尋找匯水窪地才是辨認土石流最快及最正確的方法

(此張影像由羅佳明博士提供)






感謝羅佳明博士提供給我一張小林村於莫拉克颱風災後的福衛二號衛星影像, 其發源地確定是A (下圖似地瓜葉狀的紅色範圍內), 而真正啟動土石流的範圍比Google Earth上的匯水窪地稍微小一些, 但是只是小一點點而已.

顯然找匯水窪地是辨識土石流最快, 且最正確的方法. 匯水窪地就是啟動土石流的地方. 因此, 清查古土石流, 即清查匯水窪地, 才是鑑定土石流潛在溪流最科學的方法. 而利用衛星影像則是不二法門.

土石流潛在溪流的圖上表示方法必須從發源地, 流通段, 以至堆積區一體成形; 但是堆積區可能被大河的豐沛流水所稀釋或沖毀, 所以堆積區不一定存在, 但是發源區及流通段則一定會遺留下來, 而且顯現特殊的地形特徵, 因此, 利用遙測影像 (尤其是高精密的衛星影像) 最容易加以鑑別.

土石流之交替性--在多條潛勢溪流中輪替發生

土石流不但會在同一條溪流中重複發生, 而且會在不同的溪流中交替發生, 茲以土石流影像為證.

插圖為航空照片. 白色部份即為最近一次發生的土石流, 因為曝露的為新鮮的土石, 所以呈現白色 (強烈反射太陽光的關係). A與B是發源區中, 未被土石流搬走的遺留表層.

F為上一次發生的土石流, 因為經過了一段時間, 發源區的土石已經受到短時間的風化作用, 而且少數植生已經生長回來, 所以呈現淡灰色.

p為更早一次發生的土石流, 因為受到更久時間的風化作用, 而且更多的植生已經生長回來, 所以呈現更深的灰色 (反射太陽光的能力較弱). 請注意p的地形顯示典型的匯水窪地, 而且窪地內還具有顯著的掌狀 (或扇狀) 水系.

那麼為什麼會這樣輪流發生呢? 因為發源區的土石儲量不豐, 所以發生一次土石流即被清光光, 非得等到長時間的風化, 復又產生足夠的鬆散土石之後, 才有可能重新啟動. 因此, 緊接著的下一次土石流就會改到別條溪流發生.

所以現在我們所認定的一千多條土石流顯然是嚴重低估了, 可見如何辨認古土石流是何等的重要! 為了辨認古土石流, 衛星影像即可派上用場. 為了提升我們對土石流的預測率, 利用遙測方法來辨識古土石流是刻不容緩的事.

下一次我們將討論利用地形的斜度來劃定潛勢溪流到底可靠不可靠的問題.

衛星影像的老舊不影響我們對土石流的預測又一例

這兩張影像 (上為Google Earth 衛星影像, 下為航照) 是高雄縣那瑪夏鄉的民權村區域.

不管是衛星影像或航照都顯示一共有兩條致災的土石流合襲民權村, 即 A 與 B, 其中以B比較嚴重; 從影像中可見到它淹沒了學校的操場. 在衛星影像的判釋圖中, S表示土石流的發源地, D表示堆積扇.

高雄縣DF003土石流這次反而沒事, 可能是鬆散土石已被清光了吧! 恐怕還要再等一段很長的時間, 讓岩盤風化到一定程度之後, 產生新的土石, 才會復發; 這就是筆者常稱的土石流的交替性之特性, 即土石流會在很多條既生土石流中, 輪流復發.

由以上的證據顯示, 在未發生莫拉克土石流之前, 我們就可以從衛星影像上預測到這兩條土石流; 主要的根據是這兩條土石流之前就曾發生過, 所以在地面上留下了不可抹滅的痕跡; 即凡走過必留下痕跡也!

衛星影像的老舊不影響我們對土石流的預測

在各種不同類型的天然災害中, 只有土石流最常在同一位置 (或同一條溪谷) 重複的發生. 同時, 土石流一旦發生之後, 即會在地面上留下非常顯著的地形特徵. 職是之故, 衛星影像或航空照片的新舊並不會影響到我們對土石流的預測.

下圖為一張航空照片, 它顯示高雄縣那瑪夏鄉 (原三民鄉) 民族村在這次莫拉克颱風來襲時所受的災害情形, 從該張照片中我們可以看到各自獨立的三條大土石流及一條小土石流. 民族村即位於照片的中央, 它受到一大一小土石流的夾擊.

如果我們對照一下Google Earth 的衛星影像 (上圖) (請注意上,下兩圖的方位正好差九十度, 為了獲得正地形, 不得不爾), 立即可以發現, 這三大一小的土石流在災前即顯示在衛星影像了. 不過, 衛星影像上只表示沖擊民族村的一大一小土石流, 其兩側的大土石流則未加以圈繪.

匯水窪地是啟動及辨識土石流的關鍵性地形

形成土石流必須具備三個必要條件:

(1) 相當的土石來源
(2) 產生流體足夠的動力及必要的高速之陡峭地形
(3) 猛暴的水量

以上三個條件必須在適宜的地點才能發生, 那就是在匯水窪地內進行.

匯水窪地 (見下圖) 有圓形, 橢圓形, 長條形, 或不規則形等各種形狀; 它是個凹地, 三面環山, 僅留下一個袋口可以讓土石流衝出. 只有具備這種形狀才能匯聚大量的雨水, 也只有具備陡峭的坡度才能產生高速的土石流.

大部份匯水窪地的內部具有掌狀 (或扇狀) 水系 (見中圖及上圖), 但長條形匯水窪地則具有魚骨狀水系, 不過一般以前者居多. 這種匯水窪地很容易從衛星影像上辨識. 所以清查既生土石流, 並且建立目錄, 必須依賴遙測影像, 否則難竟其功, 因為很多地方人跡無法到達, 而且有些既生土石流已經被草木所遮掩, 在地面上很難發覺.

土石流是所有土砂災害中, 能夠在原地重複發生之特徵最為顯著的一種災害; 所以只要清查既生土石流就可預測未來的土石流, 其準確度超過百分之七十. 筆者相信匯水窪地的面積或水系密度與土石流的規模及週期有相當的關係.

土石流具備三種地形單元--發源地, 流通段, 及堆積區. 凡發生過的土石流必在地面留下痕跡, 其中以發源地及流通段的痕跡最難抹滅; 堆積區因為地形緩和, 容易被開墾或定居, 甚至被流水沖毀, 所以較難辨認; 而且堆積區不見得都是扇狀, 有時候呈長條狀, 有時候就直接堆積在河床上(見上圖), 其能見度更低.

清查土石流必須將發源地, 流通段, 及堆積區三個單元連成一個系統同時調查及研究, 否則對土石流的來龍去脈很難了解. 我們國內出版的土石流分佈圖不是斷頭就是截尾, 這是很可惜的一件事. 希望對土石流有更深進一層的研究之後, 這種情況可以改觀.

佔用河道者難得幾次不出事--台灣的例子

居民與水流爭道舉世皆然, 台灣也不乏其例.

上圖是屏東縣獅子鄉獅子頭溪谷中的和平村 (獅子村), 其與河爭道, 能不出事者幾稀?!