:::主要內容區

大自然的淚珠—包盛社堰塞湖的一生

秘書室

  民國 98 年的莫拉克風災除了重創南台灣,也改變了許多地貌。在農委會林務局監控的十八處堰塞湖中,有十七處便是莫拉克颱風造成,其中之一的包盛社堰塞湖,在短短的一年後,因凡那比颱風而淤滿消失了。這滴僅存在一年便流逝的大自然淚珠,真實而嚴肅的向我們展現了大自然巨大的能量,並揭露了人類如何與大自然相處的道理。

  堰塞湖的誕生,是因為山崩、土石流或熔岩堵塞了河谷、河床,儲水到一定程度而形成湖泊,「催生者」通常是地震、風災和火山爆發。速成的天然壩體結構比較鬆散,更沒有人工土石壩的擋水設施、過濾層等輔助結構,只要受到沖刷、侵蝕或蓄水量持續上升,大量湖水就會如同人類潰決的眼淚一般,瞬間山洪爆發,對下游地區造成毀滅性的破壞。

堰塞湖的美麗與哀愁

  例如 98 年的小林村滅村事件,在大規模順向坡地滑崩落,覆蓋村落的同時,也截斷山底的楠梓仙溪,形成一處堰塞湖。之後隨著降雨量持續累積,洪水位亦逐步增高,讓地質已很不穩的堰塞湖終於潰決,挾帶著大量土石,第二次覆蓋河谷和全村。

  堰塞湖的形成是無可避免的,山崩、地震、下雨等種種因素都可能讓它形成,重複累積與潰堤的過程,世上無數個堰塞湖就這樣不斷地生成與消失,循環期可能短至幾個月,也可能長達數萬年。

  雖然「堰塞湖」時常和「損失」「危險」、「傷亡」等字串連在一起,事實上,我們身邊一直有大大小小、各種成因造成的堰塞湖。它有可能帶來災害,也有可能成為具有特色的自然景觀。

  例如陽明山的夢幻湖,形成年代約為距今 5,600 年前,是邊坡崩塌所導致的堰塞湖,同樣在陽明山的竹子湖地區則曾是火山熔岩堰塞湖,後來湖水切穿湖盆下緣流失。而花蓮縣鯉魚潭則是木瓜溪及花蓮溪支流河流改道所遺留下的沖積堰塞湖,目前是東台灣最大的湖泊,也是花蓮著名的觀光勝地。

  在民國 88 年集集地震造成的十幾座堰塞湖中,九份二山堰塞湖因為崁斗山發生順向坡滑動,阻塞了韮菜湖溪及澀仔坑溪而形成。原本對在山下的村莊就像個不定時炸彈,然而,在經歷了多年的復育和整建後,卻被賦予了「山中明珠」的稱號,如今蛻變成一個遊憩觀光的好去處。

  去年莫拉克風災造成土石堆積旗山溪上游,在那瑪夏鄉達卡努瓦村上方也形成一處堰塞湖,由於堰塞湖剛好位在山坳處,山林倒映在湖面上,構成一幅相當美麗的風景,目前鄉公所考慮計畫在那裡闢建登山步道,讓遊客有機會造訪,體驗大自然的風貌。

包盛社堰塞湖的誕生

  莫拉克颱風之後出現的堰塞湖,多數在颱風期間已潰決或被泥沙淤滿。林務局的農林航空測量所從 8 月 10 日開始航攝重點災區,進行判釋分析,成大防災研究中心同時利用福衛二號衛星影像進行災後緊急影像評估和分析。根據判釋結果,太麻里溪上游因山區土石崩塌,形成一個長 2 公里、寬 5 、 600 公尺的堰塞湖,蓄積水量估計高達 280 萬噸。

  林務局台東林區管理處處長張鐵柱表示,他們在 8 月 13 日接獲通知,堰塞湖確切位置在台東林管處轄區的大武事業區第九林班地區,亦即太麻里溪上游包盛社附近,右岸邊坡因為超量降雨,誘發面積達 250 公頃的大規模崩塌,大量土石沿溪溝坡面流下,崩塌土體阻塞河道水流,出現面積達 75 公頃的包盛社堰塞湖。

  剛誕生的包盛社堰塞湖,印證了大自然翻山倒海般的巨大能量,但是它到底安不安全,是會像九份二山堰塞湖成為「山中明珠」,還是成為下游居民無法預測的不定時炸彈?此時誰都無法得知。

全天候監測,加強巡守

  台東縣政府為了確保居民安全,決定在 8 月 13 號晚間公告太麻里溪包盛社以下沿岸區域範圍為管制區,限制或禁止民眾進入及通行,並立即撤離太麻里溪包盛社以下沿岸的金峰鄉嘉蘭村、太麻里鄉泰和村與香蘭村居民。

  隔天一大早,林務局會同屏東科技大學許中立教授搭直升機前往探勘,發現包盛社堰塞湖已達滿水位,被水沖刷的壩體也形成寬度約 20 公尺的溢流水道了,溢流量很穩定,加上阻塞河道的土體長度超過 1 公里,研判沒有潰堤的立即危險,台東縣政府便於上午 10 時解除撤離命令,解除公告管制區,讓村民返家清理家園。

  雖然居民都返家恢復正常作息了,但對於包盛社堰塞湖這個新來的「鄰居」,沒人能預測它的未來發展,必須嚴密監測,以防萬一。堰塞湖的防災方法,一般以既有雨量站或水位流量站測得的雨量資料,估算河川流量來判定。然而,包盛社堰塞湖位於集水區上游,附近的雨量站都在集水區範圍外,只好改以「河川水位」作為警戒基準值。但是當地沒有即時水位站,無法依據即時水位資料估算河川水位上漲速率,只好採取最原始的方法——人工監測。

  自 8 月 16 日起,台東林管處長期聘用兩位災區鄉民,在距離金峰鄉嘉蘭村上游 7 公里處的馬奴爾溪口,全天候輪班嚴密監測水位,並加強沿溪岸巡守,一旦 24 小時累積雨量達到 200 毫米,水位異常升降,立刻通知金峰及太麻里鄉公所與社區巡守隊,火速撤離泰和村、香蘭村、嘉蘭村等太麻里溪沿岸的居民。

  當時正值颱風季節,接連有凱莎娜、芭瑪 … 等颱風來襲,二位現場監視人員一天值班 12 小時,工作時間相當漫長,在狂風暴雨中沿溪巡視的過程更是辛苦,心裡擔憂堰塞湖會不會潰堤,眼睛則緊盯著溪水的水位變化,隨時通知相關單位,可說是冒著生命危險進行「實況轉述」。

無路可通,搭機探勘

  人工監測的同時,對包盛社堰塞湖的勘查分析工作也刻不容緩。「成大防災中心自民國 95 年 7 月台東龍泉溪上游形成堰塞湖時,便曾接受台東林管處委託進行緊急安全評估、大範圍調查及減災工程規劃等工作。」張鐵柱處長說:「因此林務局希望藉由龍泉溪堰塞湖的經驗,再度委託成大防災中心進行緊急調查及危險度初步評估工作。」

  颱風期間及颱風過後數日,天空的雲覆率過高,衛星影像資料無法進行判釋,基於安全性、急迫性考量,台東林管處決定會同專家學者進行現場調查。包盛社堰塞湖位於大武山自然保留區上游偏遠深山,距最近的村落約 17 公里,沒有道路可行,只能搭乘直升機前往。這個方法看似簡單,但遇到堰塞湖,就變成必須過關斬將的超級任務。

飛過山嶺,越過難關

  首先面對的問題是:派誰搭機?帶什麼機具?因為堰塞湖要監測的項目既專業又複雜,相關設備包括精密 GPS 定位儀器、地形測量儀器、橡皮艇等等。但直升機容量有限,光是決定人員如何精簡、如何分工才有辦法一人身兼多職、哪些設備非跟著上山不可……就是個耗費心神的問題。

  「最後決定搭機前往的 13 名成員,包括三位台東林管處治山課的人員、成功大學謝正倫教授、長榮大學曾志民教授及二位研究生、成大防災研究中心賴文基副主任、規劃組臧運忠組長與監控組李心平組長,另外還有三名水下地形測量作業人員。」張鐵柱處長微笑說:「以往公務體系與學校單位及廠商平日較少往來,但這次災害發生時,大家在第一時間內緊密配合,目標很一致,就是盡力將資料收集齊全,好進一步制訂方針,將堰塞湖的風險降至最低。」

  第二個難題是時間緊迫。山區天候變化多端,早上豔陽高照,中午起山嵐、濃霧及下雨,只有早上適合調查。但太麻里溪崩塌地及天然壩壩體範圍廣大,要在短時間內完成全部的測量工作並非易事。

  8 月 24 日 早上七點,十三位成員帶著設備,在空中勤務總隊的協助下,搭乘直升機分成四架次載運到包盛社堰塞湖,進行天然壩體地形及堰塞湖水下地形的測量。現場分為五組,分別調查堰塞湖與鄰近河道狀況、崩塌地及部份河道狀況,崩塌地及鄰近地質的調查,用全站儀進行湖面測量及堰塞湖天然壩壩體測量,以及利用 GPS 定位儀及水下聲納測深儀,進行堰塞湖水下地形測量作業。

  這些資料都是在空照圖中無法判釋的。經由崩塌地、鄰近地質的調查與壩體測量,可以發現壩體的組成低緩,且壩體沿河道的堆積長度較長,壩體相對穩定,不容易出現驟然潰壞的情形。此外,透過水下聲納測深儀進行的水下地形測量,發現水深處最深達 10 公尺,蓄水量遠超過初步估計的 280 萬噸,竟達 533 萬噸之多。

差點夜宿堰塞湖

  臧運忠組長回憶當天的情況:「颱風過後陽光非常炙熱,土石剛剛崩塌,沒有任何樹蔭,加上地形崎嶇,我們 13 人就這樣曝曬在豔陽下,把握有限的時間,爬上爬下進行各種調查,成大謝正倫教授甚至因為過熱而中暑,下山後住院了三、四天。」

  完成調查後,下山的過程也很驚險,因為山區天候變化迅速,嚴重影響直升機起降既定時程。「空勤總隊希望我們中午 12 點就下山,但是包盛社堰塞湖面積很大,實在沒辦法中午前測量完畢。」臧運忠組長說:「一直到下午二、三點測量完畢,直升機為了趕時間,一出山區即把我們先降落到鄰近的介達國小,然後隨即返頭接下一批人。最後一趟接送時,差點因為天候不佳無法起飛,還沒下山的同仁得留在堰塞湖邊過夜了!幸好後來成功搶在天候進一步惡化前,將所有人員都接下山,大家都鬆了一口氣。」

堰塞湖水體基本資料表

崩塌區基本資料

迴水長度

2100 公尺

崩塌坡面長度

2800 公尺

溢流口寬度

15-20 公尺

崩塌坡面寬度(最大)

860 公尺

最大水深

10 公尺

崩塌面積

250 公頃

湖面面積

75 公頃

崩塌土方量

超過 1000 萬立方公尺

蓄水體積

533 萬噸

 

表 1 包盛社堰塞湖水體及崩塌區基本資料表( 2009.9 月判釋成果)

挖降溢洪道,降低致災風險

  依據統計,大多數的堰塞湖潰決都起因於壩頂溢流。為了防止並減輕堰塞湖致災機率,首要任務是阻止堰塞湖水位上升,讓溢頂無從發生,而最常進行的工程就是挖降工程——透過製造、加深溢洪道,加速堰塞湖水排出,降低整體蓄水量。

  雖然在 8 月 14 日的空勘及 24 日的現勘測量後,成大防災中心研判包盛社堰塞湖沒有全面性潰決的危險,阻塞河道長度超過 1 公里,溢流口下游也形成河床了,壩體不明顯,呈現穩定溢流及刷深的狀態,水流將逐漸沖刷降低土體高度,使堰塞湖越來越小。但是,它畢竟是距離嘉蘭村僅 17 公里的「近鄰」,萬一上游土沙條件變化,又遇到颱風或豪雨,仍有造成二次土砂災害的疑慮。因此,台東林管處不敢掉以輕心,決定儘速進行溢洪道挖降工程,降低堰塞湖致災風險。

  8 月 30 日 起,台東林管處雇用三部怪手進行堰塞湖溢流道挖降作業。由於堰塞湖位於無路可達的偏遠山區,怪手只能沿著太麻里溪的河床開路,架設溪床便道前進。張鐵柱處長說:「降挖工程非常艱辛,因為山區氣候變化劇烈、溪水暴漲快速,加上莫拉克颱風造成太麻里溪的河道布滿了巨石與漂流木,這條長達 17 公里的溪床便道與降挖工程,施工人員簡直是冒著生命危險完成的。」

  誰也沒想到, 9 月 26 日凱莎娜颱風來襲,暴漲的溪水沖毀了千辛萬苦才開闢出來的 15 公里便道,緊接著又有芭瑪颱風造訪,必須暫時停工,撤出相關工程人員和機具。台東林管處治山課長邱欣慰說:「很可惜,只剩 2 公里,再一天就可抵達堰塞湖了。」面對變幻莫測的天氣,林管處只能呼籲下游工程單位加強防汛措施,民眾提高防災意識,準備隨時配合緊急撤離。

  為了加強堰塞湖影響範圍內居民防災觀念,台東林區管理處、台東縣政府及金峰鄉公所在 10 月 30 日舉辦「太麻里溪包盛堰塞湖疏散撤離演練」,讓居民瞭解撤離的標準程序,災害發生時才可以將損失降到最低。

修復便道,成功挖降

  汛期過後,台東林管處與成功大學防災研究中心組成的勘查小組,在民國 98 年 11 月 5 日再次搭乘直升機進行空中勘查,由當時空勘相片可知,堰塞湖上游入流處的沖積扇已擴大,堰塞湖水面有下降跡象,下游坡度漸趨平緩,全面潰壩風險很低。

  但是,為了確保下游嘉蘭村、香蘭村、泰和村等居民安全,台東林管處仍決定在 11 月 18 日復工修復便道,總算在 27 日到達堰塞湖,開始挖降溢流道,讓更多湖水流入太麻里溪,降低堰塞湖水位。經過半個月的努力,成功降低超過 4 公尺的水位,蓄水體積從 556 萬噸減到 221 萬噸,堰塞湖已暫無潰決之虞。

  99 年度,林務局編列經費辦理「太麻里溪防砂穩定工程案」,從 4 月 14 日開始進行第二階段的降挖工程,內容包括溢流水道開挖、底床鋪排塊石保護、緩坡護岸及河道清疏…等,從下游側河道開挖開始施作。期間因為連日豪、大雨,造成太麻里溪大量土石移動,原本的溪床便道多處受損中斷,施工中的溢流水道也被大量土石淤埋,工程進度深受影響。

包盛社堰塞湖的消逝

  大自然的變幻莫測不只影響施工進度,接著還有出人意外之舉。 2010 年 9 月,凡那比颱風造成太麻里溪上游段河床的大量土砂下移,瞬間填滿整個堰塞湖,它彷如一滴滑落的淚珠,就此從地表上消失,彷彿從來不曾存在般,沒有留下任何痕跡。

  「凡那比颱風過後, 9 月 21 日我們搭直升機到山區巡視,原本包盛社堰塞湖所在地,因為上游土砂流入而發生大量淤積,湖水完全流出了。」張鐵柱處長說:「那邊屬於大武山自然保護區,有很豐富的生態。包盛社堰塞湖在這段時間,吸引了很多野生動物前往飲水、戲水…沒想到它消失得這麼快啊。」

  大自然讓包盛社堰塞湖在瞬間誕生,從天空向下望,湛藍的湖水晶瑩剔透。人們耗費心力調查它、監測它、降挖它,為的就是減低對生命財產的威脅。然而,最終了結它的,仍是孕育它的造物者。

  這一滴湛藍的淚珠,如同自然之眼凝望世界的痕跡,眼波中映照出的,也許是人類的謙卑和渺小吧!包盛社堰塞湖的一生,揭示的不僅是大自然的可畏,更深刻提醒我們與自然共生相處的道理,因為只有敬畏和愛惜,才能讓我們無憂地生存在這片土地上。

01衛星影像套疊地形判釋崩塌地及堰塞湖迴水區淹沒範圍(福衛二號衛星影像)

01 衛星影像套疊地形判釋崩塌地及堰塞湖迴水區淹沒範圍(福衛二號衛星影像)

02自上游側拍攝堰塞湖影像(2009.08.14)

02 自上游側拍攝堰塞湖影像( 2009.08.14 )

03堰塞湖蓄滿後自然溢流沖刷形成之流路(2009.08.14)

03 堰塞湖蓄滿後自然溢流沖刷形成之流路( 2009.08.14 )

04堰塞湖上游來流形成之沖積扇持續擴大(2009.11.05)

04 堰塞湖上游來流形成之沖積扇持續擴大( 2009.11.05 )

05台東林管處 張鐵柱處長

05 台東林管處 張鐵柱處長

本網站刊載之「農政與農情」其所有內容,包含文字、圖像等皆可轉載使用,惟須註明出處。
  • 回上一頁
  • 100-07-18:17,995