100-
MOTC-IOT-100-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(1/4)
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 101 年 1 月
100-
MOTC-IOT-100-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(1/4)
著 者：張道光、張智元、雷祖強、廖為忠、
謝孟勳、張晏魁
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 101 年 1 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，
須徵求交通部運輸研究所書面授權。
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(1/4)
著 者：張道光、張智元、雷祖強、廖為忠、謝孟勳、張晏魁 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 101 年 1 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
(1/4)
交 通
部 運
輸 研
究 所
100
I
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(1/4) 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- 100-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：逢甲大學 計畫主持人：張智元
研究人員：雷組強、廖為忠、謝孟勳、張晏魁 地址：臺中市西屯區 407 文華路 100 號 聯絡電話：04-24517250
研究期間 自 100 年 02 月 至 100 年 12 月
關鍵詞：山區道路、崩塌、監測、易致災性 摘要：
在臺灣山區道路因受到自然與人為災害侵襲(如颱風、地震、地滑、土石流、破碎地質 與不適當的土地利用開發等)容易產生道路災害等問題。本研究針對省道臺 18 線、臺 21 線 山區道路進行因子分析與風險推估。本年度主要完成之工作項目包括：1.針對山區道路災害 類型彙整、分類與特性分析；2.現地調查(現況紀錄、致災因子調查與量化數據收集) ；3.
山區道路危害度分析；4.山區道路易致災路段分析；5.山區道路易致災路段之監測系統規劃；
6.易致災路段之應變計畫及 7.道路快速搶險機制回顧與檢討。研究結果顯示，結合災害驅動 力(累積降雨量)與易致災區域脆弱性因子之危害度分析，將可合理的作為易致災路段之分析 方法，未來則可作為山區道路規劃易致災路段監測及應變計畫之基礎。
本期研究成果與效益有：1.透過管理模式的建立，可以有效瞭解易致災路段之災害潛 勢，作為道路管理機關維護管理之參考依據。2.了瞭解山區道路對風險程度外，對於整體山 區道路搶救災的整體應變計畫有所瞭解與提出改善建議，做為公路管理機關應變之用。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
101 年 1 月 307
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(1/4)
ISBN(OR ISSN) ISBN
GOVERNMENT PUBLICATIONS NUMBER
IOT SERIAL NUMBER
PROJECT NUMBER MOTC-IOT- 100-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 2011 TO：December 2011
RESEARCH AGENCY: Feng Chia University PRINCIPAL INVESTIGATOR: Chih-Yuan Chang
PROJECT STAFF: Tsu-Chiang Lei,, Wei-Chong Liao, Meng-Hsun Hsieh, ADDRESS: 100 Wenhwua Road, Taichung, Taiwan, R. O. C.
PHONE: (04) 24517250-3090
KEY WORDS:：MOUNTAIN ROAD、LANDSLIDE、MONITOR、VULNERABILITY
ABSTRACT:
In Taiwan, the issue of high frequency disaster of mountain road often caused from some natural and human problems, there are typhoons, earthquakes, landslides, debris flow, fragile geological and inappropriate land use and so on. In this study, Logistic Regression Estimation Method has analysis the hazard factors and risk estimation for high occurrence disaster on Route 18 and 21. In this year, the work purposes had included (1)collection and classification different disaster factors, (2)investigation of vulnerability road (such as: states of road, disaster factors and the data quantitating), (3)risk analysis, (4)vulnerability analysis, (5)ideal monitor system planning, (6) emergency program planning and (7)review the fast rescue program for vulnerability road sections.
The results of study show that the integrating disaster driving force (accumulation rainfall) and regional vulnerability variables could be reasonability to analysis vulnerable mountain road. The achievements of study could be utilized for monitor system planning and emergency program planning in the further.
The results and benefits are expected to:1. The management pattern's establishment can effectively understand the risk sections of the potential disasters and offer the highway management agencies on a reference. 2. The study understood the level risk of the mountain road and offer the emergency program planning to the Highway Bureau and the parties. 3. This studies and results can be used for follow-up related research.
DATE OF PUBLICATION January, 2012
NUMBER OF PAGES 307
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.
III
山區道路易致災路段調查評估 山區道路易致災路段調查評估 山區道路易致災路段調查評估
山區道路易致災路段調查評估、 、 、 、風險分析及監測 風險分析及監測 風險分析及監測 風險分析及監測 預警管制技術之研發
預警管制技術之研發 預警管制技術之研發
預警管制技術之研發(1/4)
目 目 目
目 錄 錄 錄 錄
中文摘要 ... I 中文摘要 ...II 目錄 ... III 圖目錄 ...VII 表目錄 ...XIII 第一章 前言... 1-1 1.1 計畫背景與目的...1-1
1.1.1 計畫背景 ...1-1 1.1.2 計畫目的 ...1-2 1.2 計畫範圍與工作項目...1-2 1.2.1 計畫範圍 ...1-2 1.2.2 工作項目 ...1-3 1.3 計畫執行進度...1-5 1.4 研究方法及進行步驟...1-6 1.5 預期成果、效益及其應用...1-7 第二章 國內山區道路災害類型彙整、分類與特性分析... 2-1
2.1 山區道路災害彙整...2-1 2.2 山區道路災害資料分類...2-6 2.2.1 地質與地形對邊坡的影響 ...2-6
IV
2.2.2 坡度對邊坡的影響 ...2-7 2.2.3 水對邊坡的影響 ...2-8 2.2.4 人為開發對邊坡的影響 ...2-10 2.3 山區道路災害特性分析...2-11
2.3.1 研究區莫拉克事件資料分析 ...2-11 2.3.2 山區道路災害類型 ...2-22 第三章 國內山區道路易致災路段之分類及調查表格製作... 3-1
3.1 山區道路易致災路段之分類...3-1 3.2 山區道路調查表格製作...3-4 3.3 山區道路現地調查...3-10 第四章 國內山區道路各類型易致災路段之危害度分析... 4-1 4.1 山區道路危害度因子...4-1 4.2 各類型山區道路易致災路段之危害度分析...4-13
4.2.1 邏輯斯迴歸模式...4-13 4.2.2 約略集合理論分析 ...4-14 4.2.3 分析方法 ...4-19 第五章 國內山區道路各類型易致災路段之易致災性分析... 5-1
5.1 山區道路線脆弱性因子調查分析...5-2 5.2 各類型山區道路易致災路段之易致災性分析...5-4 第六章 國內山區道路各類型易致災路段之監測系統規劃... 6-1
6.1 各類易致災路段之監測元件...6-3 6.1.1 各類易致災路段之監測元件 ...6-3 6.1.2 山區道路易致災路段之監測系統規劃 ...6-8
V
6.2 臺 18 線與臺 21 線易致災路段監測系統規劃...6-18 第七章 國內山區道路各類型易致災路段之應變計畫... 7-1 7.1 國內山區道路災害應變機制與計畫...7-1
7.1.1 國內山區道路災害應變機制 ...7-1 7.1.2 國內山區道路災害應變計畫 ...7-7 7.2 易致災路段之應變計畫...7-9
7.2.1 執行計畫之依據及目的 ...7-10 7.2.2 各項災害及緊急事故處理作業 ...7-10 第八章 國內外道路快速搶險機制回顧與檢討... 8-1
8.1 國內外道路工程緊急搶修作業相關文獻...8-1 8.2 山區道路快速搶修機制檢討...8-4 第九章 後續工作重點與建議... 9-1
9.1 結論 ...9-1 9.2 建議 ...9-2 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 第一次期末報告審查意見處理情形表... 附錄3-1 附錄四 第二次期末修定報告審查意見處理情形表... 附錄4-1 附錄五 臺18線、臺21線易致災性分布(以718豪雨為例)... 附錄5-1 附錄六 第一次期末報告簡報資料... 附錄6-1 附錄七 第二次期末報告簡報資料... 附錄7-1
VI
VII
圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄
圖 2.1 道路邊坡災害歷史的災點統計...2-1 圖 2.2 地滑與地層傾斜方向關係之統計(楊佳勳，2001)...2-7 圖 2.3 水對邊坡造成各種破壞類型...2-10 圖 2.4 邊坡崩塌的種類統計(楊智光，2002)...2-11 圖 2.5 臺 18 全線 SPOT 衛星影像圖...2-12 圖 2.6 臺 21 全線 SPOT 衛星影像圖...2-12 圖 2.7 崩塌資料庫選取範圍...2-14 圖 2.8 各坡度分級之崩塌率...2-15 圖 2.9 各地質分類之崩塌率...2-15 圖 2.10 累積雨量與崩塌率之關係...2-15 圖 2.11 降雨強度與崩塌率之關係...2-15 圖 2.12 第 1 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-16 圖 2.13 第 2 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-16 圖 2.14 第 3 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-17 圖 2.15 第 4 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-17 圖 2.16 第 5 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-18 圖 2.17 第 6 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-18 圖 2.18 第 1 級坡度之崩塌率(橫軸：累積雨量 mm)...2-19 圖 2.19 第 2 級坡度之崩塌率(橫軸：累積雨量 mm)...2-19
VIII
圖 2.20 第 3 級坡度之崩塌率(橫軸：累積雨量 mm)...2-20 圖 2.21 第 4 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-20 圖 2.22 第 5 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-21 圖 2.23 第 6 級坡度之崩塌率(橫軸：降雨強度 mm)...2-21 圖 2.24 臺 18 線右線道路災害累計次數圖...2-24 圖 2.25 臺 18 線左線道路災害累計次數圖...2-24 圖 2.26 臺 21 線右線道路災害累計次數圖...2-25 圖 2.27 臺 21 線左線道路災害累計次數圖...2-25 圖 2.28 山區道路災害類型-土石坍方 ...2-26 圖 2.29 山區道路災害類型-路基下陷或缺口 ...2-27 圖 2.30 山區道路災害類型-路基流失 ...2-28 圖 3.1 臺 21 線現地調查道路災害照片...3-13 圖 3.1 道路資料庫(部分) ...3-17 圖 4.1 危害度評估參數...4-1 圖 4.2 臺 18 線路段坡度圖...4-3 圖 4.3 臺 21 線路段坡度圖...4-4 圖 4.4 臺 18 線路段地質圖...4-5 圖 4.5 臺 21 線路段地質圖...4-6 圖 4.6 臺 21 線地質崩塌比...4-6 圖 4.7 臺 18 線 NDVI 圖...4-8 圖 4.8 臺 18 線 NDVI 分級...4-9
IX
圖 4.9 臺 18 線周邊雨量站分佈狀況...4-11 圖 4.10 臺 21 線周邊雨量站分佈狀況...4-11 圖 4.11 臺 18 線周邊雨量站徐昇式法權重分配圖...4-12 圖 4.12 臺 21 線周邊雨量站徐昇式法權重分配圖...4-12 圖 4.13 約略集合理論概念示意圖...4-15 圖 4.14 約略集合軟體架構圖...4-16 圖 4.15 ROSE 軟體介面...4-16 圖 4.16 ROSE 之約略集合資料離散與離散門檻 ...4-17 圖 4.17 ROSE 之約略集合資料離散結果 ...4-17 圖 4.18 ROSE 之約略集合資料整合 ...4-18 圖 4.19 ROSE 之約略集合核心屬性萃取結果一 ...4-18 圖 4.20 ROSE 之約略集合核心屬性萃取結果二 ...4-18 圖 4.21 SPSS 之「邏輯斯迴歸」分析功能...4-23 圖 4.22 邏輯斯迴歸選取分析變數...4-23 圖 4.23 臺 18 線預測機率與實際發生比率之對應關係圖...4-27 圖 4.24 臺 21 線預測機率與實際發生比率之對應關係圖...4-28 圖 4.25 臺 18 線危害度評估示意圖-以 718 豪雨為例 ...4-29 圖 4.26 臺 21 線危害度評估示意圖-以 718 豪雨為例 ...4-30 圖 4.27 臺 18 線危害度評估示意圖-以辛樂克颱風為例 ...4-31 圖 4.28 臺 21 線危害度評估示意圖-以辛樂克為例 ...4-32 圖 5.1 易致災性概念示意圖...5-1
X
圖 5.2 風險評估架構...5-2 圖 5.3 脆弱性因子分析圖...5-4 圖 5.4 臺 18 線易致災性評估示意圖-以 718 豪雨為例 ...5-6 圖 5.5 臺 21 線易致災性評估示意圖-以 718 豪雨為例 ...5-7 圖 5.6 臺 18 線預測降雨 300mm 評估示意圖 ...5-8 圖 5.7 臺 18 線預測降雨 600mm 評估示意圖 ...5-8 圖 5.8 臺 18 線預測降雨 900mm 評估示意圖 ...5-9 圖 5.9 臺 21 線預測降雨 300mm 評估示意圖 ...5-10 圖 5.10 臺 21 線預測降雨 600mm 評估示意圖 ...5-11 圖 5.11 臺 21 線預測降雨 900mm 評估示意圖...5-12 圖 6.1 RS485 介面轉 TCP 轉接器 ...6-9 圖 6.2 集線器匯集多種前端儀器之示意圖...6-9 圖 6.3 系統規劃層級圖...6-16 圖 6.4 臺 18 線山區道路歷史災害數量分布圖...6-20 圖 6.5 臺 21 線山區道路歷史災害數量分布圖(圖一)...6-21 圖 6.6 臺 21 線山區道路歷史災害數量分布圖(圖二)...6-22 圖 6.7 臺 18 線與臺 21 線山區道路高易致災路段圖...6-23 圖 6.8 臺 18 線 20K 處監測儀器配置圖...6-24 圖 6.9 臺 18 線 63.5K 處監測儀器配置圖...6-24 圖 6.10 臺 21 線 12K 處監測儀器配置圖...6-25 圖 6.11 臺 21 線 114K 處監測儀器配置圖 ...6-25
XI
圖 7.1 公路預警機制 4 階段...7-1 圖 7.2 100 年新增策進作為(以紅色粗框標示)...7-7 圖 7.3 公路防救災預警機制流程圖...7-9 圖 7.4 工程災害緊急應變小組組織架構圖(工程處)...7-11 圖 7.5 工程災害緊急應變小組組織架構(工務段)...7-15 圖 7.6 緊急應變小組開設流程圖...7-17 圖 7.7 應變計畫單位分工動態表...7-21 圖 8.1 含監測預警系統之處理流程與搶險機制...8-3
XII
XIII
表目錄 表目錄 表目錄 表目錄
表 1-1 計畫執行進度表(100 年度)...1-5 表 2-1 公路總局轄區易落石及坍方危險路段彙總表 ...2-2 表 2-2 水土保持手冊坡度分級 ...2-8 表 2-3 水對邊坡不利之影響 ...2-9 表 2-4 地盤分類圖(Lee et al., 2001)...2-15 表 2-5 地文、地質組合...2-15 表 2-6 民國 85-99 年間省道臺 18 線災害類別統計...2-22 表 2-7 民國 85-99 年間省道臺 21 線災害類別統計...2-23 表 2-7 民國 87 年~97 年颱風所造成公路災情比較表 ...2-28 表 3-1 易致災危險度評估表(以臺 18 線為例)...3-3 表 3-2 山區公路邊坡及擋土結構物特別巡查明細表 ...3-5 表 3-3 山區公路邊坡及擋土結構物特別巡查明細表範例 ...3-6 表 3-4 現地調查表...3-7 表 3-5 100 年現地調查點位數量資料表 ...3-10 表 3-6 臺 18 線 71K+100 附近災害修復工程現地調查記錄 ...3-11 表 3-7 南瑪都颱風海上陸上警報單 ...3-12 表 3-8 100 年南瑪都颱風災臺 18 線 97K+0 山區道路土石坍方現地調
查記錄...3-14 表 3-9 100 年南瑪都颱風災害臺 21 線 134K+0 山區道路土石坍方現地
調查記錄...3-15
XIV
表 4-1 崩塌地類型與發生條件(張石角，1992)...4-2 表 4-2 植生覆蓋情形分級 ...4-9 表 4-3 臺 18、21 線 97 至 100 歷史災害筆數 ...4-19 表 4-4 臺 18 線沿線路段依據雨量站 ...4-20 表 4-5 臺 21 線沿線路段依據雨量站 ...4-20 表 4-6 模式建構採用歷史災害 ...4-22 表 4-7 危害度參數示意表 ...4-22 表 4-8 邏輯斯迴歸模式分析結果 ...4-24 表 4-9 邏輯斯迴歸模式分類誤差矩陣(台 18 線方法一)...4-24 表 4-10 邏輯斯迴歸模式分類誤差矩陣(台 18 線方法二)...4-25 表 4-11 邏輯斯迴歸模式分類誤差矩陣(台 18 線方法三)...4-25 表 4-12 邏輯斯迴歸模式分類誤差矩陣(台 21 線方法一)...4-25 表 4-13 邏輯斯迴歸模式分類誤差矩陣(台 21 線方法二)...4-25 表 4-14 邏輯斯迴歸模式分類誤差矩陣(台 21 線方法三)...4-25 表 4-15 台 18 線模式之預估機率以及實際是否發生災害統計表 ...4-27 表 4-16 台 21 線模式之預估機率以及實際是否發生災害統計表 ...4-27 表 4-17 邏輯斯迴歸模式參數 ...4-28 表 5-1 山區道路易致災性評估工程設施評分表 ...5-5 表 5-2 山區道路易致災性評估累計崩塌次數評分表 ...5-6 表 6-1 各類監測儀器之特點(修改自 USBR，1987) ...6-7 表 6-2 各種通訊方式比較表 ...6-14
XV
表 6-3 臺 21 線監測儀器數量一覽表 ...6-28 表 7-1 公路總局第二區養護工程處重點監控路段降雨管理值 ...7-4 表 7-2 工程處緊急應變小組任務分配表 ...7-11 表 7-3 工程處緊急應變小組任務職掌表 ...7-12
XVI
1-1
第一章 第一章 第一章
第一章 前言 前言 前言 前言
1.1 計畫背景與目的計畫背景與目的計畫背景與目的計畫背景與目的 1.1.1 計畫背景計畫背景計畫背景計畫背景
臺灣地區位於板塊活動劇烈之環西太平洋地震帶上，活躍的造山 運動，造成臺灣有將近四分之三的土地為山地區域。因此，除山高水 深且地質脆弱外，於颱風、豪雨與地震的侵襲下，道路邊坡崩塌極易 致災。在歷經九二一地震之後，由於土石鬆動，若遭遇颱風或豪雨，
更易導致山區道路邊坡發生土石崩坍、滑落、土石流、道路損毀等災 情。近年來重大的災害，尤以民國97年卡玫基颱風與辛樂克颱風對山 區道路的重創造成相當多的傷亡，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聯外道路。民國99年梅姬颱風來襲，
短時間在宜蘭、花蓮等地降下驚人雨勢，災情以臺9線蘇花公路最為嚴 重，甚至由於土石坍方造成多人亡。
臺灣全島三分之二為丘陵及山地，屬於亞熱帶海島型氣候，故因 天然災害的頻繁侵襲，極易對工程設施之安全性造成威脅。山區道路 即易造成嚴重的邊坡災害。所以預測道路破壞之可能性及其風險，進 而了解該如何進行監測管理，成了山區道路邊坡災害管理極為重要的 議題。國內道路建設在過去因考量地形之故，為維護人車安全而大量 運用邊坡穩定工法，惟仍常因遭逢天然或人為災害導致崩塌，造成情 節不等之災害，因此有必要針對道路邊坡崩塌發生機制、防治效益評 估方法與應用之研究課題投入心力，藉以提昇防救災作業效能，並延 展公路營運之服務年限，進而達成公路建設「永續經營」之政策。
本計畫擬將利用氣象局之雨量預報以及未來可能裝置於現地之監 測元件，經由本研究之山區道路易致災分析成果，結合崩塌機率預測 機制，將可於颱風豪雨期間提供動態之區域性道路風險管理建議，提 高道路管理單位的防救災效率。
1-2
1.1.2 計畫目的計畫目的計畫目的計畫目的
本研究主要延續民國 96-99 年度之研究成果，除了持續進行臺 18、
臺 21 線之災損、搶修與復建工程資料進行蒐集調查外，並將延續前一 期研究成果，希望透過持續資料的更新及邏輯斯迴歸模式，針對崩塌 區位、崩塌量體、土砂災害及區域降雨量，提升、加強與改善現有風 險管理的精度。並針對崩塌潛勢高低，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。在本工作中亦期望研擬合適之 山區道路災後調查表格，以提高研究因子資料蒐集之效率，並針對災 後道路應變計畫進行檢討並提出未來改進對策，以發揮災時應變效率。
1.2 計畫範圍與工作項目計畫範圍與工作項目計畫範圍與工作項目計畫範圍與工作項目 1.2.1 計畫範圍計畫範圍計畫範圍計畫範圍
全國各山區道路皆有其特殊之自然環境、地質條件、水文特性、
交通運輸、人文特性等條件因素，而考量前述之特性對山區道路邊坡 之穩定狀況皆有其影響之狀況下，實在無法建置一套全國山區道路邊 坡通用之道路崩塌監測預警自動化系統，以及適合各地區應用之邊坡 崩塌預測方式與可行之因應對策。因此，建構以統計方法為基礎的山 區道路邊坡崩塌風險管理模式，則成為目前相關研究主要發展的方向。
有鑑於此，本研究延續前期 96~99 年之研究計畫，持續針對臺 18 線與臺 21 線各路段之歷史道路邊坡災害資料進行蒐集，並於重大災害 發生後實施現地調查，並將災害資料進行危害度分析與易致災性分 析，進而持續規劃臺 18 線與 21 線各類型易致災路段之監測系統、應 變計畫，並檢討道路快速搶險機制，希望能夠將成果落實應用在相關 管理及工程基層單位。亦期望透過管理模式的建立，可以有效瞭解山 區道路易致災路段之災害潛勢、風險，以作為道路管理機關維護管理 之參考依據，並提高整體管理的效益，給予山區道路使用者更安全且 可靠的使用環境，以減少不必要之災損發生。
1-3
1.2.2 工作項目工作項目工作項目工作項目
本計畫為期四年(100~103 年度)，本年度(民國 100)為第一年，針 對臺 18 線與臺 21 線預期完成的工作項目如下：
1. 國內山區道路災害類型彙整、分類與特性分析 (1)山區道路災害類型
(2)山區道路災害資料建置 (3)山區道路災害特性分析
2. 國內山區道路易致災路段之分類及調查表格製作 (1)山區道路易致災路段之分類
(2)山區道路調查表格製作
3. 國內山區道路各類型易致災路段之危害度分析 (1)山區道路崩塌潛勢因子
(2)各類型山區道路易致災路段之危害度分析 4. 國內山區道路各類型易致災路段之易致災性分析
(1)臺 18 線與臺 21 線脆弱性因子調查分析 (2)各類型山區道路易致災路段之易致災性分析 5. 國內山區道路各類型易致災路段之監測系統規劃
(1)國內道路邊坡監測系統案例
(2)山區道路各類型易致災路段之監測系統規劃 6. 國內山區道路各類型易致災路段之應變計畫
(1)國內山區道路災害應變機制與計畫 (2)山區道路易致災路段之應變計畫
1-4
7. 國內外道路快速搶險機制回顧與檢討
第二(民國 101)年度為延續第一年之研究成果，整合研發適合國內 區域性道路封路預警模式，且選定易致災路段作為山區道路易致災路 段封路預警監測系統示範。該年度之工作項目規劃如下所述：
1. 持續蒐集山區道路災害案例，並分析探討其發生原因與特性。
2. 針對臺 18 及臺 21 線進行災害事件之調查，並建置山區道路歷史災 害資料庫。
3. 編撰山區道路易致災路段調查手冊(草案)。
4. 針對臺 18 及臺 21 線進行易致災性分析及風險評估。
5. 研提山區道路易致災路段監測預警模式。
6. 山區道路易致災路段應變機制檢討與改進方案。
第三(民國 102)年度為本計畫延續第二年之研究成果，進行臺 18 線與臺 21 線山區道路資料蒐集，訂定預警監測系統之管理值，擬定應 變計畫之標準作業程序。該年度預期完成的工作項目如下：
1. 持續蒐集山區道路災害案例，並分析探討其發生原因與特性。
2. 針對臺 18 及臺 21 線進行災害事件之調查，並建置山區道路歷史災 害資料庫。
3 進行臺 18 線與臺 21 線之山區道路易致災路段管理值訂定。
4. 架構山區道路易致災路段預警封路應變資訊管理系統雛形。
5. 山區道路易致災路段應變計畫檢討與標準作業程序擬定。
第四(民國 103)年度為延續第三年之研究成果，檢討國內山區道路 各類型易致災路段之管理值檢討，建置簡易型之山區道路封路預警資 訊管理系統，進行山區道路易致災路段應變模擬演練。該年度預期完 成的工作項目如下：
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1. 持續蒐集山區道路災害案例，並分析探討其發生原因與特性。
2. 針對臺 18 及臺 21 線進行災害事件之調查，並建置山區道路歷史災 害資料庫。
3. 進行臺 18 線與臺 21 線之山區道路易致災路段管理值檢討。
4. 建置簡易型山區道路易致災路段預警封路應變資訊管理系統。
5. 山區道路易致災路段應變模擬演練。
1.3 計畫執行進度計畫執行進度計畫執行進度計畫執行進度
根據各項工作內容，本年度(100 年度)工作進度說明如下。
表 表 表
表 1-1 計畫執行進度表計畫執行進度表計畫執行進度表計畫執行進度表(100 年度年度年度年度) 第
1 月
第 2 月
第 3 月
第 4 月
第 5 月
第 6 月
第 7 月
第 8 月
第 9 工作項目 月
10002 10003 10004 10005 10006 10007 10008 10009 10010
備 註
1.國內山區道路災害類型彙整、
分類與特性分析
2.國內山區道路易致災路段之分 類及調查表格製作
3.國內山區道路各類型易致災路 段之危害度分析
4.國內山區道路各類型易致災路 段之易致災性分析
5.國內山區道路各類型易致災路 段之監測系統規劃
6.國內山區道路各類型易致災路 段之應變計畫
7. 國內外道路快速搶險機制回 顧與檢討
8.報告撰寫
工作進度估計百分比 (累積數)
10 20 30 45 55 65 80 90 100
1-6
1.4 研究方法及進行步驟研究方法及進行步驟研究方法及進行步驟研究方法及進行步驟
本研究針對臺 18 線與臺 21 線，蒐集民國 85 至今發生之歷史山區 道路邊坡災害資料，建立山區道路災害資料庫，並將兩線道之山區道 路災害類型進行統計分析及分類整理，進而進行各路段的危害度分析 與易致災性分析。計畫中並規劃製作「山區道路調查表格」，以利於災 害發生後能夠具有一致性的現地調查項目。為了能有效蒐集道路災害 資料，除了由公路防救災資訊系統查詢因災害發生或雨量達到警戒值 而封閉之路段外，並向各工務段索取轄區內道路災害清冊，同時於防 汛期前與颱風災害過後派員至兩線道路現地進行調查。
在第一年規劃之執行步驟中，首先透過相關資料之蒐集彙整與現 地調查作業，將山區道路資料予以建檔，並持續擴充既有之道路邊坡 災害資料庫，利用已建檔之相關資料，進行危害度分析與易致災性分 析，建立兩線道路之易致災性分析模式。並應用分析所得之各路段易 致災性協助提擬適合國內區域性道路邊坡監測預警系統之崩塌判定與 預警參考基準值，硏擬易致災路段之應變計劃，並對國內、外道路快 速搶險機制回顧與檢討。計畫執行之第二、三年間，除持續擴建道路 邊坡災害相關資料庫外，亦擬透過整合第一年期蒐集彙整之相關文獻 與現地調查之經驗，編撰山區道路易致災路段調查手冊(草案)。除此之 外，將持續統計分析崩塌事件與各山區道路崩塌潛勢因子之關係式，
以及崩塌機率與現地降雨之關係式，並藉以開發不同降雨強度下道路 邊坡崩塌潛勢分析模式。最後期擬透過選定之研究對象進行相關成果 之驗證作業，並依據驗證結果予以修正。在計畫執行之最後一年度，
期擬透過「山區道路易致災路段應變模擬演練」之辦理，確實推廣本 計畫編定之山區道路易致災路段調查手冊(草案)與山區道路易致災路 段應變計畫標準作業程序(草案)，以及開發建置區域道路邊坡災損與主 要山區道路致災因子資料庫系統等相關研究成果。
本研究主要工作在於透過山區道路災害歷史資料的蒐集與統計，
將崩塌地相關之自然環境影響因子、人為環境影響因子以及其他影響 因子等致災資料予以彙整及分析，透過統計分析結果與地理資訊系統
1-7
之結合，可以有效將山區道路各路段依照危害度與易致災性分類，並 藉由具體之圖形化介面的展示，將可提供山區道路管理單位更清晰的 道路環境之瞭解。
1.5 預期成果預期成果預期成果預期成果、、、、效益及其應用效益及其應用效益及其應用效益及其應用 1. 預期成果預期成果預期成果預期成果
(1)臺 18 線與臺 21 線山區道路災害特性與危害度。
(2)臺 18 線與臺 21 線易致災路段調查成果。
(3)臺 18 線與臺 21 線山區道路易致災路段監測系統規劃。
(4) 國內外山區道路各類型易致災路段應變計畫。
(5)國內外道路快速搶險機制回顧與檢討。
2. 效益效益效益效益
(1)了瞭解山區道路對風險程度外，對於整體山區道路搶救災的整體 應變計畫有所瞭解與提出改善建議，做為公路管理機關應變之用。
(2)透過管理模式的建立，可以有效瞭解易致災路段之災害潛勢，作 為道路管理機關維護管理之參考依據。
(3)提高整體管理的效益，並給予山區道路使用者更安全且可靠的使 用環境與對於災害發生的瞭解，以減少不必要之災損發生。
3. 應用應用應用應用
(1)本計畫之建議未來之監測管理系統將可提供公路總局及相關單位 在山區道路坡地災害防治之參考與應用。
(2)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。
1-8
2-1
第二章 第二章 第二章
第二章 國內山區道路災害類型彙整 國內山區道路災害類型彙整 國內山區道路災害類型彙整、 國內山區道路災害類型彙整 、 、 、分類與特性分析 分類與特性分析 分類與特性分析 分類與特性分析
2.1 山區道路災害彙整山區道路災害彙整山區道路災害彙整山區道路災害彙整
臺灣於 921 大地震後，地層滑動及山坡地土壤鬆動情形嚴重，加 上近年來山坡地受到人為開發的破壞，導致山坡地水土保持措施喪失 其功能，每遇豪雨極易造成土石流、山坡地滑動等災害。在民國 83~84 年歷經 9 個颱風及花蓮地震，發現省道公路護坡以駁坎破壞為多。於 民國 86 年溫妮颱風、88 年 921 大地震及 89 年期間發生之地震統計，
省、縣鄉道公路清除坍方及修整護坡駁坎等養護工程數量最多。一般 而言，颱風或豪雨所造成之災損大部份皆集中於山區。依據國家災害 防救科技中心整理歸納近年來經篩選去除非颱風豪雨所造成的道路崩 塌事件，統計民國 89 至 96 年各道路歷史發生崩塌的災點數，如圖 2.1，
為過去災點數超過 10 個以上的省道。
圖圖
圖圖 2.1 道路邊坡災害歷史的災點統計道路邊坡災害歷史的災點統計道路邊坡災害歷史的災點統計道路邊坡災害歷史的災點統計
資料來源：國家災害防救科技中心
民國 88 年 921 大地震在中部地區造成重大災難，山坡地亦因地震 影響，導致一夕之間出現廣大面積之崩塌。根據農委會在地震前後所 做崩塌地之調查，臺灣地區山坡地崩塌處數量從 2,500 多處增加為 22,000 多處，崩塌面積也從 8,000 多公頃增加到 11,000 多公頃。過去
2-2
的三年中，鬆動的土石受到豪大雨及餘震擾動的影響，新增崩塌地達 800 多處，崩塌面積也增加約 1,200 多公頃。崩塌地之土石受到降雨逕 流的沖刷，崩落之土石逐漸流入野溪、河川，除造成河川水質惡化外，
亦是引發土石流之主因之一(周彥士，2006)。
民國 85 年賀伯颱風侵襲臺灣後，隨之而來的 88 年 921 大震、90 年桃芝納莉颱風的侵襲，到民國 93 年 72 水災，民國 94 年的海棠颱風，
民國 96 年 0609 水災，到民國 97 年 7、8 月間近乎每週一個侵臺的強 烈颱風(卡玫基、鳳凰、辛樂克、薔蜜)所挾帶的豪雨所產生的崩塌、地 滑與土石流已成為臺灣山區環境坡地災害的重要代名詞。民國 98 年莫 拉克颱風對南部臺 20、臺 21、臺 24、臺 27 及臺 28 等省道造成嚴重的 崩塌災害，更影響到山區居民避難與後續救助的問題。然而颱風豪雨 所帶來的影響，不僅對住戶生命財產安全構成嚴重威脅，亦對居住山 區居民賴以維生的聯外道路影響甚大，極易形成孤島地區。
根據公路總局統計，臺灣山區易致災路段從北而南分布甚多，以 臺 1、臺 2、臺 7、臺 8、臺 9、臺 11、臺 14、臺 16、臺 18、臺 20、
臺 21、臺 23 及臺 26 每逢大雨便易致災之區位，如表 2-1 所示(交通部 公路總局公路資訊易落石坍方路段表，2011)。
表 表表
表 2-1 公路總局轄區易落石及坍方危險路段彙總表公路總局轄區易落石及坍方危險路段彙總表公路總局轄區易落石及坍方危險路段彙總表公路總局轄區易落石及坍方危險路段彙總表
縣市 縣市 縣市
縣市 路名路名路名 路名 起迄樁號起迄樁號 起迄樁號起迄樁號 起迄地點起迄地點起迄地點起迄地點 易發生危險災害情形易發生危險災害情形易發生危險災害情形易發生危險災害情形 新北市 臺 2 線 77K+000~114K+011 瑞芳~北宜縣界 部份路段遇豪大雨後會有零
星落石及坍土 桃園縣 臺 7 線 22K+850~61K+719 羅浮~西村(縣界)
因所屬地段地質不穩定，遇大 雨易發生邊坡落石，部份路段 路基下陷、土石流
臺中市 臺 8 線 37K+500~62K+889 馬崙~德基
921 震災引起大規模崩塌，地 質脆弱不穩定，遇大雨易邊坡 落石、路基下陷及土石流，目 前交通阻斷封閉
臺中市 臺 8 甲線 0K+000~16K+866 壩新~德基
921 震災引起大規模崩塌，地 質脆弱不穩定，遇大雨易邊坡 落石、路基下陷及土石流，目 前交通阻斷封閉
南投縣 臺 14 線 60K+150~74K+400 埔里~霧社(蜈蚣里~
人止關)
邊坡地質不穩定，遇大雨易發 生坍方、土石流及零星落石；
另河床淤積沖刷掏空路基之虞
2-3
縣市 縣市 縣市
縣市 路名路名路名 路名 起迄樁號起迄樁號 起迄樁號起迄樁號 起迄地點起迄地點起迄地點起迄地點 易發生危險災害情形易發生危險災害情形易發生危險災害情形易發生危險災害情形 南投縣 臺 16 線 35K+000~41K+253 地利~孫海橋 邊坡地質不穩定，遇大雨易坍
方及零星落石
南投縣 臺 21 線 119K+000~145K+032 神木村~合社 邊坡地質不穩定，遇大雨易坍 方、零星落石及土石流 宜蘭縣 臺 9 線
111K+650~123K+900 140K+350~142K+280 148K+450~154K+500
蘇澳鎮~東澳村 東澳村~南澳鄉 南澳鄉~和平村
因所屬路段地質不穩定，遇大 雨易邊坡落石，部份路段路基 下陷
花蓮縣 臺 9 線 164K+050~190K+900 和仁村~三棧村
因所屬路段地質不穩定，遇大 雨易邊坡落石，部份路段路基 下陷
花蓮縣 臺 8 線 69K+100~188K+240 大禹嶺~太魯閣
因所屬路段地質不穩定，遇大 雨易邊坡落石，部份路段路基 下陷
花蓮縣 臺 14 甲線 33K+100~41K+330 合歡山莊~大禹嶺
因所屬路段地質不穩定，遇大 雨易邊坡落石，部份路段路基 下陷
嘉義縣 臺 18 線 42K+800~45K+000 番路鄉巃頭附近 部 分 路 段 因 邊 坡 地 質 不 穩 定，遇大雨易坍方落石 嘉義縣 臺 18 線 59K+000~78K+450 阿里山鄉十字路附近 部 分 路 段 因 邊 坡 地 質 不 穩
定，遇大雨易坍方落石 高雄市 臺 20 線 67k+200-146k+550 甲仙鄉-桃源鄉
邊坡地質不穩定，遇大雨易邊 坡落石，部份路段路基下陷、
土石流 高雄市 臺 21 線 214k+920-233k+500 那 瑪夏鄉 民族村 -甲
仙鄉關山村
因所屬路段地質不穩定，遇大 雨易造成邊坡坍方、落石 屏東縣 臺 1 線 447k+900-459k+800 南勢湖-楓港 部分路段因邊坡地質不穩
定，遇大雨易坍方落石 屏東縣 臺 9 線 455k+000-472k+000 壽卡-新路 部分路段因邊坡地質不穩
定，遇大雨易坍方落石 屏東縣 臺 26 線 3k+500-7k+450 楓港-海口 部分路段因邊坡地質不穩
定，遇大雨易坍方落石 臺東縣 臺 9 線 357k+000-439k+100 鹿鳴橋附近-南興 邊坡地質不穩定，遇大雨易坍
方落石
臺東縣 臺 11 線 135k+850-153k+500 金樽-杉源 邊坡地質不穩定，遇大雨易坍 方落石
臺東縣 臺 23 線 20k+000-22k+400 東源鄉北源村 邊坡地質不穩定，遇大雨易坍 方落石
臺東縣 臺 20 線 147k+150-184k+200 啞口-霧鹿
因所屬地段地質不穩定，遇大 雨易邊坡落石，部份路段路基 下陷、土石流
由表 2-1 的事件資料可看出，災害多發生於地質不穩定及易崩塌落 石之危險路段上，表示這些道路只要每逢颱風豪雨，便具有崩塌的危 險。一般而言，道路邊坡破壞可分上邊坡與下邊坡，上邊坡一般為挖 方邊坡，下邊坡一般為填方邊坡，無論開挖之規模與範圍，均可能因
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自然或人為因素之交互作用產生災害。而山坡地坍方造成之工程設 施、保全對象傷亡之災害，其主要破壞模式可概分為沖刷及崩塌二大 類。沖刷破壞則是因為邊坡在雨水之衝擊與沖蝕作用下，沿坡面逕流 方向形成無數蝕溝，若未加以任何防護措施，蝕溝逐漸擴大，若延伸 至坡趾即造成坡面之陷落或坍滑。而邊坡崩塌依據運動型態區分為墜 落(fall)、傾覆(topple)、滑動(slide)、側移(spreads)及流動(flow)等五種 基本類型，如兩種類型以上同時或先後發生則為複合型。
1. 墜落墜落墜落墜落
一般多發生於較陡的岩石邊坡，大小不一的岩塊自上至下崩 落。易產生落石的岩層必然具有不良地質材料及地質構造。例如膠 結不良、節理發達，造成弱面發育進而切割岩體，導致落石之發生。
硬岩下含軟弱層時亦會發生這種現象。近乎直立的土坡，由於缺乏 側向支撐，形成坡頂張力裂縫並逐漸向下發育，亦可能導致崩落。
2. 傾覆傾覆傾覆傾覆
由單一或數個岩塊或土塊向前倒坍而破壞，包含三種傾倒型 式：撓曲傾倒(flexural toppling)、塊體傾倒(block toppling)、塊體撓 曲式傾倒(block flexural toppling)。傾倒型破壞常由於坡址處之開 挖，或河岸之沖刷，加上塊體或土塊裂縫中之水壓力、和岩塊或土 塊之自重(如塊體過度傾斜使重心超過塊體之趾部)，產生相對於塊體 趾部之曲動彎矩而倒坍破壞。傾倒與崩落發生之原因雖然不同，但 破壞發生後現場之特徵則很類似。
3. 滑動滑動滑動滑動
岩體或土體於失穩作用下，沿破壞面發生滑動。滑動面可能為 平面、圓弧或不規則面，多發生於岩屑、岩堆等鬆散崩積層構造或 傾向於坡面，地層間含有軟弱夾層之地質構造因道路開挖出現自由 端。例如岩坡之順向層破壞或土坡之圓弧破壞等。此外，坡面逕流 嚴重沖刷亦可能發生淺層滑動破壞。
2-5
4. 側移側移側移側移
側移破壞發生、岩塊破碎後，幾乎是水平方向的滑動，漸次向 側向擴展以致崩塌破壞之類型。發生於崩坍區域內之破壞，並無明 顯之控制剪力面或塑性流區；乃因地底下之軟弱的土壤或岩層，受 到震動造成液化或塑性流動(plastic flow)，使上層之土壤或岩石斷裂 下陷、移動、旋轉、流動及擠出地面。此類型之特徵為上層物體有 些垂直下沉，而下層之塑性體被擠出至地面。
5. 流動流動流動流動
山坡上之岩體或土體於環境因素影響下產生流動之狀態。一般 多為颱風、豪雨誘發的破壞，惟有時亦可能因山谷洪水暴漲沖刷引 致坡體坍塌與水混合而形成者(陳冠華，2010)。
臺灣地區道路邊坡地質狀態複雜，綜合上述邊坡崩塌破壞運動型 態，道路邊坡崩塌分類參考目前較通行者為美國交通研究委員會 (TRB，"Landslides Investigation and Mitigation"Special Report 247，1996) 之分類方式。一般而言，自然邊坡崩塌破壞之所有型式均可用材料及 運動類型兩個名詞分別予以簡化歸類並加以描述。依據型態所列簡要 分類：首先描述材料，可區分為岩層(rock)、岩屑(debris)及土壤(soil)，
岩層較完整與尚未移動之堅硬塊體。工程土壤則區分岩屑與土壤，岩 屑為粗粒料含量達到一定比例，如大於 2 毫米粒徑含量在 20~80%之 間，但其他仍小於 2 毫米者，土壤則為含有小於 2 毫米粒徑之材料達 80%以上者。再者則描述崩塌運動類型，邊坡崩塌依據運動型態如同前 述區分為墜落、傾覆、滑動、側移及流動此五種基本類型，若兩種類 型以上同時或先後發生則為複合型。
由上可知，坡面的崩壞形式相當多，但由於誘發崩塌的理論因子 相當複雜，可以歸納以下說明，崩塌係指構成邊坡之土體或碎屑，受 自然與人為因素影響失去平衡，在重力作用下沿斜坡面發生向下或向 外運動者稱之。破壞過程滑動體多遭受嚴重破壞，呈分崩離析狀，且 滑動面於滑動後裸露於地表或易於判斷其位置。
2-6
而導致崩塌發生的因素，一般可分為潛因(inherent causes)與誘因 (initiating causes)。潛因是指坡地本身的基本條件，主要由地質與地形 等自然因子所組成；誘因則泛指可誘發坡地崩壞之外在因素，如颱風、
降雨、地震、人為擾動等，當土壤或岩石的抗剪強度不足以支撐上覆 重量時，便會發生崩塌，而土壤或岩石的抗剪強度主要隨著加壓的速 率、溫度、圍壓、孔隙水壓，以及岩層或邊坡的大小和形狀而改變。
崩塌的發生可能是因為物體吸收水分，或是邊坡上方的承載量增加，
因而導致剪應力增加，也可能原來的邊坡工程開挖或河流切割坡腳，
致使坡度增加而威脅邊坡的穩定度。有許多學者試圖建立模式推估崩 塌地在空間上分佈的特徵，以危害度與易致災性進行災害風險分析，
主要考量的因子包括各路段的地質、植生、坡度、坡向、溪流區位等。
2.2 山區道路災害資料分類山區道路災害資料分類山區道路災害資料分類山區道路災害資料分類
臺灣山區道路災害之發生大都由於自然因素(道路邊坡坡度、邊坡 坡向、地層條件、溪流區位、土石流潛勢溪流、崩塌地、植生狀況、
累積崩塌次數及降雨量等)及人為因素(工程設施、保全對象)交互作 用，甚少單一原因，亦即危害度與脆弱性因子的交集。由歷年重大道 路災害案例中可發現，山區道路災害類型主要在於上邊坡土石滑落、
坍方等地質災害造成交通阻斷。下邊坡坍方、河流沖刷導致路基下陷 或缺口、路基流失。造成災害的主因為颱風、豪雨、等自然力，導致 工程設施及保全對象之損害或傷亡。
2.2.1 地質與地形對邊坡的影響地質與地形對邊坡的影響地質與地形對邊坡的影響地質與地形對邊坡的影響
邊坡往往因地質、地形或自然環境因素等，造成破壞或滑動，而 滑動規模與頻率，依據邊坡本身條件與外在環境影響而有所不同，然 而不論規模大小或滑動頻繁的邊坡，都會在下邊坡或崖堆上形成堆積 物，這些原本在邊坡上的岩石，經過物理或化學等風化程序後，經由 滾動、滑動或崩塌等重力作用向低處位移，形成無一定形狀與大小的 堆積物，這些堆積物可稱為崩積土。崩積土的組織極不規則，其成分，
2-7
大者如礫石，細者為沈泥、黏土，甚至含有機物，其性質變化極大且 又難測定，取樣困難極大。其內部，甚為疏鬆，極易聚集流水；其表 面，因風化及植物之生長，難於透水，因此易於產生較高水壓，不利 於邊坡穩定。
另一個重要的因子即地形，而褶皺將影響地形的發育，造成岩層 傾斜及產生岩體之破裂面等。產生破裂面的原因很多，不論其成因為 何，破裂面的發育對於邊坡的穩定性皆為負面的影響，如降低岩體強 度、造成沉陷現象、提供滑動面、造成岩體破碎等。此外，開口將使 水分容易進入岩體中，不但增加水壓，也加速了風化作用。岩層層面 的位態常與邊坡坡面位態形成不同的坡型，包括順向坡、逆向坡與斜 交坡，而不同坡型的邊坡其穩定程度並不相同，地滑數量與順、逆向 坡關係如圖 2.2 所示。順向坡可能發生平面滑動，其坡度較緩，逆向坡 可能發生落石，其坡度較陡。斜交坡一般而言，較為安全。
14%
34%
52%
逆向坡 順向坡 不詳
圖圖
圖圖 2.2 地滑與地層傾斜方向關係之統計地滑與地層傾斜方向關係之統計地滑與地層傾斜方向關係之統計地滑與地層傾斜方向關係之統計(楊佳勳楊佳勳楊佳勳楊佳勳，，，，2001) 2.2.2 坡度對邊坡的影響坡度對邊坡的影響坡度對邊坡的影響坡度對邊坡的影響
一般而言，坡度愈大其邊坡之穩定性愈低。以溪頭地區為例：平 均坡度於 35 度以下之邊坡，其崩塌受累積雨量影響較不顯著，平均坡 度於 40 度以上之邊坡則相當顯著，且於累積雨量超過 300mm 時發生 大量崩塌(林銘郎，2003)。水土保持局針對長期坡度與坡地災害資料的
2-8
影響關係調查，將臺灣地區坡度分為六級，如表 2-2 所示。一般而言，
對於第 3~5 級坡較易發生災害(傾斜百分比介於 25%~100%)，原因在於 在此區間土層穩定性較差，易受降雨及地震的影響而造成災害。
表 表 表
表 2-2 水土保持手冊坡度分級水土保持手冊坡度分級水土保持手冊坡度分級 水土保持手冊坡度分級
坡度級 傾斜角度(度) 傾斜百分比(%) 備註 1 θ<5。 <10 平坦 2 5。≦θ<15。 10≦P<25 小起伏 3 15。≦θ<25。 25≦P<45 丘陵地 4 25。≦θ<35。 45≦P<70 山坡地 5 35。≦θ<45。 70≦P<100 山地
6 θ≧45。
P≧100
陡峭2.2.3 水對邊坡的影響水對邊坡的影響水對邊坡的影響水對邊坡的影響
降雨與破壞的關係有很明顯的關連性。降雨所產生的地表水及地 下水，會使邊坡的孔隙水壓升高，促使邊坡表面風化層或崩積層產生 變動，進而造成崩塌。近年來因全球氣候變遷，造成各地氣候型態改 變，導致災情更甚。降雨時，雨水對裸露之地面產生衝擊形成逕流，
造成地表土層之流失、鬆動與侵蝕。部分雨水經由地面孔隙滲入土層，
地下水位上升，孔隙水壓與滲流水壓增加，不飽和土壤因雨水滲入而 飽和時，土體自重增大，凝聚力折減而產生山坡地滑動。另由於持續 降雨，大量雨水經由山溝野溪流至河川，受地形、地質、坡度因素，
如河床坡度陡峭使水流加速，侵蝕力增大，使下邊坡支撐力喪失，而 向上游侵蝕，河川水流經凹岸時流速加快於凹岸地形或離心漩渦水流 沖刷凹岸，導致坡趾穩定破壞坡面坍滑，路基崩塌，如表 2-3 所示(蔡 岱佑，2007)，各種破壞型式照片如圖 2.4 所示。
邊坡穩定受控於孔隙水壓分佈，而孔隙水壓分布又明顯受到坡地 水文地質特性以及降雨造成地下水流動變化之影響。Terzaghi 於 1936 首先提出有效應力的觀念，當孔隙水壓上升則有效應力下降，不僅降 低土壤的抗剪強度，也增加了其下滑力，進而影響邊坡穩定的程度。
2-9
表表表
表 2-3 水對邊坡不利之影響水對邊坡不利之影響水對邊坡不利之影響水對邊坡不利之影響 破壞類型
破壞類型 破壞類型
破壞類型 破壞原因破壞原因破壞原因破壞原因 主要特徵主要特徵主要特徵主要特徵 漫地流造成
路基流失
排水溝阻塞
紐澤西護欄阻礙水流使 水量集中造成沖蝕
水 流 遇 紐 澤 西 護 欄 缺 口 時，路面大量逕流及傾洩 而出，造成水力沖蝕，使 路基留失。
地表沖蝕 坡面植生不佳，岩石裸露 上邊坡缺乏適當的排水 系統
坡趾無尾溝沖蝕破壞
邊 坡 在 雨 水 之 沖 蝕 作 用 下形成沖蝕溝，若未適當 處理，蝕溝延伸至坡趾造 成坡面之坍滑。
向源侵蝕 河床邊坡陡峭使水流速 加大，侵蝕力增大，使下 邊坡支撐力喪失，而逐階 向上游侵蝕
常發生於谷地，且為流水 匯集之處，產生邊坡滑動 的循環破壞模式，使谷地 切割產生向源侵蝕。
凹岸沖蝕 河川水流經凹岸（即供擊 岸）時，流速加快，於凹 岸地形成離心渦漩水流 沖刷凹岸
河 川 凹 岸 之 路 基 遭 河 水 沖刷，使得路基崩塌、路 寬 縮 小 ， 甚 至 因 基 礎 淘 刷，引起破壞的現象。
淺層滑動 地下水位以上的邊坡因 降雨入滲形成飽和浸潤 帶，基質吸力因而降低、
導致凝聚力折減並形成 無限長邊坡之淺層滑動
多發生於土層或岩土界 面間，一般淺層破壞之深 度不會超過三公尺破壞 面平形於邊坡，一般可以 無限長之邊坡破壞模式 代表。
資料來源：行政院公共工程委員會，2006，臺灣地區山區道路規劃設計參考手冊
2-10
(a)地表沖蝕 (b)向源侵蝕
(c)凹岸沖蝕 (d)淺層滑動
圖圖
圖圖 2.3 水對邊坡造成各種破壞類型水對邊坡造成各種破壞類型水對邊坡造成各種破壞類型水對邊坡造成各種破壞類型 2.2.4 人為開發對邊坡的影響人為開發對邊坡的影響人為開發對邊坡的影響人為開發對邊坡的影響
臺灣地質構造脆弱，環境因素複雜且受到人為開發、管理不善等 人為因素之影響，山區道路施工常因開挖造成坡度甚陡之邊坡，開挖 過程中將坡腳切除使得岩塊失去支撐，或將堅硬的岩塊炸得支離破 碎，凡此種種施工行為都會提高該路段崩塌發生的可能性。一旦山區 道路進行興築，開發常伴隨著大量的挖填方，若坡地填方區未加以滾 壓夯實，內部較不穩定且鬆動，易產生路基下陷或缺口。因此山區道 路建設災害之發生，綜合而言是由於各種自然因素包括降雨、地形、
地質、地貌、水文、土壤植被等潛在影響，與工程設施開發等人為因 素之共同作用所導致。
統計邊坡崩塌種類，如圖 2.4 所示。圖中顯示崩塌最多為自然邊坡
2-11
佔 56％，其次是挖土造成邊坡損壞佔 19%，另外不當挖填土佔了 15%，
由統計數據知自然邊坡崩塌佔多數，與一般認為自然邊坡是最安全之 理念不盡相同(楊智光，2002)。
圖圖圖
圖 2.4 邊坡崩塌的種類統計邊坡崩塌的種類統計邊坡崩塌的種類統計(楊智光邊坡崩塌的種類統計 楊智光楊智光，楊智光，，，2002)
造成邊坡的破壞主要原因之ㄧ是降雨，就邊坡的穩定性來看，地 下水的存在會增加土層的自重，增加土層的下滑力；如果地下水潤濕 黏土，使其泥化及軟化，又使黏土礦物吸水膨脹，大大降低土層的剪 力強度，使邊坡的穩定性大為降低。同時降雨則是觸發邊坡崩滑最重 要的因素，因降雨會有一部份雨水形成地表的逕流，在地表沖刷坡腳，
使邊坡變高、變陡，而降低穩定度(潘國樑，2007)。
2.3 山區道路災害特性分析山區道路災害特性分析山區道路災害特性分析山區道路災害特性分析 2.3.1 研究區研究區研究區研究區莫拉克事件資料分析莫拉克事件資料分析莫拉克事件資料分析 莫拉克事件資料分析
本計畫之研究範圍臺 18 線與臺 21 線，為構成玉山景觀公路之主 要交通系統，為中部地區聯絡山區重要景點，在觀光運輸上扮演相當 重要角色。故本研究選擇其中臺 18 線及臺 21 線作為分析對象，圖 2.5 與圖 2.6 分別為該兩線山區道路之衛星影像圖。
2-12
圖 圖圖
圖 2.5 臺臺臺 18 全線臺 全線全線全線 SPOT 衛星影像圖衛星影像圖衛星影像圖衛星影像圖
圖圖圖
圖 2.6 臺臺臺 21 全線臺 全線全線全線 SPOT 衛星影像圖衛星影像圖衛星影像圖衛星影像圖
2-13
在臺灣多數的山區道路中，以臺 14、臺 18、臺 20、臺 21 災害特 別多。過去幾年省道臺 18 線阿里山公路與臺 21 為歷年研究資源投注 之山區道路，但缺乏整合，加上近年來多次颱風降雨中心集中在這兩 條道路的山區，造成道路上邊坡植被遭破壞影響土壤穩定性誘發崩 塌。野溪水流沖刷造成道路下邊坡的基腳流失，導致路基塌陷與坡面 崩落的現象甚多。
民國 98 年莫拉克颱風侵襲臺灣，降下的驚人雨量於臺灣地區的山 坡地發生嚴重走山及崩塌等大量的土石災害，土石流、地滑等現象在 山區坡地隨處可見。本計畫利用取得之衛星影像資料，分析臺 18 線及 臺 21 線之莫拉克颱風崩塌範圍分佈，套疊全臺集水區分佈圖，以單一 次集水區為單位逐一切取沿線通過區域之資料庫數據，其範圍如圖 2.7 所示。根據相關文獻指出崩塌的發生，取決於驅動因子(即降雨特性參 數)與地文及地質條件，如坡度、地質等交互影響而發生。本研究參考 水土保持手冊之坡度分級(詳見表 2-2)，經整理統計各級坡度下崩塌比 例，如圖 2.8 所示，並根據 Lee 等人(Lee, 2001)參考 1997 年 UBC 規範 (ICBO, 1997)及 NEHRP 分類所建立的臺灣地盤特性分類圖，如表 2-4，
此一分類已初步整理臺灣地區四大類地盤特性，整理各分類下崩塌比 例如圖 2.9 所示。選取驅動因子如降雨強度、累積雨量進行分類，初步 統計其崩塌比例如圖 2.10~11 所示。然而崩塌之發生並非單一地質條件 抑或單一降雨特性參數所造成，而是由降雨特性參數、地文、地質條 件等重要致災因子之交互影響而產生。
本計畫初步選取各坡度分級及地盤分類進行組合，組合如表 2-5，
將崩塌資料庫之數據進行分組，並分別以累積雨量及降雨強度作為驅 動因子，統計其崩塌比例。例如，圖 2.12 表示為第 1 級坡度與 B~E 類 地質之組合。以降雨強度作為驅動因子之崩塌比例，總計以降雨強度 為驅動因子者之組合有 24 組，如圖 2.13~圖 2.18。以累積雨量為驅動 因子者之組合有 24 組，如圖 2.19~圖 2.23。此一分組方法可適度表示 驅動因子及內在環境條件等各種不同組合下之崩塌災害發生狀況，前 述組合為初步選定之一，並非指為臺 18 線及臺 21 線僅此二種因子之
2-14
組合。上述分析顯見對於大規模災害，崩塌因子與坡度具有高度相關 性，尤其對於第 3~4 級坡度(15。~35。)。不論對於降雨強度或累積雨量，
皆顯示出崩塌率隨著驅動因子升高而提升。而根據地質之分類結果顯 示，在此類大規模災害事件下，地質與崩塌之相關性則較不明顯，除 E 類(沉積層或軟泥層)多類屬於坡度較緩 1、2 級坡之外，其他皆有高致 災之可能。
圖 圖 圖
圖 2.7 崩塌資料庫選取範圍表崩塌資料庫選取範圍表崩塌資料庫選取範圍表崩塌資料庫選取範圍表
2-15
表表
表表 2-4 地盤分類圖地盤分類圖地盤分類圖(Lee et al., 2001) 地盤分類圖 Site Class 說明
B 一般岩石
C 軟弱岩石及緻密土壤
D 堅硬土壤
E 沉積層或軟泥層 表
表表
表 2-5 地文地文地文、地文、、地質組合、地質組合地質組合 地質組合 坡度(1~6級) 1級坡度
B地盤
2級坡度 B地盤
3級坡度 B地盤
4級坡度 B地盤
5級坡度 B地盤
6級坡度 B地盤 1級坡度
C地盤
2級坡度 C地盤
3級坡度 C地盤
4級坡度 C地盤
5級坡度 C地盤
6級坡度 C地盤 1級坡度
D地盤
2級坡度 D地盤
3級坡度 D地盤
4級坡度 D地盤
5級坡度 D地盤
6級坡度 D地盤
地盤分類
(B ~
D 類
)
1級坡度E地盤
2級坡度 E地盤
3級坡度 E地盤
4級坡度 E地盤
5級坡度 E地盤
6級坡度 E地盤
圖圖
圖圖 2.8 峬坡度分級峬坡度分級峬坡度分級峬坡度分級 圖圖圖圖 2.9 峬地質分類峬地質分類峬地質分類峬地質分類
圖 圖 圖
圖 2.10 積積積積 圖圖圖圖 2.11 稪稪稪稪 度度度度
2-16
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖圖圖
圖 2.12 第第第第 1 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：：降雨強度降雨強度降雨強度 mm) 降雨強度
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖圖圖
圖 2.13 第第第第 2 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：降雨強度：降雨強度降雨強度 mm) 降雨強度
2-17
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖 圖圖
圖 2.14 第第第第 3 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：降雨強度：降雨強度降雨強度 mm) 降雨強度
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖 圖圖
圖 2.15 第第第第 4 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：降雨強度：降雨強度降雨強度 mm) 降雨強度
2-18
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖圖圖
圖 2.16 第第第第 5 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：降雨強度：降雨強度降雨強度 mm) 降雨強度
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖 圖圖
圖 2.17 第第第第 6 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：降雨強度：降雨強度降雨強度 mm) 降雨強度
2-19
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖圖圖
圖 2.18 第第第第 1 級級級級坡度之崩塌率坡度之崩塌率(橫軸坡度之崩塌率坡度之崩塌率 橫軸橫軸橫軸：：：累積雨量：累積雨量累積雨量 mm) 累積雨量
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖 圖圖
圖 2.19 第第第第 2 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：累積雨量：累積雨量累積雨量 mm) 累積雨量
2-20
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖 圖 圖
圖2.20 第第第第3級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：：累積雨量累積雨量累積雨量累積雨量mm)
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖圖圖
圖 2.21 第第第第 4 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：累積雨量：累積雨量累積雨量 mm) 累積雨量
2-21
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖圖圖
圖 2.22 第第第第 5 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：累積雨量：累積雨量累積雨量 mm) 累積雨量
(a) B類地質 (b) C類地質
(c) D類地質 (d) E類地質
圖 圖圖
圖 2.23 第第第第 6 級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率級坡度之崩塌率(橫軸橫軸橫軸橫軸：：：累積雨量：累積雨量累積雨量 mm) 累積雨量
