| 姓名 |
陳品堅(CHEN PIN CHIEN)
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畢業系所 |
土木工程學系在職專班 |
| 論文名稱 |
多處山區災害道路坍方搶修工程最佳化
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| 摘要(中) |
摘 要
近年來因豪雨、地震、過度開發，造成山區道路極易發生坍方，甚而形成土石流失。為發揮救災整體效率、減輕災害損失、保障人民生命財產安全，行政院農業委員會之「土石流災害防救業務計畫」及「道路坍方障礙排除對策」等。一旦發生道路坍方時，立即與包商聯繫，並運送人員及機具到達現場搶修便道，清除道路坍方。當地鄉、鎮、市政府則以年度「天然災害預防」、「緊急搶修」及「復建工程」發包年度開口合約。
本研究係依山區道路土石坍方案件，緊急搶修包商之機具派遣為研究範圍，利用線性規劃最佳化模式，求出機具進場時間派遣，提供決策者調度運籌之參考，以達最小成本為目標；另依各參數之敏感度變化趨勢進行敏感度分析，藉此求得所有災區需要機具之最小值，達成人力機具充分運用之目的。為驗證本模式合理性與實用性，以山區道路土石坍方為範例，進行模擬測試；並以最佳化模式所求得之派遣結果與一般人工經驗派遣進行比較，以驗證本研究最佳化模式產生的派遣結果，確實較人工經驗派遣更具效率且成本較低。故本研究可靈活運用於土方開挖與機具派遣檢討等規劃問題，幫助決策者精準規劃。 |
| 摘要(英) |
Abstract
In recent years, torrential rain, earthquakes, and overexploitation have resulted in landslides and debris flows at mountain roads. Therefore, the Council of Agriculture, Executive Yuan, proposed the Debris Flow Disaster Prevention and Response Operation Plan and the Strategies for Clearing Obstacles of Road Landslides. Contractors will be contacted upon any events of road landslides, and personnel and equipment will be transported to the site to establish detours and clear debris. In addition, annual open contracts of “natural disaster prevention,” “emergency repair,” and “rehabilitation construction” are contracted out by local township and city governments.
The scope of this study covered contractors’ process of equipment dispatch for emergency repair in road landslide cases. Linear programming was adopted to establish the optimal model that specified the suitable time for equipment dispatch. This model can serve as a reference for future decision-makers who aim to reduce costs to a minimum. Additionally, based on the trend of sensitivity variations, a sensitivity analysis was conducted to find the minimum number of required equipment for damaged areas to fully utilize human and equipment resources. Simulation tests were carried out on mountain road landslide examples to verify the practicality and usability of this model. Moreover, the dispatch results obtained using the optimal model was compared to general manual dispatch processes that were based on experiences. According to the comparison, it was verified that equipment dispatch decisions made by the proposed optimal model were more effective and cost-saving than manual dispatch processes that were based on experiences. Therefore, the results of this study can be flexibly applied to planning and reviewing earthworks and equipment dispatch for people to make accurate decisions. |
| 關鍵字(中) |
★ 土方開挖
★ 機具派遣
★ 最佳化
★ 整數規劃 |
關鍵字(英) |
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| 論文目次 |
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 IX
一、緒 論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究的目的與範圍 3
1-2-1 研究目的 3
1-2-2 研究範圍 4
1-3 研究方法與流程 4
1-3-1 研究方法 4
1-3-2 研究流程 5
二、文獻回顧 8
2-1 文獻參考及回顧方面 8
2-1-1 地質、地震、降雨量、落石造成道路坍方之相關著述及文獻 8
2-1-2 人員與機具派遣最佳化排程等相關著述及文獻 10
2-2 文獻評述 12
三、模式構建及求解方法 14
3-1 問題描述及現況做法 14
3-2 模式建立 15
3-2-1 假設條件、參數及決策變數定義 15
3-2-2 數學模式 18
3-2-3 模式應用 20
3-3 求解方法與步驟 20
3-4 小結 21
四、範例測試 23
4-1 資料分析 23
4-1-1 問題規模 23
4-1-2 決策變數之擬定 24
4-1-3 範例測試基本參數資料之擬定 26
4-2 測試與結果分析 27
4-2-1 電腦演練環境 28
4-2-2 模式輸出結果 28
4-2-3 運算結果與派遣情形 29
4-3 人工經驗派遣結果 31
4-4 派遣模式與人工經驗派遣模式效益分析效益比較 32
4-5 敏感度分析 33
4-5-1 決策規模一-完成期限的敏感度分析 34
4-5-2 決策規模二-災區崩塌土方量增減敏感度分析 37
4-5-3 決策規模三-挖土機挖方量增減敏感度分析 41
4-5-4 決策規模四-各類型挖土機數量增加敏感度分析 44
4-6 小結 49
五、結論與建議 51
5-1 結論 51
5-2 建議 52
參 考 文 獻 54
附錄 56
圖目錄
圖 1北74鄉道道路坍方-現況作業 2
圖 2台八甲線0k+900～1k+800段連續坍方-現況作業 2
圖 3台八甲線0k+100～300段連續坍方-現況作業 3
圖 4研究流程 7
圖 5最佳化程式求解結果畫面 29
圖 6完成期限變化之敏感度分析圖 35
圖 7災區崩塌土方量增減目標值敏感度分析 38
圖 8挖土機挖方量增減目標值敏感度分析 42
圖 9挖土機各機型數量增加一部目標值敏感度分析 45
表目錄
表 1 各災區道路土石坍方量 16
表 2 各型挖土機工率及成本 16
表 3 決策變數 代碼之意義-1 24
表 4 決策變數 代碼之意義-2 24
表 5 決策變數 代碼之意義-3 25
表 6 決策變數 代碼之意義-4 25
表 7 決策變數 代碼之意義-5 25
表 8 決策變數 代碼之意義-6 26
表 9 各型挖土機成本表 26
表 10 各道路坍方數量表 27
表 11 模式運算結果挖土機進場時間、成本及挖方量 31
表 12 人工規畫運算結果挖土機進場時間、成本及挖方量 32
表 13 人工規劃與研究模式效益比較表 33
表 14 完工期限變化表 34
表 15 六天完工期限運算結果挖土機進場時間、成本及挖方量 35
表 16 七天完工期限運算結果挖土機進場時間、成本及挖方量 36
表 17 八天完工期限運算結果挖土機進場時間、成本及挖方量 36
表 18 施工數量敏感度分析變化表 37
表 19 總崩塌土方量－20% 為 6,200 m3 39
表 20 總崩塌土方量－10% 為 6,975 m3 39
表 21 總崩塌土方量＋10% 為 8,525 m3 40
表 22 總崩塌土方量＋20% 為 9,300 m3 40
表 23 施工數量敏感度分析變化表 41
表 24 各挖土機挖方量－15% 42
表 25 挖土機挖方量－10% 43
表 26各挖土機挖方量＋10% 43
表 28 各挖土機挖方量＋20% 44
表 29 施工數量敏感度分析變化表 45
表 30 K1挖土機=2 46
表 31 K2挖土機=2 46
表 32 K3挖土機=2 47
表 33 K4挖土機=2 47
表 34 K5挖土機=2 48
表 35 K6挖土機=2 48 |
| 參考文獻 |
參 考 文 獻
1. 王志民，「運用電腦模擬技術建構坍方處理資源配置最適化模式」，碩士論文，國立雲林科技大學營建與物業管理研究所，2011。
2. 洪如江，「坡地災害防治」，水利土木科技資訊季刊，第四十六期，1999。
3. 吳建宏、陳春華，「非連續變形分析法模擬地震地滑應用案例」，地工技術，第129期，第89-96頁，2011。
4. 許澤善、謝一郎，「豐丘地滑機制評析」，臺灣公路工程，第三十五卷，第十一期，第30~52頁，2009。
5. 溫惠鈺、許世孟、邱琳濱，「暴雨事件整合點源及非點源之集水區土砂產量推估研究」，中國土木水利工程學刊，第二十四卷，第一期，2012。
6. 劉述舜、王熙松、張睦雄、梁樾，「案例式推理應用於山區公路邊坡整治決策模式之研究」，臺灣公路工程，第三十二卷，第四期，第2~18頁，2005。
7. 顏上堯、簡德和、陳俊穎，「開發區域內土方工程最佳調派決策模式之研究」，台灣公共工程學刊，第十八卷，第一期，第1-14頁，2006。
8. 顏上堯，顧梓承，陳佳宏，「土石方工程調派最佳化模式之研究」，技術學刊第十八卷，第四期，503~508頁，2003。
9. 費立沅，「土石流扇狀地危險度分析」，中華技術月刊第九十三期124~135頁，2012。
10. 顧承宇等，「山坡地社區落石防災技術與應用」，中華民國建築學會「建築學報六十六期增刊(技術專刊)，47~60頁，2008。
11. Cheng, F.F., Wang, Y.W., Ling, X. Z. and Bai,Y., “A petri net simulation model for virtual construction of earthmoving operations”, Automation in Construction 20,181–188, 2011.
12. Kataria, S., Samdani, S.A., and Singh, A.K.,” Ant colony optimization in earthwork allocation”, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Guwahati, India, 2004.
13. Swamee, P.K., Mishra, G.C., and Chahar, B.R.,” Design of minimum earthwork cost canal sections”,Water resources Management 15,17-30, 2001.
14. Yang, Ji., “Mathematical modeling of earthwork optimization problems”, Proceedings of the International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (ICCCBE 2010), Nottingham, UK, 2010. |
| 指導教授 |
顏上堯
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審核日期 |
2013-6-27 |
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