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系統識別號 U0002-2507200522140800
中文論文名稱 山崩空間幾何特性之碎形分析
英文論文名稱 Fractal Analysis on Spatial Geometry of Landslides
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 李彥宏
研究生英文姓名 Yen-Hung Lee
學號 692310146
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-23
論文頁數 181頁
口試委員 指導教授-楊長義
委員-林銘郎
委員-陳天健
中文關鍵字 山崩  坍方幾何形狀  雙點相關維度  方格維度  河系 
英文關鍵字 Landslide  Geometric shape  Box dimension  Two-point correlation dimension  River 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 山崩常受到地震或豪雨之誘發,山崩幾何形狀是地形或地質等條件之綜合結果。本研究利用山崩航照判釋圖分析山崩幾何形狀,藉由長短軸比比較地震或豪雨誘發山崩之差異,進一步建立山崩幾何形狀及山崩規模與滑動深度之關係。其間引進碎形觀念以雙點相關維度(Dcorr)與級配方格維度(Db(A))兩個參數來描述山崩群間遠近的疏密程度及山崩群面積大小分佈特性,據以比較地震型和豪雨型山崩之空間分佈與規模大小分佈之特性。最後,並以河系方格維度(Db(R))與山崩分佈位置及規模間兩者間之關連性,以了解河系分佈對山崩之影響。
結果得致下列主要結論:(1)豪雨型山崩面積之長短軸(L/W )變化在1~8倍之間;地震型山崩面積之長短軸變化,約在1~5倍之間。在L/W<2時,山崩形狀屬於葉狀型;豪雨型山崩形狀較地震型山崩形狀狹長。(2)地震型山崩坍塌位置分佈之雙關維度值Dcorr較大,即山崩間位置相對較隨機;而豪雨型坍塌位置分佈之Dcorr值較小,即其分佈位置較集中。(3)地震型山崩面積大小之級配方格維度Db(A)大,表示地震誘發之山崩規模大小成份較廣泛,即坍塌面積有大有小;而豪雨型山崩Db(A)值較小顯示豪雨型坍塌面積差異性較小,山崩規模較一致。(4)河系分佈越廣越發達時,大小河道支流較散佈,反應Db(R)值越大,在該流域山崩位置分佈Dcorr值與山崩面積級配方格維度Db(A)值均越大。(5)山崩位置多發生在源頭一級溪流附近,顯示坍塌多在上游溪流附近。
英文摘要 The landslide usually results from earthquake or heavy rain. The landslide geometric is the result of the composition of the terrain or the geology. This research uses aero photos to analyze the landslide geometric terrain and further make the relation to the landslide geometric shape , landslide scale and the depth of sliding by the differences between earthquake and heavy rain that results in the landslide. In the process , using fractal theory and the parameters of Dcorr and Db(A) describe the landslides near and far and the characteristic of the landslide spreading area . According to the former description, the characteristic of earthquake landslide’s spreading and scale compare with earthquake and heavy rain landslide. Finally, we can understand the effect of river spreading and landslide by the relationship of Db(R) and the landslide position and scale.
The following are the main results:
(1)An area of heavy rain landslide of major axis / minor axis is between 1~8 times , and an area of earthquake landslide changes about 1~5 times .
(2)The Dcorr for earthquake landslide collapse of position spreading is much bigger . In other words, the relative position between landslides is much more random.The Dcorr for heavy rain landslide collapse of position spreading is smaller than earthquake slide , that is,the relative position between landslides is more intensive .
(3)The Db(A) of earthquake landslide’s area is big and it shows that the scale of landslide resulted from earthquake is more widespread. On the other hand, Db(A) of haevy rain landslide is small and it shows that its scale of collapsing is an accordance.
(4)When the rivers spread widely, big and small river course’s branches are more widespread. In the same time, Db(R) is more and more big.
(5)The position of landslide often occurs near first order streams, and it shows collapses are usually near upper river.
論文目次 目錄

第一章 前言 1
1.1研究動機 1
1.2 研究方法 2
1.3 研究內容 3
第二章 文獻回顧 5
2.1山崩與地滑之分類 5
2.2 碎形維度 7
2.2.1 碎形維度之量測方法 7
2.2.1.1雙點相關維度 7
2.2.1.2 方格覆蓋法 9
2.2.2 碎形布朗運動 14
第三章 影像分析方法 27
3.1 影像分析軟體介紹 27
3.1.1 eVision 27
3.1.2 eVision之操作方法 28
3.2 影像篩分析技術 29
3.2.1 分析方法 29
3.3 eVision軟體估算之誤差 30
3.3.1對已知真正面積之檢驗 30
3.3.2 對已知位置雙點相關維度之檢驗 31
3.3.3對已知縱橫軸比之檢驗 32
第四章 山崩面積之幾何特徵 41
4.1研究區域 41
4.2 山崩幾何形狀之意義 42
4.2.1 橫軸與縱軸之關係(L/W) 42
4.2.2 橫軸與縱橫軸比之關係 45
4.3山崩幾何形狀及規模與深度之關係 45
4.3.1山崩災害案例收集 46
4.3.2滑動深度之推測 46
4.3.3 土方量之估算 48
第五章 山崩位置分佈與規模之碎形 79
5.1 山崩分佈位置之碎形 79
5.1.1雙點相關維度之涵意 79
5.1.2山崩空間分佈特性 80
5.2 山崩規模成分之碎形 82
5.2.1 山崩面積(級配)之方格維度意義 82
5.2.2 豪雨型與地震型山崩面積級配之比較 83
5.3 山崩分佈位置與規模成份之比較 86
5.4 山崩再生性之碎形分析-以陳有蘭溪為例 86
第六章 河系分佈型態之碎形 113
6.1 方格覆蓋法 113
6.2 河系與方格維度 114
6.2.1 基本河系之方格維度 114
6.2.2本研究區河谷之維度 115
6.3 河系方格維度與山崩分佈位置、規模之比較 118
6.4河流級序與山崩位置之關連性 119
6.5山崩再生與河流之關連性-以陳有蘭溪為例 120
第七章 結論與建議 145
7.1結論 145
7.2建議 147
參考文獻 149
附錄A 山崩災害資料蒐集彙整 155
表目錄
表2.1 Varnes地滑分類表(1978) 16
表3.1 eVision軟體之誤差百分比(已知面積) 33
表3.2 eVision軟體之誤差百分比(已知橢圓縱橫軸) 33
表4.1 本文縱橫軸比與山崩延長係數之關係 50
表4.2 山崩災害面積與深度 51
表4.3 山崩災害縱橫軸與深度 52
表5.1 研究區域相關維度分析資料統計 89
表6.1域方格維度Db(R)對應之山崩雙點相關維度Dcorr值 121
表6.2域方格維度Db(R)對應之山崩級配方格維度Db(A)值 121
表6.3河系級序與山崩重疊百分比 122
圖目錄
圖2.1 日本地滑縱橫軸頻率(渡正亮等,1987) 17
圖2.2 日本地滑縱橫軸比值發生頻率(渡正亮等,1987) 17
圖2.3日本地滑滑動深度發生頻率(渡正亮等,1987) 18
圖2.4 岩石邊坡破壞模式 18
圖2.5 滑動面之平面形狀分類(渡正亮等,1987) 19
圖2.6 地滑冠部橫斷面圖(渡正亮等,1987) 19
圖2.7 計算兩兩顆粒質心間距之對數示意圖 20
圖2.8 圖2.7之雙點相關維度Dcorr計算方法 20
圖2.9 不同尺寸網格之覆蓋方格示意圖與方格維度求法 21
圖2.10 顆粒排列之方格維度比較(王菀珊,2003) 22
圖2.11 均勻級配與優良級配之Db值範圍(王永昱,2004) 23
圖2.12 級配曲線型態與其Db 24
圖2.13 節理剖面之Hurst指數(Yang et., 2001) 25
圖3.1 eVision 操作過程 34
圖3.2 山崩坍塌地相片載入軟體 36
圖3.3 將坍塌地轉成黑色 36
圖3.4 已知面積之正方形與圓形 37
圖3.5 eVision對已知面積物體誤差之檢驗 37
圖3.6 已知座標位置之質點 38
圖3.7 eVision對已知座標質點之檢驗 38
圖3.8 已知縱橫軸之橢圓型 39
圖3.9 eVision對已知縱橫軸物體誤差之檢驗 39
圖4.1 豪雨型山崩判釋結果 54
圖4.2 地震型山崩判釋結果 57
圖4.3 研究區域示意位置圖 61
圖4.4 山崩運動型態 62
圖4.5 山崩航照圖與橢圓等面積之比較 63
圖4.6 斯裏蘭卡山崩縱橫軸比圖示(Bhandari and Kotuwegoda,1996) 65
圖4.7 斯裏蘭卡山崩縱橫軸關係圖(Bhandari and Kotuwegoda,1996) 66
圖4.8 豪雨型山崩之縱橫軸關係 67
圖4.9 地震型山崩之縱橫軸關係 68
圖4.10 台灣地震型與豪雨型山崩之縱橫軸分佈 69
圖4.11 以L/W=2區分山崩數之百分比 70
圖4.12 不同型態山崩之縱橫軸比圖(Bhandari and Kotuwegoda,1996) 71
圖4.13 山崩形狀之縱軸與縱橫軸比 72
圖4.14 兩類型山崩之橫軸與縱橫軸比較 73
圖4.15 深、淺層山崩滑動深度(Bhandari and Kotuwegoda,1996) 74
圖4.16 坍塌地面積與深度之關係 75
圖4.17 坍塌地縱橫軸與深度之關係 76
圖4.18 山崩土方量之預測 77
圖5.1 兩種人造模擬質點場及其Dcorr值(王永昱,2004) 90
圖5.2 兩兩山崩距離之分佈柱狀圖(豪雨型) 91
圖5.3 全數山崩分佈距離之雙點相關維度 93
圖5.4 求取豪雨型山崩之雙點相關維度 94
圖5.5 求取地震型山崩之雙點相關維度 95
圖5.6 地震型(清水溪流域)與豪雨型(陳有蘭溪流域)之Dcorr比較 96
圖5.7 山崩面積分佈柱狀圖(豪雨型) 97
圖5.8豪雨型山崩之面積級配曲線 98
圖5.9 豪雨型山崩之級配方格維度 99
圖5.10山崩面積分佈柱狀圖(地震型) 100
圖5.11地震型山崩之面積級配曲線 102
圖5.12 地震型山崩之級配方格維度 104
圖5.13地震型(清水溪流域)與豪雨型(陳有蘭溪流域) 105
圖5.14兩兩山崩距離之分佈柱狀圖(陳有蘭溪流域) 106
圖5.15 陳有蘭溪流域之雙點相關維度值 107
圖5.16 陳有蘭溪三次災害Dcorr值比較 108
圖5.17 陳有蘭溪流域山崩面積級配曲線 109
圖5.18陳有蘭溪流域山崩之級配方格維度 110
圖5.19 陳有蘭溪三次災害Db(A)值比較 111
圖6.1 覆蓋方格示意圖(石門集水區) 123
圖6.2 河系與Db(R)值、Hurst指數(H)對照 124
圖6.3 基本水系之Db(R)值 125
圖6.4 研究區流域圖 127
圖6.5 研究區流域方格維度值 132
圖6.6 流域方格維度Db(R)與山崩雙點相關維度Dcorr之關係 134
圖6.7 流域方格維度Db(R)與山崩級配方格維度Db(A)之關係 135
圖6.8 Db(R)、Dcorr、Db(A)三者間之關連性 136
圖6.9 溪流示意圖及Strahler河溪級序 137
圖6.10 河溪級序與山崩位置之關係 138
圖6.11水系級序與山崩重疊數柱狀圖 142



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