土石流之堆积型态.PPT

* Explore the accumulation of debris-flow characteristics (II) ????????????????? - The accumulation of debris-flow patterns -- 水土保持所慶九授課教授：鄭皆達老師 土石流堆積特性之探討 (II) - 土石流之堆積型態 - 第一部分 – 前言 第二部分 – 試驗材料、設備與方法 第三部分 – 結果與討論 第四部分 – 結論 第一部分：前言 近年來由於台灣地區土石流災害頻傳，社會對其防災需求日益殷切。 而在各界重視下，對於土石流的發生、流動、堆積等機制已有了初步的了解，且推導出許多相關的理論公式。 但由於土石流之複雜性，往往非單純之數學模式或力學理論 可以涵蓋，需要藉助許多實際現象與經驗補助。 土石流的堆積場所往往在適合居住的平野地形 在災害發生時常造成可觀的人民生命財產損失 流動 土石流防災系統的建立： 發生 堆積 第二部分：試驗材料、設備與方法 試驗材料 試驗設備 試驗方法 試驗步驟 試驗材料 D：現地土樣 探討不同粒徑組成對於土石流停止行為與堆積型態的影響 (南投縣水里鄉玉峰土石流跡地) A：均勻粗砂 B：均勻礫石 C：均勻粗砂和均勻礫石均勻混合而成 #4~ #3/8篩 (4.76~ 9.52mm) 約#12~ #4篩 (1.68~ 4.76mm) #200以下~ #3/8篩 (0.074~ 9.52mm) 均勻粗砂 均勻礫石 現地土樣 均勻粗砂和均勻礫石 均勻混合而成 大 小 和粗砂最相近 砂粒密度差不多 大 差不多 級配較良好 小 差不多 級配較良好 大 大 小 試驗設備 供水設備 人工渠槽 堆積平台 試驗設備 供水設備 供水閥控制出水量 模擬誘發土石流重現之流量 穩定流入渠槽 試驗設備 人工渠槽 壓克力製 200cm × 22cm × 24cm 槽底適當間距貼上22cm × 2cm × 0.5cm之橫向壓克力條 模擬粗糙度 可傾斜調整角度 試驗設備 可傾斜調整角度 180cm × 120cm的壓克力平台  底部繪上20cm × 20cm的格子 堆積平台 130 100 70 供水量(L/min) 13800 11300 8800 供試土砂量  cm3 15o 18o 21o 渠槽傾斜度 0o 3o 堆積平台傾斜度 24o 試驗方法 試驗步驟 調整渠槽和堆積平台傾斜度 於渠槽上鋪上厚度12cm之梯形土砂堆積並加水使其飽和 採取堆積土體之土砂樣本分析其體積濃度、 沙粒密度、粒徑分布等物理性質 以上三項為供水前的步驟 1 1 1 2 1 3 試驗步驟 關閉水閥待土石流靜止紀錄其堆積範圍及到達距離。 供水先以較小流量使土體發生滲流， 再調大到事先設定之流量。 當土體破壞後紀錄段波流經觀測區時的波高與所需時間， 推求平均波速。 當土石流通過觀測區後採取流動先端部的土砂樣， 並分析其體積濃度、粒徑分布等物理性質。 以上四項為供水後的步驟 1 4 1 5 1 6 1 7 土石流堆積長度L與寬度B之關係 土石流之擴張作用 堆積面積參數與堆積形狀係數之關係 堆積部之堆積形狀 土石流材料與堆積形狀比之關係 土石流粒徑篩選問題 第三部分：結果與討論 土石流堆積長度L與寬度B之關係 1 為應用方便，本實驗取用無維度之參數如下： 擴張度 伸長度 B/Bu 堆積寬度對出口寬度Bu之比值 L/Bu 堆積長度對出口寬度之比值 土石流堆積長度L與寬度B之關係 1 為應用方便，本實驗取用無維度之參數如下： 擴張度 伸長度 L/Bu 堆積長度對出口寬度之比值 主要受流速以及上下游坡度變化大小所影響 高橋、吉田(1979) 游繁結、林成偉(1991) 土石流進入堆積部之流速越快則堆積長度越長 上下游坡度變化越大則堆積長度越短 土石流在無側向束縛時會因為有足夠的空間所以自由往橫向擴張， 而由表2可知，伸長的長度越長則擴張度越寬。 此現象可說明較大流速之土石流，因具有較大的動能，一旦脫離谷口的束縛後，此較大的能量亦有助於土石流之橫向擴張作用。 表2 各試料之伸長度對擴張之迴歸方程式 土石流之擴張作用 2 上下游坡度變化越大則擴張度越小 1 土石流的體積濃度越大則擴張度也越大 中值粒徑越大則擴張度越小 體積濃度越大，流速越緩， 土石流先端部容易停止，使後續土石流不易流動。 土石流之消能作用越大，無法有充分之能量擴張。 粒徑越大則流速和擴張度都越小。 較大粒徑之材料順著流路的慣性作用越大，不易橫向流動。 1 1 2 1 3 豐丘 (游繁結、陳重光，1987) 十八重溪 (1988) 銅門 (1990) 除了豐丘土石