認識土砂災害

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認識土砂災害(Introduction of Sediment Hazards)
國立臺灣大學土木工程學系 宋爾軒

廣義的土砂災害泛指地表的岩塊或土壤因為外力作用(例如:地震、豪雨)產生移動而侵害人類活動,造成人命財產的損失。為了減少土砂災害的產生或減緩其對人類活動的影響,相關單位首先定義土砂災害的類型,再針對各類型的土砂災害提出防治的方法,以及災害預警的機制。然而不同單位所定義出來的土砂災害類型不盡相同,以中央地質調查所、水土保持局、內政部營建署與臺北市政府等四個單位為例,對土砂災害就有超過三種定義,且針對各類型災害的應變程序也沒有共識,因此當災害發生時,中央與地方在防救災的溝通與協調上可能因此出現困難。

為了讓民眾更能認識土砂災害,本文參考國內外土砂災害相關文獻,由地表物質的搬運方式、運動速度及型態的不同,將土砂災害分成山崩、地滑及土石流三大類。

1.山崩

山崩通常發生在陡坡或峭壁,其主要的觸發機制有兩種,第一種稱為「墜落 (Falls)」, 山壁上的某些岩層受到風化或侵蝕後會分解成岩塊或岩屑,此時若有突如其來的大雨或是地震便會造成這些成岩塊或岩屑突然與坡體分離,以自由落體、彈跳或滾動的方式快速向下掉落(如圖一所示)。

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圖一 山崩-岩塊或沿屑自山壁墜落。(http://www.wsgs.wyo.gov/hazards/landslides.aspx)

第二種稱為「傾覆 (Topples)」,在具有不連續面的山坡體,若山坡腳處有開挖工程或是過度的河流沖刷作用,位於山壁上的岩塊或土體便可能因為本身的重力而突然向前傾倒(如圖二所示)。

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圖二 山崩-岩體與山壁分離並傾覆。(http://www.wsgs.wyo.gov/hazards/landslides.aspx)

以上兩種形式的山崩雖然成因不同,但皆會對鄰近的村落或是路面行駛的車輛造成潛在的威脅。

2.地滑

在坡度相對較緩的區域,當山坡上的某岩層或土層的下滑力大於摩擦力時,會沿著一個明顯的破壞面開始向下滑動,依據破壞面(滑動面)的形狀不同,可分成「平面型滑動 (Translational landslide)」與「弧型滑動 (Rotational landslide)」。

平面型滑動(圖三)基本上發生在順向坡的地層,其主要觸發原因有二:一是山腳處因為人為開發或河流侵蝕而露出坡趾,失去支撐上部岩層的作用力,導致上部岩層滑落;二是因為大量雨水入滲導致頁岩軟化,砂岩層與頁岩層的交界處摩擦力因此減少,砂岩層便開始沿著交界面向下滑動,其作用力可能造成山腳下的建築物傾倒或全毀。

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圖三 平面型地滑。(http://www.wsgs.wyo.gov/hazards/landslides.aspx)

弧型的滑動(圖四)則是發生在土壤較鬆軟或是岩體破碎的坡地,過剩的雨水滲入會導致整塊土層或岩層塌陷,若坡面上存有聚落,則土層可能因為無法承受建物重量而更容易引發此類地滑,造成建築物因為基礎受破壞而倒塌。

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圖四 弧形地滑。(http://www.wsgs.wyo.gov/hazards/landslides.aspx)

3.土石流

土石流 (Debris Flow) 一般發生於山坳處或河谷中,需同時具備土砂堆積、適中的坡度 、充沛雨量等三個條件才可能觸發 (如圖五所示)。

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圖五 土石流。(http://www.wsgs.wyo.gov/hazards/landslides.aspx)

「土石」是土石流一個不可或缺的成份,因此在河谷的上游必須有堆積了一些崩落的土砂材料,這些堆積物的組成可能是砂石、礫石或泥土;而一般發生土石流的坡地坡度約為 15 至 30 度,如果河谷的坡度過大,土石會直接崩落而不會堆積,若坡度過小,則水流較不容易產生帶動土石向下滑動;有了上述兩個條件,加上一定程度的降雨量,堆積的土石與表層土壤會因為雨水的沖蝕開始向低處移動,最後形成土石流。而較大或長延時的降雨會導致地下水面驟升而湧出地表,會加速水流對坡體的侵蝕,因此將引發更大規模的土石流。

以臺灣為例,最常發生的土砂災害是地滑以及土石流,雲林縣的草嶺則是地滑發生最頻繁的地區(如圖六所示),最近一次的地滑是由 921 大地震所引起,造成如此頻繁地發生地滑的最主要原因是草嶺處於順向坡地區,且位於山坡下方的清水溪不斷沖刷河谷,造成其邊坡非常不穩定,凡遇地震、豪雨,極易發生崩塌事件。

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圖六 921 地震導致草嶺發生地滑。(http://921kb.sinica.edu.tw/archive/wcamoea/wcamoea4.html)

而因人為開發所造成的地滑事件則屬林肯大郡最為人所知,林肯大郡原址位於新北市汐止的山腳下,雖然建築物與山坡之間築有擋土牆,但民國 86 年溫妮颱風帶來的豪雨造成林肯大郡後方山坡大規模地滑,土石沖斷擋土牆入侵民宅造成 28 人死亡(如圖七所示)。

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圖七 台北汐止林肯大郡因地滑而受到破壞。(http://140.112.64.54/photo/pic.php?CID=3&Album_ID=31&Photo_ID=1045)

民國 98 年的小林村滅村事件是近年來傷亡人數最多的土砂災害事件,當時莫拉克颱風帶來的大量降雨導致村落後方獻肚山發生大規模之地滑,大量土石直接掩埋部分小林村村落,不久後小林村前方的山也發生崩坍,大量土石在楠梓仙溪形成堰塞湖,隨後溪水暴漲使堰塞湖潰堤,形成土石流將剩下的村落淹沒(如圖八所示)。

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圖八 小林村兩階段滅村示意圖,圖中白框處之村落被上方滑落的土石掩埋,黃色區域的村落則是被後來形成的土石流淹沒。(https://www.youtube.com/watch?v=D59xJBfj1Cc)


參考文獻

  1. Varnes, D. J., “Slope movement types and processes,” In: Special Report 176: Landslides: Analysis and Control (Eds: Schuster, R. L. & Krizek, R. J.), Transportation and Road Research Board, National Academy of Science, Washington D. C., 11-33 (1978).
  2. 陳宏宇 (1998)。土石流。地球科學園地,第 6 期,第 12-21 頁。
  3. 台大地質材料力學實驗室。http://geohazard.gl.ntu.edu.tw/geohazard/index.htm#
  4. 山崩與土石流-細分說明。http://pei.cjjh.tc.edu.tw/~pei/earthquake/earthquake_2_explain.htm
  5. 楊樹榮、林忠志、鄭錦桐、潘國樑、蔡如君、李正利 (2011)。「臺灣常用山崩分類系統」,第十四屆大地工程研討會。
There are 2 comments for this article
  1. 科學Online at 15:54:15

    高文山您好

    請問您的問題是?
    我們測試過FB分享圖片並沒有問題。
    謝謝。

    管理員 敬上

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