崩塌地目錄與分析因子

壹、崩塌地目錄

研究區域為新北市內淡水河流域範圍，崩塌地目錄以建研所(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」蒐集建 置的10 期颱風事件崩塌地目錄為基礎，10 起颱風事件分別為 2004 年艾利颱風、

2005 年海棠颱風、2005 年馬莎颱風、2006 年 906 豪雨、2007 年聖帕颱風、2007 年柯羅莎颱風、2008 年辛樂克颱風、2008 年薔密颱風、2009 年莫拉克颱風及 2012 年蘇拉颱風，各期颱風事件崩塌地判釋成果與衛星影像如圖4-1所示，各主要集 水區新增崩塌面積統計結果如表4-1所示。

(A)2004 年艾利颱風新生崩塌判釋成果 (B)2005 年海棠颱風新生崩塌判釋成果

圖4-1 淡水河流域近 10 年新增崩塌地目錄空間分布

資料來源：建研所(2013)。

(C)2005 年馬莎颱風新生崩塌判釋成果 (D)2006 年 906 豪雨新生崩塌判釋成果

(E)2007 年聖帕颱風新生崩塌判釋成果 (F)2007 年柯羅莎颱風新生崩塌判釋成果

(G)2008 年辛樂克颱風新生崩塌判釋成果 (H)2008 年薔密颱風新生崩塌判釋成果

圖 4-1 淡水河流域近 10 年新增崩塌地目錄空間分布(續)

資料來源：建研所(2013)。

(I)2009 年莫拉克颱風新生崩塌判釋成果 (J)2012 年蘇拉颱風新生崩塌判釋成果

圖 4-1 淡水河流域近 10 年新增崩塌地目錄空間分布(續) 資料來源：建研所(2013)。

表4-1 各場颱風新增崩塌地面積統計

颱風或豪雨名稱 新增崩塌面積 (公頃)

淡水河 基隆河 新店溪 翡翠水庫 大漢溪 石門水庫 合計 艾利 0.34 0.63 9.55 8.03 1.51 600.67 620.73 海棠 0.00 0.00 9.89 0.08 0.00 12.85 22.82 瑪莎 0.00 0.43 9.89 0.10 0.92 101.63 112.97 906 豪雨 0.00 1.27 0.52 0.00 0.43 7.05 9.27

聖帕 0.00 0.00 1.44 0.00 0.36 1.73 3.53 柯羅莎 0.00 0.61 2.21 0.09 2.02 25.72 30.65 辛樂克 0.00 0.21 3.90 0.14 1.63 8.85 14.73 薔密 0.00 0.08 2.14 1.32 1.75 1.49 6.78 莫拉克 0.00 0.00 0.54 0.00 0.33 5.52 6.39 蘇拉 0.03 1.61 3.55 0.57 3.95 17.86 27.57

資料來源：本研究計畫成果。

貳、崩塌潛感因子

圖4-2 高程分布圖 資料來源：本研究計畫成果。

圖4-3 圓形視窗之網格示意圖 資料來源：重繪自 Wilson and Gallant (2000)。

Z

₁

Z

₂

Z

₃

Z

4

Z

5

Z

6

Z

7

Z

8

Z

9

Z

10

Z

11

Z

12

Z

13

Z

14

Z

15

Z

16

Z

17

Z

18

Z

0

Z

19

Z

₁₃

Z

20

Z

21

Z

₂₂

Z

₁₃

Z

₂₃

Z

₂₄

Z

₂₅

Z

₂₆

Z

₂₇

Z

₂₈

Z

₂₉

Z

₃₀

Z

₃₁

Z

₃₂

Z

₃₃

Z

₃₄

Z

₃₅

Z

₃₆

圖 3-3.4 圓形視窗之網格示意圖

視 窗 直 徑

圖4-4 地形粗糙度分布圖

Gallant，2000)如下式(4-6)。坡度因子分布如圖 4-6 所示。此外，依據上述 地形粗糙度分析方法，計算圓形區域範圍內的數值之坡度標準差，以標準差

(4-3)

圖4-6 坡度分布圖 資料來源：本研究計畫成果。

圖4-7 坡度標準差分布圖

資料來源：本研究計畫成果。

3. 地形曲率

曲率是一種對地形二次微分的概念，代表其坡度或坡向的相對變化程度，

即邊坡的凹凸程度，凹表面會導致地下水的集中，造成較高孔隙水壓力，容 易引發淺層崩塌。本研究所使用的曲率為平均曲率 (average curvature)，根 據Wilson and Gallant (2000)定義，以 3×3 格網之相對關係運算(如前圖4-5)，

即可獲致研究區平面曲率、剖面曲率如圖 4-8與圖4-9，單位為1/公尺，計

圖4-9 剖面曲率分布圖 資料來源：本研究計畫成果。

4. 岩性與工程地質

由前人研究可知，岩性(岩層特性)對於邊坡穩定分析是一項重要的因子。

岩層強度特性係依照研究尺度不同而有所差異，小尺度之單一邊坡通常以現 地岩石種類或現地試驗(如史密特鎚)取得岩石強度；大尺度區域邊坡穩定分 析則是根據地層特性經評估後取得岩石單壓強度。而岩體不連續面發育程度 對於岩石強度亦有影響，當單位岩體內之不連續面密度越高，則岩石強度越 低，但不連續面之發育程度目前尚無整體性量化評估方法，通常使用視覺化 之岩體結構類型來定量分類。

綜合上述，通常地層年代愈老，其膠結時間愈長，膠結程度也相對良好，

岩石強度也較高，抗風化能力也較強。相反的，年代較年輕的地層(如全新 世及更新世等地層)，膠結程度及岩石強度較低，抗風化能力也相對較差。

本研究採用亞新工程顧問公司[簡稱亞新公司](2002~2006)「都會區及周 緣坡地整合性環境地質資料庫建置(1/5~5/5)」計畫成果之岩性與工程地質參

數因子(1/25,000 比例尺)，藉此反映出工程地質特性(地調所，2002~2006)。

岩體強度分級以岩石單壓強度及岩體結構類型為判斷因子，岩石單壓強 度的分級係參考「國際岩石力學協會」(ISRM,1981)，並配合 Franklin (1975) 之岩體強度分級方法分將其為七級(圖 4-10)。然於廣域山崩潛感因子而言，

岩性、岩石單壓強度、岩體結構類型與岩體強度分級等資料，甚難取得，因 此，本研究採用此一圖資區分各網格單元的工程地質特性。岩體強度分級係 參考亞新公司(2002~2006)「都會區及周緣坡地整合性環境地質資料庫建置 (1/5~5/5)」計畫成果(地調所，2002~2006)，藉此反映不同岩性單壓強度與岩 體結構類型特性，結果如圖4-11。此分析結果為類別型資料，且甚為重要。

本岩體強度圖資為1/25,000 比例尺，不適合大比例尺的放大套疊使用。

圖4-10 岩體強度分級圖

資料來源：摘自地調所 (2002~2006)「都會區及周緣坡地整合性環境

地質資料庫建置(1/5~5/5)」計畫成果。

圖4-11 岩體強度分布圖

(編號 1 即是岩體強度等級 I，2 為岩體強度等級 II，以此類推。)

資料來源：圖資為地調所 (2002~2006)成果，本研究重繪之。

5. 地形濕度指數因子

地形濕度指數 (Topographic wetness index) (Beven and Kirkby, 1979)是 一個以地形特性為基礎的水文模式，可針對集水區之飽和集流面積範圍進 行模擬，用來表示地形對土壤濕度的控制。當累積雨量超過入滲容量時，

飽和含水層之水位逐漸上升，若是水位高達地表，地表土壤即呈現飽和狀 態，產生地表逕流。因此可以藉由集水區地形與土壤特性，推求地表與飽 和含水層之間的距離。地形濕度指數因子也能間接表示降雨逕流累積情形，

用來描述土壤濕度的空間分布過程，係為集水面積與坡度的函數。坡度陡 則水迅速向下流動，因此入滲量較低，土壤含水量低；而坡度平緩處，水 較易入滲，水流易匯集於此處，因此土壤含水量較高。當地形濕度指數越 低，代表土壤入滲量少、形成地表逕流，造成土壤沖蝕，亦加劇地形侵蝕，

地形學家Beven 與 Kirkby (1979)建議可用以表示崩塌侵蝕率之高低。計算

公式如下，計算獲致的地形濕度指數因子空間分布如圖4-12所示。

(4-12) 其中，TI 為地形濕度指數 [單位：m]；CA 為比集水區面積 [單位：

m]，為網格點以上子集水區面積除以等高線寬，利用網格數值高程模型時，

可以用網格長度代表等高線寬；G 為坡度 (slope gradient) [單位：度]。

圖4-12 地形濕度指數分布圖 資料來源：本研究計畫成果。

6. 環境地質因子

環境地質因子與新北市長年崩塌特性有著密不可分的關係，基於 此原因，本研究針對 1/5,000 比例尺環境地質圖為基礎資料，針對地 質災害類、地形侵蝕類與土方來源類轉換成「是與否」二元資料進行 分析，以突顯受環境地質災害影響。其中，環境地質圖包含地質災害 類、地形侵蝕類 (包含溝狀向源侵蝕、河岸侵蝕與谷狀向源侵蝕)與土 方來源類(包含崩積堆積或土石流扇狀地、填土區與原狀土)等項。列 舉岩屑崩滑及落石空間分布結果如圖

4-13

與圖

4-14。

𝑇𝐼 = 𝑙𝑛⁡(𝐶𝐴/𝑡𝑎𝑛𝐺)

圖4-13 岩屑崩滑分布圖

資料來源：圖資為新北市政府 1/5,000 環境地質圖，本研究重繪之。

圖4-14 落石分布圖

資料來源：圖資為新北市政府 1/5,000 環境地質圖，本研究重繪之。

7. 斷層距離

斷層為地質上較為破碎的地帶，距離斷層位置愈近的岩體有愈發 達的破裂面發育，導致岩體較為破碎而利於崩塌之發生(林慶偉等人，

1994)。本研究以新北市範圍地調所 1/25,000 比例尺斷層圖層計算空 間網格距離斷層距離，利用 ArcGIS 產製新北市斷層距離空間分布以 表示斷層距離影響。斷層距離如圖

4-15

所示。

註：斷層距離單位為公尺。

圖4-15 斷層距離分布圖 資料來源：本研究研究成果。

(二)人文因子

道路建設代表人為開發的程度，道路施工單位常常為了節省時間及經費，

對邊坡之坡頂與坡趾進行不當挖填，破壞道路上下邊坡的穩定性，在地震或是豪 雨來時容易造成山崩，本研究使用由交通部運輸研究所提供之道路路網圖層計算 空間網格距離道路距離，以表示道路距離影響。本研究

利用

交通部運輸研究所 2014 年版數值路網圖，利用 ArcGIS 產製新北市道路距離空間分布，作為後續統

計分析與模擬之人文條件。

道路距離如圖

4-16

所示。

而人為不當開發或土地不當利用等人為影響因子較難取得且難以科學量化，

現階段暫無法考量作為致災因子。故本研究成果於應用時須特別注意。

註：道路距離單位為公尺。

圖4-16 道路距離分布圖 資料來源：本研究研究成果。

(三)水文因子 1. 水系距離

崩塌距水系的距離可反映出集水區崩塌誘發(triggers)因子的特性。颱風、

豪雨所引起的崩塌，崩塌位置大多發生於靠近河道的位置(Chang et al., 2007)，

因愈靠近河道的坡面，地下水位較高。且邊坡坡腳容易受到河水掏刷。因此 水系距離可視為崩塌潛勢因子，本研究利用 ArcGIS 的 Hydrology 模組萃取 新北市河道資訊，並以0.5 平方公里為水系閾值，再計算各網格離河道的距 離的空間分布，如圖4-17所示。

2. 雨量定義

考量中央氣象局雨量分級定義係以「24 小時累積雨量」分級，並延續 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」崩塌機率模式成果，故本研究以 24 小時累積雨量作 為模式建立之雨量因子，以利後續山坡地社區崩塌預警及災害防治參考。

3. 颱風事件與重現期雨量

因子產製方法首先蒐集中央氣象局雨量站，以各颱風事件時雨量資料及 歷年最大24 小時累積雨量為主，參考現行水土保持技術規範第 16 條無因次 降雨強度公式推估24 小時累積雨量各重現期雨量，以克力金統計 (kriging) 內插各雨量站點資料，完成各颱風事件與不同重現期雨量 (現況)空間分布，

如圖4-18及圖4-19所示。

圖4-17 水系距離分布圖

資料來源：本研究計畫成果。

(A)2004 年艾利颱風 (B)2005 年海棠颱風

(C)2005 年馬莎颱風 (D)2006 年 906 豪雨

圖4-18 各颱風事件最大 24 小時累積雨量空間分布圖

資料來源：本研究計畫成果。

(E)2007 年聖帕颱風 (F)2007 年柯羅莎颱風

(G)2008 年辛樂克颱風 (H)2008 年薔密颱風

圖 4-18 各颱風事件最大 24 小時累積雨量空間分布圖 (續)

資料來源：本研究計畫成果。

(I)2009 年莫拉克颱風 (J)2012 年蘇拉颱風

圖 4-18 各颱風事件最大 24 小時累積雨量空間分布圖 (續) 資料來源：本研究計畫成果。

圖4-19 100 年重現期 24 小時累積雨量空間分布圖

資料來源：本研究計畫成果。

二、資料類別化

本研究之因子資料類型包含數值資料(numerical data)與類別資料(categorical data)，為使資料型態統一，將兩類型資料分別處理，說明如下：

坡度標準差之資料分布非常態分布，故以自然間斷法(Natural Breaks) 依據資料分布進行數值分類(Jenks，1967)，使每一類別中之資料值具有最

地形濕度指數之資料分布非常態分布，故以自然間斷法(Natural Breaks) 依據資料分布進行數值分類(Jenks，1967)，使每一類別中之資料值具有最 小標準差，分類門檻值為1.7、2.41、3.54、5.95，共分為 5 類。

7. 與斷層距離

參考陳廣祥與曾信富(2011)、蔡富安(2015)對崩塌潛勢與斷層距離之研 究，分為第一類 0m~400m，第二類 400m~800m，第三類 800m~1,200m，

第四類1,200m 以上。

8. 與道路距離

參考廖軒吾(2000)，李錫堤等人(2003)，高嘉隆(2003)對崩塌災害與道路距離 之研究，以40m 為級距，將 0m~200m 以上分為 6 級。

9. 與水系距離

參考許煜煌(2002)、高嘉隆(2003)、陳樹群(2010)對不同集水區災害崩 塌與水系距離之關係進行分類，第一類為0m~200m，第二類為 200m~400m，

第三類為400m~600m，第四類為 600m~800m，第五類為 800m 以上。

10. 24 小時累積降雨量

雨量級距標準多樣，隨著不同地域、不同降雨事件而有不同分布與降 雨特性，Lee (2016)依據台灣崩塌特性劃分不同規模之崩塌於各雨量(24 小 時累積雨量)門檻值之發生機率，建立山崩雨量門檻值，本研究參考該門檻 值將雨量初步劃分為300mm、450mm、550mm，然而經試驗後發現此分級 於決策樹中略顯粗糙，致使分類規則難以建立低雨量(雨量 300mm 以下)之 崩塌特性，以及高雨量(雨量 600mm 以上)崩塌特性之區別，故修正雨量分 級級距為100mm，由 100mm 以下至 700mm 以上共分為 8 級(陳樹群，2010)。

(二) 類別資料

此類因子之資料本身已為類別型態，包含岩體強度分級、岩屑崩滑與否、落 石與否，故直接對類別資料進行編碼，給定不同數字編號。其中岩屑崩滑及落石 之類別有2 類，以類別值 0 表示「否」，以類別值 1 表示「是」；岩體強度類別值 則為1 至 6，依序對應至圖4-11岩體強度分級I 至 VI。

表4-2 崩塌潛感因子類別化依據

2自然間斷法(Natural Breaks)

3數值所代表之物理意義 與道路距離 廖軒吾(2000)；李錫堤等人(2003)；高嘉隆(2003) 與水系距離 許煜煌(2002)；高嘉隆(2003)；陳樹群(2010) 24 小時累積雨量 陳樹群(2010)；Lee C.F.(2016)

表4-3 崩塌潛感因子分類(數值資料)

第二節 自然邊坡關鍵致災因子關聯性分析

(如表4-4所示)，本研究採用過採樣(Oversampling)技術(Berry and Linoff, 2000)建 立訓練樣本，選取每一場歷史事件之所有崩塌網格資料以及隨機選取與崩塌資料 規則，並參考Lillesand 與 Kiefer (2000) 建議之分類誤差矩陣(classification error matrix) 檢驗模式之崩塌正確率、非崩塌正確率及平均正確率(表4-5)。最終，模

圖4-20 自然邊坡關聯規則分析模式建置流程

資料來源：本研究計畫成果。

表4-4 歷史災害紀錄

表4-6 訓練模式分類誤差矩陣表

與非崩塌發生條件及機率，建立邊坡特性。然而以條列式羅列規則難以呈現因子 重要性與不同規則之差異，因此本節透過樹狀圖將所有規則以樹形結構展示以便 於分析與說明，如圖4-21即截錄自樹狀圖部分分支。

圖4-21 自然邊坡關聯規則樹狀圖(截錄)

資料來源：本研究計畫成果。

規則樹狀圖中，每一條規則係由最上層根節點(樹頂)向下讀取，每經過一條

當雨量 600~700mm，水文相關因子影響減小，崩塌易發生於斷層距 800m 以內岩體脆弱處。

當雨量700mm 以上時，則低地形濕度指數區域皆易發生崩塌。

二、 地形濕度指數中低(1.7~2.41m)

當地形濕度指數1.7~2.41 時(中偏低程度)，降雨量 300mm 以下不易發生崩

在文檔中 山坡地社區建築管理履歷資料庫建立與關鍵致災因子關聯性分析 (頁 89-121)