105年12月(第294期)
大規模崩塌地區防災監測 -以南投縣九份二山、高雄市茂林區萬山里及屏東縣來義村為例
文‧圖/水土保持局 吳俊龍
壹、前言
利用崩塌地監測儀器,持續監測九份二山、萬山及來義等潛在大規模崩塌地區,進行監測系統維運、崩塌地區現地穩定性分析與警戒值擬訂研析,以提供相關防災應變工作之參據,以利未來大規模崩塌防災業務推動。
貳、崩塌地監測儀器簡介
為瞭解崩塌地之安全性,監測儀器種類及監測目標概述如下:
(一)水之監測:
- 水位觀測井(Observation Well):進行地下水位深度之量測與地下水位高低變化之監測。
- 水壓計(Piezometer):不同深度地層孔隙水壓大小之量測與變化掌握。
- 雨量計:崩塌地區域平時及颱風事件之降雨量監測。
(二)地表及地中之監測:
- 傾斜觀測管(Inclinometer):監測地層滑動面之深度、位移量之大小及滑動速率等。
- 地表傾斜(Surface tiltmeter):崩塌區與構造物傾斜變位之監測。
- TDR地層滑動面觀測(Time Domain Reflectometry , TDR):地層滑動面之量測。
(三)影像之監測:
利用CCD攝影機,進行地滑地遠端即時監視。
參、九份二山、萬山及來義崩塌區監測成果
(一)九份二山地區
九份二山地區共有二處傾斜管分別為BH-7與BH-8,TDR有六處分別為N1、N2、N2-1、N3、N4、N5,儀器分布圖如圖1,傾斜管與TDR詳細資料詳表1所示。
圖1 九份二山鑽孔與儀器分布圖
表1 九份二山地區傾斜管與TDR資料表
監測點(孔號) | 橫座標(TWD97) | 縱座標 (TWD97) | 孔位深 (公尺) | 儀器內容 | 備註 |
BH-7 | 234349 | 2650544 | 50 | 傾斜管 | |
BH-8 | 234190 | 2650358 | 50 | 傾斜管 | |
N1 | 234348 | 2650543 | 50 | TDR | |
N2 | 234218 | 2650380 | 50 | TDR | |
N2-1 | 234215 | 2650380 | 50 | TDR | |
N3 | 234050 | 2650241 | 50 | TDR | |
N4 | 234204 | 2650400 | 50 | TDR | |
N5 | 234236 | 2650364 | 50 | TDR |
TDR_N2:觀測結果顯示從2012年7月至11月量測結果中發現深度36.6公尺處有錯動3.83公分,顯示深層的地層有發生錯動的情形發生,至2013年4月TDR量測結果中發現深度7.6公尺處有錯動3.4公分,應為地層持續沉陷擠壓對TDR纜線造成拉伸所造成的波形變化。
TDR_N2-1:觀測結果顯示從2015年9月量測結果中發現深度26公尺處有地層錯動情形。
TDR_N3:觀測結果顯示從2015年9月TDR量測結果中發現深度43公尺處有地層錯動情形,至2016年2月TDR量測結果中發現深度12.9公尺處有地層錯動情形,應為地層持續沉陷擠壓對TDR纜線造成拉伸所造成的波形變化。
九份二山N2-TDR位於本期N5鑽孔附近,發現N2-TDR深度36.6公尺處岩心較為完整,深度7.6公尺處為崩積層與岩層交界處,岩心較為破碎。
九份二山N3-TDR(未取樣)位於傾斜管BH8鑽孔旁約180公尺附近,進行可能滑動面位置的岩心比對,發現N3-TDR深度43公尺與12.9公尺處岩心較為完整。
九份二山地區因為現地岩層之岩性屬於泥質的粉砂岩或頁岩層,地表坡面下之岩體其早期皺折撓曲之變異,包括坡面地層節理之分布、地層傾角之改變、層態烈劇變化及地表岩層斷裂等因素皆有可能造成錯動,因此此地區仍需加強觀測,確保地層變動的情形。
(二)萬山地區
萬山地區共有四處傾斜管分別為BH-1、BH-6、BH-10、BH-11,TDR有三處分別為BH-3、BH-5、BH3-1,儀器分布圖如圖2,傾斜管與TDR詳細資料詳表2所示。
圖2 萬山地區鑽孔與儀器分布圖
表2 萬山地區鑽探孔位資料表與監測儀器
監測點 (孔號) | 橫座標 (TWD97) | 縱座標(TWD97) | 鑽探 深度 (公尺) | 儀器內容 | 備註 |
BH-1 | 217038 | 2534133 | 40 | 傾斜管 | |
BH-3 | 217123 | 2534346 | 60 | TDR | |
BH-5 | 217321 | 2534505 | 50 | TDR | |
BH-6 | 217304 | 2534468 | 40 | 傾斜管 | |
BH-11 | 217342 | 2534425 | 40 | 傾斜管 | |
BH-10 | 217252 | 2534487 | 40 | 傾斜管 | |
BH-3-1 | 217141 | 2534345 | 60 | TDR | 自動化儀器 |
BH-1位於高132縣旁,距萬山部落左側約200公尺。2014年7月~2016年4月量測中於深度22公尺處,有持續發生變化之情形,其總變化量約為1公分,仍需持續注意後續變化情形。
BH-6位於萬山部落右側上方邊坡,距LB04水位井左方約50公尺。於2014年7月-2016年4月量測中於7.5公尺到15公尺有微量變化之情形,根據2014年監測結果比對,滑動面並不明顯推估位在7.5公尺到15公尺之間。
BH3-TDR監測波形圖,由歷史資料圖形顯示地下3公尺到25公尺間可能有擠壓情形,54.1公尺與57.2公尺疑似有剪動情形發生,須密切注意。比對BH3岩心照片地下3公尺到25公尺間岩心較為破碎與41公尺到60公尺之岩心照片,由此判定此邊坡滑動面確實存在,須密切注意。
BH5-TDR監測波形圖,由歷史圖形顯示地下30.4公尺處有剪動情形發生約46公厘,比對BH5岩心照片地下30公尺處岩心破碎,由此判定此邊坡滑動面確實存在,須密切注意。
2014年麥德姆颱風過後於7/26號進行量測,發現TDR部分BH3與BH4於地表下3公尺與1公尺處斷裂,須持續對該區進行觀測作業。經過岩心比對皆為黏土或黃棕色細沙地層交界處。
(三)來義地區
來義地區共有四處傾斜管分別為BH-3、BH-4、BH-6、BH-10,儀器分布圖如圖3,傾斜管詳細監測資料詳表3所示。
來義地區傾斜管量測結果,監測成果顯示來義地區,監測點地層目前暫無變動情形。
圖3 來義地區鑽孔與儀器分布圖
表3 來義地區鑽探孔位資料表與監測儀器
監測點 (孔號) | 橫座標 (TWD97) | 縱座標 (TWD97) | 鑽探 深度 (公尺) | 儀器內容 | 備註 |
BH-3 | 217216 | 2493066 | 50 | 傾斜管 | |
BH-4 | 217106 | 2492726 | 50.8 | 地下水位計、 傾斜管 | |
BH-6 | 217091 | 2492421 | 50 | 傾斜管 | |
BH-10 | 218476 | 2492761 | 32 | 傾斜管 |
肆、監測成果彙整
崩塌區相關現場監測數據接收等持續性運作,其監測成果可提供相關防災應變工作之參據,以利未來大規模崩塌防災業務推動,收集監測資料進行說明:
(一)九份二山地區:
九份二山崩塌地於2012年觀測以來,於TDR的量測中一直有地層滑動的變化情形發生,TDR_N3於2016年2月量測結果中有地層錯動情形,應為地層持續沉陷擠壓對TDR纜線造成拉伸所造成的波形變化,表示九份二山地區仍在持續變化中,因此該地區仍需加強觀測,確保地層變動的情形。
(二)萬山地區:
萬山崩塌地於莫拉克颱風時有造成邊坡坑溝的土石崩落,於2014年觀測以來位於部落右方崩塌地(BH-6、TDR_BH5)有地層變化情形,但今年度並未發現明顯變化情形但邊坡滑動面確實存在,須密切注意。
(三)來義地區:
來義地區傾斜管量測結果顯示監測點地層目前無變動情形。
伍、管理基準值綜合評定與崩塌燈號警示應採取作為
九份二山、萬山及來義地區管理基準值訂定經由長期的監測資料,歷經過重大颱風事件紀錄與分析,其危險程度研判結果做事後檢討與分析(詳如表4)。利用颱風事件雨量驗證崩塌建議警戒基準值的雨量基準值,做適度的調整同時挑選適合於即時監測系統的監測儀器,使得全區監測系統更加完善。
表4 崩塌建議警戒基準值表
潛在大規 模崩塌監測地區 | 建議小時 降雨強度 警戒值 | 建議24小時 累積降雨 注意值 | 建議48小時 累積降雨 注意值 | 建議24小時 累積降雨 警戒值 | 建議48小時 累積降雨 警戒值 |
九份二山 | 50mm | 20mm*24HR =480mm | 20mm*48HR =960mm | 25mm*24HR =600mm | 25mm*48HR =1200mm |
來義地區 | 60mm | 25mm*24HR =600mm | 25mm*48HR =1200mm | 30mm*24HR =720mm | 30mm*48HR =1440mm |
萬山地區 | 50mm | 15mm*24HR
=360mm |
15mm*48HR =720mm | 20mm*24HR =480mm | 20mm*48HR =960mm |
依上述說明,建議整體研判之流程可以分為以下三個階段:
注意階段(藍燈):
應採取作為:
- 通知水土保持局、崩塌區內各縣市政府與各鄉鎮公所設防救災中心。
- 通知公路總局加強注意道路安全性。
- 監測人員應輪值觀測及維持系統運作不間斷。
警戒階段(黃燈):
應採取作為:通知崩塌區內各縣市政府與各鄉鎮公所應做好緊急撤離之準備。
行動階段(紅燈):
應採取作為:通知崩塌區內各縣市政府救災指揮中心應實施疏散作業。