國內外山崩警戒雨量文獻回顧

由於山崩所包含的災害類型廣泛，如土石流、岩屑崩滑、落石、岩體滑 動等，皆屬於不同型態之山崩類型，且各種山崩類型機制皆不相同，很難統 一論述。多數研究常是針對單一山崩類型，擬定臨界降雨量模式，例如：土 石流臨界降雨量及警戒降雨量模式。國內外現行臨界降雨量研究常使用的降 雨參數有降雨強度 (I)、累積降雨量 (R)、降雨延時 (T)及前期降雨 (P)等四 種。然誘發山坡地災害發生之颱風豪雨事件，其降雨延時大多會超過一天，

故較為保守作法是以累積雨量做為降雨參數，若採用一場降雨之有效累積雨 量來推估，所求得機率值會較大，但以一場完整降雨的分析方式較為嚴謹，

且較為費時 (李欣輯，2006)。此種以累積降雨量推估模式的類型有 I-R 類型、

I-T 類型、R-T 類型、I-P 類型及其他類型，其中又以 I-R 及 I-T 類型最為普 遍。各類型研究方法如表 1.7-1至表 1.7-5所示。

表1.7-1 I-R 型臨界降雨系統 (整理自李明熹，2006)

作者 降雨強度(I) 累積雨量(R) 臨界降雨關係式

謝正倫(1991-1996) Ie(有效降雨強度) Rte(總有效累積雨量) Ie=a*Rte+c 江與林(1991) Ie(有效降雨強度) Re(有效累積雨量) Re=a+c*Ie 范正成(1996-1998) Ie(有效降雨強度) Re(有效累積雨量) Ie=a*Re+c 詹錢登等(2004) I(降雨強度) Rte(總有效累積雨量) RTI=I*Rte 瀨尾克美與

船崎昌繼(1978) Ie(有效降雨強度) Re(有效累積雨量) Re=a+c*Ie 譚萬沛(1991)

I(降雨強度)或

I¹⁰(10分鐘降雨強度) Rte(總有效累積雨量)

I¹⁰=a*Rte+c I=a*Rte+c 以降雨強度(I)與累積雨量(R)為臨界指標

國內

國外

財團法人中興工程顧問社

范正成等人(1999) Re(有效累積雨量) Te(有效降雨延時) Re=238.7-16.15×Te 范正成等人(2002) Re(有效累積雨量) Te(有效降雨延時)

財團法人中興工程顧問社

根據土石流臨界降雨量前人研究，在臨界降雨線 (Critical Line，以下簡 稱 CL)界定後，針對發生區和未發生區域的劃分方法，大致可分為三種類型，

財團法人中興工程顧問社

Caine (1980)、Cannon-Ellen (1985)、Keefer et

al.(1987)、Wieczorek (1987)、Wilson (1997)、Deganutti et al. (2000)、瀨尾克美與船崎昌繼（1973)、青木佑久

（1980）、

譚萬沛（1991）、孟河清(1991)、江永哲與林啟源 (1991)、陸源忠（1995）、范正成與姚正松(1997)、

陳晉琪（2000）、詹錢登等人（2001）、

姚善文（2000）、范正成等人（1999, 2001）

雙線法

謝正倫(1993, 1995)

財團法人中興工程顧問社 1-25

歸統計分析，得到每一縣市坡地災害超過 50%之發生機率作為警戒門檻值 (圖 1.7-3)。同時視各鄉鎮過去發生災害潛勢高低(歷史災害發生次數)、位 於山區聚落與否、對外通道條件(孤島效應)等因素，若存在以上因素則下 修鄉鎮的坡地災害發生機率警戒值(30-50%，如那瑪夏區南沙魯、瑪雅以 及達卡努瓦里等)。反之，北部地區因其防災設計標準較高，且山坡地復育 較為良好，坡地災害發生機率警戒值可依情況上修 60％至 90％做為防災 操作之門檻值(林聖琪，2009)。

圖1.7-2 土石流警戒區發布模式 (摘自水土保持局，2004)

圖1.7-3 各縣市累積降雨與坡地災害發生 機率對照表(林聖琪，2009)

2. 以集水區為警戒區發布單元：

為解決前述雨量站分析問題，並配合行政院農業委員會2004 年 12 月 23 日頒訂的「土石流防災疏散避難作業規定」，水土保持局自 2004 年 12 月南 瑪督颱風開始，即改以集水區為土石流警戒區發布單元；同時將警戒值模式 改為以有效累積雨量做為研判模式，並配合紅色警戒、黃色警戒之定義，將 土石流警戒發布範圍縮小至以集水區為單元，如圖1.7-4所示。

事實上，目前我國土石流黃色及紅色警戒模式，是以「時間域」概念做 為劃分，依降雨歷程變化，分階段發布紅黃色警戒。而日本 (Okubo，2004) 及瑞士 (Petrascheck，2003)等國，亦有紅色、黃色警戒之概念與發布方式，

財團法人中興工程顧問社 1-26

然其劃設方式則是採用「空間域」之觀點，以日本為例，土石流之土砂災害 警戒區 (黃色警戒區)和特別警戒區 (紅色警戒區)，係依災害預期境況模擬結 果，將可能致災之空間範圍依其受災程度不同分為紅色、黃色警戒區，劃設 示意如圖 1.7-5 (長野縣建設部砂防課，2010)，相關定義如表 1.7-7所示。

圖1.7-4 土石流警戒區發布時機及警戒作為 (摘自水土保持局，2013)

圖1.7-5 日本土石流及坡地災害之 紅黃警戒區示意圖(長野縣建設部

砂防課，2010)

表 1.7-7 日本空間域之土石流警戒區設置依據

日本空間域之土石流警戒區設置依據

名詞 定義

土砂災害警戒區 野溪上游集水區500 公頃以上，由扇狀地頂點至下游堆積

扇，坡度大於兩度之範圍

特別警戒區 土石流造成之衝擊力大於建築物所能承載區域

參考國外經驗，水保局於近期之土石流潛勢溪流中，依據「保全住戶」

之概念，設置土石流影響範圍，並規劃疏散避難路線及避難處所，提供土石 流警戒發布時之疏散人員參考。此外，美國、奧地利、日本及我國災害應變 機制整理如表 1.7-8 所示，其中以日本和我國之情況較為類似，臺灣應可參 考日本之土石流警戒區發布機制以為借鏡。

財團法人中興工程顧問社

財團法人中興工程顧問社 1-28

成道路邊坡崩塌致災關係，並以總雨量及最大時雨量兩個因子進行 Logistic 迴歸，據此建立山區道路崩塌潛勢機率模式(圖1.7-6)。防災期間操作方式可 分為三個階段：(1)颱風未登陸前：依據可能侵襲之不同颱風路徑，先行估算 可能警戒道路之高中低潛勢值，提早預置防救災資源於高潛勢路段。(2)颱風 登陸期間：針對已發布之高潛勢道路路段，提醒用路人行經之安全作為或替 代道路之使用，同時密切注意易與外界中斷交通形成孤島之山區聚落，提早 囤積所需物資。(3)已有風雨預報且降雨集中區域：將前述所採用之總雨量及 最大時雨量輸入潛勢機率模式中，若雨量超過警戒值，則對用路人發布可能 發生崩塌之訊息，並對此高潛勢道路需要進行封路措施或建議改行其他安全 替代道路(表 1.7-9)。

此外，公路總局近年投入大量心力於公路預警機制之研擬(圖1.7-7)，除 訂定預警性封路流程外(圖1.7-8)，亦擬定各一、二級監控路段之預警值、警 戒值、行動值等封路標準(表 1.7-10)。以一級監控路段為例，預警等級(黃色 注意)為氣象局預測雨量達到預警值或實測雨量達預警值時發布，發布後交通 維持通行，但須開始關注後續降雨狀況；警戒等級(橙色管制)為實測雨量達 警戒值時發布，發布後交通維持通行，惟可能出現零星落石及小規模土石坍 流，並採隨坍隨清，並於管制點勸導遊客避免進入該區域；行動等級(紅色封 閉)為實測雨量達行動值時發布，發布後經研判後續仍有持續降雨趨勢時，路 段將進行封閉，並請用路人前往安全停駐空間或緊急暫停空間或行走路況良 好的替代道路(交通部公路總局防災特報，2013)。

財團法人中興工程顧問社 1-29

圖 1.7-6 公路總局易致災路段分布圖(陳韻如，2012) 表 1.7-9 臺灣山區道路坡地災害警戒方式(陳韻如，2012)

階段 山區省道道路警戒依據 參考圖資與資訊

颱風未登 陸前

依據可能的不同颱風路徑，提供過去該颱風路徑下，

山區省道各分段易致災的警戒道路潛勢，分析未來可 能警戒道路之高中低潛勢，針對中高潛勢的路段，提 早配置相關防救災措施，右圖為颱風路徑三易致災道 路潛勢路段分析。

颱風登陸 期間

針對易致災省道區，可能影響高潛勢路段的村里道 路，發佈警戒資訊，提醒該區域用路人避免使用該道 路或行經該道路時應注意，並注意高潛勢路段的村里 是否可能發生孤島的問題，應準備足夠的物資。右圖 為易致災的高潛勢路段影響的村里分佈圖。

已風雨預 報資訊與 有明顯降 雨集中地 區

將降雨量與時雨量帶入建立的山區道路崩塌潛勢機 率模式中，評估該雨量是否會超過警戒值，若超過該 道路的警戒值，則依據該道路的高潛勢路段，提早提 醒當地民眾與用路人可能發生道路崩塌，避免行走該 路段或行走替代道路。

財團法人中興工程顧問社 1-30

圖1.7-7 交通部公路總局封路標準作業流程圖(陳進發，2011)

圖1.7-8 交通部公路總局封路標準作業流程圖(交通部公路總局，2011)

財團法人中興工程顧問社 1-31

(節錄並修改自交通部公路總局防災特報，2013)

路段 預警值(mm) 警戒值(mm) 行動值(mm)

臺2 線瑞濱~鼻頭 (75K~84k)

1 小時雨量>35 (69K+700)

10 分鐘雨量>10 (104K+600~120K)

10 分鐘雨量>10 Automated Meteorological Data Acquisition System)，此系統於 1974 年開始運 作，系統包含約 1,300 台自動觀測設備，這些觀測站大都可自動化運作，測 站平均間隔 17 公里，且遍佈日本各地，負責提供降雨量及其他氣象資料。

日本各縣市臨界降雨量預警系統採用原則，主要依循日本國土交通省河 川局防砂部氣象廳 2005 年所公布的「土砂災害警戒避難臨界降雨量之設定

財團法人中興工程顧問社 1-32

手法」，但實際建立土石流預警系統所採用之技術，則依各縣市而有不同，

彙整如圖 1.7-9 所示。由圖 1.7-10 可知，日本決定臨界降雨量線時，不是直

接採用雨量值做為參數(表 1.7-11)，主要以短期雨量指數做為 Y 軸，長期雨 量指數做為 X 軸，採用兩軸建立土石流臨界降雨量線之觀念，與我國採用時 雨量 (短期雨量指數)和累積雨量 (長期雨量指數)系統相似，惟採用之參數有 所不同，可知目前日本部分縣市之臨界降雨量系統大致仍採用單線法，如兵 庫縣及釜山市，其土石流臨界降雨量線以直線設立，依據日本經驗顯示其預 警可信度較低。

自2007 年開始，日本氣象廳開始利用水桶模式推估出之「土壤雨量指數」

發布大雨警報。水桶模式及日本氣象廳公布之參數率定如圖 1.7-11 所示 (Ishihara,1979)，各縣市在接收到大雨警報後，依各縣市之土砂災害評估方法 發布土石流警戒及撤離警報，其發布機制之判斷系統主要有兩大類，一類為 具有半衰期之實效雨量 (即是 1.5hr、72hr)；另一類則為時雨量與土壤雨量指 數系統。

然此兩系統於本質上相似，皆考慮土壤承受降雨後，經降雨浸透、貯留、

逕流流出之變化過程，兩組預警系統的組合，除考慮到累積雨量，也一併考 慮了降雨延時及前期降雨概念，藉由考慮降雨逕流概念，可將地文因子納入 模式之中，並非僅考慮雨量因子而已。

近年來關於土石流之臨界降雨量線系統，亦開始導入各種理論，嘗試由 直線型改良至曲線型，以求較佳預測成效，如日本山口縣，以徑向基底函數 (Radial Basis Function Network, RBFN)處理時雨量及土壤雨量指數，進而推估 出曲線型臨界降雨量線，其減少人為修正臨界降雨量線之主觀因素，可提高 土石流發布機制之準確性。

而日本在臨界降雨量前人研究方面，可大致歸納如下：

而日本在臨界降雨量前人研究方面，可大致歸納如下：