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河制理論型公式→以流動能力進行計算流動寬度之設定

第 6 章 土砂災害潛勢區的設定

② 河制理論型公式→以流動能力進行計算流動寬度之設定

如下圖所示,與①相反地,流動寬度的計算方法,以橫斷測線③為境界,從依 據河制理論公式改為依據土石流斷面流動能力時,

 橫斷測線①、②:以上游開始適用河制理論公式的測線,設定所算出的土石 流流動寬度。

 橫斷測線③、④:由各測線土石流洪峰流量算出土石流流動寬度設定之。

基準地點

土石流斷面流動能力

河制理論公式計算 的基準點

河制理論公式

圖Ⅲ- 6.15 斷面流動能力改以河制理論型公式計算流動寬度之設定

圖Ⅲ- 6.16 河制理論公式改以流動能力進行計算流動寬度之設定

斷面流動能力基 準點

斷面流動能力 河制理論公式

(二)-4-127

在各橫斷面測線地點,以縱斷測線地點為中心設定流動寬度。

但若所算出之寬度還大於現地的平坦地點寬度,應如下進行設定。

這種情況需在地形圖上進行流動方向的再確認,必要時應配合流動方向的再設定。

判斷土石流流動方向無問題時,以該測線平坦面最高高程值加上土石流高度((6) 土 石流高度的計算)之高程,來設定土石流流動寬度。

此外,以河制理論公式設定流動寬度時,基本上所設定流動寬度的兩側不受地形限 制(兩側受限時,可依據斷面流動能力,進行流動寬度的設定)。但若「斷面流動能力所 算出流動寬度」大於「河制理論公式所算出流動寬度」,應採用「河制理論公式所算出 的流動寬度」。

計算流動寬度

受地形限制所呈現的流動寬度

圖Ⅲ- 6.17 實際地形無法設定河制理論公式算出流動寬度時的案例

圖Ⅲ- 6.18 實際地形無法設定河制理論公式所算出流動寬度時的案例

右岸 計算流動寬度 左岸

土石流高度 hi

最高高程值土石流高度的水面形狀

最高高程地點

不列入計算的流動寬度

(二)-4-128

依據斷面流動能力計算流動寬度的區段(谷底部)轉換成為河制理論公式計算土 石流流動寬度區段的地點,基本上是橫斷地形的開放地點(河制基準點)。在此,河 制基點位於基準點為起點的橫斷面測線時,河制基點起點(橫斷地形開放地點)直下 游等間距測點,可適用河制理論公式進行流動寬度的計算,並應將河制起點(橫斷 地形開放地點)直上游等間距測點上所依據斷面流動能力計算出之流動寬度與直下 游依河制理論公式算出的流動寬度結合起來。此外,此時設定區域內的谷底部分(橫 斷地形開放地點~直上游測點之間)若有明顯確認土石等不會到達的地點,基本上 應予以扣除。

此外,依據斷面流動能力計算流動寬度的區段(谷底部)至依據河理論公式計算 流動寬度的區段之銜接範圍內,若流動中心有曲折點(IP 點)的存在,應依據流動中 心線距離比例分配流動寬度,進行區域設定。

圖Ⅲ- 6.19 以河制理論公式計算流動寬度的開始地點

IP

地形扣除部分

河制寬度開始適用地點 橫斷地形開放點 (河制基點)

橫斷地形開放點 (河制基準點)

河制寬度開始適用地點

(二)-4-129

(6) 土石流高度的計算 1) 基準點土石流高度的計算

基準點的土石流高度(h0),可以下式算出。

式 11 之展開,與Cd相關的部分(式形為公式 4 的倒數部分),與式 4 相同,大 於 0.9C時,取 0.9C(=0.54),下限值則不設定。

式 3 與式 4 帶入式 11,可得到下列式 12,以此算出土石流的高度。

在此,B0:土石流流動寬度(參照「(5)土石流流動寬度的設定」)。

2) 任意側線的土石流高度之計算

任意地點的土石流高度(hi),可和基準點土石流高度計算方法一樣,以下式算出。

在此,「 」的坡度 為測點上游 200m 的坡度。因此,需注意可能與計算 Cd所使用的坡度 不同。

(7) 土石流可能對建築物作用力(流體力)之計算

各測點推估土石流可能對建築物的作用力(流體力Fdi),可用下式計算。

在此,下式所算出流動中土石流之土石密度(103kg/m3) 為:

Cdi大於 0.9C時,取 0.9C(=0.54),但不設定下限值。

Ui:以下式算出的土石流流速(m/s)

式 11

式 12

式 13

式 14

式 15

(二)-4-130

Ri:土石流的水力半徑,在此,Ri = hi

此處的「 」坡度 為測點200m 區段坡度。需注意,計算土石流流速所使 用的坡度 ,可能與計算Cd所使用坡度 不同。

〈參考〉流動中的土石流土砂濃度計算所使用的坡度與土石流流速計算所使用的坡度

(8) 一般建築物耐力的設定

一般建築物耐力的計算,應依據算出的土石流高度所可能作用在建築物的力 (流體力)。但土石流高度以2.8m 為上限,超過亦視為 2.8m。

在此,Pi:建築物的耐力(kN/m2) Hi:流體力作用在建築物的土石流高度(m) (「(6) 土石流高度的計算」算出的土石流高度)

式 16

測點上游 200m 區段坡度比上游側陡時(θ2>θ1)

①Cd的計算使用上游側點位置的地面坡度θ1。

②土石流流速的計算,使用該地點的θ2。

測點 NO.2

測點 NO.1 基準點

:縱斷圖地面高程

坡度

:上游 200m 的平均坡

式 17

(二)-4-131

設定「重大土砂災害潛勢區」時,比較土砂衝擊力與住宅耐力的地點,以及計算所 使用數值之位數,以下列方法決定之。

表Ⅲ-6.1 計算結果的位數

項 目 符號 單位 位數基準

土石流流動所帶下來時的土石量 V0 m3 1m3單位(小數第 1 位直接進位) 基準點上游200m 的平均坡度 θ0 ° 小數第 2 位(小數第 3 位四捨五入)

計算地點上游200m 的平均坡度 θ ° 小數第 2 位(小數第 3 位四捨五入)

考量地面坡度的坡度 θ2 ° 小數第 4 位(小數第 5 位四捨五入)

流動中土石流的土砂濃度 Cd 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

土石流的密度 Pd t/m3 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

土石流洪峰流量 Qsp m3/s 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

土石流流動的寬度 B m 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

土石流的高度 H m 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

土石流的流速 U m/s 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

推估土石流作用在建築物的力 Fd kN/m2 小數第 2 位(小數第 3 位直接進位)

一般建築物的耐力 P2 kN/m2 小數第 2 位(小數第 3 位直接捨去)

設施效益量 m3 1m3單位(小數第 1 位直接捨去)

(二)-4-132

以「(7)土石流推估作用在建築物的力(流體力)之計算」所算出土石流在建築物的 作用力大於以「(8)一般建築物常態耐力設定」算出建築物耐力的範圍,設定為重大土砂 災害潛勢區。此時又可分為土石流高度大於1m 的區域及小於 1m 的區域。土石流高度 大於1m 時,又分為土石流作用在建築物的力大於 50kN/m2的區域,以及以外的區域。

■ 重大土砂災害潛勢區末端的設定

重大土砂災害潛勢區的末端,實際上位於判定為重大土砂災害潛勢區的最下游 測線與下一條測線之間。因此,重大土砂災害潛勢區末端的設定如下。

ⅰ) 判定為重大土砂災害潛勢區最下游測線與下一條測線的中央(判定為重 大土砂災害潛勢區最下游測線下游的20m 下游地點)追加新的測線,計 算該測線所在地點的流體力與建築物耐力。

ⅱ)比較追加測線上的流體力與建築物耐力。

【流體力>建築物耐力時】

:至追加的測線為止,都劃入重大土砂災害潛勢區。

【流體力≦建築物耐力時】

:至上流側的測線為止,劃入重大土砂災害潛勢區。

(二)-4-133

(二)-4-134

【重大土砂災害潛勢區製圖注意事項與<參考>】

河制理論模式算出的流動寬度與曼寧公式算出的流動寬度的採用,或呈現特別不 同的流動橫斷形狀時,在以平面圖圖示重大土砂災害潛勢區寬度的階段,製圖方法的 解釋有多種想法。

但重大土砂災害潛勢區寬度的平面圖圖示方法,應予以統一。

<參考>重大土砂災害潛勢區製圖注意事項1~4,以及(11)土石流顯然無法抵達 範圍的扣除,未予以整理的案例發生時,應與土砂災害防止法指定推動單位進行協議,

並整理相關案例,之後在基礎調查手冊的追加記載。

<參考>土石流高度 1m 的邊界,土石流作用在建築物的力大於 50kN/m2的邊界

作用力大於 50kN/m2

作用力小於 50kN/m2

土石流高度大於 1m

土石流高度小於 1m

土石流高度小於 1m

土石流高度大於 1m

土石流高度大於 1m 作用力大於 50kN/m2的區域

土石流高度大於 1m 作用力小於 50kN/m2的區域

土石流高度小於 1m 的區域

土石流高度大於 1m 作用力小於 50kN/m2的區域

基準點

測點NO.1

測點NO.2

測點NO.3

(二)-4-135

(二)-4-136

(二)-4-137

2) 蓄水池

① 評估對象

「廣島縣蓄水池登記簿」所登記的蓄水池。

重大土砂災害潛勢區設定時相關蓄水池的檢討案例

①蓄水池位於基準點上游時 ②蓄水池位於重大土砂災害潛勢區時

流域 流域 流域 流域

← 基準點 ← 基準點 ← 基準點 ← 基準點

②-1重大土砂災害潛 勢區內有蓄水池

②-2重大土砂災害潛 勢區下游端有蓄水池

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(二)-4-140

(二)-4-141

(二)-4-142

① 評估對象

重大土砂災害潛勢區有橫斷構造物(箱涵等)的溪流,橫斷構造物(箱涵等)是否 阻塞,或確未阻塞但產生土石流不同的流動形態,因此,重大土砂災害潛勢區的設定應 評估上述狀況。

基準點

(二)-4-143

(二)-4-144

有箱涵等構造物的溪流,進行重大土砂災害潛勢區設定時,依據評估步驟流程,進行 以下的確認。

(1) 阻塞狀況的確認

現地踏勘確認橫斷構造物的寬度與高度(B, H)。橫斷構造物的寬度或高度小於最 大粒徑時,箱涵等應該會產生阻塞。

(2) 流動能力的查核

比較箱涵等有近上游的土石流洪峰流量與箱涵等的進水口(上游測)橫斷面之流 動能力,確認土石流有無流動能力(箱涵等的構造是否具備能讓土石等往下流動的斷 面)。

箱涵等讓土石往下流動能力大於土石流洪峰流量時,預估土石會沿箱涵內部往下 流動,可設定為正常區域。此時,箱涵上游區域的設定,則應現地確認無越流可能性

(地盤具有足夠的高程差)。若現地確認有越流的可能性,應進行越流之設定(設定

②)。

但若箱涵讓土石往下流動的能力小於土石流洪峰流量,應檢討填方部位的越流。

○流動能力的計算

箱涵等進水口橫斷面的流動能力,可依據「河川砂防技術基準(案)調查 編 第 6 章水位計算與曼寧粗糙係數」所提供的平均流速公式分級 1(曼寧平 均流速公式)的計算公式,計算之。

箱涵等進水口橫斷面的流動能力,可依據「河川砂防技術基準(案)調查 編 第 6 章水位計算與曼寧粗糙係數」所提供的平均流速公式分級 1(曼寧平 均流速公式)的計算公式,計算之。

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