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研究生: 李品毅
Lee, Pin-I
論文名稱: 莫拉克颱風後高屏溪流域崩塌地多時序變異性分析
Temporal Variation Analysis of Post-Typhoon Morakot Landslides in the Gaopin River Basin
指導教授: 林慶偉
Lin, Ching-Weei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 117
中文關鍵詞: 莫拉克颱風高屏溪流域極端降雨崩塌變異分析
外文關鍵詞: Typhoon Morakot, Gaopin River Basin, extreme rainfall, Landslide, Temporal Variation Analysis
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  • 本研究選定2009年莫拉克颱風作為極端降雨事件,以探討極端強降雨的效應對於其後續降雨事件引發之崩塌的影響與影響時長,因當時雨量多集中於台灣南部地區,所以本研究以高屏溪流域作為分析區域,並利用自2006年起至2019 年間23幅之福衛二號與SPOT衛星之衛星影像,結合數值地形,以人工圈繪的方式判釋崩塌地。之後再進行崩塌歷程分析、崩塌與雨量關聯性分析及極端雨量效應與前人之地震效應之比較分析。
    崩塌歷程分析結果顯示,研究區域各集水區之崩塌地有3年或4年期間受到莫拉克颱風之效應影響,位於中央脊梁山脈帶之集水區因岩性具有較高的變質度且較破碎,所以莫拉克效應在位於中央脊梁山脈帶之集水區對於崩塌地的影響時間比較長。
    研究區域會產生莫拉克效應,是因為莫拉克颱風觸發了大量的新生崩塌,而新生崩塌因崩塌邊界較不穩定,所以崩塌地在後續之降雨事件會持續沿著邊界擴大崩落,產生大量的淺層崩塌,直到崩塌邊界穩定,莫拉克效應對崩塌地的影響才告一段落。崩塌率與雨量關聯性分析結果亦顯示,崩塌地在莫拉克效應期間觸發了較多的淺層崩塌,可間接證明莫拉克效應是由莫拉克颱風後之新生崩塌持續擴大造成的。
    前人研究指出地震效應對後續崩塌地發育之影響時間約為6~9年,與本研究之莫拉克效應影響時長3~4年,兩者相比較有2~6年的影響時長差異,可見在地震與極端降雨之效應引發後續崩塌的機制是不相同的。推測地震效應較容易造成深入岩層之鬆動,才導致地震效應影響時長較極端雨量效應長。

    The study takes Typhoon Morakot in 2009 as the extreme rainfall event to evaluate its impacts on the landslide occurrence and the influence on landslides triggered by the subsequent rainfall events. As the maximum precipitation of Typhoon Morakot located in southern Taiwan, the Gaopin River basin was selected as the study area. It goes with the digital terrain model (DTM) and landslide inventories from 23 images of FORMOSAT-2 and SPOT satellite from 2006 to 2019. The statistic analysis of the correlation analysis between landslides density and the precipitation shows kinds of temporal trends, and the behavior of the Morakot rainfall effect is disengaged from the earthquake effect.

    The correlation analysis between landslide density and precipitation indicates that there were 3 to 4 years affected by Typhoon Morakot in the study sub-catchments. The catchments located near the central mountain belt shows its character of the lithologic is high-grade metamorphism and fracture so its affected time period on landslides by the Morakot effect is longer.

    The cause of the Morakot effect may be that the typhoon Morakot triggered massive new landslides. Since the boundary of the new landslide is unstable, it would keep enlarging and result in massive shallow landslides in the subsequent rainfall events until the boundary became stable, which means the Morakot effect came to an end. According to the correlation analysis of the landslide density and the precipitation, it can be inferred that more shallow landslides were triggered during the Morakot effect, which caused the enlarged landslide density to be significantly higher than that after the Morakot effect.

    The previous researches indicate that the influenced period of the earthquake effect on the following development of the landslides is 6 to 9 years, and the influenced period of the Morakot effect in this study is estimated as 3 to 4 years. However, there are 2 to 6 years difference between those two effects, it could conclude that the mechanisms of the subsequent landslides are different. Presuming that the earthquake effect is likely to cause the deep terrains to loosen, and thus the influence length lasts longer than the extreme rainfall.

    摘要I 英文延伸摘要II 誌謝VI 目錄VII 表目錄IX 圖目錄X 第一章 緒論1 1.1 研究動機與目的1 1.2 研究概念與架構3 1.2.1 資料蒐集與裸露地判釋作業3 1.2.2 降雨事件與雨量資料蒐集3 1.2.3 崩塌歷程分析3 1.2.4 雨量關聯性分析4 1.2.5 莫拉克效應與地震效應之比較4 1.3 研究區域概況5 1.3.1 高屏溪流域地理位置、水文與地形5 1.3.2 高屏溪流域之地質6 第二章 文獻回顧11 2.1 崩塌定義與分類11 2.2 淺層崩塌與深層崩塌12 2.3 雨場切割方法13 2.4 降雨對崩塌地之影響15 2.4.1 降雨引發崩塌破壞機制15 2.4.2 降雨量與崩塌關係16 2.4.3 降雨引致崩塌之特性17 2.5 地震對崩塌地之影響18 第三章 研究方法20 3.1 工作流程說明20 3.2 資料蒐集說明22 3.2.1 降雨事件及雨量資料蒐集22 3.2.2 遙測圖資蒐集24 3.3 衛星影像崩塌判釋分析說明26 3.3.1 集水區單元劃分26 3.3.2 裸露地的判釋28 3.4 崩塌歷程分析29 3.4.1 崩塌地時間序列分析29 3.4.2 崩塌與雨量之關聯性分析31 3.5 極端雨量效應與重大地震效應之比較分析32 第四章 研究成果34 4.1 資料蒐集分析34 4.1.1 雨量資料蒐集34 4.1.2 衛星影像蒐集成果44 4.2 崩塌歷程分析44 4.2.1 各集水區舊有崩塌擴大面積與舊有崩塌擴大率之變化歷程44 4.2.2 各集水區新生崩塌面積與新生崩塌率之變化歷程51 4.2.3 各集水區植生復育面積與植生復育率之變化歷程58 4.2.4 各集水區總裸露地面積與裸露率之變化歷程65 4.3 各集水區崩塌經雨量正規化修正後之崩塌變化歷程72 4.4 崩塌率與雨量關聯性分析82 4.4.1 舊有崩塌擴大率與累積雨量82 4.4.2 舊有崩塌擴大率與降雨延時87 4.4.3 舊有崩塌擴大率與最大降雨強度92 4.4.4 小結97 4.5 極端雨量效應與重大地震效應之比較分析98 第五章 結論與建議99 5.1 結論99 5.2 建議101 參考文獻102 附錄106

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