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姓名 李昀珊(Yun-shan Li)  查詢紙本館藏   畢業系所 應用地質研究所
論文名稱 豪雨引致短期存在堰塞湖天然壩壩體形狀重建方法探討
(Reconstruction of the dam geometry of a heavy rainfall-triggered, short-lived landslide dam)
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摘要(中) 根據文獻資料,堰塞湖潰決時間通常很短,相對於地震引致之堰塞湖,豪雨引致之堰塞湖事件,通常文獻報導較少,且相關描述相當不完整。為增添豪雨引致堰塞湖完整案例,有必要發展壩體幾何形狀建立或重建技術,以有效獲得快速潰決之壩體地形基本參數。本研究目標為建立快速評估堰塞湖天然壩幾何形狀之方法,並先以未潰決之那瑪夏鄉堰塞湖為驗證案例,再應用於已潰決之小林村堰塞湖案例。首先利用災前DTM資料、災後航照圖,配合野外調查,以重建那瑪夏鄉堰塞湖天然壩幾何形狀,並與實測地形比較,以驗證本研究建議之壩體重建方法。其次再以同樣方法,額外考量崩塌與壩體積平衡以及堰塞湖的溢流時間,以重建小林村堰塞湖天然壩幾何形狀,並進行壩體穩定性分析。根據本研究建議之壩體幾何形狀快速重建技術,那瑪夏鄉堰塞湖之壩體積為8.91 million m3,溢流點之壩高為與最大壩高分別為60 m及68 m,壩頂寬(沿河道)為2202 m,最大壩頂長(跨河道)及通過溢流點之壩頂長分別為213 m及179 m,與實測地形資料比較,本研究建立之天然壩幾何形狀重建技術可合理地評估天然壩幾何特徵;小林村堰塞湖天然壩壩體積則為15.34 million m3,溢流點之壩高及最大壩高分別為44 m及60 m,壩頂寬(沿河道)為1554 m,最大壩頂長(跨河道)及通過溢流點之壩頂長分別為500 m及370 m,根據壩體材料組成、推論之壩體幾何形狀與水文參數研判,小林村堰塞湖天然壩潰壩為溢流造成,與邊坡破壞或管湧關聯性較低。
摘要(英) According to literature, landslide dams usually collapse within a short time. Landslide dams are largely triggered by heavy rainfall more so than by earthquakes. Therefore, it is critical to develop a technique for reconstructimg the dam geometry, and to aollect some topography and hydrologic parameters, and to collect some topography and hydrologic parameters, then proceed with the statistical analysis. Typhoon Morakot brought a huge amount of rainfall, which caused many landslide dams in Southern Taiwan in 2009. We have used the Namasiam landslide dam as a basis for this study. DTM and aerial photography is used to reconstruct the dam geometry. The same is conducted for the Xiaolin landslide dam. Particular attention has been paid to stay within the budget and timeframe set. In summary, the total volume of the Namasia landslide dam is estimated to be 8.91 million m3, the dam breach hight is 60 m, the maximum dam height are 68 m, the dam width (along valley) is 2202 m, the maximum of dam length (across valley) is 213 m, and the outflow through the breach to the dam is 179 m. The total volume of the Xiaolin landslide dam is estimated to be 15.34 million m3, the dam breach hight is 44 m, the maximum dam height is 60 m, the dam width (along valley) is 1554 m, the maximum of dam length (across valley) is 500 m and flow through the breaching point of dam length is 370 m. The Xiaolin landslide dams and the Namasia landslide dams were classified as unstable based on DBI and discriminant analysis. The results can enable natural dams to be formed and the assessment of landslide dam stability.
關鍵字(中) ★ 堰塞湖
★ 莫拉克颱風
★ 天然壩
★ 地形參數
★ 壩體幾何形狀重建
關鍵字(英) ★ Dam geometry reconstruction
★ Geomorphic parameters
★ Landslide dam
★ Typhoon Morakot
論文目次 中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vii
圖目錄 xi
表目錄 xiv
一、 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究流程 2
1.3 論文架構 4
二、 文獻回顧 5
2.1 堰塞湖天然壩形成因素 5
2.2 堰塞湖天然壩破壞原因 6
2.3 堰塞湖天然壩壽命 8
2.4 堰塞湖重要地形與水文特性及天然壩穩定性 9
2.4.1 堰塞湖重要的形與水文特性 9
2.4.2 堰塞湖穩定性分析 12
2.5 利用參數重建堰塞湖天然壩 16
三、 壩體形狀重建方法建立與驗證 - 那瑪夏鄉堰塞湖 20
3.1 壩體形狀快速評估方法 (含結果) 20
3.1.1現地調查 22
3.1.2壩體材料組成特性 26
3.1.3航空照片判釋 27
3.2 壩體形狀快速評估方法驗證 33
四、 短期存在堰塞湖壩體形狀重建 – 小林村堰塞湖 36
4.1 重建小林村堰塞湖壩體形狀之方法 36
4.1.1地形特徵 38
4.1.2壩體材料物性試驗 41
4.1.3山崩與壩體積平衡 44
4.1.4溢流時間、流量與堰塞湖庫容關係 45
4.2 小林村堰塞湖壩體幾何形狀重建成果 45
4.2.1地形分析 45
4.2.2壩體材料物性試驗 47
4.2.3土方分析 49
4.2.4壩高決定 53
4.2.5壩體形狀重建 57
4.2.6壩體堆積厚度與潰決體積分析 60
五、 壩體幾何特徵及其穩定性分析 62
5.1 堰塞湖特徵資料庫 62
5.2 天然壩壩體穩定性評估 69
5.3 小林村堰塞湖天然壩破壞機制評估 71
5.3.1 SLIDE 5.0軟體介紹 71
5.3.2滲流及穩定性分析模型建置 71
5.3.3分析結果 72
六、 結論與建議 76
6.1 結論 76
6.2 建議 78
參考文獻 79
附錄 82
A.小林村堰塞湖之跨越河道31條橫剖面 83
B.小林村堰塞湖之沿著河道縱剖面 91
C.那瑪夏鄉堰塞湖之跨越河道28條橫剖面 92
D.那瑪夏鄉堰塞湖之沿著河道縱剖面 99
E. SLIDE 5.0輸入參數表 100
圖目錄
圖1.1 研究流程圖 3
圖2.1 形成堰塞湖之導因及天然壩體之穩定性 6
圖2.2 堰塞湖天然壩破壞方式 6
圖2.3 堰塞湖天然壩破壞模式統計圖 8
圖2.4 堰塞湖形成後潰壩時間分佈圖 9
圖2.5 描述堰塞湖特徵之參數因子之示意圖 11
圖2.6 DBI指標與全球84個天然壩穩定性 13
圖3.1 那瑪夏鄉壩體重建方法流程圖 21
圖3.2 那瑪夏鄉地區地質圖 23
圖3.3 那瑪夏鄉地區航照圖 23
圖3.4 那瑪夏鄉堰塞湖之航空照片與野外勘查位置點 24
圖3.5 野外勘查照片 25
圖3.6 那瑪夏鄉堰塞湖壩體組成材料照片 26
圖3.7 壩體邊界高程 28
圖3.8 高程790m水陸交界處 28
圖3.9 高程795m水陸交界處 29
圖3.10 高程800m水陸交界處 29
圖3.11 壩頂溢流點高程圖 30
圖3.12 壩頂等高線圖 30
圖3.13 內插獲得壩頂高程數值地形 31
圖3.14 28條跨越河道之橫剖面圖 32
圖3.15 28條跨越河道之橫剖面其中三條剖面之示意圖 32
圖3.16 壩體堆積厚度圖 33
圖3.17 壩體測量點比對剖面位置圖 34
圖3.18 壩體比對剖面示意圖 35
圖4.1 小林堰塞湖天然壩壩體形狀重建方法流程圖 37
圖4.2 小林堰塞湖天然壩壩體確認高程點位置圖 38
圖4.3 小林地區地質圖 39
圖4.4 小林野外調查位置圖 40
圖4.5 小林野外採集樣本位置圖 42
圖4.6 小林野外天然壩壩體組成材料樣本之採集照片 43
圖4.7 小林野外堰塞湖湖相沉積物樣本之採集照片 43
圖4.8 小林堰塞湖壩體未潰決前之災前航照圖 46
圖4.9 小林堰塞湖壩體潰壩後之災後航照圖 46
圖4.10 壩體組成材料樣本之土壤粒徑分佈圖 48
圖4.11 堰塞湖湖相沉積物之土壤粒徑分佈圖 49
圖4.12 潰壩後地形減山崩前地形所得崩塌堆積厚度圖 50
圖4.13 為圖4.12之10-10’與11-11’剖面圖 52
圖4.14 11號橋位置圖 54
圖4.15 不同水位高與溢流時間關係圖 55
圖4.16 不同水位高與蓄水體積關係圖 55
圖4.17 不同水位高之蓄水範圍圖 56
圖4.18 壩體潰壩後之高程差圖 58
圖4.19 為圖4.18其中三條跨越河道之橫剖面示意圖 58
圖4.20 重建壩體形狀之地形圖 59
圖4.21 重建壩體形狀沿著河道之縱剖面圖 59
圖4.22 潰壩前壩體堆積厚度圖 60
圖4.23 潰壩後壩體侵蝕深度圖 61
圖5.1 求取通過溢流點壩高之示意圖 64
圖5.2 求取通過溢流點壩頂頂長之示意圖 64
圖5.3 那瑪夏鄉堰塞湖之壩頂長剖面圖 65
圖5.4 小林壩體之滲流分析圖-垂直水力梯度 73
圖5.5 小林壩體之滲流分析圖-總水力梯度 74
圖5.6 小林壩體之邊坡穩定分析圖 75
圖A. 小林村堰塞湖跨越河道31條橫剖面 83
圖B. 小林村堰塞湖沿著河道之縱剖面 91
圖C. 那瑪夏鄉堰塞湖跨越河道28條橫剖面 92
圖D. 那瑪夏鄉堰塞湖沿著河道之縱剖面 99
表目錄
表2.1 各參數定義 11
表4.1 天然壩壩體組成材料土壤物性試驗結果表 47
表4.2 堰塞湖湖相沉積物材料土壤物性試驗結果表 48
表5.1 那瑪夏鄉堰塞湖天然壩特徵資料庫 66
表5.2 小林村堰塞湖天然壩特徵資料庫 67
表5.3 天然壩壩體穩定性分析 69
表E.1 模型參數表 100
表E.2 邊坡穩定設定參數 100
表E.3 地下水滲流分析設定參數 100
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指導教授 董家鈞(Jia-Jyun Dong) 審核日期 2011-7-31
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