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論文中文名稱:六龜紅水仙地區土石流災害之調查、模擬與重建成效 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Debris flow hazard investigation,simulation, and recovery effectiveness of Hongshueisian Region,Liugui Township [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:101
出版年度:102
中文姓名:簡榮興
英文姓名:Jung-Sing Chien
研究生學號:100428521
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2013-06-19
論文頁數:112
指導教授中文名:施邦築
指導教授英文名:Ban-Jwu Shih
口試委員中文名:張寬勇;莊明仁
口試委員英文名:Kuan-Yung Chang
中文關鍵詞:3SUAV赤平投影法FLO-2D災後重建
英文關鍵詞:3SUAVStereographic projectionFLO-2DDisaster reconstruction
論文中文摘要:六龜紅水仙地區於民國98年莫拉克颱風,發生大規模土砂災害。故本研究以農委會水土保持局所列管之高市DF055土石流潛勢溪流(紅水仙溪)為探討案例,本研究區域自民國97~101年進行多次土石流之易致災因子調查,利用3S技術(GPS、GIS、RS)及UAV無人航空載具拍攝,探討近年來集水區崩塌地、土石流與河道變化。而針對崩塌料源區部份,採用赤平投影分析法,應用在不連續面調查,以探討大規模崩塌之破壞機制。並根據現勘結果進行50年及200年雨量重現期之FLO-2D二維數值模擬,分析土石流流動特性與災害範圍比對。最後,本研究尚探討災後緊急搶修之原則、流程與策略,並在原址重建紅水仙橋,其災後重建之成功案例,可供相關單位作為平時之災害搶修與復建教育推廣之參考。本研究結果如下:
(1)由災前災後土石流調查結果,堆積區土砂高度約2~4m,堆積扇範圍17.27公頃,最寬處達610m,中間寬約350m,估計現有之土方量約為60萬m3;而流動區兩岸溪谷坡面遭土石流縱、橫向破壞,河寬約20m;發生區之崩塌總面積約為13.14公頃,崩塌深度約介於5~15m之間,預估總崩塌之土方量約有130萬m3以上;(2)透過地表地質調查結果,可以求得一組平均之不連續面位態為N60°E/60°E。於中游流動段兩岸坡面岩體受岩層之褶皺或破碎,致層面等規則性不連續面對坡面之發育,產生大量破碎帶地層;上游發生區岩層節理發達、連續性佳,為層面及坡面岩楔解壓節理所形成之楔型滑動;(3)由200年重現期FLO-2D模擬堆積範圍約10.71ha,而風災實際造成紅水仙地區之堆積扇範圍為17.27公頃,兩者之差異範圍約為6.56公頃,約有38%之差異。
論文英文摘要:Typhoon Morakot caused several landslides, which triggered a severe debris flow at Hongshueisian torrent, Liugui Township in 2009. This case study focused on the landslide and debris flow event in Kaohsiung DF055 potential debris flow torrent (Hongshueisian torrent).
The Hongshueisian watershed had been investigated with 3S techniques (GPS, GIS, RS) and images taken by Unmanned Aerial Vehicle (UAV) between 2008 and 2012 to discussthe changes of landslide, debris flow and river channel in the watershed. Stereographic projection method was applied to investigate the initial area of debris flow to discuss the failure mechanism of landslides. Finally FLO-2D was applied for numerical simulation to compare the difference between hazard area and simulation results (50 and 200 years return period). This study also discusses the post-hazard emergency reconstruction principle and procedure, and considers the reconstruction of Hongshueisian Bridge, which was completed in the end of 2012, to be a successful case, and could be an example for emergency reconstruction and education use in the future.
The results of this study are as follow:
1. Compare the investigation result before and after Typhoon Morakot shows that the inundation area is 17.27 ha, width of the depostion fan ranges from 350m (middle) to 610m (bottom of fan), with deposition depth between 2 to 4m. The estimated deposition volume is greater than 600,000m3. The channel width in transportation area is 20m, the channel shows evidence of degradation and bank erosion. The landslide area in the initial area is 13.14 ha, and with 5 to 15m landslide depth, around 1,300,000m3 of debris was washed down.
2. From the result of field geology investigation, can obtain mean of discontinuities attitude is N60°E/60°E. The banks of transportation area were affected by fold structures and discountinuity with lots of fragments. The slopes in the initial area were full of well development joints, the great continuity contributes to the forming of wedge slides in the watershed.
3. The numerical simulation of FLO-2D with 200 years return period rainfall data shows 10.71 ha of inumdation area, which is 6.56 ha less (38% less) compare with the 17.27 ha during Typhoon Morakot.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究內容與流程 2
第二章 文獻回顧與相關研究 4
2.1土石流災害 4
2.1.1 土石流定義 8
2.1.2 土石流發生原因 11
2.1.3 土石流堆積特徵 11
2.1.4 台灣土石流調查回顧 12
2.2崩塌與土石流相關研究 16
2.2.1 崩積料源與土石流的關係 16
2.2.2 地質因素對土石流的影響 17
第三章 研究方法 19
3.1現地調查 19
3.1.1 土石流潛勢溪流調查 19
3.1.2 現場地質調查 22
3.2 UAV無人飛行載具 22
3.2.1 無人載具影像拍攝原則 23
3.2.2 無人載具空拍規格 24
3.3赤平投影分析 26
3.4土石流FLO-2D數值模式 30
3.4.1 FLO-2D數值模式介紹 31
3.4.2 控制方程式 32
3.4.3 土石流流變模式與基本參數 34
3.4.3.1 土石流流變模式 34
3.4.3.2 土石流的體積濃度 36
3.4.4 FLO-2D所需參數與輸入方法 37
3.4.5 FLO-2D使用模式 42
3.4.6 FLO-2D模式參數設定 44
第四章 案例分析 47
4.1研究區域概述 47
4.1.1 地理位置 47
4.1.2 地形與地質背景 48
4.1.3 流域水系 50
4.2歷年土砂災害記錄 50
4.3民國98年莫拉克颱風 54
4.4水文資料統計及頻率分析 58
第五章 現勘資料分析與模擬結果討論 63
5.1現地調查資料蒐集與分析 63
5.1.1 遙測影像 63
5.1.1.1 遙測影像判釋比對 65
5.1.1.2 無人載具空拍成果展示 71
5.1.2 土石流現地災前、後調查比對 74
5.2地質調查結果 81
5.2.1 地質鑽探 81
5.2.2 赤平投影分析 85
5.3 FLO-2D二維數值模式模擬結果分析 88
5.3.1 FLO-2D模擬結果 88
5.3.2 模擬成果討論 89
第六章 災後復建工程管理與成效 91
6.1快速評估與搶修搶險 92
6.1.1 災害過程敘述 94
6.1.2 災害發生機制 95
6.2災後復建成效 96
6.2.1 復建過程敘述 98
6.2.2 整治策略與復建成果 101
6.3小結 105
第七章 結論與建議 106
7.1研究結論 106
7.2研究建議 107

參考文獻 109
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