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系統識別號 U0002-1009201216304400
中文論文名稱 降雨及地震影響下坡地受震位移之危害度分析 -以荖濃溪流域六龜區為例
英文論文名稱 Hazard Analysis of Newmark Displacement Influenced by Rainfall and Earthquake - A Case Study of Liouguei Area in Laonong River Basin
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 謝昶志
研究生英文姓名 Chang-Chih Heieh
學號 699480033
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-07-18
論文頁數 105頁
口試委員 指導教授-黃富國
委員-林銘郎
委員-鄭錦桐
中文關鍵字 降雨  地震  坡地  荖濃溪流域  Newmark位移  危害度分析 
英文關鍵字 rainfall  earthquake  hillside  laonong river basin  Newmark displacement  hazard analysis 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 台灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊間的弧陸碰撞帶上,地震活動頻仍,對山坡地佔國土四分之三面積的台灣而言,評估坡地受震位移之危害度,對防減災預警及輔助地質敏感區劃定而言,相當重要。然而,外在環境的衝擊,會使坡地性質隨時間及空間而改變。因此,了解自然環境改變對坡地受震位移的影響,為一值得關注的課題。

本研究旨在利用跨越二次事件(一為颱風、一為地震,分別為民國98年8月4日在恆春鵝鑾鼻東方海面生成之莫拉克颱風(MORAKOT)及民國99年3月4日在南部發生之芮氏地震規模6.4的桃源大地震)前後之衛星影像資料,以高雄荖濃溪流域旁之六龜區為例,利用與地震危害度諧和(hazard consistent)之成對震力參數(最大地表加速度PGA及地震規模M),考慮地文因子之變異性,應用蒙地卡羅模擬(Monte Carlo simulation)來分析及探討邊坡受震後之Newmark永久位移量及其受不同事件之影響,並繪製對應475年及2475年地震回歸期之永久位移危害度空間分布圖。研究結果顯示,莫拉克颱風後所造成坡地受震位移之相對影響程度,要大於桃源地震後之相對影響程度。而其影響大小,與地下水位深度及地震力強弱,息息相關。另外,在莫拉克颱風後,隨時間經過,坡地植生情況漸有改善,雖再歷經桃源地震,但總體而言,坡地受震位移已較颱風剛過不久時減少,可見植生之效用。
英文摘要 Seismic-induced landslide is a common type of ground failure during an earthquake. Susceptibility evaluation of landslide displacement is thus an important issue for earthquake disaster prevention and risk management. The hazard analysis of seismic-induced landslide displacements is one of the essential parts for those objectives. Moreover, the effect of variations of hillside properties caused by the change of external environment should be considered in the analysis.

In this research, a method to construct the GIS-based hazard map with return period of 475 and 2475 year for Newmark displacement by hazard-consistent seismic parameters using Monte Carlo simulation (MCS) is proposed. The pair of earthquake magnitude (M) and the associated peak ground acceleration (PGA) can be considered simultaneously. The uncertainties and variability of associated analysis parameters are all included in the MCS analysis. A case study of Liugui District in Laonong River Basin with three different time periods divided by Typhoon Morakot on 9 August, 2009 and Taoyuan earthquake on 4 March, 2010 with ML=6.4 is performed using the digital elevation model (DEM) and satellite image. It is showed that the influence of Typhoon Morakot on Newmark displacement is larger than those of Taoyuan earthquake. The magnitude of displacement is largely influenced by the ground water level and the characteristics of earthquake. The state of vegetation is another important factor influencing displacement based on the fact that lower displacement was observed after some period of both events of Typhoon Morakot and Taoyuan earthquake, in which vegetation on hillsides become well compared to before.
論文目次 目錄
目錄 I
表目錄 III
圖目錄 IV
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究流程 2
第二章 坡地崩塌機制及文獻回顧 5
2.1崩塌地形成之種類及成因 5
2.2降雨引發崩塌之相關研究 7
2.3地震引發崩塌之相關研究 10
2.4坡地崩塌危害度分析之相關研究 12
第三章 研究方法 15
3.1 Newmark永久位移分析方法 15
3.1.1無限邊坡法 15
3.1.2 Newmark累積位移法基本理論 17
3.1.3累積位移量經驗公式 19
3.1.4臨界位移值 20
3.2 Newmark累積位移法之參數處理方法 21
3.2.1震力參數模擬 21
3.2.2坡度 27
3.2.3滑動深度 28
3.2.4地質參數模擬 29
3.2.5有效凝聚力 30
3.3永久位移之危害度分析方法 31
第四章 參數研究 35
4.1安全係數與臨界加速度 35
4.2永久位移DN 38
4.2.1最大地表加速度變異性之影響 38
4.2.2土壤變異性之模擬 42
4.2.3土壤變異性之影響 44
第五章 案例探討 49
5.1研究場址特性 49
5.1.1地形與地質特性 49
5.1.2坡度與坡向分布 52
5.1.3歷年植生變化情形 55
5.2六龜區坡地受震位移之危害度分析 59
5.2.1分析事件之背景說明 59
5.2.2莫拉克颱風前(2009.01.15)坡地受震位移之危害度分析 62
5.2.3桃源地震前(2010.01.02)坡地受震位移之危害度分析 71
5.2.4桃源地震後(2010.11.21)坡地受震位移之危害度分析 80
5.3綜合討論 89
第六章 結論與建議 99
6.1結論 99
6.2建議 100
參考文獻 101



表目錄
表2.1 Varnes崩塌境況分類 6
表3.1震源模式與隨機變數 25
表4.1試驗參數設定 35
表4.2試驗場址參數設定 38
表4.3研究區域地質參數 42


圖目錄
圖1.1研究流程圖 3
圖3.1無限邊坡分析示意圖 16
圖3.2 Newmark方法示意圖 18
圖3.3 Newmark法推求自然邊坡受震所引致永久變位示意圖 18
圖3.4地震危害度分析之步驟 23
圖3.5地震震源分區及M > 5.0 地震之震央分佈圖 23
圖3.6坡度計算之網格示意圖 27
圖3.7風化層厚度與坡度之關係 28
圖3.8邊坡受震永久位移之危害度分析之流程 32
圖3.9永久位移之計算流程 33
圖4.1各參數對安全係數與臨界加速度之影響 37
圖4.2有無考慮最大地表加速度變異性之永久位移差異(m=0.0) 39
圖4.3有無考慮最大地表加速度變異性之永久位移差異(m=0.5) 40
圖4.4有無考慮最大地表加速度變異性之永久位移差異(m=1.0) 41
圖4.5各地質參數之模擬 43
圖4.6有無考慮土壤變異性之永久位移差異(m=0.0) 45
圖4.7有無考慮土壤變異性之永久位移差異(m=0.5) 46
圖4.8有無考慮土壤變異性之永久位移差異(m=1.0) 47
圖4.9考慮土壤變異性與植生變化之永久位移差異 48
圖5.1六龜區地形之空間分布及空間統計 50
圖5.2六龜區地質之空間分布及空間統計 51
圖5.3六龜區坡度之空間分布及空間統計 53
圖5.4六龜區坡向之空間分布及空間統計 54
圖5.5六龜區2009年1月15日植生指標之空間分布及空間統計 56
圖5.6六龜區2010年1月2日植生指標之空間分布及空間統計 57
圖5.7六龜區2010年11月21日植生指標之空間分布及空間統計 58
圖5.8莫拉克颱風侵襲之路徑圖 59
圖5.9桃源地震等震圖 61
圖5.10六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2009.01.15, m=0.0) 65
圖5.11六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2009.01.15, m=0.5) 66
圖5.12六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2009.01.15, m=1.0) 67
圖5.13植生影響下永久位移值數量比分布(2009.01.15, m =0.0, T=475 yr.) 68
圖5.14植生影響下永久位移值數量比分布(2009.01.15, m =0.0, T=2475 yr.) 68
圖5.15植生影響下永久位移值數量比分布(2009.01.15, m =0.5, T=475 yr.) 69
圖5.16植生影響下永久位移值數量比分布(2009.01.15, m =0.5, T=2475 yr.) 69
圖5.17植生影響下永久位移值數量比分布(2009.01.15, m =1.0, T=475 yr.) 70
圖5.18植生影響下永久位移值數量比分布(2009.01.15, m =1.0, T=2475 yr.) 70
圖5.19六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2010.01.02, m=0.0) 74
圖5.20六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2010.01.02, m=0.5) 75
圖5.21六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2010.01.02, m=1.0) 76
圖5.22植生影響下永久位移值數量比分布(2010.01.02, m =0.0, T=475 yr.) 77
圖5.23植生影響下永久位移值數量比分布(2010.01.02, m =0.0, T=2475 yr.) 77
圖5.24植生影響下永久位移值數量比分布(2010.01.02, m =0.5, T=475 yr.) 78
圖5.25植生影響下永久位移值數量比分布(2010.01.02, m =0.5, T=2475 yr.) 78
圖5.26植生影響下永久位移值數量比分布(2010.01.02, m =1.0, T=475 yr.) 79
圖5.27植生影響下永久位移值數量比分布(2010.01.02, m =1.0, T=2475 yr.) 79
圖5.28六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2010.11.21, m=0.0) 83
圖5.29六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2010.11.21, m=0.5) 84
圖5.30六龜區區域受震永久位移危害度分布圖(2010.11.21, m=1.0) 85
圖5.31植生影響下永久位移值數量比分布(2010.11.21, m =0.0, T=475 yr.) 86
圖5.32植生影響下永久位移值數量比分布(2010.11.21, m =0.0, T=2475 yr.) 86
圖5.33植生影響下永久位移值數量比分布(2010.11.21, m =0.5, T=475 yr.) 87
圖5.34植生影響下永久位移值數量比分布(2010.11.21, m =0.5, T=2475 yr.) 87
圖5.35植生影響下永久位移值數量比分布(2010.11.21, m =1.0, T=475 yr.) 88
圖5.36植生影響下永久位移值數量比分布(2010.11.21, m =1.0, T=2475 yr.) 88
圖5.37植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case1, m=0.0, T=475 yr.) 92
圖5.38植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case2, m=0.0, T=475 yr.) 92
圖5.39植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case3, m=0.0, T=475 yr.) 92
圖5.40植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case1, m=0.0, T=2475 yr.) 93
圖5.41植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case2, m=0.0, T=2475 yr.) 93
圖5.42植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case3, m=0.0, T=2475 yr.) 93
圖5.43植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case1, m=0.5, T=475 yr.) 94
圖5.44植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case2, m=0.5, T=475 yr.) 94
圖5.45植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case3, m=0.5, T=475 yr.) 94
圖5.46植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case1, m=0.5, T=2475 yr.) 95
圖5.47植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case2, m=0.5, T=2475 yr.) 95
圖5.48植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case3, m=0.5, T=2475 yr.) 95
圖5.49植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case1, m=1.0, T=475 yr.) 96
圖5.50植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case2, m=1.0, T=475 yr.) 96
圖5.51植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case3, m=1.0, T=475 yr.) 96
圖5.52植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case1, m=1.0, T=2475 yr.) 97
圖5.53植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case2, m=1.0, T=2475 yr.) 97
圖5.54植生影響下永久位移值數量比之增量分布(case3, m=1.0, T=2475 yr.) 97

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