降雨特性對阿里山森林鐵路邊坡崩塌影響之研究

阿里山森林鐵路乃文建會推舉為台灣的世界遺產潛力點，為台灣重要的文化資產之一，也肩負著阿里山區觀光旅遊運輸與山區對外連絡的重要責任，近年來因為邊坡自然災害導致阿里山森林鐵路中斷之事件時有所聞，為確保鐵路運輸旅客安全，建立阿里山森林鐵路邊坡災害預警機制，為目前當務所需。 阿里山地區歷年颱風造成之崩塌災害，以桃芝颱風、敏督利颱風及莫拉克颱風等三場颱風造成研究區崩塌災害最為顯著、分佈最廣，本計畫收集這三場颱風崩塌災害資料進行分析，其中莫拉克颱風為歷年來造成阿里山森林鐵路沿線總崩塌面積最高者，且以屏遮那及二萬坪之間造成的邊坡崩塌災害，為歷年來崩塌地規模最嚴重且崩塌面積最大的；三場颱風豪雨造成之崩塌於阿里山森林鐵路沿線崩塌地大多發生於4級坡以上，且以4級坡居多，亦即4級坡在本區之發生崩塌的可能性較大；以坡向而言，阿里山森林鐵路沿線以北向坡、西北向坡及西向坡具有較大之崩塌潛勢；根據高程分析結果，阿里山森林鐵路沿線之崩塌與高程分佈之關聯性似乎不高。

本研究應用多變量統計中的羅吉斯迴歸方法進行山崩潛勢評估研究，繪製山崩潛感圖。山崩潛感圖繪製所需之山崩目錄，由中央地質調查所蒐集歷年崩塌資料而得，數值地形資料的解析度為5公尺，利用地理資訊系統將選用的因子處理成網格式的資料，分為山崩組與非山崩組，其中使用的潛在因子包括坡度、坡向、地形粗糙度、坡度粗糙度、岩性及距鐵路距等因子；促崩因子則使用總雨量及最大降雨強度。對於山崩組及非山崩組資料，以亂數取樣的方式選取相同的網格數目，進行羅吉斯迴歸分析並建置迴歸模型。驗證結果顯示迴歸模式有良好的預測準確性，因此將全區資料代入羅吉斯迴歸模型計算出各格網之山崩潛感值，並繪製山崩潛感圖。

為了解不同降雨條件下之坡地崩塌機率，本研究將研究區各雨量站不同重現期距的時雨量及三日雨量帶入迴歸模型，雨量重現期距包括2年、5年、10年、25年、50年、100年及200年。根據不同頻率年之模擬結果，將崩塌潛勢分為高潛勢、中高潛勢、中潛勢及低潛勢四個等級，標示出阿里山森林鐵路沿線中高崩塌潛勢及高崩塌潛勢地區之鐵路里程，以供主辦單位作為後續防災管理之參考。