報告人 : 79742208 鄒佩蓉 79742113 林明慧

目錄 摘要 前言 台灣土石流發生主要地帶 土石流之地質環境 土石流之地質材料因素

一.摘要 主要探討台灣土石流災害之地質背景，舉例說明 地質因子對土石流行為的影響，並以美國地質調 查所大型土石流實驗水槽之研究成果加以佐證地 質材料組成影響土石流流動與堆積特徵，藉此強 調地質因子在土石流研究中的重要。

二.前言 土石流是發生在山區，由泥、砂、礫及巨石等物質 與水之混合物受重力作用後所產生之流動體。其與 洪水的區別在於它的密度高、能量高、搬運能力強、 破壞力大，而且來勢兇猛、歷時短暫，常常在很短 的時間內沖毀或淤埋各種設施，造成生命財產的傷 亡。 土石流，原本是一種自然現象，它是地表地質營力 作用的一部分，但當土石流入侵人類的生活環境、 或人類入侵土石流的領域，就有可能發生災難。

台灣土石流發生的主要地帶，幾乎全與台灣的大斷裂帶有直接或間接關係 三.台灣土石流發生主要地帶 台灣土石流發生的主要地帶，幾乎全與台灣的大斷裂帶有直接或間接關係 1. 陳有蘭溪流域 陳有蘭溪本來就是從陳有蘭溪大斷層帶之中沖刷出來的。 2. 台東縱谷 台東縱谷為菲律賓板塊與歐亞板塊之接縫，是台灣最大的斷層帶。 3. 紅土礫石台地與平原或盆地交接之邊坡 紅土礫石台地與平原或盆地交接之邊坡，大多是台地崖或斷層崖。 4. 基隆河上游(源頭至三貂嶺附近) 基隆河上游，距牡丹坑斷層不到2公里，牡丹坑斷層崖下的崩積層提供了這段基隆河流域發生土石流所需要的材料。

四.土石流之地質環境

形成土石流之基本條件 地形條件多在坡度15~30度(游繁結等人) 地質條件豐富的土石材料 氣象水文條件降水 其它地下水的分佈、孔隙水壓的大小

土石流地形分區 發生區 形成區的面積愈大，蝕溝、坍方愈多、坡度愈陡，則土石流的規模愈大。坡度大約在15~30度。 流動區 (輸送區) 本區因斷面縮小、流速增大，因此沖刷能力強(刷寬及刷深)，常造成兩岸邊坡崩塌，愈發增長土石流之能量規模。 堆積區 坡度以3~6度最多。

土石流流動與堆積特徵 土石流是由大粒徑礫石形成體積濃度大之前端部分與 體積濃度較小之後續部分，土石流表面懸浮大粒徑礫 石移動速度約是波前端的1.8倍，所以當土石流運動 時，由上述的現象將大粒徑土石集中於前端，形成流 量尖峰值，而後續部分體積濃度小，則無法懸浮大粒 徑礫石形成高含砂流體。 前端驅動是基質漿體填滿孔隙，使其克服滑動摩擦角， 使其流動；待其停止後，孔隙中漿體會有脫水現象， 流於前端部分之前，所以土石流堆積特徵會有低淘選 度現象。

D 為多次土石流通過後之層狀堆積 使後續突起易於通過 C B 為後續土石流覆蓋前河道之堆積狀況 A 可看出最大流動波高形成的最大側向擴展

土石流的流動特性 間歇性流動 直進性強，在轉彎處會形成超高 前端常呈波浪狀、有巨礫集中現象 堆積厚，常有後續泥流發生，漫過原有堆積， 及堆積坡度更緩，行進距離更遠

美國地質調查所

地滑區 表層崩坍區 發生區 流動區 堆積區 平緩階地

老土石流區域之現地判別方法 河流出口或山溝出口有扇狀地形，坡度超過4至6度 縱剖面中有大小不一岩塊、基質支撐；局部有樹幹、樹 枝、雜草等 中游地區之橫斷面常呈U型谷，有明顯沖刷及淤積痕跡 縱剖面常呈鋸齒狀，有天然跌水 上游成畚箕形地形，坍方、蝕溝作用頻繁 中上游溪岸坍方數目多 曾有土石流災害記錄

五.土石流之地質材料因素

土石流之分類 依粒徑分類(中華水土保持學會) : 礫石型土石流 土石流之分類  依粒徑分類(中華水土保持學會) : 礫石型土石流 粒徑0.1mm以下之細顆粒泥砂含量小於10%，且粒徑2.0mm以上之礫石含量超過50%者。 泥流型土石流 粒徑0.1mm以下之細顆粒泥砂含量超過50%，且粒徑2.0mm以上之礫石含量小於10%者。

Hungr et al. (2001) 土石流(debris flow) 基質含量小於30%，且小於2mm細粒的塑性指數小於5%。 泥流(mud flow) 基質含量大於30%，且小於2mm細粒的塑性指數大於5%。 周必凡等 (1991) 黏性泥石流 (結構型泥石流) 黏土含量>3%，Cv>50%，λm>1.8g/cm3，呈整體層流運動，流動中常保有原狀土堆，堆積物無分選。 稀性泥石流 (紊流形泥石流) 黏土含量<3%，Cv<50%，λm<1.8g/cm3，呈紊流運動，堆積物有明顯分選，其土體顆粒較發生泥石流的原始土體粗化。 Vallejo (1989) 粗顆粒支撐 Cv>0.8時，混合物的抗剪強度，主要由粗顆粒間的摩擦力提供。 粗顆粒和基質支撐 0.8>Cv>0.55時，混合物之抗剪強度，由粗粒間的摩擦力和基質的凝聚力提供。 基質支撐 Cv<0.55時，混合物之抗剪強度，主要由基質之凝聚力提供。

土石流材料參數推估 Johnson & Rodine (1984)採用賓漢流體描述土石 流之力學特性。 現地推估:a.臨界坡度法 b.特殊大塊石尺寸推求法 室內試驗推估 : 旋轉式流變計

土石流規模之估算 謝正倫(1993)依據日本與台灣案例，指出土石流發 生時間大都位於降雨尖峰時刻。 土石流體積估計 (蔡元芳1999) : 台灣土石流流出土方量在M50=13600A0.61以上 建議估算式採用M90=70992A0.61與M95=113968A0.61 A : 集水區面積 (km2) M :土方量 (m3)

在相同集水面積條件下，陳有蘭溪土石流量體為加拿大之2 在相同集水面積條件下，陳有蘭溪土石流量體為加拿大之2.5倍。如果上游有山崩之土石存在時，則可為國外之20倍。及等於在同一野溪谷，同時有二十條土石流在流動，其所造成之破壞，不可等同視之。 根據vanDine(1985)在加拿大Howe Sound地區估 算土石流規模與集水區面積(通常由扇頂以上算)， 兩者之間大致呈線性關係，也就是流域面積愈大者， 其引發之土石流規模愈大。

Bovis & Jakob (1999)研究顯示，土石流之材料組成不同(泥流、礫石流)所適用之由尖峰流量推求最大土石流體積之經驗式應有不同。 礫石型 泥流型 鹿寮坑土石流資料位於礫石型土石流之迴歸線上，而三號坑則位於泥流型土石流迴歸線上。 (吳政貞，2003) 鹿寮坑土石流資料位於礫石型土石流之迴歸線上，而三號坑則位於泥流型土石流迴歸線上。

Eq.(1) : 由Rickenmann提出

F:衝擊力(噸)； U:流速(m/s)；R:巨石半徑(m) 衝擊力之估算方法 估算巨大塊石對壩體的衝擊力，由日本量測資 料迴歸而得的半經驗關係式如下: F:衝擊力(噸)； U:流速(m/s)；R:巨石半徑(m)

流速、流深與流量之估算方法 土石流流速估算最常採用的為曼寧公式 : 流深 : 可由現場刷淤流痕判斷 流量 :可由流速×斷面而得 V:斷面平均流速(m/sec)，n:曼寧係數 H:最大流動深度(m)，S:渠道底床坡降 流深 : 可由現場刷淤流痕判斷 流量 :可由流速×斷面而得

周必凡等人(1991)，土石流特性與曼寧係數關係表

Hungr等人將不同流動特性(層流及顆粒流)的流速公式繪製成流深、流速、溪床坡度及單位寬度流量的關係圖 以南平坑等流動區案例說明，最大流動深度超過5m，溪床坡度超過10度，流速大於10m/s，溪床寬度至少5m，估得知流量為250 m3/s Hungr等人將不同流動特性(層流及顆粒流)的流速公式繪製成流深、流速、溪床坡度及單位寬度流量的關係圖

清水、洪水流量愈小的溪溝，土石流尖峰流量可能是200年洪水流量的40倍。 對較大溪溝而言，土石流量至少達洪水流量的5~10倍。

The End

水(γw) 1-Cv 土石(γs) Cv