坡地災害

什麼是山坡地

臺灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊相接處,因為菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊碰撞擠壓,因而形成台灣這片土地,而這個碰撞擠壓至今仍然持續,也可稱之為地殼活動或造山運動,也是因為地殼活動至今持續進行,臺灣地震頻繁,臺灣這片土地持續被推擠升高,導致地勢陡峭、地質破碎,因此也逐漸將臺灣分為高山區、中山地區、低山或丘陵帶、台地、平地、島嶼與離岸沙洲、海岸等分區(何春蓀,1975;陳培源,2008)。

在這些地形分區中,受到颱風降雨事件影響,陡峭的地形以及破碎的地質條件,容易受到水流的侵蝕作用,也容易造成災害,隨著地形坡度逐漸變緩,侵蝕作用則逐漸減緩,因此,為了明確山坡地的範圍,水土保持法將山坡地定義為:「山坡地係指國有林事業區、試驗用林地、保安林地,及經中央或直轄市主管機關參照自然形勢、行政區域或保育、利用之需要,就標高在100公尺以上,或標高未滿100公尺且平均坡度在5%以上者劃定範圍,報行政院核定公告之公、私有土地。」在此定義之下,臺灣大約就有四分之三的土地屬於山坡地(約75%),這也表示許多土木工程建設會座落在山坡地範圍,因此土木工程相關科系也有必要了解山坡地相關知識,方能確保工程能順利完成。圖1藍底紅框為現行條例中的山坡地範圍分布圖(陳朝旺,2002;水土保持法,2016;水土保持手冊,2017)。

圖一山坡地範圍分布圖

山坡地有哪些災害

由山坡地的定義可以知道,山坡地是地表地形上呈現明顯坡度或斜坡的區域,也因為此地形特徵因素,山坡地容易受到重力、地震、颱風豪雨等影響而產生災害,國家災害防救科技中心(2016)將山坡地災害定義為:「山坡地區域,即標高一百公尺以上或平均坡度在百分之五之邊坡區域,其邊坡之土壤、岩屑與岩石等坡地材料,因颱風、暴雨、地震及人為不當開墾等因素,受到重力作用,將可能發生土壤沖蝕、崩塌、地滑,或是土石流等現象。這些現象威脅位於坡地上及山坡下的房舍或建設,進而造成人類生命、社會經濟與生態環境等損失時,稱為山坡地災害。」

山坡地災害是地表運動過程的現象,因此必須先了解地表運動過程的分類,才能知道地表運動過程所衍生的災害型態。由於地表運動過程的分類繁多且複雜,依據不同專業背景或是需求而有所不同,國內外並未有統一標準(Varnes, D. J., 1978;費立沅,2009;楊樹榮等人,2011),因此本文主要介紹土壤沖蝕、山崩、地滑、土石流等四種現象,以及所衍生的災害型態,對本章節有興趣的同學,可再針對山坡地災害進行相關資料的延伸閱讀。

(1)土壤沖蝕

當坡面的土壤顆粒或團粒受到降雨、逕流、風等外力,以及地震、海浪、重力、溫度等衝擊,而產生分離、搬運和堆積的現象,可稱為「土壤沖蝕」,其中山坡地最常見且危害最大的沖蝕主要以水蝕為主。一般當降雨發生時,土壤即開始產生沖蝕,雨滴能對坡面裸露處產生直接或間接的撞擊,使得土壤與土壤之間產生分離,因此可稱為「飛濺沖蝕」或「雨滴沖蝕」;若表層土壤逐漸達到飽和,水流在地表產生流動而將土壤往下攜帶,並對表層土壤進行切割,則可稱為「逕流沖蝕」;當逕流向下方匯集,流量與流速逐漸增大並對坡面造成沖蝕,則會形成「匯流沖蝕」(吳嘉俊等人,1996;李建堂,1997)。

山坡地的土壤沖蝕往往會造成土壤流失,土壤持續的流失則不利於植物生長,亦不利於農耕(圖2);當土壤隨水流挾帶至下游,容易造成河道淤積或堵塞排水設施,若位於水庫區域,則會因土砂淤積量過多,造成水庫蓄水量減少,影響水庫供水能力。

圖二坡面裸露地受降雨影響而產生土壤沖蝕(陳昆廷拍攝,2009)

(2)山崩

當坡面材料(土壤或岩石)受到重力或外力作用影響而與坡面產生分離,並且快速向下運動崩解或潰散,可稱為山崩。山崩通常發生在坡面較陡的位置(一般大於30度),坡面材料向下崩解的速度較快,整體運動過程可劃分為上部的發生區、通過區與下部的堆積區(王文能,2016)。

山崩主要的災害一般發生於發生區與堆積區,上部發生區往往一出現張力裂縫,坡面材料則會迅速向下崩解,相關建築物或道路設施若位於此處,則會瞬間一併向下崩落損毀(圖3);若相關建築物或道路設施位於下部堆積區影響範圍內,則會受到坡面崩解材料的擠壓或是掩埋,導致居民受災。

圖三2021年9月13日新竹縣尖石鄉秀巒村竹60線31K處邊坡發生山崩(陳昆廷拍攝,2021)

(3)地滑

地滑是指規模較大的坡面材料(土壤或岩石)受到重力或外力作用影響,沿著較完整的滑動面整體滑動,滑動後的坡面材料並未完全崩解或潰散,仍保留大部分滑動體,可稱為地滑。地滑一般發生在較緩的山坡地,運動速度較為緩慢,運動過程可能呈現斷續或持續緩慢運動,因此可將地滑區進一步劃分為上部的發生區與下部的堆積區(潘國樑,2007;王文能,2016;水土保持手冊,2017)。

山坡地的地滑會分別在發生區與堆積區產生不同的災害類型,因為滑動體往下緩慢運動,上部發生區會出現向下位移的張力裂縫,相關建築物或道路設施若位於此處,則會產生破壞(圖4);在下部堆積區,相關建築物或道路設施則會受到滑動體的擠壓或是掩埋,甚至影響到民眾的生命財產安全。

圖四新北市汐止區鵠鵠崙地滑區的上邊坡產生張力裂縫,造成道路設施毀損(陳昆廷拍攝,2022)

(4)土石流

土石流為山崩或地滑材料、坡面或河道堆積物等物質(一般為泥土、砂土、塊石、木頭)與水充分混合後,在足夠坡度下,受重力作用沿地形下凹處往下游流動,可稱為土石流。土石流運動一般可分為發生區、流動區與堆積區,發生區坡度大約在15度~30度(最陡可到50度),流動區坡度大約在6度~15度,堆積區坡度則在3度~6度(詹錢登,2000;水土保持手冊,2017)。

土石流發生區通常位於山坡地較為陡峭的位置,也是土石流之土砂供應源頭,當相關物質與水混合後開始往下流動時,會在流動區沿途淘刷兩側與底部的材料,相關建築物或道路設施若位於此處,則會受到淘刷或撞擊而產生破壞;而堆積區坡度較緩(圖5),土石流會在此區對相關建築物或道路設施產生擠壓或掩埋的災害,造成嚴重損失。

圖五高雄市桃源區布唐布那斯溪的土石流堆積扇(陳昆廷拍攝,2021)

「我家門前有小河,後面有山坡,山坡上面野花多,野花紅似火…」,這首家喻戶曉的兒歌其實點出了山坡地災害的潛勢位置,也說明了工程選址的重要性。山坡地跟人類一樣都會生病,一旦出現病兆,土壤沖蝕、崩塌、地滑、土石流等病症就會出現,而土木工程師就是山坡地最好的醫生,如何對症下藥也是土木工程師需要接受的訓練,只有做好山坡地的保護與維護,才能確保山坡地能永續發展與經營。

參考文獻

何春蓀(1975)。臺灣地質概論:臺灣地質圖說明書。中華民國經濟部。

陳培源(2008)。台灣地質。台灣省應用地質技師公會。

全國法規資料庫(2016年11月30日)。水土保持法。https://law.moj.gov.tw/LawClass/LawAll.aspx?PCode=M0110001

行政院農業委員會水土保持局(2017)。水土保持手冊。行政院農業委員會水土保持局。

國家災害防救科技中心(2016)。臺灣氣候變遷災害衝擊風險評估報告。國家災害防救科技中心。

費立沅(2009)。臺灣坡地災害與地質敏感區的關係。地質,28(1),16-22。

李建堂(1997)。土壤沖蝕的量測方法。國立台灣大學地理學系地理學報,23,89-106。

吳嘉俊、盧光輝、林俐玲(1996)。土壤流失量估算手冊。國立屏東技術學院。

楊樹榮、林忠志、鄭錦桐、潘國樑、蔡如君、李正利(2011年8月25-26日)。臺灣常用山崩分類系統〔研討會演講〕。第十四屆大地工程研討會,桃園,台灣。

Varnes, D. J. (1978) TRB Special Report 176, Landslides: Analysis and Control: Slope movement types and processes. Transportation and Road Research Board, National Academy of Science.

王文能(2016)。崩塌的地質特性與防災。中華防災學會出版委員會。

潘國樑(2007)。山坡地的地質分析與有效防災。科技圖書股份有限公司。

詹錢登(2000)。土石流概論。科技圖書股份有限公司。

作者:陳昆廷助理教授 / 國立屏東科技大學土木工程系