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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃筱媚
研究生(外文):Huang, ShiaoMei
論文名稱:河川流域土石流災害風險評估與避難策略規劃之研究
論文名稱(外文):A Study on Risk Assessment and Evacuation Strategy Planning for Debris Flow Disasters in a River Basin
指導教授:陳慶和陳慶和引用關係
指導教授(外文):Chen, Ching-Ho
口試委員:吳瑞賢蘇文瑞
口試委員(外文):Wu, RayShyanSu, WunRay
口試日期:2012-07-09
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北教育大學
系所名稱:社會與區域發展學系碩士班
學門:社會及行為科學學門
學類:區域研究學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:251
中文關鍵詞:土石流災害風險系統思維結果管理最佳化模式分區限制界限隱式列舉法地理資訊系統
外文關鍵詞:debris flow disaster risksystems thinkingManaging for Results (MFRs)optimization modelImplicit Enumeration by Divisional Constrained Bounds (IEDCB)geographic information systems
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土石流災害為臺灣嚴重天然災害之一,過去許多相關研究較為著重針對個別的潛勢溪流、聚落等來評估其災害危險性與脆弱度或研擬相關對策,然而本研究根據問題特性及災害防救管理實務,認為應將河川流域視為一個完整的系統,並且同時考量對於土石流災害的危害預防、危害鑑別、危害曝露及衝擊抵抗等階段,才能有效地進行災害風險管理。因此本研究應用系統思維(Systems thinking)、系統分析(Systems analysis)及結果管理(Managing for Results, MFRs)等方法,並同時考量土石流災害的歷程及組成因子間的交互關係,首先發展一套土石流災害風險評估指標體系架構,分為減緩危害能力、危害性、危害曝露率、受災對象抵抗衝擊能力(Mitigation-Hazard-Exposure-Resistance, MHER)等四大面向,並界定風險等級;根據上述指標可計算每個集流分區每個聚落選擇經由不同避難路線到達不同避難場所並選不同新建或強化建築方式下之不同風險值,並加總與標準化成為流域之整體風險值,本研究乃以追求最小之流域風險值而發展出避難策略規劃之最佳化模式及求解程序。由於研究案例組合數高達1080,因此根據問題特性再發展出分區限制界限隱式列舉法(Implicit Enumeration by Divisional Constrained Bounds, IEDCB)以大幅提升求解效率。本研究結合上述模式與地理資訊系統(Geographic information system, GIS)及Visual Basic程式語言而發展出河川流域土石流災害風險評估與避難策略規劃系統,並以旗山溪流域為案例研究區,評估出流域整體現況風險值為0.5494,屬於高風險等級,同時界定出流域中目前並未被政府列為潛勢溪流但仍具有土石流災害風險性之集流分區與聚落。本研究以追求流域之最低土石流災害風險為目標,並在設置避難場所之經費及容納人數之條件下,得到流域整體風險值最低(0.3661,屬於中風險等級)的避難策略,包括流域內所有集流分區中每一個具有風險性之聚落的最佳避難路線、避難場所、及對避難場所進行新建或強化之建議;根據靈敏度分析結果可知,當設置避難場所經費限制條件加嚴20%時,可以得到風險值稍微提高(0.3663)的可行避難策略,當避難場所可容納人數增加50%時,可以得到風險值略降(0.366)的可行短期避難策略,此外,改變避難路線與場所風險之權重而分析,顯示避難路線對災害風險值的影響較為顯著。研究結果顯示,本研究所發展之方法論與系統可以克服過去相關研究因缺乏系統性考量而致無法完整評估流域風險並研擬管理策略的缺點,因此期望可以做為主管機關進行土石流防救災管理工作之參考依據。
Debris flow disaster is one of severe natural disasters in Taiwan. In the past, many studies just focused on individual potential debris flow torrent, settlements, etc. to assess the hazard and vulnerability or to generate strategies. However, according to problem characteristics and the disaster prevention and response management practices, this study thinks that the river basin should be regarded as a complete system, and the four stages of the debris flow disaster, prevention, hazard, exposure and resistance, should be simultaneously considered to effectively implement disaster risk management. This study applies Systems Thinking, Systems analysis and Managing for Results (MFRs) with considering the process and the interactions between the components of the debris flow disasters to develop an indicator system for debris flow disaster risk assessment. This indicator system is divided into four dimensions, mitigation, hazard, exposure and resistance (MHER), and the levels of risk are then defined. Based on this indicator system, the risks for each settlement in each drainage zone selecting the different evacuation route to the different shelter with different constructing sections can be calculated. The above risks are summed up and normalized to be the overall risk of the river basin. Then, this study develops a optimization model and solution procedure for evacuation strategy planning to pursue the minimum risk of the river basin. Due to the combinations of the case study up to 1080, this study develops Implicit Enumeration by Divisional Constrained Bounds (IEDCB) to enhance the solution efficiency. This study combines the above model, Geographic information system (GIS), and Visual Basic, to develop the debris flow risk assessment and evacuation strategy planning system. The Chishan basin is used as a case study and its overall risk is assessed as the high level (0.5494). This study also identifies the drainage zones and settlements with significant debris flow disaster risk, which has not been defined as the potential debris flow torrents by governments. Based on the objective for the lowest risk subject to the installation budgets and acceptable persons of shelters, this study can obtain the optimal strategy for the evacuation route and shelter of each settlement of each drainage zone with the medium risk (0.3661). The results of sensitivity analysis show that a feasible strategy can be obtained with a slight increment of risk (0.3663) when the limit values of installation budgets tightened 20%. A feasible short-term evacuation strategy can also be obtained with a slight decrement of risk (0.366) when the capacity of the shelters increases 50%. Furthermore, the influence to risk from evacuation routes are more significant than the shelters if their weights change. Analytical results indicate that the methodology and system developed in this study can be used to overcome the shortcomings of the past studies lacking of systematic consideration to assess the basin risk completely and develop management strategies. This methodology and system are expected to be used as a reference to the authorities of debris flow disaster management.
第一章 緒論
第一節 研究緣起與目的 1
第二節 研究內容與項目 2
第三節 研究流程 3
第二章 文獻回顧
第一節 災害風險 5
第二節 土石流 10
第三節 避難規劃 18
第四節 系統思維、系統分析與結果管理之應用 21
第五節 地理資訊系統 24
第三章 研究方法
第一節 河川流域土石流災害風險管理架構 27
第二節 河川流域土石流災害風險評估與避難策略規劃方法論 35
第三節 河川流域土石流災害風險評估與避難策略規劃系統 52
第四章 結果與討論
第一節 案例研究區介紹 69
第二節 旗山溪流域土石流災害風險現況評估 73
第三節 旗山溪流域土石流災害風險評估與避難策略最佳化模式 117
第五章 結論與建議 157
參考文獻 161
附錄
附錄一:旗山溪流域土石流治理工程 173
附錄二:受土石流影響聚落內個別住宅土地之民眾危害曝露率 181
附錄三:候選避難場所適宜性評估指標(IEPR)之14項指標 185
附錄四:最佳化求解部分程式碼 234
附錄五:最佳化求解部分輸入檔 241
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