第一章 緒論
1.1 研究動機
台灣位於板塊交界帶，地質構造破碎、地震頻繁。此外降雨多集 中於颱風季，且以暴雨型態出現，因此地滑、崩坍、土石流等坡地災 害頻傳。近十年來因土石流造成的經濟損失及人員傷亡尤其慘重。如 1996 年 7 月賀伯颱風，造成南投縣陳有蘭溪流域發生嚴重土石流災 害；1999 年 921 集集大地震，使得土石流危險溪流增至 721 條；又 2001 年 7 月桃芝颱風，土石流危險溪流暴增至 1420 條；2004 年 7 月 敏督利颱風，造成中部及南部地區重大損失。因此加強土石流的防治 與預警為當前重要課題。
早期對發生土石流預測的基準，往往只利用降雨與破壞紀錄，如 Canon & Ellen (1985)以美國舊金山灣區 6 次的降雨量與災害紀錄，建 立該地區土石流發生的臨界降雨基準，並作為防災警報發布的依據。
謝正倫與張東炯（1996）、范正成與姚正松（1997）等亦提出以降雨 強度與累積雨量為指標之方法。而近年來相關的研究，則將地文因子 加入考慮，亦即對分析對象進行分類，除提升分析的精度外，並藉以 對災害可能發生的時間與地點一併作較佳的預測。
本研究係根據土石流發生之降雨特徵及入滲效應的理念，發展一
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套配合當地材料特性之簡易土石流水份傳遞模式，藉此評估土石流之 危險區域，提供更有效之預警判釋。
1.2 研究目的
土石流發生破壞機制之研究方面，目前國內外學者多考慮水可位 於土層內任何位置引發土石流之可能性；也有考慮土體內部滲流力作 用及超額孔隙水壓引發土石流之可能性(周憲德與廖偉民，1998)，雖 所考慮之機制已相當完善，但有關入滲效應所產生之孔隙水壓變化對 土石流發生機制影響，尚缺深入探討。Tarantino & Bosco (2000)曾提 出入滲對非飽和邊坡穩定之影響，但卻未對濕潤線（wet front）以上 孔隙水壓變化進行討論；在土石流發生臨界雨量線方面，均以統計方 法分析土石流發生之降雨特性參數，如降雨強度、降雨延時、累積雨 量及臨前降雨量等四項 (詹錢登，2000)，這些方法多不考慮現場地 文因子及水文條件。
土壤水分的傳輸現象是十分複雜的，若要探討土體內孔隙水壓，
必須先從其傳遞機制著手。而孔隙之多寡與分佈形態，直接控制其滲 透行為，且孔隙之型態或連通方式又受顆粒粒徑分佈範圍與顆粒排列 方式之影響。其中，土壤內部在平衡時所保存的含水量與基質吸力大 小有關，其關係曲線即所謂的土壤保水曲線（soil moisture retention
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curve），以下簡稱『保水曲線』。而不同土層或不同初始孔隙率狀況 下，保水曲線各不相同。甚至具同一孔隙率之土體亦可能有多種不同 之顆粒排列方式，若僅依孔隙率將無法反應真實情形。因此建立保水 曲線之預測模式，將可進一步了解土壤顆粒內水流現象，並對了解土 石流材料性質有所助益。
本研究設計一簡易之物理模型，將模擬土體因受降雨入滲與地下 水位上升兩種情形下所引致之土石流發生機制。並藉由實驗過程中監 測孔隙水壓與含水量，對於土石流發生之了解，將有助益。
另一方面，土壤之篩分析可以提供一些土壤基本物性及級配情況 之資料，對於土石流水分傳輸現象之完整描述亦具關鍵性的影響。然 而，土石流材料粒徑差異非常大，加上土石流發生地一般位於山區，
不易到達，不論是採樣或是現地直接進行篩分析試驗均非常困難。故 本研究亦嘗試以數位影像紀錄現地土石流材料粒徑分佈情況，冀望能 解決目前所遭遇之困難。
1.3 研究方法
土石流之發生會因地形、地質、水文條件與組成材料之物理、
力學性質的不同，而有不同的破壞型態，其發生機制也會因而有所不 同。本研究將探討在水分變化下對土石流材料工程性質的影響。首
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先，理論部分將利用碎形理論建立土壤之水分保持特性之理論模型。
並依照土石流發生區之材料空間分佈，從了解組成材料性質，並研發 數位影像分析模式，藉由簡易之影像與傳統篩分析以獲得土石之完整 粒徑分佈曲線。在實驗方面，將探討水流於不同材料特性情況下所造 成的影響；並將與理論模式進行比較，用以驗證模式之正確性。相關 研究流程如圖1.1 所示。
圖 1.1 研究流程圖
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