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研究生: 莊雅雯
Chuang, Ya-Wen
論文名稱: 以雷達回波估計降雨量及應用於邊坡災害管理
Rainfall Evaluation and Slope Disaster Management by Using Radar Reflectivity
指導教授: 李德河
Lee, Der-Her
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 192
中文關鍵詞: 雷達回波dBZ-I關係式邊坡防災管理
外文關鍵詞: Radar echo, dBZ-I relationship, Slope disaster management
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  • 臺灣多高山少平原,山坡陡峭險峻且為板塊碰撞地質破碎是臺灣固有的地形、地質特性,加上近幾年全球氣候逐漸轉變劇烈,降雨引發邊坡災害頻傳,從歷史災害資料更是可以發現嚴重的邊坡災害有集中區域且重複發生的現象。本研究選擇西南部災害較集中區域作為研究場址,以阿里山地區、南化-甲仙地區及六龜地區做為主要研究範圍,利用中央氣象局所提供之雷達回波圖取得各研究區上空雲量之雷達回波值(dBZ),搭配鄰近研究場址雨量站的降雨資料,進行迴歸分析,整理出dBZ-I(降雨強度)及ΣdBZ-R(累積降雨量)的關係,可由雲量估計各區域的降雨量。
    由降雨引發邊波災害的歷史災害資料的彙整,可以訂出以降雨量為基準的邊坡災害管理準則,再利用dBZ-I以及ΣdBZ-R的關係訂定以雷達回波值為基礎的邊坡致災管理值作為避難參考指標。由降雨對雷達回波值的關係再配合降雨量與邊坡地下水位變動量的關係,可以推導出dBZ與邊坡地下水位變動量的關係,近而取得以dBZ來推估邊坡穩定與否的方法,最後可建立以dBZ為基礎的邊坡災害預警的系統。

    This study selected Alishan area, Nanhua-Chiahsien area and Liouguei area as research sites. To make criteria of slope disaster management, we find relationship equations between radar reflectivity factor dBZ and rainfall intensity. We also find out that it has a good linear relation between accumulated dBZ and accumulated precipitation. We can establish slope failure warning system by those two equations and historical disaster data. For a further study, we discuss the relation between rainfall intensity and groundwater table fluctuation then set up each parameter’s threshold limit value of slope unstable condition as an evaluation of slope failure’s chances. If we carry into execution above, we can definitely avoid some damage in the future.

    摘要 I 致謝 VII 目錄 VIII 表目錄 X 圖目錄 XII 第一章緒論 1 1-1研究動機 1 1-2 研究目的 1 1-3 研究流程 2 1-4 研究大綱 3 第二章文獻回顧 4 2-1應用雷達回波估計降雨 4 2-1-1雷達回波估計降雨 4 2-1-2雷達回波估計降雨在防災的應用 9 2-2邊坡災害管理 14 2-2-1邊坡破壞機制 14 2-2-2邊坡致災臨界準則 17 2-2-3邊坡災害預警 20 第三章研究區域介紹 25 3-1臺灣西南部地質條件與水文條件概述 25 3-2臺灣西南部歷史災害分佈 32 3-3嘉義縣阿里山區域 34 3-3-1研究範圍 34 3-3-2地形與地質 36 3-3-3水文條件 38 3-3-4歷史災害資料 40 3-4 高雄市南化甲仙區域 44 3-4-1研究範圍 44 3-4-2地形與地質 46 3-4-3水文條件 48 3-4-4歷史災害資料 50 3-5 高雄市六龜區域 54 3-5-1研究範圍 54 3-5-2地形與地質 56 3-5-3水文條件 58 3-5-4歷史災害資料 59 第四章雷達回波與氣象資料處理 65 4-1氣象雷達原理與應用現況 65 4-1-1氣象雷達原理 65 4-1-2台灣氣象雷達應用現況 67 4-2雷達回波資料處理 69 4-2-1雷達回波資料處理方式 69 4-2-2選擇氣象觀測資料 74 4-3邊坡警戒系統參數定義 75 4-3-1雨量站適用範圍 75 4-3-2雨場切割 77 4-3-3臨界降雨線 80 第五章研究方法 84 5-1迴歸分析原理 84 5-2單變數迴歸 86 5-2-1迴歸模式建立 86 5-2-2各雨量站單變數迴歸結果 90 5-3多元迴歸建立 95 5-3-1變數相關性 95 5-3-2評估共線性與干擾、交互作用 99 5-3-3探討最佳迴歸模式 104 第六章研究結果 114 6-1以雷達回波推估降雨量 114 6-1-1雷達回波因子與降雨強度關係 114 6-1-2雷達回波因子累積值與累積降雨量關係 143 6-1-3討論研究場址的估計降雨關係 147 6-2雷達回波應用於邊坡災害管理 151 6-2-1以雷達回波因子建立邊坡警戒系統 151 6-2-2雷達回波因子估計雨量與地下水位變動關係 153 6-3災害實例驗證 157 6-3-1阿里山區域928梅姬颱風誘發土石流災害 157 6-3-2南化甲仙區域康芮颱風誘發土石流災害 160 6-3-3 六龜區域601豪雨誘發洪水災害 162 第七章結論與建議 168 7-1結論 168 7-2建議 170 參考資料 171 參考網站 176 附錄一、各區域未致災點與致災點資料 177 附錄二、口試委員之問題回覆 189

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