Establishing hillslope failure susceptibility model based on the Soil Water Index and Frequency Ratio Method

In the face of the threat of the landslide disaster, establishing warning systems and evacuating inhabitants are recognized as effective approaches for disaster risk reduction. The study used the collected 79 disaster cases in the Kaoping River Basin from 2006 to 2016 to establish Soil Water Index (SWI) threshold value for warning sediment-related disasters. The results show that landslide disaster cases mainly occur when the SWI>160mm and SWI has a linear relationship with the depth in the second tank. Two alert types of the SWI were derived, yellow alert value of 160mm and red alert value of corresponding to the intersection of the critical line of disaster cases of 70% coverage and the regression line. Furthermore, this study builds the landslide susceptibility models based on the landslide inventory caused by 2009 Typhoon Morakot in Kaoping River Basin by using frequency ratio methods. Seven geomorphological factors highly correlated with the distribution of landslides were involved in the landslide susceptibility model. The precision of this model was verified by classification error matrix and the correct ratio is 72.1%. Finally, the study established hillslope failure susceptibility value of sediment-related disasters combining the hazard level and landslide susceptibility analysis to be the basis of warning release.面對坡地災害的威脅，建立預警系統，適時疏散民眾是降低傷亡最有效的方式。本研究以高屏溪集水區作為研究區域，收集2006~2016年共計79場土砂災害案例建立土壤雨量指數警戒基準值，結果發現災害發生時，土壤雨量指數皆大於160mm，且第二筒水深與土壤雨量指數呈線性相關(R2=0.8266)，因此以SWI=160mm作為黃色警戒值，並透過第二筒水深中災害涵蓋率70%之臨界線與上述災例線性回歸線交點對應到之土壤雨量指數值作為紅色警戒值。其次，依據2009年莫拉克颱風造成之崩塌目錄，使用頻率比法建構崩塌潛勢分析，崩塌潛勢因子經篩選後共使用七項因子(高程、坡度、坡向、地質、土地利用、水系距及剖面曲率)建立崩塌潛勢模型，並利用分類誤差矩陣進行模式驗證，其總正確率為72.1%。最後，使用各分區土壤雨量指數紅色警戒值推算出危險度並結合崩塌潛勢分析建構坡地災害潛勢值，以供未來預警使用。摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 v 表目錄 vii 第一章 前言 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 本文架構 2 1.3 研究流程 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 筒狀模式之簡介 4 2.2 筒狀模式計算步驟說明 6 2.3 土壤雨量指數之簡介 7 2.4 土壤雨量指數運用在坡地災害警戒之研究 8 2.5 崩塌潛勢研究方法 11 2.6 崩塌潛勢因子 13 第三章 研究材料與方法 14 3.1 研究區域介紹 14 3.1.1 氣候水文 15 3.1.2 地形地勢 15 3.1.3 地質 17 3.1.4 斷層分布 19 3.2 研究材料 20 3.3 土壤雨量指數計算程序 22 3.3.1 雨場分割方法 24 3.3.2 使用災例說明 26 3.4 頻率比法 32 3.4.1 理論 32 3.4.2 驗證方法 33 第四章 土壤雨量指數警戒基準值之建立 34 4.1 災害發生時各筒水深與土壤雨量指數之關係 34 4.2 建立土壤雨量指數警戒基準值 39 4.2.1 高屏溪集水區 40 4.2.2 各區土壤雨量指數警戒基準值 46 4.3 使用土壤雨量指數警戒值建立災害危險度 50 第五章 建構坡地災害潛勢模式 53 5.1 潛勢因子處理結果 53 5.1.1 內在潛勢因子初選 53 5.1.2 內在潛勢因子複選 55 5.1.3 內在潛勢因子特性分析 63 5.2 內在潛勢因子組合與預測結果 68 5.3 建構崩塌潛勢圖 70 5.4 坡地災害潛勢模式之建立 71 第六章 結論與建議 73 6.1 結論 73 6.2 建議 74 參考文獻 75 附錄一 各災例土壤雨量指數歷線圖 80 附錄二 土石流潛勢溪流基本資料列表 11