土石流分群及其修正型臨界雨量線之建立.docx

國立臺北教育大學社會與區域發展學系101級專題研究論文指導教授： 蔡 元 芳 教授土石流分群及其修正型臨界雨量線之建立Establishing Debris-Flow Cluster & Modified C.L. 學生：詹 竣 翔學號：109703048中華民國100年 6月2授 權 書茲授權國立臺北教育大學社會與區域發展學系將本人於專題研究課程發表之論文著作，以網路方式發表，例如將著作放置於網站上，以文字發表形式，或與對相關主題有興趣者在網路上做討論之連結，提供讀者基於個人非營利性質之線上檢索、提供主題討論、閱讀、列印等，得不限時間與地域，供為學術研究相關目的之公開利用。授權範圍：全部授權：本人所有發表於專題研究課程之論文著作等之完整全文。部份授權：本人所有發表於專題研究課程之論文著作等之大綱、摘要。立授權書人聲明並保證對上述授權之著作擁有著作權，得為此授權。唯本授權書為非專屬性之授權，立授權書人對上述授權之著作仍擁有著作權。立授權書人： （簽名或蓋章）班 別：社三甲學 號：109703048中華民國 年 月 日謝誌 隨著時間的流逝，終於見識到大三的忙碌第一名的課程，專題研究。起初，我對於研究這兩個字並不是非常的理解，不過藉由蔡元芳老師的諄諄教誨中，見見的體悟到研究的重要性，意義，以及研究的方法內容等。在土石流部分，在大二以及大三課程當中有所理解，不過藉由一次再一次的開會，看文獻，看期刊，以及看論文中體悟甚多。蔡老師以及一起研究的團隊，學長姐學弟妹，還有同班同學一起成長，理解。 首先，感謝蔡元芳老師的教導，不僅在地理環境災害，環境水文學，地理資訊系統等課程中，帶領我們至土石流這個剝奪許多生命的學術領域，在春節前還帶領我以及龔俊宇同學一起前往小林村等災害發生地點，去做現地調查。土石流的嚴重性，以及它的破壞性無法從圖片，影片，新聞，或是言語中體會，到了當地我們真的深深的土石流的破壞性，感到無比的恐懼。也從此開始才真的體會到土石流研究課題的重要性以及急迫性。碩士班的林祺岳教導我Arc GIS的各種疑難雜症，林青慧，陳宜歆，羅凱傑，顏志瑋等學長姐也在研究上提點了不少。 感謝與我共患難的好友們，感謝龔俊宇，許義傑同學在我做到受不了的時候陪我聊天，同時在研究上也可以互相提攜和成長。同時，在我們都陷入專題的漩渦中，無法繼續做的時候，一起去排球場打球放鬆身心；也感謝張顥嚴，呂依靜，何姿瑩，當我做專題做到碰壁時，可以聊天放鬆心情，在專題上，也是互相鼓勵。 接下來感謝同是天崖淪落人的大三們，一開始大家都會互相討論，了解彼此的專題內容，在後期更因為是研究壓力無法釋放，也有一些小摩擦。有時後打電話問我期刊內容，或是問我SPSS軟體的問題時，也讓我複習一下久久未碰的事物，或是讓我了解不同專業領域的理論，概念，使我在本篇專題製作上，也有更宏觀的看法以及想法。排球的好友們黃建穎，李厚霖，牟美屏，歐陽儀，許瑜珊等，還有乙組羽球隊的林詠翔，你們的鼓勵以及支持是我做專題的驅動力，以及持續力。 明年就換你們的大二學弟妹們，在我們專題老師下的陳孫廷，陳青陽，還有林鼎皓，你們三位幫了我許多的忙，在研究之餘，教你們GIS也會體會林祺岳學長的辛苦教導之處。在平時也很感謝李育庭和簡頊函，在專題做到碰壁時也能讓我懷著樂觀的心情繼續往下持續。大四即將畢業的學長姐們也提供了不少的知識，在做研究的同時，你們最能體會我們的心情，在此特別感謝李珮萱，邱奕慈等學長姐在專題低潮時，拉出你們的忙碌時間幫助我，使我的動力持續的燃燒。 最後感謝家人的協助，供我食衣住行，在我晚上熬夜做專題或是在建資料庫的同時，父親還是一樣的陪我熬夜，在英文論文以及英文口說發表內容上，母親的語言專業能力，使我的發表內容以及表達方式更上一層樓。詹竣翔Contents1. Introduction 11-1 Introduction 11-2 The Purpose of This Thesis 22. Literature 52-1 Soil and Water Conservation Bureau 52-2 The Definition of Critical Line 62-2-1 Keefers Theory of Critical Line 62-2-2 Wilsons Theory of Critical Line 72-2-3 New Definition of Critical Line 82-3 Cluster Analysis 102-3-1 Neural Network and Fuzzy-Neural Network 102-3-2 Bivariate Analysis and Multivariate Analysis 11 3. Research Method 133-1 Research Procedure 133-2 Data Collection 143-3 Modify and Build Database 143-4 Cluster & Define Critical Line 16 3-4-1 Rock Types 163-4-2 Mean Channel Slope & Mean Surface Slope of the Watershed Area 173-4-3 Watershed Area & Landsilde Area & the Length of Streams 213-4-4 Landsilde Ratio 223-4-5 Normalization of Database 233-4-6 Cluster Analysis 263-4-7 Preparation of Defining Each Critical Precipitation 293-4-8 Define Each Critical Precipitation 303-5 Model Confirmation 324. Result and Discussion 344-1 Cluster by K-mean method 344-2 Support Vector Machine (SVM) 404-3 Support Vector Machine Prediction (SVM) 465. Conclusion and Advice 47 5-1 Conclusion 475-2 Advice 47Appendix A Debris-flow by Time, Date, and Place 48Appendix B Main Disaster Information from Soil Water Conservation Bureau 50 Appendix C Kriging 936. Reference 107List of FiguresFigure1-1-1 The Debris-flow Disaster of Jiaxian County Information (SWCB) 2Figure1-1-2 The Debris-flow Disaster of Jiaxian County Information (SWCB) 3Figure2-1 Critical Line of Keefers Theory 8Figure3-1 Research Procedure 13Figure 3-2 The Geological Map of Taiwan 18Figure 3-3 Watershed & Streams & Landslide Area 20Figure 3-4 The Simple Procedure of K-mean Cluster Analysis. 26Figure 4-1 Genetic Algorithm Diagram by K-mean (5 Clusters; Left) 32Figure 4-2 Genetic Algorithm Diagram by K-mean (6 Clusters; Middle) 32Figure 4-3 Genetic Algorithm Diagram by K-mean (7 Clusters; Right) 32Figure 4-4 Gnuplot 37Figure 4-5 Group A 38Figure 4-6 Group B 38Figure 4-7 Group C 39Figure 4-8 Group D 39Figure 4-9 Group E 40Figure 4-10 Group F 40Figure 4-11 Group All 41List of SchemesScheme2-1 Keefers Theory of Critical Line 7Scheme2-2 WilsonS Theory of Critical Line 8Scheme2-3 Logistic Regression Equation 12Scheme 3-1 The Equation of Landslide Ratio 20Scheme 3-2 Normalization Equation 24Scheme 3-3 The Equation of K-mean Method 27List of TablesTable2-1 The Statistic Table of Disasters of SWCs Record 6Table2-2 The Statistic Pattern Disasters of Soil and Water Conservation Bureaus Record 6Table 3-1 Original Rock Types 17Table 3-2 Simplified Rock Types 19Table3-3 Mean Channel Slope & Mean Surface Slope of the Watershed Area 19Table 3-4 Landslide Ratios 21Table 3-5 Normalization of Database 22Table 3-6 Normalization of Database 23Table 3-7 SVM Table (Part of Group A) 27Table 4-1 Clusters (K= 5, 6, 7) 31Table 4-2 K-mean Clusters (Cluster 1) 33Ta