玉峰堰集水區洪峰流量及崩塌潛勢分析

(1)

玉峰堰集水區洪峰流量及崩塌潛勢分析

Estimation of peak discharge and assessment

of landslide susceptibility in the Yufong dam watershed

學生：鄭伃伶

系級：水利工程與資源保育學系碩一

學號：M0605975

授課老師：吳俊鋐老師

課程名稱：崩塌理論與處理

開課系所：水利工程與資源保育學系

開課學年：106 學年度第 1 學期

(2)

中文摘要

本報告研究區域為玉峰堰集水區，第一部份探討集水區的不同人為開發情

況下的洪峰流量及河道是否能夠容納洪峰流量，第二部分則為以玉峰堰集水區

根據

2009 年莫拉克颱風後崩塌分布所建構的崩塌潛勢。

在分析玉峰堰集水區在不同人為開發情況下的洪峰流量估算，玉峰堰集水

區面積為

390.5𝑘𝑚

2

_{，本報告先在玉峰堰集水區取出三個不同面積的集水區，此}

三個集水區面積分別為

107.0 𝑘𝑚

2

_{(佔總面積之 27.4%)、204.4 𝑘𝑚}

2

_{(佔總面積之}

52.3%)及 262.7 𝑘𝑚

2

_{(佔總面積之 67.3%)，本報告估算在現況土地利用與完全未}

開發情況下之洪峰流量在上述三種不同集水區面積下的洪峰流量差異。本報告

統計鄰近雨量站近年年平均降雨量為

3515.9 mm，25 年頻率 60 分鐘延時的降雨

強度為

123.8 mm/hr，在上述三種不同集水區面積下的洪峰流量差異分別為 125.5

cms、260.3 cms 及 351.5 cms，且此流量在河段內的估算都無法通過，都會造成

河段兩旁的淹水情況。

而在建構崩塌潛勢部分，玉峰堰集水區在

2009 年莫拉克颱風後的崩塌面積

有

6.5 𝑘𝑚

2

_{(崩塌率約為 1.67 %)，本研究分別以頻率比法跟不安定指數法建構玉}

峰堰集水區崩塌潛勢。玉峰堰集水區以頻率比法建構的平均崩塌潛勢

0.136，根

據崩塌潛勢預估為會崩塌的地區約佔總集水區面積之

8.5%，崩塌潛勢正確率約

為

66.9%。玉峰堰集水區以不安定指數法法建構的平均崩塌潛勢 0.129，根據崩

塌潛勢預估為會崩塌的地區約佔總集水區面積之

2.4%，崩塌潛勢正確率約為

54.9%。以正確率之比較，玉峰堰集水區使用頻率比法建構崩塌潛勢會得到比較

好的成果。

關鍵字：崩塌潛勢、洪峰流量

(3)

Abstract

The report estimates the discharge under different landuse conditions and the

flooding possibility along the river, and discusses the landslide susceptibility based on

the landslide inventory after 2009 Typhoon Morakot in the Yu-Feng-Yen watershed.

The area of Yu-Feng-Yen watershed is around 390.5 𝑘𝑚

2

_{. This report extracts}

three different watersheds from Yu-Feng-Yen watershed, and the smallest, middle, and

largest area of the three watersheds are 107.0 𝑘𝑚

2

_{(27.4% of the total watershed area),}

204.4 𝑘𝑚

2

_{(52.3% of the total watershed area), and 262.7 𝑘𝑚}

2

_{(67.3% of the total}

watershed area). This report estimates the discharge difference under the current

landuse condition and the landuse condition before artificial development from the

three watershed areas. The mean annual rainfall is around 3515.9 mm and the rainfall

intensity with the return period of 25 years and the duration of 60 minutes is around

123.8 mm/hr. The discharge under above-mentioned rainfall and the current landuse

condition in the smallest, middle, and largest watershed is larger by 125.5 cms, 260.3

cms, and 351.5 cms than that under the landuse condition before artificial development.

The area along the river will be flooding under such rainfall condition in the current

landuse condition.

The landslide area after 2009 Typhoon Morakot in the Yu-Feng-Yen watershed is

around 6.5 𝑘𝑚

2

_{, i.e. the landslide ratio is around 1.67%. This report builds the}

landslide susceptibility of Yu-Feng-Yen watershed based on the landslide inventory by

using Frequency Ratio method and Instability Index method. The mean landslide

susceptibility value by using Frequency Ratio method in the Yu-Feng-Yen watershed

is around 0.136, the predicted-landslide area occupies 8.5% of the total watershed area,

and the correct ratio of landslide susceptibility model is around 66.9%. The mean

landslide susceptibility value by using Instability Index method in the Yu-Feng-Yen

watershed is around 0.129, the predicted-landslide area occupies 2.4% of the total

watershed area, and the correct ratio of landslide susceptibility model is around 54.9%.

The performance of landslide susceptibility model by using Frequency Ratio in the

Yu-Feng-Yen watershed is better than that by using Instability Index method.

(4)

中文摘要 ... I Abstract ... II 目錄 ... III 圖目錄 ... V 表目錄 ... VI 第一章玉峰堰集水區洪峰流量分析 ... 1 一、ArcGIS 水文模組... 1 二、玉峰堰集水區之子集水區邊界萃取 ... 5 三、未開發與現階段之土地利用分析 ... 9 (一) 現階段土地利用分析 ... 9 (二) 未開發土地利用分析 ... 12 四、玉峰堰集水區平均降雨量與洪峰流量估算 ... 14 (一) 玉峰堰集水區平均降雨量 ... 14 (二) 玉峰堰集水區洪峰流量 ... 17 五、玉峰堰集水區在降雨延時 60 分鐘 100 年頻率時之通洪斷面檢核 ... 17 (一) 玉峰堰集水區通洪斷面與流量計算 ... 17 (二) 玉峰堰集水區通洪斷面檢核 ... 19 第二章玉峰堰集水區崩塌潛勢分析 ... 25 一、崩塌潛勢各因子估算 ... 25 (一) 高程因子分析 ... 25 (二) 坡度因子分析 ... 27 (三) 坡向因子分析 ... 27 (四) 地質因子分析 ... 30 (五) 土地利用因子分析 ... 32 (六) 距離河川因子分析 ... 32 (七) 降雨因子分析 ... 35

(5)

二、崩塌潛勢評估模式建構－頻率比法(FR) ... 37 (一) 頻率比法 ... 37 (二) 頻率比法各因子 ... 38 (三) 頻率比法結果 ... 42 三、崩塌潛勢評估模式建構－不安定指數法 ... 45 (一) 不安定指數法 ... 45 (二) 不安定指數法各因子 ... 47 (三) 不安定指數法結果 ... 52 參考文獻 ... 55

(6)

圖目錄

圖1-1、玉峰堰集水區位置邊界圖 ... 1 圖1-2、玉峰堰集水區流向分布圖 ... 2 圖1-3、玉峰堰集水區流量累積圖 ... 3 圖1-4、玉峰堰集水區高程及門檻值 50000 水系分布圖 ... 4 圖1-5、玉峰堰集水區第一邊界點(最上游)集水區圖 ... 6 圖1-6、玉峰堰集水區第二邊界點(中間點)集水區圖 ... 7 圖1-7、玉峰堰集水區第三邊界點(最下游)集水區圖 ... 8 圖1-8、玉峰堰集水區現階段土地利用情況分布圖 ... 10 圖1-9、玉峰堰集水區完全無人為開發土地利用情況分布圖 ... 13 圖1-10、玉峰堰集水區代表雨量站分布圖 ... 15 圖1-11、玉峰堰集水區通洪斷面點位分布圖 ... 18 圖2-1、玉峰堰集水區高程分布圖 ... 26 圖2-2、玉峰堰集水區坡度分布圖 ... 28 圖2-3、玉峰堰集水區坡向分布圖 ... 29 圖2-4、玉峰堰集水區地質分布圖 ... 31 圖2-5、玉峰堰集水區土地利用分布圖 ... 33 圖2-6、玉峰堰集水區距離河川分布圖 ... 34 圖2-7、玉峰堰集水區累積降雨分布圖 ... 36 圖2-8、玉峰堰集水區頻率比法崩塌潛勢分布圖 ... 41 圖2-9、玉峰堰集水區頻率比法崩塌潛勢分級圖 ... 43 圖2-10、玉峰堰集水區實際崩塌潛勢分級分布圖 ... 44 圖2-11、玉峰堰集水區不安定指數法崩塌潛勢分布圖 ... 51 圖2-12、玉峰堰集水區不安定指數法崩塌潛勢分級圖 ... 53 圖2-13、玉峰堰集水區實際崩塌潛勢分級分布圖 ... 54

(7)

表目錄

表1-1、集水區邊界面積估算表 ... 5 表1-2、現階段土地利用與對應逕之流係數 C 值表 ... 9 表1-3、玉峰堰集水區第一邊界點(最上游)現階段之逕流係數與面積估算表 ... 11 表1-4、玉峰堰集水區第二邊界點(中間點)現階段之逕流係數與面積估算表 ... 11 表1-5、玉峰堰集水區第三邊界點(最下游)現階段之逕流係數與面積估算表 ... 11 表1-6、完全無人為開發土地利用與對應逕之流係數 C 值表 ... 12 表1-7、玉峰堰集水區第一邊界點(最上游)未開發之逕流係數與面積估算表 ... 14 表1-8、玉峰堰集水區第二邊界點(中間點)未開發之逕流係數與面積估算表 ... 14 表1-9、玉峰堰集水區第三邊界點(最下游)未開發之逕流係數與面積估算表 ... 14 表1-10、玉峰堰集水區 2005-2008 年平均降雨量與重現期距 100 年降雨延時 60 分鐘之降雨量估算表 ... 16 表1-11、玉峰堰集水區降雨延時 60 分鐘 100 年頻率之洪峰流量估算表 ... 17 表1-12、底部寬度與深度對應表 ... 17 表1-13、最大安全流速 V 表(水土保持技術規範：坡地排水設計規範) ... 19 表1-14、不同內面工之曼寧粗糙係數(n)表(水土保持技術規範：坡地排水設計規範 196 條) . 19 表1-15、玉峰堰集水區在 100 年頻率 60 分鐘降雨延時之通洪斷面檢核表 ... 20 表2-1、玉峰堰集水區高程分布資料表 ... 25 表2-2、玉峰堰集水區坡度分布資料表 ... 27 表2-3、玉峰堰集水區坡向分布資料表 ... 27 表2-4、玉峰堰集水區地質分布資料表 ... 30 表2-5、玉峰堰集水區土地利用分布資料表 ... 32 表2-6、玉峰堰集水區距離河川分布資料表 ... 32 表2-7、玉峰堰集水區累積降雨分布資料表 ... 35 表2-8、玉峰堰集水區頻率比法估算過程說明表 ... 39 表2-9、玉峰堰集水區以頻率比法建構之崩塌潛勢分級表 ... 42

(8)

表2-10、玉峰堰集水區以頻率比法建構之崩塌潛勢數值表 ... 42

表2-11、玉峰堰集水區以不安定指數法建構之估算過程說明表 ... 47

表2-12、玉峰堰集水區以不安定指數法之各因子資料表 ... 49

表2-13、玉峰堰集水區以不安定指數法建構之崩塌潛勢分級表 ... 52

(9)

第一章玉峰堰集水區洪峰流量分析

一、

ArcGIS 水文模組

本作業研究區域為玉峰堰，如圖

1-1，其位於臺南市山上區，曾文溪與

支流菜寮溪合流口下游。玉峰堰集水區總面積為

390.5𝑘𝑚

2

_，使用

_ArcGIS

製作水文模組(如圖 2、圖 3)，做出門檻值 50000 的水系分布，如圖

1-4，以估算集水區洪峰流量。

圖資來源：本報告製作

圖

1-1、玉峰堰集水區位置邊界圖

(10)

(11)

(12)

(13)

二、玉峰堰集水區之子集水區邊界萃取

從玉峰堰集水區下游出口處往上游，沿主流找尋最後三條支流匯入處，

並以這三個匯入處分別做為集水區邊界：在最後第

1、2、3 條支流匯入處

設立點位，並以這三個點位做出匯流至此點位的集水區邊界，如下表

1-1，

玉峰堰集水區第一邊界點集水區面積為

107.0 平方公里，佔總面積的百分

之

27.4，如圖 1-5，第二邊界點集水區面積為 204.4 平方公里，佔總面積的

百分之

52.3，如圖 1-6，第三邊界點集水區面積為 262.7 平方公里，佔總面

積的百分之

67.3，如圖 1-7。

表

1-1、集水區邊界面積估算表

集水區出口位置

面積(𝑘𝑚

2

₎

_{佔總面積(%)}

第一邊界點

107.0

27.4 第二邊界點

204.4

52.3 第三邊界點

262.7

67.3 玉峰堰邊界點

390.5

100.0

資料來源：本報告製作

(14)

(15)

(16)

(17)

三、未開發與現階段之土地利用分析

(一) 現階段土地利用分析

藉由地理資訊系統

ArcGIS 分析土地利用情況分布，使用內政部國土

測繪中心國土調查之圖資，將台南玉峰堰集水區以

ArcGIS 整合每個網格

上的土地利用，對應水土保持技術規範的土地利用分類(表 1-2)可得現階

段土地利用情況分布(圖 1-8)，再將現階段土地利用情況分類對應公路排

水設計規範之逕流係數

C 值(查表 1-2)，分別估算三個子集水區邊界內「現

階段」土地利用情況面積與逕流係數

C 值之乘積，如下表 1-3、表 1-4、

表

1-5。

表

1-2、現階段土地利用與對應逕之流係數 C 值表

原始土地利用分別及編號水土保持技術規範或公路排水設計規範編號土地利用土地情況 C 值分類 010101 至 010104 稻作、旱作、果樹、廢耕地平坦耕地 0.53 5 010200 水產養殖水田及水塘 0.75 3 010301 至 010302 畜禽舍、牧場草原區 0.40 8 010401 至 010304 農業附帶設施村落(建築面積＜30%者) 0.40 9 02010 至 020304 森林森林地 0.50 6 030100 至 030403 交通用地不透水舖面 0.90 1 040101 至 040700 水利土地山地平地各半之流域 0.63 4 050101 至 050404 建築用地不透水舖面 0.90 1 060100 至 060600 公共用地不透水舖面 0.90 1 070101 至 070103 遊憩用地之一不透水舖面 0.90 1 070201 遊憩用地之公園綠地公園、運動場 0.48 7 070202 至 070203 遊樂場所、體育場村落(建築面積＜30%者) 0.40 9 080101 至 080302 礦業使用土地荒地、裸露地 0.90 2 090100 軍事用地不透水舖面 0.90 1 090200 濕地水田及水塘 0.75 3 090300 草生地草原區 0.40 8 090401 至 090404 裸露地荒地、裸露地 0.90 2 090500 灌木荒地荒地、裸露地 0.90 2 090600 災害地荒地、裸露地 0.90 2 090700 營建剩餘土方荒地、裸露地 0.90 2 090801 空置地村落(建築面積＜30%者) 0.40 9 資料來源：1.內政部國土測繪中心 2.水土保持技術規範 3.公路排水設計規範

(18)

(19)

表

1-3、玉峰堰集水區第一邊界點(最上游)現階段之逕流係數與面積估算表

土地情況

C 值

面積(A, 𝑘𝑚

2

₎

_C×A

不透水舖面 0.90 3.8 3.4 荒地、裸露地 0.90 2.1 1.9 水田及水塘 0.75 0.0 0.0 山地平地各半之流域 0.63 3.5 2.2 平坦耕地 0.53 48.7 25.8 森林地 0.50 47.0 23.5 公園、運動場 0.48 0.2 0.1 草原區 0.40 1.1 0.4 村落(建築面積＜30%者) 0.40 0.7 0.3

累計

107.0 57.6 資料來源：本報告製作

表

1-4、玉峰堰集水區第二邊界點(中間點)現階段之逕流係數與面積估算表

土地情況

C 值

面積(A, 𝑘𝑚

2

₎

_C×A

累計

_204.4 _110.7 資料來源：本報告製作

表

1-5、玉峰堰集水區第三邊界點(最下游)現階段之逕流係數與面積估算表

土地情況

C 值

面積(A, 𝑘𝑚

2

₎

_C×A

累計

_262.7 _142.8 資料來源：本報告製作

(20)

(二) 未開發土地利用分析

藉由地理資訊系統

ArcGIS 分析土地利用情況分布，使用內政部國土

測繪中心國土調查之圖資，將台南玉峰堰集水區以

ArcGIS 整合每個網格

上的土地利用，對應水土保持技術規範的土地利用分類(表 1-6)，僅保留

水利用地外，其餘人為開發用地全部改為森林地，可得未開發土地利用情

況分布(圖 1-9)，再將未開發土地利用情況分類對應公路排水設計規範之

逕流係數

C 值(查表 1-6)，分別估算三個子集水區邊界內「完全無人為開

發」土地利用情況面積與逕流係數

C 值之乘積，如表 7、表 8、表

1-9。

表

1-6、完全無人為開發土地利用與對應逕之流係數 C 值表

原始土地利用分別及編號水土保持技術規範或公路排水設計規範編號土地利用土地情況 C 值分類 010101 至 010104 稻作、旱作、果樹、廢耕地森林地 0.50 2 010200 水產養殖森林地 0.50 2 010301 至 010302 畜禽舍、牧場森林地 0.50 2 010401 至 010304 農業附帶設施森林地 0.50 2 02010 至 020304 森林森林地 0.50 2 030100 至 030403 交通用地森林地 0.50 2 040101 至 040700 水利土地山地平地各半之流域 0.63 1 050101 至 050404 建築用地森林地 0.50 2 060100 至 060600 公共用地森林地 0.50 2 070101 至 070103 遊憩用地之一森林地 0.50 2 070201 遊憩用地之公園綠地森林地 0.50 2 070202 至 070203 遊樂場所、體育場森林地 0.50 2 080101 至 080302 礦業使用土地森林地 0.50 2 090100 軍事用地森林地 0.50 2 090200 濕地森林地 0.50 2 090300 草生地森林地 0.50 2 090401 至 090404 裸露地森林地 0.50 2 090500 灌木荒地森林地 0.50 2 090600 災害地森林地 0.50 2 090700 營建剩餘土方森林地 0.50 2 090801 空置地森林地 0.50 2 資料來源：1.內政部國土測繪中心 2.水土保持技術規範 3.公路排水設計規範

(21)

(22)

表

1-7、玉峰堰集水區第一邊界點(最上游)未開發之逕流係數與面積估算表

土地情況

C 值

面積(A, 𝑘𝑚

2

₎

_C×A

山地平地各半之流域

0.63 _3.5

_2.2

森林地

0.50

103.5

51.8 累計

107.0

54.0 表

1-8、玉峰堰集水區第二邊界點(中間點)未開發之逕流係數與面積估算表

土地情況

C 值

面積(A, 𝑘𝑚

2

₎

_C×A

山地平地各半之流域

0.63

9.2

5.8 森林地

0.50

253.5

126.8 累計

_204.4

_103.1

表

1-9、玉峰堰集水區第三邊界點(最下游)未開發之逕流係數與面積估算表

土地情況

C 值

面積(A, 𝑘𝑚

2

₎

_C×A

山地平地各半之流域

0.63 _3.5

_2.2

森林地

0.50 _103.5

_51.8

累計

_262.7

_132.5

四、玉峰堰集水區平均降雨量與洪峰流量估算

(一) 玉峰堰集水區平均降雨量

使用

ArcGIS 技術套疊氣象局雨量站圖資，選取三個邊界點內最相關

之五個代表雨量站的雨量資料(如圖 1-10)，分別為曾文(年平均降雨量為

3944.0 mm)、玉井(年平均降雨量為 3368.4 mm)、楠西(年平均降雨量為

3206.3 mm)、北寮(年平均降雨量為 3965.5 mm)、環湖(年平均降雨量為

3095.3 mm)，估算 2005 年至 2008 年五個代表雨量站的年平均降雨量為

3515.9(mm)，並利用水土保持技術規範公式：

(23)

(24)

𝐼_𝑡𝑇 𝐼₆₀25

= (𝐺 + 𝐻 log 𝑇)

𝐴 (𝑡+𝐵)𝐶

………….…..……...(1)

𝐼

₆₀25

= (

𝑃 25.29+0.094𝑃

)

2

……….……….(2)

𝐴 = (

𝑃 −189.96+0.31𝑃

)

2

………...……….(3)

B = 55………..……...…..……….(4)

𝐶 = (

𝑃 −381.71+1.45𝑃

)

2

………...…..……….(5)

𝐺 = (

𝑃 42.89+1.33𝑃

)

2

………...…..……….(6)

𝐻 = (

𝑃 −65.33+1.836𝑃

)

2

…………..….…..……….(7)

式中，𝑇：重現期距(年)

𝑡：降雨延時或集流時間(分)

𝐼

_𝑡𝑇

：重現期距𝑇年，降雨延時𝑡分鐘之降雨強度(公釐/小時)

𝐼

₆₀25

：重現期距

25 年，降雨延時 60 分鐘之降雨強度

𝑃：年平均降雨量(公釐)

𝐴、𝐵、𝐶、𝐺、𝐻：係數

求得玉峰堰集水區

2005-2008 年重現期距 100 年降雨延時 60 分鐘之

降雨強度為

123.8(mm/hr)詳如表 1-10。

表

1-10、玉峰堰集水區 2005-2008 年平均降雨量與重現期距 100 年降雨延時 60

分鐘之降雨量估算表

曾文、玉井、楠西、北寮、環湖

2005 年 ~ 2008 年

平均降雨量

P(mm)

3515.9

𝐼

₆₀25

(mm/hr)

97.7 係數

A

15.3 係數

B

55 係數

C

0.556 係數

G

0.555 係數

H

0.303 𝐼

_𝑡𝑇

(mm/hr)

123.8

(25)

(二) 玉峰堰集水區洪峰流量

使用合理化公式估算玉峰堰集水區的地表逕流量，分別估算三個子集

水區未開發前洪峰流量與現階段之洪峰流量，第一邊界點集水區現階段

洪峰流量較未開發前增加

125.5cms，第二邊界點集水區洪現階段洪峰流

量較未開發前增加

260.3cms，第三邊界點集水區現階段洪峰流量較未開

發前增加

351.5cms，詳如表 1-11。

表

1-11、玉峰堰集水區降雨延時 60 分鐘 100 年頻率之洪峰流量估算表

第一邊界點

第二邊界點

第三邊界點

未開發前洪峰流量(cms)

1856.0

3544.9

4558.1

現階段之洪峰流量(cms)

1981.5

3805.2

4909.6

差異值(cms)

125.5

260.3

351.5 五、玉峰堰集水區在降雨延時

60 分鐘 100 年頻率時之通洪斷面檢核

(一) 玉峰堰集水區通洪斷面與流量計算

使用

ArcGIS 技術以福衛影像圖繪製數化河川圖，將河川最上(下)游

繪製超過最上(下)游點位，並針對數化河川圖，以每 250m 為一個區段，

將河川區分為

114 個斷面，包含上、中、下游共 117 個斷面，如圖 1-11，

再以橫斷面的寬度為「底部寬度」

，深度對應表

1-12，並暫訂設計渠道為

梯型渠道，兩邊斜坡比率為

30 度斜坡，計算出通洪斷面積 A；假設流量

是依距離比例逐漸增加，使用

ArcGIS 技術量測出斷面間距離，計算各斷

面的流量，詳如表

1-15。

表

1-12、底部寬度與深度對應表

底部寬度(m)

深度(m)

<100 2 100-150 2.2 150-200 2.5 200-250 2.8 >250 3 資料來源：本報告製作

(26)

(27)

(二) 玉峰堰集水區通洪斷面檢核

使用通洪斷面積

A 與流量 Q 得以計算出各斷面之流速 V1，並比對水

土保持技術規範：坡地排水設計規範中最大安全流速的最大值混凝土

6.1m/s，如表 1-13，因此將 V1 大於 6.1m/s 者視為需要分洪的斷面，並採

用流速

V2=6.1m/s 計算最大安全流量即可得知分洪量，使用底部寬度、深

度、P (濕周)、R (水力半徑)推算出 n 值，詳如表 1-15。

表

1-13、最大安全流速 V 表(水土保持技術規範：坡地排水設計規範)

土質 V (m/sec) 土質 V (m/sec) 純細砂 0.23-0.30 平常礫土 1.23-1.52 不緻密之細砂 0.30-0.46 全面密草生 1.50-2.50 粗石及細砂土 0.46-0.61 粗礫、石礫及砂礫 1.52-1.83 平常砂土 0.61-0.76 礫岩、硬土層、軟質水成岩 1.83-2.44 砂質壤土 0.76-0.84 硬岩 3.05-4.57 堅壤土及粘質壤土 0.91-1.14 混凝土 4.57-6.10 資料來源：水土保持技術規範

表

1-14、不同內面工之曼寧粗糙係數(n)表(水土保持技術規範：坡地排水設計

規範

196 條)

溝內物質

n 值範圍

平均值

無

內

面

工

者

粘土質溝身整齊者

0.016-0.022

0.020 砂壤、粘壤土溝身整齊者

---

0.020 稀疏草生

0.035-0.045

0.040 全面密草生

0.040-0.060

0.050 雜有直徑 1-3 公分小石

---

0.022 雜有直徑 2-6 公分小石

---

0.025 平滑均勻岩質

0.030-0.035

0.033 不平滑岩質

0.035-0.045

0.040 有

內

面

工

者

漿砌磚

0.012-0.017

0.014 漿砌石

0.017-0.030

0.020 乾砌石

0.025-0.035

0.033 有規則土底且兩岸砌石

---

0.025 不規則土底且兩岸砌石

0.023-0.035

0.030 純水泥漿平滑者

0.010-0.014

0.012 礫石底兩岸混凝土

0.015-0.025

0.020

資料來源：水土保持技術規範

(28)

表

1-15、玉峰堰集水區在 100 年頻率 60 分鐘降雨延時之通洪斷面檢核表

編號 D Q A (𝑚2₎ _{V1 (m/s)} _通過與否 _{V2 (m/s)} _{S (坡度)} _P(濕周) _R _n 1 - 1432.0 1089.6 1.3 Pass 1.3 - - - - 2 250 1493.0 685.6 2.2 Pass 2.2 0.016 251.2 2.7 0.113 3 250 1554.1 909.6 1.7 Pass 1.7 0.001 310.0 2.9 0.038 4 250 1615.1 1191.6 1.4 Pass 1.4 0.0128 404.0 2.9 0.172 5 250 1676.2 618.4 2.7 Pass 2.7 0.001 227.2 2.7 0.023 6 250 1737.3 445.8 3.9 Pass 3.9 0.012 184.0 2.4 0.051 7 250 1798.3 304.9 5.9 Pass 5.9 0.0068 157.0 1.9 0.022 8 250 1859.4 307.6 6.0 Pass 6.0 0.001 144.8 2.1 0.009 9 250 1920.4 495.8 3.9 Pass 3.9 0.0064 204.0 2.4 0.037 上游 50 1981.5 587.6 3.4 Pass 3.4 0.001 216.2 2.7 0.018 10 200 2030.3 430.8 4.7 Pass 4.7 0.001 178.0 2.4 0.012 11 250 2091.4 316.4 6.6 需分洪 161.5 cms 6.1 0.0108 148.8 2.1 0.026 12 250 2152.5 587.6 3.7 Pass 3.7 0.001 216.2 2.7 0.017 13 250 2213.5 270.2 8.2 需分洪 565.4 cms 6.1 0.001 127.8 2.1 0.006 14 250 2274.6 237.2 9.6 需分洪 827.8 cms 6.1 0.0756 112.8 2.1 0.047 15 250 2335.6 403.3 5.8 Pass 5.8 0.001 167.0 2.4 0.010 16 250 2396.7 285.6 8.4 需分洪 654.6 cms 6.1 0.001 134.8 2.1 0.006 17 250 2457.8 265.8 9.2 需分洪 836.5 cms 6.1 0.0208 125.8 2.1 0.026 18 250 2518.8 425.8 5.9 Pass 5.9 0.001 176.0 2.4 0.010 19 250 2579.9 643.6 4.0 Pass 4.0 0.0196 236.2 2.7 0.068 20 250 2640.9 468.3 5.6 Pass 5.6 0.0032 193.0 2.4 0.018 21 250 2702.0 587.6 4.6 Pass 4.6 0.0016 216.2 2.7 0.017 22 250 2763.1 410.8 6.7 需分洪 257.0 cms 6.1 0.001 170.0 2.4 0.008 23 250 2824.1 388.3 7.3 需分洪 455.3 cms 6.1 0.0436 161.0 2.4 0.052 24 250 2885.2 393.3 7.3 需分洪 485.9 cms 6.1 0.0096 163.0 2.4 0.024

(29)

編號 D Q A (𝑚2₎ _{V1 (m/s)} _通過與否 _{V2 (m/s)} _{S (坡度)} _P(濕周) _R _n 25 250 2946.2 292.2 10.1 需分洪 1163.9 cms 6.1 0.0044 137.8 2.1 0.011 26 250 3007.3 428.3 7.0 需分洪 394.5 cms 6.1 0.001 177.0 2.4 0.008 27 250 3068.3 463.3 6.6 需分洪 242.1 cms 6.1 0.0056 191.0 2.4 0.020 28 250 3129.4 493.3 6.3 需分洪 120.1 cms 6.1 0.0064 203.0 2.4 0.023 29 250 3190.5 470.8 6.8 需分洪 318.4 cms 6.1 0.001 194.0 2.4 0.008 30 250 3251.5 433.3 7.5 需分洪 608.2 cms 6.1 0.0168 179.0 2.4 0.031 31 250 3312.6 649.2 5.1 Pass 5.1 0.0084 238.2 2.7 0.035 32 250 3373.6 852.6 4.0 Pass 4.0 0.001 291.0 2.9 0.016 33 250 3434.7 1128.6 3.0 Pass 3.0 0.001 383.0 2.9 0.021 34 250 3495.8 1098.6 3.2 Pass 3.2 0.001 373.0 2.9 0.020 35 250 3556.8 1080.6 3.3 Pass 3.3 0.0108 367.0 2.9 0.065 36 250 3617.9 780.6 4.6 Pass 4.6 0.0136 267.0 2.9 0.051 37 250 3678.9 158.9 23.1 需分洪 2709.5 cms 6.1 0.001 84.0 1.9 0.002 38 250 3740.0 180.9 20.7 需分洪 2636.3 cms 6.1 0.0296 95.0 1.9 0.013 39 250 3801.0 254.8 14.9 需分洪 2246.9 cms 6.1 0.0452 120.8 2.1 0.023 中游 17 3805.2 290.0 13.1 需分洪 2036.3 cms 6.1 0.017647 136.8 2.1 0.017 40 233 3820.6 146.9 26.0 需分洪 2924.3 cms 6.1 0.001 78.0 1.9 0.002 41 250 3837.1 259.2 14.8 需分洪 2256.0 cms 6.1 0.001 122.8 2.1 0.004 42 250 3853.5 423.3 9.1 需分洪 1271.3 cms 6.1 0.001 175.0 2.4 0.006 43 250 3870.0 584.8 6.6 需分洪 302.9 cms 6.1 0.001 215.2 2.7 0.009 44 250 3886.5 188.9 20.6 需分洪 2734.1 cms 6.1 0.0236 99.0 1.9 0.011 45 250 3903.0 144.9 26.9 需分洪 3019.0 cms 6.1 0.0016 77.0 1.9 0.002 46 250 3919.5 241.6 16.2 需分洪 2445.8 cms 6.1 0.001 114.8 2.1 0.003 47 250 3936.0 243.8 16.1 需分洪 2448.9 cms 6.1 0.056 115.8 2.1 0.024 48 250 3952.5 254.8 15.5 需分洪 2398.3 cms 6.1 0.008 120.8 2.1 0.009 49 250 3969.0 232.8 17.1 需分洪 2549.0 cms 6.1 0.001 110.8 2.1 0.003

(30)

編號 D Q A (𝑚2₎ _{V1 (m/s)} _通過與否 _{V2 (m/s)} _{S (坡度)} _P(濕周) _R _n 50 250 3985.5 263.6 15.1 需分洪 2377.6 cms 6.1 0.0376 124.8 2.1 0.021 51 250 4002.0 276.8 14.5 需分洪 2313.6 cms 6.1 0.0132 130.8 2.1 0.013 52 250 4018.4 285.6 14.1 需分洪 2276.4 cms 6.1 0.001 134.8 2.1 0.004 53 250 4034.9 294.4 13.7 需分洪 2239.2 cms 6.1 0.0068 138.8 2.1 0.010 54 250 4051.4 298.8 13.6 需分洪 2228.8 cms 6.1 0.01 140.8 2.1 0.012 55 250 4067.9 279.0 14.6 需分洪 2366.1 cms 6.1 0.0048 131.8 2.1 0.008 56 250 4084.4 327.4 12.5 需分洪 2087.4 cms 6.1 0.001 153.8 2.1 0.004 57 250 4100.9 296.6 13.8 需分洪 2291.7 cms 6.1 0.0176 139.8 2.1 0.016 58 250 4117.4 307.6 13.4 需分洪 2241.1 cms 6.1 0.0084 144.8 2.1 0.011 59 250 4133.9 287.8 14.4 需分洪 2378.4 cms 6.1 0.001 135.8 2.1 0.004 60 250 4150.4 241.6 17.2 需分洪 2676.7 cms 6.1 0.001 114.8 2.1 0.003 61 250 4166.8 265.8 15.7 需分洪 2545.6 cms 6.1 0.1072 125.8 2.1 0.034 62 250 4183.3 152.9 27.4 需分洪 3250.5 cms 6.1 0.0136 81.0 1.9 0.007 63 250 4199.8 150.9 27.8 需分洪 3279.2 cms 6.1 0.0124 80.0 1.9 0.006 64 250 4216.3 292.2 14.4 需分洪 2434.0 cms 6.1 0.001 137.8 2.1 0.004 65 250 4232.8 241.6 17.5 需分洪 2759.1 cms 6.1 0.0048 114.8 2.1 0.006 66 250 4249.3 393.3 10.8 需分洪 1850.0 cms 6.1 0.0036 163.0 2.4 0.010 67 250 4265.8 257.0 16.6 需分洪 2698.2 cms 6.1 0.001 121.8 2.1 0.003 68 250 4282.3 232.8 18.4 需分洪 2862.3 cms 6.1 0.0328 110.8 2.1 0.016 69 250 4298.8 292.2 14.7 需分洪 2516.4 cms 6.1 0.0028 137.8 2.1 0.006 70 250 4315.3 257.0 16.8 需分洪 2747.7 cms 6.1 0.001 121.8 2.1 0.003 71 250 4331.7 301.0 14.4 需分洪 2495.7 cms 6.1 0.0296 141.8 2.1 0.020 72 250 4348.2 290.0 15.0 需分洪 2579.3 cms 6.1 0.001 136.8 2.1 0.003 73 250 4364.7 202.9 21.5 需分洪 3126.9 cms 6.1 0.0252 106.0 1.9 0.011 74 250 4381.2 248.2 17.7 需分洪 2867.3 cms 6.1 0.0136 117.8 2.1 0.011

(31)

編號 D Q A (𝑚2₎ _{V1 (m/s)} _通過與否 _{V2 (m/s)} _{S (坡度)} _P(濕周) _R _n 75 250 4397.7 228.4 19.3 需分洪 3004.6 cms 6.1 0.0032 108.8 2.1 0.005 76 250 4414.2 180.9 24.4 需分洪 3310.5 cms 6.1 0.001 95.0 1.9 0.002 77 250 4430.7 202.9 21.8 需分洪 3192.8 cms 6.1 0.0256 106.0 1.9 0.011 78 250 4447.2 188.9 23.5 需分洪 3294.7 cms 6.1 0.001 99.0 1.9 0.002 79 250 4463.7 180.9 24.7 需分洪 3360.0 cms 6.1 0.001 95.0 1.9 0.002 80 250 4480.1 393.3 11.4 需分洪 2080.9 cms 6.1 0.001 163.0 2.4 0.005 81 250 4496.6 274.6 16.4 需分洪 2821.7 cms 6.1 0.1016 129.8 2.1 0.032 82 250 4513.1 410.8 11.0 需分洪 2007.1 cms 6.1 0.0268 170.0 2.4 0.027 83 250 4529.6 272.4 16.6 需分洪 2868.1 cms 6.1 0.001 128.8 2.1 0.003 84 250 4546.1 281.2 16.2 需分洪 2830.9 cms 6.1 0.008 132.8 2.1 0.009 85 250 4562.6 270.2 16.9 需分洪 2914.5 cms 6.1 0.001 127.8 2.1 0.003 86 250 4579.1 263.6 17.4 需分洪 2971.2 cms 6.1 0.001 124.8 2.1 0.003 87 250 4595.6 309.8 14.8 需分洪 2705.9 cms 6.1 0.0084 145.8 2.1 0.010 88 250 4612.1 443.3 10.4 需分洪 1907.8 cms 6.1 0.0016 183.0 2.4 0.007 89 250 4628.6 395.8 11.7 需分洪 2214.0 cms 6.1 0.001 164.0 2.4 0.005 90 250 4645.0 265.8 17.5 需分洪 3023.8 cms 6.1 0.026 125.8 2.1 0.015 91 250 4661.5 190.9 24.4 需分洪 3496.9 cms 6.1 0.001 100.0 1.9 0.002 92 250 4678.0 184.9 25.3 需分洪 3550.0 cms 6.1 0.0128 97.0 1.9 0.007 93 250 4694.5 263.6 17.8 需分洪 3086.7 cms 6.1 0.0216 124.8 2.1 0.014 94 250 4711.0 252.6 18.7 需分洪 3170.2 cms 6.1 0.001 119.8 2.1 0.003 95 250 4727.5 318.6 14.8 需分洪 2784.1 cms 6.1 0.001 149.8 2.1 0.004 96 250 4744.0 290.0 16.4 需分洪 2975.1 cms 6.1 0.012 136.8 2.1 0.011 97 250 4760.5 174.9 27.2 需分洪 3693.4 cms 6.1 0.001 92.0 1.9 0.002 98 250 4777.0 196.9 24.3 需分洪 3575.7 cms 6.1 0.0256 103.0 1.9 0.010 99 250 4793.4 270.2 17.7 需分洪 3145.3 cms 6.1 0.001 127.8 2.1 0.003

(32)

編號 D Q A (𝑚2₎ _{V1 (m/s)} _通過與否 _{V2 (m/s)} _{S (坡度)} _P(濕周) _R _n 100 250 4809.9 259.2 18.6 需分洪 3228.9 cms 6.1 0.001 122.8 2.1 0.003 101 250 4826.4 168.9 28.6 需分洪 3796.0 cms 6.1 0.0044 89.0 1.9 0.004 102 250 4842.9 252.6 19.2 需分洪 3302.2 cms 6.1 0.0028 119.8 2.1 0.005 103 250 4859.4 150.9 32.2 需分洪 3938.7 cms 6.1 0.001 80.0 1.9 0.001 104 250 4875.9 228.4 21.3 需分洪 3482.8 cms 6.1 0.001 108.8 2.1 0.002 105 250 4892.4 200.9 24.3 需分洪 3666.7 cms 6.1 0.0028 105.0 1.9 0.003 106 250 4908.9 174.9 28.1 需分洪 3841.8 cms 6.1 0.0016 92.0 1.9 0.002 下游 11 4909.6 166.9 29.4 需分洪 3891.3 cms 6.1 0.001 88.0 1.9 0.002 107 239 4925.4 241.6 20.4 需分洪 3451.7 cms 6.1 0.001 114.8 2.1 0.003 108 250 4941.9 230.6 21.4 需分洪 3535.3 cms 6.1 0.001 109.8 2.1 0.002 109 250 4958.3 334.0 14.8 需分洪 2921.0 cms 6.1 0.0024 156.8 2.1 0.005 110 250 4974.8 276.8 18.0 需分洪 3286.5 cms 6.1 0.001 130.8 2.1 0.003 111 250 4991.3 180.9 27.6 需分洪 3887.7 cms 6.1 0.001 95.0 1.9 0.002 112 250 5007.8 252.6 19.8 需分洪 3467.1 cms 6.1 0.001 119.8 2.1 0.003 113 250 5024.3 312.0 16.1 需分洪 3121.2 cms 6.1 0.001 146.8 2.1 0.003 114 250 5040.8 164.9 30.6 需分洪 4034.7 cms 6.1 0.001 87.0 1.9 0.002 備註：V1 是經由 Q=VA 換算的概估流速，V2 則是 V1 比對最大安全流速表後的採用流速我自己做完的感想：多數用混凝資料來源：本報告製作

(33)

第二章玉峰堰集水區崩塌潛勢分析

本作業研究區域為玉峰堰，位於臺南市山上區，曾文溪與支流菜寮溪合流口

下游，由嘉南農田水利會管理，採用

4 座充氣式橡皮壩，溢洪道採自由溢流式；

本集水區總面積為

390.5𝑘𝑚

2

_{，崩塌事件以}

_{2009 年莫拉克颱風在此集水區造成}

的崩塌為例，發生之崩塌總面積為

6.5𝑘𝑚

2

_，共計

_{988 處崩塌，並以 ArcGIS 製作}

水文模組，使用門檻值

50000 的水系。本研究選定高程、坡度、坡向、土地利用、

地質、距離河川及累積降雨之七個因子作為頻率比法(Frequency Ratio,FR)及不安

定指數法建構崩塌潛勢評估模式之參數，並估算其正確率及錯誤率。

一、崩塌潛勢各因子估算

(一) 高程因子分析

本集水區高程介於

6.5 𝑚至 1123.3 𝑚之間，平均高程為 163.5 𝑚，面

積以高程最低點至

300 𝑚之間為最，佔總面積之 85.0%；崩塌總面積為

6.5 𝑘𝑚

2

_{，以高程小於}

_{100 𝑚及 400 𝑚至 500 𝑚之間為最，其崩塌率 2.0%，}

高程大於

1000 𝑚無崩塌，各高程分區崩塌如下表 2-1 和圖 2-1 所示。

表

2-1、玉峰堰集水區高程分布資料表

高程區間(𝑚)

面積(𝑘𝑚

2

₎

_{佔總面積(%) 崩塌面積(𝑘𝑚}

2

_{) 崩塌率(%)}

< 100

182.0

46.6

3.70

2.0 100～200

109.4

28.0

1.52

1.4 200～300

40.4

10.4

0.35

0.9 300～400

23.7

6.1

0.40

1.7 400～500

14.3

3.7

0.28

2.0 500～600

9.2

2.4

0.18

1.9 600～700

5.9

1.5

0.07

1.2 700～800

3.0

0.8

0.02

0.7 800～900

1.5

0.4

0.02

1.3 900～1000

0.8

0.2

0.01

0.8 1000～1100

0.2

0.1 -

-

> 1100

0.0

0.0 -

-

(34)

(35)

(二) 坡度因子分析

本集水區坡度介於

0 度至 81.7 度之間，平均坡度為 18.6 度，全集水

區主要的坡度為

40 度以下，佔總面積之 93.3%；崩塌總面積為 6.5 𝑘𝑚

2

_，

以坡度

40 度以上為最，其崩塌率 16.5%，各坡度分區統計分布如下表

2-2 和圖 2-2-2-2 所示。

表

2-2、玉峰堰集水區坡度分布資料表

坡度區間(度)

面積(𝑘𝑚

2

₎

_{佔總面積(%)}

_{崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_崩塌率(%)

< 10

131.1

33.6

0.46

0.3 10～20

73.4

18.8

0.62

0.8 20～30

98.5

25.2

1.50

1.5 30～40

61.2

15.7

2.39

3.9 40～50

21.5

5.5

1.32

6.1 50～60

4.3

1.1

0.22

5.1 > 60

0.5

0.1

0.03

5.3 (三) 坡向因子分析

本集水區坡向分布均勻，除平坦坡向外，其餘各坡向佔總面積約介於

9.4%(東北向坡)至 15.8%(西向坡)之間；各坡向之崩塌率也很均勻，除平

坦坡向外，其餘各坡向崩塌率約介於

1.0%(西向、西北向坡)至 2.8%(東南

向坡)之間，各坡向分區統計分布如下表 2-3 和圖 2-3 所示。

表

2-3、玉峰堰集水區坡向分布資料表

坡向分區

面積(𝑘𝑚

2

₎

_{佔總面積(%)}

_{崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_崩塌率(%)

平坦 4.2 1.1 0.04 0.9 北 44.8 11.5 0.53 1.2 東北 36.9 9.4 0.64 1.7 東 39.5 10.1 0.99 2.5 東南 46.4 11.9 1.29 2.8 南 47.6 12.2 1.12 2.3 西南 52.1 13.3 0.75 1.4 西 61.7 15.8 0.62 1.0 西北 57.2 14.7 0.56 1.0 資料來源：本報告製作

(36)

(37)

(38)

(四) 地質因子分析

本集水區地層共分成

21 種，以階地堆積層(岩性為砂、粉砂、泥及礫

石)佔 17.1%、北寮頁岩(岩性為泥岩)佔 16.7%、玉井頁岩(岩性為泥岩夾

砂岩)佔 14.3%及竹頭崎層(岩性為泥質砂岩、泥質砂岩與頁岩互層)佔

10.9%為主要地層；但崩塌分布在古亭坑層(岩性為砂岩)，其崩塌率為 11.0

為最，各地質分區統計分布如下表

2-4 和圖 2-4 所示。

表

2-4、玉峰堰集水區地質分布資料表

地質名稱岩性名稱面積 (𝑘𝑚2₎ 佔總面積 (%) 崩塌面積 (𝑘𝑚2₎ 崩塌率 (%) 二重溪層砂質頁岩、粉砂岩及薄層粗砂岩夾薄層礫岩 5.3 1.4 0.10 1.9 六重溪層粉砂岩夾頁岩、砂質頁岩，或與泥質砂岩互層 7.6 1.9 0.12 1.5 六雙層粉砂岩、砂岩與頁岩互層 3.0 0.8 - - 水體水體 0.0 0.0 - - 北寮頁岩泥岩 65.4 16.7 0.34 0.5 古亭坑層砂岩 29.0 7.4 3.18 11.0 玉井頁岩泥岩夾砂岩 56.0 14.3 0.33 0.6 竹頭崎層泥質砂岩、泥質砂岩與頁岩互層 42.6 10.9 0.87 2.0 沖積層礫石、砂、粉砂及黏土 20.7 5.3 0.11 0.6 長枝坑層砂岩及砂頁岩互層 9.0 2.3 0.18 2.0 茅埔頁岩頁岩夾薄層砂岩 6.3 1.6 0.03 0.4 崁下寮層泥岩及砂質頁岩 7.4 1.9 0.28 3.8 烏山層砂岩及頁岩 0.9 0.2 0.01 1.0 崎頂層大坑尾段砂岩夾頁岩 2.1 0.5 - - 崎頂層岡子林段泥岩夾砂岩 9.4 2.4 0.24 2.5 崎頂層過嶺段砂岩及頁岩互層 9.9 2.5 0.01 0.1 階地堆積層砂、粉砂、泥及礫石 66.6 17.1 0.03 0.0 隘寮腳層粉砂岩和頁岩薄互層 11.5 2.9 0.05 0.4 澐水溪層泥岩及砂岩互層 5.4 1.4 0.05 0.9 糖恩山砂岩厚層塊狀砂岩和泥質砂岩 25.5 6.5 0.54 2.1 鹽水坑頁岩塊狀頁岩，偶夾薄層粉砂岩 6.7 1.7 0.07 1.1 資料來源：本報告製作

(39)

(40)

(五) 土地利用因子分析

本研究將集水區土地利用分為農業用地、森林用地、人為開發用地、

水利用地和裸露地及荒地等五類，農業用地及森林用地為大宗，各佔集水

區總面積之

42.7%及 44.3%，人為開發用地則為第三，佔集水區總面積

5.8%；若以崩塌分布而言，分布在裸露地及荒地為最，裸露地及荒地之崩

塌率為

29.1%，其次為水利用地，水利用地之崩塌率為 1.3%，各土地利

用分區統計分布如下表

2-5 和圖 2-5 所示。

表

2-5、玉峰堰集水區土地利用分布資料表

分類

面積(𝑘𝑚

2

₎

_{佔總面積(%)}

_{崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_崩塌率(%)

農業

166.6

42.7

0.30

0.2 森林

172.9

44.3

1.44

0.8 人為

22.6

5.8

0.05

0.2 水利

12.6

3.2

0.16

1.3 裸露地及荒地

15.8

4.0

4.58

29.1 (六) 距離河川因子分析

本集水區使用鄰域分析將距離河川小於等於

500 𝑚、500 𝑚至

1000 𝑚及大於 1000 𝑚分為三個區間，面積以距離河川小於等於 500 𝑚

為最，佔總面積之

64.8%；崩塌總面積為 6.5 𝑘𝑚

2

_，以

_{500 𝑚至 1000 𝑚}

及大於

1000 𝑚為最，其崩塌率 2.0%，各距離河川分區統計分布如下表

2-6 和圖 2-2-6 所示。

表

2-6、玉峰堰集水區距離河川分布資料表

距離河川(𝑚)

面積(𝑘𝑚

2

₎

_{佔總面積(%)}

_{崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_崩塌率(%)

≤ 500

253.0

64.8

3.79

1.5 500～1000

108.5

27.8

2.18

2.0 > 1000

29.0

7.4

0.57

2.0

(41)

(42)

(43)

(七) 降雨因子分析

本集水區累積降雨量採用水利處雨量站資料，選用玉峰堰集水區內外

共

11 個測站，包含關山測站(最東)、虎頭埤測站(最西)、古亭坑測站(最

南)、馬頭山測站(最北)等等，利用克利金法模擬 2009 年莫拉克颱風影響

天數之累積降雨量資料，選用

2009 年 08 月 05 日 21:00 至 2009 年 08 月

10 日 06:00 的累積雨量資料，將累積雨量資料分為小於 1100 𝑚𝑚、

1100 𝑚𝑚至 1400 𝑚𝑚及大於 1400 𝑚𝑚三個區間進行分析。

本集水區累積降雨介於

1057.4 𝑚𝑚至 1695.7 𝑚𝑚，平均累積降雨量

為

1378.4 𝑚𝑚，其中累積降雨以大於 1100 𝑚𝑚為主要分布，約占總面積

之

98.5%；崩塌以 1100 𝑚𝑚至 1400 𝑚𝑚最為嚴重，崩塌率為 2.7%，各

累積降雨分區統計分布如下表

2-7 和圖 2-7 所示。

表

2-7、玉峰堰集水區累積降雨分布資料表

累積降雨(𝑚𝑚)

面積(𝑘𝑚

2

_{) 佔總面積(%)}

_{崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_崩塌率(%)

< 1100

16.3

4.2

0.09

0.6 1100～1400

191.0

48.9

5.07

2.7 > 1400

183.2

46.9

1.37

0.7

(44)

(45)

二、崩塌潛勢評估模式建構－頻率比法

(FR)

(一) 頻率比法

以頻率比(frequency ratio，FR)建構崩塌潛勢模式想法首見於 Lee and

Talib (2005)，因其估算方式則為特定分級內崩塌面積佔總崩塌面積之比

除以特定分級面積佔總面積之比。以頻率比(frequency ratio)建構崩塌潛勢

模式方式之基本理論在於認定「崩塌發生乃由崩塌相關因子所決定，未來

好發崩塌位置也在於過往好發崩塌位置」

。以頻率比建構崩塌潛勢模式之

方法則為估算每一網格之崩塌潛勢指數(landslide susceptibility index，LSI)，

崩塌潛勢指數估算法如(1)式所示。

LSI=FR

₁

+FR

₂

+FR

₃

+…+FR

_n

(1)

𝐹𝑅

_𝑛

值代表該網格在第

N 個崩塌相關因子之頻率比。當 FR 大於 1 時

代表該因子對崩塌產生是具有高相關性，當

FR 小於 1 時代表該因子對崩

塌產生是具有低相關性。過往研究將

LSI 值分布值域區分為 4 類(Shahabi

et al., 2014)或 5 類(Yilmaz, 2009)，本研究為進行模式表現比較，因此也利

用等間隔分區法將

LSI 值分布值域區分為 4 類，包含高崩塌潛勢區域、

中高崩塌潛勢區域、中崩塌潛勢區域及低崩塌潛勢區域。

Ref：

1. Lee, S., Talib, J.A., 2005, "Probabilistic landslide susceptibility and factor effect analysis," Environmental Geology, Vol. 47, 982–990.

2. Shahabi, H., Khezri, S., Ahmad, B.B., and Hashim, M., 2014, "Landslidesusceptibility mapping at central Zab basin, Iran: Acomparisonbetween analyticalhierarchy process,frequency ratioand logistic regression models," CATENA, Vol. 115, 55-70. 3. Yilmaz, I., 2009, "Landslidesusceptibility mapping usingfrequency ratio, logistic

regression, artificial neural networks and theircomparison: A case study from Katlandslides(Tokat—Turkey)" Computers & Geosciences, Vol. 35, 1125-1138.

(46)

(二) 頻率比法各因子

在高程因子分布區間中，最大頻率比值為小於

100 𝑚區間之 1.21，最

小值為大於

1000 𝑚區間之 0.00；坡度因子分布區間中，最大頻率比值為

介於

40 度至 50 度區間之 3.67，最小值為小於 10 度區間之 21；坡向因子

分布區間中，最大頻率比值為東南坡向之

1.66，最小值為平坦坡向之 0.52；

地層因子分布區間中，最大頻率比值為古亭坑層之

6.55，最小值為六雙

層、水體、崎頂層大坑尾段之

0.00；土地利用因子分布區間中，最大頻率

比值為裸露地及荒地之

17.38，最小值為農業用地之 0.11；距離河川因子

分布區間中，最大頻率比值為距離河川

500 𝑚至 1000 𝑚區間之 1.20，最

小值為距離河川小於

500 𝑚區間之 0.89；降雨因子分布區間中，最大頻

率比值為

1100 𝑚至 1400 𝑚區間之 1.59，最小值為小於 1100 𝑚區間之

0.33。

頻率比法係數值在全部分類中，最大值為土地利用因子之裸露地及荒

地，其頻率比值為

17.38，而最小值則高程因子之大於 1000 𝑚區間及地

層因子之六雙層、水體、崎頂層大坑尾段，其頻率比值為

0.00。各因子分

布區間頻率比值詳見表

2-8 和圖 2-8 所示。

(47)

表

2-8、玉峰堰集水區頻率比法估算過程說明表

分區

面積(𝑘𝑚

2

_{) 崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_分子

_分母

_FR

高程因子(單位：公尺)

< 100

182.0

3.7

56.6

46.6

1.21 100～200

109.4

1.5

23.2

28.0

0.83 200～300

40.4

0.3

5.3

10.4

0.52 300～400

23.7

0.4

6.1

1.00 400～500

14.3

0.3

4.3

3.7

1.18 500～600

9.2

0.2

2.7

2.4

1.15 600～700

5.9

0.1

1.1

1.5

0.71 700～800

3.0

0.0

0.3

0.8

0.43 800～900

1.5

0.0

0.3

0.4

0.79 900～1000

0.8

0.0

0.1

0.2

0.45 1000～1100

0.2 -

-

0.1

0.00 > 1100

0.0 -

-

0.0

0.00 坡度因子(單位：度)

< 10

131.1

0.5

7.0

33.6

0.21 10～20

73.4

0.6

9.4

18.8

0.50 20～30

98.5

1.5

23.0

25.2

0.91 30～40

61.2

2.4

36.6

15.7

2.34 40～50

21.5

1.3

20.2

5.5

3.67 50～60

4.3

0.2

3.3

1.1

3.05 > 60

0.5

0.0

0.4

0.1

3.17 坡向因子(無單位)

平坦

4.2

0.0

0.6

1.1

0.52 北

44.8

0.5

8.1

11.5

0.71 東北

36.9

0.6

9.8

9.4

1.03 東

39.5

1.0

15.2

10.1

1.50 東南

46.4

1.3

19.7

11.9

1.66 南

47.6

1.1

17.1

12.2

1.40 西南

52.1

0.8

11.5

13.3

0.86 西

61.7

0.6

9.5

15.8

0.60 西北

57.2

0.6

8.5

14.7

0.58 地層因子(無單位)

二重溪層

1.4

0.1

1.5

0.3

4.34 六重溪層

1.9

0.1

1.8

0.5

3.57 六雙層

0.8 -

-

0.2

0.00

(48)

分區

面積(𝑘𝑚

2

_{) 崩塌面積(𝑘𝑚}

2

₎

_分子

_分母

_FR

水體

0.0 -

-

0.0

0.00 北寮頁岩

16.7

0.3

5.1

4.3

1.20 古亭坑層

7.4

3.2

48.7

1.9

25.59 玉井頁岩

14.3

0.3

5.1

3.7

1.39 竹頭崎層

10.9

0.9

13.3

2.8

4.77 沖積層

5.3

0.1

1.7

1.4

1.28 長枝坑層

2.3

0.2

2.8

0.6

4.65 茅埔頁岩

1.6

0.0

0.4

1.04 崁下寮層

1.9

0.3

4.4

0.5

8.92 烏山層

0.2

0.0

0.1

2.23 崎頂層大坑尾段

0.5 -

-

0.1

0.00 崎頂層岡子林段

2.4

0.2

3.6

0.6

5.83 崎頂層過嶺段

2.5

0.0

0.1

0.7

0.21 階地堆積層

17.1

0.0

0.4

4.4

0.09 隘寮腳層

2.9

0.0

0.7

0.8

0.94 澐水溪層

1.4

0.0

0.7

0.4

2.01 糖恩山砂岩

6.5

0.5

8.3

1.7

4.96 鹽水坑頁岩

1.7

0.1

1.1

0.4

2.61 土地利用因子(無單位)

農業

166.6

0.3

4.5

42.7

0.11 森林

172.9

1.4

22.0

44.3

0.50 人為

22.6

0.1

0.8

5.8

0.14 水利

12.6

0.2

2.4

3.2

0.75 裸露地及荒地

15.8

4.6

70.2

4.0

17.38 距離河川因子(單位：公尺)

≤ 500

253.0

3.8

58.0

64.8

0.89 500～1000

108.5

2.2

33.3

27.8

1.20 > 1000

29.0

0.6

8.7

7.4

1.17 降雨因子(單位：毫米)

< 1100

16.3

0.1

1.4

4.2

0.33 1100～1400

191.0

5.1

77.7

48.9

1.59 > 1400

183.2

1.4

20.9

46.9

0.45

備註： 1.集水區總面積為 390.5𝑘𝑚2_{，集水區崩塌總面積為}_6.5𝑘𝑚2_。 2.分子為各分區崩塌面積除以集水區崩塌總面積，乘上 100。分母為各分區面積除以集水區總面積，乘上 100。資料來源：本報告製作

(49)

(50)

本研究以等間隔分區(equal intervalclassification method)，利用正規化

的方式，將值變成

0 到 1

之間，正規化公式=(全部網格-最小值)/(最大值-最小值)，再利用分區的概念將門檻值分為 0.25、0.50、0.75 及 1，將全域

崩塌潛勢為四區，統計數據及崩塌潛勢分級情況如表

2-9 及圖 2-9 所示。

這四區的統計數據而言，將全部種崩塌潛勢區分為「預測不會崩塌區域」

(包含低及中崩塌潛勢區)及「預測會崩塌區域」(包含中高及高崩塌潛勢

區)，本研究區域以頻率比法建構崩塌潛勢評估模式結果，位於預測會崩

塌區域的面積約佔總面積之

4.0%，而預測不會崩塌區域的面積約佔總面

積之

96.0%。

表

2-9、玉峰堰集水區以頻率比法建構之崩塌潛勢分級表

崩塌潛勢分級

面積(𝑘𝑚

2

₎

_百分比(%)

低崩塌潛勢

350.8

89.8 中崩塌潛勢

6.9

1.8 中高崩塌潛勢

26.4

6.8 高崩塌潛勢

6.5

1.7 (三) 頻率比法結果

本集水區以頻率比法建構崩塌潛勢評估模式，得到平均值為

0.136，

標準偏差值為

0.173，而在預估實際崩塌上(圖 2-10)，總正確率為 79.8%，

總錯誤率為

20.2%，最終計算之數值及潛勢分級崩塌分布如表 2-10 所示。

表

2-10、玉峰堰集水區以頻率比法建構之崩塌潛勢數值表

項目

數值

項目

數值

崩塌潛勢平均值

0.136 總正確率(%)

79.8 崩塌潛勢標準偏差值

0.173 預測崩塌錯誤率(%)

33.1 崩塌潛勢變異係數值

127.2 預測非崩塌錯誤率(%)

7.4 預測崩塌正確率(%)

66.9 總錯誤率(%)

20.2 預測非崩塌正確率(%)

92.6

(51)

(52)

(53)

三、崩塌潛勢評估模式建構－不安定指數法

(一) 不安定指數法

不安定指數法的概念是以計量之觀點，在一個相對的關係下，提出一

個不安定指數值(D)來描述該邊坡在整個區域的研究下，會發生邊坡破壞

的風險度，值較高代表著會發生邊坡破壞的可能性較大，反之則較小；本

研究採用不安定指數法進行分析，在各崩塌影響因子分級圖層建立完成

後，將崩坍地位置與各影響因子分級圖層進行疊合分析，以量化各崩塌影

響因子與崩坍地的關係，而整個分析步驟包括因子的分級、因子評分、因

子彼此之間的權重、以及不安定指數值的疊加，方法詳述如下：

(1)各影響因子之崩塌網格密度（G

_i

）因子評分是以發生崩塌之密度做衡

量的基準。崩塌密度值以之計算如下式：

𝐺

_𝑖

=

𝐺1 𝐺𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

(1)

式中： G

_i

代表第 i 級崩塌網格密度， G

₁

代表第 1 級崩塌網格

數， G

_total

代表第 i 級網格總數。

(2)崩塌百分比為比較不同因子間崩塌地分布的特性，將崩塌網格密度

G

_i

依下式予以計算，並定義為崩塌百分比 S

_i

𝑆

_𝑖

=

𝐺𝑖 ∑ 𝐺_𝑖

(2)

式中：

S

_i

代表第 i 級崩塌百分比， G

_i

代表第 i 級崩塌網格密度，

∑ G

_i

代表崩塌網格密度總和。

(3)計算不同影響因子之評分值求出各影響因子分級崩塌機率百分比後，

再依下式進行正規化處理，將各分級之崩壞比對應至

1-10 之間，即可

求得各因子分級評分值。

𝐷 =

9(𝑆𝑖−𝑆𝑚𝑖𝑛) (𝑆_𝑚𝑎𝑥−𝑆_𝑚𝑖𝑛)

+ 1 (3)

式中：

𝐷

代表各類因子不安定指數評分值，

S

_i

代表各類因子之

(54)

崩塌機率百分比，

S

_max

代表各類因子之最大崩塌機率百分比，

S

_m_in

代表各類因子之最小崩塌機率百分比。

計算各指標權重值是用以描述所有因子組合後，各因子指數值之影響

程度，權重之計算可分為下列兩個步驟：

(1)各因子權重比較值利用影響因子分級所得的崩壞比的變異係數(V)，來

代表因子分級發生崩壞機率的靈敏度，當變異係數較小時，各分級發

生崩壞機率相近，表示此因子之分級方式無法將崩壞機率高或低的區

域決定出來；相反的，若是變異係數較大時，則可以利用此因子的分級

方式訂出因子分級對崩塌所造成的影響，故可以利用影響因子變異係

數的計算來作為各因子權重的比較值。

𝑉 =

𝜎 𝑋

× 100% (4)

式中：

V

代表變異係數， σ

代表標準偏差，

X

代表平均值。

(2)權重值的計算利用各因子所計算出的變異係數，除以全部變異係數

值之總和，即可得該因子之權重值，計算如下：

𝑊

_𝑗

=

𝑉𝑗 𝑉1+𝑉2+𝑉3+⋯+𝑉𝑛

(5)

式中：𝑊

_𝑗

代表第 j 個因子之權重值，𝑉

_𝑗

代表第 j 個因子之變異係

數。

崩塌潛感值計算是將各項指標配合不安定指數法計算，以求集水區之

潛在崩塌狀況，崩塌潛感值基於計量方式，評估該坡地安定程度，其定義

如下：

𝐷

_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

=𝐷

₁𝑊1

_{× 𝐷}

2 𝑊2

_{× 𝐷}

3 𝑊3

_{× … × 𝐷}

𝑛 𝑊𝑛

₍₆₎

其中：𝐷

_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

代表為崩塌潛感值，𝐷

₁

、𝐷

₂

、…、𝐷

_𝑛

代表各崩塌影響

因子之評分值，𝑊

₁

、𝑊

₂

、…、𝑊

_𝑛

代表各崩塌影響因子之權重值。

(55)

(二) 不安定指數法各因子

在因子評分中，最高分為最不安定之

10 分，最低分為最安定之 1 分；

在高程因子分布區間中，最不安定為小於

100 𝑚區間，最安定為大於

1000 𝑚區間；坡度因子分布區間中，最不安定為介於 40 度至 50 度區間，

最安定為小於

10 度區間；坡向因子分布區間中，最不安定為東南坡向，

最安定為平坦坡向；地層因子分布區間中，最不安定為古亭坑層，最安定

為六雙層、水體、崎頂層大坑尾段；土地利用因子分布區間中，最不安定

為裸露地及荒地，最安定為農業用地；距離河川因子分布區間中，最不安

定為距離河川

500 𝑚至 1000 𝑚區間，最安定為距離河川小於 500 𝑚區

間；降雨因子分布區間中，最不安定為

1100 𝑚至 1400 𝑚區間，最安定

為小於

1100 𝑚區間。各因子分布區間頻率比值詳見表 2-11 和圖 2-11 所

示。

表

2-11、玉峰堰集水區以不安定指數法建構之估算過程說明表

分區

面積

(𝑘𝑚

2

₎

崩塌面積

(𝑘𝑚

2

₎

崩塌率

(%)

崩塌

密度

Si

(百分比)

因子

評分

高程因子(單位：公尺)

< 100

182.0

3.70

2.0 0.0203

14.69 10.00

100～200

109.4

1.52

1.4 0.0139

10.03

7.14 200～300

40.4

0.35

0.9 0.0086

6.25

4.83 300～400

23.7

0.40

1.7 0.0167

12.06

8.39 400～500

14.3

0.28

2.0 0.0198

14.32

9.77 500～600

9.2

0.18

1.9 0.0192

13.89

9.51 600～700

5.9

0.07

1.2 0.0118

8.54

6.23 700～800

3.0

0.02

0.7 0.0072

5.19

4.18 800～900

1.5

0.02

1.3 0.0132

9.55

6.85 900～1000

0.8

0.01

0.8 0.0076

5.50

4.37 1000～1100

0.2 -

-

0.00

1.00 > 1100

0.0 -

-

0.00

1.00 total

390.5

6.53 0.1382

坡度因子(單位：度)

< 10

131.1

0.46

0.3 0.0035

1.50

1.00

玉峰堰集水區洪峰流量及崩塌潛勢分析