天然災害防救及其體系之整合研究(以賀伯颱風後之南投縣信義地區為對象)─子計畫二：土地利用與環境災害關係之探討（I）

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土地利用與環境災害關係之探討

計畫編號：NSC87-2621-P-002-045

執行期限：八十六年八月一日至八十七年七月三十一日

主持人：張長義、蔡博文

國立台灣大學地理學研究所

一、 中文摘要 民 國 85 年 7 月 31 日 及 8 月 1 日 兩 日 ， 賀 伯 颱 風 侵 台 ， 造 成 三 十 年 來 最 大 的 一 次 災 害 ， 其 中 尤 以 南 投 縣 的 災 情 最 為 嚴 重 。 分 析 造 成 如 此 大 災 情 的 原 因 ， 許 多 研 究 都 指 出 與 不 當 的 土 地 利 用 有 密 切 的 關 係 （ 陳 逸 彥 ， 1996； 陳 時 祖 ， 1996； 蔡 光 榮 等 ， 1996； 林 美 玲 ， 1997） ， 本 研 究 第 一 年 度 試 圖 從 空 間 分 析 的 取 向 著 手 ， 利 用 地 理 資 訊 系 統 技 術 ， 探 討 土 地 利 用 與 山 坡 地 災 害 間 的 關 係 。 第 二 年 度 再 從 環 境 識 覺 的 取 向 著 手 ， 綜 合 研 究 二 者 之 間 的 關 係 ， 並 探 討 兩 種 研 究 取 向 對 研 究 課 題 的 適 宜 性 與 限 制 性 研 究 結 果 顯 示 ， 研 究 區 的 災 害 發 生 很 明 顯 的 與 人 為 活 動 有 關 ， 尤 其 聚 落 的 不 適 區 位 是 造 成 人 員 財 產 損 失 的 主 因 。 研 究 區 的 人 為 土 地 利 用 型 態 以 檳 榔 、 梅 樹 、 茶 、 及 其 他 旱 作 為 主 ， 這 些 土 地 利 用 型 態 發 生 在 山 坡 地 上 根 據 過 去 研 究 及 經 驗 ， 與 崩 塌 有 相 當 大 的 關 聯 ， 然 本 年 度 研 究 結 果 顯 示 ， 土 地 利 用 與 邊 坡 崩 塌 間 的 相 關 性 並 不 十 分 明 顯 ， 推 究 原 因 可 能 與 雨 量 過 度 集 中 有 關 ， 研 究 結 果 並 推 演 出 若 干 空 間 分 析 取 向 的 研 究 方 法 在 課 題 研 究 上 的 考 慮 及 限 制 ， 做 為 第 二 年 度 研 究 工 作 的 指 導 。 關 鍵 字 ： 土 地 利 用 、 環 境 災 害 、 空 間 分 析 、 地 理 資 訊 系 統 ABST R AC T

This research analyzed the relationships between land subsidence and land use in the Sin-Yi county by employing spatial analysis methodology and geographic information system method. A GIS database was constructed which contains land use, land subsidence and related data in the study area. The suitability and limitation of using aerial photos as data source were evaluated. The improvement of data quality is needed. The result indicated that inadequate location of human activities is the main causation of hazard. A study of environmental perception will be conducted on the second phase of this research based on this finding. The correlation between different land use types and land subsidence was not significant. However, a mask effect of the high precipitation within a short period of time should be evaluated on the second phase of this research.

一、前言

民 國 85 年 7 月 31 日 及 8 月 1 日 兩 日 ， 賀 伯 颱 風 挾 帶 著 豐 沛 的 雨 量 侵 襲 台 灣 ， 造 成 三 十 年 來 最 大 的 一 次 災

2 害 ， 其 中 尤 以 南 投 縣 的 情 況 最 為 嚴 重 ， 強 烈 的 土 石 流 造 成 信 義 鄉 境 內 19 所 國 民 小 學 中 有 17所 遭 受 災 害 ； 全 線 河 堤 、 護 岸 遭 受 沖 毀 ； 農 田 、 房 舍 淹 沒 ； 道 路 崩 塌 、 橋 樑 流 失 ； 人 員 死 亡 25人 ， 失 蹤 16人 ， 全 線 損 失 約 達 37億 元 。 雖 然 造 成 山 坡 地 災 害 的 原 因 是 多 樣 而 且 複 雜 ， 然 而 有 不 少 的 文 獻 都 指 出 與 土 地 利 用 形 式 有 密 切 的 關 係 （ Smith, 1996； Hewitt, 1997） 。 南 投 縣 信 義 鄉 遭 受 如 此 巨 大 的 災 害 ， 根 據 許 銘 熙 （ 1997） 之 研 究 分 析 ， 固 然 與 降 雨 量 大 而 且 集 中 和 不 良 之 山 區 地 質 條 件 有 密 切 的 關 係 ， 然 而 集 水 區 上 游 的 不 當 土 地 利 用 與 開 發 應 為 主 要 誘 因 。 根 據 省 政 府 水 土 保 持 局 的 調 查 ， 陳 有 蘭 溪 集 水 區 內 檳 榔 、 梅 樹 、 蔬 菜 等 農 業 使 用 面 積 相 當 廣 。 其 中 屬 超 限 利 用 部 分 原 應 以 森 林 覆 蓋 ， 改 以 作 物 取 代 後 降 低 土 地 之 涵 養 水 源 功 能 ， 間 接 增 加 地 表 逕 流 ， 山 坡 地 因 為 種 植 果 樹 與 檳 榔 而 造 成 陳 有 蘭 溪 集 水 區 之 崩 塌 地 者 即 有 24處 。 其 他 相 關 的 研 究 也 都 指 出 此 地 不 當 之 土 地 利 用 形 式 應 為 造 成 災 害 的 原 因 之 一（ 陳 逸 彥，1996； 陳 時 祖 ， 1996； 蔡 光 榮 等 ， 1996； 林 美 玲 ， 1997） ， 而 民 眾 亦 認 為 山 坡 地 超 限 利 用 即 缺 乏 水 土 保 持 措 施 ， 森 林 濫 伐 導 致 土 壤 流 失 、 地 表 逕 流 加 大 ， 土 壤 涵 養 水 源 功 能 降 低 ， 即 造 成 空 前 災 情 的 重 要 因 素 。 由 於 集 水 區 不 當 的 土 地 利 用 方 式 會 增 加 邊 坡 崩 塌 的 可 能 性 ， 除 了 直 接 衝 擊 下 游 地 區 造 成 災 害 之 外 ， 也 會 因 產 生 大 量 的 岩 屑 而 誘 發 土 石 流 發 生 的 潛 勢 ， 因 此 集 水 區 土 地 利 用 的 經 營 管 理 ， 為 災 害 防 治 工 作 的 主 要 課 題 之 一 。 雖 然 許 多 的 研 究 都 指 出 不 當 土 地 利 用 為 造 成 山 坡 地 災 害 的 原 因 之 一 ， 但 由 於 大 比 例 尺 的 數 值 土 地 利 用 資 料 甚 難 取 得 ， 因 此 很 少 有 研 究 從 空 間 分 析 的 角 度 來 探 討 土 地 利 用 方 式 與 災 害 發 生 之 間 的 相 關 程 度 ， 用 以 作 為 推 論 的 依 據 與 模 式 建 立 的 基 礎 。 有 鑑 於 此，為 了 能 進 一 步 瞭 解 土 地 利 用 與 環 境 災 害 間 的 關 係 此 一 命 題 ， 本 研 究 從 集 水 區 土 地 利 用 的 觀 點 ， 利 用 遙 感 探 測 、 地 理 資 訊 系 統 與 空 間 資 料 分 析 等 相 關 技 術 ， 探 討 土 地 利 用 類 型 與 邊 坡 崩 塌 及 其 空 間 分 佈 間 的 關 係 ， 用 以 作 為 集 水 區 土 地 利 用 規 劃 及 釐 定 災 害 防 治 政 策 之 參 考。 二、 研究區介紹 本 研 究 之 研 究 區 以 賀 伯 颱 風 發 生 時 ， 災 情 比 較 嚴 重 的 四 個 地 區 所 屬 之 集 水 區 ： 豐丘 此 處 為 一 大 型 土 石 流 災 害 的 地 方 ， 現 今 土 石 流 的 痕 跡 仍 相 當 明 顯 ， 不 少 體 積 龐 大 的 巨 石 ， 當 時 不 僅 掩 埋 的 房 舍 、 田 園 及 道 路 ， 還 造 成 兩 人 罹 難 ， 由 溪 谷 下 游 往 上 游 處 望 去 ， 溪 谷 兩 側 均 有 不 少 之 崩 塌 溝 蝕 。 同富 此 處 已 無 土 石 流 之 遺 跡，根 據 同 富 地 區 派 出 所 警 員 指 出 ， 當 時 派 出 所 被 土 石 流 入 侵 約 1公 尺 高，所 幸 後 方 有 一 大 片 森 林 減 緩 土 石 前 進 之 速 率 ， 一 而 無 人 傷 亡 。 而 根 據 上 方 同 富 國 中 教 務 主 任 表 示 ， 當 時 尚 有 另 兩 股 土 石 流 ， 一 股 入 侵 國 中 及 國 小 校 區 ， 另 一 股 越 過 產 業 道 路 往 社 區 流 下 ， 造 成 坡 下 社 區 兩 人 死 亡 的 慘 劇 。

3 隆華國小 根 據 當 地 雜 貨 店 老 闆 夫 婦 表 示 ， 當 時 土 石 流 由 商 店 右 後 方 之 野 溪 往 隆 華 國 小 直 衝 而 下 ， 將 民 房 淹 沒 了 一 層 樓 ， 原 雜 貨 店 旁 之 五 金 行 已 完 全 拆 除 ， 隆 華 國 小 有 七 間 教 室 被 土 石 淹 埋 。 神木村六鄰 此 處 歷 歷 可 見 當 時 災 害 的 遺 跡 ， 不 僅 房 屋 敗 壞 ， 且 根 據 當 地 民 眾 表 示 ， 被 土 石 淹 沒 的 部 分 原 為 民 房 ， 造 成 兩 人 死 亡 ， 土 石 還 淹 沒 下 方 一 自 用 車 ， 造 成 車 內 乘 客 全 部 罹 難 。 三、 資料收集及研究方法 為 建 立 研 究 區 大 比 例 尺 數 值 土 地 利 用 資 料 庫 與 崩 塌 地 資 料 庫 ， 本 研 究 利 用 民 國 八 十 五 年 八 月 中 旬 （ 即 賀 伯 颱 風 後 ） 之 航 空 照 片 作 為 資 料 收 集 的 工 具 ， 經 平 面 糾 正 及 高 程 糾 正 後 ， 再 加 以 人 工 判 釋 ， 並 輔 以 衛 星 定 位 系 統 做 野 外 實 際 勘 誤 。 根 據 研 究 目 的 ， 土 地 利 用 共 分 為 檳 榔 、 竹 林 與 原 始 林 、 茶 園 、 旱 作 （ 果 、 蔬 、 花 卉 ） 、 河 道 、 崩 塌 地 、 其 他 。 由 於 土 地 利 用 方 式 與 邊 坡 崩 塌 間 的 關 係 ， 僅 在 同 一 集 水 區 才 存 在 因 果 關 係 ， 因 此 本 研 究 利 用 地 理 資 訊 系 統 的 地 形 分 析 功 能 ， 以 四 十 公 尺 之 數 值 地 形 模 型 （ DTM） ， 針 對 此 四 個 地 區 ， 產 生 39個 子 集 水 區 ， 再 以 各 個 子 集 水 區 內 之 土 地 利 用 面 積 與 崩 塌 面 積 進 行 統 計 相 關 分 析 。 四、 結果討論 表 一 為 四 個 研 究 區 各 類 型 土 地 利 用 與 崩 塌 地 面 積 統 計 。 表 一 研 究 區 各 類 型 土 地 利 用 與 崩 塌 地 面 積 統 計 （ 單 位 ： 平 方 公 尺 ） 檳 榔 53450 竹 林 與 原 始 林 167549 茶 園 0 旱 作 1048452 河 道 39390 其 他 63861 豐 丘 崩 塌 地 33147 檳 榔 15819 竹 林 與 原 始 林 1883162 茶 園 0 旱 作 1183373 河 道 95915 其 他 691119 同 富 崩 塌 地 20429 檳 榔 694 竹 林 與 原 始 林 1658129 茶 園 0 旱 作 1194959 河 道 76313 其 他 10762 隆 華 國 小 崩 塌 地 694 檳 榔 6713 竹 林 與 原 始 林 6081211 茶 園 160388 旱 作 848222 河 道 172920 其 他 26045 神 木 村 六 鄰 崩 塌 地 484229 以 各 個 子 集 水 區 之 人 為 土 地 利 用 面 積 與 崩 塌 地 面 積 計 算 皮 爾 遜 相 關 分 析 ， 結 果 如 表 二 所 示 。 土地利用 相關係數

4 檳榔 -0.12176 旱作 -0.19664 茶園 -0.04566 從 研 究 結 果 與 經 驗 研 究 的 差 異 ， 可 以 得 到 以 下 的 結 論 ： 1. 將 雨 量 因 素 視 為 全 區 一 致 是 合 理 的 假 設 ， 然 雨 量 的 過 度 且 超 量 集 中 可 能 會 掩 蓋 其 他 因 子 的 影 響 度 。 2.航 空 照 片 是 良 好 的 資 料 來 源，然 航 空 照 片 使 用 上 的 限 制 必 須 正 視 且 加 以 解 決：a.山 區 地 形 起 伏 度 大 造 成 面 積 計 算 的 誤 差，b.小 面 積 崩 塌 無 法 判 識 問 題 ， c.崩 塌 造 成 土 石 流 移 動 後，河 道 與 崩 塌 地 無 法 完 全 分 辨 。 3.其 他 中 介 變 項（ 如 地 質、地 形 ）的 控 制 必 須 引 入 研 究 中 ， 並 與 土 地 利 用 因 子 進 行 整 合 分 析 。 計畫成果自評 本 年 度 之 研 究 花 費 相 當 大 的 時 間 與 人 力 完 成 研 究 區 土 地 利 用 與 崩 塌 地 的 資 料 庫 建 置 ， 此 為 非 常 寶 貴 之 數 值 資 料 ， 可 以 提 供 第 二 年 度 計 劃 及 其 他 研 究 的 使 用 ； 研 究 結 果 發 現 災 害 的 發 生 與 人 為 土 地 利 用 的 區 位 相 關 程 度 高 ， 此 結 論 可 以 提 供 土 地 利 用 規 劃 的 參 考 與 省 思 ， 並 且 為 第 二 年 度 災 害 識 覺 研 究 的 基 礎 ； 相 關 性 分 析 雖 與 經 驗 研 究 有 所 差 異 ， 但 經 由 研 究 結 果 剖 析 空 間 分 析 取 向 研 究 方 法 的 適 宜 性 及 限 制 性 ， 並 做 為 第 二 年 度 的 指 導 原 則 ， 期 能 發 展 完 整 的 空 間 分 析 取 向 研 究 方 法 。 五、 參考文獻 [1] 教育部顧問室，土木工程防災教育改進 計畫—天然災害與防治：坡地防災，林 美玲（1997）。 [2] 行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告，1996 賀伯颱風侵台災害分 析及檢討，許銘熙（1996）。 [3] 台灣林業(22)8:34-39，從航測調查談賀 伯颱風造成南投縣災害責任歸屬，陳逸 彥（1996）。 [4] 賀伯颱風災害調查研討會論文集，GIS 應用於賀伯颱風災後新中橫公路邊坡 破壞災害之調查分析，蔡光榮、宋益 明、王弘祐、林金炳（1996）。 [5] 賀伯颱風災害調查研討會論文集，賀伯 颱風造成山區道路嚴重受損之成因及 減輕未來災害之探討—以新中橫公路 為例，陳時祖（1996）。 [6] 國立中央大學應用地質研究所，陳有蘭 溪流域賀伯颱風災害評估，李錫堤、林 銘郎、陳哲俊（1996） [7] Landscape Ecology, 8(2):103-118,

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