第三章已完成坡地崩塌風險評估模式之測試，本章將以石門水庫上游 集水區內之砂崙仔地區為例，並考慮民國 93 年艾利颱風之降雨條件，利 用風險評估模式探討降雨對砂崙仔地區邊坡穩定可靠度之影響。
4.1 砂崙仔區域概述與模式設定 4.1.1 砂崙仔區域概述
石門水庫集水區內之砂崙仔地區，因艾利颱風造成邊坡崩塌土石滑落 大漢溪主流、桃 113 道路中斷，影響交通甚巨，並引發坡面崩坍、河道沖 淤、道路損壞、邊坡基腳流失與落石等重大災害。有鑑於此，於民國 95 年 1 月政府公告之「石門水庫及其集水區整治特別條例」，將砂崙仔列為 優先復育重點區域之一，期能達成維護集水區治山防災、保護集水區生態 環境及涵養水源之目的。
由於經濟部水利署所辦理之「石門水庫集水區崩塌與庫區淤積風險評 估研究」計畫已完成砂崙仔區域內初步探勘與土壤取樣，有助於模式模擬 前針對所需地質參數資料之設定，且本論文分析探討之成果亦可回饋該計 畫後續工作之參考，故採用砂崙仔崩塌區域作為風險評估模式應用之地 點，其詳細地理位置位於桃園縣復興鄉之砂崙仔崩塌地處理工程處(桃 113 線4K+800)，如圖4.1所示。
4.1.2 模式設定 (1) 模擬網格點
本論文採用「石門水庫集水區崩塌與庫區淤積風險評估研究」之 40m 40m× 數位高程模型(Digital Elevation Model, DEM)為模擬網格大小，
模擬範圍起自二度分帶坐標(285412, 2729344)終至(296852, 2730664)，總 面積約 2.01平方公里，並分割成 1,258 個計算網格點之矩形區域，詳如圖 4.2所示。每一網格點上之模擬結果代表該格點上下左右各延伸 20 m所形 成矩形區域內之整體穩定可靠度，其示意圖如圖4.2所示。
(2) 降雨條件與模擬時間
採用艾利颱風期間之豪雨作為降雨事件，由於模擬區域內並無設置雨 量站，因此以鄰近之玉峰水文站所測得之時雨量資料進行模擬，其時雨量 以及降雨組體圖分別如表 4.1 與圖 4.3所示，模擬時間起自民國 93年 8月 23日 10時，終至 25日 9時共計 48小時，模擬時間間距(Δt)則設定為 1分 鐘。
(3) 地形與地文資料
(a) 坡 度 ： 依 據 前 段 所 述 之 DEM 資 料 ， 利 用 地 理 資 訊 系 統 軟 體
Arcview之模組功能計算每個網格點之坡度，如圖4.4所示。
(b) 土層厚度：假設崩積層底部為崩塌時之滑動面，則土層厚度即為 崩積層厚度，本論文假設模擬區域內土層厚度均為 3公尺。
(c) 初始地下水位：由於本區域並無地下水位觀測井之長期觀測資 料，故假設地下水位均為地表下方2公尺。
(4) 地質參數
砂崙仔區域地質結構可概分為三區，由北至南包含大寮層、石底層以 及木山層等，主要延展方向呈東北至西南走向，其地質構造分佈如圖 4.5 所示。本論文假設同一地質分區內，凝聚力、摩擦角或者土壤飽和單位重 在每一網格點之平均值皆相等，故參考陳本康(2005)之調查資料，凝聚 力、摩擦角與土壤飽和單位重在三個分區之平均值設定如表 4.2 所示。由
於並無詳細之飽和水力傳導係數調查資料，本論文假設模擬區域內土壤性 質為石質土，且其平均值設定為3.0 10× −5m/s。
在地質參數標準差之設定上，本論文考慮兩個具有不同參數不確定性 之案例，其中案例一較案例二具有較高程度之參數不確定性，用以對模擬 結果進行比較與探討，兩案例之摩擦角、凝聚力、土壤飽和單位重以及飽 和水力傳導係數之變異係數(COV)如表4.3所示。
4.2 模擬結果分析探討
依據 4.1節之模式設定，圖 4.6至圖 4.9所示分別為兩案例在降雨後第 12、24、36 與 48 小時之邊坡穩定可靠度分佈圖，圖中未以顏色標示之網 格點代表該點可靠度大於60%。
圖 4.10 所示為艾利颱風過後砂崙仔地區實際之崩塌範圍，圖中編號 1 之虛線方框代表可靠度低於 40%而實際亦發生崩塌之區域；編號 2代表可 靠度超過 60%但實際有發生崩塌之區域；編號 3則代表可靠度低於 40%但 實際未發生崩塌之區域。比較圖 4.9 與圖 4.10可發現，風險評估模式計算 可靠度較低之點大部分皆確實發生崩塌，而在圖正中央 2 號方框之模擬結 果則較不合理，然研判該處之崩塌可能是因基腳沖刷及其上方(地勢較高 處)之坡面發生崩塌後，宣洩而下之土石流與地表逕流造成之大範圍表土 沖蝕，而本模式係考慮壓力水頭增加所引致之坡地破壞機制，故可靠度模 擬結果無法反應真正之崩塌情形。
圖 4.11至圖 4.14為不考慮參數不確定性時之計算結果。由於參數之標 準差將等於零，因此模式輸出結果僅為安全係數(小於 1 即發生崩塌)。以 第 48 小時為例，比較圖 4.9 與圖 4.14 可知，兩者計算結果大致上相當吻 合，安全係數小於 1 之網格點上，皆顯示出其具有較低之可靠度(50%以
下)，然在考慮地質參數具有不確定性之情況下，不同兩位置即使安全係 數皆大於 1(或皆小於 1)，兩者之可靠度仍可能有極大之差異，因此坡地 崩塌之管理必須考慮風險之觀念，始能擬定有彈性且多方向之治理策略。
接著比較參數不確定性程度對可靠度之影響。由 4.1 節所設定兩案例 其可靠度隨時間變化之情形可發現(圖4.6至圖4.9)，在降雨後第36個小時 前，可靠度皆明顯隨著降雨時間增加而減少，尤其是降雨後第 12 小時至 第 24小時間可靠度之變化相當明顯，但在第 36 小時後則可靠度已趨向穩 定並無變化，究其原因在於前 36 個小時內，土壤尚未達到完全飽和之狀 態，因此雨水可持續入滲至地表下增加壓力水頭，而壓力水頭增加會使得 安全係數之期望值減小，進而導致可靠度之降低；然在第 36 個小時後，
地下水位已抬高至地表處，後續之降雨並無法繼續入滲至土壤中，在壓力 水頭不變之情形下，可靠度將維持一定值不再減小。
由以上敘述可知，降雨所引致之入滲量會隨著時間而使地下水位逐漸 升高，增加邊坡破壞之可能性，例如圖 4.6 與圖 4.7 中虛線區域內之部分 網格點其可靠度即從 45%∼50%降低至 35%以下，由此顯示本論文風險評 估模式考慮降雨過程時變影響之重要性。
接著比較在相同時間下，兩案例邊坡穩定可靠度之差異性。由圖 4.6 與圖 4.7 可發現，在相同時間下，案例二可靠度極小區域(標示為紅色與橘 色)之面積較案例一為大，代表有部分網格點之可靠度會隨著參數不確定 性程度增加而提高，其原因在於本論文假設安全係數為常態分佈，而在參 數平均值不變之條件下，參數不確定性增加不會造成安全係數期望值變化 (因採用一階二次矩法)，但會導致安全係數標準差之增加，因此依據常態 分佈之特性，若安全係數期望值小於 1，安全係數標準差之增加必定會造 成可靠度之提高，如圖 4.15 所示；相反地，若安全係數期望值大於 1，則 安全係數標準差之增加必定會造成可靠度之減少，如圖 4.16。故吾人可歸
納在同一網格點上，參數不確定性程度會依據該點安全係數期望值小於或 大於1而對可靠度產生相反之影響。
4.3 小結
由模擬結果與艾利颱風後砂崙仔實際崩塌資料之比較顯示，本論文所 發展之模式仍有其限制，無法評估當破壞機制為深層區塊滑動、河道沖刷 或者表土沖蝕等條件下之邊坡穩定可靠度；經由應用案例之探討可看出本 論文所發展之坡地崩塌風險評估模式計算簡單，對大範圍區域之邊坡穩定 可靠度分析有其優勢，可提供管理者擬定有彈性且多方向治理策略之依 據；而其計算快速之優點更可作為降雨期間坡地崩塌風險之預報工具，即 早擬定合宜之防災救災策略。