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研究生: 吳博巧
Wu, Po-Chiao
論文名稱: 降雨引致邊坡表層運搬力學機制之探討
A Study on the Mechanism of Slope Erosion Initiation induced by Rainfall
指導教授: 張文忠
Chang, Wen-Jong
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: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 88
中文關鍵詞: 邊坡表層土壤搬運之力學機制無限邊坡破壞理論有效降雨事件非飽和土壤
外文關鍵詞: the mechanical mechanism of surface soil movement, infinite slope failure theory, effective rainfall event, unsaturated slopes
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  • 台灣多數山坡地往往因地質較為破碎及高降雨強度之降雨事件影響進而發生土壤侵蝕、堆積等土壤顆粒搬運行為,民生生活也多受其影響。因此如何評估降雨引致土壤顆粒搬運過程中之土壤沖蝕量成為研究重點,其中本研究對於降雨產生地表逕流使非飽和邊坡表層土壤沖蝕搬運之力學機制進行深入探討.研究場址位於曾文水庫旁之東西坑溪集水區大埔鄉嘉149線0.5K叉路旁一處邊坡,進行長期非接觸式表層土壤距離量測,採用邊坡沖蝕即時監測系統進行降雨量、地表分層含水量及土壤表層距離等量測,且藉由現地降雨量量測及土壤表層距離量測結合無限邊坡破壞理論進而探討現地有效降雨事件中邊坡表層土壤搬運之力學機制。

    Most hillsides in Taiwan are often affected by erosion and accumulation of soil particle transport behavior due to weak geology and high rainfall intensity. Moreover, people's livelihoods are also affected by soil particle transport behavior. Therefore, how to evaluate the amount of soil erosion during the movement of soil particles caused by rainfall has become the focus of research. In this study, the mechanical mechanism of surface soil transport and erosion of unsaturated slopes caused by rainfall and surface runoff is deeply discussed. The research site is a slope at Chiayi County Dapu Township county road 149 0.5K. This area is in the water catchment area of Dongxikeng river next to Zengwen Reservoir. Then. The study uses a slope erosion real-time monitoring system to measure rainfall, surface water content and soil surface distance for long-term non-contact measurement of surface soil distance. In addition, after combining infinite slope failure theory ,rainfall and surface distance measurement, the mechanical mechanism of surface soil movement in the field of effective rainfall events is discussed.

    摘要 I Abstract II 誌謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2 研究方法與流程 2 1.3 研究內容架構 4 第二章 文獻回顧 5 2.1土壤沖蝕量預估模式 5 2.2土壤沖蝕量測方式 6 2.3邊坡表層土壤搬運力學機制 7 2.3.1土壤沖蝕臨界剪應力 8 2.4 無限邊坡穩定分析 10 2.5 降雨 11 2.6.1有效降雨事件定義 12 2.6 非飽和土壤性質與剪力強度 14 2.7 邊坡沖蝕監測 17 第三章 邊坡沖蝕即時監測系統 19 3.1 系統架構 19 3.2 系統組成 20 3.2.1 主微控制器 21 3.2.2 數據儲存與即時時鐘模組 21 3.2.3 定時斷電模組 22 3.2.4 電源系統 22 3.2.5 無線傳輸模組 23 3.2.6 系統感測器 24 3.3 邊坡沖蝕即時監測系統模組 30 3.3.1 邊坡沖蝕即時監測系統模組 30 3.3.2 系統程式流程 33 3.3.3 系統硬體架構 36 3.4 雲端即時顯示平台 38 第四章 現地監測成果 40 4.1監測場址 40 4.1.1地理位置及災害歷程 40 4.1.2 區域地質 42 4.1.3 監測儀器佈設 44 4.2現地監測成果 48 4.2.1 降雨量 48 4.2.2 土壤表層高度變化量 50 4.2.3 土壤體積含水量 53 第五章 邊坡表層土壤搬運力學機制分析 55 5.1 邊坡表層土壤搬運力學機制分析流程 55 5.2最大逕流剪應力與土壤沖蝕破壞深度 56 5.3表層土壤初始含水量之影響 60 5.3.1初始地表逕流所需延時 60 5.3.2 邊坡表層土壤搬運堆積行為 62 5.4 現地土壤沖蝕臨界剪應力推估 63 第六章 結論與建議 68 6.1 結論 68 6.2 建議 68 參考文獻 70 附錄一 74 附錄二 76 附錄三 82 附錄四 88

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