Landslide risk assessment and management: an overview 崩塌風險評估和管理:概觀

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1 Landslide risk assessment and management: an overview 崩塌風險評估和管理:概觀
F.C. Dai , C.F. Lee , Y.Y. Ngai Engineering Geology 64 (2002) 65–87 指導教授：詹勳全 授課教授：詹勳全 報告人 ：吳子佳

2 介紹 崩塌風險評估和管理的基本框架 評估崩塌發生機率 崩塌體的運動行為 脆弱性評估 風險評估 風險管理 討論

3 介紹 Landslides, 崩塌 defined as the movement of a mass of rock, debris or earth down a slope. (Cruden, 1991) 是岩石、岩屑或土石、土壤之塊體因重力作用向斜坡運動之現象。 誘發的因子像是暴雨、地震、河床沖蝕、人為開發，造成對斜坡土體的剪應力增加或剪力強度降低，導致崩塌。 訂定評估管理策略可有效降低崩塌造成大量的傷亡和財產損失。 由紀錄來說明，最嚴重的崩塌導致10,0000條生命的傷亡 在美國，每年崩塌造成的死亡人數大概25-50人，估計的經濟損失十到二十億 而在中國，每年的傷亡人數大約125人，估計的經濟損失0.5億 研究證實透過評估管理策略 像是 限制易發生崩塌區的開發,工程方法來防止崩塌，建立預警系統等等方法 在加州降低了90%的傷亡，在LA降低了92-97%的傷亡

4 崩塌風險評估和管理的基本框架 (包含預測危害的程度下決定，決策可否接受或其他方式) 誘發因子 預備因子 崩塌目錄 崩塌機率 崩塌體的運動行為
土地利用型態 災害評估 危害評估 危害管理 脆弱度管理 風險元素 成本效益分析

5 評估崩塌發生機率 崩塌機率因子大略可分為兩類 對於大面積的崩塌潛感分析，最重要的就是蒐集資料(長期歷史資料)和參數的量化來建立山崩潛感模型。
預備因子(原有的) --- 地質、坡度、坡向、植生覆蓋、土壤… 誘發因子(外來的) --- 暴雨、地震… 對於大面積的崩塌潛感分析，最重要的就是蒐集資料(長期歷史資料)和參數的量化來建立山崩潛感模型。 外來的誘發因子 難以預測 只能由歷史資料推估

6 評估崩塌發生機率 推估崩塌發生機率的數值方法分為四種 inventory目錄式 --- 將現有因子與崩塌目錄來比較，找出崩塌特性
heuristic經驗式 --- 專家由預備因子放入模式並參照以往經驗推估 deterministic確定性 --- 基於邊坡的穩定分析，簡單，適合小範圍 statistical統計式 --- 由過去預測未來，透過已發生過崩塌的相似邊坡條件來預測是否會發生崩塌，運用多元回歸或判別分析。 目錄式方法 缺點是沒發生過崩塌的地區就沒辦法預測 經驗式 限制 是需要大量長期資料 確定性 只能運用於土層狀態是均勻 有些邊坡穩定分析的模型需要的參數資料不一定能完全齊全 統計式 當決定用哪些因子分析時的人為決定有疑慮 或可能誤導回歸分析

7 崩塌體的運動行為 為了管理和區分危險的區域，用一組質化或量化的參數來定義崩塌破壞的潛在性
Damage corridor width 破壞廊道寬 Depth of the moving mass 移動塊體的深度 Velocity 速度 圖 Geotechnical and Geological EngineeringAn International Journal期刊 Statistical Analysis of Landslide Events in Central America and their Run-out Distance Graziella Devoli , Fabio V. De Blasio , Anders Elverhøi   and Kaare Høeg Depth of deposits 堆積深度 Runout distance 運動距離

8 崩塌體的運動行為 影響崩塌體運動行為的因子 坡的特徵 (幾何形狀、上邊坡影響的區域、能量轉移)
土體的破壞機制( contractive soil鬆散土 vs dilatant soil膨脹土) 下邊坡表面特性( 植生種類、表面逕流流量) 剪力區的殘留強度(0,<0,>0) 鬆散土-塊體崩塌 vs 膨脹土 滑動緩慢的崩塌 下邊坡表面特性( 植生種類、表面逕流流量) 主要影響破壞廊道寬 若水多 決定崩塌是否會成為 流體? 剪力區的殘留強度 影響速度和崩塌的移位 0: 崩塌速度近於定值 <0: 土壤的剪力強度下降，使得剪應力大於臨界值 崩塌加速度 >0: 會造成崩塌土體的移位

9 脆弱性評估 脆弱性的評估是用0到1之間的數值來表示潛在的破壞性程度 與崩塌體運動距離 滑動體的體積和速度 建築物的倒塌風險
人員的傷亡風險 這些性質相關 脆弱性的評估 是主觀且基於歷史資料 大概由專家估計或統計回歸 得到脆弱度的量值

10 風險評估 風險評估約分成 分散式的崩塌風險評估 特定地點的崩塌風險評估 全球的崩塌風險評估 (難定義 只能概略ex 每年傷亡人數)

11 風險評估 分散式的崩塌風險 目標是在不同地方的傷亡和財產損失方面用一張風險地圖描繪出風險的層級。 基於崩塌目錄，選定那些有崩塌潛勢的邊坡
可運用GIS將空間分布參數做量化與質化，例如崩塌機率，影響範圍，土地利用和人口數等因子集結成一張風險地圖。 可用邊坡不穩定數 乘上崩塌結果的數值當作潛勢分數

12 風險評估 特定地點的崩塌風險 可以有系統的評估災害和危害(生命財產損失)的程度， 步驟： 檢查可用的促崩因子 ex 地震 降雨
辨識可能發生的破壞機制 預測各破壞機制的機率 評估各破壞機制造成崩塌體的運動行為 將各可能發生的破壞機制風險加總

13 風險管理 風險管理的策略可分為四組 Planning control 控制規劃 Engineering solution 工程方法
用以降低促崩因子的風險 Engineering solution 工程方法 降低崩塌機率 Acceptance 承受度 決定可否承受或不可避免 Monitoring and warning 監測和預警 以疏散方式降低風險

14 風險管理控制規劃 控制規劃是一種降低崩塌損失有效又經濟的方式 分兩種方式 拆除或改變現有在崩塌潛勢上的建設
在邊坡不穩定的區域限制或監督新的開發 在崩塌易發生區盡量避免建設，並且可以禁止實施灌溉、蓋房子或建造道路等等會造成土體崩塌的可能。

15 風險管理工程方法 目標是校正潛在的不穩定邊坡和控制土體的運動，是一種降低崩塌危害最直接的方式但是花費也相對較高。
通常用來加強邊坡穩定，以開挖、填坡腳、排水設施 等方式。 增加安全強度，像是建造重力檔土牆、隔籠檔土牆、地錨、土釘等等。

16 風險管理承受度 目標是在危害和利益當中找出可以承受的臨界值 (a)首要方案 (b)替代方案
每年崩塌頻率 香港 N或多人的傷亡 (a)首要方案 (b)替代方案 ALARP: as low as reasonably practicable 勉強可承受 Broadly acceptable: 大致上都可承受 Intense scrutiny region: 嚴格審查的範圍

17 風險管理監測和預警 目的是監測那些具有高崩塌潛勢的邊坡，若可能發生崩塌前(例如雨量達定值)能發出警告，甚至是疏散居民。
監測系統涵蓋了運用傾斜感測器監測表面變形量，水位觀測計監測水位變化(尤其是豪雨)、地滑計監測地表水平變位等等 大範圍的面積來說，工程方法和控制規劃所耗費的金錢遠大於使用監測和預警系統

18 討論 現今崩塌風險的評估與管理已透過多元的因子和方法，找出被量化的數值並做決策。
運用科學方法結合社會學的研究流程，決策的過程中涵括崩塌邊坡本身的特性以及人口活動的情形，且可以因為資訊透明化更清楚了解其複雜的關係。 但是，因為崩塌機率的預測幾乎都是基於過去的歷史資料，若預測的地區是資料外的地區，有很多的不確定性。 不是那麼準確的原因來自於紀錄的資料不足，或是本身理論上決定危害評估的誘發因子並不是這次的主因。 工程師(專家)和政府 雙方合作達成共識，才做的決策

19 討論 雖然預測是區域性的，但大範圍可以將尺度放大且將危害分級。
理想的狀況是分區設計土地利用方式、控制開發形式、訂定嚴格的建築法規和遵守工程手冊來施工 。 現今用來輔助崩塌評估和管理最常用的工具是GIS 結合遙測系統和預警系統，透過套疊圖層可得到區域的特性，加上促崩因子地圖可得到崩塌潛勢圖。 透過套疊圖層 (可配合統計式方法和經驗法則)

20 討論

21 謝謝聆聽