決
圖 4.15 堰塞湖潰決原因概念圖
【選定監視下游坡面狀況的方法】
堰塞湖形成後,初期對應措施以及到潰壩為止都只有很短時間,此時最好利用直升機進行監 視(參照4.1),或利用目視監視、手持式計測裝置(數位羅盤・距離計)進行監視。
若到潰決仍有相當多的時間,可利用觀測機器(測量機器或感測類)進行監視。
水溢流
水往堤體內滲透 地滑破壞
水往堤體內滲透並從坡面尾端溢出來 坡面尾端周邊開始潰決 坡面尾端潰決面積逐漸擴大
若要掌握土砂堆積區溢流所導致侵蝕狀況以及土砂堆積區異狀,應利用目視、地面測量、
監視攝影機與感測類等,進行監視。
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圖4.16 選定土砂堆積區觀測方法的流程
(1)溢流侵蝕導致潰決之監視
侵蝕等狀況,可利用監視攝影機進行定性觀測,或以地面雷 射掃描機器進行定量觀測。無法設置觀測機器或緊急情況時,可 使用簡易雷射(數位羅盤.距離計)。除此之外的狀況,可利用 地面掃描或全站儀(免稜鏡)觀測。主要的地面測量機器性能與 規格,如卷末資料 1 所示。此外,利用堰塞湖堤體侵蝕模擬模式 所實施的量測實驗而做出的針對各觀測機器性能比較表,彙整在 卷末資料 7。根據計測實驗,自然環境中觀測機器能發揮功能的 距離等,依視雷射入射角與標的物顏色等而異,未必與公稱值相 同,因此,使用時須注意配合現場的自然條件。
觀測機器最好設置在能俯瞰觀測標的物整體形狀且無視線死 角的安全地點。
另外,若只須掌握侵蝕狀況與侵蝕速度,全站儀可提供高精 度且取得測試成果所費不高;但侵蝕狀況掌握之外應用實施數值 計算等狀況時地形數據等等也可考慮進行其他分析時,最好以地
面雷射掃描進行量測。此外,若監視標的距離相當遠(超過2000m),或從地面上無法一目了然,也可使 用空載光達測量。
東竹澤地區的堤體侵蝕狀況
出處「2004年新潟縣中越地震所造成土砂災 害及對應措施 H17.2 湯澤砂防辦公室」
土砂堆積區的監視
.以直升機進行監視
.以監視員.監視攝影機進行監視
.以距離計.數位羅盤進行監視
到潰堤還有數日 可設置觀測機器時
.以地面雷射掃描進行監視
.以全站儀進行監視
.以感測器類(崩塌檢知器)進行監視
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除了利用這些觀測機器監視堤體侵蝕狀況,也可搭配利用逕流流出量(參照4.5)觀測結果,進行溢 流侵蝕導致潰決的觀測。
① 距離計或數位羅盤距離計(簡易雷射)
針對計測標的物遠距照射雷射光,能計測其斜距離,因此就能以經時計測的方式,計測其侵蝕部深 入狀況,掌握侵蝕速度(測距距離1,100m)。這種方法能簡單地完成計測,但有手震問題,準確性較差,
只能概略掌握調查精度。
有的機型不只斜距離,也能計測高度角與水平角,並能作為簡易版免稜鏡全站儀。這種機型的侵蝕 部計測方法、侵蝕速度.侵蝕量計測方法、觀測條件,與免稜鏡全站儀相同。
② 地面雷射掃描
地面雷射掃描(測距距離2,000m)遠距發射雷射光,測定其反射光以取得觀測物地形形狀的 3 維數 值資料。歷時地連續觀測預估會發生侵蝕的坡面,可定量掌握侵蝕地點、形狀與侵蝕速度。
機器由本體與三腳體制成,可人力搬到測定地點,但整體重量(本體14~18kg)仍比其他測量機器 重。開始觀測就固定設在測定地點,較有效率,但本體無防水機能,須設屋頂等遮蔽物。此外,觀測時 需人力操作,電源為 12 V電池,也可以發動發電機提供電源。
可不分日夜觀測,但有霧時難以發揮功能。此外,須注意觀測標的物的雷射光入射角太低或標的物 為暗色系時,反射率降低有時無法取得觀測數值等問題。
③ 全站儀(免稜鏡)
全站儀有稜鏡(測距距離5,500m),及不需反射板而使用雷射光的免稜鏡(測距距離2,000m) 二種
。
以土塊的侵蝕上端、下端、側端作為測定點而計測其XYZ座標,將所取得數值描成點,即可取得侵 蝕形狀。經時地實施這類計測,可掌握侵蝕速度與侵蝕量。
需注意觀測條件,若入射角太低或標的物為暗色系,反射率降低就無法正常計測。此外,夜間需以 照明機器照射觀測物,確認能視覺辨識觀測點。
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圖4.17 利用地面雷射掃描製作 3 維數據的例子
【掌握侵蝕狀況】
掌握往縱斷方向的侵蝕速度,能判斷會不會有潰決危險。因此至少每次計測都應製作縱斷圖,從經 時變化掌握堤體侵蝕狀況,也能幫助今後的預測。此外,運用地面雷射掃描進行計測,最好事先算出侵 蝕土砂量。
(2)地滑崩塌或進行性破壞導致潰決的監視
由監視員、監視攝影機或利用直升機實施定期監視(詳細做法參照 4.1),主要是能定性地監視堆積 土壩下游側漏水混濁狀況、龜裂、管湧、小崩塌等土砂堆積區異狀。監視攝影機應架設在可鳥瞰整個堤 體的安全地點,同時用地面雷射掃描等器材,實施定量觀測,監視土砂堆積區。若能在堆積土壩邊坡上 設置觀測機器,應利用崩塌檢知感測器(參照土木研究所共同研究、卷末資料 9)掌握逕流(參照 4.5)
,其計測結果可用協助了解堆積土壩下游是否有漏水混濁或地滑崩塌.進行性破壞等狀況。
崩塌檢知感測器
崩塌檢知感測器可感測到堤體變位所導致的感測器傾斜,將相關狀況的數據用無線傳送出去,可監 視土砂堆積區是否有異狀。應在可能產生進行性破壞的地點,設置這種感測器,掌握大規模潰決前兆(
小崩塌),或可能導致潰決的崩塌狀況。
就機器特徵而言,崩塌檢知感測器能即時取得崩塌資訊,而且容易設置,價格低廉。
其機器構成包括感測器、收訊機與電源裝置等。感測器所發送無線電傳送距離,大約直線500~1km
;若遭遇地形或樹木阻擋,傳送距離會降低,因此設置前應進行無線電傳送試驗。
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設置感測器的地點就能實施測定,最好實施多點配置,更能檢知土砂堆積區產生變位的位置及發生 時刻,然後利用傳送裝置,即時地進行遠方監視。
圖4.18 崩塌檢知感測器檢知機能示意圖
①翻倒.檢知
②無線傳送
③無線收訊
④外部輸出
收訊機 感測器
崩塌土砂.邊坡等 感測器外觀
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4.5 土砂堆積區逕流流出量的掌控
「解說」
土砂堆積區破壞主因是 a) 伴隨溢流的侵蝕導致破壞,b) 封鎖區域內部滲透水造成管狀水路的形成,
其擴大導致土砂堆積區破壞 4)。
2004年中越地震新潟縣中越地方芋川流域的堰塞湖,土砂堆積區頂端設置水管等進行排水,結果排 水量變大,排水路末端容易發生侵蝕狀況。因此,緊急對策實施後,也需掌握逕流流出量。
由上可知,實施緊急對策前須在土砂堆積區下游,仔細監視從土砂堆積區出來的逕流流出量(=溢 流流量+漏水流量),若已實施緊急對策,也須同時監視包含排水流量在內的逕流流出量,一旦發現逕 流流出量突然比流入流量大增等異常狀況,就得警戒是否因為土砂堆積區侵蝕造成破壞。另外,往下游 的逕流流出量會使得淹水區水位上升,結果提高堤體內的水力梯度,因此,即使沒有管湧造成破壞,逕 流量也可能持續增加。另外,若要掌握淹水區水位上升速度,也須掌握逕流流出量。
【選定逕流流出量觀測方法】
選定逕流流出量觀測方法的做法,與「選定流入流量觀測方法」相同(參照 4.3)。
圖 4.19 選定淹水區逕流流出量觀測方法的流程 掌握逕流流出量
4.3(2)①利用可攜式簡易流速計進行計測 ②利用浮標進行觀測
③利用監視攝影機進行影像分析 無法設置觀測機器時
4.3(1)連續流量觀測(水位計.流速 計)
能設置觀測機器時
目的是監視土砂堆積區潰決狀況,以觀測土砂堆積區下游的水位,掌握逕流流出量。
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4.6 崩塌區與周邊地區狀況的監視
「解說」
堰塞湖形成後,應立刻實施救援活動與緊急對策工程。這些工作都在崩塌地正下方或很靠近的位置 實施,因此須確保作業安全。為了確保即使邊坡擴大崩塌也能維護安全,應掌握邊坡崩塌前兆現象,與 崩塌邊坡變位狀況。做法是利用地表伸縮計與地面測量,直接觀測地表面滑動量,然後從滑動速度評估 邊坡變位危險度。為了防止二次災害,應仔細確保安全。崩塌區域觀測數據管理基準值,如卷末資料 10 所示。
另外,發生大規模崩塌時崩土流入淹水區,若出現湧潮導致溢流,就可能造成潰決。崩塌坡面之外 的地方,也可能因為持續餘震、降雨、淹水,導致新的崩塌,因此須監視周邊地區可能崩塌危險的地點
。
(1)崩塌前兆現象的掌握
邊坡崩塌前兆現象主要如下。確認出現前兆現象,代表崩塌危險性已大大提高。
是否有出現頭部龜裂.高低落差狀況,以及這些狀況是否擴大
是否有出現落石與小崩塌
是否有出現樹木根部切斷聲音
是否出現邊坡湧水量改變狀況
(2)邊坡變位的觀測
確認有龜裂等狀況,應監控邊坡變位及其滑動速度,配合現場狀況運用下列觀測機器。
地表伸縮計
簡易變位板
移動樁
GPS測量
地面測量
另外,進入崩塌區才能設置上述計測儀器,實施設置作業過程中,須注意安全。
① 地表伸縮計
地表伸縮計乃是在地表面滑動區域與滑動區域之間的二點(中間夾著崩塌的龜裂)拉出銦鋼線,觀 察其伸縮狀況,測量地表面上二點之間的相對變位。伸縮計本體應設在龜裂上方的不動點上,龜裂下方
地表伸縮計乃是在地表面滑動區域與滑動區域之間的二點(中間夾著崩塌的龜裂)拉出銦鋼線,觀 察其伸縮狀況,測量地表面上二點之間的相對變位。伸縮計本體應設在龜裂上方的不動點上,龜裂下方