1.1 研究動機與目的
近年來由於極端降雨頻繁，導致坡地崩塌問題越來越顯著。但在進 行坡地崩塌分析時，受限於地下水觀測資料不足，常無法合理設定初始 地下水位資訊。於是本研究嘗試引用地下水位計算模式，探討颱風來臨 前之初始地下水位的問題；再連結坡地崩塌模式，進一步探討初始地下 水位對坡地崩塌的影響。
1.2 文獻回顧
根據本研究目的，可將研究流程劃分如下。首先使用地形指數模式 (TOPMODEL)計算降雨事件來臨前的初始地下水位，該模式依地形特性 所劃分的地形指數，則可由數值高程模式(Digital Elevation Model,DEM) 產製；再將上述空間不均勻分佈之初始地下水位，代入坡地崩塌模式進 行崩塌潛勢分析。於此首先將針對地形指數模式、數值高程模式與坡地 崩塌模式進行文獻回顧。
1.2.1 地形指數模式
Kirkby (1975)首先提出地形指數(Topographic Index = ln(a / tanβ))的 觀念，其中a 為上游集水面積，tanβ為地表坡度。藉由此地形特性因子，
可瞭解地下水位之空間分佈情形。 Beven and Kirkby(1979)以部份集水面 積為理論基礎，建立地形指數模式，藉由集水區內地形與土壤的特性，
推算地表與飽和含水層間之距離，並定義地表與飽和含水層間之距離為
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零時，該位置點即為部份集水面積的地表逕流起點。Beven and Wood (1983)應用 Eagleson (1972)與 Hebson and Wood(1982)之方式，藉由降雨 特性進行洪水頻率分析，再配合地形指數模式，將部份集水面積所佔比 例表示為地形指數之函數。Quinn and Beven (1993)利用地形指數模式，
分別針對溼季與乾季進行集水區的逕流模擬，並說明集水區氣候由溼季 轉為乾季的退水流量歷線，藉由地形指數模式得到良好的模擬結果。
Troch et al. (1993)與 Quinn et al. (1995)探討不同型式之地形指數值對地 形指數模式模擬之影響，並用以推算部份集水面積所佔之比例。Seibert et al. (1997)提出以地下水指數(Groundwater Index)替代地形指數，藉此改善 地形指數模式對地下水位的模擬能力。James and Keith (1998)以格網解析 度為 20m 至 500m 之資料應用於地形指數模式，結果顯示地形指數值 之推求受格網解析度影響，隨著格網解析度降低，故地形特性描述明顯 減少，此效應會造成地形指數平均值隨之增加，而導致水文模擬發生改 變。洪夢秋 (2005)以地形指數模式及動態地形指數模式，進行台灣地區 橫溪集水區逕流模擬分析，藉以探討不同架構之地形指數模式於長、短 期距逕流模擬之差異。
1.2.2 數值高程模式
Peucker and Douglas (1975)最早使用區域平行計算器(local-parallel processing operators)由個別格點上溯，並由與上一點所形成之凹坡或凸 坡之關係，以決定其為河流或是陵線，乃為數值高程模式發展之始。
Moore et al. (1986,1988)利用數值高程模式推求集水區地形指數值之空間 分佈，證明土壤流通度與此參數有密切之關連。Wolock et al. (1989)與 Quinn et al. (1991)針對流向與流經格網數累積值之決定，提出多流向之
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觀念與作法。Quinn et al. (1991)首先將數值高程模式應用於地形指數模 式中，以多流向之數值高程模式，來推求集水區中不同位置點的地形指 數值，並探討地形指數值與部份集水面積佔全集水區面積比例之關係。
Troch et al. (1993)與 Quinn et al. (1995)探討不同型式之地形指數值對地 形指數模式模擬之影響，並用以推算部份集水面積所佔之比例。Wolock and McCabe(1995)與 Quinn et al. (1995)探討單一流向與多重流向所擷取 出河川網路之異同，進而分析因河川網路相異，而形成集水區地形指數 值之推求結果亦有所不同。Johnson and Miller (1997)利用數值高程模式 所求得集水區面積、坡度、渠流長度等地文特性，以進行地表水文模式 模擬。Brasington and Richard (1998)分析格點尺度之改變對地形指數模式 的影響，研究中發現模式之模擬結果和格點尺度密切相關。Lee (1998) 與李等(1999b)應用數值高程模式配合地形性水文模式之運用，進行台灣 北部地區集水區之降雨逕流模擬。
1.2.3 坡地崩塌模式
Skempton and Delory (1957) 以莫爾-庫倫破壞準則為基礎建立了無 限邊坡穩定分析模式，為一廣泛採用於評估坡地崩塌可能性之分析方法。
Fredlund et al.(1978) 提出未飽和土壤剪力強度關係式，將摩擦角之觀念 加入土壤剪力強度關係式中，利用未飽和土壤剪力強度關係式可求得未 飽和層邊坡穩定分析式，往後之學者進而將飽和入滲理論應用於無限邊 坡穩定分析中，如Johnson and Sitar (1990)等。
Iverson(2000)利用理查方程式之簡單解析解，計算不考慮超滲降雨 作用下，斜坡之入滲，並利用無限邊坡穩定分析，模擬地下水上升引致 飽和層邊坡破壞。陳弘恩(2005)得知當坡度愈大、內摩擦角愈小，或初
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始地下水位深度與土層厚度之比值愈小，即初始地下水位愈高，則愈容 易產生坡地破壞。楊錦釧(2008)發展之坡地潛崩塌風險評估模式，該模 式以力學為基礎，首先利用無限邊坡理論建立定率模式，再配合單因子 敏感度分析法，將水力傳導係數、土壤凝聚力與摩擦角等三項具高度不 確定性之地質參數，定義為土砂風險管理因子，進一步利用一階變異數 分析法，將其擴展為序率模式，達到計算崩塌機率之目的。
1.3 研究方法
經由以上文獻回顧，本研究首先採用 Beven (1993)所提出數值高程 模式 GRIDATB，運用數值高程分析集水區地形特性與坡度，再結合 Quinn(1991)的多流向法，計算地形指數 ln(a/tanβ)於集水區內的空間分佈 後。再匯入Beven and Kirkby (1979)提出的地形指數模式，藉由集水區地 形與土壤特性的關係，得知降雨前初始地下水位空間分佈。最後將此結 果代入楊錦釧(2008) 坡地潛崩塌定率模式進行崩塌潛勢模擬，進而探討 初始地下水位對崩塌的影響。
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