本期文章

即時預告土石流

文/楊嘉慧;審稿/詹錢登(成功大學水利及海洋工程學系)】    

國內土石流的問題是從 1980 年歐菲利颱風觸發花蓮縣銅門村土石流導致 20 餘人死亡後,開始受到重視;1996 年賀伯颱風的超大雨量,引發南投縣陳有蘭溪流域 47 處土石流,其中 9 處災情慘重,當時直接死於土石流災害者也有 20 餘人。之後,農委會水土保持局請專家學者在全台山區進行大調查,找出土石流危險溪流或溝谷,並訂出土石流降雨警戒標準,希望在豪大雨期間、土石流發生前,提早疏散民眾,確保民眾生命安全。





土石流形成三大條件



土石流是泛指沙、泥、黏土、礫石甚至巨石,與來自地表水、地下水或雨水等水流混合後,沿著溝谷運動的現象,通常土石含量超過 20% 就可視為土石流。土石流形成條件必須有足夠土石堆積物、充足水量與適當的地形坡度。土石堆積物來源包含溪谷源頭、上游及中游的岩石,經風化、沖刷、侵蝕或人為破壞,崩解成土石堆積於河床。這些土石堆平常不會有立即危險,但只要雨量過大、降雨時間長,就會在雨水的推動下,轉換成土石流往低處流動;尤其流動過程,因為會刮蝕、切割兩側谷壁,使得土石量不斷增加,若發生在土質鬆散的地方,一份的水量可能引發 5~10 倍流量的土石流。





成功大學水利及海洋工程學系詹錢登表示,土石流的流動特性是前端呈波浪狀,而且大石礫在前,碎石、泥沙在後,其可怕之處在於流速約在每秒 2~20 公尺,若看到土石流才準備逃走,往往已來不及;土石流遇到障礙物也不會轉彎變向,容易產生猛烈衝擊或爬高現象,使建物倒塌、損毀。台灣地質破碎、地勢陡峭,是土石流發生頻繁的地區,目前雖然有各種工法可以減輕土石流的危害程度,如埋設排水管集中排除雨水、蓋攔砂壩攔阻淤積等,但仍無法阻止其發生。要減低生命財產的損失,還得仰賴土石流預報系統。





山區土石流大調查



全台山坡地區很多溪流或溝谷都可能發生土石流,預估有數萬條,而受限於人力及經費,目前進行調查的主要以溪床坡度在10度以上、上游集水區面積大於三公頃、以及影響範圍的住戶在五戶以上;或住戶不到五戶但有重要道路、橋梁需要保護者。符合土石流發生要件者即被歸類為「土石流潛勢溪流」。





每條土石流潛勢溪流發生土石流的臨界降雨條件均不一樣,農委會水土保持局根據當地的集水區面積、不穩定土石堆的量、坡度大小,以及參考過去土石流發生區與降雨量之間的關係等因素,訂定土石流降雨警戒基準值,做為撤離民眾的參考。警戒基準值是以有效累積降雨量為指標,算法是當天降雨的累積降雨量,加上其前七天的加權降雨量(即將每隔 24 小時累積降雨量各別乘上一個百分比,時間距離越遠,對土石流直接影響較小,乘上百分比越低),目前採用的土石流降雨警戒基準值最低為 250 毫米,最高為 600 毫米。





警戒基準值和土石流潛勢溪的數目並非固定不變,因為人為破壞、大雨或地震過後,土石堆積位置或土方量會有所變化,甚至可能出現新的溪谷,改變激發土石流的條件,所以每年會依據各地雨量、土壤資料檢討更新,地震、颱風過後,也會調查更新。例如1996年賀伯颱風發生時,全台共有 485 條土石流潛勢溪流,到 2001 年桃芝颱風,增加至 800 多條,921 大地震之後更是暴增到 1420 條,現在又增加到 1503 條。此外,莫拉克颱風過後,南部地區山區崩塌嚴重,土石流警戒基準值也適度下修 50 或 100 毫米。





撤離有標準



若居住地位在土石流影響範圍,而且未來幾天可能降下豪大雨,就要特別注意氣象局發佈的降雨資訊。當降雨預報的有效累積降雨量超過土石流降雨警戒基準值時,表示達黃色警戒標準,地方政府會開始進行避難疏散勸導;一旦實際有效累積降雨量超過警戒基準值時,就達紅色警戒,必須馬上撤離。





詹錢登表示,以有效累積降雨量當做警戒指標,是為了讓民眾能簡單判別是否將發生土石流。實際上,發佈土石流降雨警戒時會同時考慮有效累積降雨量及降雨強度,以兩者為參數畫出「避難基準線」,做為警戒依據。降雨強度是每小時下的累積雨量,單位時間雨量越大,瞬間衝擊力強,土石流發生的機率相對會提高。也就是說,即使有效累積降雨量尚未達到警戒基準值,但降雨強度夠大,而且持續下了一段時間,仍可能發生土石流。當條件達到避難標準,警戒系統會自動產生土石流預警單,資料經確認後會立刻傳真至各縣市政府災害應變中心與鄉鎮市公所,地方政府再視情況疏散居民,從警戒發佈到土石流發生,通常約有 6~24 小時撤離時間。





此次高雄縣甲仙鄉小林村滅村事件,有人怪罪是土石流預報系統失靈。詹錢登分析,小林村的災情主要是來自雨水滲入岩層,形成滑動面而導致獻肚山崩塌,不屬於一般的土石流事件。目前土石流預報系統還不能包括預估山區崩塌的可能,這是因為崩塌的誘因很複雜,地震或豪大雨只是原因之一,還必須有非常詳盡的土壤、地質、地形等資訊,目前國內針對崩塌預測模型的研究還不到應用階段,因此尚未建置崩塌預警系統。小林村當時雖然有發出土石流紅色警戒,部份居民也逃至避難點避難,但是沒有大規模崩塌的預報,最後連避難點也一起遭掩埋。





詹錢登提醒,土石流形成的原因與其流動性非常複雜,土石流防災不能過度依賴預報系統或整治工程,當下大雨且降雨時間相當長時,住在土石流潛在地區、或曾發生地震災害的居民就要有高度危機意識,隨時注意雨量預報提供的警訊,並有撤離的準備,才能減低災害。





土石流發生前有何徵兆?



每次土石流的發生機率與程度大小,都會隨土石堆的位置及量的多寡而有所不同,因此土石流警戒標準會訂得比較寬鬆,以確保土石流真正來襲前,居民都已被通知並安全撤離。然而,這也往往導致預報不夠精準,使得民眾在未見大風大雨前都不願撤離。成功大學水利及海洋工程學系詹錢登表示,觸發土石流的有效累積降雨量主要是指土石流潛勢溪流集水區中、上游的累積雨量,並非集水區下游的雨量;豪雨主要降在山區,居民容易誤判,等看到土石流逼近,常常來不及躲避。





若未提前撤離,一定要留意土石流發生的各種可能徵兆。當只聽到異常山鳴、附近有土石流或山崩,表示數小時後可能發生土石流;若持續發現水異常混濁、泉水突然停止、聽到樹木裂開聲音等,1小時前後發生土石流的機率相當高;一旦聽到一連串大小石頭撞擊、水流聲音,就是已發生土石流了。之所以會有種種徵兆,是因為土石流發生前後,上游腐植質可能會掉落溪谷,出現腐臭味;崩落的土石也可能堵住水道,使泉水突然變小或停止;若發現持續降雨但溪流量減少,也代表可能即將發生土石流,這是因為水流被土砂阻蓄,一旦崩潰,挾帶砂石的水流就會往下衝。當然,在政府發出土石流預警時就儘速撤離,才是保障自身安全的最好的方式。





延伸閱讀



《自然災害-大自然反撲》,丁仁東著,五南出版



〈災害潛勢資料〉,謝龍生、陳聯光、蘇昭郎、葉森海撰文,《科學發展》2007年2月號



〈土石流防災知多少〉,陳樹群撰文,《科學發展》2004年2月號



高中課本《地球科學》





【完整內容請見《科學人》2010年第101期7月號;科學Easy Learn網路版‧行政院國科會補助案】


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