极端降雨对森林集水区之冲击与因应对策

近年来由于全球暖化,极端气候日渐加剧,暴雨所带来的土砂灾害,将破坏森林集水区的地景结构与功能,如何减低或因应极端气候所带来的森林集水区冲击,已是未来集水区经营必须面临的重要课题。该研究以高屏溪集水区为研究范围,以17 a自动测站雨量资料,进行极端降雨趋势分析,并以2001年与2009年桃芝与莫拉克台风所带来的不同降雨量,以卫星影像探讨集水区内不同土地使用分区崩塌比及其变化,以及相对应之降雨量资料,探讨极端降雨与崩塌发生与土地使用分区之关系。研究结果显现2005年以后,高屏溪集水区发生极端气候之频、降雨量与降雨强度有升高趋势。两场不同台风之最大24 h延时降雨量,莫拉克台风为桃芝台风的1.92倍。桃芝台风所造成之崩塌比,自然保护区由灾前的0.64%提升至灾后的0.86%,国土保安区由灾前的0.95%提升至灾后的1.15%,该场台风降雨以地形较为陡峻之自然保护区及国土保安区新增崩塌地比例相对较高,其冲击较为严重,而莫拉克台风则因属超大豪雨（单日累积降雨量达350 mm以上）,其降雨范围小且集中,所造成之新增的崩塌范围高出桃芝台风的11.81倍,对于地形相对较为平坦之经济林区,亦造成大量的新增崩塌地,显现超大豪雨级以上的极端降雨,造成林地脆弱,使诱发崩塌之地形条件门槛降低,完整的植生覆盖已无法抵挡极端降雨的冲击,未来林地使用分区经营必须要有新的思维。     

石门水库集水区重大土砂灾害探讨

 由于2004年艾利台风及2005年马莎台风作用,石门水库高浊度之泥砂造成北台湾多日严重的供水中断,并造成重大经济损失。针对2次台风对于石门水库集水区崩塌地分布与地文、水文及人为开发等因素之间的关系,透过地理信息系统分析,探讨土砂的来源分布与致灾原因。结果显示:2005年马莎台风后水库集水区总崩塌地面积约为703hm2,占整个集水区面积的0.92%;石门水库集水区坡度陡峭,地质破碎,加上超大豪雨与降雨集中等为造成水库严重土砂灾害之主要原因;根据崩塌量与历年水库淤积量之关系,台风豪雨所造成的重大崩塌事件,对于水库淤积量所造成之影响至少会延续5～10a。     

边坡潜在崩塌之评估方法

台湾地区由于自然环境的特殊，极易发生坡地灾害，加上人为的开发扰动，每每使得灾情扩大。因此在从事坡地工作时，如何能迅速而有效地评估可能发生崩塌区位，尽早予以实施调查、治理、监测与管制是有其必要性。搜集汇整数种较可行之边坡崩塌评估方法，分别就环境地质、数字地形分析、土壤与植生等观点为基准，建立边坡潜在崩塌之定量评估机制，如此将有助于未来国土防灾规划，并可提供相关资讯尔后之研究参考。     

应用生态计量方法分析森林集水区之景观变迁

应用遥测、景观生态及计量方法,了解受自然及人为干扰后陈有兰溪集水区土地利用变迁趋势,及陈有兰溪集水区受自然及人为干扰后其土地利用变迁形态,以提供陈有兰集水区森林地之土地利用规划、管理及水土保育参考。结果显示景观生态指标可有效地表现出土地利用与覆盖之变迁情形,林地为该区域之基质,在各项干扰后有恢复的现象,草生地为残存嵌块体,在大小、形状和空间结构上皆有较大的变化,而农耕地面积有逐渐减少,且嵌块体变化有先破碎后聚成的现象。且崩塌地受干扰的情形较为严重,尤其是台湾“9.21”地震及桃芝台风,“9.21”地震使崩塌地细碎的增加,而2001年桃芝台风则是顺着台湾“9.21”地震所造成的崩塌地持续扩大,并拟进一步结合社会经济人文与自然干扰因子来评估森林景观之健康度。     

台东太麻里集水区崩塌因子探讨

台湾位于板块交界处,东部地质较为破碎且地震频繁,加上地理位置关系,台风经常侵袭台湾且携带极大雨量,易使山区发生山崩、地滑、土石流等灾害,严重威胁坡地居民生命及财产安全。2009年8月莫拉克台风挟带高强度降雨,在东部地区造成严重崩塌灾害,太麻里流域总崩塌面积高达2 501hm2。本研究应用相关分析和主成分分析,探讨地文因子及水文因子与崩塌地的关系,研究结果显示:地文因子方面,有77.2%崩塌皆小于1hm2,且崩塌高程多落于500~1 500m之间;水文因子方面,因地理位置的关系,太麻里集水区流域上游与下游雨量观测值相差约1 000mm,显示太麻里集水区上游雨量充沛,致使该地区崩塌地多位于中、上游;综合各因子对崩塌地的影响,认为致使本研究区崩塌地发生的因子为坡度与高程,其次为降雨因素。     

台北市山坡地之开发特性与其对下游水文环境冲击之研究

本研究系针对台北都会区四周之山坡地,进行连续之地文与水理分析,目的在了解都市化山坡地之迳流特性,期就定量之研究分析,推估不同型态之土地利用及开发度,对下游水文环境所造成之冲击,并提出对应之建议。本研究首先建立台北市山坡地开发程度与其地文条件之评估模式,再配合於山沟谷口间设置水文环境监测站,以掌握山坡地之动态水文资料。经评估结果,本研究共规划设置六座水文环境监测站,对都市化山坡地之尖峰流量、稽延时间、泥砂产量、地下水位及水质变化进行长期监测。其监测资料,经验证分析之结果显示,当集水区不透水面积提高至40%时,其洪峰流量将提高2.7倍;同时亦发现当集水区不透水面积在5%以下时,其洪峰流量增加并不显着,但不透水面积提高至20%～40%范围之间时,其洪峰流量则有显着提升之现象。故於高度都市化集水区进行水理分析时,应特别考虑都市化现象对迳流机制之影响,同时该集水区之总开发度亦不宜超过30%,以避免对下游之水文环境造成冲击。     

台湾水土保持工程及研究

台湾四周环海,属海岛型气候,因此降雨量常受海洋气团之影响,致年平均雨量约2500mm;每当台风季节来临时,使原本地质脆弱、地势陡峻、溪陡流急之集水区中上游地区,产生冲蚀、崩塌、土石流及泥砂淤塞河道等现象,以致灾害频传。为减少台湾地区发生洪水灾害之损失,除对集水区之降雨及洪流特性透过分析探讨外,应配合对冲蚀、崩塌、土石流、河道输砂等机制作研究,然后实施治理,才能减少灾害之损失。因此有关台湾集水区之治理,包括林业经营、农地水土保持、防砂工程、崩塌地处理、道路水土保持、防洪工程等。本文仅就水土保持工程之主要工法作一描述,对所实施之各项治理工程透过水文学、水理学及土壤力学之观点及研究来探讨其成败之原因,供为今后实施水土保持各项治理之依据。     

利吉层崩塌地地电阻分析

台东海岸山脉为利吉层分布地区,常呈裸露而植生不易,又受降雨冲蚀易形成崩塌地滑灾害。本研究针对近年利吉层地区发生之崩塌灾害资料搜集与踏勘,并透过卫星影像进行判释,而选出池上山棕寮及鹿野宝华两案例,进行地层电气探测之相关分析研究。综合研究成果由2004年、2006及2009卫星影像照片崩塌地判释得知:2004年崩塌面积为102hm2,2006年增加为139hm2,2009年崩塌面积减少至56.5hm2,进一步探讨发现2009年坡度20%以下崩塌裸露比例大幅减少,而坡度30%～40%之崩塌则呈现增加趋势,分析坡度20%以上植物不易生长,植生复育速度较缓慢;利吉层分布周围之地层走向为北偏东,以向东南倾斜为主,并紧邻池上断层、鹿野断层及利吉断层,地质变化多样,属较新地质年代,仍处于不稳定之状态;由山棕寮及宝华电气探测结果得知地电阻值皆小于100mΩ,利吉层地电阻分布可分为崩积层与下方岩层,崩积层电阻较高而泥岩之电阻值则小于35及20mΩ,整体电阻随深度增加而降低。     

好茶部落自然环境与土砂灾害之探讨

好茶部落位处台湾屏东县北端雾台乡南侧,紧邻高屏溪流域之支流隘寮南溪旁,2005-2007年接连遭逢台风暴雨使得部落周边遭受严重之崩塌、土石流与洪水等灾害.研究则以好茶部落历史灾害、环境地质、致灾情形、肇灾原因与河道蜿蜒变化.研究结果发现好茶部落周围灾害成因主要为降雨量过大、环境地质条件不佳与排水系统不良外,原河道宽度不足与河道主深槽差异致使河道纵横向刷深扩大,以及部落位处河阶堆积层,住户距河道及边坡之缓冲距离不足等因素有关.又因近年之雨季降雨量均超过年平均降雨量,致使好茶部落周边地质条件变得较为软弱,更易发生冲蚀崩塌灾害.隘寮南溪河道变迁亦为造成好茶部落酿灾因素之一;自集水区上游往下游运移之土砂,不仅抬高溪床,河道束缩段与河道蜿蜒处因洪流冲刷,使河道变迁与影响更为显著.     

数值地形模型应用于集水区规划与整治之研究

集水区之地文及水文资讯为水土保持规划设计所不可或缺，本研究系以数值地形模型，利用排水流向之观念，萃取集水之区棱线与水系。撰写程式萃取集水区之面积、周长、河川数量、集水区长度、集水区宽度、形状系数、水系密度、平均高程、平均坡度、集水区密集度、漫地流时间、渠道流时间、集流时间、降雨强度、洪峰流量等属性资料供水土保持规划设计之参考。本系统亦提供动态查询规划区域内任何位置之集水区范围及其属性资料；并可利用     

晋西黄土区极端降雨后浅层滑坡调查及影响因素分析

极端降雨引发的浅层滑坡,造成了严重的环境破坏与社会经济损失。为探究极端降雨条件下土地利用、植被类型和地形因素对浅层滑坡的影响,通过对山西省吉县蔡家川流域2021年10月3—6日极端降雨引发的浅层滑坡进行实地调查,分析了极端降雨的特征与过程,不同土地利用和植被状况条件下、不同地形条件下浅层滑坡的数量与破损面积。结果表明:(1)极端降雨降雨量为年平均降雨量的31.2%,达到了161.3 mm,降雨历时84 h,峰值降雨强度7 mm/h,平均降雨强度2.1 mm/h,发生该种程度降雨的频率为0.16%,为625年一遇的极端降雨。(2)蔡家川流域内的农地小流域、人工林小流域和次生林小流域共计发生浅层滑坡479处,破损面积达183 881 m²,90%的浅层滑坡面积小于885 m²。(3)单位面积上浅层滑坡的数量与破损面积均表现为农地小流域(214个/km²,109 241 m²/km²)>人工林小流域(163个/km²,48 779 m²/km²)>次生林小流域(42个/km²,17 176 m²/km²),在小流域尺度上森林植被对浅层滑坡的防治作用显著高于农地,且次生林地预防浅层滑坡的作用优于人工林地。(4)浅层滑坡发生的坡面坡度为10°~80°,浅层滑坡数量与破损面积均随着坡度的增大而增大,在40°~50°达到峰值,坡度>50°后,浅层滑坡数量与破损面积随坡度增大而减少,坡度是影响浅层滑坡的主导因素。(5)浅层滑坡发生在坡向为22.5°~337.5°的坡面上,浅层滑坡数量和破损面积随坡向变化并未表现出明显的规律性,坡向对浅层滑坡的影响不大。     

比较二元逻辑回归和层次分析法评估罗马尼亚Dobrovat河盆地滑坡敏感性

A correct assessment of the landslide susceptibility component is extremely useful for the diminution of associated potential risks to local economic development, particularly in regard to land use planning and soil conservation. The purpose of the present study was to compare the usefulness of two methods, i.e., binary logistic regression (BLR) and analytical hierarchy process (AHP), for the assessment of landslide susceptibility over a 130-km² area in the Moldavian Plateau (eastern Romania) region, where landslides affect large areas and render them unsuitable for agriculture. A large scale inventory mapping of all types of landslides (covering 13.7% of the total area) was performed using orthophoto images, topographical maps, and field surveys. A geographic information system database was created, comprising the nine potential factors considered as most relevant for the landsliding process. Five factors (altitude, slope angle, slope aspect, surface lithology, and land use) were further selected for analysis through the application of a tolerance test and the stepwise filtering procedure of BLR. For each predictor, a corresponding raster layer was built and a dense grid of equally spaced points was generated, with an approximately equal number of points inside and outside the landslide area, in order to extract the values of the predictors from raster layers. Approximately half of the total number of points was used for model computation, while the other half was used for validation. Analytical hierarchy process was employed to derive factor weights, with several pair-wise comparison matrices being tested for this purpose. The class weights, on a scale of 0 to 1, were taken as normalized landslide densities. A comparison of results achieved through these two approaches showed that BLR was better suited for mapping landslide susceptibility, with 82.8% of the landslide area falling into the high and very high susceptibility classes. The susceptibility class separation using standard deviation was superior to either the equal interval or the natural break method. Results from the study area suggest that the statistical model achieved by BLR could be successfully extrapolated to the entire area of the Moldavian Plateau.     

利用放射化学及地球化学方法追踪德基水库集水区之泥沙来源

用土壤中放射性原子落尘¹³⁷Cs因地表植生,坡度及土层厚度不同而有不同含量以及矿物抗风化及冲蚀程度不同,其所获石英或云母（抗风化）与长石（易风化）矿物含量比,可探测集水区内水库泥沙淤积之来源。就本研究结果,¹³⁷Cs在果园土壤最高,平均为302μμCi/kg,森林土壤次之为203μμCi/kg,而以崩塌地土壤147μμCi/kg最低,显示因地表坡度及植生不同造成表土厚度之差异,徒而影响¹³⁷Cs原子落坐在土壤中之分布。矿物抗风化及冲蚀作用因种类而异,石英/长石比（Q/F）或云母/长石比（Mi/F）之值愈高,表示抗风化之矿物含量高,矿物安定度大或不易受风化及冲蚀。由分析结果获知森林土壤Q/F值与果园土壤相近,而崩塌地土壤最低,就Q/F值或Mi/F值比较,果园土壤似较森林土壤更为安定,此与果园土壤之坡度较平坦,表土较厚有关。此项结果与放射化学方法所测得之¹³⁷Cs含量所表示之意义一致。无论以原子落尘或矿物比值测值,均显示不同植生这有其显着差异,用以追踪水库淤沙来源,具有辨异性辨就方法之设备及分析之难易与时间耗费,笔者建议采用地球化学之矿物测定法,更有应用价值。     

黄土丘陵沟壑区坡体稳定性影响因素分析

选取黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究区,利用高精度遥感影像(分辨率0.068 m)和DEM (分辨率0.34 m)数据,结合野外调查,对崩塌、滑塌、滑坡、脱落和陷穴等失稳体进行识别,通过统计学、敏感系数方法,利用识别失稳体数据,分析不同类型失稳体空间分布状况,定量研究不同类型失稳体的影响因子敏感程度,揭示不同类型失稳体的主控因子,进一步阐明流域坡体失稳体的空间分布规律和影响坡体稳定性的主控因子。结果表明:(1)利用高精度遥感影像,获取流域失稳体,主要是以小规模和浅层的脱落、崩塌和滑塌为主,三者面积合计为0.417 km²,占流域总面积的5.04%。(2)评价因子内部中,土壤母质的红黏土、土地利用的天然灌木林地和草地、地貌部位的沟坡、坡度＞35°、地形起伏度为0.74~3.34 m是坡体失稳发生的高敏感区域,也是崩塌、滑塌、脱落和陷穴发育共有的敏感区域。(3)影响坡体稳定性主控因子权重由大到小为土壤母质、地形起伏度、坡度、土地利用和坡向。崩塌、滑塌和脱落的主控因子与整体坡体稳定性的主控因子相同,但因子内部权重存在差异。崩塌与整体坡体稳定性影响因子顺序分布一致。滑塌主控因子权重由大到小为土壤母质＞地形起伏度＝坡度＞土地利用＞坡向＞地貌部位。脱落主控因子权重由大到小为土壤母质＞土地利用＞地形起伏度＞坡度＝坡向＞地貌部位。滑坡的主控因子为坡度和地形起伏度。陷穴的主控因子权重由大到小为土壤母质＞地形起伏度＞坡度＞坡向。     

纸坊沟流域黄土丘陵区土地生产力变化与生态环境改善

该文以黄土丘陵区纸坊沟为研究区,系统分析了该流域土地利用变化及其对生态环境变化的影响,并深入探讨了土地生产力变化与生态环境改善间的关系及政策在其中的作用。结果表明,由于林草植被在控制水土流失方面的特殊作用,林灌草用地与农耕地间的相互转化,是导致流域生态环境发生变化的直接原因。在1958年,由于植被的彻底破坏,流域不仅土壤侵蚀剧烈,而且土地生产力也为历史最低水平,生态环境极度恶化。随着林草植被的恢复,尤其是随着退耕还林（草）工程的实施,流域生态环境得到明显改善。流域生态环境的变化与土地生产力的变化切相关。土地生产力的提高,可以有效地降低人均最小耕地面积,大大缓减了由于人口增长而引起的农耕地的扩张,间接促进农耕地向林草等生态用地的转移,有效地促进了生态环境的改善。政策可以通过新技术的推广等提高土地生产力进而促进生态环境的改善,但政策也可以通过直接的实物补贴等对土地利用结构产生影响,如退耕补贴。政策途径的选择与特定的社会经济条件有关。     

Unpaved road erosion after heavy storms in mountain areas of northern China

More frequent extreme rainfall events associated with global climate change cause greater challenges for soil conservation. Severe erosion occurs on many unpaved roads since these structures create important water flow paths during heavy storms. The present research aimed to investigate the intensity and influencing factors of unpaved road erosion under varied land use and management conditions (sloping cropland, terraced cropland, forest & grass). The erosion occurred in the watersheds contributing runoff water to roads after the greatest rainfall event recorded in the mountain area of northern China caused by Typhon Lekima. The research was conducted in an agricultural-forest-dominated watershed based on field investigation and UAV-based image analysis. A road erosion level classification standard was given according to the occurrence of rills, ephemeral gullies, and gullies. Significant erosion happened on 67% of the unpaved roads; 42% of them suffered moderate to severe erosion in which ephemeral gullies or gullies developed. The average erosion amount from these roads was 2280.75 t ha^-1 and was significantly influenced by the watershed land use type and management. The dominant factor governing unpaved road erosion associated with terraced cropland was vegetation coverage on roads. Drainage area was the most important factor for road erosion in sloping cropland and forest & grass land, and road gradient was also a critical factor. Terraces, and forest & grass in drainage areas significantly reduced unpaved road erosion by 85% and, 47%, respectively, compared to sloping cropland. More integrated measures should be used to prevent unpaved road erosion. The results of this research can be applied to road protection against erosion in heavy storms.     

城乡结合部土地资源城镇化的空间驱动模式分析

城乡结合部是城市化最为敏感、迅速的特殊地域实体,区域内土地快速城镇化导致耕地资源大量流失,尖锐的土地利用矛盾引发生态环境质量大幅下降,已成为社会各届关注的热点。该文以南京市郊江宁区为例,基于1999年、2010年的2期影像及其他数据,利用Logistic回归模型和地理加权逻辑回归（GWLR,geographically weighted logistic regression）模型,将邻近变量、邻域变量和政策变量3类因素在空间上予以整合,从全局、局域2个尺度探索城乡结合部土地资源城镇化的驱动模式。结果表明：Logistic模型与GWLR模型分别可解释研究区历史时期51%、64%的土地城镇化过程,后者在局部参数估计方面存在优势,各项评价参数都较优,更能够适用于研究区土地城镇化的模拟预测与机理探究;邻近变量中的距开发区、城市中心、次要干道的远近,邻域变量中城镇用地密度以及政策变量中土地交易样点密度是研究区城市扩展的重要解释变量,充分表征了城乡结合部的开发区建设热潮、已城市化地区的集聚效应与边缘式扩展模式,以及土地市场、内部交通网络对城市增长的引导与促进作用;借助GIS工具,GWLR模型能够可视化各驱动因素的空间非平稳性特征,可用来更直观、深刻地探究各变量对研究区土地城镇化的空间驱动模式,这也为耕地资源的保护提供新的视角。总体而言,以土地出让行为及开发区建设为代表的政府主导力量,是研究区土地城镇化的核心动力,这一定程度反应了中国城市郊区化的普遍特征,可为类似城乡结合部的土地管理工作提供有益借鉴。     

A Comparative Analysis of Binary Logistic Regression and Analytical Hierarchy Process for Landslide Susceptibility Assessment in the Dobrovǎt River Basin,Romania

A correct assessment of the landslide susceptibility component is extremely useful for the diminution of associated potential risks to local economic development, particularly in regard to land use planning and soil conservation. The purpose of the present study was to compare the usefulness of two methods, i.e., binary logistic regression(BLR) and analytical hierarchy process(AHP), for the assessment of landslide susceptibility over a 130-km~2 area in the Moldavian Plateau(eastern Romania) region, where landslides affect large areas and render them unsuitable for agriculture. A large scale inventory mapping of all types of landslides(covering 13.7% of the total area) was performed using orthophoto images, topographical maps, and field surveys. A geographic information system database was created, comprising the nine potential factors considered as most relevant for the landsliding process. Five factors(altitude, slope angle, slope aspect, surface lithology, and land use) were further selected for analysis through the application of a tolerance test and the stepwise filtering procedure of BLR. For each predictor, a corresponding raster layer was built and a dense grid of equally spaced points was generated, with an approximately equal number of points inside and outside the landslide area, in order to extract the values of the predictors from raster layers. Approximately half of the total number of points was used for model computation, while the other half was used for validation. Analytical hierarchy process was employed to derive factor weights, with several pair-wise comparison matrices being tested for this purpose. The class weights, on a scale of 0 to 1, were taken as normalized landslide densities. A comparison of results achieved through these two approaches showed that BLR was better suited for mapping landslide susceptibility, with 82.8% of the landslide area falling into the high and very high susceptibility classes. The susceptibility class separation using standard deviation was superior to either the equal interval or the natural break method. Results from the study area suggest that the statistical model achieved by BLR could be successfully extrapolated to the entire area of the Moldavian Plateau.     

基于MaxEnt模型的滑坡易发性评价--以攀枝花市为例

为了客观评价滑坡影响因子的贡献度和构建滑坡预测模型,以滑坡灾害发生较多的攀枝花市为研究区,通过筛选后选取高程、坡度、坡向、土地利用类型、归一化植被指数(NDVI)和人口密度6项因子作为滑坡易发性的评价指标;基于最大熵(maxEnt)模型和ArcGIS空间分析模块对研究区滑坡易发性进行了定量预测和分析研究。结果表明:maxEnt模型在研究区滑坡易发性研究方面的适用性等级为优秀(AUC=0.96),Kappa系数为0.86;随机选取75%的数据集用于训练模型,其余25%用于验证模型,得到的AUC值最稳定且精度最高,模型预测可信度最高;研究区高易发生和极易发生区分别占总面积的2.57%,0.80%,主要分布在人口比较密集的东部和西部地区,部分沿着金沙江、雅砻江、巴关河、安宁河和主要道路两侧发育;植被覆盖度和坡度是决定研究区滑坡易发性空间分布格局最重要的环境影响因子。