應用FLO-2D 模式模擬土石流之流況,由於不同之參數值輸入模式中皆會產 生不同之結果,故在執行模式之前,需要取得模式所需之各地文、水文參數值。
一、現地測量
在地文參數方面,FLO-2D 模式最基本之需要為數值地形模型(DTM)資料,
本研究蒐集林務局農林航測所五千分之一像片基本圖(民國 84 年)和國立中央大 學太空及遙測研究中心製作之DTM(民國 69 年)等做為重建工程前之地形資料;
並進行重建工程完工後之細部地形測量工作,以獲得更新之地形資料,如下圖 5-1、照片 5-1 所示,再建置為 DTM 資料輸入 FLO-2D 模式中,方可進行興建防 災工程前後之土石流淹沒範圍之分析比較。
圖5-1 三號坑溪現地測量點之分佈圖
照片5-1 三號坑溪現地照片
二、現地泥砂粒徑調查
FLO-2D 模式所需之泥砂資料為:曼寧 n 值、土砂比重、土砂級別指數、D50、 漫地流層流指數、黏滯性阻力係數(η)、黏滯性降伏應力(τy)等。曼寧 n 值、土砂 比重、土砂級別指數、D50 需由泥砂調查得知;漫地流層流指數則依照 FLO-2D 手冊之建議值;黏滯性阻力係數(η)、黏滯性降伏應力(τy)等流變參數在台灣較少 有學者從事此方面研究,故採用詹錢登(1997)於南投縣出水溪採樣,進行室內流 變試驗之數據。
為充分瞭解三號坑溪土石材料之特性,需於該研究區進行現地河床質粒徑調 查分析,以求得土石材料之粒徑分佈曲線及物理特性,作為後續模擬之參考依 據。因台大實驗林管理處委託財團法人中華顧問工程司辦理「溪頭森林遊樂區九 二一地震後續災害復建工程委託規劃設計監造技術服務工作」計畫,曾對三號坑 溪地區進行現地採樣孔粒徑調查分析、表面粒徑調查分析及現地密度試驗,故蒐 集其相關試驗資料與報告,做為FLO-2D 模擬之參考,三號坑溪現地採樣孔位置 如圖5-2,採樣孔粒徑分佈資料如表 5-1,採樣孔粒徑分佈如圖 5-3;三號坑溪現
地表面粒徑調查斷面位置如圖 5-4,表面粒徑調查結果如表 5-2,南北坑交會處 表面粒徑分佈如圖 5-5,南坑上游崩塌地附近表面粒徑分佈如圖 5-6,曼寧 n 值 計算如表5-3,現地密度試驗結果如表 5-4 所示。
圖5-2 三號坑溪採樣孔位置圖
表5-1 三號坑溪採樣孔粒徑分佈資料(整理自中華顧問工程司,2002)
代表粒徑 最大粒徑 平均粒徑
採樣點 D20(mm) D35(mm) D50(mm) D65(mm) D75(mm) D90(mm) Dmax(mm) Dm(mm) 下游處 1.12 24.08 51.14 121.15 154.67 168.67 178 74.94
土壤粒徑分佈曲線圖
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.001 0.01
0.1 1
10 100
1000
土壤粒徑(mm)
通過百分比(%)
圖5-3 三號坑溪採樣孔粒徑分佈曲線圖(中華顧問工程司,2002)
圖5-4 三號坑溪表面粒徑調查斷面位置圖
表5-2 表面粒徑調查結果
採樣點位置 代表粒徑 最大粒徑 平均粒徑
D65(cm) D75(cm) D90(cm) Dmax(cm) Dm(cm) 南北坑交會點 14.86 16.45 21.51 22.53 13.56
上游崩塌地 32.05 34.36 37.81 40.11 27.02
表面粒徑分佈曲線圖