土石流與大規模崩塌災害

 
2017/10/06 郭世文 | 國立科學工藝博物館
林侑輝 | 行政院農業委員會水土保持局綜合企劃組     795
 

台灣是由菲律賓海板塊及歐亞大陸板塊擠壓形成的高山島嶼。山高、坡陡、地狹、土薄、雨驟、水急、風狂、溪淺,就是台灣地理環境的寫照。在台灣,高度在100公尺以上的山坡地占全島面積的2∕3以上,若以「爬升高度除以水平面上的移動距離」來計算坡度,其中坡度在10度以下的土地僅有34%,介於10到40度的占16%,剩下的約50%的土地,坡度都在40度以上。可見台灣的山坡多且地勢陡峭,而山坡地災害較多也是人所皆知的事,我們生活在其中更應該去了解並趨吉避凶。

 

土石流災害

 

土石流的形成有3個要件,包括土砂、斜坡及水。台灣山區有許多溪流,有的看似不起眼,旱季時甚至整條溪都乾枯了,但若溪流上游平時就累積著那些因風化而形成的大小石塊、泥沙、土壤等,一旦雨季來臨,豪雨帶來的大量雨水便會形成破壞力很大的土石流,對於居住在中下游的居民恐怕是一個巨大的災難。

 

曾經發生過土石流的地區,由於上游的土砂已經鬆軟,若遇豪雨就很可能再次發生土石流。行政院農業委員會水土保持局依據土石流發生的自然條件,調查全國山區,把溪床坡度大於10度以上,其上方集水區的面積大於3公頃的,都視為是土石流潛在發生地點;若溪流下方出口或溢流處有住家、水庫、道路等,則登錄為「土石流潛勢溪流」。

 

依這標準,全台目前有1,687條土石流潛勢溪流,都可在水保局土石流防災資訊網(http://246.swcb.gov.tw)查詢到。另在鄉間偶也可見「土石流警戒標誌」,可識別附近是不是可能發生土石流的區域。

 

針對上述地區,政府除了設置「梳子壩」、「攔砂壩」等設施以阻擋上游的砂土往下衝外,也培訓當地的居民為「水保專員」,讓他們學習觀測危險的徵兆,在雨季時隨時測量降雨量。當降雨量達到警戒值時,則由政府單位發布「紅色警戒」強制居民撤離住所,以確保安全。

 

大規模崩塌和土石流的差異

 

土石流一般指的是斜坡上1至3公尺深的土石崩落,是屬於淺層崩塌;大規模崩塌則是指崩塌面積超過10公頃,或土方量達10萬立方公尺,或崩塌深度在10公尺以上的崩塌,也稱為深層崩塌,是一種類似高速運動的地滑。

 

檢視台灣近年山坡地所發生的災害,符合上述大規模崩塌定義的,包括1990年4月發生的梨山地滑、1997年8月18日的林肯大郡社區的順向坡滑動、1999年9月21日九份二山崩塌及草嶺山崩塌、2009年8月9日小林村大規模崩塌、2010年4月25日國道3號3.1K崩塌等災害。

 

過去,大規模的崩塌較不常見,但近年來發生的頻率越來越高,對此學者也陸續進行了研究。初步的結論是,除了本身的地質地形條件不佳外,還有人為的不當開發,使得坡腳因被截斷而失去了支撐力,導致順向坡崩塌。更因近年來極端氣候異常,雖然年平均降雨量沒有大改變,但經常在某幾天內就把一整年的雨水都下完,這樣的強降雨造成山坡地無法負荷,便使大規模崩塌更為頻繁。

 

以下以2009年8月9日發生在小林村的大規模崩塌滅村事件的報導為例,分析其原因及未來因應之道。

 

小林村的大規模崩塌滅村事件

 

高雄六龜小林村前有楠梓仙溪,背靠獻肚山,共有居民170戶,原本是個風景優美的小村莊。2009年8月7日莫拉克颱風過境,約200公里範圍的暴風雲系挾帶著旺盛的西南氣流,像是用桶子提水倒灌般地降下傾盆大雨,短短幾日小林村累計雨量就達2,000毫米。8月8日晚上,溪水暴漲,村子開始淹水;8月9日上午6點09分,村子的後山開始崩塌,土石以每小時100公里的速度向村子撲去,煙塵瀰漫,北邊的村落,包括做為指定避難場所的小林國小,都在一瞬間被崩落的土石吞沒。

 

崩落的土石也堵住了溪流,當大雨持續下,暴漲的溪水流不下去,就在上游處形成堰塞湖。獻肚山崩塌後30分鐘,堰塞湖內急漲的洪水沖垮了壩體導致堰塞湖潰堤,濃度高達38%的泥流衝進南邊的村子,把剩餘的住戶全數淹沒。美麗的村子就此消失,死亡人數共474人,舉世震驚!

 

在上述的事件中,獻肚山從深度84公尺,相當於22層樓高處刨落,崩塌面寬1公里,長3公里,崩塌角度約25度。專家調查造成這一大規模崩塌的原因,認為可能與強降雨及山坡底層岩盤結構變形有關,因為災後在獻肚山上發現了崩落後出土的大型岩板,其形狀極度變形彎曲,甚至龜裂,學術上稱為「岩盤蠕變」。

 

專家說,平緩的斜面受到重力影響會下沉,長久之後就會變形彎曲並導致龜裂,變形彎曲處便成了不穩定的岩盤結構。一般的雨量不會造成崩塌,但是當降雨超過負荷,而使整個岩盤都泡在水裡時,就容易使岩盤整個浮起又瞬間崩塌下去。這些變形的岩盤,經專家比對衛星照片和地形資料後發現,在崩塌前的緩坡斜面地表上有起伏凹凸的現象,研判這種地形可能就是大規模崩塌的前兆。

 

觀測與預防

 

在極端的氣候下,旱澇會更加明顯,而集中降雨會使大地不堪負荷,預期大規模崩塌的災害會更頻繁地發生。因此,觀測及應對災害的方法也須隨之調整。

 

一般來說,大規模崩塌的滑動面不會突然形成,需要經過長時期的孕育、演化。在過程中,地表上會留下地形變化的徵兆,因此若有良好的工具,並經詳細的分析調查,具崩塌潛勢的地點是可以事先判別的。

 

空載光達是一種很有幫助的測量技術。光達(light detection and ranging, LiDAR)就是利用雷射光對目標物進行高密度的掃描,可獲取目標物的3D形貌。空載光達就是以飛機為載具進行光達攝影,並以GPS定位飛行的軌跡,再計算雷射光回波的時間,就可以得知測量範圍內地形的3D結構。

 

更厲害的是,光達還可以同時量測地表、樹頂,甚至樹幹的位置。因為光達發射的雷射光呈圓錐狀,單一個光束投射在地表的涵蓋範圍約是一個直徑50公分的圓形,而獲取的資料中有部分落在樹梢上、有些在樹幹上,有些則在地上,因此可同時測得上述的資訊;甚且根據反射回波,也可了解地面物體對於雷射光的穿透情形。再經過處理及判識,便可獲得地面起伏、植被狀況等資訊。這技術已應用於地圖測繪、洪災模擬、地質分析、災害調查等。

 

災後,國內專家曾利用光達及航照圖對照地質資料,找出全台灣共864處可能產生大規模崩塌的區域,其中94個附近有聚落,而其中84個聚落須面對大規模崩塌災害的潛在危機。

 

為了更進一步了解大規模崩塌的動態資訊,須提早蒐集發生的徵兆,以便預先發出警報。中央地質調查所便針對19處具有大規模崩塌潛在危險的聚落進行即時監測,監測項目包括:降雨量、地下水壓、地表滑動量、滑動面深度、變位量等,並把監測的結果分別以綠燈(狀況良好)、藍燈(超過注意值)、黃燈(超過警戒值)、紅燈(超過行動值)、灰色(設備故障)呈現。上述資訊都已公告在政府的公開網站上。

 

居安思危

 

我家門前有小河,後面有山坡,山坡上面野花多,野花紅似火……這首兒歌大家都耳熟能詳,歌詞中描述了住在有山有水環境的恬適與美好。但是現今的環境,因為追求經濟發展,過度開發利用山坡地,又因氣候變遷使得強降雨發生益加頻繁,在這樣人為和天然的雙重夾擊之下,若民眾真要居住在像歌詞中所描述的環境中,就更應該戒慎恐懼,居安思危。

 

平時就要注意社區周圍的環境,擋土牆是否有龜裂或排水不良的情形、山坡地是否出現裂縫,樹木或電線杆是否因為山崩裂而傾倒……這些都可能是崩塌的前兆。且需經常舉辦社區防災演練,重新檢討避難路線及避難場所是否確實安全,一旦發布警報,要趕緊前往避難場所,確實落實「防災重於救災,離災優於防災」。