2010/01/04

堰塞湖的溢流道會以曲流的型式偏向堆積體最薄的部位自己沖出一條水路來



















最近為了莫拉克颱風的災情, 看了不少土石流的案例, 結果歸納出一個結論:堰塞湖的溢流道會以曲流的型式偏向堆積體的後側, 且其凸向與滑向相反.

我們依照從下至上的順序來看看6張影像. 最下面一張是齊柏林先生從飛機上所拍的小林村照片, 其最吸引人的地方是照片中央的堰塞湖, 是原溪溝被一個大規模的順向坡滑動 (堆積體呈深灰色) 阻斷後所造成的, 我們可以很清楚的看到溢流道發生在堆積體的後側.

其上一張影像為福衛二號所取得的小林村影像 (羅佳明博士提供). 它拍的時間較晚, 堰塞湖的湖水已經不見了, 但是可以很清楚的看到溢流道已經在堆積體的後緣形成一個曲流, 且凸向滑動區的源頭 (即上邊坡方向), 也就是說曲流的凸向正好與滑動體的滑向相反.

我們找出災前的Google Earth影像, 在S的地方是一個古地滑的滑動面 (屬於順向坡滑動), S1則是堆積體. 同樣的, 河道也是從堆積體的後側通過.

再上一張影像為高雄縣那瑪夏鄉的民族村, 雖然是一張災前的影像, 但是這次釀成災害的土石流則與影像中的紅色線條在位置上完全吻合. 可見土石流具有遺傳的特性, 即新土石流總是繼承著舊土石流的溝槽一再復發.從影像中再度見到曲流總是凸向上邊坡的方向.

我們挑選更早的草嶺地滑為例, 更上一張影像為草嶺地區的地質圖 (中央地質調查所資料), 我們清楚的看到清水溪在地滑體的趾部形成一個很大的曲流, 它同樣也是凸向上邊坡, 而且也是發生在堆積體(呈橘黃色)的後側; 其前側係位於清水溪的左岸, 靠近嘉義縣的邊界.

自從921集集烈震發生後, 到現在已經有10年的時間, 曲流已經由一大變成二小 (見最後一張影像), 也就是說曲流對順向坡的趾部攻擊, 已經由一點變成兩點, 這樣是否會縮短復發的週期, 有待密切的監測.

那麼為什麼會發生以上這些現象? 筆者的解釋是在縱向上堆積體分別躺臥在滑動面上及河槽內, 形如錐體, 其錐尖 (位於上邊坡方向,即滑動面上) 薄, 橫斷面短; 錐底 (位於下邊坡方向, 即河槽內) 厚, 橫斷面長. 因為鬆散堆積物越薄, 河水越容易侵蝕, 所以河道容易朝上邊坡的方向發育.

特別要注意的是以上的論證只適用於堰塞湖的案例. 如果堆積物未堵塞整個河道, 或者滑動是屬於緩慢型的潛移 (Creep) 型時, 則結果完全相反, 即曲流會發生在滑動體的前緣, 且其凸向與滑向一致; 因為滑體的滑速太慢, 不足以堵塞河道, 所以河道還是繼續存在, 不過卻慢慢的被滑體給往外推移.

(保留著作權)

2010/01/02

土石流的時空分佈--以高雄縣民族村為例





土石流的時空分佈具有三大特性, 它們是繼承性, 週期性, 及交替性.

所謂繼承性是指新土石流絕大部份都發生於舊土石流的軌跡上, 所以只要找出既生土石流 (年代較新) 或古土石流 (發生年代較久遠, 可能千年以前), 就可以預測未來會發生土石流的地方. 然而要清查過去發生過的土石流則非用遙測方法不為功.

週期性指的是土石流會在舊有軌跡上一再的復發, 必要條件是必須具備足夠的土石料源, 以及充沛的雨量. 不過每次復發的規模 (土石量) 不見得會一樣. 一般而言, 規模大者週期長, 規模小者週期短. 土石流的週期很難求, 因為牽涉到時間的關係, 我們沒有足夠的歷史紀錄可以拿來作分析. 目前唯一可操作的方法就是仰賴資料比較齊全的衛星影像. 自從衛星遙測科技發展以來, 幾乎對同一個地區每天都會產出一張影像. 而法國的SPOT衛星影像則是我們最常用的影像, 因為它的解像力可以被接受, 而且時間也夠長, 約20年的時間.

交替性指的是土石流有群發的特性, 它們會在不同的群組中輪流發生. 也就是說這一次發生了土石流, 下一次就會輪到別條土石流發生. 主要原因是土石料源一旦被土石流清光之後, 一定要等到新料源產生了, 才會再度發生土石流. 那麼新料源為什麼會不斷的產生? 最重要的原因是料源的岩盤破碎, 經過風化,侵蝕,及重力作用之後很快又會製造出新料源, 其中以物理風化中的解壓, 凍融, 及溫差作用才是產出料源最關鍵的力源.

這次莫拉克颱風在荖濃溪及楠梓仙溪流域發生嚴重的崩塌及土石流災害. 我們且舉高雄縣那瑪夏鄉 (昔稱三民鄉) 的民族村為例. 這一次有兩條土石流影響到該村的安全 (見上圖), 其規模為一大一小, 表現非常的不對稱. 我們找來災前的Google Earth 影像 (見下圖), 從影像中很容易可以辨識上述兩條土石流 (規模大的用紅色表示, 規模小的出影像之外). 但是紅色土石流下方的一條白色舊土石流竟然在此次沒有發生; 此即土石流交替性的緣故. 不過很難保證它以後不會復發.

紅色土石流有一個極大的隱憂, 就是在靠近民族村的地方, 它繞了三個半圈 (見上圖). 根據土石流的直進性, 如果規模再大一些的話, 紅色土石流就有可能走直線, 直衝民族村, 並且造成埋村的慘劇. 此次小林村的埋村即遭到同樣的機制所害.

經過這番分析之後, 民族村的村民是否願意遷移? 那要看自己願意冒多大的風險! 即使不看此生, 也要顧慮未來子子孫孫的安危. 小林村的劇變可謂殷鑑不遠!!