又是豪雨惹的禍

屏東科技大學水土保持系教授 李錦育

一、前言

  台灣位於環太平洋地震帶,地質脆弱且斷層多,由於坡地陡峭和岩層膠結不良脆弱的地質導致有許多天然崩塌地,加上台灣氣候有許多颱風豪雨和山坡地的坡度具備了發生土石流的基本條件,導致土石流在台灣發生頻繁。近年來的土石流災害,每每帶來民眾生命財產相當大的損失,如:

1990年歐菲莉颱風於花蓮銅門地區所引發的土石流造成39人死亡;
1996年7月31日賀伯颱風來襲,造成陳有蘭溪流域大規模之土石流災情導致41人死亡;
1999年發生921大地震,造成台灣中部山區崩塌林立,並提供了土石流之材料來源;
2000年10月31日之象神颱風,造成的侯峒大粗坑溪土石流導致7人死亡1人失蹤,東部及北部山區多處坡地之土石災害;
2001年7月31日桃芝颱風來襲,對中部921重建區造成重大的土石流災害;同年的9月16日納莉颱風侵台,使得北部地區發生多起坡地災害;
2004年7月2日敏督利颱風及其所引進西南氣流,帶來近年罕見豪雨及災害,造成中南部多處溪流嚴重洪汛,其中大甲溪流域洪汛嚴重,山區因豪雨引致多處崩坍及土石流。若土石流發生於條件具備的山區野溪,將對其人類社會和生態環境會造成相當慘重的危害;
2009年8月5日莫拉克颱風增強為中度颱風並向西移動;8月7日23時50分左右在花蓮市附近登陸;8月8日14時左右於桃園附近出海;8月9日18時30分左右台灣本島脫離暴風圈;8月11日凌晨減弱為熱帶性低氣壓,由於莫拉克颱風挾帶大量豪雨,造成了全台灣人民生命財產極大財損的"八八水災"。

  面臨土石流的災害衝擊,常常造成人員傷亡及財產損失、每年的傷亡都在提高,大量的土石流災害的重建成本導致持續威脅人們和國家的經濟,土石流不只破壞了環境生態,更危害到人們的生存環境,因此如何執行有效的土石流防災計畫,和確保人民的財產及生命安全,實為當務之急的課題。

二、土石流災害與災情

  根據『水土保持技術規範』(1996)第168條『土石流係指泥、砂、礫及巨石等物質與水之混合物,承受重力作用後所產生之流動體。』,其特性是『衝擊力大,具直進性』(第171條),其中土石流因具有流速快、衝擊力大等特性,災害發生時往往造成人民生命財產的重大損失。經許多研究顯示:地質與地形為影響其發生之基本因素,豪雨和足夠土砂來源則為促成土石流發生之主要誘因。具體而言:土石流是泥、砂、礫石及巨石等固體顆粒間之孔隙,受水填充,致使浮力增加,使土壤顆粒間摩擦力降低,再加上重力與水的潤滑作用,形成整體流動的現象。由於其成因複雜,且觀察不易;地表土壤沖蝕、崩塌、地滑、土石流、河川淘刷與堆積等。其發生之密度與規模,除了與降雨強度及雨量直接相關外,陡峭之坡地及地質脆弱地區尤易發生。另外,人為之開發利用,諸如:伐木、墾植、開路、採礦及其他有關休憩開發行為(如高爾夫球場、渡假小屋、休閒農場等),加上大面積的超限利用(種植檳榔、高冷蔬菜、山葵、高山茶等),極易誘發坡地的土砂災害。簡單地說,在大自然的平衡環境中,人類的活動破壞大自然的平衡條件,或人類在不該屬於人類活動的區域內活動,因此使一個簡單的地質事件,因為有人為的因素(即生命、財產)而演變成嚴重的地質災害。對地質危險事件(地區)的認知乃是減少災害發生的首要步驟;其次,也是最困難的,就是讓決策者瞭解,地質事件與地質災害的分野,以及大自然對人類活動的包容極限,更要瞭解地質災害對社會經濟的衝擊。而對地質危險地區的確認劃分(如基隆七堵的走山事件),環境改善與降低危險性,乃環境地質工程師們所擔負的使命,而順應自然生態環境的工程設計將是未來的工程設計理念。

三、土石流災防治之設計規劃原則

土石流防治措施之規劃與設計應掌握下列原則:

(一)土石流危險溪流與區域之確定:利用地形圖及航空照片並配合現場調查,可以有效的判釋出具有土石流潛在危險之溪流與區域。準確的危險溪流判釋,可以使規劃與設計先期化,防止土石流災害於未然。業經確定為具有土石流潛在危險之溪流或區域,在硬體之防治措施未完成前,需儘速設立土石流預警系統。已完成硬體防治措施者,在撤除警報系統時亦應謹慎考慮。
(二)土石流硬體防治對策:原則上可分為抑制、攔阻、疏導、淤積、緩衝等方式;土石流之防治需從整體之觀點、依土石流發展之各階段(發生、流動、淤積、停止)的特性,綜合上述方法相互配合運用,方能盡全功。
(三)土石流有關之各類土砂量需事先予以估算:土石流防治措施之規劃與設計,事先需依該區預估之土石流設計流出量、計畫容許排放量、計畫攔砂量、計畫淤積量及計畫土石流發生抑制量等各土砂量,以決定防治措施之大小、數目、型式、配置及順序等。

四、土石流災防治方法與措施
(一)土石流抑制工法:主要應用在溪谷之上游處。由於上游區坡度較陡常是土石流之發生地點,而土石流在發生階段會對溪床堆積物及側岸產生急遽之沖蝕,藉以獲得足夠之土石材料,達到土石流該有之濃度。因此在坡度較陡之上游區,土石流之防治原則上以防止溪床及側岸沖蝕,阻止土石流獲得土石材料之補充為主。此類工法主要包括固床工、潛壩、連續壩及山腹工等。
(二)土石流攔阻工法:主要運用於溪谷之中上游。當土石流在上游獲取充分之土石材料後其土石濃度已近乎飽和,因此對溪床沖刷能力也相對降低,然其動量仍大,且先端之巨礫與流木壞力仍強,因此在本區土石流之防治應以直接攔阻為迭。此類攔阻工法主要分為非透過性壩及透過性壩兩種。
(三)土石流淤積工法:主要係局部加大溪床之寬度或局部減小溪床之坡度,使土石流在事先規劃妥當之沉砂池內產生淤積。
(四)土石流疏導工法:主要應用於中、下游區或扇狀地上,以渠道或導流堤等誘使土石流沿一安全之路線流動。
(五)土石流緩衝林帶:主要運用於土石流扇狀地上,以樹林為緩衝區,避免土石流的直接侵襲。

五、土石流災防治應注意之事項
(一)土石流防治措施結構體安定分析,除了需考慮土石流之均勻荷重外,尚需考慮巨石衝擊所產生之衝擊力。
(二)土石流疏導工法中渠道寬度或堤間寬度之決定,需依土石流最大粒徑進行檢討,以免因巨石之阻塞而產生溢流。土石流疏導工法中渠道彎曲部之超高級曲率半徑的規劃與設計,需考慮土石流之直進性及最大彎曲角度。
(三)攔阻工法不宜設置於扇狀地等無法取得足夠庫容之地點。
(四)緩衝林帶其造林之密度在不影響樹林生長之情況下,以高密度栽植為原則。
(五)土石流對混凝土結構物之表面具有強烈之耗磨作用,因此土石流之各項防治措施於設計時採必要之緩衝擊。
(六)為使土石流防治措施能發揮正常之功能,宜對於各項措施採定期之清理與檢查。

六、結論

  事實上,在一片土地上無論人類如何活動,造成土砂災害之地質、地形、氣候三個重要因子的影響程度是相對等的;而土石流的發生更是緊密地結合了此三項自然因子。因此,不僅僅是因為人類活動的影響,地球的自然作用與活動,乃為影響今日地質環境之主要因子。因此,當所謂的"名嘴"在暢談災害防治與環境復育之同時,對地球自然活動與作用的認知是必需的;相關的人類活動,如坡地之開發利用,地質環境與自然之作用與活動更是必須加以考量的;而且更重要的是:希望您們能真正走入現場,多用心觀察、多貼近災民,秉燭傾聽他們的心聲,再思索下一步該如何走下去?該獻上何種良策?而非僅是吹著涼風、看著衛星照片,大放厥詞說:『又是豪雨惹的禍?』,共勉於來茲!