簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 黃煜婷
Yu-Ting Huang
論文名稱: 莫拉克風災河道淤塞及變遷 -以荖濃溪流域為例
River channel accumulation and change at Laonong river during the Typhoon Morakot
指導教授: 葉恩肇
Yeh, En-Chao
張國楨
Chang, Kuo-Jen
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: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 180
中文關鍵詞: 數值地形模型河道分析荖濃溪莫拉克風災
英文關鍵詞: Digtial Terrain Model, River channel analysis, Laonong river, Typhoon Morakot
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:103下載:21
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •   台灣島是由菲律賓海板塊碰撞歐亞板塊所造成,形成複雜的地形,山多坡陡,河川短促,邊坡脆弱。又因位於副熱帶以及熱帶季風氣候區內,每年約有3~4個颱風侵襲台灣,每逢颱風豪雨,山區容易發生山崩、地滑、土石流等災害,近年因全球氣候變遷,天然災害更加頻繁。2009年8月莫拉克颱風極端強降雨以及長延時的特性,在台灣中南部造成許多生命財產的損失,為台灣近50年來最嚴重的颱洪災情之一。
      荖濃溪為高屏溪最大支流,全長137公里,流域面積1373平方公里,莫拉克颱風於本地區降下超過2000mm之雨量,最大時雨量超過100mm/hr,如此豪雨所引致之崩塌土砂,隨著雨水流入河道,造成河床淤積或河岸沖刷,造成本溪流域內嚴重坡地災害。
      從前調查河道中泥沙的淤塞現象多以人力直接到現場進行勘查,若以此方式勘查,有時可能會因為交通中斷、地形限制、或位於偏遠地區等情況而無法到達。近年來航、遙測科技的蓬勃發展,影像解析度及品質大幅提升,遙測技術可以提供大範圍的影像資料,提供人員無法到達的區域資訊。此外,輸砂量雖可以利用降雨量、河川流量、懸浮質等數值來估算,但無法了解大型土石運移的情況。透過分析所建置數值地形模型(Digital Terrain Model, DTM)更容易了解集水區內山崩、土石流以及河流中沉積物的運移模式。
      本研究是利用農林航空測量所拍攝之荖濃溪沿岸航空影像,分別製作莫拉克颱風前後的數值地形模型,使用的影像為數位製圖相機(Digital Mapping Camera, DMC)所拍攝之風災前98年4月影像,以及空載多光譜掃描儀(Airborne Digital Scanner 40, ADS 40)所拍攝之風災前97年10月與98年1月影像,以及風災後98年8月影像。發現風災造成河道側向侵蝕情形嚴重,尤其以上游玉山國家公園內及中游地區側向侵蝕情形非常嚴重,中下游地區河道邊坡侵蝕現象較不明顯。同時風災也造成上游河道堆積深度較中游及下游深,可能是因為莫拉克颱風使上游崩塌土砂隨雨水流入河道,而崩塌量過大造成土砂就地淤積在上游,而中游地區的土砂量也過大,亦使土砂堆積於中游地區。下游地區因為河道邊坡侵蝕與崩塌土砂較少,使得河道侵蝕量略大於淤積量。

    Taiwan results from ongoing oblique collision between the Philippine Sea Plate, and the Eurasian Plate. Due to the arc-continental collision, complex topography of high relief has been developing and also creating steep mountains, rapid rivers, and fragile slopes . Also, Taiwan is located in the climate zone of subtropical and tropical monsoon area. On average, 3 to 4 typhoons hit Taiwan every year. When the typhoon comes, it bring heavy rains to cause landslides and debris flow easily in the mountain areas. In recent years, global climate changes dramatically, natural disasters take place more frequently. Typhoon Morakot brought extreme and long-time rainfall for Taiwan in August 2009. It further caused huge loss of life and property in southern Taiwan. As a result, Typhoon Morakot marks the worst flooding situation of Taiwan in the past 50 years.
    Laonong River is the largest tributary of Gaoping River. It’s length is 137 km, and the basin area is 1373 km2. More than 2000mm rainfall brought and maximum rainfall exceeded 100mm/hr in the region by Typhoon Morakot in Aug, 2009. Its heavy rains made many landslides and debris flew into the river and further brought out accumulation and erosion on river banks of different areas. It caused severe slope disasters within the Laonong River drainage.
    In the past, the study of sediment blockage of river channel usually relies on field investigation, but sometimes survey cannot be completed due to inconvenient transportation, topographical barriers, or located in remote areas, etc.. In recent years, the rapid development of remote sensing technology improves image resolution and quality significantly. Remote sensing technology can provide a wide range of image data, and receive information in the places where personnel cannot reach. Furthermore, although the amount of sediment transportation can be estimated by using data such as rainfall, river flux, and suspended loads, the situation of large debris migration can not be studied via those data. However, landslides, debris flow and river sediment transportation model in catchment area can be evaluated easily through analyzing the digital terrain model (DTM) .
    The purpose of this study is to investigate the phenomenon of river migration and to evaluate the amount of migration along Laonong River by analyzing the DEM before and after the typhoon Morakot. The DEM is built by using the aerial images taken along Laonong River by the Aerial Survey Office. They are images before the storm as digital mapping camera (DMC) taken in April 2009, airborne digital scanner 40 (ADS 40) taken in October 2008 and January 2009, and the images after the storm as airborne digital scanner 40 taken in August 2009. The results show that lateral erosion of the Laonong River caused by the typhoon seriously, especially in Yushan National Park, and midstream region. However, lateral erosion in downstream region is not so obvious. Meanwhile the siltation depth resulted from the Typhoon Morakot is larger in upstream region than in midstream and downstream regions. Perhaps the amount of landslide material created by Typhoon Morakot was too excessive to be transported. Material just siltated in the upstream in place, while the middle region also is. Because of the amount of river slope erosion and sediment collapse in the downstream region is less than in upstream and midstream region, the amount of river erosion slightly larger than the amount of river siltation.

    摘 要 I ABSTRACT III 致 謝 V 目 錄 VI 圖目錄 VIII 表目錄 XIII 第一章 緒論 .......................................................................................................1 1.1 研究動機....................................................................................................... 1 1.2 研究目的....................................................................................................... 2 1.3 論文大綱....................................................................................................... 3 1.4 文獻回顧....................................................................................................... 4 1.4.1 莫拉克颱風雨量分析 ............................................................................ 4 1.4.2 莫拉克風災造成災害 ............................................................................ 6 1.4.3 數值地形模型應用於水文分析 ............................................................ 8 第二章 研究區域 ................................................................................................. 10 2.1 地理環境..................................................................................................... 10 2.1.1 地形地貌 ............................................................................................. 12 2.1.2 氣候條件 ............................................................................................. 16 2.1.3 水文特性 ............................................................................................. 17 2.2 地質背景..................................................................................................... 18 2.2.1 地質岩性 ............................................................................................. 18 2.2.2 地質構造 ............................................................................................. 22 第三章 研究方法 ................................................................................................. 23 3.1 航空攝影測量學 ......................................................................................... 23 3.1.1 航空影像 ............................................................................................. 24 3.1.2 相機參數 ............................................................................................. 25 3.1.3 空中三角測量 ..................................................................................... 26 3.1.4 內方位參數 ......................................................................................... 27 3.1.5 外方位參數 ......................................................................................... 28 3.2 相片種類及來源........................................................................................... 29 3.2.1 DMC影像 ............................................................................................ 31 VII 3.2.2 ADS 40影像 ......................................................................................... 32 3.3 地面控制點選取方法 ................................................................................. 34 3.4 建置數值地形模型方法 ............................................................................. 36 3.4.1 LPS 軟體介紹 .................................................................................... 38 3.4.2 MATCH-T 軟體介紹 ........................................................................... 39 3.4.3 ArcGIS 軟體介紹 ............................................................................... 39 第四章 數值地形模型建置成果 .......................................................................... 41 4.1 數值地形模型建置成果 ............................................................................. 41 4.2 數值地形模型的平差成果 .......................................................................... 46 4.3 數值地形模型精度分析 ............................................................................. 53 4.3.1 荖濃溪全區精度評估 .......................................................................... 53 4.3.2 河道外圍區域精度評估 ...................................................................... 57 第五章 研究成果與討論 ..................................................................................... 60 5.1 河道分析流程 ............................................................................................. 60 5.1.1 河道範圍變化分析 .............................................................................. 61 5.2 荖濃溪沿岸風災前後河道變化 .................................................................. 70 5.2.1 上游地區 ............................................................................................. 71 5.2.2 中游上段地區 ..................................................................................... 75 5.2.3 中游下段地區 ..................................................................................... 81 5.2.4 下游地區 ............................................................................................. 91 5.3 荖濃溪流域風災前後高程變化 .................................................................. 97 5.4 荖濃溪河道高程比較及量體計算 ............................................................ 111 5.5 荖濃溪沿岸風災前後坡度比較 ................................................................ 126 5.6 地層對比................................................................................................... 132 第六章 結論與建議 ........................................................................................... 137 6.1 結論 .......................................................................................................... 137 6.2 建議 .......................................................................................................... 138 參考文獻 .............................................................................................................. 139 附錄一:各時期影像外方位參數 ........................................................................... 143 附錄二:數值地形模型建置成果 ........................................................................... 145 附錄三:數值地形模型精度評估 ........................................................................... 173 附錄四:碩士學位考試口試委員提問與回覆對照表 ............................................ 178

    【1】宋國城、林慶偉、林偉雄、林文正,「五萬分之一甲仙地質圖幅」,經濟部中央地質調查所,2000。
    【2】何維信,航空攝影測影學,大中國圖書公司,1995,共 602 頁。
    【3】張汝珍、謝仁馨,航空攝影測量學,中華民國航空測量及遙感探測學會,1985,共396頁。
    【4】陳培源,台灣地質,台灣省應用地質技師公會,2008,共500頁。
    【5】陳哲俊、陳良健、王蜀嘉、史天元、吳水吉、劉進金、鄭祈全,航遙測技術在自然資源之應用,中正農業科技社會公益基金會,2009,共335頁。
    【6】王鑫,台灣的地形景觀,度假出版社有限公司,1980,共 250 頁。
    【7】林孟龍、王鑫,台灣的河流,遠足文化事業股份有限公司,2003,第160頁-167頁。
    【8】 林俊全,台灣的十大地理議題,遠足文化事業股份有限公司,2008,共192頁。
    【9】 楊萬全,水文學,國立臺灣師範大學地理學系,1993,共257頁。
    【10】林永禎、徐貴新,實用水文學,高立圖書有限公司,2005,共443頁。
    【11】王如意、易任,應用水文學(新編上冊),國立編譯館,1999,共525頁。
    【12】王鑫,地形學,聯經出版事業股份有限公司,1988,共382頁。
    【13】潘國樑,遙測學大綱:遙測概念、原理與影像判釋技術,科技圖書,2009,共300頁。
    【14】林朝棨,台灣地形,台灣省文獻委員會出版,1957,共 424 頁。
    【15】 姜善鑫 ,揭開福爾摩沙的面紗—臺灣的自然地理(上冊),文建會,2000,共151頁。
    【16】葉堃生、李茂園、王韻皓,航攝數位影像於防救災工作之應用,航測及遙測學刊,第十五卷第1期, 2010,第123-140頁。
    【17】徐百輝、蘇文瑞、葉家承,航測及遙測科技於災害監測之應用,土木水利,第三十六卷第五期,2009,第38-45頁。
    【18】陳天健、吳嘉俊、翁孟嘉、謝坤宏、王建智,莫拉克颱風荖濃溪坡地災害調查,地工技術,第122期 ,2009,第13-20頁。
    【19】吳明淏、翁孟嘉、甯蜀光,莫拉克風災高雄縣坡地災害調查與評析,國立高雄大學與國立高雄第一科技大學2010年工程科技研究成果聯合發表會,2010,第1-7頁。
    【20】游繁結、陳聯光,八八水災坡地災害探討,土木水利,第三十七卷第一期,2010,第32-40頁。
    【21】謝正倫、黃敏郎、蔡在宗、張維恕,運用福衛二號影像進行莫拉克颱風崩塌地判釋,中華防災學刊, 2卷1期,2010,第35-42頁。
    【22】王俊明、李心平 、李鎮鍵、臧運忠、謝正倫,莫拉克颱風災害綜覽,中華防災學刊,2卷1期,2010,第27-34頁。
    【23】沈少文,臺灣地區集水區河川侵蝕速率之分析,水保技術,6卷2期,第90-97頁。
    【24】莊文星,談2009年莫拉克颱風荖濃溪六龜—寶來段地貌變遷,自然科學博物館館訊280期,第1-13頁。
    【25】莊文星,莫拉克颱風荖濃溪寶來—桃源段地貌變遷,自然科學博物館館訊282期,第1-12頁。
    【26】鄭清江、譚志豪、鍾明劍、李錦發、費立沅,莫拉克降雨引致高屏地區邊坡淺層崩塌災害勘查與穩定性數值分析案例,地工技術,第122期 ,2009,第133-142頁。
    【27】陳志豪、林慶偉、陳勉銘、張維恕、劉守恆,多時序衛星影像在崩塌研究之應用-以高雄縣荖濃溪為例,中華防災學刊,第3卷第1期,2011,第25-38頁。
    【28】廖學誠、詹進發,數值地形模型應用於集水區水文模式之探討,臺灣林業,卷期:23:5,1997,第27-32頁。
    【29】李欣輯、王俞婷、林宣汝、謝龍生,莫拉克颱風降雨事件對災區流域之土地利用衝擊,土木水利,第三十八卷第四期,2011,第71-74頁。
    【30】李錦發、李彥良、蘇泰維、魏正岳、梁均和,莫拉克風災高屏溪流域地質災害狀況,2009流域地質與坡地災害研討會論文集,2009,第B1-B15頁。
    【31】齊士崢、黃美璇,荖濃溪流域河階地和地形演育,環境與世界,第5期,2001,第123-140頁。
    【32】李錫堤、費立沅、李錦發、李彥良、林銘郎、董家鈞、張瓊文,高屏溪流域之山崩土石流災害潛勢分析,2009流域地質與坡地災害研討會論文集,2009,第E1-17頁。
    【33】莊永忠、陳永寬、詹進發,不同流向演算法與集流閥值對數值地形模型河川網路萃取之影響,地理研究,第45期,2006,第73-92頁。
    【34】張瑞津、石再添、楊淑君、林譽方、陳翰霖、董德輝,高屏溪谷與潮洲斷崖沖積扇的地形學研究,師大地理研究報告第 24 期,1995,第 39-84 頁。

    【35】林昭遠、林文賜、張力仁,數值地形模型應用於集水區規劃與整治之研究,中華水土保持學報,30(2),1999,第149-155頁。
    【36】林昭遠、林文賜,集水區坡長因子自動萃取之研究,中華水土保持學報,30(4),1999,第313-320頁。
    【37】馮正一、陳世旻,萬大溪河岸邊坡崩塌與河道變遷之案例分析,水土保持學報,43(1) ,2011,第83-96頁。
    【38】詹瑜璋、張國楨、陳柔妃、劉進金,空載光達資料顯示之莫拉克風災前後高精度地形變化,西太平洋地質科學,第12卷第1期,2012,第67-82頁。
    【39】莊文星,莫拉克颱風荖濃溪桃源—梅山段地貌變遷,自然科學博物館館訊284期,第1-12頁。
    【40】陳昆廷、臧運忠、郭玉樹、呂明鴻、謝正倫,莫拉克颱風引致堰塞湖之案例分析,中華防災學刊,,第2卷第1期,2010,第43-50頁。
    【41】楊智凱,高精度數值地形模型建置及其在活動構造地貌分析之運用,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,2010。
    【42】王嘉銘,應用航空影像建置數值地形模型-以九九峰地區為例,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,2009。
    【43】李後彥,數值地形模型於山崩及後續地形演化之應用-以草嶺山崩為例,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,2009。
    【44】連中豪,宜蘭清水溪流域河道變化及地表行為分析,碩士論文,國立台灣師範大學地球科學所,2012。
    【45】陳雍政,航空攝影測量於河川管理之實務應用,碩士論文,國立中興大學土木工程學系,2003。
    【46】許進忠,應用航空攝影測量於河川土石估算精度分析之研究,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,2007。
    【47】詹水性,應用數值高程模型推估河川砂石疏濬量可行性之評估,碩士論文,國立屏東科技大學土木工程研究所,2006。
    【48】沈明佑,以航測輔助劃定土砂災害河川區域之探討--以大甲溪馬鞍壩至天輪壩河段為例,碩士論文,國立中興大學,2005。
    【49】張晉傑,2009年莫拉克颱風引致高雄下新開部落土石流堆積長度之研究,碩士論文,國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所,2011。
    【50】黃凱瑋,荖濃溪縱谷的地景與解說,碩士論文,國立高雄師範大學地理學系,2006。
    【51】林名璟,利用河階發育年代堆積特徵與其分佈來探討荖濃溪之河流演育過程,碩士論文,國立台灣大學地質科學所,2008。
    【52】黃珮珊,多資料來源 DTM 於變遷分析之精度評估,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,2011。
    【53】趙宥睿,數值地形模型評估及應用一以猴山岳地滑區為例,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,2012。
    【54】林俊全,玉山國家公園受莫拉克風災之地形衝擊及八通關西段與南部園區災後環境監測及整體設施規劃,玉山國家公園成果報告,編號1226,2010。
    【55】游峻一,莫拉克風災後(新開部落、小林村)地質調查及大體搜尋初步成果,國家災害防救科技中心電子報,第50期,2009。
    【56】Dadson, S.J., Hovius, N., Chen, H.G., Dade, W.B., Hsieh, M.L., Willett, S.D., Hu,
    J.C., Horng, M.J., Chen, M.C., Stark, C.P., Lague, D., Lin, J.C., 2003. Links between erosion, runoff variability and seismicity in the Taiwan orogen. Nature 426, 648–651.
    【57】Miller, C. L. and Latlamme, R. A., 1985. The Digital Terrain Model-Theory and application. Photogrammetric Engineering, 24(3), 433-442.
    【58】Theobald, D.M., 1989. Accuracy and bias issues in surface representation. In: Goodchild, M.F., Gopal, S. (Eds.), The Accuracy of Spatial Database. Taylor and Francis, New York, pp. 99–106.
    【59】Carter J., 1988. Digital representations of topographic surfaces. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 54: 1577-1580.
    【60】MATCH-T DSM 5.2.I., MATCH-T DSM tutorial, Inpho Gmbh,2009,41pp.
    【61】Leica Geosystems GIS &Mapping, L., ERDAS Field GuideTM, 7th Edition., Atlanta:Georgia.
    【62】K. J. Chang, A. Taboada and Y. C. Chan, 2005. Geological and morphological study of the Jiufengershan landslide triggered by the Chi-Chi Taiwan earthquake. Geomorphology, no.71, pp. 293-309.
    【63】K. J. Chang, A. Taboada, M. L. Lin and R. F. Chen, Analysis of landsliding by earthquake shaking using a block-on-slope thermo-mechanical model:Example of Jiufengershan landslide, central Taiwan. Engineering Geology, no.80, pp.151-163.
    【64】Intergraph Corp.,2010.
    URL:http://www.intergraph.com
    【65】 Leica Geosystems,2007.URL:
    http://www.leica-geosystems.com/en/index.htm
    【66】中央氣象局,台灣颱風分析與預報輔助系統
    http://photino.cwb.gov.tw/tyweb/mainpage.htm

    下載圖示
    QR CODE