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研究生: 洪偉豪
Hong, Wei-Hao
論文名稱: 氣候變遷下牡丹水庫集水區坡地災害評估
Assessment of landslide hazards under climate change condition at Mudan reservoir watershed
指導教授: 陳正達
Chen, Cheng-Ta
口試委員: 黃婉如
Huang, Wan-Ru
賴昱銘
Lai, Yu-Ming
張瓊文
Chang, Chiung-Wen
李欣輯
Li, Hsin-Chi
陳正達
Chen, Cheng-Ta
口試日期: 2023/01/11
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 氣候變遷風險評估地理資訊系統多變量不安定指數接受者作業特徵曲線
英文關鍵詞: Climate change, Risk assessment, Geographic Information System, Instability Index Method, Receiver Operating Characteristic curve
研究方法: 實驗設計法調查研究
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202300339
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:107下載:18
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  • 臺灣地區雨量豐沛,常造成山區崩塌,以致水庫淤積嚴重,無法有效儲存水資源,且當坡地災害發生,對於生命財產損失或環境破壞都相當嚴重。近年氣候變遷影響加劇,逐漸改變臺灣的降雨時空分布,水資源議題和用水安全也備受關注,因此坡地災害評估成為預防崩塌災害的重要工作。本研究應用地理資訊系統(GIS)技術,萃取內政部20公尺網格數值地形模型(DTM)資料獲取坡度、坡向、高程,開放街圖(OpenStreetMap, OSM)之距水系距離、距道路距離,經濟部中央地質調查所「五萬分之一台灣區域地質圖」地質和地質敏感區,常態化差值植生指標(Normalized Difference Vegetation Index , NDVI),搭配GrADS分析時雨量、降雨動能和等10個因子並搭配極端降雨指標進行相關研究。再以不安定指數計算其變異係數、標準差、權重,推論其中的關鍵因子。最後以現有崩塌資料,透過地理資訊系統進行風險區的繪製分析,再以接受者作業特徵曲線(Receiver Operating Characteristic curve , ROC曲線)來計算模型準確率達 80%~90%,並以預報驗證方式進行多個指標的計算。研究結果發現,因子中影響程度最大者為NDVI,之後依序為、坡度、地質敏感區、地質、降雨動能、坡向、距道路距離、距河流距離、降雨強度、高程。
    利用不安定指數和風險評估概念建立基期坡地災害風險評估模型後,本研究利用動力降尺度WRF-HiRAM、WRF-MRI計算氣候變遷下基期和世紀末極端降雨發生的頻率和強度變化,進一步探討世紀末RCP8.5情境下(表示各國對於溫室氣體並無任何減量措施)極端降雨對牡丹集水區坡地災害風險的影響,此結果可供未來坡地管理及水土保持之參考。

    Abundant rainfall in Taiwan often causes mountainous areas to landslide, resulting in serious reservoir siltation, unable to effectively store water resources, when slope disasters occur, the loss of life and property or environmental damage are quite serious. In recent years, the impact of climate change has intensified, gradually changing the temporal and spatial distribution of rainfall in Taiwan, water resource issues and water security have also attracted much attention. Therefore, landslide hazard assessment has become an important task in preventing landslide disasters. In this study, the geographic information system (GIS) technology was used to extract the 20-meter grid numerical terrain model (DTM) data of the Ministry of the Interior to obtain the slope, aspect, and elevation. Open Street Map (OSM) distance to water system, distance to road. Geology and Geologically Sensitive Area from Central Geological Survey, Ministry of Economic Affairs "1/50,000 Taiwan Regional Geological Map" geology. Normalized difference vegetation index (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), with GrADS to analyze hourly rainfall, rainfall kinetic energy, and daily rainfall, 10 factors in total and to conduct related research with extreme rainfall indicators. Then calculate its coefficient of variation, standard deviation, and weight with the instability index, and deduce the key factors. Finally, based on the existing landslide data, ArcGIS is used to draw and analyze the risk area, and then the receiver operating characteristic curve (ROC curve) is used to calculate the model accuracy rate of 80% to 90%, and the calculation of multiple indicators is carried out by means of forecast verification. The research results found that NDVI is the most influential factor, followed by, slope, geological sensitive area, geology, rainfall kinetic energy, slope aspect, distance from road, distance from river, rainfall intensity, and elevation.
    After using the instability index and the concept of risk assessment to establish a risk assessment model for landslide disasters in the base period, this study uses Dynamical downscaling data such as WRF-HiRAM and WRF-MRI to calculate the frequency and intensity of extreme rainfall in the base period and the end of the century under climate change, and further explore the impact of extreme rainfall on slope disaster risk in the Mudan reservoir watershed area under the RCP8.5 scenario (indicates that countries do not have any reduction measures for greenhouse gases) at the end of the century, the results can be used as a reference for future slope management and soil and water conservation.

    致謝 i 摘要 ii Abstract iii 表目錄 vi 圖目錄 viii 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2動機與目的 5 第二章 材料與方法 6 2.1 研究區域概述 6 2.2 研究材料 6 2.3 研究方法 8 第三章 結果與討論 11 3.1 基期坡地災害評估(2000~2019) 11 3.2 不安定指數模型驗證 28 3.3 世紀末坡地災害評估(2076~2099) 42 第四章 結論與建議 64 第五章 參考文獻 66 附錄 70

    田雨晴(2017)。曾文與南化水庫集水區崩塌潛勢分析。國立屏東科技大學水土保持系研究所碩士論文。
    行政院經濟部水利署(2016)。水庫庫容維持綱要計畫 健全庫容之政策方向。檢自https://epaper.wra.gov.tw/Article_Detail.aspx?s=65101B24C71F937C
    。(瀏覽日期:2022 年 6 月 15 日)。
    行政院經濟部水利署(2019)。前瞻基礎建設計畫—水環境建設。
    行政院農業委員會水土保持局(2017)。大規模崩塌潛勢區的調查與監測。臺灣林業,43(5),3-12。
    行政院農業委員會水土保持局(2017)。水土保持手冊。264-265。
    行政院交通部中央氣象局(2020)。氣候監測報告
    吳俊鋐、陳樹群(2004)。崩塌潛勢預測方法於臺灣適用性之初探。水土保持學報,36(4):295-306。
    吳俊鋐,陳樹群(2005)。明德水庫集水區崩塌潛勢評估模式之研究,水土保持學報,37(2):155-168
    吳柏毅(2006)。臺灣中部地區崩塌地影響因子之分析研究。國立中興大學土木工程學研究所碩士論文。
    李鎮洋(2017)。氣候變遷下大規模崩塌防減災計畫(變更)。行政院農業委員會中程施政計畫(106保發-13.1-保-01)。
    邱俐融(2018)。不安定指數法驗證順向坡對崩塌潛感之影響-以曾文水庫集水區為例。國立成功大學資源工程學系研究所碩士論文。
    洪政耀、林雪美(2012)。區域災害系統研究-以臺東縣海端鄉為例,災害防救科技與管理學刊,1(2):17-41。
    張東炯、簡耀鴻、林宏麟(2002)。牡丹水庫集水區潛在土石流危險溪流調查及分析,農業工程學報,48(2):82-88。
    許煜煌(2002)。以不安定指數法進行地震引致坡地破壞模式分析。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。
    陳文福、李毅宏、吳輝龍(2005)。結合地文與降雨條件以判定土石流發生之研究。臺灣地理資訊學刊,2:27-44。
    陳建新(2008)。應用不安定指數法於集水區崩塌地特性比較之研究-以仁愛鄉部落集水區為例。國立中興大學土木工學系研究所碩士論文。
    陳怡睿、林洧全、謝舜傑(2011)。坡地利用影響山崩潛勢之評估模式建置-以寶來地區歷經莫拉克颱風為例,中華水土保持學報,42(3):251-262。
    康焜堡(2009)。曾文水庫集水區之崩塌潛能評估。長榮大學土地管理與開發研究所碩士論文。

    陳樹群、吳俊毅、謝政道(2012)。崩塌危害分析模型之建立─以臺北水源特定區為例,中華水土保持學報,43(4):332-345。
    陳俞瑾、黃璿宇、陳文福(2013)。應用不安定指數法分析大安溪流域崩塌潛勢之研究,財團法人中華水土保持學會 102 年度年會,1-14。
    國家災害防救科技中心(2016)。臺灣氣候變遷災害衝擊風險評估報告。行政法人國家災害防救科技中心。新北市。
    國家災害防救科技中心(2017)。臺灣氣候變遷科學報告-物理現象與機制重點摘錄。行政法人國家災害防救科技中心。新北市。
    張紹勳(2017)。生物醫學統計: 使用 Stata 分析(第一版),臺北:五南圖書出版股份有限公司,651、654。
    國家災害防救科技中心(2019)。氣候變遷資料應用於崩塌潛勢之評估。檢自:https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/km_newsletter_one.aspx?nid=20190227103223。(瀏覽日期:2022年6月16日)
    李秉乾、雷祖強、謝孟勳、黃亦敏、方耀民、周天穎(2020)。自適性坡地崩塌評估模式於崩塌災害警戒管理之研究。行政院農業委員會水土保持局委託研究。1-249。
    楊孟學、林明璋、劉進金(2009)。結合衛星影像與地形指標於山崩自動分類之研究。航測與遙測學刊,14(1):11-23。
    雷祖強、周天穎、劉盈序(2009)。以不安定指數法與模糊推論機制於雪霸國家公園內崩塌潛勢劃分之研究,水保技術,4(3):151-162。
    楊明德、黃奕達、黃凱翔、張益祥(2012)。利用崩塌潛勢圖作風險評估之應用-以陳有蘭溪流域為例,中華水土保持學報,43(1):1-11。
    詹錢登(2002)。土石流發生降雨警戒值模式之研究,行政院農委會水土保持局科技計畫。
    詹勳全、陳柏安、溫祐霆(2015)。以地理資訊系統搭配羅吉斯回歸、不安定指數及支撐向量機建立山崩潛感之比較分析,中華水土保持學報,46(4):213-222。
    臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台(2021)。統計與動力降尺度方法,TCCIP技術報告:1-30。
    賴世偉(2007)。不安定指數法應用於石門水庫集水區崩塌潛感分析之研究。國立中興大學水土保持學系研究所碩士論文。
    賴世偉、林家榮、鄭旭涵、林昭遠(2008)。石門水庫集水區暴雨誘發型之崩塌地潛感分析,水土保持學報,40(2):163-179。
    賴韋廷(2009)。利用不同崩塌地分類法改進崩塌潛勢之研究-以德基水庫集水區為例。國立中興大學土木工程學系碩士論文。
    賴哲儇、蔡富安、姜壽浩(2017)。廣域崩塌潛勢模型的空間分析,航測及遙測學刊,22(2):93-104。
    蘇苗彬、陳毅輝、方俊傑(2009)。應用不安定指數法於坡地崩塌之潛勢分析,水保技術,4(1):9-23。
    Azzam, A. and Belhaj Ali, A. (2019) .Urban Sprawl in WadiGoss Watershed (Jeddah City/WesternSaudi Arabia) and Its Impact on Vulnerability and Flood Hazards. Journal of Geographic Information System, 11, 371-388.
    Ara Begum, R., R. Lempert, E. Ali, T.A. Benjaminsen, T. Bernauer, W. Cramer, X. Cui, K. Mach, G. Nagy, N.C. Stenseth, R. Sukumar, and P.Wester, (2022). Point of Departure and Key Concepts. In: Climate Change 2022: Impacts, Adaptationand Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panelon Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig,S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York,NY, USA, pp. 121–196.
    Burek, P. , Satoh, Y., Fischer, G., Kahil, M.T. , Scherzer, A., Tramberend, S. , Nava, L.F. , Wada, Y. (2016). Water Futures and Solution - Fast Track Initiative (Final Report). IIASA Working Paper. IIASA, Laxenburg, Austria: WP-16-006
    Fawcett, T. (2005) An introduction to ROC analysis. Pattern Recognition Letters, 27: 861-874.
    Granger, K. (2003). Quantifying Storm Tide Riskin Cairns, Natural Hazards, 30: 165-185.
    Gariano, S., L., and Fausto G. (2016). Landslides in a changing climate. Earth-Science Reviews, 162: 227-252.
    Hong, C., Tsou, C., Hsu, P., Chen, K., Liang, H., Hsu, H., Tu, C., and Kitoh, A. (2021). Future Changes in Tropical Cyclone Intensity and Frequency over the Western North Pacific Based on 20-km HiRAM and MRI Models, Journal of Climate, 34(6), 2235-2251.
    Henny, L., Thorncroft, C. D., Hsu, H., & Bosart, L. F. (2021). Extreme Rainfall in Taiwan: Seasonal Statistics and Trends, Journal of Climate, 34(12), 4711-4731.
    Kirschbaum, D., Adler, R., Adler, D., Peters-Lidard, C., & Huffman, G. (2012). Global Distribution of Extreme Precipitation and High-Impact Landslides in 2010 Relative to Previous Years, Journal of Hydrometeorology, 13(5), 1536-1551.
    Peduzzi, P., Dao, H. and Herold, C. (2002). Global Risk and Vulnerability Index Trends per Year (GRAVITY), Phase II:Development, analysis and results,UNDP/BCPR, Geneva.
    Ren, D., Leslie, L., Fu, R., Dickinson, R. & Xin, X. (2010). A Storm-Triggered Landslide Monitoring and Prediction System: Formulation and Case Study. Earth Interactions.
    Ren, D., Fu, R., Leslie, L. & Dickinson, R. (2011). Predicting Storm-triggered Landslides. Bulletin of the American Meteorological Society.
    Ren, D., Leslie, L, and Lynch, M. J. (2014). Trends in Storm-Triggered Landslides over Southern California, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 53(2), 217-233.
    Seneviratne, S.I., N. Nicholls, D. Easterling, C.M. Goodess, S. Kanae, J. Kossin, Y. Luo, J. Marengo, K. McInnes, M. Rahimi,M. Reichstein, A. Sorteberg, C. Vera, and X. Zhang, (2012). Changes in climate extremes and their impacts on the naturalphysical environment. In: Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation[Field, C.B., V. Barros, T.F. Stocker, D. Qin, D.J. Dokken, K.L. Ebi, M.D. Mastrandrea, K.J. Mach, G.-K. Plattner, S.K. Allen,M. Tignor, and P.M. Midgley (eds.)]. A Special Report of Working Groups I and II of the Intergovernmental Panel on ClimateChange (IPCC). Cambridge University Press, Cambridge, UK, and New York, NY, USA, pp. 109-230.
    The Global Economy.com(2017)。Country rankings 。檢自https://www.theglobaleconomy.com/rankings/precipitation/。(瀏覽日期:2022年6月15日)
    Wilks, D.S. (2011). Statistical Methods in the Atmospheric Sciences. USA: Elsevier Inc..
    World Climate Research Programme. (2017). Forecast Verification methods Across Time and Space Scales. Berlin, Germany: WCRP.
    World Economic Forum. (2021). The Global Risks Report 2021 16th Edition Insight Report . WEF. Geneva Switzerland.

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