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研究生: 黃聖詠
Sheng-Yung Huang
論文名稱: 邊坡整治工法經濟效益評估模式之研究
Economic Evaluation Model for Slope Treatments
指導教授: 鄭明淵
Min-Yuan Cheng
口試委員: 陳維東
none
陳鴻銘
none
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: 141
中文關鍵詞: 邊坡擋土工法崩塌機率風險分析災損評估
外文關鍵詞: Slope, Mountain-Roads, Probability of Landslides, Risk Analysis, Damage Evaluation
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道路建設為交通建設之主要項目,而台灣為一島嶼國家,山區道路比例相對較高,且位處環太平洋地震帶,地震頻繁土石鬆動,若遭受豪雨或颱風侵襲,常會造成土石崩落與邊坡崩塌等災害,將危及山區道路用路人之生命財產安全,並破壞各項建設而造成損失。但由於山區道路維護資源有限,無法同時針對所有邊坡進行維護,故需對邊坡整治需求程度排序,因此尋找出邊坡整治需求的先後順序是一個極為重要的課題。
本研究運用風險評估概念,建置適合台灣地區的本土化山區道路維護需求評估模式,模式中以量化方式評估山區道路之災損風險,用以輔助公路養護單位決定邊坡整治順序。且運用過往工程記錄或類似工程案例,彙整適用之工法種類以供邊坡整治工程之經濟效益評估,因此本模式乃針對高災損風險區域進行改善,並有效運用有限資源提升山區道路之經濟效益與用路安全。
本研究「邊坡整治工法經濟效益評估模式」包含三個評估模式,主要為「觀光損失風險評估模式」,以評估於邊坡崩塌時在觀光方面的損失,並彙整文獻[1]中之「生命損失風險評估模式」與「交通運輸損失風險評估模式」。根據此風險評估模式,完整評估出每年道路邊坡崩塌風險值,以排序出各路段風險值等級。以經濟產業風險面而論,本文根據模式之評估結果,並結合各種邊坡整治工法之施工成本,來進行經濟性評估。找出最需整治之邊坡及最適合的整治工法組合,並就生命、運輸及經濟三個層面達成邊坡維護效益之最佳化。
本研究亦建立一「邊坡整治工法經濟效益評估系統」,用以提供公路養單位在最短時間內概算出受損道路可能之災損值與適用工法之選項,以及時進行道路維護工作之經濟效益評估。
本研究具體成果,主要計有:
(1)結合各種災害損失風險值,評估出邊坡風險狀態,並針對山區道路整治需求的重要度進行排序。
(2)本研究將邊坡工法基本資料結合風險值進行經濟效益評估,建立出最適整治工法選擇模式。
(3)本研究蒐集工法資料與建立「觀光損失評估模式」,結合文獻[1]之「生命損失評估模式」及「交通運輸損失評估模式」,完整建立出「邊坡整治工法經濟效益評估系統」。
(4)建立一及時的「邊坡整治工法經濟效益評估系統」,並結合GIS圖資,以協助使用者以視覺化方式進行判讀。


Landslides along the mountain roads of Taiwan often occurred during or after strong earthquake or typhoon induced heavy rainfall that not only cause interruption of road traffic but also cause damage to vehicles and people. Due to the resource limitation of government, the overall assessments and maintenance of all road slops can not be fulfilled. Priority of road for maintenance is a crucial task for road maintenance department to identify.

The purposes of this research are to develop an assessment model for the landslide risk and to make strategies to maintain or repair the slopes. To aim Both needs to take into account the environmental conditions of the slopes, the engineering measures for stabilizing road slopes, the transportation issues, the human concerns, and the tourism effect when dealing with the slopes maintenance along the mountain roads.

This study developed an Slope Treatments Economic Evaluation System to enhance the effectiveness and efficiency of decision making. To Consider the probability of landslides, temporal probability, spatial impact probability, the value of human life, transportation time increased, and travel cost due to alternative route etc., and then the loss of life and transportation and tourism can be calculated. Based on the value of risk, and the risk acceptance criteria for loss of life, that could provides assistance for road maintenance department to determine the priority of mountain roads for maintenance. According to the environment conditions of the slopes, suitable slope treatments plans were advanced by system.

目錄 摘要 I 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3研究範圍與限制 3 1.4研究流程與方法 3 1.5論文架構 6 第二章 文獻回顧 8 2.1災損風險評估 8 2.1.1生命損失風險 11 2.1.2交通運輸損失風險 13 2.1.3災損風險評估標準 15 2.2地理資訊系統 16 2.2.1地理資訊系統之簡介與發展 16 2.2.2地理資訊系統之基本功能 17 2.3 邊坡保護工法簡介 19 第三章 觀光損失風險評估方法 21 3.1 地區基本資料 21 3.1.1 經濟產業狀況 21 3.1.2 產業與交通關聯性 22 3.2 觀光損失風險評估方法 23 3.2.1降雨頻率與邊坡崩塌機率 25 3.2.2觀光損失 28 第四章 案例資料統計分析 32 4.1案例蒐集與彙整 32 4.1.1 研究區域概述 32 4.1.2 重大災害歷史 34 4.1.3 研究範圍及致災事件選定 36 4.1.4 案例資料蒐集 37 4.2 觀光資料統計 42 4.2.1 崩塌體積 42 4.2.2 觀光人次 42 4.2.3 觀光消費 43 第五章 道路邊坡崩塌災損風險評估模式之建立 44 5.1觀光損失風險評估模式之建立 44 5.1.1模式架構確立 44 5.1.2觀光損失風險值 46 5.2道路邊坡重要度排序 48 第六章 邊坡整治工法經濟效益估模式之建立 51 6.1 邊坡工法資料蒐集彙整 51 6.1.1 邊坡工法選用因子 51 6.1.2 邊坡整治工法彙整 52 6.2 邉坡整治工法經濟效益評估模式之建立 54 6.2.1 邊坡崩塌前經濟效益評估模式架構確立 54 6.2.2 邊坡崩塌後經濟效益評估模式架構確立 56 第七章 系統規劃與發展 58 7.1 研擬系統發展概念 58 7.1.1 對話介面 59 7.1.2 資料管理 60 7.1.3 模組管理 61 7.2系統功能架構擬定 62 7.3定義系統應用模式 63 7.4系統開發工具 64 7.5系統功能規劃與發展 65 7.5.1道路邊坡案例資料管理模組 66 7.5.1.1模組功能規劃 66 7.5.1.2模組功能發展 67 7.5.2災損風險評估模組 70 7.5.2.1模組功能規劃 70 7.5.2.2模組功能發展 72 7.5.3經濟效益評估模組 75 7.5.3.1模組功能規劃 75 7.5.3.2模組功能發展 76 7.5.4評估模式管理模組 82 7.5.4.1模組功能規劃與發展 82 7.5.5使用者帳號管理模組 84 7.5.5.1模組功能規劃與發展 84 7.6 道路邊坡崩塌災損風險評估系統整合使用程序 86 第八章 系統操作示範 89 8.1系統主畫面與功能選單 89 8.2道路邊坡案例資料管理 90 8.2.1道路邊坡案例資料新增 92 8.2.2道路邊坡案例資料刪除 95 8.2.3道路邊坡案例資料修改 96 8.2.4道路邊坡案例資料查詢 97 8.3道路邊坡崩塌災損風險評估 101 8.3.1災損風險評估 101 8.3.2查詢評估資料 103 8.3.3刪除評估資料 105 8.3.4風險分佈圖 106 8.4邊坡整治工法經濟效益評估 108 8.4.1邊坡工法資料管理 111 8.4.2邊坡崩塌前經濟效益評估 114 8.4.3崩塌後經濟效益評估 118 8.4評估模式管理 123 8.4.1評估參數管理 124 8.4.2迴歸模型管理 127 8.5使用者帳號管理 130 第九章 結論與建議 131 9.1結論 131 9.2建議 131 參考文獻 133 附錄一 生命損失風險 136 附錄二 交通運輸損失風險 139 附錄三 道路邊坡風險評等 141 圖目錄 圖1.1 研究流程 3 圖2.1災損風險評估流程 9 圖2.2生命損失風險評估模式流程 12 圖2.3交通運輸損失風險評估模式應用程序 14 圖2.4全球性安全量化指標 16 圖3.1邊坡崩塌影響旅客事件程序示意圖 24 圖3.2邊坡崩塌影響旅客事件程序、評估參數與意義 25 圖4.1 阿里山公路位置圖 32 圖4.2 阿里山雨量站之歷年雨量統計圖 33 圖4.3 阿里山雨量站之月平均雨量統計圖 34 圖4.4 研究範圍及現場調查點位置圖 37 圖5.1觀光損失風險評估模式流程 45 圖6.1邊坡崩塌前經濟效益評估模式應用流程 55 圖6.2邊坡崩塌後經濟效益評估模式應用流程 57 圖7.1系統初步規劃工作及流程 58 圖7.2系統發展概念示意圖 59 圖7.3系統架構 62 圖7.4系統應用模式 64 圖7.5系統作業環境 65 圖7.6系統功能架構 66 圖7.7道路邊坡案例資料管理模組功能架構 66 圖7.8道路邊坡案例資料管理模組發展流程 67 圖7.9災損風險評估模組功能架構 71 圖7.10災損風險評估模組發展流程 73 圖7.11 經濟效益評估模組功能架構 75 圖7.12邊坡工法基本資料管理發展流程 76 圖7.13新增評估資料管理發展流程 78 圖7.14刪除評估資料管理發展流程 80 圖7.15最佳化排序管理發展流程 81 圖7.16評估參數組合與迴歸模型管理模組功能架構 83 圖7.17使用者帳號管理模組功能架構 84 圖7.18道路邊坡崩塌災損風險評估系統整合流程 88 圖8.1使用者登入頁畫面 89 圖8.2系統主畫面 90 圖8.3道路邊坡案例資料管理畫面 90 圖8.4天然災害紀錄管理畫面 91 圖8.5邊坡案例資料查詢畫面 91 圖8.6新增邊坡案例功能畫面 92 圖8.7新增天然災害紀錄畫面 93 圖8.8新增交通車流資料畫面 93 圖8.9 新增觀光產業資料畫面 94 圖8.10新增現地勘查資料畫面 94 圖8.11新增崩塌紀錄畫面 95 圖8.12選擇欲刪除之道路邊坡案例資料畫面 95 圖8.13選擇欲修改之天然災害紀錄畫面 96 圖8.14修改天然災害紀錄畫面 96 圖8.15災害紀錄查詢畫面 97 圖8.16輸入交通車流資料查詢條件畫面 98 圖8.17顯示交通車流資料畫面 98 圖 8.18 顯示觀光產業資料畫面 99 圖8.19輸入道路邊坡案例資料條件畫面 99 圖8.20勾選道路邊坡案例資料畫面 100 圖8.21顯示道路邊坡案例資料畫面 100 圖8.22災損風險評估功能主畫面 101 圖8.23輸入欲評估邊坡案例條件畫面 102 圖8.24勾選欲評估邊坡案例畫面 102 圖8.25確認選取邊坡案例畫面 103 圖8.26災損風險評估結果畫面 103 圖8.27輸入欲查詢評估結果條件畫面 104 圖8.28勾選欲查詢評估結果畫面 104 圖8.29顯示詳細評估結果畫面 105 圖8.30輸入欲刪除評估結果條件畫面 106 圖8.31勾選欲刪除評估結果畫面 106 圖8.32輸入欲檢視風險分佈圖條件畫面 107 圖8.33選擇風險分佈圖顯示之資料類型畫面 107 圖8.34 GIS圖資檢視 108 圖8.35 邉坡整治工法經濟效益評估功能主畫面 109 圖8.36邊坡工法基本資料管理畫面 109 圖8.37經濟效益評估功能主畫面 110 圖8.38邊坡崩塌前、後評估選擇畫面 110 圖8.39新增邊坡工法資料畫面 111 圖8.40選擇欲刪除邊坡工法基本資料畫面 112 圖8.41選擇欲修改邊坡工法基本資料畫面 112 圖8.42修改邊坡工法基本資料畫面 113 圖8.43選擇欲查詢之邊坡工法條件 113 圖8.44合乎條件之邊坡工法資料畫面 114 圖8.45崩塌前經濟效益評估輸入資料之畫面 115 圖8.46選擇欲進行經濟效益評估邊坡之畫面 115 圖8.47將進行評估邊坡基本資料之畫面 116 圖8.48選擇適用整治工法之畫面 116 圖8.49單一邊坡選擇最有效益工法之畫面 117 圖8.50刪除評估資料管理畫面 117 圖8.51崩塌前各邊坡整治工法最佳化排序之畫面 118 圖8.52崩塌後經濟效益評估輸入資料之畫面 119 圖8.53選擇欲進行經濟效益評估邊坡之畫面 119 圖8.54輸入欲評估邊坡資料之畫面 120 圖8.55將進行評估邊坡基本資料之畫面 120 圖8.56選擇適用整治工法之畫面 121 圖8.57選擇最有效益工法之畫面 121 圖8.58刪除評估資料管理畫面 122 圖8.59崩塌前各邊坡整治工法最佳化排序之畫面 122 圖8.60評估模式管理主畫面 123 圖8.61評估參數管理畫面 124 圖8.62迴歸模型管理畫面 124 圖8.64新增評估參數組合畫面 125 圖8.65刪除評估參數組合畫面 125 圖8.66選擇欲修改之評估參數組合 126 圖8.67修改評估參數組合 126 圖8.68選擇欲查詢之評估參數組合 127 圖8.69顯示查詢之評估參數組合 127 圖8.70新增空間機率迴歸模型 128 圖8.71刪除迴歸模型 128 圖8.72選擇欲修改之空間機率迴歸模型 129 圖8.73修改迴歸模型 129 圖8.74顯示資料庫中所有迴歸模型 130 圖8.75使用者管理主畫面 130 表目錄 表2.1生命損失風險評估計算式 13 表2.2交通運輸損失風險評估計算式 15 表3.1農林畜牧業產值 22 表3.2道路邊坡崩塌影響因子 26 表3.3崩落類型崩塌潛能 27 表3.4坍滑類型崩塌潛能 28 表3.5沖蝕類型崩塌潛能 28 表3.6邉坡崩塌搶修時程 29 表3.7雨天道路需求流量折減率 30 表3.8車道受阻時道路容量折減率 31 表4.1重大風災事件對阿里山公路造成崩壞之情形 36 表4.2台十八線已崩塌邊坡案例 38 表4.2台十八線已崩塌邊坡案例 39 表4.3台十八線未崩塌邊坡案例 40 表4.3台十八線未崩塌邊坡案例 41 表4.4台十八線沿線觀光景點每月旅客人次 43 表4.5台十八線沿線觀光景點旅客消費 43 表5.1觀光損失風險評估計算式 46 表6.1山區道路邊坡整治工法彙整 53 表6.2山區道路整治工法施工時間與經費 53 附表1.1生命損失個人風險評估結果(單位:次/年) 136 附表1.2每年潛在死亡人數評估結果(單位:人/年) 137 附表1.3生命損失社會風險評估結果(單位:元/年) 138 附表2.1旅行時間損失風險評估結果(單位:元/年) 139 附表2.2車輛額外損耗風險評估結果(單位:元/年) 140 附表3.1風險評等結果 141

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