台灣山區道路邊坡災害防治最佳化之研究---子計畫：道路邊坡崩塌潛勢分析及災損風險評估(I)

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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

子計畫:道路邊坡崩塌潛勢分析及災損風險評估(I)

計畫類別：整合型計畫

計畫編號： NSC94-2625-Z-011-003-

執行期間： 94 年 08 月 01 日至 95 年 07 月 31 日執行單位：國立臺灣科技大學營建工程系

計畫主持人：鄭明淵

計畫參與人員：黃沁琪、黃聖詠

報告類型：完整報告

處理方式：本計畫可公開查詢

中華民國 95 年 7 月 25 日

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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 █ 成果報告

□期中進度報告

台灣山區道路邊坡災害防治最佳化之研究—

子計畫：道路邊坡崩塌潛勢分析及災損風險評估(I)

Landslide Potentiality Analysis and Damage Risk Evaluation for Mountain Roads 計畫類別：□ 個別型計畫 █ 整合型計畫

計畫編號：NSC 94－ 2625 － Z － 011 － 003 執行期間： 94 年 8 月 1 日至 95 年 7 月 31 日

計畫主持人：鄭明淵

計畫參與人員：黃聖詠、黃沁琪

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 █完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

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摘要

關鍵詞：邊坡、山區道路、崩塌機率、風險分析、災損評估

道路建設為交通建設之主要項目，而台灣為一島嶼國家，山區道路比例相對較高，且位處環太平洋地震帶，地震頻繁，若豪雨或颱風侵襲造成土石崩落，將使山區道路用路人生命財產及各項建設蒙受損失。在維護資源有限之條件下，無法同時對所有邊坡進行維護工作，故需對邊坡整治需求程度排序。因此，本研究運用風險評估概念，建置適合台灣地區的本土化評估模式，以量化方式評估山區道路之災損風險，輔助公路養護單位決定邊坡整治順序，對高風險區域進行改善，以達有效運用資源之目的。

本研究「道路邊坡崩塌災損風險評估模式」共分為（ 1）生命損失風險評估模式；（ 2）交通運輸損失風險評估模式。首先以時間及空間之觀點，推估邊坡崩塌時用路人遭受土石碎片衝擊以及道路受土石崩塌造成各種程度阻斷之可能性；並概算邊坡崩塌時，道路在各程度阻斷下造成的旅行時間延滯。最後透過生命與交通運輸損失風險評估模式，考量每年致災事件出現頻率、邊坡崩塌可能性、時間及空間衝擊機率與生命價值、旅行者時間價值及車輛損耗成本，評估每年道路邊坡崩塌之生命損失風險及交通運輸損失風險值，並對各道路邊坡案例進行風險評等。

本研究具體成果，主要計有：（ 1）透過文獻回顧，依道路邊坡崩塌災害事件特性，以時間及空間之觀點，研擬災損評估方法，探討邊坡崩塌對道路使用者造成損害之可能性與程度；（ 2）根據道路邊坡崩塌災損評估方法中時空因素之需求，針對蒐集所得之崩塌歷史案例與現地勘查資料進行案例統計分析；（ 3）推估道路邊坡崩塌災損事件發生時，可能對用路人造成之損害與道路在各種程度阻斷下之旅行時間延滯；（ 4）綜合考量道路邊坡崩塌災損事件各構成因素之可能性，推估崩塌時之災損風險值，並依其風險程度對整治需求順序排序，對風險值偏高之區域優先進行改善工作，達到有效運用資源之目的。

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ABSTRACT

※ Key words:Slope, Mountain-Roads, Probability of Landslides, Risk Analysis, Damage Evaluation

Landslides, large or small, along the mountain roads of Taiwan often occurred during or after strong earthquake or typhoon induced heavy rainfall. Landslides not only cause interruption of road traffic but also cause damage to passing by vehicles and injure people. Due to the resource limitation of government, the overall assessments and maintenance of all road slops can not be fulfilled. Priority of road for maintenance is a crucial task for road maintenance department to identify.

The purposes of this research are to develop an assessment method for the landslide risk and to make strategies to maintain or repair the slopes along mountain roads. To aim both needs to take into account the environmental conditions of the slopes, the engineering measures for stabilizing road slopes, the transportation issues, and the human concerns when dealing with the slopes maintenance along the mountain roads.

This study firstly establishes the estimation model to calculate the risk of slope failure, considering the probability of Landslides, temporal probability, spatial impact probability, the value of human life, transportation time increased, and travel cost due to detour etc., and then the loss of life and transportation can be calculated. Secondly, based on the value of risk, the risk evaluation, considering the risk acceptance criteria for loss of life, that could provides assistance for road maintenance department to determine the priority of mountain roads for maintenance.

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圖目錄

圖 1.1 研究流程 ... 4

圖 2.1 災損風險評估流程 ... 8

圖 2.2 挖方邊坡滑動角度 ... 10

圖 2.3 交通流量、車道數與預測潛在死亡人數關係圖 ... 13

圖 2.4 香港危險性設施社會風險評估建議圖 ... 16

圖 3.1 災損風險類別、評估參數及災損風險值彙整 ... 27

圖 3.2 道路邊坡崩塌傷亡事件 ... 27

圖 3.3 道路邊坡崩塌傷亡事件程序示意圖 ... 28

圖 3.4 道路邊坡崩塌傷亡事件程序、機率及其意義 ... 29

圖 3.5 道路邊坡崩塌人員傷亡事件樹 ... 29

圖 3.6Travel angle 與 Shadow angle 示意圖 ... 35

圖 3.7 交通運輸損失事件程序示意圖 ... 37

圖 3.8 交通運輸損失事件程序、機率及其意義 ... 38

圖 3.9 交通運輸損失事件樹 ... 38

圖 3.10 各車道中心 Shadow angle ... 40

圖 3.11 第二車道空間衝擊機率涵蓋範圍 ... 40

圖 4.1 阿里山公路位置圖 ... 41

圖 4.2 阿里山雨量站之歷年雨量統計圖 ... 42

圖 4.3 阿里山雨量站之月平均雨量統計圖 ... 42

圖 4.4 研究範圍及現場調查點位置圖 ... 45

圖 4.5 一元一次迴歸分析 ... 50

圖 4.6 一元二次迴歸分析 ... 51

圖 4.7 乘冪迴歸分析 ... 51

(11)

圖 5.6 最短旅行時間矩陣 ... 71

圖 5.7 道路封閉後路網模型交通量指派 ... 71

圖 5.8 道路封閉後最短旅行時間矩陣 ... 72

圖 5.9 道路封閉前後最短旅行時間矩陣運算結果 ... 72

圖 6.1 生命損失評估模式流程 ... 75

圖 6.2 每日交通流量、道路車道數與崩塌時預測死亡人數關係圖 ... 83

圖 6.3 交通運輸損失評估模式應用程序 ... 84

圖 6.4 風險評估三角形 ... 90

圖 6.5 全球性安全量化指標 ... 92

圖 7.1 系統初步規劃工作及流程 ... 98

圖 7.2 系統發展概念示意圖 ... 99

圖 7.3 系統架構 ... 101

圖 7.4 系統應用模式 ... 102

圖 7.5 系統作業環境 ... 103

圖 7.6 系統功能架構 ... 103

圖 7.7 道路邊坡案例資料管理模組功能架構 ... 104

圖 7.8 道路邊坡案例資料管理模組發展流程 ... 105

圖 7.9 災損風險評估模組功能架構 ... 107

圖 7.10 災損風險評估模組發展流程 ... 109

圖 7.11 評估參數組合與迴歸模型管理模組功能架構 ... 111

圖 7.12 使用者帳號管理模組功能架構 ... 112

圖 7.13 道路邊坡崩塌災損風險評估系統整合流程 ... 114

圖 8.1 使用者登入頁畫面 ... 115

圖 8.2 系統主畫面 ... 116

圖 8.3 道路邊坡案例資料管理畫面 ... 116

圖 8.4 天然災害紀錄管理畫面 ... 117

圖 8.5 邊坡案例資料查詢畫面 ... 117

圖 8.6 新增邊坡案例功能畫面 ... 118

圖 8.7 新增天然災害紀錄畫面 ... 118

圖 8.8 新增交通車流資料畫面 ... 119

圖 8.9 新增現地勘查資料畫面 ... 119

圖 8.10 新增崩塌紀錄畫面 ... 120

(12)

圖 8.11 選擇欲刪除之道路邊坡案例資料畫面 ... 120

圖 8.12 選擇欲修改之天然災害紀錄畫面 ... 121

圖 8.13 修改天然災害紀錄畫面 ... 121

圖 8.14 災害紀錄查詢畫面 ... 122

圖 8.15 輸入交通車流資料查詢條件畫面 ... 122

圖 8.16 顯示交通車流資料畫面 ... 123

圖 8.17 輸入道路邊坡案例資料條件畫面 ... 123

圖 8.18 勾選道路邊坡案例資料畫面 ... 124

圖 8.19 顯示道路邊坡案例資料畫面 ... 124

圖 8.20 災損風險評估功能主畫面 ... 125

圖 8.21 輸入欲評估邊坡案例條件畫面 ... 126

圖 8.22 勾選欲評估邊坡案例畫面 ... 126

圖 8.23 確認選取邊坡案例畫面 ... 127

圖 8.24 災損風險評估結果畫面 ... 127

圖 8.25 輸入欲查詢評估結果條件畫面 ... 128

圖 8.26 勾選欲查詢評估結果畫面 ... 128

圖 8.27 顯示詳細評估結果畫面 ... 129

圖 8.28 輸入欲刪除評估結果條件畫面 ... 130

圖 8.29 勾選欲刪除評估結果畫面 ... 130

圖 8.30 輸入欲檢視風險分佈圖條件畫面 ... 131

圖 8.31 選擇風險分佈圖顯示之資料類型畫面 ... 131

圖 8.32 綜合災損風險值分佈圖 ... 132

圖 8.34 評估模式管理主畫面 ... 132

圖 8.35 評估參數管理畫面 ... 133

圖 8.36 迴歸模型管理畫面 ... 133

(13)

圖 8.44 刪除迴歸模型 ... 137

圖 8.45 選擇欲修改之空間機率迴歸模型 ... 138

圖 8.46 修改迴歸模型 ... 138

圖 8.47 顯示資料庫中所有迴歸模型 ... 139

圖 8.48 使用者管理主畫面 ... 139

圖 8.49 新增使用者帳號 ... 140

圖 8.50 刪除使用者帳號 ... 140

圖 8.51 選擇欲修改之使用者帳號 ... 141

圖 8.52 修改使用者帳號 ... 141

圖 8.53 顯示所有使用者帳號 ... 142

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表目錄

表 2.1 破壞規模修正因子 ... 10

表 2.2 敏感因子 ... 11

表 2.3 特定設施預測潛在死亡人數 ... 12

表 2.4 車道封閉天數統計表 ... 14

表 2.5 道路封閉機率統計表 ... 14

表 2.6 生命損失評估計算式 ... 15

表 2.7 車輛行車燃料耗費表 ... 21

表 2.8 國內外時間價值實證研究及估計 ... 22

表 2.9 生命價值研究相關文獻 ... 23

表 2.10 生命價值相關法規 ... 23

表 3.1 道路邊坡崩塌影響因子 ... 30

表 3.2 崩落類型崩塌潛能 ... 31

表 3.3 坍滑類型崩塌潛能 ... 31

表 3.4 沖蝕類型崩塌潛能 ... 32

表 4.1 重大風災事件對阿里山公路造成崩壞之情形 ... 44

表 4.2 台十八線已崩塌邊坡案例 ... 46

表 4.3 台十八線未崩塌邊坡案例 ... 48

表 4.4 一元一次迴歸分析結果 ... 52

表 4.5 一元二次迴歸分析結果 ... 52

表 4.6 乘冪迴歸分析結果 ... 52

表 4.7 變異數分析結果 ... 54

表 4.8 一元一次迴歸分析結果 ... 55

表 4.9 一元二次迴歸分析結果 ... 55

(15)

表 6.4 生命損失社會風險評估結果 ... 81

表 6.5 交通運輸損失評估計算式 ... 85

表 6.6 旅行時間損失風險評估結果 ... 87

表 6.7 車輛額外損耗風險評估結果 ... 89

表 6.8 風險評等結果 ... 94

表 6.9 道路邊坡重要度排序 ... 96

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第一章緒論

1.1研究動機

道路建設為交通建設之主要項目，其所提供之服務品質對於社會整體發展、經濟成長、保障社會安全，甚至在確保國防安全均有關鍵性之影響。然而台灣是個多山的島嶼國家，山區的道路佔了極大比例。且因台灣大部分地區的地質年代較輕，造山運動仍在進行中。地殼因受到造山運動的擠壓而摺皺斷裂，導致地表岩體破碎，故常有落石及崩塌的情形發生。加上台灣位處環太平洋地震帶上，地震發生頻率高，易引致造成山區邊坡發生崩塌；若是豪雨或颱風侵襲，大量降雨夾帶土石崩落至山區道路上，將造成用路人生命財產及各項建設蒙受極大的損失。然而在道路邊坡維護經費及人力有限情形下，道路養護單位無法同時對所有邊坡進行全面檢測與修復之工作。因此，探討評估邊坡整治優先順序，將有限資源做最有效運用之研究更顯重要。

國內針對邊坡破壞相關研究雖然豐富，但大部分皆以邊坡破壞可能性之預測為主 [1][2][3][5][6][7][8]，對於邊坡破壞可能造成生命及經濟損失之相關研究則較為缺乏，無法解決道路養護單位判定整治優先順序之問題，在國外方面雖已開始運用風險之觀念評估道路邊坡整治需求之問題 [40][44][45][46][47]，但是僅考量當地之地理環境及其他條件，並不完全適合國內使用。

因此，本研究將應用災損風險評估概念，建置適合於台灣地區自然、工程、和人文條件的本土化評估模式，以量化評估方式求得各山坡道路每年死亡人數、每年可能生命及交通運輸損失，利用分析結果進行排序。依災損風險值之排序可以輔助政府公路養護單位決定邊坡整治之優先順序，針對風險值偏高之區域優先進行改善工作，達到有效節省公帑、時間、人力及充分運用政府資源之目的，並減少危險邊坡對人民財產的威脅。

(17)

二、進行道路邊坡崩塌危害程度評估。

運用各項道路邊坡案例資料、交通資料、天然災害記錄以及相關崩塌紀錄之統計分析結果，評估邊坡崩塌時，可能對山區道路用路人在生命安全、旅行時間以及車輛損耗方面造成之損害。

三、推估道路邊坡崩塌事故之旅行時間延滯。

參考國內外相關研究，在道路發生崩塌事故時，不同程度封閉下可能造成之旅行時間延滯，推算可能之旅行時間損失，用以評估交通運輸可能之損失。

四、建立適合用於國內之災損風險評估模式。

導入風險評估觀念，參考國內外相關研究，由道路發生災損可能造成生命及交通運輸損失之相關資料，建立災損評估模式，並將災損風險區分等級，用以輔助道路管理者對邊坡整治方法制訂策略。五、建立道路邊坡崩塌災損評估系統

依據道路邊坡災損風險評估模式，本研究開發道路邊坡災損評估系統，將蒐集彙整之道路邊坡案例資料、崩塌紀錄、交通車流資料及天然災害紀錄，儲存於道路邊坡案例資料庫，提供公路養護單位藉由系統化之作業方式，於短時間內概算出受損道路可能之災損值，並依評估結果排列出邊坡整治之優先順序。另建立道路邊坡風險分佈圖，針對道路邊坡評估所得之災損風險值，利用地理資訊系統 (Geographic Information System, GIS )，將評估所得之災損風險值以圖形方式展示。

1.3研究範圍與限制

道路邊坡破壞可能造成損失之範圍與項目極為廣泛，其中包括：生命、財物、鄰近建物、旅行時間與車輛繞道增加損耗之損失等，然而本研究之研究範圍主要針對道路邊坡破壞時可能造成之生命損失、旅行時間損失與車輛繞道增加損耗進行探討。以國內山區道路為主要研究對象，取省道台十八線作為本研究之研究區域。

1.4研究流程與方法

1.4.1 研究內容

本研究之內容可分為以下六個部分：

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第一部份：收集國內外相關資料，並參考國內外研究報告，擬定道路邊坡災損之評估方法，並建立國內道路邊坡基本資料。

第二部份：運用道路邊坡案例資料、崩塌紀錄、交通車流資料以及天然災害記錄進行統計分析，建立邊坡滑動角度、坡高與滑動體積之幾何關係與對道路危害之關連性。

第三部份：建立生命損失評估模式，根據前階段之統計分析結果，推估道路邊坡破壞時可能造成之潛在死亡人數及量化後之生命損失風險值。

第四部份：基於旅行時間評估模式在道路各種可能的封閉程度下，所推估各種其旅行延滯時間，建立交通運輸損失評估模式，推估邊坡崩塌造成道路封閉時，可能造成之旅行時間損失以及增加之車輛損耗。

第五部份：引入適當之風險評估標準，對道路邊坡崩塌災損風險進行評等，建立道路邊坡災損風險評估模式。

第六部份：根據第三、第四及第五部份所建立之評估模式，建立道路邊坡資料庫與道路邊坡災損評估系統，儲存邊坡案例資料，進行災損風險評估，依結果評估邊坡是否需要進行整治，並針對邊坡整治順序進行排列。同時依據災損風險評估結果，以地理資訊系統建立道路邊坡災損風險之各類型風險分佈圖。

1.4.2 研究流程

本研究之流程如圖 1.1 所示，以下針對研究流程步驟進行說明。

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1.確立研究目的與範圍

2.確立研究方法與流程

3.蒐集資料與文獻回顧

4.彙整道路邊坡案例相關資料

9.建立道路邊坡災損風險評估系統

10.結論與建議 6.案例資料統計與分析

7.推估道路邊坡崩塌事故之旅行時間延滯 5.研擬災損風險評估方法

8.建立道路邊坡崩塌災損風險評估模式

圖 1.1 研究流程步驟一、確立研究目的與範圍

首先針對邊坡整治對山區道路之重要性，以及道路邊坡在破壞發生後可能造成之損害類型等，進行初步瞭解，並針對可能產生之損害類型提出量化評估之構想，據以擬定本研究之研究目的。

步驟二、確立研究方法與流程

依據本研究所界定之動機與目的，擬定出所採用之研究方法與研究流程。

步驟三、蒐集資料與文獻回顧

文獻探討與資料蒐集階段主要的工作項目如下所示： 1. 瞭解風險管理相關知識。

(20)

2. 回顧國內外天然災害風險相關評估之方法。 3. 回顧過去旅行時間延滯相關研究之方法。 4. 回顧過去交通指派之方法。

5. 蒐集社會成本計算方法。

6. 回顧過去地理資訊系統之應用。步驟四、蒐集邊坡基本資料與崩塌案例

針對研究區域之現地勘查資料與過去該區域之邊坡破壞歷史案例進行蒐集與彙整。

步驟五、研擬災損風險評估方法

參考國內外災損評估相關研究所發展之評估概念，以及現有道路邊坡可得之案例資料，研擬一套適於國內現況使用之災損風險評估方法步驟六、案例資料統計與分析

根據前一步驟所擬定之災損風險評估方法，針對所得之邊坡案例資料與崩塌紀錄，統計其邊坡滑動角度、坡高與滑動體積之幾何關係與對道路危害之關連性。

步驟七、推估道路邊坡崩塌事故之旅行時間延滯

為評估交通運輸於道路邊坡崩塌時之損失，必須先對旅行時間延滯進行推估，計算各種不同封閉程度造成之旅行時間延滯。並應用交通量指派工具 TransCAD，建構交通指派路網圖層與蒐集交通流量、道路容量與旅行時間等資料，選取合適之交通量指派方法，推估山區道路中斷後最短替代道路之行駛時間增量。

步驟八、建立道路邊坡崩塌災損風險評估模式

生命損失風險評估模式由步驟五、六之統計分析結果，推估道路邊坡崩塌時，行經該路段用路人受災可能性，並參考國內生命價值相關研究，以貨幣單位將生命損失量化，推估道路邊坡生命損失風險值。

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步驟九、建立道路邊坡崩塌災損風險評估系統

利用步驟四蒐集所得之邊坡案例資料建置道路邊坡案例資料庫，以作為道路邊坡災損評估系統開發之基礎。本系統係以生命損失及交通運輸損失評估模式為主體，規劃完整之道路邊坡崩塌災損風險評估系統，主要功能包括：道路邊坡崩塌災損風險評估、整治需求程度排序，以及災損風險程度評等。並應用地理資訊系統將不同類型之災損風險值，以圖層方式顯示。

步驟十、結論與建議

針對本論文所完成之研究，提出適當之結論與建議以供後續研究發展及實際運用時之參考。

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第二章文獻回顧

本研究所探討之問題為道路邊坡崩塌時，可能帶來之災損風險程度評估，本研究應用風險管理之概念，建立道路邊坡崩塌災損風險評估模式，針對生命損失、交通運輸兩方面之災損風險值進行評估與風險程度排序，並以風險評估標準判斷各道路邊坡之風險等級，以下便針對上述議題進行相關文獻回顧與整理。

2.1災損風險評估

風險是一強調未來、可能性及未發生事件等之不確定性的概念。如果活動不具有不確定性，則無風險的存在。缺乏對於自然力量、人力及投入資源的控制、缺乏適當可靠及熟悉的資訊以及缺乏事件發生前可應變的時間等皆為風險形成的來源。

具體而言，風險係為事件的「發生頻率」(Frequency)及發生後事件的「後果」 (Consequence)之組合乘積，缺一則無法完整表達風險內容。風險之衡量單位可依管理的設定為某特定期間或者為某特定活動之潛在後果，因此事件「發生」的單位便可為每單位期間內發生某事件之次數或者為某特定活動中發生某事件的機率；事件「後果」的單位則為每事件發生時之總後果（如死傷、財物損失等）規模數量或每事件發生時某特定風險承受者遭遇某後果之機率等。

本研究針對國內外災損風險評估相關之研究進行蒐集與彙整 [1][3][40][48]，例如香港土力工程處 (GEO)、澳洲 Geomechanics Society 與其他學者之相關研究。風險評估可以分為定性 (Qualitative) 、定量 (Quantitative)兩種。定性風險評估通常是將破壞發生的可能性及破壞後造成的結果區分為若干等級，形成得分系統，如此可以評估破壞造成相對之風險性，以作為防制工作之參考依據。定量風險是將風險予以量化，分別計算破壞發生機率 (Frequency) ，與破壞後形成之結果 (Consequence)，並以兩者之乘積表示為風險。

其中以定量風險較能明確說明風險之程度，對於決策單位選擇處置

(23)

圖 2.1 災損風險評估流程 [48]

1.災害與風險辨識

香港土力工程處 (GEO) 將歷史邊坡崩塌資料歸納，將邊坡形式分為填土與挖方邊坡，填土邊坡主要破壞模式為沖刷與滑動；挖方邊坡其主要破壞模式為滑動，道路開發形成之填土邊坡與挖方邊坡及其破壞時之影響範圍。

2.頻率分析

根據歷史資料統計不同邊坡形式滑動之年發生率，各邊坡形式佔總破壞邊坡資料筆數之比例，香港土力工程處 (GEO)1997 統計在 1984~1996 年間之記錄，350 次邊坡滑動事件，其中以挖方邊坡發生破壞機率最高達 88%，尤其土壤邊坡又比岩石邊坡發生破壞機率最大。由以上統計資料可以瞭解常發生邊坡破壞之邊坡類型。

3.災損分析

在 BRIL Roads 中，災損種類分為山頂或山腳道路或小徑損壞導致之潛在死亡人數 (Potential Loss of Life, PLL)，導致道路封閉因而影響交通

(24)

阻塞或車輛繞道行駛造成之經濟損失，由於其災損評估對象是針對道路開發類型之邊坡，因此忽略建物等設施之保全對象。另外亦統計滑動之角度、坡高與滑動體積之間的關係，以做為風險計算之依據。

4.風險計算

邊坡破壞發生頻率與災損評估結果之乘積可得到風險值，在 BRIL Roads 中採用之風險值為每年死亡人數 (PLL/year)以及每年造成的經濟損失。

5.風險評估

風險評估以每年潛在死亡人數 (PLL) 或年死亡率 (F) 及死亡人數 (N) 社會風險表示或以單一用路人之年死亡率之個人風險表示

目前香港土力工程處 (GEO) 已建立出一套邊坡風險評估模式，分別對生命損失風險與經濟損失風險二方面進行評估。

2.1.1 生命損失風險

Wong 等人 (1997)[42]，依據經驗評估在特定邊坡破壞規模下，造成不同設施分佈情形下之預估死亡人數，建議災損分析模式說明如下：

VF SF PLL

PLL_S =( _ref)× ×

PLL_S：特定邊坡滑動規模對特定設施狀況下造成死亡人數之生命損失潛能預估值

PLLref：參考滑動規模對特定設施狀況下造成死亡人數之生命損失潛能預估值。如表 2.1 所示為 Wong 等人依據經驗評估香港地區在滑動寬度 10m、滑動體積 50m3 之規模下，造成不同設施及設施分佈情形下之預估死亡人數。

SF(Scale of failure)：破壞規模修正因子。僅以滑動寬度對破壞規模進行修正，若破壞寬度為 20m 則 SF 為 2，若滑動寬度為 40m 則 SF 為 4，

如表 2.1。

(25)

表 2.1 破壞規模修正因子 [40]

Volume Range(m³) Average Width(m) Scale of failure Cut Slopes

<20 4 0.4 20~50 7 0.7

50~500 15 1.5

500~2000 20 2

>2000 25 2.5 Fill Slopes

<20 6 0.6

20~50 10 1

50~500 15 1.5

500~1000 20 2

>1000 40 4

圖 2.2 挖方邊坡滑動角度 [42]

(26)

表 2.2 敏感因子 [40]

Vulnerability Factor for Roads at Toe of Cut Slope Failure

Volume (m³)

Runout Angle of Debris(degree)

20~25 25~30 30~35 35~40 40~45 45~50 50~55 55~60 >60

<20 - - 0.0015 0.0065 0.018 0.042 0.072 0.095 0.1 20~25 - - 0.03 0.1 0.23 0.37 0.47 0.5 0.5 50~500 - 0.015 0.078 0.26 0.48 0.63 0.69 0.7 0.7 500~2000 - 0.01 0.15 0.48 0.83 0.95 0.95 0.95 0.95

>2000 0.01 0.15 0.48 0.83 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 Vulnerability Factor for Roads at Toe of Fill Slope

Crest Distance(m) Failure

Volume

(m³) <3 3~6 6~10

<20 0.0075 0.00025 -

20~25 0.0375 0.00125 -

50~500 0.15 0.005 -

500~2000 0.4 0.04 0.002

>2000 0.54 0.074 0.002

Wong 等人再以經驗評估當邊坡發生滑動時，特定滑動角度與影響範圍條件下，在房屋內發生 1 人死亡之機率以及在公路發生 1 人死亡之機率，如表 2.3。例如：影響範圍 45°~50°情況之下， VF 之值為考慮各種可能滑動角度 (α )發生機率之結果，若保全對象為道路，則 VF 的計算方式如下：

≅

× +

×

=

(27)

表 2.3 特定設施預測潛在死亡人數 [40]

若加以考慮交通流量 (ADT)以及道路寬度 (以線道數表示 )時，可以建立如圖 2.3 之關係，由圖中可以說明影響生命損失潛能 (PLLS)之主因為不同設施及設施分佈情形，若以降低交通流量一倍以及拓寬道路 1 線做比較，交通流量改善之對於 PLLS改變較大，拓寬道路則影響最小，因此影響 PLLS之因子交通流量次之，道路線道則再次之。

(28)

圖 2.3 交通流量、車道數與預測潛在死亡人數關係圖 [40]

2.1.2 經濟損失風險

香港土力工程處 (GEO) 對於道路邊坡破壞定義因交通阻塞造成經濟損失包括時間成本 (Time Cost)以及繞道行駛成本 (Operating Cost)，說明如後：

(29)

通流量 (ADT)、道路封閉之時數 (表 2.4)、車道封閉之機率 (表 2.5)、因道路封閉多花費之交通時間以及每年每小時繞路其間之交通花費，因此繞路道導致之花費為上述因素之乘積。

表 2.4 車道封閉天數統計表 [40]

Duration of Closure(days) Volume

Ranges(m³)

1 lane 2 lanes 3 lanes 4 or more lanes

<20 10 1 0 0

20~50 20 3 0 0

50~500 30 5 1 0

500~2000 40 10 5 3

>2000 40 30 7 5

表 2.5 道路封閉機率統計表 [40]

Probability of Closure Volume

Ranges(m³)

1 lane 2 lanes 3 lanes 4 or more lanes

<20 0.6 0.05 0 0

20~50 1 0.3 0 0

50~500 1 0.5 0.1 0

500~2000 1 0.7 0.3 0.1

>2000 1 1 1 0.5

2.1.3 災損風險評估標準

風險評估係依訂定的風險指標，對所衡量的風險進行主客觀的評估，作為進行後續風險控制的基礎。以安全或環境風險課題為例，其風險單位主必須面對人身或相關環境或設施的損害可能性，風險評估標準是以能滿足可忍受人身相關環境或設施之最低傷害程度，並考量資源在提昇安全及環境之效益為基礎下所訂定。風險感受（ risk perception）是風險受體對客觀風險所產生的主觀感受，會因風險承擔者、風險評估者、以及承受風險之狀況等而改變。此外，一般社會大眾皆不願意承擔風險，故風險承擔者對風險的態度大多是忍受； (tolerability) 而非接受 (acceptability) 。可根據主觀的風險感受，再配合客觀的社會倫理、公平及社會整體之風險文化等觀點，制定風險忍受度（ risk tolerability），以進行風險評估。風險忍受度是風險評估的重心，風險評估之標準值訂定

(30)

訂定「風險忍受度」（ risk tolerability）之目的在於進行風險評估，以便研擬可行之風險控制策略。風險忍受度之訂定通常較為主觀。然由於風險忍受度後續風險控制的具有相當之影響，較高的「風險忍受度」容易形成社會大眾的質疑，而較低則使相關管理單位必須對安全投入更多資源，可能降低整體資源使用效率。因此風險忍受度應綜合考量「倫理」、「公平」及「效益」的觀點，由政府相關單位制定。「倫理」是考量對生命的尊重，理論上，任何可避免的風險皆應予以消除；「公平」是考量不同活動及社會整體的對安全風險之觀感與忍受程度，依活動的屬性，判斷活動中所應承受的風險，自願性風險（ voluntary risk）與非自願性風險（ involuntary risk）的忍受度亦有所不同；而本研究所探討之道路邊坡崩塌災損風險則屬於非自願風險，因用路人屬無辜的受害者。依公平性而論，非自願風險活動應比自願風險活動有較低的風險忍受度；

「效益」則在考量管理單位的資源運用效率，使邊坡整治策略亦能考量經濟效益的現實問題。最後由政府相關單位制定「風險忍受度」則是因政府不應偏袒道路管理者或使用者，並能協調滿足社會大眾期望及兼顧社會整體資源運用效率。其中，滿足社會大眾的安全要求是一件困難的工作，因為民眾對於風險的感受較為主觀，同時民眾對於風險認知常與客觀的風險狀態有相當的落差。

在道路邊坡崩塌災損評估方面，如香港土力工程處 (GEO)，對道路邊坡崩塌災損風險評估之標準是以「社會風險」進行風險等級之評估。

「社會風險」之定義為某事故發生後，產生不良後果，某地區某時間內，某一群體預期可能同時遭受某種程度傷害的機率，這是一種一群人面對的風險 [35]。

其評估標準分成三個區域：不可忍受風險區域、 ALARP 區域、可忽視風險區域。香港在危險性設施的社會風險指引設定將錨點 (Anchor Point)設定為， F=10^{- 4}， N=10，斜率 (Slope)為 -1 的 ALARP 標準，其中 F 表示每年發生死亡 N 人之事件頻率， N 則為事件之死亡人數，如圖 2.4 所示。另外如英國在核能反應設備亦有訂定相同之標準，荷蘭對危險性設施訂有錨點為， F=10^{- 5}， N=10，斜率為 -2 的 ALARP 標準 (表 2.6)。

表 2.6 生命損失評估計算式 [55]

年份國家錨點

N F 斜率說明

(31)

圖 2.4 香港危險性設施社會風險評估建議圖 [40]

2.2.旅行時間延滯

本研究為求得道路邊坡崩塌後對交通運輸造成之損失，對國內外之旅行時間延滯相關文獻進行蒐集與彙整。國內國外學者對延滯之定義都不盡相同，故引用時易產生混淆。延滯的定義通常可分為兩種，一是廣義的解釋，是指不考慮任何干擾因素，泛指超過合理範圍所增加之旅行時間；另一是狹義的解釋，是指在旅行途中所受到的干擾因素。

一、延滯之定義

(32)

或阻滯，以導致行駛時間發生阻延和失誤稱為延滯。並將延滯分為運行延滯、固定延滯、行駛時間延滯及停等延滯。其定義及發生原因分述如下：

1. 運行延滯：凡車流構成分子間互相干擾所引起的延滯，以及停在交通標誌前等待所耗用之時間。發生原因大致可分為兩類，其他車輛移動時的干擾而發生，即車輛間的側向摩擦或干擾者，以及由於車流內同向行駛車輛的摩擦或干擾而發生者。

2. 固定延滯：車輛運行中遇到交通號誌之管制，致必須停等所耗費的時間，與現有交通量或車輛間之干擾現象無關。其發生原因為交叉路口交通號誌等所造成之車輛停等。

3. 行駛時間延滯：車流通過某一路段所需實際行駛時間與車輛在該路段內於不受任何阻延情況下的平均行駛時間差，包括加速及減速所引起的延誤。其發生原因為車輛的加速或減速。

4. 停等時間延滯：由於行進中的車輛受到某種因素的影響，致必須使車輛熄火停等所造成的延誤。發生原因為車輛的停止或等待。

而在 2001 年台灣地區公路容量手冊 [18]以及 2000 年美國公路容量手冊 [61]中，所定義之延滯類型與前述略有不同，將容量不足所造成的延滯定義為額外延滯 (incremental delay)，而等待交通號誌造成的延滯定義為平均停等延滯 (uniform control delay)。

二、延滯模式

由於旅行時間延滯相關文獻對邊坡崩塌事故造成之延滯時間推估較為缺乏，而在道路因邊坡崩塌而封閉時，產生之延滯類型包括運行延滯、固定延滯及行駛時間延滯。本研究為推估前述運行延滯、固定延滯及行駛時間延滯三種延滯類型。參考號誌化路口延滯模式及高速公路收費站延滯模式，並在應用至推估因邊坡崩塌造成之道路封閉時，對相關參數進行適當之假設。

2.3交通量指派

(33)

交通量指派過程，以路徑最短或較短路徑比較結果，將車輛交通量全數指派於此等路徑上，不考慮道路容量之限制，或過多交通量影響車行速度而選擇其他路徑重新指派的方法，其主要指派方法如下：

1.最短路徑計算法

最短路徑計算法最早由 Moore（ 1957）提出，此計算法並不需要考慮兩交通區間所有的路線個別比較以獲得最短路徑，而是從起點開始，以樹狀向外依序連接各最短路徑之節點，而構成一個最短路徑樹

（ Minimum Path Tree）。 2.全數指派法

依據每一個駕駛人或乘客將合理的在起迄點間，選擇「成本最低」、

「最舒適」或「最短」的路徑假設進行指派。此法以交通分區重心為某一分區之起點或迄點，在兩交通分區間，以最短路徑法計算，找出最短路徑或最佳路徑，再將旅次全部指派於此一路徑上，非最短或最佳路徑，則完全不指派旅次。

3.轉換曲線指派法

轉換曲線指派法，一般為起迄點間，有兩條以上的替代路線，這兩交通區間之旅次，會依照兩條路線間之相對阻抗係數，比例分配使用兩條路線。

二、容量限制指派法

容量限制指派法主要基於道路交通流特性，當交通流量增大時，行車速率隨之減小，行駛時間延長，所能通過的車輛亦隨之減少。因此交通量指派的結果應力求使路網上各路段之車輛，均能在均一速率條件下行駛，容量限制指派法即依此平衡狀態進行交通量指派。

1.逐次增量指派法

逐次增量指派法係將兩交通區間的交流旅次量，分成若干量，逐次將這些分量指派於最短路徑上，並逐次調整路段的旅運時間。逐次分量指派法的逐次分量愈小，則分派的反覆演算次數愈多，愈能反應旅運時間與交通量關係，指派的結果也愈精確。

2.逐次增區指派法

逐次增區分派法與逐次增量分派法相類似，只是每次分派並非採各交通區間旅次總量的若干比例為分量，而是將研究範圍內的全部交通區分成若干區，而後依次將交通區之旅次指派到路網上，逐次調整路段的旅運時間，重新計算最短路徑，直到全部交通區分派完為止。

三、多重路徑比例指派法

(34)

Dial 於 1971 年提出多重路徑指派法，明確地提出各路段分派交通量的機率計算法，設定若路徑合理時，則該路徑每一路數均有一可能被選擇使用機率，其基本假設與模式特性如下：

(1)兩交通區間之「合理路徑」都有被使用的機率，其他不合理的路徑無使用機率。

(2)所有長度相同的合理路徑之使用機率相同。

(3)不同長度的合理路徑，最短路徑之使用機率最高。 (4)模式使用者可以控制路徑轉移機率。

(5) 模式可以按照轉移機率將旅次分派到進入一個節點的所有合理連線上。

四、均衡指派法

Wardrop 於 1952 年提出兩個平衡觀念的原則，即使用者最適化指派原則（ User-Optimized Assignment Principle ）與系統最適化指派原則

（ System-Optimized Assignment Principle），茲分別說明如下： (1)使用者最適化指派原則

所有實際使用路線的旅行時間皆相等，在任何未使用的路線上，車輛不可能經驗獲得更少的旅行時間。此原則隱含實際使用的路線，在一般交通情況下為最短路線，在此一原則下獲得的交通量，一般稱之為「使用者最佳」之交通流量。

(2)系統最適化指派原則

此原則乃基於系統整體的觀點，及假定「當路網達到均衡狀態時，其平均旅行時間（或成本）為最低。」，即以平均旅行時間最小，所建立的最佳路網系統，進行交通量指派。由於此一原則，可使路網總旅運成本為最低，因此為社會上最有效率的運輸型態，然而此為一理想狀態，非經使用者彼此合作或政府機關運用影響力來安排使用者的旅行路線將無法達成此一結果。

(35)

及對整個社會所發生的效應；其正效果屬社會共享的利益，而負效果的損失則在無形中使群體大眾蒙受損失；此種損失係強迫分配予社會大眾，此種之強迫不是政治的也不是法律的強迫，乃是無形的讓群眾蒙受損失，使社會在無形之中遭受損害。

2.4.2 使用人成本

對於道路中斷所造成的交通衝擊成本，根據 [30]所提及的使用人成本項目，包含駕駛人延時成本、車輛運行成本等，可作為社會成本中之交通衝擊成本項目，其計算內容說明如表 2.5 所示。其中車輛每小時燃料及折舊成本可根據車輛行車燃料耗費表 [36]，如表 2.7 所示；駕駛人平均每小時之時間價值根據 [25]之調查整理可得表 2.8、表 2.9 生命價值之相關文獻 [24]與表 2.10 相關法規來計算。

(36)

表 2.7 車輛行車燃料耗費表 [36]

車種項目

機車小客車

小貨車大貨車大客車聯結車燃料消耗費（元 /年） 4807 24543 27470 104679 209616 224582 油料保養費（元 /年） 1878 5011 4285 13929 17763 18835 違規罰款（元 /年） 460 2727 806 3052 3000 3243 停車費（元 /年） 238 9590 2999 841 23590 10971 過路費（元 /年） 0 2300 2783 13801 32150 29244 意外事故損失（元 /年） 314 1669 922 6410 11000 10089 清潔費（元 /年） 35 3693 1539 880 4300 1387 輪胎維修費（元 /年） 675 5152 3236 43428 50000 52225 引擎維修費（元 /年） 259 2666 1877 7823 39000 6180 鈑金維修費（元 /年） 80 1282 1205 5049 33000 8137 其他維修費（元 /年） 1008 6187 4431 16390 37000 31740 定期保養費（元 /年） 397 2899 1935 4950 29000 7334 變動成本合計（元 /年） 10152 67748 53486 221233 463319 403967 保險費（元 /年） 998 4048 3005 16611 34000 75342 駕駛員薪資（元 /年） - 6805 500073 559119 426840 756893 利息費用（元 /年） 410 4427 2898 7485 8411 2582 折舊（元 /年） 5640 70480 49548 98180 445813 150514 靠行費（元 /年） - 2783 - 22312 37200 28288 行政管理費（元 /年） - - - 29298 17320 16606 單位行車成本

（元 /車公里）

2.7 11.5 34 28 43.28 32

燃料消耗量（升 /年） 286 1461 1717 8511 17043 18259 燃料效率（公里 /升） 23.1 9.1 10.5 4.1 3.08 2.6 月平均里程（公里） 527 1061 1489 2809 4368 3700 日行駛時數（小時） 1.1 1.7 2.8 3.5 7 4.0

月行駛日數（日） 25 22 24 22 15 23

載客數（人 /車） 1.1 2.0 1.1 1.4 35 1.1

旅次長度（公里） 9 21 29 66 259 91

每月出勤次數（次） - - 54 49 17 52

每月次載重（噸） - 1.0 4.9 - 24

(37)

表 2.8 國內外時間價值實證研究及估計 [25]

作者資料取得地點與年度

運具替選型態

及旅次目的時間價值 R.G.Edmond 1985 通勤旅次 4.18 美元 /小時 Truong and

Hensher(1985)

雪梨（ 1982）運具選擇時間價值 9.7 美元 /小時，為工資率的 105％

MVA

Consultancy

英國（ 1988）運具選擇 F7～ F14/hr（約新台幣 110～

220 元），視運具種類而定 Bradley and

Gunn(1990)

荷蘭（ 1988）運具選擇 F8.1～ F19.8/hr（約新台幣 130

～ 320 元），視旅次目的而定台鐵發展超級

鐵路研究小組

1981 鐵路城際運輸 36 元 /小時

台北都會區捷運系統規劃報告

1981 都市運輸成人公車通勤旅次 24 元 /小時；學生公車 44.7/輛 -小時

北二高可行性研究

1985 城際運輸小汽車 4.7 元 /輛 -小時；大客車 44.7 元 /輛 -小時

陳敦基 1986 城際運輸 53～ 106 元 /小時城際客運時間

價值之研究

1988 城際運輸 70.8～ 103.2 元 /小時

傅祖壇與周濟 1993 城際運輸台北 -台中： 135 元 /小時；台北 -高雄： 89 元 /小時

邱偉哲 1995 城際運輸 30.1～ 73.9 元 /小時台灣地區旅運

時間價值調查報告

1996 城際運輸短程活動 63.6 元 /小時；中長程活動 99.6 元 /小時

楊文熙 1999 城際運輸新竹 -台北的旅次以洽公時間價值最大、通勤次之。新竹 - 高雄的旅次以洽公時間價值最大、旅閒次之