第七章 力學分析反算人工邊坡警戒基準值
第一節 分析流程
基於香港 GEO NPRS (The New Priority Ranking Systems for Man-Made Slopes and Retaining Walls)聯合排序方法(combined ranking methodology) 概念為 出發點。本研究考量山坡地社區在自然邊坡與人工邊坡之雙重影響，故以邊坡尺 度為基準，綜合考量人工邊坡與自然邊坡不穩定機率，計算各自後果指數 (脆弱 度)，參考香港 GEO 風險評估模型 (不穩定機率×後果指數)，以人工邊坡與自然 邊坡歷史災害比例進行整合風險評估，進而建立極端降雨下邊坡可能的災害衝擊，
完成「社區鄰近坡地整合風險評估及其衝擊程度」，檢討社區內既有建築物衝擊 程度，透過現地調查與複核確認模式正確性，綜合分析與調查結果，研訂高風險 邊坡(關鍵斜坡)處理對策，提前因應氣候變遷極端降雨之衝擊。坡地整合風險評 估及其衝擊程度分析流程如圖 4-1所示，其斜坡單元土石運移影響範圍係利用整 合崩塌-土石流災害潛勢評估模式進行估算，並用以計算每一斜坡單元之自然邊 坡不穩定機率(Pn)，而自然邊坡後果指數(CSn)則依據斜坡單元內之建物、交通設 施、工程設施(人工邊坡、排水設施等)之分布(圖 4-2)，依據表 4-1之權重，進行 各斜坡單元之自然邊坡後果指數計算，後續則可參考香港 GEO 風險評估模型
估，進而建立極端降雨下邊坡可能的災害衝擊。
圖 4-1 坡地整合風險評估及衝擊程度評估流程 資料來源：本研究計畫成果。
坡地整合風險評估及衝擊程度評估流程
斜坡單元圖層
求取人工邊坡 不穩定機率Pm最大值
求取斜坡單元受影響範圍 交集保全對象類別及CS
自然邊坡 不穩定機率Pn
計算坡地整合風險 評估值RS RS = kmCSmpm+ knCSnpn 人工與自然邊坡
歷史災害比例
斜坡單元現地調查 與複核
處理對策研擬與建議
坡地整合風險評估及衝擊程度評估完成 km: kn = 0.35:0.65
衝擊程度評估
提列高風險關鍵邊坡
防減災處理分級矩陣
第二節 坡地整合風險評估
表 4-2 人工邊坡後果指數評估表
項次 評估項目 檢 視 內 容 權數 後果指數 CSm
17 保 全 對 象
住宅與公眾建築物。 1.00 1.00 高流量之道路或主要進出道路。 2.00 0.50 加壓站配水池、貯藏危險品等重要設施。 3.00 0.33 維生管線或次要道路。 4.00 0.25 公園廣場綠地、保護區。 5.00 0.20 註：經現地勘查研判人工邊坡最主要保全對象，以其權數倒數為後果指數。
資料來源：修改自建研所 (2008)。
(A)建築物分布 (B)與防災措施相關之公共場所分布
(C)交通設施 (D)工程分布
圖 4-2 汐止區後果指數評估因素空間分布圖
資料來源：本研究計畫成果。
(A)建築物分布 (B)與防災措施相關之公共場所分布
(C)交通設施 (D)工程分布
圖 4-3 新店區後果指數評估因素空間分布圖
資料來源：本研究計畫成果。
(A)A005 社區
(B)A148 社區
圖 4-4 研究社區自然邊坡後果指數成果圖
資料來源：本研究計畫成果。
(C)新北市汐止區斜坡單元
(D)新北市新店區斜坡單元
(A)A005 社區
(B)A148 社區
圖 4-5 研究社區人工邊坡後果指數成果圖
資料來源：本研究計畫成果。
貳、坡地整合風險評估方法
因自然邊坡與人工邊坡不穩定機率空間域不同，若要將兩項空間域結果整合 成一風險指標，需要有一共同空間域物理量進行連結，方能建立坡地災害風險結 果，據此，本研究參考臺北市政府工務局大地工程處 (2013)「臺北市山坡地人 工邊坡量化風險評估模式專業委託服務案」成果，依據 1959~2012 年歷史災害資 料(共 1,042 筆)可知，近 50~60 年人工邊坡與自然邊坡歷史災害比例為 0.35 與 0.65，
以此比例當作山坡地發生人工邊坡破壞與自然邊坡破壞的空間機率，以斜坡單元 結合人工邊坡與自然邊坡不穩定機率結果，綜合計算斜坡單元量化風險值，建構 出機率式風險評估模式。
斜坡單元內有存在多座人工邊坡情形，但斜坡單元坡地整合風險，一個斜坡 單元僅能有一個人工邊坡不穩定機率結果進行聯合排序，本研究將選取斜坡單元 中人工邊坡不穩定機率最大者 (critical Pn)進行評估，以坡地整合風險評估作 業。
參考香港 GEO 風險評估模型，分別計算人工邊坡線型風險值及自然邊坡斜 坡單元風險值，以斜坡單元圖層整合兩項風險結果，建立斜坡單元內人工邊坡與 自然邊坡風險評估結果之綜合指標，本研究謂之「坡地整合風險值」，研擬斜坡 單元整合險評估公式如(5-1)式，並據此研究社區鄰近邊坡風險排序，完成高風險 關鍵邊坡篩選及後續處理對策建議。本研究將兩處研究社區自然邊坡與人工邊坡 不穩定機率結合新北市 1/5,000 比例尺環境地質圖，彙整成不穩定機率整合結果 如圖 4-6與圖 4-7；坡地整合風險評估結果如圖 4-8與圖 4-9所示。
RS = k
m CSm Pm+ k
n CSn Pn (4-1)= 0.35 CS
m Pm+ 0.65 CS
n Pn其中，RS 為坡地(斜坡單元)整合風險值，值域介於 0~1；
CS
m及 CSn為人工邊坡及自然邊坡後果指數，值域介於 0~1；k
m及 kn分別為人工及自然邊坡之歷史災害發生比例 (0.35 及 0.65)；P
m及 Pn則分別為人工及自然邊坡不穩定機率，值域介於 0~1。以現況 200 年重現期雨量為極端降雨分析案例，綜整不穩定機率與坡地整合 風險評估結果彙整分析重點如下：
一、A005 社區
由圖 4-6 (A)可知 A005 社區西北側三處自然邊坡已達「中高」不穩定機率，
其中秀山路 5 巷 3 弄自然邊坡鄰近社區且靠近既有住宅旁，仍應持續注意邊坡崩 塌潛勢對既有保全對象之影響。
此外，社區內有 4 座達「高」不穩定機率人工邊坡，分別位於管理委員會後 側邊坡 (人工邊坡編號 1)、秀山路 5 巷 3 弄 (編號 35)、秀山路 5 巷 4 弄 (編號 34)與秀山路邊 (編號 19)，另由坡地整合風險圖(圖 4-8 (A))可知可觀察到上述相 同結論。
二、A148 社區
由圖 4-6 (B)可知 A148 社區基地與周緣存在多處已達「中高」不穩定機率之 自然邊坡，鄰近社區華城三路 7 巷底西北側 500 公尺有一處「高」不穩定機率之 自然邊坡，此邊坡位處社區下邊坡，距離甚遠且由 UAV 正射影像觀察並無滑動 或坡體隆起徵兆，建議仍應持續注意邊坡崩塌滑動是否對上邊坡社區既有保全對 象造成影響。
此外，社區內有 13 座達「中高」不穩定機率人工邊坡，分別位處華城一路 (編 號 13~15)、華城一路 21 巷與 22 巷 (編號 6, 9)、華城二路 3 巷 (編號 16~18)、華 城二路 5 巷 (編號 32)、華城三路 (編號 84)、華城三路 2 巷底 (編號 67)、華城 三路 5 巷底 (編號 70)及大榮路 (編號 93)。另由坡地整合風險圖(圖 4-8 (B))觀察 可知，以社區基地與康福公園旁自然邊坡達到高風險，其它鄰近社區斜坡單元介 於低至中低風險，建議後續應加強觀測康福公園旁自然邊坡崩塌潛勢，輔以已設 置的土壤中傾度管與地下水觀測井結果伺機發布預警、修繕與原社區避難作為方 為上策，至於人工邊坡由坡地整合風險圖(圖 4-8 (B))可觀察到與不穩定機率相同 結論。
(A)A005 社區(現況 200 年重現期+人工邊坡)
(B)A148 社區(現況 200 年重現期+人工邊坡)
圖 4-6 研究社區自然與人工邊坡不穩定機率整合結果-極端降雨 資料來源：本研究計畫成果。
5巷3弄 5巷4弄
管委會
秀山路
福康公園 華城一路
華城二路3巷 華城二路5巷
華城一路21巷 華城三路5巷底
華城三路2巷底
華城三路
大榮路 華城三路7巷底
(A)A005 社區(A1B 200 年重現期+人工邊坡)
(B)A148 社區(A1B 200 年重現期+人工邊坡)
圖 4-7 研究社區自然與人工邊坡不穩定機率整合結果-氣候變遷
資料來源：本研究計畫成果。
(A)A005 社區(現況 200 年重現期+人工邊坡)
(B)A148 社區(現況 200 年重現期+人工邊坡)
圖 4-8 研究社區坡地整合風險評估成果圖-極端降雨
(A)A005 社區(A1B 200 年重現期+人工邊坡)
(B)A148 社區(A1B 200 年重現期+人工邊坡)
圖 4-9 研究社區坡地整合風險評估成果圖-氣候變遷 A1B
資料來源：本研究計畫成果。
第三節 衝擊程度評估
衝擊程度係參考建研所 (2013)「極端降雨對山坡地社區衝擊程度探討及其 調適策略之研究(一)－以鄉鎮尺度為例」計畫建議，以山坡地社區處理對策及維 護管理流程(圖 4-10)為之，考量前期計畫社區尺度風險評估與坡面尺度風險評估 結果，透過「防減災處理分級矩陣」(表 4-3)將衝擊程度區分為三級(第一類、第 二類及第三類)，配合山坡地社區鄰近邊坡防減災分級因應對策(表 4-4)，據此達 成衝擊程度分級管理機制，落實社區邊坡管理及防治工作。
社區尺度風險評估結果中，新店區 A148 社區為第一類風險，汐止區 A005 社區為第二類社區，輔以上節坡面尺度分析結果，依據防減災處理分級矩陣，可 獲致兩處研究社區坡面尺度衝擊程度評估結果如圖 4-11所示。
依據上揭流程及處理分級矩陣，可提列每年應優先辦理防減災的社區與關鍵 邊坡，亦可界接現行山坡地住宅巡勘與人工邊坡調查方法，逐一解決現存坡地潛 災害與因應水文條件改變致災問題，將有助於降低坡地災害對社區保全對象之衝 擊，此外，也應納入公私部門維護義務人參與角色，期望共同維護自身居住環境。
依據山坡地社區鄰近邊坡防減災分級因應對策推行山坡地住宅防減災工作，
倘若有重啟山坡地住宅巡勘，或者社區(或聚落)內部自然邊坡、人工邊坡調查，
應重新修訂山坡地住宅危險徵兆等級與人工邊坡不穩定機率評估，透過防減災處 理矩陣降低處理分級，逐年進行滾動式檢討，達成防災社區或防災聚落營造工 作。
表 4-3 防減災處理分級矩陣
圖 4-10 山坡地社區處理對策及維護管理流程 資料來源：本研究計畫成果。
防 減 災 處 理 分 級 矩 陣
(A)A005 社區
(B)A148 社區
圖 4-11 研究社區坡地衝擊程度評估成果圖-極端降雨
資料來源：本研究計畫成果。
第五章 無人飛行載具建置數位模型
社區周緣自然邊坡常有無法到達問題，遑論現地危害徵兆調查，然若採用航 空測量或衛星影像，仍有地面解析度不足及雲遮陰影等疑慮，有鑑於此，本研究 擬採無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle；UAV)，以中低空拍攝地面地形地貌，
透過數位相機拍攝數值航照技術，以電腦視覺的「影像匹配」技術進行自動共軛 點測量，製作數值地表模型(Digital Surface Model, DSM)及正射影像，以利透過 數值地形分析兩處案例社區鄰近斜坡單元地形、地文及水文因子對崩塌之影響，
進而歸納自然邊坡危害徵兆與特性，此外亦採此數值地形作為無限邊坡理論穩定 分析模式建置依據，以完成力學分析反算自然邊坡警戒基準值工作(警戒值與行 動管理值)。
第一節 無人飛行載具優勢
坡面崩塌及土石流等土砂災害嚴重區域好發於地勢陡峻及惡劣地形，災後進 行現勘調查時，常因受災點位位於道路阻斷處、地形因素或環境安全考量，而無 法取得較佳視角進而拍攝照片或以地表雷射掃瞄量測評估整體廣域災情。但藉由 具有機動力強、時效性快、經費較廉、及較寬鬆天氣條件即可操作等優點特性之 無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 進行空中拍攝，可克服傳統現地調 查之地形視野障壁，針對地形死角進行補充調查，取得災害地區即時、清晰、全 面之中低空照片，搭配地面控制點，即可產製數值地表模型(DSM)及近正射影像，
適用於三維建築模型製作、數碼城市建構、集水區土砂收支評估等，利於作為現 地調查輔佐與三維建模之用，列舉花蓮和中社區結果如圖 5-1 所示。(水保局，
2011；蕭震洋等人，2011；王天佑與蕭震洋，2013；蕭震洋，2013；蕭震洋與陳 俊愷，2014；Wu et al., 2013)。
本研究採 PIX4D Mapper 之 UAV 拍攝影像處理商用軟體，搭配 VBS-RTK 所 取得停車格標線、道路分隔線、空標等地面特徵點坐標，除能加值重建 UAV 拍 攝影像之三維點雲，並可再將點雲轉換成與地表雷射掃瞄量測相同的坐標系統，
本研究採 PIX4D Mapper 之 UAV 拍攝影像處理商用軟體，搭配 VBS-RTK 所 取得停車格標線、道路分隔線、空標等地面特徵點坐標，除能加值重建 UAV 拍 攝影像之三維點雲，並可再將點雲轉換成與地表雷射掃瞄量測相同的坐標系統，