109年度大規模土砂災害防減災對策與衝擊研究 - 農業知識入口網

本計畫為三年期(108-110年度)之連續型計畫案，109年度完成工作項目包含：國內外土砂防災研究及技術文獻分析、水土保持局歷年土砂防災成果盤點與分析、水土保持基礎資料、集水區土砂災害模擬測試與分析，土砂防災研究發展議題等相關成果，並發表研究論文共計9篇，分別為期刊論文1篇，國際研討會論文1篇，國內研討會論文7篇，另書籍雜誌1篇。各項工作成果摘要如下：

國內外土砂防災研究及技術文獻分析，面對氣候變遷衝擊與衍生複合型災害，造成嚴重災情，各國政府部門相關單位極積投入基礎調查、科學研究等以擬定具體因應策略，藉由氣候變遷情境之影響與分析等資料，建立各階段減緩與調適策略，並適時檢討因應對策以完善管理機制。日本國土交通省舉辦專家會議針對各項議題研擬因應對策，其檢討過程及制定策略對於國內未來在研擬與推動減緩及調適對策上，極具參考價值，本項工作擬就此方面進行相關文獻蒐集，重點摘錄氣候變遷情境預測、土砂災害特徵、調適策略制定方向及措施等，相關結果可作為國內未來推動氣候變遷調適相關計畫時參考。

歷年已完成之土砂防災技術研究成果則以彙整97年度至107年度水土保持局之委辦與研究計畫成果報告計2620冊，並以此為依據執行成效分析，並評估各項技術或研究案持續發展之可延續性。

今年度盤點資料基礎資料主要以河床質及斷面共通性欄位及數值格式等進行率定，繼去年數位化包含集水區水文資料、河川水理、相關雨量站、地質鑽探、表土試驗、地電阻等基礎資料，今年資料管理平台則規劃處理河床質採樣資料包含樣孔及表面粒徑資料，斷面資料包含斷面樁及橫斷面二種基礎資料，以資料產製之時間、空間資訊關係建置於平台內，並以年度、縣市、關鍵字及空間選取方式，方便使用者進行檢索查詢與加值應用，期望水土保持局資料平台能成為坡地與水土保持相關之資料中心，提供各界研究所需基礎資料。

水土保持基礎資料管理，所遇到問題主要為委辦案產製基礎資料無共通性資料欄位，無數位化檔案資料，地理圖資為紙本資料或PDF格式檔案，不利於機器自動化讀取並轉錄於資料庫，因此對於以上問題，水保局目前定期召開「資料工作圈」，討論開放資料標章統計情況、基礎資料格式範本訂定、開放資料集清單、平台系統 API 清單、開收地理資料集清單、核心圖資資料集清單等各項議題，藉由歷次資料管理工作圈討論並追蹤上述議題、資料調整及增減項目、格式訂定、API 管理等，最後由「資訊推動小組」決議後而訂定各式編碼規範與管理作業要點，並於今年發布「行政院農業委員會水土保持局共通性資料欄位編碼規範」及「行政院農業委員會水土保持局數值資料及地理圖資管理作業要點」，以利資料流通交換與介接，並達有效資料管理及共享之目的。

建構智慧防災的坡地環境一直是水保局努力的願景，智慧防災不僅強調科技面，對於資料儲存、管理、交換等資料治理亦是重點之一，因此，以水保局目前業務型態，其資料類型多元化，需訂定相關資料標準及作業規範，以達成水土保持基礎資料有效整合、加值、共享之目標。藉由水土保持基礎資料管理精進方案，期能透過有效的資源整合，避免重複性支出，同時提升機關內部知識共享，促進資料流通及加值應用，使本局在資料管理符合國際相關標準與國內相關標準並遵循國內法規。

土砂災害模擬相關模式測試與分析，109年度完成「土石流溢流點劃設對流動堆積區影響研究」、「GEE雲端分析平台應用於堰塞湖潰決評估之可行性研究」、「」等二個研究案例，建置數值模型評估土砂災害並探討模式適用性與分析結果。

國內現行土石流影響範圍劃設步驟依序為：選定土石流溢流點位置、估算土砂流出量、以池谷浩公式計算淤積長度、根據土石流最大擴展角(105度)劃設扇型區域，再以坡度2度為土石流停止點及最大堆積深度(10~12m)等條件，依現場地形進行影響範圍之修正。但由於溢流點位置多取決於調查人員之經驗及主觀判定，其結果常因人而異。本研究以2018年南投縣名間鄉仁和村土石流事件為例，運用 H.O.S.T地圖具有極佳立體感及可呈現微地形特徵之優點進行溢流點選定，再藉由土石流二維動床模擬，探討溢流點位置對於土石流影響範圍之差異。結果顯示，不同溢流點位置，對於下游土砂堆積形狀及淤積高度影響甚大，而以H.O.S.T地圖輔助選定之溢流點，較能符合該土石流事件土砂堆積之現象。

堰塞湖由於壩體材料鬆散，經統計約50%於形成10日內即潰決，造成下游地區生命財產損失，故如何在限時間內評估潰決可能性係防災工作上經常面臨的難題。由於堰塞湖形成位置難以預測，且通常位於山區上游集水區，現地測量常不可行，故其蓄水規模不易探測。為在災害發生時快速評估壩體穩定性，本研究嘗試運用Google earth engine (GEE) 平台提供多時期sentinel-1雷達影像和現有的DEM資料，推估堰塞湖蓄水深度、面積與體積關係 (Elevation-Area-Volume Curve, EAV Curve)。並利用EAV曲線值與雷達影像多時期資料估計上游入流量，搭配壩體穩定性指標 (DBI) 作為初步危險性分析和決策依據。本研究先以水庫蓄水量作為研究案例，利用水利署之實測資料驗證此方法之可行性，其成果將可作為後續堰塞湖潰決評估和災情研判與決策參據。

第三個案例則為瞭解Deeper Pro聲波水深量測儀與無人載具兩者能否搭配使用，以獲得水下地形資訊及空間座標位置，及後續室內構造物建模等三項作業。Deeper Pro 聲納水深探測器於現地訊號接收距離與功能測試，搭配UAV進行掛載作業，以作為未來堰塞湖發生時使用UAV進行水深量測之前期研究測試。UAV拍攝任務之設定為頭社水庫正射影像空拍作業，檢視庫區水體範圍，其判釋成果，可作為未來堰塞湖上游迴水長度及蓄水範圍判定之前期研究測試。頭社水庫構造物模型建置，於現場規劃航線後，係利用 Marvic Pro 及 Phantom 4 Pro V2 進行照片拍攝，配合後續室內作業以 Bently Context Capture 進行正射影像及 3D 模型產製。此次調查成果可知，Deeper Pro可快速提供水深及水下地型資訊，但原始資料呈現為剖面帶狀地型構造，對後續分析作業較為不便，因此需室內作業處理後，以得較高精度數值水下地型資料。建置3D數值模型時，因水面拍攝之異常資訊如反光、散射及無參考點等影響，建議後續如有水面拍攝作業時，需特別記錄水面高程資訊，以作為模型建置修正使用。

在土砂防災研究發展議題項目，蒐集日本近期氣候變遷相關研究與報告，研析其因應作為、災害風險評估、調適策略制定、防減災對策等整合及應用方式，歸納整理其核心策略，結果發現，其土砂災害調適策略涵括軟體、硬體、管理及自主防災等四個面向，重點摘錄氣候變遷情境預測、土砂災害特徵、調適策略制定方向及措施等，並於109年出版「109年度國內外水土保持技術發展趨勢-氣候變遷下日本河川及土砂防災對策研析」報告1冊。