6-4花蓮縣秀林鄉銅門村土石流案例

(1)     地理位置:

銅門村及榕樹村位於花蓮市西南西方約 15 km, 屬原住民保留地, 距臺電銅門發電廠約 500m, 銅門村後方為銅門山(賀田山), 海拔約 1484m, 銅門村海拔約 170 m, 榕樹村海拔約 160m, 木瓜溪自兩村之間流過, 銅門村南側緊鄰陡峻坡度介於 30度至60度之山嶺, 銅門村部份民宅座落山嶺溝谷之間.

 

6-1 銅門村地理位置示意圖

 

(2)     行政區劃:

屬花蓮縣秀林鄉, 面積約 1200公頃, 居住 253, 人口約 1348.

(3)     颱風資料:

民國 79 6 23 日歐菲莉颱風登陸花蓮, 降雨強度達 106 mm/hr (山區日雨量高達 490 mm), 實際上, 依趙國昭. 郭俊傑之報告, 銅門村災害發生當時花蓮測候站量測記錄之下午2時之降雨強度為 104 mm/hr, 下午3時之降雨強度為 106 mm/hr, 災害發生於下午2時至 下午3時之間.

(4) 土石流災情:

      12 鄰與13鄰遭土石淹埋, 房舍全毀 24 , 半毀 11, 死亡 29 , 失蹤 6, 受傷 7, 無家可歸 68, 流出土石約 56,000

(5) 災害調查:

79 7月中日防砂研究小組現場勘查, 中興大學水土保持研究所調查分析

(6) 土石沖淤情況:

自溪谷出口流出之土石流在 30 sec 左右即將房舍掩沒, 平均速度推估為 8.37 m/sec, 產生之衝擊力可達 38 , 災後河床下切約 2m, 河寬增為10m (兩岸各多 1m), 土石堆積面積約 3.7 ha, 長度400m, 寬度 130m, 堆積厚度於出口50m內平均為 6m, 往下游遞減, 全區平均為 1.5m, 流出土砂估計為 56000 , 整個流出過程約 1hr (含泥漿流動, 真正土石衝擊僅數分鐘)

銅門村災後形成之三角洲沖積扇長約 120m, 寬約70m, 厚約 6m, 堆積地質材料多為岩石碎屑及細粒土粒, 大的塊石直徑約 1~4m; 發生部高程約為 570~467m, 平均坡度 19; 流動部高程約為 467~203m, 平均坡度 25; 堆積部高程約為 203~165m, 平均坡度 9.

 

 

(7) 水文地形概況:

      木瓜溪全長約 2000m, 集水面積約 49公頃, 源頭標高 1220m, 南北兩側之山坡地各朝向木瓜溪傾斜, 平均坡度達 36.4%, 形狀係數為 0.125, 屬狹長之幼年期地形; 木瓜溪由西北向東南流出, 河床坡度約為5, 豐水期水流充沛, 枯水期則乾涸見底.

      木瓜溪沿岸有多處沖積台地, 多位於山溝出口, 台地面積頗大, 交通方便, 人口聚集.

(1)     地質概況:

屬中央山脈東翼太魯閣地帶, 板塊碰撞帶之邊緣區 , 為古生代與中生代出露之基盤岩層, 屬變質岩區(大南澳片岩); 不連續面發達, 如片岩間之片理(Schistosity), 及岩層間之節理(Joints); 岩層之上有風化表土, 崩積土, 岩塊等; 因多屬石英雲母片岩及綠片岩, 節理緊密發達, 岩質非常破碎, 結構疏鬆, 孔隙多, 滲水容易; 岩層及其上堆積物之界面, 易為地下水之通道, 且在飽和時容易形成滑動面; 部份溪谷中出露之大理岩也具有明顯之破裂面.

銅門村上游 1,000 m 處主要由石英雲母片岩及大理岩組成, 河床質地堅硬, 而溝壁節理破碎發達, 經河流下切作用形成 V 型狹窄河谷, 坡度為 20度至 30度之間寬度約 1m~3m, 岩壁甚少滲水.

銅門村上方 500m, 岩質變得較軟弱, 節理間距較密, 溪溝成 U, 坡度為 10度至 20度之間, 寬度約 4m~6 m, 岩壁亦甚少滲水.

銅門村上方 100m, 溪溝寬至 8m, 落石粒徑多小於 1m,  坡度變緩小至 5, 部份岩壁會有滲水

(2)     植生狀況:

海拔 250m~900m 植被以人工桂竹為主, 小部份植栽李樹, 覆蓋尚稱良好, 唯多屬淺根植物, 溪谷兩側基腳侵蝕後可見桂竹根系裸露; 900 m以上則為早期伐木後行成之次生林群, 以榕樹及樟櫟為主, 由於地形陡峻,質地破碎, 又有人為栽種檳榔, 此區植被不良.

(3)      航照結果

在民國 69, 溝谷僅四條, 蝕切並不明顯, 溝谷細小而清晰, 溝谷之袋狀沖積(Lobes) 尚未出現; 溝谷出口亦無沖積扇(Fan). 民國 74 年沿溪谷之蝕溝增加, 山巒間也增多崖坡, 銅門村及榕樹村間之沖積現象開始出現, 唯堆積數量尚小; 木瓜溪河床面積已增大,, 整體地貌以有明顯改變. 民國 79, 整個地貌已丕變, 溪谷崩塌面積加大, 溪谷寬度為10 年前之五倍, 溝谷數目則增加一倍, 整個河床面積增加約 3, 袋狀沖積(Lobes) 處處可見; 溝谷出口沖積扇也發展成熟; 顯見民國 74 年至79年間地形與地貌有逐年變化之情形.

(a)

(b)

(c)

 

6-2 銅門村航照 (a) 1980 (b) 1985 (c) 1990 (取自陳宏宇, 蘇定義, 陳琨銘 1999)

 

(4)      現地採樣:

該處土壤級配不良, 礫石多屬有稜角之變質岩, 石塊多為長條形, 長細比約為 2.5, 礫石含量在 60% 以上,  #200 篩以下細粒料在 14%以下, 為低塑性土壤, 為含粉土級配不良之礫石 (GP-GM), 密度約為 1.9 , 吸水率低, 抗風化度高, 現地平均含水量約為 3~5%.

 

(5)      雨量研究:

根據范正成與毛振態 (1997) 之研究, 該溪谷平日即使有一般之降雨亦不會產生逕流而會全部入滲; 除非有延時不短之暴雨; 此外兩人亦利用定量模型求出模擬銅門村土石流阿生之集水區單位歷線(Hodograph), 得該場降雨下游之尖峰逕流量為10~11 . 實際上, 依趙國昭. 郭俊傑之報告, 銅門村災害發生當時花蓮測候站量測記錄之下午2時之降雨強度為 104 mm/hr, 下午3時之降雨強度為 106 mm/hr, 災害發生於其間;

(6)      治理工程:

80 2 月臺灣省水土保持局第六工程所開始治理工程之規畫設計, 80 5月公開招標, 80 6月開工, 工程經費共 14,600,000, 主要包括:

(a) 輪胎梳子壩工程

(b) 防砂壩工程

(c) 整流工程

(d) 橋梁工程

民國 83 年在榕樹村設立全國第一座土石流預警系統, 期能在後續之颱風土石潛在危險時, 即時疏散當地住戶.

 

6-3 銅門村梳子壩 (取自林柄森,林基源 1999)

 

 

(7)     數值模擬研究:

利用第四章所述之數值方法探討土石流之流況是一種途徑. 劉格非與楊茂榮(1999) 曾利用非線性之本垢關係及流體守恆定律, 採用 Julien and Lan (1991) 包含平方次之本構模式, 利用有限差分法(FDM), 並輸入現場條件, 分析銅門村土石流之流況; 假設初始土砂總質量為 54153 , 150 sec 即由上游流至下游, 其土石流由上游至下游之流深變化如圖 6-4(a), 流速變化如圖 6-4(b).

(a)

(b)

 

6-4 銅門村土石流數值模擬 (a) 流深變化 (b) 流速分佈 (取自劉格非, 楊茂榮 1999)

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