之比較分析
Comparative Analysis of Landslide Potentials along Mountain Roads in Central Taiwan
指導教授: 廖洪鈞
Hung-Jiun Liao
卿建業
Hung-Jiun Liao Jian-Ye Ching
口試委員: 董家鈞
Jia-Jyun Dong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 358
中文關鍵詞: 高斯過程主成份分析崩塌潛能崩塌機率。
外文關鍵詞: Gaussian-process, principal-components-analysis, potential, probability.
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  • 本研究之目的為建立可預測中部山區道路邊坡崩塌潛能、降雨時崩塌機率之預測模式,採用之分析方法為高斯過程,研究對象為中部地區-台21線及台8線兩條山區道路,另以台18線為比較案例道路。本研究選取民國93至94年間,對台21線造成災害的敏督利、艾利、海棠、馬莎、珊瑚與泰利颱風,以及台8線的敏督利、艾利、海棠、馬莎、泰利與龍王等6個颱風作為研究之致災事件,針對邊坡在各颱風侵襲時所造成之崩塌進行研究。本研究共蒐集及調查157筆訓練案例(其中崩塌案例佔76筆、未崩塌案例佔81筆),並以15項基本因子及1項誘發因子-降雨量,作為分析資料。此外,本研究還利用主成份分析方法將因子數(變數)減少,使其成為只具少數幾個有代表性且互相獨立的線性組合變數(主成份),並利用交互預測模式分析台21線、台8線、和台18線交互預測之結果。分析結果顯示,取最大的六個∼八個主成份,即可解釋變異之70%∼80%,確實可改善多變數所遭受之問題。崩塌濳能預測方面,訓練案例之正判率可提高至96.9%,測試案例之正判率亦可達98.4%,顯示本預測模式應用於中部山區道路具可行性。


    This study proposes a process for evaluating the potential and probability of slope failure along the mountain roads (Routes T-21 and T-8) in central Taiwan during typhoons. Route T-18 is used here as the test case. The typhoons rainfall data gathered in 2004 and 2005 are adopted in this study including Mindulle, Aere, Haitang, Matsa, Sanvu, Longwang, and Tailim. The potential of failure is determined based on the inherent factors of slope. The probability of failure is determined by adding the triggering factor (i.e., rainfall) to the analysis. The statistical models of Gaussian process and discriminant analysis together with 76 failed slope cases and 81 not-yet-failed slopes are used here to carry out the comparative analysis. Although the Gaussian process is more complicated than the latter, the results predicted by Gaussian process show a higher accuracy. So Gaussian process is chosen here to predict where a slope will fail and at what potential and probability. Besides, this study also uses the Principal Components Analysis (PCA) method to reduce the number of multidimensional data sets and lower the dimensions of analysis. The results show that having input 6 to 8 principle components to PCA, the accuracy in predicting the landslides potential for training cases and test cases can be increased to 96.9% and 98.4%, respectively. It indicates that it is feasible to apply the proposed model to the mountain roads in central Taiwan.

    中文摘要Ⅰ 英文摘要Ⅱ 誌謝Ⅲ 目錄Ⅳ 圖目錄Ⅷ 表目錄Ⅹ 第一章 緒論1 1.1研究動機及目的1 1.2研究內容2 1.3論文架構4 第二章 文獻回顧6 2.1邊坡崩塌之類型6 2.2邊坡崩塌之影響因子9 2.2.1自然因子10 2.2.2人為因子12 2.2.3時間因子14 2.2.4影響因子之相關研究15 2.3邊坡崩塌潛勢之相關研究19 2.3.1定性的專家評分法19 2.3.2定量的統計分析法22 2.3.2.1模糊集理論22 2.3.2.2條件或然率分析法23 2.3.2.3不安定指數分析法24 2.3.2.4迴歸分析法25 2.3.2.5類神經網路分析法26 2.3.2.6鑑別分析法28 2.3.2.7高斯過程分析法30 第三章 案例分析與影響因子33 3.1研究對象-中橫公路(台8線)、新中橫公路(台21線) 及阿里山公路(台18線)33 3.1.1研究區域概述33 3.1.2研究範圍及致災事件38 3.2分析案例取得41 3.2.1資料蒐集42 3.2.2現地調查43 3.3影響因子選取及量化45 3.3.1基本因子46 3.3.2誘發因子61 第四章 分析方法與模式建立63 4.1山區道路邊坡崩塌預測模式63 4.1.1各階段預測模式之介紹63 4.1.2各階段預測模式之建立65 4.1.3各階段預測模式之應用68 4.2分析理論69 4.2.1貝氏分析69 4.2.2高斯過程70 4.2.2.1高斯過程在二元分類分析上之應用71 4.2.2.2隨機取樣法-Hybrid Monte Carlo72 4.2.2.3隨機取樣法-Metropolis-Hasting75 4.2.2.4主成份分析76 4.2.3鑑別分析79 4.3分析程式82 4.3.1高斯過程-Software for Flexible Bayesian Modeling82 4.3.2鑑別分析-SPSS for Windows83 第五章 分析結果與討論84 5.1崩塌潛能預測之結果比較84 5.1.1崩塌潛能預測分析結果84 5.1.1.1主成份分析之崩塌潛能預測分析結果89 5.1.2崩塌潛能預測之重要性影響因子91 5.2崩塌機率預測之結果比較94 5.2.1崩塌機率預測分析結果94 5.2.1.1崩塌趨勢圖(Rainfall Fragility Graph)97 第六章 結論與建議99 6.1結論99 6.2建議101 參考文獻103

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