淺層崩塌降雨警戒基準與檢監測技術評估研究－子計畫:降雨引發淺層崩 塌之可犧牲式監測元件研發(I)

本計畫根據坡地災害領域徵求課題2-2（大規模淺/深崩塌地調查、評估、分析、監測、及警戒基準）之第三項研究內容（坡地崩塌災害個案調查、水文地質分析及破壞機制探討、潛勢及規模評估），提出本子計畫申請。鑑於淺層崩塌研究須結合由上到下的降雨、邊坡表面檢監測與地下條件來進行整體評估分析，總計畫藉由蒐集與分析大數據崩塌資料（子計畫一），並發展高精度降雨引發淺層崩塌模擬機制（子計畫二）與區域性降雨情境模擬機制（子計畫五），再結合淺層崩塌之非破壞檢測技術（子計畫三）與本子計畫監測技術（子計畫四）評估結果，企圖提出淺層崩塌降雨警戒基準評估方法之建立與應用，以期能降低坡地災害衝擊。雖然國內土石流相關監測研發已有一定規模與應用可供淺層崩塌監測參考，從依循OGC (Open Geospatial Consortium)之各項標準規範建置之資訊平台，以及現場無線感測網路（Wireless Sensor Network），包含無線感測平台以及對應之無/有線感測器，但如何進一步延伸至現場應用並取得有效監測數據以供淺層崩塌研究，還需進一步驗證。近來基於Arduino 的單晶片微電腦有其開放原始碼、價格優惠，以及易於操作等優勢，配合以微機電(MEMS)技術開發之感測元件，如三軸加速度、傾度、溫濕度計等，已大量應用於自動控制與WSN 領域，但於實務坡地災害應用有待探討；另外單頻Global Positioning System (GPS) 定位晶片也因為價格優勢，國外研究也嘗試透過訊號分析處理方式，將其位移量測精度提升以應用於坡地滑動監測；時域反射法(Time DomainReflectometry, TDR)可用於地滑以及坡地含水量自動化監測使用，目前相關研究正開發可分布式且低成本之TDR 主機，以有效達到WSN 需求，因此可基於此主機以及現有TDR 分層坡地含水量貫入器之成果，修訂為以WSN 基礎之TDR 單一坡地含水量剖面貫入器，藉以降低既有TDR 建置成本。因此綜合上述現況限制與需求，本研究將開發以Arduino 為基礎之監測主機，除可延伸以往土石流相關監測方法之外，主要擬定加入單頻GPS 定位精進與測試，以及以WSN 基礎之TDR 單一坡地含水量剖面貫入器研發與測試，並進行示範場址實地評估測試，企圖於設備安裝簡易、低成本之優勢下，作為降雨引發淺層崩塌之可犧牲式監測技術與系統，最後基於相關監測成果，提出與其他子計畫結合之預警通報模式。