台灣為一多山之海島,可利用之平地面積已然有限,加上山坡地開發利用 不當,故土石流災害層出不窮,以近年來花東地區為例,較為嚴重之個案 有:民國七十九年六月花蓮縣銅門村土石流 (歐菲莉颱風),九月花蓮縣 榕樹村土石流 (黛特颱風)與八十年九月台東縣瀧橋土石流(耐特颱風), 共造成五十餘人之傷亡。其對人類生命財產之威脅已至不容忽視之地步。 因此對於防災之軟體、硬體而言,皆需對土石流之沖淤問題加以研究。本 研究為探討土石流沖淤問題,首先建立平面二維之土石流運動方程式,同 時在土石流濃度之模擬上,則以擴散方程式取代往昔學者所用之平衡濃度 公式;並以土石流之沖淤速度推導河床高程變化方程式,再將上述三種方 程式聯立以模擬土石流之沖淤現象。而數值方法則採用交錯式格網 (staggered grid) 與顯示差分法中之蛙跳法(Leap-frog method) 以推導 其差分方程式。模式建立後並進行檢驗之工作,檢驗項目有安定性( stability)、 連續性 (conservation)及敏感度分析(sensitivity analysis)。此外並以室內土石流沖淤實驗所得之結果,作為模式率定( calibration)與驗証( verification) 之依據,所得之結果較往昔以平衡 濃度方式處理者為佳。此外,本文另以一系列之室內動床實驗以探討土石 流之沖刷與淤積的過程與機制,其中對於土石流之流動速度及其對河床之 沖蝕速度與淤積速度,則以影像解析法加以分析。而土石流在下游之淤積 過程亦利用影像解析法加以追蹤,至於淤積之最後形狀與範圍,則利用實 際量測所得資料來加以探討。最後將數值研究與實驗研究之結果,予以比 較相互驗証,並掌握土石流之沖淤機制及其預測方法。
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