崩塌地降雨-入滲-滲杰流機制之數值模擬及穩定性分析.pptVIP

崩塌地降雨-入滲-滲流機制之數值模擬及穩定性分析 幼葉林地滑區於民國97年9月豪雨後發生滑動。 目前滑動區內住戶約20餘戶，農作約40公頃，若持續發生滑動破壞災情，恐對滑動區內居民身家性命財產安全造成威脅。 蘇柏嘉等(2005)之研究指出在降雨狀態下邊坡不穩定之誘發機制如下： 降雨入滲→ 孔隙水壓uw變化(由負變正)→ 基質 吸力(ua - uw)逐漸變化消失→ 基質吸力之當量 剪力強度 (ua - uw) tan?b降低→ 未飽和土壤抗 剪強度降低→ 邊坡不穩定。 uw＜0 → 未飽和狀態； uw＞0 → 飽和狀態 一般分析中可令 ua＝0 中央氣象局之梨山氣象站於1990年至2009年間(共計20年)紀錄之降雨資料，進行雨量頻率分析，利用年最大選用法對雨量站選定歷年之年最大二日暴雨量統計資料後，以二參數對數常態、三參數對數常態、皮爾森III型、對數皮爾森III型及極端值I型等五種機率分布，進行雨量頻率分析。 選取各種機率分布中最小標準差值(Standard Error)，決定最適性分布。結果顯示，以極端值I型較合適。另外，採用100年重現期距之年最大二日暴雨量進行轉換為最大48小時降雨量。 設計雨型分析方法乃採用經濟部水資源局(2001)編製之「水文設計應用手冊」中所提之台灣各區域簡單尺度不變性高斯馬可夫雨型 (Simple Scaling Gauss-Markov，簡稱SSGM)分析成果中，台灣中一區之降雨百分比進行設計 。 前期有效降雨量：一場連續降雨往前推算2星期期間，所降的雨量，稱之。 其起始時間關係如下圖所示： Campbell(1975)之研究中曾提及『若沒有足夠的前期降雨量，就不會發生崩塌或土石流』。 Sitar(1992)觀測土石流發生時的孔隙水壓變化，發現前期降雨量使得土壤含有適當的含水量，有助於後來暴雨雨水快速滲透土體並產生高額孔隙水壓，降低土體的抗剪強度而引發崩塌或土石流。 江永哲、林啟源(1991)針對台灣地區的崩塌誘發型 土石流災害之降雨特性可彙整成下列三點： 1. 災害發生的累積降雨量至少要大於150 mm 以上。 2.災害發生的降雨延時在12 hr以上，且多發生在整 場暴雨的後半期。 3.前期降雨對於災害的發生有明顯的影響，但並非 為主要的影響因素。 落於地表之雨水經由入滲作用流入地下含水層，引起地下水水位的增加。 當降雨量大於土壤入滲量時，部份降雨會轉成地表逕流，如右圖所示。 由於入滲作用需要花費一些時間，因此地下水水位之變動對於降雨會有時間上的滯延現象。 李德河(1984)曾彙整並提出降雨特性與邊坡破壞之關係，且由監測儀器隨時掌握各項崩塌因子之變化，其中提出以位移量來預測崩塌較為可靠，並建議台灣地區對此法之適用性進行探討。 林德貴等人(2005)曾針對1997年汐止林肯大郡坡地災害現地進行暫態降雨滲流及與時間相依之邊坡穩定性數值分析，並探討暫態滲流水壓力對坡地既有擋土設施及地錨工法穩定性之影響。 林群富等人(2005)以九份地區邊坡為案例，探討九份地區邊坡之穩定性。結果顯示，若將有限元素法搭配極限平衡法並配合監測系統數據，更可清楚分析邊坡之穩定性。 林德貴等人(2008)針對梨山地滑地進行未飽和土壤之降雨滲流與邊坡穩定性之數值模擬，並建立梨山地滑地地下水水位上升量與降雨強度之關係式。 Michele Calvello等人(2007)針對義大利中部一處監測完善之活動地滑地進行暫態滲流有限元素分析及極限平衡穩定分析，並建立已知滑動面上安全係數F(t)與沿滑動面發生之監測位移率v (t)之預測關係式。 * 指導老師︰林德貴 教授 學 生︰洪寶發 101年1月7日專題討論 Numerical Simulation of the Mechanism of Rainfall-Infiltration-Seepage and Stability Analyses of Collapsed Land 授課老師︰林俐玲 教授 簡報內容 緒論 1 文獻回顧 2 研究方法 4 SEEP/W SLOPE/W 數值分析程式 3 結果與討論 5 6 結論與建議 幼葉林山 緒 論 研究區位於嘉義縣梅山鄉瑞里村之行政轄區，範圍東西向約450m，南北向約1,000m，於幼葉林山與生毛樹溪之間坡面間。 幼葉林地滑地屬濁水溪流域之生毛樹溪子集水區。 研究範圍 約40公頃 瑞里國小 若蘭山莊 長1,000m 寬450m 北 研究區域 研究區 在山崩潛感之傳統分析及評估方面: 大多以統計的方式，針對造成邊坡破壞的各種潛在因子給予不同之權重後進行評分式分析。 權重式評分分析之問題： 無法將降雨造成坡地崩塌之機制加以呈現並納入考量，而只侷限於各種潛感影響因子之討論。 本研究