山區道路易致災路段調查評估、風 險分析及監測預警管制技術之研發

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MOTC-IOT-103-H1DB007b

山區道路易致災路段調查評估、風 險分析及監測預警管制技術之研發

(4/4)

交 通 部 運 輸 研 究 所

中 華 民 國 104 年 2 月

103-

MOTC-IOT-103-H1DB007b

山區道路易致災路段調查評估、風 險分析及監測預警管制技術之研發

(4/4)

著 者：謝明志、張道光、黃敏郎 劉峰榮、郭峯豪

交 通 部 運 輸 研 究 所

中 華 民 國 104 年 2 月

GPN： ISBN： (全套:平裝)

著作財產權人：中華民國(代表機關：交通部運輸研究所) 本著作保留所有權利，欲利用本著作全部或部份內容者，

山區道路易致災路段調查評估、風險分析及監測預警管制技術之研發(4/4)

著 者：謝明志、張道光、黃敏郎、劉峰榮、郭峯豪 出版機關：交通部運輸研究所

地 址：10548 臺北市敦化北路 240 號

網 址：www.ihmt.gov.tw (中文版＞中心出版品) 電 話：(04)26587176

出版年月：中華民國 104 年 2 月 印 刷 者：

版(刷)次冊數：初版一刷 90 冊

本書同時登載於交通部運輸研究所網站 定 價：全套 冊 元

展 售 處：

交通部運輸研究所運輸資訊組•電話：(02)23496880

國家書店松江門市：10485 臺北市中山區松江路 209 號 F1•電話：(02) 25180207 五南文化廣場：40042 臺中市中山路 6 號•電話：(04)22260330

山區道路易致災路段調查評估、風 險分析及監測預警管制技術之研發

(4/4)

交 通

部 運

輸 研

究 所

103

交通部運輸研究所合作研究計畫出版品摘要表

出版品名稱：山區道路易致災路段調查評估、風險分析及監測預警管制技術之研發(4/4) 國際標準書號（或叢刊號）

ISBN (平裝)

政府出版品統一編號 運輸研究所出版品編號 計畫編號

MOTC-IOT-103- H1DB007b 本所主辦單位：港研中心

主管：邱永芳 計畫主持人：張道光 聯絡電話：04-26587174 傳真號碼：04-26564418

合作研究單位： 聚禾工程顧問有限公司 計畫主持人：黃敏郎

研究人員：劉峰榮,郭峯豪

地址：臺南市永康區中華一路 122 號 聯絡電話：06-3125190

研究期間 自 103 年 02 月 至 103 年 12 月

關鍵詞：山區道路、崩塌、監測、易致災性 摘要：

本研究主要為進行示範山區道路（臺 9-南迴公路、臺 9-蘇花公路、臺 11、臺 18、臺 24 線）之山崩等災害目錄建置、災害潛勢分析、潛在大規模滑動區位判釋與重大災害案例蒐集 等工作，以坡面為單元，劃分山區道路易致災路段，並探究其致災因子、危害度與損失程度 等，同時進行各易致災路段之災害風險分析，進而依據各種災害類型與風險等級，提出創新 構思與監測管理措施，以提高國內山區道路整體安全的使用。本年度根據不同路段以往道路 阻斷時間點之降雨資料進行分析，並對於紀錄筆數之多寡，分別提出多次記錄路段以及少次 記錄路段降雨警戒基準值上下限之分析方法，並利用證據權法計算因子加總，進行各路段雨 量上限值之修正，並完成各路段災害風險度分級，以提供未來在面對災害資訊上之參考。而 本計畫完成之山區道路監測預警系統建置，當雨量到達警戒狀況時，會發出簡訊至所設定的 手機號碼，提醒相關人員注意。

本研究成果與效益有：1.採用坡面單元、地質概念與路段之細部排水、工程狀況進行易 致災路段劃分，此方法可清楚界定各易致災路段的範圍、主要災害類型與災害特性、警戒基 準與風險估算。2.已完成山區道路之災害風險評估模式，同時以開放式資料概念、氣象局 QPESUMS 之降水預報產品，結合港研中心於相關計畫之降水修正結果，自動進行各路段之 降雨警戒值比對，將成果以開放及跨平台方式進行供應與展示，可提供路管單位於提前應變 措施參考。3.本計畫之執行經驗及成果可做為本所後續相關研究之基礎。

出版日期 頁數 定價 本 出 版 品 取 得 方 式

104 年 2 月 450

凡屬機密性出版品均不對外公開。普通性出版品，公營、公益機 關團體及學校可函洽本所免費贈閱；私人及私營機關團體可按定 價價購。

機密等級：

□限閱 □機密 □極機密 □絕對機密

（解密【限】條件：□ 年 月 日解密，□公布後解密，□附錄抽存後解密，

□工作完成或會議終了時解密，□另行檢討後辦理解密）

■普通

備註：本研究之結論與建議不代表交通部之意見。

II

PUBLICATION ABSTRACTS OF RESEARCH PROJECTS INSTITUTE OF TRANSPORTATION

MINISTRY OF TRANSPORTATION AND COMMUNICATIONS

TITLE: Developed a technique for mountain road to investigate risk assessment, risk analysis, landslide prewarning management(4/4)

ISBN(OR ISSN) ISBN GOVERNMENT PUBLICATIONS NUMBER

IOT SERIAL NUMBER

PROJECT NUMBER MOTC-IOT- 103-H1DB007b DIVISION: Harbor & Marine Technology Center

DIVISION DIRECTOR: Chiu, Yung-Fang PRINCIPAL INVESTIGATOR:Chang, Tao-kuang PHONE: (04) 26587174

FAX: (04) 26564418

PROJECT PERIOD FROM：February 2014 TO：December 2014

RESEARCH AGENCY:GeoHarvester Engineering Consultants Co,Ltd.

PRINCIPAL INVESTIGATOR:Huang, Min-Lang PROJECT STAFF:Liu, Feng-Jung , Kuo, Feng-Hao

ADDRESS: No.1, University Road., Taiwan, R. O. C. , PHONE: (06) -3125198

KEY WORDS:：mountain road、landslide、monitor、vulnerability

ABSTRACT:

This project selected Provincial Highway Route 9,11,18,21,24 as study area in this year. The concept of slope unit combined with the environmental geology features were applied to conduct the hazard map of roads for analyzing the potential occurring disasters at different load sections, identifying the potential landslide area, and establishing the landslide inventory of mountainous road. Based on the hazard map of the studied area, we discussed the disaster pre-warning and monitoring frameworks of roads, and proposed the new concepts to monitoring, maintaining, and pre-warning the disaster of roads, for enhancing the safety of the mountainous road.

Finally, the results and benefits of this project includes:1. the concept of slope unit has been proven an efficient way to quantitatively evaluate hazard potential for mountain roads.. 2. the method evaluating the hazard degree proposed in this project could provide as the reference to the road management agency for disaster preparedness. 3. The study results of this project could provide as the reference for the following related research.

DATE OF PUBLICATION February, 2015

NUMBER OF PAGES 450

PRICE

CLASSIFICATION

□RESTRICTED □CONFIDENTIAL

□SECRET □TOP SECRET

▓UNCLASSIFIED

The views expressed in this publication are not necessarily those of the Ministry of Transportation and Communications.

山區道路易致災路段調查評估、風險分析及監測 預警管制技術之研發(4/4)

目錄

中文摘要 ... I 英文摘要 ... II 目錄 ... III 圖目錄 ... IX 表目錄 ... XV 第一章 前言 ... 1-1 1.1 研究計畫背景、目的與重要性 ... 1-1 1.2 研究範圍與工作項目 ... 1-1 1.2.1 研究範圍 ... 1-2 1.2.2 工作項目 ... 1-2 第二章 計畫執行方法 ... 2-1 2.1 工作流程與執行方法 ... 2-1 2.2 計畫前期作業 ... 2-2 2.3 山區道路路段劃分 ... 2-6 2.4 相關研究文獻之回顧與整理 ... 2-8 2.5 山區道路易致災路段之調查評估 ... 2-8 2.5.1 歷史山崩目錄建置 ... 2-8 2.5.2 邊坡山崩潛感分析 ... 2-8 2.5.3 重大災例成因、特性與復建措施分析 ... 2-9

IV

2.5.4 大規模滑動區位判釋與分析 ... 2-11 2.5.5 地質敏感地區資料蒐集與分析 ... 2-12 2.5.6 易致災路段分析 ... 2-13 2.5.7 易致災路段調查與評估 ... 2-13 2.6 山區道路邊坡破壞因子分析與修正 ... 2-15 2.6.1 山區道路邊坡致災因子、誘發因子分析與修正 ... 2-15 2.6.2 道路邊坡破壞分析模式修正 ... 2-24 2.7 山區道路監測預警系統建置與管制技術研發 ... 2-25 2.7.1 監測預警系統建置 ... 2-25 2.7.2 管制技術研發 ... 2-26 2.8 計畫成果提送 ... 2-26 2.8.1 成果圖製作 ... 2-26 2.8.2 相關成果提報及成果發表 ... 2-29 2.8.3 計畫各項分析成果標準作業流程手冊(SOP)製作 ... 2-29 第三章 文獻回顧 ... 3-1 3.1 山區道路災害類型 ... 3-1 3.2 易致災路段劃分方法 ... 3-2 3.3 山區道路邊坡整治工法 ... 3-3 3.4 降雨警戒基準相關分析研究 ... 3-4 3.5 山區道路災害潛感評估 ... 3-7 3.6 山區道路風險分析 ... 3-8 3.7 監測預警管制 ... 3-8 第四章 山區道路易致災路段調查評估 ... 4-1

4.1 山區道路基本特性分析 ... 4-1 4.2 地質敏感地區資料蒐集與分析 ... 4-4 4.3 歷史山崩目錄建置 ... 4-11 4.4 邊坡崩塌潛感分析 ... 4-11 4.5 重大災例蒐集 ... 4-16 4.6 大規模滑動區位判釋、成因、特性分析... 4-25 4.7 易致災路段分析 ... 4-28 4.7.1 坡面單元劃分 ... 4-28 4.7.2 易致災路段劃分 ... 4-28 4.7.3 易致災路段災害類型分析 ... 4-39 4.8 重大災例成因、特性與復建措施分析 ... 4-40

4.8.1 重大災害案例成因、特性分析 ... 4-40 4.8.2 重大災害案例復建措施分析 ... 4-46 第五章 山區道路邊坡破壞因子分析與修正 ... 5-1 5.1 山區道路邊坡致災因子、誘發因子分析... 5-1 5.1.1 致災因子分析 ... 5-2 5.1.2 誘發因子分析 ... 5-2 5.1.3 路段阻斷資料蒐集及分析 ... 5-6 5.1.4 降雨警戒基準值上、下限分析 ... 5-32 5.2 降雨警戒基準上下限分析結果 ... 5-35 5.3 山區道路降雨參數上限值調整 ... 5-46 5.4 道路邊坡破壞分析模式修正 ... 5-59 第六章 山區道路監測預警系統建置與管制技術研發 ... 6-1

VI

6.1 現有監測預警管制作為分析 ... 6-1 6.2 本案研擬之山區道路監測預警管制技術... 6-3 6.2.1 監測預警資訊展示方法 ... 6-4 6.2.2 自動警戒狀況研判服務開發 ... 6-5 6.3 山區道路監測預警系統建置成果 ... 6-8 6.3.1 監控圖台 ... 6-9 6.3.2 道路定位 ... 6-10 6.3.3 事件記錄設定 ... 6-11 6.3.4 資料查詢 ... 6-11 6.3.5 預判評估功能 ... 6-12 6.4 自動警戒狀況研判服務成果應用 ... 6-13 6.5 山區道路監測預警管制作業研擬 ... 6-15 6.5.1 山區道路監測預警管制路段劃分 ... 6-15 6.5.2 山區道路監測預警管制作業 ... 6-16 6.6 103 年警戒系統案例驗證 ... 6-16 第七章 資料庫建置及成果展現 ... 7-1 7.1 資料欄位設計 ... 7-1 7.2 成果圖製作 ... 7-2 7.3 相關成果提報及成果發表 ... 7-6 第八章 結論與建議 ... 8-1 8.1 結論 ... 8-1 8.2 建議 ... 8-3 8.3 研究成果與效益 ... 8-3

參考文獻 ... 參-1 附錄一 工作會議紀錄 ... 附錄 1-1 附錄二 期中報告審查意見處理情形表 ... 附錄 2-1 附錄三 期末報告審查意見處理情形表 ... 附錄 3-1 附錄四 期末報告簡報資料 ... 附錄 4-1 附錄五 本計畫易致災路段歷史災害彙整表 ... 附錄 5-1 附錄六 山區道路路段發生重大災例時序表 ... 附錄 6-1 附錄七 本計畫易致災路段降雨警戒值調整彙整表 ... 附錄 7-1 附錄八 本計畫易致災路段災害風險彙整表 ... 附錄 8-1 附錄九 山區道路路段劃分方法 SOP ... 附錄 9-1 附錄十 山區道路邊坡誘發因子分析 SOP ... 附錄 10-1 附錄十一 山區道路預警管制資料建置 SOP ... 附錄 11-1 附錄十二 山區道路系統安裝說明 ... 附錄 12-1 附錄十三 山區道路系統操作手冊 ... 附錄 13-1

VIII

圖目錄

圖 2.1 本計畫工作構想與執行方法流程圖 ... 2-1 圖 2.2 本計畫山區道路調查範圍 ... 2-4 圖 2.3 本計畫各路段調查範圍示意圖 ... 2-5 圖 2.4 山崩潛感分析單元比較圖。(a)網格單元;(b)坡面單元 ... 2-6 圖 2.5 本計畫易致災路段劃分流程 ... 2-7 圖 2.6 山崩潛勢評估流程圖 ... 2-9 圖 2.7 本研究採行之山區道路大規模滑動區位判釋流程圖 ... 2-12 圖 2.8 山崩之致災因子與誘發因子 ... 2-15 圖 2.9 雨場切割方法 ... 2-17 圖 2.10 研究區域 7 場颱風事件之 I-R 關係分佈圖 ... 2-18 圖 2.11 研究區域 7 場颱風事件之 I-T 關係分佈圖 ... 2-18 圖 2.12 山區道路警戒分區示意圖 ... 2-20 圖 2.13 各易致災路段降雨基準上下限與調整依據示意圖 ... 2-22 圖 2.14 發生道路災害與因子關係圖 ... 2-24 圖 2.15 出圖版面設計示意圖 ... 2-27 圖 3.1 雷達-雨量站降雨整合技術之概念示意圖 ... 3-5 圖 3.2 山區道路邊坡崩塌與雨量關係圖 ... 3-5 圖 3.3 道路崩塌雨量門檻值與不同崩塌潛感機率 ... 3-6 圖 3.4 降雨參數與臨界致災曲線圖 ... 3-7 圖 4.1 台 9 線南迴段坡面範圍內地質敏感地區分布圖 ... 4-5 圖 4.2 台 11 線坡面範圍內地質敏感地區分布圖 ... 4-6

X

圖 4.3 台 9 線蘇花段坡面範圍內地質敏感地區分布圖 ... 4-7 圖 4.4 台 18 線坡面範圍內地質敏感地區分布圖 ... 4-7 圖 4.5 台 21 線坡面範圍內地質敏感地區分布圖 ... 4-8 圖 4.6 台 24 線坡面範圍內地質敏感地區分布圖 ... 4-9 圖 4.7 典型地質敏感地區災害發育特性示意(以蘇花公路為例) ... 4-10 圖 4.8 各山區道路崩塌面積統計圖 ... 4-11 圖 4.9 台 9 線南迴段邊坡崩塌潛感分析圖 ... 4-12 圖 4.10 台 11 線邊坡崩塌潛感分析圖 ... 4-13 圖 4.11 台 9 線蘇花段邊坡崩塌潛感分析圖 ... 4-14 圖 4.12 台 18 線邊坡崩塌潛感分析圖 ... 4-14 圖 4.13 台 21 線邊坡崩塌潛感分析圖 ... 4-15 圖 4.14 台 24 線山崩潛勢圖 ... 4-16 圖 4.15 台 9 線南迴段歷史災害點位分布圖(民國 98 年~103 年) ... 4-18 圖 4.16 台 11 線歷史災害點位分布圖(民國 98 年~103 年) ... 4-19 圖 4.17 台 9 線蘇花段歷史災害點位分布圖(民國 97 年~103 年) ... 4-20 圖 4.18 台 21 線歷史災害點位分布圖(民國 97 年~103 年) ... 4-21 圖 4.19 台 18 線及台 24 線歷史災害點位分布圖(民國 97 年~103 年)

... 4-22 圖 4.20 易致災路段歷史災害照片 ... 4-25 圖 4.21 研究區域內之潛在大規模滑動區位空間分布圖 ... 4-26 圖 4.22 潛在大規模滑動區位現地照片 ... 4-27 圖 4.23 台 9 線南迴段坡面單元分布圖 ... 4-35 圖 4.24 台 11 線坡面單元分布圖 ... 4-36 圖 4.25 台 9 線蘇花段坡面單元分布圖 ... 4-37

圖 4.26 台 18 線阿里山公路坡面單元分布圖 ... 4-37 圖 4.27 台 21 線山區道路坡面單元分布圖 ... 4-38 圖 4.28 台 24 線山區道路坡面單元分布圖 ... 4-39 圖 4.29 台 9 線南迴段重大災害案例與易致災路段災害類型疊合分布圖 ... 4-42 圖 4.30 台 11 線重大災害案例與易致災路段災害類型疊合分布圖 .. 4-43 圖 4.31 台 9 線蘇花段重大災害案例與易致災路段災害類型疊合分布圖 ... 4-44 圖 4.32 台 18 線重大災害案例與易致災路段災害類型疊合分布圖 . 4-44 圖 4.33 台 21 線重大災害案例與易致災路段災害類型疊合分布圖 . 4-45 圖 4.34 台 24 線重大災害案例與易致災路段災害類型疊合分布圖 . 4-46 圖 4.35 台 9 線南迴公路樁號 469K+295 崩塌災害狀況與復建工程現況

圖 ... 4-47 圖 4.36 台 11 線樁號 57K+000 土石流災害狀況與復建工程現況圖 ... 4-48 圖 4.37 台 9 線蘇花公路樁號 144K+750 土石流災害狀況與復建工程現

況圖 ... 4-49 圖 4.38 台 18 線樁號 77K+200 崩塌災害狀況與復建工程現況圖 .... 4-50 圖 4.39 台 21 線樁號 116K+000 崩塌災害狀況與復建工程現況圖 .. 4-51 圖 4.40 台 24 線樁號 35K+400 崩塌災害狀況與復建工程現況圖 .... 4-52 圖 5.1 山崩之致災因子與誘發因子(資料來源: 奧園誠之, 1986) ... 5-1 圖 5.2 雨場切割方法 ... 5-3 圖 5.3 台 9 線蘇花段 7 場颱風事件之 I-R 關係分佈圖 ... 5-5 圖 5.4 台 9 線蘇花段 7 場颱風事件之 I-T 關係分佈圖 ... 5-6 圖 5.5 台 9 線蘇花段阻斷時降雨強度與前 24 小時最大降雨強度比較圖

XII

... 5-8 圖 5.6 台 9 線蘇花段阻斷時有效累積雨量與前 24 小時雨量比較圖 .. 5-8 圖 5.7 山區道路警戒分區示意圖(修改自蔡明君，2008) ... 5-35 圖 5.8 台 9 線蘇花段之降雨警戒基準值上下限 ... 5-36 圖 5.9 台 9 線南迴段之降雨警戒基準值上下限 ... 5-37 圖 5.10 台 24 線之降雨警戒基準值上下限 ... 5-38 圖 5.11 台 18 線之降雨警戒基準值上下限 ... 5-40 圖 5.12 台 21 線之降雨警戒基準值上下限 ... 5-41 圖 5.13 台 11 線新增崩塌坡面及歷史災害發生位置分佈圖 ... 5-43 圖 5.14 台 11 線歷年雨場降雨特性和降雨警戒上下限值比對圖 ... 5-44 圖 5.15 台 9 線南迴易致災路段上、下邊坡風險圖 ... 5-62 圖 5.16 台 11 線易致災路段上、下邊坡風險圖 ... 5-63 圖 5.17 台 9 線蘇花段易致災路段上、下邊坡風險圖 ... 5-64 圖 5.18 台 18 線易致災路段上、下邊坡風險圖 ... 5-64 圖 5.19 台 21 線易致災路段上、下邊坡風險圖 ... 5-65 圖 5.20 台 24 線易致災路段上、下邊坡風險圖 ... 5-66 圖 6.1 重點監控路段三等級與雨量關係圖 ... 6-1 圖 6.2 公路單位警管制應變作為三等級圖 ... 6-2 圖 6.3 以 KML 檔展示災情資訊狀況圖(以水利署及水土保持局為例) .. 6-5 圖 6.4 監測預警管制方法與流程圖 ... 6-5 圖 6.5 集水區雨量擷取服務概念圖 ... 6-7 圖 6.6 集水區雨量擷取服務概念圖 ... 6-7 圖 6.7 易致災路段 KML 檔案記錄狀況圖 ... 6-8

圖 6.8 山區道路監測預警系統首頁畫面 ... 6-8 圖 6.9 監控圖台展示政府開放資料(道路災害性封閉)畫面 ... 6-9 圖 6.10 監控圖台展示政府開放資料(雨量站觀測)畫面 ... 6-10 圖 6.11 道路定位功能畫面 ... 6-10 圖 6.12 事件記錄設定功能畫面 ... 6-11 圖 6.13 資料查詢功能畫面 ... 6-11 圖 6.14 監測警戒研判作業畫面 ... 6-12 圖 6.15 監測警戒研判簡訊接收畫面 ... 6-12 圖 6.16 警戒狀況成果即時供應畫面圖 ... 6-13 圖 6.17 警戒狀況成果疊合 Google Earth 圖 ... 6-13 圖 6.18 以交通部公路總局 SafeTaiwan 平台展示監測預警管制成果圖

... 6-14 圖 6.19 山區道路監測預警管制作為規劃圖 ... 6-15 圖 6.20 麥德姆颱風路徑圖 ... 6-17 圖 6.21 麥德姆颱風期間監測預警管制統截圖畫面 ... 6-18 圖 6.22 鳳凰颱風路徑圖 ... 6-19 圖 6.23 鳳凰颱風期間監測預警管制統截圖畫面 ... 6-19 圖 6.24 台 9 線蘇花段於 115.9K 邊坡監測系統 101 年 5 月 12 日降雨監

測圖 ... 6-21 圖 6.25 台 9 線蘇花段於 115.9K 災害 4 現況圖 ... 6-21 圖 7.1 台 9 線南迴段道路山崩潛感圖範例 ... 7-3 圖 7.2 台 9 線南迴段道路環境地質敏感區圖範例 ... 7-4 圖 7.3 台 9 線南迴段道路風險圖範例 ... 7-5

XIV

圖 7.4 102 年度行政院災害防救應用科技方案研討會系統展示 ... 7-6 圖 7.5 相關成果海報與獲獎榮譽 ... 7-7

表目錄

表 2-1 本計畫山區道路調查範圍彙整表 ... 2-3 表 2-2 重大災害案例成因、特性分析項目一覽表 ... 2-9 表 2-3 易致災路段復建設施現況調查表(範例) ... 2-10 表 2-4 本研究採行之山區道路大規模滑動類型分類表 ... 2-11 表 2-5 易致災路段調查評估表 ... 2-14 表 2-6 降雨警戒值模式類型的相關文獻 ... 2-19 表 2-7 計畫成果圖一覽表 ... 2-26 表 3-1 邊坡破害類型分類一覽表 ... 3-2 表 3-2 邊坡破害類型與環境地質敏感區對應表 ... 3-2 表 3-3 監測預警儀器類型及適用範圍彙整表 ... 3-11 表 4-1 本計畫各路段之所屬管理單位彙整表 ... 4-3 表 4-2 研究區域坡面範圍內之地質敏感地區數量統計一覽表 ... 4-4 表 4-3 研究區域內之潛在大規模滑動區發生成因與特性統計表 ... 4-25 表 4-4 台 9 線南迴段易致災路段調查評估表 ... 4-29 表 4-5 台 11 線易致災路段調查評估表... 4-30 表 4-6 台 9 線蘇花段易致災路段調查評估表 ... 4-31 表 4-7 台 18 線易致災路段調查評估表 ... 4-32 表 4-8 台 21 線易致災路段調查評估表 ... 4-33 表 4-9 台 24 線易致災路段調查評估表 ... 4-34 表 4-10 易致災路段主要災害類型統計表 ... 4-40 表 4-11 易致災路段發生重大災害類型統計表 ... 4-41

XVI

表 5-1 降雨警戒值模式類型的相關文獻 ... 5-6 表 5-2 台 24 線道路阻斷時間以其相關雨量資料 ... 5-9 表 5-3 台 9 線南迴段道路阻斷時間以其相關雨量資料 ... 5-12 表 5-4 台 18 線道路阻斷時間以其相關雨量資料 ... 5-14 表 5-5 台 9 線蘇花段道路阻斷時間以其相關雨量資料 ... 5-19 表 5-6 台 21 線道路阻斷時間以其相關雨量資料 ... 5-24 表 5-7 台 11 線蘇花段道路阻斷時間以其相關雨量資料 ... 5-31 表 5-8 台 9 線蘇花段不同發生可能性之降雨參數值 ... 5-36 表 5-9 台 9 線南迴段不同發生可能性之降雨參數值 ... 5-37 表 5-10 台 24 線不同發生可能性之降雨參數值 ... 5-38 表 5-11 台 18 線不同發生可能性之降雨參數值 ... 5-39 表 5-12 台 21 線不同發生可能性之降雨參數值 ... 5-41 表 5-13 本計畫所分析 8 場重大颱風豪雨事件之新增崩塌坡面數 ... 5-43 表 5-14 本計畫所分析出台 11 線之降雨警戒上下限值 ... 5-43 表 5-15 公路總局行動值與本計畫分析結果比對 ... 5-46 表 5-16 台 9 線南迴段降雨警戒調整因子統計與權重計算彙整表 ... 5-48 表 5-17 台 9 線蘇花段降雨警戒調整因子統計與權重計算彙整表 ... 5-50 表 5-18 台 18 線降雨警戒調整因子統計與權重計算彙整表 ... 5-52 表 5-19 台 21 線降雨警戒調整因子統計與權重計算彙整表 ... 5-54 表 5-20 台 24 線降雨警戒調整因子統計與權重計算彙整表 ... 5-56 表 5-21 台 9 線南迴段降雨參數上限值調整表 ... 5-58 表 5-22 台 9 線易致災路段中風險最高的前十個路段資料一覽表 ... 5-60

表 6-1 國內政府雲支援 KML 檔統計一覽表 ... 6-4 表 6-2 QPESUMS 系統降雨資料規格 ... 6-6 表 6-3 本系統預設介接之資料來源 ... 6-9 表 7-1 空間資料庫建置項目一覽表 ... 7-1 表 7-2 易致災路段圖層欄位規劃表 ... 7-2 表 7-3 相關成果提報及成果發表一覽表 ... 7-6

第一章 前言

1.1 研究計畫背景、目的與重要性

民國 97 年卡玫基颱風與辛樂克颱風襲台對山區道路重創，也造成 相當多傷亡，民國 98 年莫拉克颱風帶來驚人的雨量，更摧毀南部眾多 重要山區的連外道路，突顯出山區道路安全警戒的重要性。本研究希 望透過前人的研究與現場調查結果，針對道路所處環境的自然環境基 本資料與災害歷史資料，建立風險管理的評估架構，並且檢討現行道 路監測預警系統，提出創新構思與監測管理與養護巡察措施，並研發 新的預警措施，以提高國內道路整體安全的使用。

本研究擬針對示範研究區域之山區道路進行災害案例蒐集，依據 地形、地質與災害特性，進行山區易致災路段劃分，並探究各路段之 邊坡致災因子，規劃建置合理之整合性山區道路易致災路段邊坡災害 潛勢評估流程與方法，進而建置災害潛勢模式，並探討山區道路邊坡 致災因子、降雨及道路邊坡破壞與否間之關係，以期建立降雨引致之 道路邊坡山崩之量化分析模式，同時針對所預測的災害潛勢高低，在 不同等級的保護規模條件下進行監測、管理以及預警的規劃準備，以 提高山區道路邊坡穩定工程最佳化選擇之依據，以減少災害的發生，

降低災損的損失，並且提高整體治理之經濟效益，有效管理，使山區 道路整體服務品質提高，讓民眾更安心的使用。

1.2 研究範圍與工作項目

本(103)年度為第四年。100 年度完成國內山區道路易致災路段之 分類及調查表格製作、易致災路段之危害度及易致災性分析與易致災 路段之監測系統規劃及應變計畫。101 年度完成研究區山區道路災害 案例分析、特性與復建措施，同時運用影像判釋分類技術獲取相關致

1-2

災因子及災害資訊，建立研究區災害空間及屬性資料庫、建置山區道 路邊坡崩塌潛勢評估模式、探討山區道路邊坡致災因子誘發因子分析 模式與山區道路大規模滑動區位判釋方法建立。102 年度完成山區道 路易致災路段劃分方法修正、山區道路邊坡崩塌潛勢評估模式方法修 正，並完成現有山區道路監測預警管制技術檢討與建議。而本年度之 研究範圍與工作項目說明如下:

1.2.1 研究範圍

103 年度之研究範圍為台 9(南迴公路)、台 11(海岸公路) 、台 9(蘇 花公路)、台 18、台 21、台 24 線山區道路，其中台 9(蘇花公路)、台 18、台 24 線山區道路為前三年計畫之研究範圍，主要進行資料之增補 作業。台 9(南迴公路)、台 11(海岸公路) 、台 18、台 21 則為本年度新 增之研究範圍。

1.2.2 工作項目

本年度之工作項目包括：

1. 持續蒐集山區道路重大災例蒐集、成因、特性與復建措施分析。

2. 研究區山區道路進行邊坡歷史山崩目錄建置、災因分析與邊坡崩塌 潛感分析並製作崩塌潛勢圖。

3. 持續修正山區道路邊坡致災因子、誘發因子(降雨)及道路邊坡破壞 分析模式。

4. 研究區山區道路進行大規模滑動區位判釋、成因、特性分析。

5. 山區道路易致災路段進行監測預警系統建置與管制技術研發。

第二章 計畫執行方法

2.1 工作流程與執行方法

本計畫前期計畫完成山區易致災路段調查評估方法之建立，本年 度計畫主要著重在調查評估方法修正、風險分析及監測預警管制技術 之探討等工作，據此本計畫以五階段流程完成各項工作，分別為(1)計 畫前期作業(2)山區道路易致災路段調查評估(3)山區道路邊坡破壞因子 分析與修正(4)山區道路易致災路段進行監測預警系統建置與管制技術 研發(5)計畫成果提送等五階段，如圖 2.1。

圖 2.1 執行方法流程圖

2-2

上述五階段中，計畫前期作業工作內容包括：(1)山區道路路段劃分；

(2)相關研究文獻回顧與整理。山區道路易致災路段之調查評估工作內容 包括：(1)歷史山崩目錄建置；(2)邊坡山崩潛感分析；(3)重大災害案例蒐 集分析；(4)大規模滑動區位判釋與分析；(5)地質敏感地區資料蒐集與分 析；(6)易致災路段分析；(7)易致災路段調查與評估。

山區道路邊坡破壞因子分析與修正之工作內容包括：(1)山區道路 邊坡致災因子、誘發因子分析；(2)道路邊坡破壞分析模式修正。山區 道路易致災路段監測預警系統建置與管制技術研發，則主要進行監測 預警系統之建置工作與相對應之管制技術研發。計畫成果提送之工作 內容包括：(1)成果圖製作；(2)相關成果提報及成果發表。而細部之工 作方法分述如下：

2.2 計畫前期作業

本計畫之研究範圍為台 9 (南迴公路)、台 11(海岸公路)、台 9(蘇花 公路)、台 18、台 21 及台 24 線山區道路等 6 條省道路線，各路段山區 道路之起迄位置、樁號及路段長度簡述如下，合計約 548 公里，各路 段山區道路範圍如表 2-1，及圖 2.2、圖 2.3 所示：

1. 台 9 線(南迴公路)：全路段自台東縣台東市馬蘭路段(374K+000)至屏 東縣枋山鄉楓港路段 (475K+500)，長約 102 公里；而本計畫於此路 段規劃調查之山區道路區間自台東縣太麻里鄉三和路段(395K+500) 至屏東縣枋山鄉大埔路段 (473K+500)，共約 78 公里。

2. 台 11 線：全路段自花蓮縣花蓮市(0K+000)至台東縣太麻里鄉美和路 段 (178K+000)，長約 178 公里；而本計畫於此路段規劃調查之山區 道路區間自花蓮縣壽豐鄉嶺頂路段 (5K+800)至台東縣卑南鄉加路 蘭路段 (154K+000) ，共約 148 公里。

3. 台 9 線(蘇花公路)：全路段自宜蘭縣蘇澳鎮路段 (104K+500) 至花蓮 縣花蓮市路段(205K+500)，長約 101 公里；而本計畫於此路段規劃 調查之山區道路區間自宜蘭縣蘇澳鎮路段 (106K+000)至花蓮縣秀 林鄉崇德路段(182K+000)，共約 76 公里。

4. 台 18 線：全路段自嘉義縣太保市路段(0K+000)至南投縣信義鄉塔塔 加路段(109K+500)，長約 101 公里；而本計畫於此路段規劃調查之 山區道路區間自嘉義縣番路鄉觸口路段(34K+000)至南投縣信義鄉 塔塔加路段(109K+500)，共約 76 公里。

5. 台 21 線：全路段自臺中市東勢區天冷，終點高雄市林園區汕尾，全 長共 310 公里，其中南投縣信義鄉塔塔加至高雄市那瑪夏區達卡努 瓦里段約有 53 公里，因地勢及環境生態問題至今仍未修築，此外其 餘路段皆可全線通車；而本計畫於此路段規劃調查之山區道路區間 自台中市東勢區天冷路段 0K+000)至南投縣信義鄉塔塔加路段 (145K+000)，共約 145 公里。

6. 台 24 線：全路段自屏東縣屏東市路段(0K+000)至屏東縣霧台鄉阿禮 路段(48K+500)，長約 49 公里，而本計畫於此路段規劃調查之山區 道路區間自屏東縣三地門鄉路段(22K+600)至屏東縣霧台鄉阿禮路 段(48K+500) ，共約 25 公里。

表 2-1 本計畫山區道路調查範圍彙整表

道路名稱 區域位置 山區道路樁號 道路長度

統計(公里)

起 迄 起 迄

台 9 線 (南迴公路)

台東縣 太麻里鄉三和

屏東縣

枋山鄉大埔 395K+500 473K+500 78 台 11 線 花蓮縣

壽豐鄉嶺頂

台東縣

卑南鄉加路蘭 5K+800 154K+000 148 台 9 線

(蘇花公路)

宜蘭縣 蘇澳鎮

花蓮縣

秀林鄉崇德 106K+000 182K+000 76 台 18 線 嘉義縣

番路鄉觸口

南投縣

信義鄉塔塔加 34K+000 109K+500 76 台 21 線 台中市

東勢區天冷

南投縣

信義鄉塔塔加 000K+000 145K+000 145 台 24 線 屏東縣

三地門鄉

屏東縣

霧台鄉阿禮 22K+600 48K+500 25

合計 548

2-4

圖 2.2 本計畫山區道路調查範圍

台 9 線(南迴公路)

台 11 線

台 9 線(蘇花公路)

台 18 線

台 21 線

台 24 線

圖 2.3 本計畫各路段調查範圍示意圖

2-6

2.3 山區道路路段劃分

以往易致災路段大部分採固定里程進行劃分，此方式劃分結果有 可能發生同一災害橫跨不同路段的現象，同時也會造成後續災害相關 統計的困擾。因此本計畫納入坡面單元進行山區道路之分區。在坡面 單元相關之研究方面，在過去的研究中，一般都採用網格式數值高程 模型資料（圖 2.4,a）進行山崩潛勢分析，以國內為例最常用之尺寸為 40 米與 5 米。

圖 2.4 山崩潛感分析單元比較圖(a)網格單元;(b)坡面單元

資料來源：XIE et al., 2004

因網格式的 GIS 資料單元小，且空間分布零碎，不易應用於坡地 災害管理，因此國內中央地質調查所(以下簡稱地調所)引用義大利 (Carrara et al., 1991)之山崩潛勢分析概念，以坡面單元(slope unit) （圖 2.4,b）作為山崩潛勢分析之基本單元，因其有較完整之地形分區邊界，

在地形及地質上相較網格分析單元更具意義，且有利於主管機關進行 坡地災害管理。另外，坡面單元可透過 GIS 軟體進行編輯與管理，並 登錄圖層屬性，內容包括山崩目錄與地形地文潛勢因子等相關資訊，

可供山崩潛勢分析之用。

坡面單元基本上有兩種不同的定義：一是指斜坡縱斷面上被變坡

點(slope break)分割的最小單元，另一是指侵蝕基準以上的整個斜坡系 統。第一種定義較常被地理學者用來區分一個斜坡上的各個小單元，

例如：崩崖、崖錐等。第二種定義則較常被運用在山崩災害研究上，

一個小集水區的水系兩側斜坡各被視為一個坡面單元 (Guzzetti et al., 1999)。本計畫採用第二種定義，將示範區道路以坡向進行坡面單元劃 分，在劃分方法上 (如圖 2.5)，因地質特性會反映在地形表徵上面，同 時也會造成不同之坡向與坡度，同時亦會有不同之邊坡破壞特性，因 此坡面單元劃分首先採用坡向進行劃分，若山區道路非位於坡面上，

則依據其所處地形特徵（如河階台地、沖積扇、崖錐堆積…等）再進 行坡面單元區分，如此同一坡面單元有相近之地質、地形特性。

在易致災路段劃分方法上，分為大尺度之初步劃分與小尺度細步 劃分兩部分(圖 2.5)：

圖 2.5 本計畫易致災路段劃分流程

2-8

1. 大尺度易致災路段初步劃分：本計畫以山區道路所在坡面單元，進 行路段大尺度劃分，首先套疊道路圖層，將山區道路依據坡面單元 加以切割，再結合災害特性，針對流動型災害(如土石流或蝕溝)區位 以水系資料與環境地質敏感區資料再進行劃分，如此可明確找出易 致災路之主要災害類型，再透過水系分析將土石流、蝕溝等流動型 災害進行細分，以與滑動型災害進行區隔。

2. 小尺度易致災路段細步劃分：大尺度易致災路段劃分完成後，再透 過復建工程資料蒐集與現地勘查方式，找出小尺度之工程施作路段 或排水不良路段，再進行細步易致災路段劃分。

2.4 相關研究文獻之回顧與整理

針對計畫工作需求，本研究蒐集國內外關於道路邊坡災害致災因 子之相關文獻，包括人為或自然相關因素所造成災害類型特性之分類 彙整與分析、風險評估模式、道路邊坡破壞預警機制與山區道路監測 預警管制技術等，進行回顧與分析探討。

2.5 山區道路易致災路段之調查評估

2.5.1 歷史山崩目錄建置

本研究預計蒐集示範研究區道路災害案例，輔以影像判釋技術，

建置示範區道路邊坡歷史山崩目錄。此外，將再針對示範區道路進行 歷史災害特性分析及復建措施探討。

2.5.2 邊坡山崩潛感分析

針對山區道路易致災路段邊坡之山崩潛感分析，本計畫以上節產 生大量山崩之颱風豪雨事件所建置之山崩目錄為材料，利用前期計畫 使用之證據權重法，製作山崩潛感圖，藉以劃定山崩發生之高潛勢區，

以進行山區道路易致災路段邊坡之山崩潛感分析。其流程主要包括因 子權重值計算、因子檢定與成功率驗證與山崩潛勢評估結果(圖 2.6)。

圖 2.6 山崩潛勢評估流程圖

2.5.3 重大災例成因、特性與復建措施分析

重大災害案例之定義，主要依據交通部公路防救災資訊系統 (http://bobe.thb.gov.tw/index.aspx)內之道路災害資訊為主，並以此案例 資料與位置進行致災成因、特性與復建措施、降雨資料與之分析與空 間資料庫之建置。將重大災害案例疊合本計畫之易致災路段，可將具 有發生之重大災害案例進行災害類型、影響坡面、地形區位與工程現 況進行分析(表 2-2)，以供後續易致災路段災害評估依據。

表 2-2 重大災害案例成因、特性分析項目一覽表 重大災害案例成因、特性

分析項目 項目分類

災害類型 土石流、蝕溝、河岸侵蝕、岩體滑動、岩屑崩

滑、落石

影響坡面 上邊坡、下邊坡、全坡面

地形區位 河階台地、順向坡、陡坡地形、緊鄰河岸、河

灣攻擊測

工程現況 施作緊急工程、新工程施工中、運作良好、部

分毀損、全部毀損

2-10

本研究透過現地勘查與填寫復建設施現況調查表(表 2-3)進行易致 災路段工程復建措施分析。

表 2-3 易致災路段復建設施現況調查表(範例) 填表人：黃敏郎 填表日期：2012/9/19 編號：031

一、基本資料

地點：台 24 線 里程： 29 K+ 650 ~ 30 K+ 000 二、災害狀況

發生時間：民國 98 年 8 月 8 日 現場情形說明： 莫拉克颱風

工 程 狀 況

邊坡 工程 構造物

□無 ■有(如果有請顯示後面內容)：

(1)規模長 350 m 寬 1 m 高 30 m (2)保護面積：□<30%□30-50% ■50-75% □>75%

(3)工程類別：□掛網植生□打樁編柵■蛇籠或鉛絲網籠 ■擋土牆

■錨釘工法■型框工法□防落石網■其他 坡面噴漿 河道

工程

■無 □有(如果有請顯示後面內容)：

(1)規模長 m 寬 m 高 m (2)保護面積：□<30%□30-50% □50-75% □>75%

(3)工程類別：□護岸工程□固床工□防砂壩或潛壩□箱籠 保全對象

建築物 □無□公共建築□民宅

■公共設施 ■有- 說明 道路 □無

□保全戶 □有- 戶數 □無 致災可能原因：■自然因素 □其他因素-說明

現況照片

調查情形說明：因位處順向坡地形，導致全坡面破壞，新工程施作尚未完成 三、災害類別(判定) ■土石坍方 □路基下陷或缺口 □路基流失

2.5.4 大規模滑動區位判釋與分析

為探究研究示範區山區道路疑似大規模滑動之區位，本計畫以潛 在山崩面積大於 10 公頃者為潛在山區道路邊坡大規模滑動區位之必要 條件，利用影像判釋分類之技術，結合有利山崩發生之各項自然環境 或人為利用等因子分析方式，有系統地探究示範山區道路各類型之疑 似大規模滑動區位。本研究基於遙測影像或航照判釋與相關自然環境 區位特性分析之需求，首先預計將示範區山區道路疑似大規模滑動之 區位，依據有無大規模山崩發生之歷史、是否為大規模山崩發生潛勢 高之區位、山崩區域內裸露與植生復育之程度、或是否存在人為開發 利用等因素，將山區道路疑似大規模滑動區分為各種不同類型(表 2-4)，

並逐一探討發生原因與區位特性。

表 2-4 本研究採行之山區道路大規模滑動類型分類表 滑動類型

編號

大規模滑動

發生歷史 山崩發生潛勢 裸露與植生復

育之程度

人為開 發利用

I 早期 已發生 已植生復育

II 近期 已發生 明顯裸露

III 未發生 具滑動特徵之高潛勢但未 大規模崩壞

IV 未發生 未具滑動特徵但具不佳之

自然環境條件 有

V 未發生 未具滑動特徵但具不佳之

自然環境條件 無

本研究預計針對各類型疑似山區道路大規模滑動區位(亦即潛在山 崩面積大於 10 公頃者)之判釋流程如圖 2.7 所示。判釋流程中，首先進 行衛星影像之判釋，主要判釋是否有早期或近期山崩歷史之裸露地發 育，若有則代表該區域已有滑動歷史；接續則進行山崩地形特徵及植 生復育判釋，如果該區域為具山崩滑動之地形特徵並有植生復育現象，

則判定為早期發生之滑動（類型 I）；若該區域為具山崩滑動之地形特 徵，且具明顯裸露現象，則可判定為近期發生之滑動（類型 II）。

2-12

圖 2.7 本研究採行之山區道路大規模滑動區位判釋流程圖

若不易判釋已經滑動的地形特徵，則輔以數值地形產製日照陰影 圖進行判釋，經判釋具有崩崖、側邊裂隙、橫向裂縫、坡趾隆起等高 滑動潛勢徵兆，則該區域判定為具滑動地形特徵之潛在大規模滑動（類 型 III）。此類型相對於其他類型之滑動，因已具有滑動徵兆，且坡面土 方尚未完全崩落，因此可能具較高的山崩潛勢。

而經山崩微地形判釋無滑動徵兆者，則進行自然環境不利因子（如 地質因子、坡腳破壞因子）分析或人為土地利用因子(如礦區、大規模 作物)，探究山崩高潛勢區（含以上）中具不佳自然環境因子且具人為 開發情況之區域(類型 IV)，以及高山崩潛勢區中具不佳自然環境因子，

但未具人為開發情況之區域(類型 V)。此類型之山崩亦屬尚未滑動，因 此不利之因子越多，則越容易造成大規模滑動。

2.5.5 地質敏感地區資料蒐集與分析

本研究認為山區道路災害與所在之地質敏感地區有關，而依據經 濟部中央地質調查所之地質敏感地區之相關調查研究，共包括山崩、

土石流、順向坡、河岸侵蝕與向源侵蝕五大類，而上述區位皆會造成 山區道路災害，因此本計畫增加地質敏感地區資料之蒐集與分析工作，

以釐清山區道路所處之斜坡單元內各種災害類型與相互影響之關係。

2.5.6 易致災路段分析

易致災路段分析目的為從示範山區道路中，透過上述各節之山崩 目錄、山崩潛感、重大案例、潛在大規模滑動與環境地質敏感區資料 蒐集與分析，將易致災之山區道路單元與主要之災害種類篩選出並進 行相對之分級，以進行後續調查評估、與風險分析之依據。初步之易 致災路段分級構想以不同災害類型之災害歷史、災害規模與災損程度 進行分級，災害歷史越多、災害規模越大災損程度越高代表該類災害 等級越高。

2.5.7 易致災路段調查與評估

本年度之易致災路段調查與評估，整合前期計畫之崩塌潛感、易 致災路段潛勢、山區道路邊坡破壞等因子，以現地查核方式確認易致 災路段之災害狀況，透過各種查核評估項目之調查，進行易致災路段 之評估，評估項目包括崩壞程度、距上次災害時間、施作防護工程現 況、排水狀況、植生狀況、地質概況、距構造線距離(公尺)、距河道距 離(公尺)、坡度概況(度)、危險概況、水文概況(表 2-5)等。

2-14

表 2-5 易致災路段調查評估表

路段編號 調查者

路段起訖樁號

評估項目 分級 評估項目 分級

崩壞程度

□無崩壞 地質概況 □依地調所岩性進行分類

□未達岩盤

距 構 造 線 距 離(公尺)

□<50

□已達岩盤 □50-100

距上次災害時間

□大於 5 年 □>100

□1 年~5 年

距 河 道 距 離 (公尺)

□<50

□1 年內 □50-100

施作防護工程現況

□防護工程運作良好 □>100

□防護工程不正常

坡 度 概 況 (度)

□<15

□未施工或施工中 □15-30

排水狀況

□有排水工程運作良好 □30-60

□無排水工程排水良好 □>60

□有積水疑慮

危險概況 □有切割坡腳、坡面現象 植生狀況

□木本植物為主 □無切割坡腳、坡面現象

□草本植物為主

水文概況

□有 地 表 水 （ 常 流 水 河 道、蝕溝）

□裸露地為主 □有地下水（湧水）

挖填方 □挖方

□填方

路段照片

調查日期

2.6 山區道路邊坡破壞因子分析與修正

本案之前期計畫已完成建立山區道路邊坡破壞因子分析方法，本 年度持續透過此方法進行示範道路之分析工作，同時進行方法之修正，

茲將分析方法說明如下：

2.6.1 山區道路邊坡致災因子、誘發因子分析與修正

山區道路最常發生的問題就是道路邊坡破壞，美國交通研究委員 會將其破壞型式區分為五大類：崩落(Falls)、傾倒(Tapples)、滑動(Slides)、

移坍(Lateral spreads)及流動(Flows)；另亦有二種以上先後或同時發生的 複合型。不同破壞型式之機制雖有所不同，然其主要之邊坡致災因子 大致雷同。一般邊坡致災因子可區分為潛在因子和誘發因子，其中潛 在致災因子包含有地質、地形、地下水位及其他因素；而其外在誘發 因子則可區分為自然因素及人為因素。自然誘發因子一般考量有降雨、

侵蝕、地震及其他因子；人為誘發因子則考量有不當開挖、不當荷重、

水庫荷重及其他等。對於邊坡破壞之致災因子及誘發因子如圖 2.8 所示。

本計畫所考量之因子分析說明如下：

圖 2.8 山崩之致災因子與誘發因子 資料來源：奧園誠之，1986

2-16

1.致災因子分析

本計畫綜合考量道路坡面誘發因子以及公路工程現況，首先進行 研究區域大尺度的坡面單元之劃分，進行坡面單元的外在誘發因子分 析，而後透過小尺度之工程現況與公路排水狀況，了解各易致災路段 之主要災害特性。其中考量有崩壞程度、距上次災害時間、施作防護 工程現況、排水狀況、植生狀況、地質概況、距構造線距離(公尺)、

距河道距離(公尺)、坡度概況(度)、危險概況、水文概況等。

2.誘發因子分析

邊坡破壞之誘發因子包括降雨、侵蝕、地震及人為因素，其中降 雨為主要山區道路邊坡致災之誘因。因此在誘發因子分析方面，本計 畫以降雨為最主要之致災因子進行之降雨警戒基準上下限分析。而在 考量不同之降雨因子之前，首先需定義一場連續降雨事件。由於降雨 事件是由大大小小的不連續降雨組合而成，因此不同的降雨事件定義 所分析出之累積雨量、降雨延時，甚至於降雨強度都會有所差異，因 此如何定義一場降雨事件，即對降雨事件進行雨場分割成為一極為重 要的研究議題。黃婷惠(2003)曾比對不同雨場分割方式於台灣地區土 石流發生降雨事件之適用性，分析後發現時雨量大於 4 mm 處為降雨 開始時刻，以時雨量連續六小時均小於 4 mm 處為降雨結束時刻之雨 場定義，較可反應台灣地區土石流災害發生之降雨特性。而國內農業 委員會水土保持局於訂定全台土石流警戒基準值時，所使用之雨場切 割方式也是採用相同方法。為此，本計畫擬採用相同之雨場切割方式 定義一場降雨，其雨場切割方式說明如下：

雨場分割方式之定義為在一降雨時間序列中以時雨量大於 4 mm 處為本次降雨開始時刻，以時雨量連續六小時均小於 4 mm 處為該次 降雨結束時刻，降雨開始時刻至降雨結束時刻為本次降雨延時，其累 積雨量為本次降雨累積雨量。而本次降雨開始時刻之前的降雨稱為本 次降雨事件的前期降雨；本次降雨結束時刻之後的降雨則稱為本次降 雨事件的後期降雨，如圖 2.9 所示。

圖 2.9 雨場切割方法

定義一場連續雨場之後，本研究進一步考量不同可作為邊坡災害 誘發因子之降雨參數。在誘發降雨因子之選定方面，以往有許多學者 使用不同降雨因子進行分析，根據以往研究結果顯示，降雨強度 I、

累積雨量 R、降雨延時 T 及前期降雨 P 為最常被使用之降雨因子。

其中採用降雨強度 I 及累積雨量 R 之 I-R 模式為最多，而使用降雨強 度 I 及降雨延時 T 之 I-T 模式次之；其降雨警戒值模式類型分類如表 2-6 所示。本計畫初步分析 7 場颱風事件於台 9 線坡面之平均降雨強 度、平均累積雨量及降雨延時等資料，並進一步分析其 I-R 分佈圖及 I-T 分佈圖，其結果如圖 2.10 及圖 2.11 所示。由圖中可以看出來，以 往颱風事件中，當降雨強度 I 愈強時，其累積雨量 R 亦有隨之增加的 正相關情況；而在延時的分佈關係則較為無規則。顯示降雨強度與累 積雨量於統計上有較明顯相關情況。此外，考量國內水土保持局及公 路總局所訂定之相關降雨警戒指標亦為應用 I-R 模式所建立，因此綜 合考量上述分析及學者研究成果，本計畫應用最大降雨強度 I 及累積 雨量 R 做為山區道路誘發因子之降雨參數，進行後續警戒基準值之 分析。

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Time (hr)

0 5 10 15 20 25 30 35

40

後期降雨 尖峰降雨時刻 本次降雨

降雨開始時間 降雨結束時間

降雨強度I（mm/hr）

前期降雨

雨量大於 4mm 雨量小於 4mm

且持續 6 hr 以上

2-18

在累積雨量 R 之定義方面，以往有許多不同學者提出不同累積 雨量之計算方法，國內水土保持局則採用詹錢登等人(2004)所提出有 效累積雨量之計算方式，進行土石流警戒基準值之訂定，該定義除了 考量本場降雨之累積雨量外，並考量前 7 天降雨對本次災害發生之可 能影響，其有效累積雨量方程式如下：

Q ∑ Q 0.8 ... (2-1) 其中Q 為前 i 個 24 小時之累積雨量；0.8 為遞減權重。上式表示 24 個小時前之累積雨量對於災害發生潛勢也有一定之可能影響，然而 隨著時間愈遠，對災害發生潛勢之影響愈小。相較於現行公路總局所 採用之 24 小時累積雨量計算方法，更多考量前期降雨可能影響，因 而本研究計畫採用有效累積雨量之計算方法，進行後續雨量分析。

圖 2.10 研究區域 7 場颱風事件之 I-R 關係分佈圖

圖 2.11 研究區域 7 場颱風事件之 I-T 關係分佈圖

0 10 20 30 40 50

0 50 100 150 200 250 300

降雨強度(mm/hr)

累積雨量(mm)

0 10 20 30 40 50

0 50 100 150 200

降雨強度(mm/hr)

降雨延時(hr)

表 2-6 降雨警戒值模式類型的相關文獻

模式類型 相關文獻

I-R

謝正倫(1995, 2000)、江永哲與林啟源(1991)、范正成與姚正松 (1997)、瀨尾克美與橫部幸裕(1978)、川上浩(1981)、譚萬沛(1991)、

孟河清(1991) I-T

陳晉琪(2000)、黃俊耀(2000)、姚善文(2001)

Caine (1980)、Cannon-Ellen(1985)、Wieczorek(1987)、Keefer(1987)、

Marchi(2000)

R-T 范正成(1999)及(2001)，青木佑久(1980) I-P 網干(1972)、吳積善(1990)

其他 瀨尾克美與船崎昌繼(1973)、Wilson(1997)

此外，在降雨空間分佈分析方面，以往有許多學者研究以克利金 法進行區域雨量內插之分析，如陳薇伊(2011)曾以克利金法進行大甲 溪預估雨量的即時修正；呂冠德(2009)曾比較不同內插法與石門水庫 上游集水區雨量站之資料比對，比對結果顯示克利金法最能準確推估 集水區內之颱風降雨特性，為最適用於石門水庫上游集水區之雨量推 估模式。此外，「應用克利金法建立高解析度網格點氣象數據之研究」

(中央氣象局，2009)研究結果顯示克利金法可應用於地表溫度場之自 動化作業中，而且應用於整合雷達遙測和地面測站降水，能獲得優於 單一量測的結果。「河道水位與橋墩沖刷推估模式之建立研究」(2011，

港研中心)亦曾應用克利金誤差修正雷達估計降雨誤差，以掌握雨量 的空間變化特性。本計畫考量前人研究，並應用空間地理資訊系統 GIS 內之克利金內插計算模組，進行研究區域內之降雨分佈之推估，

並進一步計算出每個坡面單元之平均降雨參數，以進一步進行相關統 計分析。

3.降雨警戒基準值上、下限分析

本計畫考量最大降雨強度 I 及有效累積雨量 R 為誘發因子，並 配合降雨事件之新增崩塌判釋成果，進行警戒值或行動值之分析。

在降雨參數之上下限分析方面，現行公路總局之降雨指標主要區分 為三階段，分別為預警(黃色注意)、警戒(橙色管制)以及行動(紅色封 閉)等三階段。其中預警時機為氣象局之預報雨量值超過預警值；警

2-20

戒時機為實際降雨到達警戒值；行動時機為實際降雨到達行動值。

根據公路總局現行於雨場中之觀測指標，本計畫將應用降雨參數統 計結果，訂定出降雨參數上下限，將警戒區劃分為三個區塊，如圖 2.12 所示。

圖 2.12 山區道路警戒分區示意圖 (修改自蔡明君，2008)

而警戒區下邊界可作為公路總局於警戒階段之警戒值；降雨參 數上邊界則進一步經由地文致災因子修正後，作為行動階段之行動 值。其降雨參數上下限之訂定流程說明如下：

(1) 選定研究區域鄰近之雨量站，輸入不同降雨事件之最大降雨強度 I 和有效累積雨量 R。

(2) 應用克利金法推估出研究區域之最大降雨強度 I 及有效累積雨量 R 分佈圖，並計算出每個坡面單元的區域平均降雨強度及平均有 效累積雨量。

(3) 根據前後期的崩塌判釋成果，計算出不同降雨事件之新增崩塌，

並分析出不同坡面單元是否於降雨事件中有新增崩塌產生。

(4) 根據所有坡面單元(不論是否發生新增崩塌)於降雨事件之平均降 雨強度和平均有效累積雨量，統計出可能性 30%之降雨參數值，

行動(紅色封閉)

警戒(橙色管制) 預警(黃色注意)

訂定為下限值。

(5) 根據有新增崩塌發生坡面單元之平均降雨強度和平均有效累積 雨量，統計出可能性 50%之降雨參數值，訂定為上限值。

本計畫應用上述降雨參數及分析方法計算出研究區域內之降雨 基準上下限，而後進行警戒值之修訂，以作為預警、警戒及行動值 之參考指標。

4.降雨警戒基準率定方法修正

上一年度之誘發因子分析主要是利用 QPESUMS 雨量進行易致 災路段之流動型與滑動型災害進行降雨基準率定，並未考慮各路段 之工程配置、排水情形等現地狀況對於基準變化之影響。

針對降雨警戒基準率定方法修正的相關研究部份，林聖琪等人 (2009)應用坡地災害歷史資料迴歸統計歷史事件之累積雨量與縣市 坡地災害發生機率關係，建議可機動調整作為坡地崩塌警戒雨量門 檻。林聖琪等人(2010)指出災害發生受前一次事件影響極大，邊坡土 體呈現飽和狀態，降雨量無須達到門檻值則會發生坡地災害。因此 上一次災害發生時間越短，降雨門檻值越低，若直接訂定最大時雨 量之門檻值則會有低估災害發生。另地震與降雨是觸發坡地發生崩 塌的兩個主要原因，林慶偉(2010) 進行台灣南部荖濃溪流域之崩塌 與土石流發生特性及觸發其發生之降雨基準，發現降雨基準受地震 影響而變化，推測荖濃溪流域受集集地震的地震效應所影響時間直 到 2004 年敏督利颱風為止，時間約為 4~5 年。此顯示降雨基準會 隨地震及時間效應而動態改變。

柯明淳(2011)則建議參考地文敏感度進一步調整累積雨量警戒 值作為警戒發佈之用，因此以各縣市 50%災害發生機率雨量值為基 準，地文敏感度越高者，應降低其雨量警戒值。因此為提升降雨基 準之準確度，本研究以下列流程進行降雨警戒基準修正，以提升降 雨警戒基準精度。參考上述研究，找出研究區域內山區道路合理降 雨基準修正因子，本研究降雨基準修正方向如下：

2-22

(1)各災害類型降雨基準上、下限值率定：

蒐集本研究範圍內山區道路所在邊坡之事件產生崩塌與未產 生崩塌之雨量資料，包含有效降雨強度、事件累積雨量。利用蔡 明君(2008)之降雨基準上、下限值率定方法，依據易致災路段各 災害類型分開統計，找出各災害類型降雨基準上、下限值。相關 作法如上節所述。

(2)各易致災路段降雨基準調整：

依據前人研究結果顯示災害潛感、距上次災害時間、災害程 度皆會影響降雨基準，而本研究認為工程狀況與植生狀況亦會影 響降雨基準值。因此於各災害類型降雨基準上、下限值率定完成 後，再利用易致災路段之崩壞程度、災害潛感、距上次災害時間、

施作工程現況與植生狀況等因子進行調整(圖 2.13)。

圖 2.13 各易致災路段降雨基準上下限與調整依據示意圖

如圖 2.13 所示各災害類型降雨基準上、下限值率定完成後再 依據調整因子，包括：崩壞程度、距上次災害時間、施作防護工 程現況、排水狀況、植生狀況、地質概況、距構造線距離(公尺)、

距河道距離(公尺)、坡度概況(度)、危險概況、水文概況進行調整，

如式 2-2~2-4 所示：

RT=V*(RM-RL)+RL ... (2-2) RT：調整後累積雨量值；

RM：累積雨量上限值；

RL：累積雨量下限值；

V：調整因子

IT=V*(IM-IL)+IL ... (2-3) IT：調整後最大降雨強度；

IM：最大降雨強度上限值；

IL：最大降雨強度下限值；

V：調整因子

V=∑ V ... (2-4) V：調整因子；

Vi：各別因子

本研究利用證據權重法定出各調整因子分級之權重值，證據 權重法利用貝氏定理與勝算比對因子進行量化，其因子權重值計 算公式如式(2-5)、(2-6)：

 





3

4 3 1

4 3

3 2 1

1

ln

ln N N N

N N N

N N

N N N

N

W 

 



 



... (2-5)

 





4

4 3 2

4 3

4 2 1

2

ln

ln N N N

N N N

N N

N N N

N

W 

 



 



... (2-6)

W+表示當因子存在時，發生道路災害的權重值，W－表示當 因子 B 不存在時發生道路災害的權重值，N1 為因子 B 存在且有 發生道路災害的路段數量，N2 為因子 B 不存在但發生道路災害 的路段數量，N3 為因子 B 存在但未發生發生道路災害的路段數 量，N4 為因子 B 不存在也沒發生道路災害的路段數量(圖 2.14)。

2-24

註:B 為因子(如：崩壞程度已達岩盤)，

D 為道路災害(修改自 Lee and Choi, 2004) 圖 2.14 發生道路災害與因子關係圖

計算完各因子 W+與 W－兩個權重值後，再將兩個值相減，

可得到一對比值(contrast)C，此值可作為調整因子與道路災害之間 關聯性的指標式 2-7。









C ... (2-7) 當 C 大於 0 時，表示因子存在時發生道路災害的機率大於因 子不存在時發生道路災害的機率，也就是道路災害與此因子相關；

當 C 等於 0 時，表示因子存在與不存在時，發生道路災害的機率 相等，反應道路災害與此因子無顯著關連性；當 C 小於 0 時，代 表因子存在時發生道路災害的機率小於因子不存時發生道路災害 的機率，也就是道路災害與此因子不相關。

(3)採用 QPESUMS 即時及預估雨量資料進行即時警戒研判：

選定交通部運輸研究所港灣技術研究中心委託台科大建置之 QPESUMS 資料網站為即時警戒研判預估雨量資料來源。

2.6.2 道路邊坡破壞分析模式修正

在道路邊坡破壞分析方面，主要有災害潛感 (Susceptibility) 、危 害度(Hazard)與風險(Risk)等分析方法，鄭明淵（2007）以台 18 線案例 資料進行統計分析以「觀光損失評估模式」， 結合「生命損失評估模

式」及「交通運輸損失評估模式」建立道路邊坡山崩潛感分析及災損 風險評估模式，而蘇文瑞等人(2010)以災害潛感 (Susceptibility)、發生 災害之機率(Probability) 與損失程度等三部分進行風險評估，本研究參 考蘇文瑞等人(2010)之研究方法，將災害風險表示為下式 2-8、2-9：

R(災害風險)= S(災害潛感)×P(發生機率)×L(損失程度)... (2-8) R(災害風險)= H(危害度)×L(損失程度) ... (2-9) 式子(8)中 S 代表災害潛感，P 代表發生機率，而兩者相乘為危害 度 H。

本研究以上述之各類災害風險概念建立降雨導致之道路邊坡破壞 分析模式。以山崩風險計算為例，山崩風險計算分為兩個部分，分別 是山崩災害的危害度，與災害發生時對道路所造成的損失程度，藉由 此兩者的結合而得到山崩風險值，最後藉由 GIS 分級工具依據等數量 間距進行分級。山崩災害的危害度為 S(災害潛感)×P(發生機率)，其中 S 為本研究之山崩潛感分析結果，其值域為 0 至 1，1 為損害程度最高 100%，並依等級分為 3 級。

而 P 為要達警戒雨量值之機率，主要係以降雨為考量基準，依據 造成道路中斷之坡面單元災害類型(崩塌或土石流)，分別訂定災害致災 雨量基準，再推估此雨量基準之重現期(發生機率)。依此路段的危害度 以式 2-10 表示：

Hlandslide=Slandslide ×警戒雨量值之年超越機率 ... (2-10)

2.7山區道路監測預警系統建置與管制技術研發

2.7.1 監測預警系統建置

本研究以開放式資料(Open data)概念、結合氣象局 QPESUMS 之降 水預報產品，並參考港研中心於 2011 年之計畫「河道水位與橋墩沖刷 推估模式之建立研究」之降水修正結果，自動進行降雨量與各路段之 降雨警戒值比對，最後則以開放及跨平台方式進行監測預警管制成果 之供應與展示。並以 Google Earth KML 檔格式與 OGC(Open Geospatial