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研究生: 胡逸舟
I-Chou Hu
論文名稱: 降雨引致山區道路邊坡崩塌潛勢之研究-以阿里山公路為例
Potential of Rainfall Induced Landslide along a Mountain Road - Alishan Mountain Road in Taiwan
指導教授: 廖洪鈞
Hung-Jiun Liao
口試委員: 林宏達
none
秦中天
none
林銘郎
none
董家鈞
none
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 203
中文關鍵詞: 高斯程序主成份分析邊坡崩塌潛勢阿里山臺灣
外文關鍵詞: Alishan
相關次數: 點閱:165下載:23
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  • 暴雨所引致之邊坡崩塌一直都是山區道路維護工程上,所必須面對之重要課題。本研究收集分析九二一集集地震後桃芝、納莉及敏督利等三個颱風侵襲臺灣期間,阿里山公路沿線上邊坡所發生之38筆崩塌及48筆未崩塌邊坡案例之邊坡特性、集水區面積、地層種類、植生以及降雨等資料,從中篩選出邊坡崩塌影響因子,作為建立邊坡崩塌機率模式之依據。由於降雨為崩塌機率模式中唯一具有變動性之誘發因子,另為適切地反映阿里山公路區域降雨特性,本研究採用反距離權重法,建立一個區域雨量模式。經與公路沿線五座雨量觀測計之觀測資料比對後,確認該雨量模式之適用性,並選擇一個以72小時累積雨量為基礎之降雨參數,作為代表降雨之影響因子。於建立邊坡崩塌機率模式之前,先以主成分分析法針對降雨以外之影響因子進行分析,獲得影響邊坡崩塌主控成份。之後再合併降雨參數,根據貝氏分類理論及高斯程序建立邊坡崩塌積率模式,決定公路沿線邊坡崩塌之雨量因子門檻值,作為邊坡維護優先順序之參考依據。最後本研究將以阿里山公路於莫拉克颱風期間崩塌之邊坡為例,說明該門檻值對於暴雨引致邊坡崩塌預警之應用。


    Rainfall induced landslide has been a major issue for the mountain road mitigation. To determine the mitigation priority of the roadside slopes, a probabilistic model to evaluate the stability of the landslide, especially the up-slopes failure, is proposed in this study. This model is developed using Bayesian classification theorem, historical rainfall and landslide data, and an artificial intelligence skill – Gaussian process. The slope database to establish the model includes 48 not-failed slopes and 38 post Chi-Chi earthquake landslides occurred during typhoons. All the slope data were collected from the roadside slopes along the Aishan mountain road in Taiwan. Parameters needed for this model include the up-slope features, catchment area, lithology, vegetation coverage and rainfall data. Among the parameters, rainfall is considered to be the triggering factor of landslide and estimated based on a local rainfall model by an elevation modified inverse distance weighting method. In addition, each slope has also demonstrated a unique failure probability relationship with the 72-hour accumulated rainfalls. Such a relationship is adopted to define a threshold rainfall factor which is used as an index to estimate the likelihood of landslide occurrence under a rainfall event. Using the threshold rainfall factor of each slope, a priority list is proposed for the mitigation of roadside up-slopes along the Alishan mountain road. Finally, a possible application of the threshold rainfall to landslide warning is demonstrated with landslides during Morakot typhoon.

    目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XI 符號 XII 第一章 緒論 1 1.1研究動機及目的 1 1.2研究方法 2 1.3論文架構 3 第二章 文獻回顧 5 2.1邊坡崩塌影響因子 5 2.1.1自然因素 6 2.1.2人為因素 7 2.1.3誘發因素 9 2.1.4導致邊坡崩塌之重要影響因子 9 2.2邊坡崩塌潛勢分析方法 10 2.2.1定性評分法 11 2.2.2定量分析法 13 2.3阿里山公路邊坡崩塌之相關研究 14 2.3.1邊坡崩塌特性 14 2.3.2邊坡崩塌影響因子 18 2.4降雨事件模式之相關研究 19 第三章 分析案例與邊坡崩塌影響因子 33 3.1研究區域-阿里山公路 33 3.1.1研究區域概況 33 3.1.2研究區域重大颱風災害事件 38 3.1.3研究範圍與致災事件之選定 38 3.2分析案例 41 3.2.1崩塌案例蒐集 41 3.2.2現地檢視 41 3.3影響因子選取與量化 42 3.3.1自然因子 43 3.3.2人為因子 49 3.3.3誘發因子 49 第四章 分析方法 51 4.1主成份分析 51 4.1.1基本原理 52 4.2貝氏推論 55 4.2.1頻次推論與貝氏推論 56 4.2.2貝氏原理 57 4.2.3貝氏推論 59 4.3高斯程序二元分類分析 61 4.3.1高斯程序與預測 61 4.3.2高斯程序二元分類分析 64 4.3.3 Hybrid Monte Carlo隨機取樣法 69 第五章 雨量模式與雨量因子 73 5.1研究區域雨量觀測 74 5.2參考雨量事件與反距離權重雨量模式 76 5.2.1參考雨量事件 77 5.2.2反距離權重雨量模式 82 5.3觀測雨量與反距離權重雨量模式結果比較 83 5.4高程修正反距離權重雨量模式(MIDW) 87 5.5 MIDW雨量模式之假設檢定 89 5.6雨量因子-雨量指數MA72 93 第六章 邊坡崩塌機率模式與分析結果之應用 104 6.1邊坡崩塌機率模式 104 6.1.1邊坡崩塌影響因子之主成份分析 105 6.1.2邊坡崩塌主控成份之決定方式 108 6.1.3邊坡崩塌機率模式之建立 109 6.2邊坡崩塌特性(LPC)曲線 110 6.3邊坡崩塌機率分析結果之應用 112 6.3.1邊坡崩塌雨量因子門檻值之決定 112 6.3.2邊坡維修護優先順序 118 6.3.3邊坡崩塌之預警能力 121 第七章 結論與建議 128 7.1結論 129 7.2建議 129 參考文獻 130 附錄 附錄A 86個邊坡案例之影響因子量化資料 139 附錄B 參考氣象觀測站 145 附錄C IDW推測雨量與觀測雨量比較結果 146 附錄D 86個邊坡案例之觀察分數X 152 附錄E 86個邊坡案例之觀察標準分數Z 156 附錄F 172個訓練案例-邊坡崩塌機率模式 160 附錄G 邊坡崩塌特性(LPC)曲線 167 附錄H 上邊坡破壞崩塌類型範例照片(摘自趙衛君,2005) 182

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