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第四節 坡面單元繪製與坡面分類定義
由於坡面單元具地形之特徵，能呈現邊坡特性，特別適合用來做崩塌潛 勢分析(Guzzetti, 2006)。本本計畫使用地理資訊系統軟體 ArcGIS 10.0 之水 文及地形工具進行坡面單元分析。藉由 DEM 分析得到之集水區，多邊形的 輪廓線就是山脊線；而山谷線則使用反轉之DEM 資料，藉由 DEM 網格分 析互換其高低值，原山谷線即能反轉為山脊線，同樣地亦可得到反轉之山谷 線。繪製原則為二: 1. 坡面單元須符合地形特徵，其邊界不可跨越地形邊 界，例如稜線、河谷；2. 為避免聚落管理單元面積過小，坡面單元控制在 約 3 至 10 公頃為原則。
在實際繪製過程中，雖坡面單元希望控制在 10 公頃以內，但坡面單元 分析時若有大於 10 公頃之坡面單元，則會獨立處理使之小於 10 公頃。此 外，部分坡面單元若藉由坡向與山影圖檢視，並無明顯的地形起伏，則無須 再編修，因此會有部分坡面單元大於 10 公頃。對於小於 3 公頃之坡面單元，
編修時須再與 Google Earth 三維立體地圖比對，小於 3 公頃之坡面單元則 與鄰近之坡面單元合併處理。
依據前述劃設及篩選程序，陳有蘭溪集水區劃分完成之坡面單元如圖 2- 56 所示，總計有 6,651 個坡面單元。荖濃溪集水區劃分完成之坡面單元 如圖 2- 57，總計有 21,279 個坡面單元。旗山溪集水區劃分完成坡面單元如 圖 2- 58 所示，總計有 10,985 個坡面單元。
完成坡面單元劃分後，即可瞭解整體集水區之坡面總數量以及納入監 控管理之坡面數量，接下來即可藉由環境因子資料庫進行每個坡面之平均 統計轉換，由於環境因子資料庫皆為 20m×20m 之網格尺度，必須轉化為坡 面尺度之定義。
圖 2- 56 陳有蘭溪集水區之坡面單元
圖 2- 57 荖濃溪集水區之坡面單元
圖 2- 58 旗山溪集水區之坡面單元
一、 坡面之雨量定義
前述已說明雨量因子的推估，本研究對於坡面單元之雨量因子，採用坡 面單元內之平均雨量。使用平均雨量是因為若採用坡面單元內最大雨量值，
會放大坡面單元的雨量值，會有較多高降雨低崩塌之事件產生；若採用最小 雨量值，則易產生低降雨高崩塌之事件。
對於
I
1－ R
te雨量推估，以辛樂克颱風在陳有蘭溪、荖濃溪和旗山溪集 水區中之坡面單元雨量分布為例，其雨量推估分布圖如圖 2- 59 至圖 2- 61 所示。而莫拉克颱風在陳有蘭溪、荖濃溪和旗山溪集水區中之坡面單元雨量 分布如圖 2- 62 至圖 2- 64 所示。(a)最大小時降雨強度 (b)總有效累積雨量
圖 2- 59 陳有蘭溪坡面單元辛樂克颱風雨量分布(I1－Rte)
(a)最大小時降雨強度 (b)總有效累積雨量
(a)最大小時降雨強度 (b)總有效累積雨量 圖 2- 62 陳有蘭溪坡面單元莫拉克颱風雨量分布(I1－Rte)
(a)最大小時降雨強度 (b)總有效累積雨量 圖 2- 63 荖濃溪坡面單元莫拉克颱風雨量分布(I1－Rte)
(a)最大小時降雨強度 (b)總有效累積雨量 圖 2- 64 旗山溪坡面單元莫拉克颱風雨量分布(I1－Rte) 二、 坡面單元崩塌定義
坡面單元必須針對坡面崩塌情形予以定義是否發生崩塌。由於崩塌是 否發生必須以門檻值來決定，而門檻值又與崩塌體積和崩塌斜面積是相關 的，因此必須將衛星影像判釋所得的平面投影崩塌面積與空間量體之崩塌 體積的轉換關係予以考量。也就是說，衛星影像判釋並不能夠考慮地形地勢 與崩塌深度(通常指最大深度的垂直距離)的影響，因此有必要予以修正。這 個修正概念在過去已有許多研究者針對坡地崩塌斜面積、體積與深度的關 係 作 過 相 關 研 究( 例 如 Evans and DeGraff, 2002; Imaizumi et al., 2008;
Guzzettiet et al., 2009; 經濟部水利署，2006, 2010, 2011)。以經濟部水利署 (2006, 2010, 2011)針對石門水庫集水區與高屏溪集水區崩塌地深度與坡度 相關研究為範例，藉由野外量測結果發現崩塌地深度與坡度呈現鐘型曲線，
坡度在 30-40 度之間崩塌深度最大，且在相同的坡度間距內深度變異相當
圖 2- 65 崩塌地坡度與深度分佈
(資料來源：氣候變遷下台灣南部河川流域土砂處理對策研究-以高屏溪為例，經濟部水利署，2010)
過去研究結果顯示崩塌地深度與坡度具有一定相關性，通常坡度越大 崩塌深度有越大的趨勢、崩塌體積亦越大。因此崩塌體積、斜面積與崩塌深 度是有一定關係的，如圖 2- 66 所示，若可獲得崩塌體積與斜面積關係式，
即可進一步以崩塌體積估算不同坡度下之崩塌斜面積，進而估計出可能的 崩塌面積(水平投影面積)，這個崩塌投影面積也就是影像判釋所得之崩塌面 積。
圖 2- 66 崩塌塊體斜面與投影面關係示意圖
據此，本研究針對坡面單元之崩塌定義，參考水利署曾於 2010 至 2011
S
水平投影面 崩塌斜面
年間執行之「氣候變遷下台灣南部河川流域土砂處理對策研究-以高屏溪為 例」，該計畫針對高屏溪流域以野外量測之崩塌地斜面積與產砂量迴歸崩塌 體積與崩塌斜面積關係式，由於是經驗公式，因此並未考慮深度因子：
0.2 1.3
V A
(2-2)式中，V 為崩塌體積(立方公尺)；
A
為崩塌斜面積(平方公尺)；相關係數為 0.84。此公式可藉由崩塌斜面積推估大約的崩塌體積，亦可藉由崩塌體積反 算可能崩塌斜面積，再由已知的坡度估計崩塌面積。本年度計畫中對坡面單 元是否崩塌之定義，參考該計畫所調查崩塌地中，屬中高程度崩塌的六處崩 塌地之平均崩塌體積約V=5,692 立方公尺估算(例如小林村崩塌深度有疑慮
即剔除)，將崩塌體積期望值取整數定為 V=6,000 立方公尺，藉由式(2-2)計 算得到崩塌斜面積並由坡度估計崩塌面積，結合崩塌率(崩塌面積/斜坡單元 的水平投影面積)和判釋所得之崩塌面積以試誤法得到最佳門檻值組合：(一) S1類坡度：坡面單元崩塌率達5%，或崩塌投影面積達0.28公頃者判定 坡面單元為崩塌；其餘為未發生崩塌。
(二) S2類坡度：坡面單元崩塌率達5%，或崩塌投影面積達0.24公頃者定坡 面單元為崩塌；其餘為未發生崩塌。
(三) S3類坡度：坡面單元崩塌率達5%，或崩塌投影面積達0.22公頃者判定 坡面單元為崩塌；其餘為未發生崩塌。
所得各集水區在 97-105 年度間之颱風豪雨事件下坡面單元崩塌分級如 圖 2- 67 至圖 2- 74 所示。
圖 2- 67 97 年度至 98 年度間颱風豪雨 造成之崩塌坡面分佈
圖 2- 68 98 年度至 99 年度間颱風豪雨 造成之崩塌坡面分佈
圖 2- 69 99 年度至 100 年度間颱風豪雨 造成之崩塌坡面分佈
圖 2- 70 100 年度至 101 年度間颱風豪 雨造成之崩塌坡面分佈
圖 2- 71 101 年度至 102 年度間颱風豪 雨造成之崩塌坡面分佈
圖 2- 72 102 年度至 103 年度間颱風豪 雨造成之崩塌坡面分佈
圖 2- 73 103 年度至 104 年度間颱風豪 圖 2- 74 104 年度至 105 年度間颱風豪