以降雨警戒值與地聲感應 進行土石流防災監測之研究 　授課教授：林俐玲教授(1) 　鄭皆達教授(2) 　　　陳鴻烈教授(3) 　林德貴教授(4) 報告人：王晉倫 學號：89242001 日期：2004/03/27 1

土石流防災綜合性監測 Rainfall  (I10% ,R10%)  (I90% ,R90%) 安林子集水區 Geophone

南投縣水里鄉安林子集水區 南投縣水里鄉二廍及三廍集水區 集水區面積: 1,173.13ha 崩塌地變動情形 時間 面積 崩塌面積比(%) 來源 90.10 130.96 11.09 (1) 91.07 94.97 8.09 92.04 52.02 4.43 (2) (1)SPOT4 (2)航照 南投縣水里鄉二廍及三廍集水區

單一溪流土石流發生的紀錄 2 8 單一溪流最多只有8次發生紀錄 一般土石流潛勢溪流只有1-2次發生紀錄 絕大部分土石流潛勢溪流是沒有發生紀錄 地點 新山橋 新安橋 郡平橋 郡坑橋 上安橋 豐 丘 香蕉橋 新興橋 次數 2 8

多次發生紀錄之鄉鎮區機率式 土石流發生降雨警戒值 編號 縣市 鄉鎮區 IRt=C P=10% P=90% 1 苗栗縣 卓蘭鎮 870 2800 2 南投縣 草屯鎮 350 4750 3 魚池鄉 390 3500 4 竹山鎮 460 8120 5 國姓鄉 300 4800 6 鹿谷鄉 250 5000 7 仁愛鄉 270 2760 8 水里鄉 200 2680 9 信義鄉 3020 10 埔里鄉 400 1900 11 台中縣 和平鄉 230 3600 12 彰化縣 二水鄉 450 2350 13 雲林縣 古坑鄉 280 4420 14 嘉義縣 阿里山鄉 4000 15 梅山鄉 3750 16 花蓮縣 光復鄉 2100 5100

接近警戒：水保局土石流災害應變小組持續警戒 警戒：通知相關防災單位進行警戒 Rainfall Events N Rainfall Triggering Index RTI Debris-flow Occurrence Probability P RTI90 RTI10 RTI50 警戒 接近警戒 RTI90 RTI10 RTI50 降雨驅動指標 ( Rainfall Triggering Index ) =降雨強度有效累積雨量 RTI=IRt

案例分析一：水里鄉土石流發生可能性分析(1) 對象 時間 降雨 類型 土石流 發 生 南投縣水里鄉 92.05.15 豪雨 否 雨量站：神龍橋、青雲及魚池站 時間 面積 崩塌面積比(%) 來源 90.10 130.96 11.09 (1) 91.07 94.97 8.09 92.04 52.02 4.43 (2)

降雨驅動指標 RTI 降雨強度I（mm/hr） 有效累積雨量R（mm） 土石流發生可能性P 龍神橋雨量站 接近警戒 解除警戒

案例分析二：水里鄉土石流發生可能性分析 對象 時間 降雨 類型 土石流 發 生 南投縣 水里鄉 90.07.29~30 桃芝 颱風 是 發 生 南投縣 水里鄉 90.07.29~30 桃芝 颱風 是 雨量站：神龍橋、青雲及魚池站 時間 面積 崩塌面積比(%) 來源 90.10 130.96 11.09 (1) 91.07 94.97 8.09 92.04 52.02 4.43 (2)

警戒 接近警戒時間： 00:00 警戒時間： 05:30 解除警戒 接近警戒 解除警戒時間： 17:20 龍神橋雨量站 降雨驅動指標 RTI 降雨強度I（mm/hr） 有效累積雨量R（mm） 土石流發生可能性P 接近警戒時間： 00:00 警戒時間： 05:30 解除警戒時間： 17:20 土石流發生時間:07:30(詢問值)

Q: 降雨強度計算調整 RTI=(0.9  I1+0.1I6)Rt 調整後 調整前 時間 (hr) 25 30 100 1000 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 25 30 100 1000 10000 50 150 200 9 % 5 % 降雨驅動指標 RTI 土石流發生可能性P 1 % 調整後 調整前 降雨強度I（mm/hr） 有效累積雨量R（mm） 時間 (hr)

地聲感應進行土石流防災監測 土石流為大量土石和水混合後流動的現象。 視為一個在地表前進的震源，摩擦碰撞，侵蝕河床及岸壁而產生振動向外傳播。 此種振動波大部分能量會沿著地面岩層傳播。 12

前人研究 v 名稱 室內實驗 野外實驗 儀器埋設位置 背景噪音 流速量測 土石流發生頻率 土石流之音響感應器檢測 （Yasumasa Itaura 1997） v 以地表震動探測土石流速流速 (M.Arattano 2003) 地聲探測器應用於土石流監測(黃清哲 2003）

土石流之音響感應器檢測 （Yasumasa Itaura 1997 JAPAN） 實際蒐集３場土石流發生資訊。 儀器建議埋設位置：距河岸8m(野外) 土石流發生頻率：30hz-150hz(野外)。 背景噪音：不易量測，且人工與自然渠道不易分別。 儀器：以單軸麥克風量測。

以地表震動探測土石流速流速 (M.Arattano 2003 Italy) Moscardo Torrent Basin:4.1km2 Basin is made of shale，slates , 儀器內容： 地表震動儀 超音波水位計 雨量計

以地表震動探測土石流速流速 (M.Arattano 2003)

Type1：已完成發展之土石流(明顯peak) S1:大型防砂壩造成之影響

流速量測：S1至S4 V=330m/37s=8.9m/s

地聲探測器應用於土石流監測 (黃清哲 2003） 利用地聲探測器量測石頭撞擊礫石層之地聲實驗 地聲傳播速度及強度隨距離之衰減試驗，及地聲探測器儀器傾斜影響測試。 現地試驗：於土石流示範觀測站-南投縣信義鄉豐丘村豐丘野溪觀測站，進行現場土石流觀測試驗。

實驗室實驗佈置 選擇一方形水槽，於其四周鋪設軟墊，避免土石材料碰撞摩擦邊壁導致非石材間互相作用的音源產生，造成數據分析上的誤差。

土石碰撞產生地聲之實驗頻譜分析 實驗條件為將重量400公克重之石塊，由高度30公分處自由落下，得到土石碰撞產生地聲之頻率介於0～50Hz間。 Y軸 X軸 Z軸

現場土石地聲量測-實驗佈置 量測地點：豐丘野溪 埋設數量：3個地聲探測器，各相距5公尺。

石塊自由落體實驗 石塊自由落體實驗之主頻介於80Hz-100Hz間(與日本專家野外實驗結果 30-150hz相似)。 以12公斤重之石塊進行自由落體實驗 降落高度為1.5公尺，石塊撞擊點距離地聲探測器分別為1公尺、3公尺、6公及9公尺。 石塊自由落體實驗之主頻介於80Hz-100Hz間(與日本專家野外實驗結果 30-150hz相似)。 地聲訊號的能量隨距離的傳遞而衰減。 建議在進行地聲傳遞速率之實驗時，兩地聲探測器間的距離不宜過長。

神木村現場土石流分析結果 民國92年6月7日愛玉子橋橋墩之地聲資料。

環境背景噪音音頻＝120hz 92年6月7日上午7時13分神木村土石流發生現場，壩體上地聲探測器擷取資料分析結果 ─ X軸 (鋼索斷裂前)

92年6月7日上午8時47分神木村土石流發生現場，壩體上地聲探測器擷取資料分析結果 ─ X軸 (鋼索斷裂前)

92年6月7日上午8時50分神木村土石流發生現場，壩體上地聲探測器擷取資料分析結果 ─ X軸 (鋼索斷裂後)

神木村現場土石流分析結果 鋼索斷裂後，地聲探測器收錄到的地聲訊號仍為背景環境噪音，埋設在愛玉子橋橋墩之地聲探測器並沒有收錄到土石流地聲資料。 當土石流之規模不夠大時，土石流撞擊能量無法使橋墩產生搖動，地聲探測器便沒有收錄到訊號。 地聲探測器之埋設方法及埋設位置十分重要。

想法與推動工作看法 土石流的顯著頻率，大約在30-150hz間。 與風雨及洪水等音頻特性有明顯不同。 與地震及地表打撃及爆破信號所造成的低頻十分類似。 土石流內在特性之差異及外在運動型式，無法由低頻的顯著頻率分別出來。 後續實驗工作： 台灣土石流地聲資料蒐集(陳有蘭溪內子集水區)。 碰撞及摩擦等土石流運動行為對於地聲特性的影響。 土石流材質對於地聲特性的影響。 土石流流速對於地聲特性的影響。 儀器量測位置對地聲特性之影響。 綜合性監測方法：降雨警戒值增列地文因子並配合地聲資料蒐集，導向綜合性監測制度的建立。

報告完畢 敬請指導