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地質百科

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土石流Debris Flow

林錫宏 (Lin, Hsi-hung.) ;紀宗吉 (Chi, Chung-Chi) ;曾俊傑 (Tseng, Chun Chieh.)

1. 臺灣大部分地區為地形陡峭、地質脆弱之坡地,河短流急,每逢颱風豪雨,往往容易於斜坡或溪谷發生土石流災害。嚴重的災例包括花蓮銅門村(民國79年歐菲莉颱風)、南投豐丘(民國85年賀伯颱風)、新北市瑞芳(民國89年象神颱風)、南投溪頭及花蓮大興村(民國90年桃芝颱風)、臺中松鶴及大甲溪流域(民國93年敏督利颱風)、高雄旗山溪流域(民國98年莫拉克颱風)等,造成生命及財產的重大損失(地工技術第74及110期)。

2. 土石流的主要特性(中華水土保持學會,2005):
(1)材料組成:由土、砂、礫、石、岩屑等固體材料與水體之混合體。
(2)運動現象:固體材料在運動過程中因相互碰撞及動量傳遞而產生連續且永久性之變形。
(3)水體功能:水體在固體材料間扮演潤滑作用之角色,可以降低流動過程中之阻力,促進水土混合體作持續性流動。

3. 豐富的鬆散土石、大量的水源及足夠大的坡度,是形成土石流的3個基本條件(詹錢登,2000)。土石流依其地形、地貌特徵,可劃分為發生區、流動區及堆積區(含扇狀地)等(土石流地質敏感區劃定作業手冊,2012):
(1)發生區:位於溪谷上游,屬於容易發生侵蝕或山崩的位置,橫剖面多呈V字形,通常由周圍的山嶺環繞,形成只有一處出口的窪狀、匙狀或碗狀的地形,植生常顯得相當稀疏。坡度一般較陡峻,大致上介於15至50度之間,通常是土石流之土砂供應源頭。
(2)流動區:位於溪谷中游,河床一般坡度多介於6至15度之間,谷形的橫剖面多呈「U」字形,谷壁兩側的山坡相當陡峭。平時為溪谷中接受來自源頭土砂材料之堆積位置;發生土石流時,則為侷限土石流動之通道。土石流在流動區常呈間歇性之流動,當前端受阻而停止時,後續部分則會因慣性而產生壅高,並因壓力之加大迫使前端再次流動。在前端多呈波浪狀,並常有巨礫集中之現象;相對於前端聚集大量之巨礫,在後續部分的礫石大小及流體濃度則皆逐漸遞減。土石流於流動區之橫斷形狀,在湧波前端部分的中央呈隆起狀,而在後續部分之中央則呈凹陷狀。
(3)堆積區:位於溪谷下游出口處,河床坡度在6度以下,常呈沖積扇狀的平坦地形。表面與前緣多巨大的岩塊堆積,整體看來像是一個伸長的舌頭。在發生土石流時,為土石流動之末端,是接受來自上游土砂堆積之主要位置。當土石流流經之溪床坡度急速變緩或溪幅變寬時,流動體因有脫水現象,使其流動性大為降低,而逐漸停止流動並堆積。堆積區分為扇狀地或舌狀(帶狀)堆積兩種類型。

4. 土石流受到各種材料組成比例及水份含量多寡之影響,而有土砂流、泥流、礫石型土石流、土流等不同流態之分。 依據現地土石流發生之自然條件,配合影響範圍內是否有保全對象等因素,經綜合評估後,判斷有可能發生土石流災害之溪流或坑溝,稱為「土石流潛勢溪流」。依據行政院農業委員會公開資料(2013年1月7日),目前全臺共計有1,664條土石流潛勢溪流,分布於17縣(市)、159鄉(鎮、市、區)、681村里,原住民地區計有758條。目前各地區之土石流警戒基準值主要分為9個級距(範圍由200至600mm),每年依據新增之雨量資料或重大災例,會進行檢討修正(土石流防災資訊網)。

5. 依據「地質法」母法及「地質敏感區劃定變更及廢止辦法」子法,曾經發生土石流或有明顯土石流發生條件之地區,及其周圍易直接受影響之地區,得劃定為土石流地質敏感區

圖1 下新開土石扇

圖1 下新開土石扇
經濟部中央地質調查所(Central Geological Survey,MOEA)
2009/09/01

圖2 新北市瑞芳區大粗坑溪發生的土石流災害

圖2 新北市瑞芳區大粗坑溪發生的土石流災害
紀宗吉(Chi, Chung-Chi)
2000/11/02

圖3 花蓮大興土石流災前災後影像

圖3 花蓮大興土石流災前災後影像
紀宗吉(Chi, Chung-Chi)
2001/08/07

圖4 花蓮大興土石流災情

圖4 花蓮大興土石流災情
紀宗吉(Chi, Chung-Chi)
2001/08/07