地質與地層模型不確定性之量化及其應用之整合型研究(1/4)

地質模型及參數空間分布對於資源開發、環境保護、地質災害防治分析與評估均至關重要，然而，地質模型不確定性之量化分析於科學文獻卻甚少被報導。本計畫將針對此研究課題，嘗試量化地質模型不確定性，及其於各類應用領域(地震設計、土壤液化及坡地防災、水資源、地下水議題)之不確定性傳遞。本計畫將擴充近年來廣泛使用之馬可夫鏈隨機場理論，將沉積特徵轉化為描述性輸入資料，透過隨機場模擬，以量化具空間變異性之地層層界不確定性，並與不考慮地質模型、純粹採隨機模擬之結果進行比較。本計畫所發展之量化工具，將應用於以下四項對台灣而言相當重要且迫切議題之分析：(1)地表下深度30公尺範圍內剪力波速平均值(Vs30)(與地震危害度評估息息相關)、(2)液化潛勢指數(常造成都會區地震災害)、(3)地下水位面以及(4)岩坡破壞機率與影響範圍評估。目前第一年期中(9個月)完成工作以及未來展望說明如下：(1) 完成本研究所需知資料蒐集、檢核、篩選與必要之修正，本資料庫將在後續工作遞交給計畫團隊成員使用。(2) 建立完成耦合地質單元與關鍵力學、水力參數隨機模擬工具，並先進行小區域液化潛勢分析測試。接下來將應用於其他三項應用議題(Vs30、地下水流場模擬、岩坡破壞機率分析)。待證明之科學議題為：相較於傳統隨機場模擬技術，耦合地質單元與關鍵力學、水力參數隨機模擬，是否能以及如何能降低不確定性，並降低各應用議題所牽涉到之風險。(3) 本計畫嘗試測試使用沉積學之Walther’s law 及最大概似估計法，率定台北盆地小區域其隨機場模擬之垂直水平關聯性長度比參數K，此一參數理論上是受控於沉積環境的。下一階段本計畫將嘗試率定台北盆地不同沉積環境之區域其地層之K，並建立沉積環境與K相關性。預期此一工作成果將成為隨機場模擬研究領域一組重要資料，可作為未來於已知沉積環境條件下設定模擬參數之參考。(4) 第一版台北盆地之Vs30圖與地下水位模擬圖已完成，下一階段這兩幅圖將採用本計畫建立之資料庫以及新的耦合地質單元與參數隨機場模擬技術進行修正。台北盆地液化潛勢圖也將於明年完成。值得注意的是，本計畫主體不是產出Vs30、液化潛勢以及地下水位分布圖。本計畫著重之科學議題是量化上述物理量之不確定性，並探討沉積學與地球物理探勘資料對於上述物理量之不確定性降低貢獻，同時，亦包括評估傳遞至應用議題後之不確定性降低。(5) 岩坡穩定研究場址地質模型已完成建立，透過現地調查、鑽井資料重新分析以及LiDAR資料交叉比對，模型之可靠可確保。今年計畫已嘗試量化層面位態不確定性與岩坡破壞機率之相關性。下一階段工作將考慮地下水流場與穩定性耦合議題，評估岩坡破壞機率，並分析邊坡破壞後之影響範圍(運移距離)不確定性。各種不同邊坡穩定分析數值模擬工具將於此一場址使用，並藉以系統性探討地質、地盤以及地工模型模型對岩石邊坡破壞風險之影響。