集集大地震後臨界降雨線之修正及驗證

民國 88 年 921 集集大地震後，造成台灣中部山區地形及地貌狀 況發生劇烈變化，可想見土石流發生潛勢也有一定程度之提升。歸納 其影響因素有：（1）溪谷堆積大量土石；（2）溪谷側向邊坡之土石強 度減弱，遇水較易崩塌；（3）排水路徑（包含地表及地下）改變，使 原不易發生之處較易發生；及（4）裸露地增加，使邊坡更易被沖蝕 及切割而造成不穩定（范正成等，2002a）。此外，專家學者亦曾經 指出地震後誘發土石流災害的雨場，無論是降雨條件或規模，均和災 前有明顯的不同（林美聆等，2000a）。若以地震前與地震後之暴雨 事件混合分析，則分析出之土石流發生基準勢必低估。而單以地震後 之雨場分析，資料量明顯不足。因此研究中對於雨量資料的蒐集與分 析乃以集集大地震為界，訂定出地震前之土石流發生臨界基準，再以 地震後誘發土石流之暴雨事件，修正前述之臨界基準，以適用於地震 後之土石流預警。

3.3.5（a） 集集地震前臨界降雨線於地震後之適用情形

觀察 921 集集地震後發生土石流之雨場，以范正成等（2000a）

針對地震前所推估南投縣土石流臨界降雨線經驗公式，與南投縣陳有 蘭溪集水區中新興橋在地震後發生土石流的四場降雨紀錄，繪製其有 效降雨延時與有效累積降雨之關係，進行比對（圖 3.11）。圖中顯示 該四場引發土石流的雨場經數化後標示於關係圖上的位置，與地震前 所推估之土石流發生臨界降雨線皆有一段差距。換言之，該四場引發 土石流降雨的規模均明顯小於地震前所發生者。故可推論得知在 921 集集大地震後，地震前所建議之臨界降雨線已經無法準確的預估土石 流的發生與否，因此必須將震前的經驗公式加以修正，以符合地震後 土石流防災預警之需要。而集集大地震發生時間正逢臺灣中部地區的

旱季，許多的專家學者都曾經一再提出警告，認為一旦雨季來臨，可 能引發嚴重的山坡地災害，且經觀察災後實際發生土石流之雨場，此 論點大致得到證實。

新興橋

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 20 40 60 80 100 120 1

有效降雨延時(hr) 有效累積雨量(㎜)

40

地震後發生土石流雨場 地震前臨界降雨線

89.5.2

89.4.28

89.8.5 90.7.30

圖 3.11 集集地震後南投縣陳有蘭溪集水區新興橋土石流發生雨場與 地震前臨界降雨線關係圖（摘自范正成，2002b）

3.3.5（b） 集集地震後臨界降雨線之修正

921 大地震後，土壤受到擾動，土壤顆粒排列及鍵結情形遭受破 與地震時地表最大加速度（peak ground acceleration, PGA）成正 比。而 PGA 之推估可由中央氣象局在全台各地 631 個自由場強度觀

PGA：地表最大加速度（g）

以新興橋為例，將地震後四次土石流資料進行分析。由式（3.11）

新興橋各修正臨界降雨線

89.5.2 89.4.28 89.8.5 90.7.30

表 3.10 地震後樣本溪流修正臨界降雨線之公式 集水區

名稱 分析地點 地震前臨界降雨線 t(yr) 地震後修正臨界降雨線 溪坪橋 Y=-0.513X+219.31 3.65 Y=-0.513X+172.27 崩坎二號橋 Y=-0.513X+219.4 3.65 Y=-0.513X+173.12

苗圃 Y=-0.513X+219.27 3.65 Y=-0.513X+172.23 大智橋 Y=-0.513X+219.16 3.65 Y=-0.513X+163.74 奮鬥橋 Y=-0.513X+219.27 3.65 Y=-0.513X+164.74 深坑二號橋 Y=-0.513X+219.45 3.65 Y=-0.513X+163.11 北勢溪

集水區

深坑四號橋 Y=-0.513X+219.2 3.65 Y=-0.513X+164.68 潭南一號橋 Y=-0.513X+218.94 3.65 Y=-0.513X+172.67 玉崙溪

集水區 潭南二號橋 Y=-0.513X+218.85 3.65 Y=-0.513X+174.07 林厝橋 Y=-0.513X+219.31 3.65 Y=-0.513X+174.53 北山坑

集水區 港源三號橋 Y=-0.513X+219.16 3.65 Y=-0.513X+171.35 壽山橋 Y=-0.513X+218.92 3.65 Y=-0.513X+171.11 新安橋 Y=-0.513X+219.06 3.65 Y=-0.513X+165.43 新山橋 Y=-0.513X+218.9 3.65 Y=-0.513X+171.86 郡平橋 Y=-0.513X+218.8 3.65 Y=-0.513X+170.98 郡安橋 Y=-0.513X+219.12 3.65 Y=-0.513X+164.60 郡坑橋 Y=-0.513X+218.79 3.65 Y=-0.513X+174.01 上安橋 Y=-0.513X+218.85 3.65 Y=-0.513X+172.57 95.5K Y=-0.513X+218.84 3.65 Y=-0.513X+173.32 豐丘 Y=-0.513X+219.02 3.65 Y=-0.513X+171.98 筆石橋 Y=-0.513X+218.78 3.65 Y=-0.513X+144.33 庫坑橋 Y=-0.513X+219.15 3.65 Y=-0.513X+173.63 望美橋 Y=-0.513X+219.16 3.65 Y=-0.513X+163.73 望鄉橋 Y=-0.513X+219.16 3.65 Y=-0.513X+164.64 香蕉橋 Y=-0.513X+218.94 3.65 Y=-0.513X+164.42 新興橋 Y=-0.513X+218.98 3.65 Y=-0.513X+177.04 東埔一號橋 Y=-0.513X+219.27 3.65 Y=-0.513X+186.47 陳有蘭

溪集水 區

東埔二號橋 Y=-0.513X+218.93 3.65 Y=-0.513X+180.30

3.3.5 （c）修正後臨界降雨線之驗證 鐘降雨強度高達 22.5 mm/10min（即 135mm/hr）。為了驗證本研究 所提出之桃芝颱風當時土石流發生臨界降雨線，故將此臨界降雨線及 有效雨量路徑（Effective Rainfall Path）[范等（1999a）；范及吳（2001）]

繪如圖 3.15 所示。在圖 3.15 中，實線為地震前所設定之臨界降雨線，

芝颱風的經驗，南投地區緊急疏散六千人次，除了部分地區傳出些許 災情外，並沒有如桃芝颱風般造成重大的損失。本研究為了驗證納莉 颱風當時之土石流發生臨界降雨線，將隆華國小雨量站所收集到之雨 量資料，以及依此算出之有效雨量路徑和土石流發生臨界降雨線，分 別繪如圖 3.16 及圖 3.17 所示。由圖 3.17 可以看出，有效雨量路徑 並未觸及民國 90 年 9 月 16 日（納莉颱風當時）之土石流發生臨界 降雨線且相距尚遠，依此可判定此場降雨不會在當地造成土石流。觀 諸事實，與預測之情形相符。

由此大略可以推論，新興橋當地之土石流發生臨界降雨線，確已 因集集大地震的發生而大幅下滑，且隨著大地震發生後時間之增加而 逐漸提升。此外，本研究所提之土石流發生臨界降雨線和有效雨量路 徑可作為對土石流發生與否及發生時間之預測，且其預測結果，與事 實相距不遠。

然而，由於集集大地震後距今僅約三、四年，且所發生之土石流 地點及次數都極為有限和土石流發生機制存有較大之不確定因素，因 此本研究所得到之結果仍有待未來更進一步之研究，以增加其可靠 性。

0 5 10 15 20 25

23:00 0:10 1:20 2:30 3:40 4:50 6:00 7:10 8:20 9:30 10:40 11:50 13:00 14:10 15:20 16:30 17:40 18:50 20:00

時間(10min)

降雨強度(mm/10min)

7月29日 7月30日

圖 3.14 新興橋桃芝颱風十分鐘降雨組體圖

新興橋

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 20 40 60 80 100 120 140

有效降雨延時(hr)

有效累積雨量(㎜)

修正後臨界降雨線(t=1.86yr) 桃芝颱風有效雨量路徑 地震前臨界降雨線

90年7月30日上午6時

90年7月30日上午7時(新興橋發生土石流之時間點)

圖 3.15 新興橋桃芝颱風當時之有效雨量路徑

0

11:00 14:10 17:20 20:30 23:40 02:50 06:00 09:10 12:20 15:30 18:40 21:50 01:00 04:30 07:40 10:50 14:00 17:10 20:20

時間(10min)