結合TRIGRS與TOPMODEL模式連續推估地下水位於淺層山崩預測

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：107

、訪客IP：3.22.240.165

姓名

王俊皓(Chun-Hao Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

應用地質研究所

論文名稱

結合TRIGRS與TOPMODEL模式連續推估地下水位於淺層山崩預測
(Coupling of TRIGRS and TOPMODEL in estimation of groundwater level for shallow landslide prediction)

相關論文

★ 台灣中部德基至梨山地區岩石劈理位態分布特性之研究	★ 台北盆地松山層土壤性質之空間分析
★ 新店溪之地形研究	★ 運用類神經網路進行隧道岩體分類
★ 大肚溪流域河階地形研究	★ 台南台地暨鄰近地區之台南層及其構造運動
★ 台灣東北部地區隱沒帶地震強地動衰減式之研究	★ 運用類神經網路進行地震誘發山崩之潛感分析
★ 地形地質均質區劃分與山崩因子探討	★ 由世界應力量測資料探討不同地體構造區的應力特性
★ 921集集地震造成之地表變形模式	★ 運用模糊類神經網路進行山崩潛感分析—以台灣中部國姓地區為例
★ 運用判別分析進行山崩潛感分析之研究 – 以臺灣中部國姓地區為例	★ 運用羅吉斯迴歸法進行山崩潛感分析-以臺灣中部國姓地區為例
★ 台灣西南平原末次冰期以來之地層及構造運動	★ 利用近年大規模地震的強震資料修正Newmark經驗式

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

降雨入滲造成地下水位抬升，使邊坡土體重量增加且抗剪強度降低，常為邊坡破壞主因。USGS結合降雨入滲與無限邊坡模式之一維暫態模式TRIGRS假設每一網格的土體於該模式的環境下形同個別自由體，並未考慮土體內的地下水側向流補注，無法真實地反應地下水位。本研究改進李浩瑋(2011)結合TRIGRS與TOPMODEL之研究，將每單位小時由TRIGRS計算得之地下水位使用TOPMODEL修正，並將修正後地下水位當作下一小時的初始地下水位，在TRIGRS中繼續計算，直至降雨事件結束。
本研究以2004年艾利颱風之降雨事件，模擬大漢溪流域的匹亞溪集水區地下水位在淺層土壤中之變化，並且討論土壤飽和度分佈對誘發山崩之影響。結合TRIGRS與TOPMODEL連續推估的解釋山崩總體正確率為89.9%，成功率曲線下面積(AUC)為0.838。若僅使用TRIGRS模擬結果，其總體正確率為76.7%，成功率曲線下面積為0.793，使用TOPMODEL修正TRIGRS模式其總體正確率為85.5%，成功率曲線下面積為0.810。結果顯示結合TRIGRS與TOPMODEL連續推估模式更能有效解釋山崩分布。使用馬莎颱風降雨資料帶入新模式預測山崩之結果，總體正確率為95.1%，預測率曲線下面積為0.816；僅使用TRIGRS模擬結果，總體正確率為96.8%，預測率曲線下面積為0.763，亦為可接受之預估結果。

摘要(英)

Rainfall infiltration is the main reason most of the shallow slope failure because the rise of the groundwater level will make the weight of the slope to increase and the shear strength to deteriorate. In the past, the USGS proposed TRIGRS model combining rainfall infiltration and slope stability which is the one-dimensional vertical infiltration transient model to analyze the groundwater level. The model assumed that soil body of each grid as an independent individual and didn’t consider of hydrological influence, so it can not reflect the groundwater level refined. In this study, we modify the method of Hao-Wei Lee (2011) which combined TRIGRS and TOPMODEL models to calculate the groundwater level. At first, using TOPMODEL model to correct the groundwater level for each hour which is obtained by TRIGRS model, and then, this revised groundwater level is treated as the initial groundwater level for the next hour, and the correction will continue to the end of the rainfall event.
We use AERE typhoon rainfall event in 2004 to simulate the change of groundwater level of shallow soil layer in Piyaxi watershed of Dahanxi basin and discusses the effect of soil saturation degree distribution on induced landslide. The results show that, if the overall correct rate is 89.9% when the TRIGRS and TOPMODEL continuous estimation model are combined, the area under the success rate curve (AUC) will be 0.838, and if the overall correct rate is 76.7% when only the TRIGRS is used, the AUC is 0.793. Then the overall correct rate is 85.5% when use the TOPMODEL to correct TRIGRS model is used, the AUC is 0.810. It means the combination of TRIGRS and TOPMODEL continuous estimation model can display the more effective interpretation of landslide distribution. Finally, the Matsa typhoon rainfall data is put into the present model to predict the results of landslides, the area under the curve is 0.816, and the overall correct rate is 95.1%. The area under the curve is 0.763, and the overall correct rate was 96.8% when using TRIGRS model only.

關鍵字(中)

★ 降雨入滲
★ TRIGRS
★ TOPMODEL
★ 淺層山崩預測

關鍵字(英)

★ Rainfall infiltration
★ TRIGRS
★ TOPMODEL
★ Shallow landslide prediction

論文目次

目錄
中文摘要 I
英文摘要 III
致謝 V
目錄 VII
圖目錄 X
表目錄 XVI
符號表 XVII
一、緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 使用降雨入滲模式相關研究 3
1.2.2 使用地形指數模式相關研究 6
1.3 研究架構與流程 8
二、研究方法 10
2.1 降雨入滲模式 10
2.2 地形指數模式 14
2.3 水文模式接合 17
2.4 無限邊坡模式 18
2.5 成果評估方法 20
2.5.1 分類誤差矩陣法 20
2.5.2 成功率曲線與預測率曲線 21
三、資料蒐集與處理 23
3.1 研究區概述 23
3.2 資料蒐集 23
3.2.1 山崩目錄 28
3.3 資料處理 30
3.3.1 高程平滑化 30
3.3.2 坡度計算 30
3.3.3 土壤厚度推估 31
3.3.4 地形指數計算 33
3.3.5 植生覆蓋指數 34
3.3.6 土壤凝聚力推估 35
四、崩塌地分析成果及評估 36
4.1 輸入參數 36
4.1.1 坡度 36
4.1.2 土壤厚度 37
4.1.3 地形指數 37
4.1.4 地質材料參數 40
4.1.5 初始地下水位 41
4.2 結合TRIGRS與TOPMODEL連續推估結果 42
4.2.1 崩塌地潛勢分析 42
五、模式使用新事件與討論 52
5.1 馬莎颱風事件降雨歷時帶入模式 52
5.2 不同模式分析之結果比較 54
5.2.1 匹亞溪集水區地下水位分析 54
5.2.2 不同模式之崩塌地分析比較 66
5.2.3 模式分析細部比較 69
六、結論與建議 79
6.1 結論 79
6.2 建議 80
參考文獻 81
附錄一平滑化工作 88
附錄二地形指數計算 107
附錄三 TRIGRS結合TOPMODEL連續推估水文模式 108
附錄四安全係數計算 112

參考文獻

王姵兮，應用TRIGRS模式評估降雨及入滲誘發池上山棕寮地滑，國立中正大學地震研究所暨應用地球物理研究所，共108頁，2007。
朱聖心，應用地理資訊系統製作地震及降雨所引致之山崩危險圖，國立臺灣大學土木工程學研究所，共169頁，2001。
何瑞益，坡地災害潛勢發生時間與位置之研究－以大粗坑集水區為例，國立臺灣海洋大學河海工程學系，共68頁，2007。
吳佳郡，降雨誘發山崩之潛感分析初探，暨南國際大學土木工程學系，共160頁，2006。
李光敦，高等水文學講義，國立海洋大學，2010。
李浩瑋，結合TRIGRS與TOPMODEL預測淺層山崩，國立中央大學應用地質研究所，共71頁，2011。
李馨慈，應用累積位移法於地震引起之山崩潛勢分析，國立成功大學資源工程學系碩士論文，共103頁，2004。
林衍丞，廣域山崩潛感分析模型力學-水力參數逆分析，國立中央大學應用地質研究所，共120頁，2009。
林繼立，坡地裂縫位置對邊坡穩定之影響，中原大學土木工程研究所，共122頁，2005。
邱仁猷，地形指數模式於崩塌潛勢分析之應用，國立交通大學土木工程學系，共55頁，2005。
張進鑫，應用部分集水面積觀念建立集水區降雨逕流模式，國立臺灣海洋大學河海工程學系，共85頁，2005。
徐美玲，預測潛在岩屑滑崩的網格數值地形模式，地理學報，19：1-15，1995。
莊永忠、廖學誠、詹進發、黃正良，不同網格解析度與流向演算法對蓮華池集水區地形指標之影響，地理學報，50：73-100，2007。
許淑貞，集水區地表逕流與地表下逕流演算模式適用性之探討，國立臺灣海洋大學河海工程學系，共160頁，2007。
郭怡君，筏子溪流域減洪策略評估，逢甲大學水利工程所，共108頁，2005。
郭佳韋，自然斜坡土壤深度推估方法探討，國立中央大學應用地質研究所，共149頁，2013。
陳弘恩，降雨引發坡地淺崩塌模式之建立與探討，國立交通大學土木工程系所，共56頁，2005。
陳信雄、廖學誠、詹進發，網格大小及水流方向對福山集水區地形指標之影響，國立臺灣大學農學院實驗林研究報告，11(2)：1-14，1995。
陳本康，石門水庫集水區崩塌特性及潛勢評估研究石門水庫集水區崩塌特性及潛勢評估研究石門水庫集水區崩塌特性及潛勢評估研究，國立中興大學水土保持學系，共193頁，2004。
黃誌川、高樹基、郭鎮維、李宗祐，地形指數模式在臺灣北部山地集水區降雨逕流之模擬：以橫溪集水區為例，地理研究報告，47：39-58，2007。
鄭正隆，滲流現象對坡地穩定之影響，中原大學土木工程研究所，共74頁，2004。
鄭傑銘，應用gis進行豪雨及地震引致山崩之潛感性分析，國立臺灣大學土木工程學研究所，共136頁，2003。
廖學誠、黃瓊滮、黃正良、林照松，應用地文及水文特性評估集水區相似性之研究，中華林學季刊，33(3)：341-353，2000。
鍾欣翰，考慮水文模式的地形穩定分析－以匹亞溪集水區為例，國立中央大學應用地質研究所，共104頁，2008。
鐘意晴，區域性山崩潛感分析方法探討-以石門水庫集水區為例，國立中央大學地球物理研究所，共172頁，2009。
Baum, R. L., Coe, J. A., Godt, J. W., Harp, E. L., Reid, M. E., Savage, W. Z., Schulz, W. H., Brien, D. L., Chleborad, A. F. and McKenna, J. P. (2005) Regional landslide-hazard assessment for Seattle, Washington, USA Landslides, 2(4), 266-279.
Baum, R. L., Savage, W. Z. and Godt, J. W. (2002) TRIGRS: A FORTRAN program for transient rainfall infiltration and grid-based regional slope-stability analysis, United States Geological Survey.
Betson, R. P. (1964) What is watershed runoff Journal of Geophysical research, 69(8), 1541-1552.
Beven, K. J. and Kirkby, M. J. (1979) A physically based, variable contributing area model of basin hydrology/Un modele a base physique de zone d′appel variable de l′hydrologie du bassin versant Hydrological Sciences Journal, 24(1), 43-69.
Brasington, J. and Richard, K. (1998) Interactions between model predictions, parameters and DTM scales for TOPMODEL, Computers & Geosciences, 24(4), 299-314.
Buckingham, E. (1907) Studies on movement of soil moisture, USGPO.
Casadei, M., Dietrich, W. E. and Miller, N. L. (2003) Testing a model for predicting the timing and location of shallow landslide initiation in soil mantled landscapes, Earth Surface Processes and Landforms, 28(9), 925-950.
Chien-Yuan, C., Tien-Chien, C., Fan-Chieh, Y. and Sheng-Chi, L. (2005) Analysis of time-varying rainfall infiltration induced landslide, Environmental Geology, 48(4), 466-479.
Chung, C. J. F. and Fabbri, A. G. (1999) Probabilistic prediction models for landslide hazard mapping Photogrammetric engineering and remote sensing, 65(12), 1389-1399.
Chung, C. J. F. and Fabbri, A. G. (2003) Validation of spatial prediction models for landslide hazard mapping Natural Hazards, 30(3), 451-472.
Darcy, H. (1856) Les fontaines publiques de la ville de Dijon.
Dietrich, W. E., Montgomery, D.R.（1994） A Physically Based Model for The Topographic Control on Shallow Landsliding, Water Resources Research, 30, 1153-1171.
Dietrich, W. E., Hus, M. L., Montgomery, D. R.（1995） A process-based model for colluvial soil depth and shallow landsliding using digital elevation data, Hydrological Process, 9, 383-400.
Dunne, T. (1983) Relation of field studies and modeling in the prediction of storm runoff, Journal of Hydrology, 65(1-3), 25-48.
Dunne, T. and Black, R. D. (1970) Partial area contributions to storm runoff in a small New England watershed, Water Resources Research, 6(5), 1296-1311.
Horton, R. E. (1933) The role of infiltration in the hydrologic cycle Am. Geophys. Union, 14, 446-314.
Huang, J.C., Kao1, S.J., Hsu, M. L. and Lin. J.C. (2006) Stochastic procedure to extract and to integrate landslide susceptibility maps: an example of mountainous watershed in Taiwan, Natural Hazards Earth System Sciences, 6, 803–815
Huang, J. C., Lee, T. Y. and Kao, S. J. (2009) Simulating typhoon-induced storm hydrographs in subtropical mountainous watershed: an integrated 3-layer TOPMODEL Hydrology and Earth System Sciences, 13(1), 27-40.
Hurley, D. G. and Pantelis, G. (1985) Unsaturated and saturated flow through a thin porous layer on a hillslope Water Resources Research, 21(6), 821-824.
Iverson, R. M. (2000) Landslide triggering by rain infiltration Water Resources Research, 36, 1897-1910.
Kirkby, M. J. (1975) Hydrograph modelling strategies, Dept. of Geography, University of Leeds.
Lee, K. T. and Ho, J. Y. (2009) Prediction of landslide occurrence based on slope-instability analysis and hydrological model simulation Journal of Hydrology, 375(3-4), 489-497.
Liaw, S., Smith, F. M., Hsia, Y., King, H. and Hwong, J. (1999) TOPMODEL Simulation of Fushan Watershed No. 2 Discharge, 14(3), 323-330.
Montgomery, D. R. and Dietrich, W. E. (1994) A physically based model for the topographic control on shallow landsliding, Water Resources Research, 30(4), 1153-1171.
Montgomery, D.R., Sullivan, K., Greenbery, H.M.(1998) Reginal Test of a model for shallow landsliding, Hydrological Processes, 12, 943-955.
Musgrave, G. W. and Holtan, H. N. (1964). Infiltration, McGraw-Hill. V. T. Chow(ed), Handbook of Applied Hydrology, McGraw-Hill, New York.
Ng, C. W., Wang, B. and Tung, Y. (2001) Three-dimensional numerical investigations of groundwater responses in an unsaturated slope subjected to various rainfall patterns Canadian Geotechnical Journal, 38(5), 1049-1062.
Pack, R.T., Tarboton, D.G., Goodwin, C.N. (1998) The SINMAP approach to terrain stability mapping. Congress of the International Association of Engineering Geology, Vancouver, British Columbia, Canada, 21-25 September 1998.
Quinn, P., Beven, K., Chevallier, P. and Planchon, O. (1991) The prediction of hillslope flow paths for distributed hydrological modelling using digital terrain models, Hydrological Processes, 5(1), 59-79.
Richard, L. A. (1931) Capillary conduction of liquids through porous mediums Physics, 1, 318 - 333.
Salciarini, D., Godt, J. W., Savage, W. Z., Conversini, P., Baum, R. L. and Michael, J. A. (2006) Modeling regional initiation of rainfall-induced shallow landslides in the eastern Umbria Region of central Italy Landslides, 3(3), 181-194.
Sidle, R.C. (1992） A theoretical model of the effects of timber harvesting on slope stability, Water Resources Research, 28, 1897-1910.
Skemptom, A. W. and Delory, F. A. (1957) Stability of natural slopes in London clay ASCE Journal, 2, 378-381.
Vanacker, V., Vanderschaeghe, M., Govers, G., Willems, E., Poesen, J., Decker, J., and De Bievre, B. (2003) Linking hydrological, infinite slope stability and land-use change models through GIS for assessing the impact of deforestation on slope stability in high Andean watersheds, Geomorphology, 52(3-4): 299-315.
Yeh, G. T. (1987) 3DFEMWATER: A three-dimensional finite element model of water flow through saturated-unsaturated media, Oak Ridge National Lab., TN (USA).

指導教授

李錫堤(Chyi-Tyi Lee)

審核日期

2017-8-4

推文