土石流防災監測技術新思維

(作者: 方耀民研究教授 / 逢甲大學地理資訊系統研究中心)

臺灣地區位處菲律賓海板塊和歐亞大陸板塊碰撞之交界處,山地形勢陡峭、岩質脆弱、地震頻繁,加以颱風、梅雨等季節所帶來之集中性豪雨,常引發山區大規模之坡地土砂災害。1999年921大地震後,臺灣中部3縣市災害慘重,除平地的建物嚴重受創外,山坡地亦發生大量的土砂崩塌現象,之後又經歷2000年象神颱風,2001年桃芝、納莉、利奇馬颱風,2004年敏督利、艾利,2009年莫拉克等颱風肆虐,造成台灣中南部與北部地區、九二一重建區及花蓮部份鄉鎮多場土石流災害,故加強土石流各相關課題之研發,以提升土石流事件預警能力變成非常迫切。
台灣地區現有21處土石流觀測站址係由水土保持局於2001年桃芝及納莉颱風過後所調查之1725條土石流潛勢溪流裡,從中挑選曾經發生大規模土石流災害之重點區域,由水土保持局與逢甲大學共同規劃建置,自2002年開始共費時3年時間陸續完成13處新一代之自動化土石流觀測站建置工作,13處站址分別位於臺北縣瑞芳鎮大粗坑、苗栗縣卓蘭鎮內灣里白布帆東坑、臺中縣和平鄉博愛村松鶴部落、南投縣水裏鄉郡坑村二部坑、上安村三部坑、信義鄉豐丘村豐丘野溪、神木村出水溪與愛玉子溪、國姓鄉南港村九份二山(韭菜湖溪)、雲林縣古坑鄉華山村、嘉義縣阿里山鄉豐山村、花蓮縣鳳林鎮鳳義坑、光復鄉大興村及臺東市建和里射馬干坑等地。另外,2009年莫拉克颱風因全區域高強度、長延時降雨,加上堰塞湖潰決與複合型災害同步發生等影響,造成南部與東部地區嚴重災情,因此,水土保持局於2010年在南部與東部地區新增4處固定式土石流觀測站,分別位於臺南縣南化鄉玉山村羌黃坑、高雄縣杉林鄉集來村火山橋、屏東縣來義鄉來義村以及臺東縣大武鄉大鳥村。2011年時於南投縣仁愛鄉及宜蘭縣大同鄉新增南豐站及寒溪站。2012年時於苗栗縣三義鄉建置火炎山站,2013年時於花蓮縣秀林鄉建置和中站。各觀測站分布位置如圖1所示。

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土石流觀測儀器大致可分為接觸式與非接觸式兩類,為避免因土石流造成設備儀器毀損,因此儀器選定以非接觸式儀器為主,計有CCD攝影機,雷達波水位計、地聲檢知器及雨量計裝置,而接觸式目前僅有鋼索檢知器及土壤含水量計2類。
行動式土石流觀測站的概念,係利用行動式觀測站機動化特性,延伸了土石流觀測系統的範圍,針對颱風侵襲路徑上選擇土石流高潛勢溪流進行現地觀測作業,並且透過即時傳輸系統將現場資料直接傳回災害應變中心;同時行動式土石流觀測站僅需在可能發生事件時期出勤,平時可在廠內環境維護待命,因此可減少如固定式土石流觀測站的定期維護時程與費用與避免因長期暴露在外減少儀器設備的運作壽命,提高土石流發生時觀測系統的妥善率。
而行動式土石流觀測站派遣方面,利用專家問卷求取「土石流發生潛勢」與「災害衝擊」評估因子之權重,結合水土保持局土石流降雨警戒值與中央氣象局颱風降雨預測資料,進行土石流危險度評分,作為行動式土石流觀測站派遣觀測地點依據。最後,以此評分模式做為颱風期間於行動式土石流觀測站派遣地點選取之方式,供土石流災害應變單位決策參考,提高行動式土石流觀測站蒐集土石流事件資料的能力。
由於自動化之土石流觀測系統具有即時掌握土石流發生前預兆和發生時之流動動態,不僅有助於土石流各項學理之發展,在防災應變方面,尤能在災害未發生前即時獲得現場可能變異的即時資訊,可以大幅提升防災應變之減災避災能力。

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