由地理資訊系統判別之影響因子

（1）南投地區具有最長之溪流平均長度、平均集水區面積、集水區邊坡 平均坡度、平均有效集水面積，而花蓮地區次之，台北地區最小，

７０

故土石流之規模也呈現類似之趨勢。

（2）台北地區影響因子較為明顯者有集水區面積、集水區邊坡平均坡度、

有效集水區面積及崩坍等，因此台北地區之土石流治理應朝治理崩 坍地之方向前進。

（3）南投地區較為顯著之影響因子為集水區形狀係數，由統計得知南投 地區之形狀係數偏小，約在0.1～0.6 之間，而偏小的形狀係數代表 集水區成狹長形，其流量歷線將會成平原狀。換言之，南投地區所 發生之土石流主要是因為長時間累積降雨所造成。由於南投地區之 影響因子及力學特性，因此主要應注意地下水之觀察。

（4）花蓮地區較為顯著之影響因子為上游坡度、溪床平均坡度、集水邊 坡平均坡度及集水區形狀係數。因此花蓮地區之土石流防治應注重 於上游邊坡及集水區之邊坡治理。

（5）以分地質區分析後發現，區別函數之平均正判率均較依行政區分析 者提升；尤以台北及花蓮最為明顯，但顯著之影響因子則差別不大。

因此在土石流進行判別分析時，也應將地質區之劃分加以考慮。

７１

參考文獻

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７５

表 2-1 侯硐地區歷年雨量月記錄(瑞芳測站)

年/月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total 85 363.0 510.5 407.5 474.5 420.5 41.5 293.0 75.0 451.0 394.0 1232.0 80.0 4742.5 86 259.0 546.5 375.0 179.0 234.5 371.5 111.0 366.5 253.5 273.5 123.0 404.5 3497.5 87 288.0 551.5 327.5 228.5 337.0 246.5 126.0 231.5 497.0 1968.0 993.0 1049.0 6843.5 88 382.5 154.5 492.0 103.5 371.0 239.5 77.0 64.0 211.5 436.5 432.0 510.0 3474.0 89 489.5 1136.5 473.0 497.5 116.0 401.5 269.5 309.0 68.0 1205.5 1382.0 889.5 7253.0 90 472.0 289.0 234.5 220.5 472.5 397.5 101.5 132.5 1617.0 133.0 171.5 577.5 4819.0 91 260.5 219.0 233.0 192.5 177.5 235.0 281.5 113.5 226.0 504.5 503.5 505.5 3452.0

表 2-2 明坑採樣結果

地點 溼土重 (kg)

體積 (m³)

現地密度 (t/m³)

含水量 (%)

現地乾密度

(t/m³) 孔隙比 昇福坑 222.0 0.108 2.05 12 1.83 0.47 大粗坑 302.5 0.170 1.78 8 1.65 0.61

７６

表 2-3 比重試驗結果

昇福坑 大粗坑

粒徑大小

比重 比重

#4 篩以上 2.73 2.62

#4 篩 ~ #40 篩 2.73 2.72

#40 篩以下 2.63 2.92

加權平均 2.70 2.65

表 2-4 昇福坑土樣指數性質試驗結果

液性限度 43

塑性限度 20

塑性指數 23 ( CL )

USCS 土壤分類 GC

(Clayey gravel with sand)

７７

表 2-5 粒徑曲線分析結果

明坑地點 昇福坑 大粗坑

最大粒徑 (mm) 200 200

通過#4 百分比(%) 47.6 26.6 通過#40 百分比(%) 26.6 5.9 通過#200 百分比(%) 15.2 2.3

D10 (mm) 0.03 0.9 D30 (mm) 0.9 5.7 D60 (mm) 11.0 16.0

均勻係數Cu --- 17.8

曲率係數Cc --- 2.3

液性限度wL 43 ---

塑性限度wp 20 ---

塑性指數PI 23 ---

USCS 土壤分類 GC GW

表 2-6 消散性試驗結果

試驗地點 昇福坑 大粗坑

消散耐久指數 Id (1) (%) 89.7 96.5 消散耐久指數 Id (2) (%) 82.0 93.9

７８

表 2-7 消散耐久指數之分類

[34]

７９

表3-1 昇福坑飽和

不排水三軸試驗結果(最大粒徑為 25.4mm)

破壞時之狀態 (應變達 15%) 剪力強度參數 圍壓

(kPa) 軸差應力 (kPa)

最小主應力 σ3 (kPa)

最大主應力 σ1 (kPa)

有效凝聚力 c’ (kPa)

有效摩擦角 ψ’ (°) 98.0 83.29 25.50 108.79

147.0 127.36 43.15 170.51 156.8 139.66 51.00 108.79 196.0 153.16 60.80 213.97

9.6 30.2

表 3-2 昇福坑飽和不排水三軸試驗前後試體級配之變動情況

試驗前

級配比例 圍壓 (156.8 kPa) 圍壓 (196 kPa)

>#4 52.4% 43.8% 43.3%

#4~#200 32.4% 30.8% 29.4%

<#200 15.2% 25.4% 27.3%

粒徑分佈 試驗後級配比例

８０

表 3-3 昇福坑三軸透水試驗結果

有效圍壓

(kPa)

壓密後孔隙比 e

透水係數 k (cm/s) 39.2 0.47 8.1× 10^-6 78.4 0.44 1.0× 10^-5 156.8 0.38 1.6× 10^-5

表 3-4 土壤透水係數分類 [Vukovic et. al., 1992]

土壤類型 透水係數 k

(cm/sec) 相對透水性

礫石 (gravel) ＞10^-1 高 (high)

砂質礫石 (sandy gravel) 潔淨砂 (clean sand)

細砂 (fine sand)

10^-1～10^-3 中等 (medium)

砂 (sand)

非潔淨砂 (non-clean sand) 沈泥質砂 (silty sand)

10^-3～10^-5 低 (low)

沈泥 (silt)

沈泥質黏土 (silty clay) 10^-5～10^-7 非常低 (very low)

黏土 (clay) ＜10^-7 不透水

(practically impermeable)

８１

８２

表 3-7 昇福坑土壤不飽和三軸試驗之控制條件

試體最大粒徑

(mm)

有效圍壓 (σ-ua) , (kPa)

基質吸力 (ua-uw) , (kPa)

20 60 25.4 98.0 120

200

表 3-8 不同基質吸力下試體破壞時之狀態

基質吸力

(ua - uw) , (kPa)

破壞時軸差應力 (kPa)

最小主應力 σ3 (kPa)

最大主應力 σ1 (kPa)

20 281 98.0 379

60 346 － 434

120 395 － 493

200 420 － 518

８３

表 3-9 基質吸力─土壤總凝聚力─

ψ^b

之對應關係

基質吸力

(ua - uw) , (kPa)

土壤總凝聚力*

C (kPa)

對應之角度 ψ^b (°)

20 23.8 35.5 60 39.6 26.6 120 56.5 21.3 200 63.6 15.1

*

C

=

c

'+(

u

_a −

u

_w)_f tan

φ

^b

表 3-10 大粗坑三軸透水試驗結果

有效圍壓

(kPa)

壓密後孔隙比 e

透水係數 k (cm/s) 49.0 0.61 2.2× 10^-3 98.0 0.59 2.4× 10^-3 147.0 0.58 2.0× 10^-3 196.0 0.57 1.8× 10^-3

８４

表3-11 各土石流源頭發生處剪力強度參數之比較 [部分資料取自鄭乃元（2000）、莊鴻榜（2002）]

試驗地點

c

' (kPa)

φ

' (°)

花蓮銅門 0.0 38.6

南投神木 1.1 37.8

南投豐丘 0.9 41.0

金山三和坑 4.0 36.9

侯硐昇福坑^＊ 9.6 30.2

＊小集水區崩塌

表 3-12 各土石流源頭發生處透水係數之比較

[部分資料取自鄭乃元（2000）、莊鴻榜（2002）]

地點 圍壓大小 σc (kPa)

孔隙比 e

透水係數 k (cm/sec) 南投神木 4.9~157 0.40~0.45 1.0× 10^-3~6.5× 10^-3 南投豐丘 4.9~157 0.48~0.51 6.1× 10^-3~7.2× 10^-3 金山三和坑 39.2~156 0.55~0.61 3.6× 10^-3~4.4× 10^-3 侯硐昇福坑 39.2~156 0.38~0.47 8.1× 10^-6~1.6× 10^-5 侯硐大粗坑 49.0~196 0.57~0.61 1.8× 10^-3~2.4× 10^-3

８５

表 3-13 三和坑基質吸力─土壤總凝聚力─

ψ^b

之對應關係

[莊鴻榜，2002]

基質吸力 (ua - uw) , (kPa)

土壤總凝聚力 C (kPa)

對應之角度 ψ^b (°)

10 2.5 11.31 75 11.5 8.72 150 15 5.71 300 19 3.62

８６

８７

表 4-3 簡單模型分析中所使用之飽水曲線

基質吸力

(Pa)

飽和度 (%)

100000 5 10000 10

4000 50 2000 75

0 100

表 4-4 簡單模型分析之各參數

水單位重量 γ_w (kN / m³) 10

土壤孔隙比 e 0.5

重力加速度 g (m / sec²) 10 土壤單位重 γ (kN / m³) 20.0 土體滲透係數 k (m / sec) 10^-5 土壤之凝聚力 c’ (kPa) 5 土壤之摩擦角 ψ’ (°) 35

８８

表 4-5 分析值與理論值之比較─無基質吸力時

水壓值 (Pa) 有效應力值 (kPa) 位置 分析值 理論值 分析值 理論值

a 5000.17 5000.00 12.32 12.32

b 0.00 0.00 8.66 8.66

c 0.00 0.00 5.20 5.20

d 0.00 0.00 1.73 1.73

表 4-6 分析值與理論值之比較─表層飽和度=75%

水壓值 (Pa) 有效應力值 (kPa) 位置 分析值 理論值 分析值 理論值

a 5002.09 5000.00 12.40 12.32

b 1.85 0.00 8.70 8.66

c -672.22 -800.00 5.85 5.92 d -1541.83 -1600.00 2.98 3.01

８９

表 4-7 分析值與理論值之比較─表層飽和度=62.5%

水壓值 (Pa) 有效應力值 (kPa) 位置 分析值 理論值 分析值 理論值

a 5001.35 5000.00 12.38 12.32

b 0.82 0.00 8.66 8.66

c -1123.92 -1200.00 6.26 6.31 d -2331.4 -2400.00 3.50 3.53

表 4-8 分析值與理論值之比較─表層飽和度=50%

水壓值 (Pa) 有效應力值 (kPa) 位置 分析值 理論值 分析值 理論值

a 5000.85 5000.00 12.37 12.32

b 0.28 0.00 8.66 8.66

c -1561.98 -1600.00 6.46 6.48 d -3161.24 -3200.00 3.64 3.65

９０

表 4-9 水壓改變量─分析值與理論值之比較

v=0.8×10^-6 m/sec v=0.8×10^-5 m/sec v=1.8×10^-5 m/sec 位置 分析值 理論值 分析值 理論值 分析值 理論值

b 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 c 4.98 --- 1600.2 1600.0 3600.5 3600.0 d 25.24 --- 3200.2 3200.0 7200.5 7200.0

表 4-10 現地邊坡分析之各參數

【莊鴻榜，2002】

土壤孔隙比 e 0.6

現地土壤之單位重 γ (kN / m³) 16.7 土體滲透係數k (m / sec) 3× 10^-5 土壤之彈性模數 E (kPa) 10⁴ 土壤之卜松比 ν 0.3 土壤之凝聚力 c’ (kPa) 4 土壤之摩擦角 ψ’ (°) 36.9

９１

表 4-11 中央氣象局三和測站每小時降水記錄

時間 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 累積雨量

(mm) 25.5 5.5 1.5 --- --- 0.5 --- --- --- --- 0.5 1.5 時間 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 10

月 31

日 累積雨量

(mm) 2.0 4.5 10.5 30.0 45.5 20.0 23.0 49.0 31.5 22.5 49.0 73.0

時間 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 累積雨量

(mm) 27.0 53.5 68.0 24.0 14.0 1.5 9.5 12.5 11.5 15.5 11.5 9.5 時間 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 11

月 1

日 累積雨量

(mm) 10.5 18.0 9.0 5.5 3.5 3.0 2.5 2.5 1.0 0.5 1.0 2.0

９２

表 4-12 兩湖坑之分析結果(象神颱風前)

整體滑動分析 淺層滑動分析

降雨入滲深度 (m)

安全因數 Fs

降雨入滲深度 (m)

安全因子 Fs

0 1.01 0 1.0

20 0.99 5 0.95

表 4-13 兩湖坑之分析結果(象神颱風後)

整體滑動分析 淺層滑動分析

降雨入滲深度 (m)

安全因數 Fs

降雨入滲深度 (m)

安全因數 Fs

0 1.04 0 1.06

40 0.99 30 0.98

９３

表 4-14 三和坑之分析結果(象神颱風後)

降雨入滲深度

(m)

安全因數 Fs

0 1.85 10 1.21 15 1.01

表 4-15 昇福坑之分析結果(象神颱風後)

降雨入滲深度 安全係數

（m） （Fs）

0 1.28 11 1.16 11.5 1.05

９４

９５

９６

表 5-4 影響因子資料表

上游崩坍 河川長度(m上游坡度 平均坡度 集水區面積平均坡度 有效集水區面積平均坡度 形狀係數 簡易地質

0 花蓮001 1022 23.4608435 16.6169154 64.64 33.42 59.36 35.55 0.61887018 A 0 花蓮003 2454.15 38.0254075 16.5010227 283.04 34.92 255.68 37.92 0.46994346 A 1 花蓮004 5616.56 23.8454287 11.463731 1761.12 37.63 1707.36 38.52 0.55827495 AB 2 花蓮005 1993.91 20.806791 12.4989262 416.96 25.38 380.16 26.82 1.04877733 A 0 花蓮006 1389.8 22.4895549 15.8658684 116.64 24.02 102.72 25.83 0.60386922 A 0 花蓮007 702.56 16.9407525 16.9407525 36.48 24.67 32.32 26.43 0.73907411 A 0 花蓮008 965.47 20.7065921 15.0721274 66.88 27.6 61.28 26.17 0.7174947 A 0 花蓮009 522.45 21.6139741 21.6139741 27.04 26.97 24.16 28.84 0.9906431 A 0 花蓮010 936.95 18.2628899 11.9909385 63.68 22.68 44.64 28.67 0.72538776 A 1 花蓮017 1339.15 26.4733046 15.0469281 44.8 22.4 35.04 26.43 0.2498156 A 3 花蓮021 3003 18.0559684 9.80540661 298.72 23.28 220.96 27.94 0.33124828 A 1 花蓮023 1548.22 20.405201 12.5623452 80.64 22.97 66.24 25.84 0.33642261 A 6 花蓮027 4002.47 22.5873105 8.38552265 315.36 28.59 285.12 30.56 0.19685681 A 7 花蓮031 1666.08 21.2062531 11.4680368 152.48 26.57 130.08 29.27 0.54931465 A 0 花蓮036 948.2 19.1878966 14.3741254 67.68 27.21 57.28 30.42 0.75276678 A 2 花蓮037 1913.79 35.4508661 16.1721839 102.08 22.49 72.48 28.16 0.27870971 A 0 花蓮041 2127.59 25.079594 11.1669777 236 26.2 208.96 28.34 0.5213581 AB 0 花蓮046 931.8 24.4180486 19.2281226 38.4 23.12 34.24 24.62 0.4422683 A 0 花蓮047 1027.9 22.7824057 17.9503267 32.8 22.59 26.72 25.34 0.31043602 A 0 花蓮048 1015.69 21.1065883 14.9392816 59.68 23.94 51.52 26.27 0.57850413 A 0 花蓮049 984.24 18.5723485 15.0148639 44.96 23.06 40.16 24.42 0.46411358 A 1 花蓮051 2186.24 21.3057836 11.4799778 153.6 25.19 136.16 27.01 0.32136276 B 0 花蓮053 1967.37 21.1065883 10.7354703 146.72 22.34 119.04 25.37 0.37906809 A

９７

表 5-5 分區土石流各影響因子之最大、最小及平均值

台北地區 南投地區 花蓮地區 Max 3726 9244 7303

Min 232 143 232

Ave 1133 2087 1423

Max 34.7 59.4 38

Min 5.7 7.3 3.2

Ave 16.6 25.2 20.8

Max 34.7 45 26.2

Min 3.9 2.45 3.2

Ave 13.2 16.6 14.9 Max 375 2132 1761

Min 3 2 4

Ave 62 173 136

Max 348 1963 1707

Min 0.8 1.2 2.1

Ave 47 152 120

Max 32.5 39.8 39.5 Min 11.7 15.9 17.3 Ave 20.2 27.5 27.3 Max 1.62 1.84 1.82 Min 0.13 0.07 0.12 Ave 0.45 0.45 0.6

９８

９９

１００

１０１

-4.3589 -891.1178 -399.4642

上游坡度

-3.9412 -1930.0180 -783.2699

上游坡度

-2.4438 -311.2540 -58.9354

集水區平均坡度

（°）

-2.8036 -5.8320 -1.4849

有效集水區面積

（ha）

-2.9943 -304.5874 -86.8400

形狀係數 1.5598 -0.0161 0.4905

註：陰影部分為顯著因子

１０２

-0.3029 -446.3243 308.7046

上游坡度

-1.3308 -139.5301 15.4246

集水區平均坡度

（°）

-0.7481 -3.0599 1.1599

有效集水區面積

（ha）

-1.4108 -134.4758 10.9762

形狀係數 -1.7660 -0.1967 -0.0060

１０３

１０４

１０５

１０６

-0.3740 -617.2278 391.5298

上游坡度

-1.1438 -187.9328 35.2288

集水區平均坡度

（°）

-0.3912 -3.1652 1.9645

有效集水區面積

（ha）

-1.1993 -178.9492 29.4345

形狀係數 -1.0842 -0.2076 0.0442

-1.4707 -1595.2155 143.4180

上游坡度

-2.1835 -275.7688 -29.5112

集水區平均坡度

（°）

-2.7682 -11.4314 -2.5411

有效集水區面積

（ha）

-2.3212 -267.2301 -36.6499

形狀係數 -1.2330 -0.3779 0.0667

註：陰影部分為顯著因子

１０７

-2.7676 -830.9304 -207.1184

上游坡度

-1.3403 -100.3529 10.7901

集水區平均坡度

（°）

-2.8464 -5.2765 -1.3844

有效集水區面積

（ha）

-2.7480 -101.3562 -24.9248

形狀係數 0.6943 -0.1407 0.3423

-4.1139 -1569.7403 -666.9249

上游坡度

-3.0512 -256.2935 -75.6425

集水區平均坡度

（°）

-6.1436 -6.7781 -3.8936

有效集水區面積

（ha）

-2.9761 -231.3211 -65.6325

形狀係數 -0.7879 -0.1111 0.0396

註：陰影部分為顯著因子

１０８

0.5723 -389.5555 758.0269

上游坡度

-1.9184 -1106.0691 -70.5678

上游坡度

１０９

0.9672 -117.4042 429.9348

上游坡度

１１０

表 5-30 台北地區有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 45 *5 原始組別個數

有災害歷史 *28 22 平均正判率 67％

註：“*＂表示誤判者

表 5-31 南投地區有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 32 *6 原始組別個數

有災害歷史 *11 27 平均正判率 77.6％

註：“*＂表示誤判者

１１１

表 5-32 花蓮地區有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 33 *14 原始組別個數

有災害歷史 *16 31 平均正判率 68.1％

註：“*＂表示誤判者

表 5-33 東部海岸山脈有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 22 *8 原始組別個數

有災害歷史 *7 23 平均正判率 75％

註：“*＂表示誤判者

１１２

表 5-34 廣域變質岩有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史

無災害歷史 7 *1

原始組別個數

有災害歷史 *1 7

平均正判率 87.5％

註：“*＂表示誤判者

表 5-35 亞變質岩有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 41 *9 原始組別個數

有災害歷史 *26 24 平均正判率 80.2％

註：“*＂表示誤判者

１１３

表 5-36 沉積岩有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 40 *10 原始組別個數

有災害歷史 *12 38 平均正判率 78％

註：“*＂表示誤判者

表 5-37 紅土台地有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史

無災害歷史 6 *1

原始組別個數

有災害歷史 *2 5

平均正判率 78.6％

註：“*＂表示誤判者

１１４

表 5-38 火成岩有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 10 *5 原始組別個數

有災害歷史 *4 11 平均正判率 70％

註：“*＂表示誤判者

表 5-39 平原台地有災害歷史與無災害歷史之判別結果

判別組別個數 無災害歷史 有災害歷史 無災害歷史 14 *3 原始組別個數

有災害歷史 *4 13 平均正判率 79.4％

註：“*＂表示誤判者

１１５

１１６

表 5-41 各地區之最終平均正判率及其影響因子

平均正判率

（％）

台北 74 L、Su、A、Sb、

Ae、F、M A、Sb、Ae、M

南投 77.6 L、Su、A、Ae、F F

花蓮 68.1 L、Su、Sr、A、

Sb、Ae、F Su、Sr、Sb、F

東部海岸山脈 75 L、Su、Sr、A、

Sb、Ae、F Su、Sr、F 廣域變質岩 87.5 Su、A、Sb、Ae、F Su、Sb、F

亞變質岩 80.2 L、Su、Sr、A、

Sb、Ae、F、M L、Sr、M

沉積岩 78 L、Su、Sr、A、

Sb、Ae、F Sb、Ae、F

紅土台地 78.6 Su、Sr、F Sr、F

火成岩 70 L、Su、Sr、A、

Sb、Ae、F、M L、F、M 平原台地 79.4 L、Su、Sr、A、

Sb、Ae、F、M

L、A、Sb、Ae、

F

所使用之影響因子 明顯之影響因子

註：L：溪流長度；Su：上游坡度；Sr：溪床平均坡度；Sb：邊坡平均坡度；A：集水區面積；Ae：

有效集水區面積；F：形狀係數；M：崩坍地

１１７

圖 1-1 重和地區之交通位置圖

１１８

圖 1-2 侯硐地區之交通位置圖

１１９

圖 1-3 重和地區之地形圖

(比例尺二萬五千分之一，經建 第三版 9723-IIINVV 陽明山)

１２０

圖 1-4 侯硐地區之地形圖

( 比例尺五千分之一，GIS 疊圖，中央地調所 ) 昇福坑

大粗坑 基 隆

河

大粗坑溪

１２１

採樣位置

採樣位置

在文檔中 坡地災害引起土石流發生機制之整合研究─總計畫暨子計畫：邊坡破壞引發土石流之機制研究-以土石流源頭為對象(2/2) (頁 80-132)