大規模崩移災害防制
山崩地滑、落石及坡地土石流災害整合管理準則
聯邦環保署(FOEN)發佈 2016 年伯恩
本出版物法律位階
本出版物是FOEN 監督發佈的準則,主要針對執行機構發佈。
本文藉由法律行為和法令釐清不明確的法律概念,旨在促進具有一致性的執法。
若執法機構自認遵循本準則的活動已確實符合聯邦法律時,只要能遵循現行法 律,也可採用其他的解決方案。FOEN 在其「實務環境」等系列文章發佈此準則
內容(先前稱為準則、建議、手冊、實務準則等),本準則得取代
"Berücksichtigung der Massenbewegungsgefahren bei raumwirksamen Tätigkeiten"
(BRP、BWW、BUWAL 1997)的建議內容。
本準則取代"Berücksichtigung der Massenbewegungsgefahren bei raumwirksamen Tätigkeiten"(BRP、BWW、BUWAL 1997)的建議內容。
引文建議形式
FOEN 2016:防止大規模崩移之危害,落石和坡 地土石流整合危害管理準則聯邦環保署(FOEN)-伯 恩實務編號# 1608: 97 p 的環境
發佈人:
聯邦環保署(FOEN)
FOEN 是聯邦環保、運輸、能源和通訊(DETEC)部門
翻譯
Susan Cox(第 1 版)和 Brian Mc Ardell(第 2 版 修訂版),森林、雪地和景觀研究所WSL Birmensdorf
作者
Hugo Raetzo, Bernard Loup (FOEN 危害預防司)
設計
Stefanie Studer, 5444 Künten 專家支援小組
Christophe Bonnard - 洛桑 PBBG SA(瑞士洛桑聯邦理工學院前研究員 EPFL)
Hans Rudolf Keusen, GEOTEST FOEN 危害預防司 Arthur Sandri
封面圖片
被Falli Hölli 山崩地滑摧毀的房屋,Plasselb Freiburg,1994(照片:Hugo Raetzo)
2015 年修訂的州代表工作小組
Daniel Bollinger, Kanton Schwyz Christophe Dénervaud, Kanton Neuenburg Lukas Eggimann, Kanton Uri
Jörg Häberle, Kanton Bern Nils Hählen, Kanton Bern
Andreas Huwiler, Kanton Graubünden Raphaël Mayoraz, Kanton Wallis Andrea Pedrazzini, Kanton Jura
訂購印刷版的地址即PDF 文件下載鏈結 FOBL, Distribution of Publications, CH-3003 Bern Tel. +41 58 465 50 50
[email protected] 訂購編號:810.100.099eng www.bafu.admin.ch/uv -1608-e
採用碳中性工藝再生紙印刷,低VOC 含量。
本出版物還另有德語、法語和義大利文版本。
© FOEN 2016 協助者
Gian Reto Bezzola, Hazard Prevention Division, FOEN Thomas Egli, Egli Engineering Werner Gerber, WSL
FOEN 法律事務司 Mark Govoni
Christopher Haemmig 聯邦水資源地質處 FOWG,目前是 GEOTEST。
技術校對
Roland Wyss, Dr. Roland Wyss GmbH
目錄
摘要... 6
前言... 7
總結... 8
1. 法律文件和概念 ... 10
1.1 介紹... 10
1.2 法律基準... 10
1.3 新準則的概念... 11
2 情況分析... 14
2.1 土地利用... 14
2.2 處理過程... 15
2.3 基本資訊和文件管理... 15
2.3.1 基本資訊和方法... 15
2.3.2 天然災害登錄... 16
2.3.3 防護工程登錄... 17
2.3.4 現象圖... 18
2.4 現有保護措施的效果... 20
2.4.1 在危害評估中考慮防護結構造成的影響... 20
2.4.2 在危害評估中考慮組織措施... 21
2.5 危害評估要求... 22
2.6 危害結果圖... 24
2.6.1 危害指數圖... 25
2.6.2 強度圖... 26
2.6.3 危害圖... 27
2.7 使用強度機率圖進行危害評估... 29
2.8 機率評估標準... 31
2.8.1 墜落發生機率... 33
2.8.2 滑動發生機率... 33
2.8.3 流動過程發生機率... 35
2.9 強度評估標準... 38
2.9.1 墜落過程的強度和損害概況... 42
2.9.2 滑動過程的強度和損害概況... 42
2.9.3 流動過程的強度和損害概況... 43
2.10 情境定義... 43
2.10.1 準備情境... 44
2.10.2 選擇情境... 44
2.11 處理不確定性... 44
3. 行動要求... 46
3.1 風險識別... 46
3.2 安全等級和保護目標... 46
3.3 殘餘風險... 49
4. 措施... 51
4.1 保護措施的優化... 51
4.2 規劃階段... 54
4.3 現有措施的維護... 54
4.4 空間規劃的應用... 56
4.5 森林維護和造林措施... 57
4.6 針對落石之結構性措施... 58
4.7 針對滑動之結構性措施... 60
4.8 針對流動之結構性措施... 63
4.9 超載... 64
4.10 組織性保護措施(包括監督和應急計畫) ... 65
4.10.1 預警系統... 66
4.10.2 應急計畫... 70
4.11 定期檢查和成效監控... 71
> 附錄 ... 72
A1:法律基準... 72
A2:大規模崩移過程識別... 79
A3:流動發生機率判定... 86
A4:空間規劃危害文件管理應用... 88
A5:保護目標圖實例... 92
> 參考書目 ... 93
6
摘要
本準則解釋山崩地滑、坡地土石流和落石過程的管理作業,即採用最先進 的方法識別評估這些天然危害,本文針對危害圖編制並確定發生機率和強度標 準。規劃需評估風險、定義保護目標和措施並確定行動要求,為優化措施而實 施的程序包括整合審查所有的行動方案,包括空間規劃、生物、結構和組織措 施,措施評估應考慮技術、經濟、生態和社會標準。
關鍵字:滑坡、坡地土石流、落石、危害評估、危害圖、保護措施
7
前言
「聯邦森林法」旨在為保護人類生命和重要資產,防止雪崩、山崩地滑,
侵蝕和落石。本準則「大規模崩移災害防制」說明該法案所規定的合法執行狀 況,此新準則的制定即根據1997 年發佈經專家肯定的 Berücksichtigung der Massen-bewegungsgefahren bei raumwirksamen Tätigkeiten(「空間衝擊活動對大 規模崩移危害的考慮」)的建議內容。本出版物即保留這些建議的基本原則,本 文中的新要素包括審議與滑坡評估有關的當前研究結果並提供更詳細的量化準 則內容。因此,速度的暫時變化也納入評估過程中,現有山崩地滑的再次活動 和加速是造成塊體破壞常見的原因,因此,危險登錄更具意義。本文還詳細介 紹管理大規模崩移危害的相關措施,如監測和預警服務的運作。另一個新要素 是在5 個作業階段中評估坡地土石流的發生機率。
FOEN 於 2009 年秋季提交本準則並在 2015 年由聯邦和州代表所組成的工 作小組接管修訂本準則的相關任務,在最終版本的內容中盡量考慮到所提出的 眾多評論和建議內容,本準則應考慮FOEN 出版物其他的背景,內容涉及防洪 的整合風險管理,也參考PLANAT 出版物 Sicherheitsniveau für Naturgefahren
(「天然危害的安全措施」)及其中的保護目標(PLANAT 2013)。
本準則有助於建立適當的大規模崩移危害預防管理措施。本文強調客觀和 易於理解的危害文件管理和風險評估的必要性,將所有措施以最佳的方式結合 起來並考慮經濟和社會標準,藉此確保可持續整合管理大規模崩移危害 - 即整 合風險管理,因此,行動計畫旨在以最佳方式協調空間規劃、生物、結構和組 織措施等相關作業。
Josef Hess 副主任 聯邦環保署(FOEN)
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總結
「大規模崩移災害防制」準則說明如何根據「森林法」(森林法)管理山崩 地滑、坡地土石流和落石過程,第二章介紹危害文件管理製作所採用的方法,
在危害評估過程中考慮現有危險防護措施的可靠性和效用,危害評估的要求取 決於具體目標,可細分為3 個層次。非常嚴格的要求即適用於建築項目、報告 和詳細研究所需(比例為1:1,000 至 1:5,000),危害圖也需採用更高的標 準,其強制性的空間精度約為10 公尺(比例為 1:2,000 至 1:10,000)。
使用強度機率圖(第2 章)確定大規模崩移的危害程度,本文採用可能的 方案作為評估基準,目的是確定洪水和雪崩過程其相關的年度發生機率。以下 的強度分類適用於落石過程:低小於30 kJ,中等 30-300 kJ,高大於 300 kJ。
用於評估淺層滑坡和坡地土石流的方法主要用於改善處置分析和機率確定的效 果,3 個平均速度-強度值可適用於永久性的滑坡(0-2 公分/年、2-10 公分/年 和 v 大於 10 公分/年)。根據事件分析將可能的加速度和差異活動結合在一 起,因此,已引用於確定強度的其他標準:a)對應於最大速度的滑坡加速度;
b)差異轉移;c)滑動表面的深度。適用於坡面土石流的標準是深度和沉積高 度,當現場檢測到明確的空間膨脹指標時,即評估崩塌和沉降(如陷孔)。
第三章說明風險的確定和保護目標的定義,聯邦當局旨在確保整個瑞士對 天然災害的適當安全性,藉此實現生態合理經濟相稱和社會可接受的狀況。協 助保護目標下,有關當局即可確定要採取行動的領域,若保護出現漏洞時,應 檢查是否可藉由適當的措施來降低風險,負責人在規劃此類措施時即應確定具 體目標。
第四章說明保護措施的規劃和實施,在計畫和優化措施期間檢查所有可能 的行動替換方案,採用被動的保護措施可降低危害事件引發的損害,各州在可 能影響空間的活動中,都應考慮危害圖,特別是州級政府的組織結構和土地利 用規劃。主要可藉由空間規劃措施盡量降低潛在的破壞,應使用主動的保護措 施來影響危害過程,這些措施包括維護森林和植樹造林等廣泛性的措施及落石 網等個別性的結構措施。可在某些方面採取結構性的保護措施,即土地利用或 值得保護的功能,或在土地利用變更或所有相關利益評估所需的必要功能。但 出於技術或經濟的原因,在所有情況下都不可能提供結構性的保護,可藉此防 止大規模崩移,特別是在涉及大體積和高能量的情況下。若因為這些原因無法 為危險區域提供完整的保護、監測、警報時,警報系統仍是可用於保護人類生 命並具有成本效益的方法。本定義4 個具有不同要求的不同級別,當人們需撤 離並關閉運輸路線時,預警系統需採用高安全要求。
9
本文的附錄提供技術說明和前面章節過程實施所需的相關資訊,介紹不同 大規模崩移類型其基本法律文件、定義和說明後,其他的附錄即總結空間規劃 應用和保護目標風險適當定義的相關資訊。
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1. 法律文件和概念
1.1 介紹
已知大規模崩移的地區佔瑞士領土約6-8%,這包括當前處於活動狀態且過 去也處於活動狀態的滑坡過程。受這些過程影響最大的地區包括阿爾卑斯山、
前阿爾卑斯山和汝拉地區等部份地區。大規模崩移的重要性促使聯邦當局在 1997 年制定並考慮到大規模崩移危害的防護建議(BRP 等 1997),各州隨後著 手進行大規模崩移的危害評估,根據這些州政府獲得的經驗,近年來已向聯邦 當局提交相關的補充建議事項。Arbeitsgruppe Geologie und Naturgefahren(地質 和自然災害工作小組)於2004 年製作 1 份報告(AGN 2004),該報告即根據實 際經驗提出對現有防護方法的補充建議事項。對2005 年和 2007 年暴風雨的分 析即表示,在某些情況下,過去曾低估滑坡的重新活動和加速的狀況,此外,
以前沒有記錄或評估的斜坡地區,在暴風雨中也開始變得不穩定,這些事件涉 及大量的泥漿和碎石運動,造成直接的損害讓碎石進入疏洪道,然後形成土石 流。淺層滑坡和坡地土石流的分析促成對這些自發過程的處置改進和評估。
聯邦政府的建議事項Berücksichtigung der Massenbewegungsgefahren bei raumwirksamen Tätigkeiten(「空間衝擊活動對大規模崩移危害的考慮」)由 3 個 聯邦機構聯合出版(1997 年當時的聯邦空間發展處[BRP]、聯邦水資源處 [BWW]、瑞士環保、森林和景觀處[BUWAL])為本準則的製作提供相關的基 準。本文保留基本準則,但為採用的方法提供更詳細的量化數據,旨在促成岩 石崩塌、山崩地滑、坡地土石流和侵蝕過程具有理論一致性的危害評估作業,
聯邦當局還在本準則提供危害防護其可能策略的相關資訊。
1.2 法律基準
關於危害文件管理作業方面,本準則根據1992 年 11 月 30 日發佈的「森林 法聯邦條例」(ForO)第 15 條,根據本文內容,各州負責編制天然災害防護的 基準文件,特別是危險登錄、防護措施登錄、危害圖和組織措施(第1 段)等 事項。制定本文時,各州當局即考慮聯邦專業機構所執行和定義的工作技術準 則內容(第2 段),本準則說明各州當局如何制定危險文件管理作業,特別是危 害圖的說明,這旨在確保瑞士各地的地質大規模崩移危害即根據統一的標準來 進行記錄,通常有效的標準可用於洪水和雪崩災害的管理。因此,相同的原則 適用於天然災害的管理,即確保「森林法」和「水利工程法」在編制危害文件
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管理作業規定其實施上的一致性。各州當局在空間相關性或造成影響的活動 中,都考慮到文件管理作業,特別是結構措施和土地利用的規劃(第3 段),要 求需呈報聯邦環境處(FOEN)相關文件並以適當的形式向公眾公佈內容(第 4 段)。
關於超出危害文件管理作業領域以外的主題(見第3 章和第 4 章),本準則 即根據FOEN 在大規模崩移危害防護方面的一般監督權,即授權 FOEN 證實界 定不明確的相關法律概念,即可促成執法的一致性。
附錄A1 提供立法條例的相關摘錄內容。
1.3 新準則的概念
就其概念而言,本準則採用天然災害管理的適用準則並說明危險文件製作 過程中應遵循的程序(圖1),相關的要求和方法可參見第 2 章「情況分析」。
應檢查行動要求並在規劃措施前先確定保護目標(第3 章),若措施規劃和實施 符合第4 章的規定時,即可履行保護人命和重要物資的任務。第 2 章至第 4 章 即為本準則的主要內容並證實立法和法令中所規定的法律概念,附錄中提供不 符法律準則的技術說明和其他相關資訊。
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圖1:天然危害管理應遵循的程序
新準則盡量採用公認的準則並規定某些要求的細節內容(關於一般程序請 參見圖1),除了危害過程的具體細節外,危害評估、行動計畫和評估過程基本 上與防洪實施的作法相當。
本準則所提出的主要創新是:
> 附錄 A2 中危險過程的改進定義:落石、山崩地滑和坡地土石流是瑞士的常 見事件,為這些過程提供並說明詳細的定義和危害評估標準,藉由初始和二 次工程(「初次行動」、「二次行動」)的差異性方法即可定義過程組合和轉換 狀況。
> 危害評估的相關規定取決於設定目標和結果的法律位階,因此,第 2 章的規 定在3 個處理層次上出現差異,嚴格的要求規定適用於施工專案、報告和詳 細研究等內容。在此狀況下,應盡量降低評估中的不確定性並應確定正確的
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可能規模大小,需在危害圖的背景下為當局編制具有約束力的危害文件管理 作業,在此情況下,還需採用更高的標準,其空間精度約10 公尺。
> 應使用可能的情境來評估大規模崩移事件,應確定年度發生機率
(0.033,0.01,0.003,<0.003)其相關的洪水和雪崩過程廻歸期(30,100,300, >
300 年)。
> 使用強度機率圖確定大規模崩移的危害程度,對於永久性山崩地滑,依據平 均速度,有三種強度可供參考。根據事件分析得知,可能的加速度和差異位 移對強度評估有很大影響性(權重),因此,應用新的標準來決定強度:
- 在一事件中,與山崩地滑最大速度(vmax)有關的加速度或山崩地滑再發生 性。
- 差異變化(D):最大的損害通常發生在不同的崩移區域,因為岩石以不同的速 度(剪切過程)向下滑動。
- 滑動表面的深度(T):若同時滿足以下所有的條件,大約 30 公尺以下的深度 其強度影響降低:巨大凝聚塊體,現況視為均質的區域,及大地工程上視為 均一的位移。
> 本準則介紹淺層滑坡和坡地土石流新的評估方法,對過去事件的地質和地貌 分析也提供可用於確定發生機率的統計數據。
> 本準則詳細說明坍塌和陷孔評估的相關資訊,但只在出現風險的情況下才標 示出陷孔的紅色危險區。
> 落冰的評估即類似落石危害。
> 通常定義有效的準則用於考慮危害評估中的措施。
> 保護目標即根據風險的評估方法加以確定,旨在保護重大風險,對小風險的 計畫概無保護或小額的支出(第3 章)等考慮。
> 第 4 章(空間規劃、生物、結構、組織措施)說明大規模崩移的可能預防措 施,現在也更加重視組織措施,特別是因為這些選擇通常會優先考慮岩石崩 塌和深層的滑坡災害等狀況。
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2 情況分析
各州當局制定預防天然災害事件的必要文件管理作業(森林法第15 條),
為能夠避免或降低風險,需識別評估這些危害狀況,在情況分析的背景下,評 估現有危害(第2.2 至 2.10 章)並對現有和規劃中的土地利用和結構進行調查
(第2.1 章),從危害和土地利用的文件管理組合中可確定人員、物資、基礎設 施和其他結構面臨天然災害等風險的可能區域。
分析的細節程度可能出現很大的差異,這是因為空間邊界(瑞士、州政府、地 方政府、公社、專案計畫)或可用文件管理作業(性質、規模、內容等)所造 成的結果。
2.1 土地利用
土地利用和對象類別涉及不同的細節層次並應根據其功能進行劃分,對於 大空間系統的概述和摘要內容,根據以下的主要類別(保護對象)即足夠:
> 人員
> 建物
> 基礎設施(如公路、鐵路)和生命線(如電力線)
> 文化資產
> 特殊物品
在行動計畫的背景下,通常需進行詳細調查,例如在EconoMe 中的調查。可藉 由更詳細的級別編碼使用和結構來取得並可補充附加資訊內容。
無論其詳細程度如何,確定潛在損害的概況時,除了現有用途外,還應考慮計 畫中或未來的用途,藉此瞭解損害的可能性或風險的可能變化。有關未來發展 的資訊可由土地利用計畫和社區結構計畫來提供,關於開發計畫的其他資訊來 源可能包括聯邦部門的開發計畫、州級政府的結構性計畫、州級和地方政府的 開發計畫。
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2.2 處理過程
「聯邦森林法」旨在促進保護人命和重要物資,防止山崩地滑、侵蝕和落 石(天然災害事件)(森林法第1 條第 2 款),本準則即關於下列的大規模崩移 危害:
> 墜落過程:落石(Steinschlag、Blockschlag)、岩崩(Felssturz,Bergsturz)冰 崩和崩塌。
> 滑坡滑動過程:滑坡、岩石滑坡和沉陷。
> 流動過程:坡地土石流
坡地土石流(Hangmuren)即根據本準則進行評估,渠道型土石流
(Murgänge)在防洪建議中加以處理(BWW 等 1997),對過程順序的考慮
(如滑坡、坡地土石流、土石流)特別重要,因為大規模崩移常發生在距可能 受損地點很遠處。
附錄A2 說明與大規模崩移其相關過程的定義,本準則中未討論雪崩問題。
2.3 基本資訊和文件管理
管理大規模的塊體崩移危害在第1 階段需採集現有危害的全部可用資訊,
觀察測量進行未經判定的記錄作業。進行危險識別作業時,應記錄客觀的觀察 結果盡量避免加以解釋。需提供觀測塊體的相關資訊 - 即根據估計或計算得出 的測量資訊。執行危害識別即根據一系列的來源和方法,即使在平常期間執行 相關的保護措施,特別是對歷史事件和「沉默的證人」都視為重要指標。
2.3.1 基本資訊和方法
簡要介紹評估大規模崩移危害的準則和方法,天然災害登錄和現象圖將在 第2.3.2-2.3.4 節中介紹。
地形分析是整體策略的一部份,此策略還包括正射影像、高程模型、遙感 數據和專題地圖等,其中,可從高程模型生成坡角圖和浮雕影像(「山體陰影」
或「山體遮影」)採用更高的解析度進行地貌繪圖。
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遙感包括從太空、空中或地面遠程位置所採用的所有方法,這包括不同的物理 方法:
> 光學影像
> 雷達影像(微波)
> 鐳射影像(LIDAR)
利用光學、雷達或鐳射影像可進行衛星、空中(如小飛機、直升機、無人機)
或地表數據的收集。
「測量」一語包括用於記錄位移差異甚大的傳統和現代測量方法(如GPS、測 速儀)。在不穩的斜坡區域,所有的這些方法旨在測量位移並確定其位移速度,
地質圖是大規模崩移繪圖的重要基準,各有不同的崩移形式如滑坡和沉陷彼此 不同,
水在塊體重力崩移中扮演重要的角色,因此,需收集集水區水文地質和水文條 件相關的資訊。
鑽孔可採用岩心鑽孔,也可採用壓縮空氣或灌水進行破壞性的鑽孔作業。岩心 鑽探是確定岩石性質的唯一方法,具有取得深度和岩土特徵功能的器具,如傾 度管、伸張計和水壓計都可安裝在鑽孔中,傾度管可用於深層活動的地滑表 面,對相關的大規模崩移進行量化研究。
2.3.2 天然災害登錄
為能夠預測未來的事件,需回顧過去的歷史,天然災害登錄冊中所記錄的 過程和證詞為特定的潛在危險區提供有價值的指標,有助於估計廻歸期、定義 情境和進行損害概覽的校正。
天然災害登錄由州級政府的專家負責登錄並定期更新,聯邦當局提供標準化的 調查表格內容,用於記錄危害過程類型的雪崩、落石、滑坡、水流和沉降等狀 況。將資訊記錄在Web 數據庫(StorMe)中並集中管理,事件藉由空間來呈 現,至少應記錄關鍵過程、作用範圍、產生此狀況的時間及造成損害的程度,
氣象環境也可列入紀錄選項中,這些紀錄可能有不同程度的細節(另見「數據 建模」,如第2.3.4 節內容。)。
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圖2:天然災害登錄
Debris flows 土石流 Floods 洪水
Hillslope debris flows 坡地土石流 Landslides 山崩地滑
Rockfall (rocks 0.5-2m) 落石(岩石 0.5-2m)
Rock avalanche (boulders> 2m) 岩石雪崩(礫石> 2m) Geoportal des Kantons Bern, www.apps.be.ch/geo
2.3.3 防護工程登錄
近幾十年來,在災害發生區設置結構物,或在運移段或流出段取防護措施 的狀況下,可藉此保護大量的住宅區和運輸基礎設施。為能夠確保眾多防護結 構的長期防護效果,需進行定期控制和維護(監控結構的安全性和適用性)。 防護工程登錄是有效管理防護結構的重要工具,此登錄內容包括所述結構或屏 障的性質、位置、狀態、年齡和大小尺寸等相關的資訊。有關受保護的資產、
客戶、施工成本、維護計畫、職責等相關資訊也可記錄在系統中。聯邦當局已 就防護工程的登錄內容、結構和管理訂定相關的準則和最低要求,州級專業調 查部門需調查收集數據並定期更新登錄內容(另見「數據建模」,如2.3.4 節內 容。)。
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圖3:落石防護網
FOEN
2.3.4 現象圖
現象圖以製圖形式記錄現場觀察得知的地質地貌特徵和指標,地形分析是 事件相關的重要補充資訊,主要以製圖形式呈現事實,但也應包括必要的非判 斷性解釋內容,用於識別推估可能的危害類型(處置、釋放機制、作用方式), 現象圖的產生與危害程度無關,後者在後期才能夠確定。
地形分析基即根據過去或現在的危害過程(如倒下的巨石)其場地形態、植 被、水流條件和「沉默的目擊者」的觀察和解釋得知。這通常可用於確定事件 原因、發生機率與危害事件相關的其他重要因素(如情境定義)。
使用特殊的標準化圖例(Symbolbaukasten zur Kartierungder Phänomene BWW und BUWAL 1995)可記錄呈現危害過程及其表現形態。
> 比例:1:2,000 至 1:25,000,取決於預期用途而定。
> 更新或驗證:若出現新的危害狀況或修訂危害圖的內容。
19 圖4:現象圖
使用符號工具盒產生實例,有關滑坡符號的選擇顯示在地圖的關鍵字內容中。
Landslide, velocity >10 公分/年 地滑、速度>10 公分/年 Landslide, velocity 2–10 公分/
年 地滑、速度 2-10 公分/年 Landslide, velocity 0–2 公分/年
地滑、速度 0-2 公分/年 Flooding from torrent
洪水造成之淹水
Potential debris flow deposit 可能的土石流流堆積
Debris flow deposit 土石流流堆積 Transit zone 過渡區
Landslide, velocity >10 公分/年 地滑、速度>10 公分/年 Large scarp 崩崖
Spring 泉水
Spring, water collected 泉水集水區
Deep seated (>10 m) 深潛區(>10 公尺)
Moderate depth (2–10 m) 中深度(2- 10 公尺
危害文件管理作業的數據建模和發佈
對於直接受天然災害影響的一般人應盡可能知道這些危害所造成的危險 狀況,各州當局應藉由適當的形式向公眾提供危害狀況的相關說明文件(森 林法第15 條)。
為了便於進一步處理和交換紀錄資訊,需仔細描述地理數據讓人容易理 解。數據結構和內容需符合最低要求,此外,地理資訊法(GeoIA SR
510.62)和相關的地理資訊條例(GeoIO,SR 510.620)即要求負責的聯邦和 各州當局制定最低要求所需的地理數據模型(森林法第66a 條),根據附錄 I GeoIO,即制定聯邦法律管轄下的地質數據集,在此內容中,需發佈以下的 地址數據集,這些數據集的內容發佈在www.bafu.admin.ch/geodatenmodelle
(德語、法語)的網址上:
> 標識符 167.1「危害登錄」(天然災害登錄第 2.3.2 節內容)
> 標識符 81.2「防洪工程登錄」(防護工程登錄第 2.3.3 節內容)
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當各州開發上述資訊時,需考慮聯邦當局所開發的數據模型,這些數據模型 包括兩部份:根據地理資訊立法制定的「基本數據模型」,這是需強制制定的 資訊,但建議採用「擴充數據模型」。
進一步的資訊
> Symbolbaukasten zur Kartierung der Phänomene, BWW und BUWAL 1995
> Data models: www.bafu.admin.ch/geodatenmodelle (German, French)
2.4 現有保護措施的效果
現有的保護措施包括森林防護、施工防護工程和組織措施,進行危害評估 時,應考慮森林防護造成的影響並記錄在技術報告中(如採用Protect Bio 方法 後可能造成的影響)。
應建立防護結構提供危害預防的保護,降低危害強度或機率。但假如防護結構 和措施在發生危害事件時已達預期效果,則應確保持續降低對人命和物資的危 害風險,現在和未來需確保防護結構可發揮功能達到預期的使用壽命,在功能 評估中,應提出過載條件下的預期發揮性能,因此,防護結構的維護是首要任 務,需具有長期組織性的維護作業。
防護結構會不斷磨損,需定期檢查狀況,特別是在危險事件發生後。19 世紀和 20 世紀初的許多建物到現在已達使用壽命的終點,需加以更換。此外,許多現 有的防護結構尺寸是根據特殊危險事件罕見機率的知識和經驗基準所建造(如 1927 年至 1977 年期間)。
2.4.1 在危害評估中考慮防護結構造成的影響
當防護結構物確實可靠有效,才能考慮用在災害評估中,因為這會對後續 的空間規劃跟保護結構物設計尺寸造成影響。評估天然災害防護結構的效用包 括3 個階段:
21
> 第一階段即執行一般的評估,包括推估相關的防護措施並決定是否需進一步 再加以詳細考慮。
> 在第二階段評估措施的可靠性:考慮事項即根據結構的安全性、適用性和耐 久性(見方框2.4.2 節內容)。
> 效果評估再量化防護結構對危害過程造成的影響,評估相關強度和機率下的 不同情境。
防護措施的效果需能夠加以量化並具有適當的永久確定性(50 年),考慮防護 結構需進行整個系統的維護,特別是防護結構的維護。需定期驗證保護結構的 危害狀況,也可進行監控(見第4.10 章)。若出現故障,即無法提供防護作用 或可能產生其他危險。若單個元件無法提供其適用性,即會降低防護效果,單 個元件的故障可能導致整個防護系統功能失常時,此情況就攸關緊要。
也適用於下列的準則:
> 若評估過程中的不確定性超過措施可能造成之影響,則不考慮採用這些防護 措施。
> 通常會考慮 4 種情境:具有較大、中等和較低發生機率的情境及極低發生機 率的極端情境,還需考慮過程中的危害交互作用的狀況。
> 此措施應被視為單獨的系統與整個系統也具有相關性。
2.4.2 在危害評估中考慮組織措施
與永久結構性的措施相反的是,在危害評估中不考慮預防性的組織措施,
雖然用於監測警報的系統可降低人命(如關閉設施)和物資風險,但通常不會 對危害過程造成任何影響,換言之,在所有的狀況下都無法確保臨時措施的可 靠性和可用性,這危害圖沒有任何影響。
結構安全性
進行測試可確保結構具有足夠的承載能力,藉此承受情境所造成的影響,若 結構安全/容量不足時,即顯示此措施具有低可靠性。
適用性
22
適用性是指結構在使用期間的使用規定(如淨高)所確保的功能。
耐久性
在影響可預測的狀況下,仍應滿足措施目的要求的結構安全性和適用性 等相關要求。
可靠性
為能夠實現高度的可靠性,需符合結構安全性、適用性和耐用性(測量 完全有效)等要求,可靠性有限時,即表示該措施的效用即降低,在可靠性 低的狀況下(無效或負面影響),即可預期到措施的故障狀況。
效用評估
效用評估即根據可靠性得出可量化措施對過程所造成的影響。
進一步的資訊
> Norm SIA 260: Grundlagen der Projektierung von Tragwerken (Principles of the design of load-bearing structures)
> Norm SIA 261: Einwirkungen auf Tragwerke (Impacts on load-bearing structures)
> Norm SIA 269: Grundlagen der Erhaltung von Tragwerken (Principles of the mainte- nance of load-bearing structures)
> Norm SIA 269/1: Erhaltung von Tragwerken – Einwirkungen (Maintenance of load- bearing structures – impacts)
> Romang H. (Ed.) 2008: Wirkung von Schutzmassnahmen (Strategie Naturgefahren Schweiz), Einzelprojekt A 3 (2008). Nationale Plattform Naturgefahren PLANAT, Bern
2.5 危害評估要求
危害評估的要求隨著細節的增加而增加,根據不同尺度M1-3 分成三個等級:
第1 級:危害指數圖(近似比例 M1)
第2 級:危害圖(中等規模 M2)
第3 級:施工項目或詳細研究(詳細規模 M3)
23 M1:危害指數圖的要求
危害指數圖提供危害過程空間表現的概述內容,因此,
可顯示可能發生的危害狀況,應可顯示受到大規模崩移 影響的所有區域。危害指數圖不包括根據強度和機率所 定義的任何危害程度,僅顯示是否出現潛在危害的狀況
(是/否的分類項目)。
M1;尺度 1
M2:危害圖製作過程的要求
危害圖適用於公社和各州當今的空間規劃(土地利用規 劃),因此,應盡量準確根據危險程度劃分所使用的區 域,危害圖採用1:5,000 或 1:10,000 的比例製圖,根 據個人和特殊狀況而定(如1:2,000),也可提供更詳 細的比例值,在內容和空間解析度方面,具有5 級危害 分類的危害圖其詳細資訊的內容比危害指數圖更多。
危害圖、強度圖和相關的技術報告包括大規模崩移過程 的可能發生原因、過程、空間範圍、強度和機率等詳細 資訊,對大規模崩移危害的評估首先即根據現有危害的 文件紀錄,可推導出過程及其空間範圍的相關指示,用 於先前事件的危害評估,這些內容包括觀察、視覺文件 和測量等,將結果記錄在天然災害時間的登錄資料中並 製圖呈現。
危害圖檔案所需的文件清單:
> 天然危害登錄、事件文件紀錄(StorMe)
> 1:10,000 或更詳細的現象圖
> 防護工程登錄並評估防護結構的效用。
> 廻歸期為 30 年、100 年、300 年和極端事件所需情境 的強度圖。
> 技術報告包括所有必要的計算、模型和解釋內容。
> 在墜落和主要滑動過程中的橫截面或軌跡應附記在地 圖上。
> 危害圖包括 5 個危害等級和評估區域的週長。
M2;尺度 2
M3:施工計畫草案或詳細研究過程中之要求
需深度處理施工項目和超過危害圖詳細內容程度的複雜 M3;尺度 3
24
過程,這些詳細的研究內容可用於出現重大風險或特別 危害坡地其規劃內容的防護措施設計作業,M3 級也適 用於報告中引發爭議的複雜狀況評估作業,通常使用 1:5,000 或更大的比例來獲得詳細的地圖內容,施工項 目特別是結構措施採用1:2,000 或更大的比例圖。
關於聯邦當局補貼的施工項目(M3)的級別,需提供危 害圖(M2)的所有相關內容,還需提供其他內容並根據 具體情狀況評估成本考慮風險機率:
> 地質模型包括材料性質的決定。
> 若水的影響性很重要,則需建立水文模型。
> 關於位移、速度和剪切變形的量化資訊。
> 用於高風險的深層地滑鑽孔作業。
> 墜落過程建模的結果,包括結構測量位置的能量和彈 跳高度(防護結構的尺寸)。
> 滑動和流動過程建模。
> 量化評估防護結構的效用。
> 實施措施之前和之後的強度圖和危害圖。
2.6 危害結果圖
為能夠管理風險,首先需描述評估相關的危害狀況,危害評估的主要成果 是強度圖和危害圖,這些為後續的審查行動要求、風險分析(第3 章)和行動 計畫(第4 章)提供相關的基準,
危害圖以空間形式呈現大規模崩移的危害及對人命和物資、環境和其他價值所 造成的危害狀況,這與強度圖和其他文件構成可讓當局和受影響人員可理解危 害相關的基本先決條件,這是能夠符合檢查行動要求並採取適當措施(實施預 防措施、管理特殊事件等)的唯一途徑。
25
危害分析需公認的專家來進行,各州當局的天然災害防護辦公室負責內容 的制定,需針對許多的基準文件管理作業進行評估和調查,這些不僅涉及給定 區域中的展示過程也涉及可疑和可預期的危害過程(關於情境定義請參見第 2.10 章):
> 已記錄的事件;
> 無法證明在相關地點出現但在可比較的地區或情況中出現的事件;
> 在評估所有標準後可能出現在相關過程或區域中的事件。
危害評估過程的重要成果將在下文中簡要描述。
2.6.1 危害指數圖
危害指數圖提供危害易感狀況的概述內容,包括出現潛在威脅的區域,但 未提供危害程度任何相關的資訊(圖5),這些指數圖是針對每種類型的危害過 程單獨製作而成,可根據地球科學文獻和模型計算並使用天然災害登錄資料來 證實,可能包括與空間分界有關的不準確性,在所有的情況下都可能無法準確 指出其威脅的存在與否,這些地圖僅顯示危害的易感性而非經過驗證的事實,
危害指數圖僅用於無危害圖可用(如定居區域之外)或特定的概覽位置的狀況 下。
危害易感性與土地利用間可能存在的衝突點可從危害指數圖找出支出相對較少 的方案。
> 功能:州級結構規劃的基礎、衝突區域的確定、危害圖週邊以外規劃應用評 估的基礎、危害圖制定的優先等級設定。
> 處理深度:低深度,可能不準確未在當地進行驗證。
> 比例:1:10,000 到 1:50,000。
> 週長:通常用於州級(或地區/社區)
> 更新:定期的結構規劃
26
圖5:落石危害的危害指數圖
危害指數圖的呈現可隨狀況變化(例如,紀錄或可疑事件或模擬大規模崩移過程 等區別)。
落石可能開始發生區域 可能出現落石搬移和堆 積的區域
Waadt 州 CDN-VD 專案計畫 GEODE-DN
2.6.2 強度圖
強度圖顯示每個機率等級(高、中、低、極低)的預期危害過程強度,限 定值是用於區分每個危害過程的強度而加以定義,取決於過程而定,採用不同 的參數來估計強度(如落石過程中的能量,可參見第2.9 章。)。
因此,強度圖即構成危害圖的製作基準,但還有許多其他可能的應用。例如,
可從能量及空間分佈推導出用於防護結構尺度調整的相關資訊(能量吸收能 力、合適位置等)。
> 功能:制定危害圖和風險分析的基礎(EconoMe),用於應急計畫、當地防 護、防護措施設計的儀器。
> 內容:每種情境的 4 個強度等級(低、中、高和無危害)。
> 處理深度:高(類似危害圖)
> 比例:1:2,000 到 1:10,000(類似危害圖)
> 週長:區域、社區(不廣泛,類似危害圖。)
> 更新:類似危害圖。
27
圖6:落石強度圖 廻歸期100 年
高強度
中強度 低強度 無強度 Waadt 州 CDN-VD 專案計畫 GEODE-DN
2.6.3 危害圖
危害圖和相關的技術報告包括天然災害發生原因、過程、空間範圍、強度 和機率相關的詳細資訊(圖7),這取決於有關當局的作為,危害圖主要用於公 共土地利用計畫(地方計畫)時,應參考專家關於天然災害的考量事項,這對 規劃和強制執行地方保護和應急計畫相關的措施也很重要,但危害圖並未指出 哪些風險與所描述的過程彼此相關。
> 功能:土地利用基準、土地利用規劃中指出危害區域、指定建物法規、行動 計畫等內容。
> 內容:有關危害類型、區域的空間範圍和危害程度的準確資訊(根據強度和 機率分為5 個等級);詳細的文件管理作業。
> 處理深度:與劃界相關的高精度作業(繪圖級別)。
> 比例:1:2,000 至 1:10,000。
> 邊界:區域、社區或分區(未必是連續覆蓋的範圍,即根據指定的邊界,其 基準應盡量包括未來可能擴展的範圍和防護準備。)
> 更新:如在修訂土地利用計畫期間,當危害造成重大變化的情況下(如實施 保護措施或改變天然的先決條件後),若新的評估方法和文件管理作業可達成更 好的評估結果,應考慮下列的危害事件(來自情境或影響評估所造成的偏差)。
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圖7:落石危害的危害圖
高危害 中度危害 低危害 殘留危害 無危害 Waadt 州 CDN-VD 專案計畫 GEODE-DN
危害文件管理作業的數據建模和發佈
對於直接受天然災害影響的一般人應盡可能知道這些危害所造成的危險狀 況,各州當局應藉由適當的形式向公眾提供危害狀況的相關說明文件(森林 法第15 條)。
地質數據模型:
> 標識符為 166.1 的「危害圖」(相關的危害指數圖、強度圖和危害圖,如第 2.6.1-2.6.3 章內容。)
進一步的資訊
> Hazard maps: www.bafu.admin.ch/naturgefahren > Fachinformationen Wasser, Rutschungen, Sturz, Lawinen > Gefahrensituation und Raumnutzung >
Gefahrengrundlagen > Gefahrenkarten, Intensitätskarten und Gefahrenhinweiskarten (German, French, Italian)
> Data models: www.bafu.admin.ch/geodatenmodelle (incl. model for hazard maps, German, French, BAFU 2015)
29
2.7 使用強度機率圖進行危害評估
危害圖製作主要取決於空間規劃目標,因此,僅包括3 個危害程度和 1 個 發生機率非常低的殘留危害區。若在評估區未發現到危害或威脅時,在地圖上 將其保留為白色。根據人命和物資可能產生的影響其相關的統一標準進行分 類,旨在藉由平等的基礎評估所有的天然災害過程,這急需進行空間規劃措 施、一般情況和防護結構狀況下的比較,這些一般性的標準是針對雪崩、洪水 和大規模崩移的危害進行一致性的評估(參見BWW 等 1997 BFF 和 EISLF 1984)。
兩個強度和機率(或廻歸期)參數可用於定義各種過程的危害程度,這些參數 總結在幅度機率圖(圖8)中,也稱為「強度-機率圖」,包括用於呈現自發性大 規模崩移的9 個欄位,具有 3 個欄位(不包括機率)的圖形用於呈現永久性滑 坡和坍塌的狀況,關於永久性和自發性滑動過程的區別:
自發性過程是突發現象,即先前沒有運動或沒有這種高速度運動的跡象,自發 性運動的實例包括初始過程(第1 次發生),再度活動的過程和部份斷裂,在頭 部或前方區域出現結構鬆散並呈現增高的活動狀況,可為這些過程給出發生機 率,關於永久性的(連續)過程,即表示無需細分發生機率或機率視為100%,
永久性滑坡(加速、減速)也會出現速度上的變化,這些狀況即根據強度標準 納入評估中(圖11)。
30
圖8:永久性的過程(左)和自發性大規模崩移過程的強度機率圖(右)
處理冰崩過程即類似落石的處理過程,可使用右圖評估,附錄A2 所定義的 沉陷即視為類似永久性的滑坡來處理(即左圖)。關於坍塌和沉降(包括陷 孔),其處理可分為3 類即低、中和高度危害狀況,危害程度可藉由永久性滑 坡類比的紅色、藍色和黃色類別強度等級來加以確定,更多詳細內容可參考 第5.4 節內容。
分類顯示對人類、動物、建物、基礎設施和主要物資的危害程度,考慮到 人民安全比建物更重要的事實。
表1:危害程度的意義
關於土地利用規劃的應用,可參見附錄4(表 6)和出版物“Raumplanung und Naturgefahren”(ARE et al 2005)等內容。
危害程度 意義
紅色:高 •建物內外人員都處於危險中
•可能會快速破壞建物或:
•事件的範圍可能較小但發生事件的機率較高,在此狀況下,任 何人都處於危險之中,特別是在建物外的人更在危險中,建 物會遭受相當大的破壞或無法居住。
藍色:中 •建物內的人員面臨很小的危險或幾乎沒有風險,但在外面的人 員有危險。
•可能會對建築物造成損壞,但只要遵循施工方法相關的某些 要求,就不會在該區域內快速破壞建物。
黃色:低 •人員風險很小或沒有風險。
•可能會對建物和障礙物造成輕微損壞。
黃-白色區域:殘 留危害
•使用黃-白色區域表示發生機率非常低,黃-白色區域代表出現 殘留危害的區域。
•對參考區的指定應採用限制性的方法,應根據特定的過程和 潛在損害基準執行作業。
白色 •根據當前得知的狀況,沒有威脅或威脅可忽略不計。
31
危害程度即分別針對各個危險源和過程加以確定,這些狀況藉由指數顯示在危 害圖中。下列的縮寫用於表示大規模崩移的類型:
> 落石:SS
> 岩石雪崩(Felssturz):SF
> 岩石雪崩(Bergsturz):SB
> 淺層滑坡:RF
> 中等深度地滑:RM
> 深層地滑:RT
> 坡地土石流:HM
> 崩塌和沉陷(包括陷孔):D
可為滑坡的運動行為添加額外的指數:永久性(P)和自發性(S)。
強度機率圖中的欄位編號(圖中的數字1-9,或永久性滑坡和坍塌過程的 1-3,
見圖8。)可添加到過程的縮寫標示內容中,因此,RT8 指數即表示:具有高 強度和中等機率的深層滑坡(欄位8)。
若某個區域存在多種危害風險,則最高風險級別即適用於此危害區域的界定,
但危險等級不會疊加構成更高等級,例如:藍色用於標示坡地土石流,藍色用 於標示出滑坡區域(不是紅色),這樣做是因為每個過程的威脅通常不會增加並 可為每個過程實施防護措施,與此相反的是,在危害出現累積的狀況下,可能 造成更大的損害其風險也相對增加,此外,需根據其強度來檢查過程間的交互 作用。
2.8 機率評估標準
可藉由可用的方法為每個過程給出機率,在洪水和雪崩防護方面,「復發期」一 詞具有非常明確的意義,就大規模崩移而言,即採用「年度發生機率」一詞。
在數學上,這兩個術語是互為倒數:
Py = 年度發生機率 T = 廻歸期
年度發生機率是過去事件的統計值,0.033 的 Py 值意指如此的事件將在 1 年內出現3.3%的機率,或在 30 年期間出現 1 次的機率,在大規模崩移的區域
32
中,年度發生機率(0.033、0.01、0.003、<0.003)即類似洪水和雪崩防護的廻 歸期(30 年、100 年、300 年和> 300 年),考慮到氣候場景,預計的降水量和 強度會發生變化,溫度也會升高,應盡量考慮到這些變化及冰川和冰原地區
(例如永久凍土)的冰雪融化等狀況。
可根據年度發生機率算出某段時間(如建物的使用壽命)的發生機率:
其中: n = 期間
Py = 年度發生機率 P = 發生機率
在某些狀況下,可藉由觀察和監測來改進對大規模崩移過程的評估結果
(見第4 章),根據其動力,特別是大而深層中的岩石可提供發生機率的重要相 關資訊。
表2:發生機率和廻歸期間的對應關係 發生機率
50 年期間的發生機率 一般的發生機率
100 到 82% 高
82 到 40% 中
40 到 15% 低
< 15% 非常低
廻歸期
廻歸期的年數 一般的廻歸期
< 30 頻繁發生
30 到 100 發生頻率普通
100 到 300 罕見發生
> 300 非常罕見發生
33
2.8.1 墜落發生機率
在大規模崩移的情況下,對歷史事件的分析只能確定年度發機率提供有限 的參考依據:像是落石較小的墜落事件,對沉積區的碎片產生狀況進行分析也 是一個很好的方法,可藉由經驗來確定發生機率。相反地,若發生像岩石雪崩 較大的事件,則需根據潛在釋放區域的特徵來估計發生機率,因此,為能夠評 估發生機率,地質學家確定類似的演進過程並確定地質潰裂機制,對變化條件 的評估(冰川退縮、排水、溫度升高等)在本文也具有重要的意義。
在災害繪圖的實務中,可從不同的資訊來源推斷落石過程的發生機率:
> 對岩體破裂或加速機率的評估即根據當地或釋放區域的地質岩石來進行分 析,也稱為危害供應區,微觀結構分析和斷層或裂縫紀錄即為此階段工作內 容的一部份。
> 觀察碎片錐或沉積區域的「沉默目擊者」,在天然災害登錄資料的幫助下,可 界定落石和岩石分配機率的類別。
所有的觀察資訊都納入情境的定義內容中。
2.8.2 滑動發生機率
永久性滑坡的發生機率是1(或 100%),即表示此事件已發生,因此,建 議首先確定平均長期速度(v),藉此評估危害程度。第二步即考慮升高的速度
(vmax),速度的變化取決於不同的因素,即降水、坡度水位、深度和體積都 具有其重要性,當分析成本增加,綜合評價的可能性隨體積、深度過程和地下 水循環的增加而下降。
關於崩塌活躍的滑坡可能出現罕見的(Py = 0.01)和非常罕見的(Py = 0.003)滑動速度(vmax),需考慮不利的演進狀況或情境(自發性釋放、初次 崩移、第二次崩移、同時出現洪水和山崩地滑等),在加速過程中,地滑可能擴 張並引發先前不穩定或不活躍的岩石塊,特別是孔隙或岩層斷裂處的水壓劇增 時,可能出現地滑加速和再度活動的狀況,藉由詳細的現象圖可進行這些危害 的定位(Raetzo 和 Rickli 2007),可藉由計算和建模評估尚未滑動但處於臨界狀 態的未固結材質與滑坡不穩定發生機率(潛在滑坡)的關係。在實心岩石中,
評估需根據地質力學來進行假設。
34
當次級滑動表面在前方部位引發「自發性」破裂時,即出現活動滑坡的特殊情 況,即部份的岩塊大量加速崩移,這些快速崩移過程將在下一節中討論,評估 加速崩移的情境時,應考慮滑坡的擴張、二次滑動面的形成及差速運動的增加 等狀況。
自發性地滑會造成下列狀況:
> 淺層到深層出現旋轉或平移的地滑崩移,即迅速出現自發性崩移,無任何的 初步跡象和先前崩移事件可參考,在近年來的暴風雨中,這種自發性的過程 經常出現降水高峰後,塊體滑動體積可高達100,000m³,圖 9 中的方法適用 於確定淺層地滑(第一次崩移)的發生機率,這種滑坡會造成坡地土石流
(第二次崩移)。
> 影響高速或河流侵蝕造成陡峭滑坡面自發性滑動或脫落的部份深滑岩體,這 種岩體潰裂的可能性取決於岩土的堅固性主要的滑坡速度、水文地質條件及 下伏河道的侵蝕速率。在自發性滑動的狀況下,(新發生)次級滑動表面通 常變得活躍,在極少數的狀況下,這些過程造成的活動岩體數量可達數百萬 立方公尺,與此類事件破壞能量和對建物的影響與岩石崩塌的程度有關。
不管是否處於變化狀態,機率概念用於顯示活躍滑坡的狀況,這種滑坡再度活 動可能性明顯取決於天氣條件,例如,長時間的降水可能與積雪結合,讓滑坡 重新活動。
在先前無地滑現象的地方,其地滑過程與非活動地滑的特殊情況有關,在暴風 雨期間,山崩地滑可能自發性瞬間發生在先前未出現地滑的地方(第一次塊體 崩移),淺層滑坡的可能性可藉由現象映射、坡度、疏鬆材質分析和坡度水流條 件來加以評估(另見第2.3.4 章)。
35
2.8.3 流動過程發生機率
坡面土石流可能是初次出現(第1 次崩移)或再次出現(第 2 次崩移),因 此,釋放區的發生機率和處置方式與淺層至中深層自發性滑坡的發生機率類似
(第2.8.2 章),可能引發塊體厚度通常為 0.5-3 公尺,很少可高達 10 公尺。
藉由現場勘察模擬,即可確定碎屑斜坡的處置和受影響的過程,應在均勻地質 的測試區中進行此分析,即表示應在均勻地質或未固結的材質條件下進行此分 析,應首先考慮岩土工程的特性,對地層特徵考慮較少,下文介紹的方法(圖 9)即根據地質學和天然災害工作小組 AGN(由 FOWG 於 2004 年委託進行的 研究)的工作成果,也藉此作為評估潛在發生區岩體潰裂的參考基準,在危害 分析時,調查研究該區域以前的坡地土石流事件極為重要,若無可用的天然災 害登錄數據,也可參考鄰近地區或其他地區的數據進行地質單位近似值的比 較。
坡地土石流有5 個階段的程序可用於評估其發生機率:
確定研究區域 階段1
根據地質標準確定研究區域,旨在定義統一的基本配置區域,因 此,劃分的區域需具備均勻的地質特性疏鬆材質和基岩間應有基 本的區別,因為通常鬆散的沉積物會在基岩頂部崩移,還應考慮 岩土特徵(如粒度、摩擦角、內聚力、可塑性)。
天然危害登錄和現象圖 階段2
危害事件登錄資料提供坡地土石流和淺層滑坡的相關資訊,記錄 評估研究區域內可能發生的過去事件(地形上的「沉默目擊者」
即坡度不穩的跡象和當地人訪查紀錄)。
事件分析顯示超過70%的事件地點可建立先前發生事件相關痕跡 紀錄,因此,詳細的實地觀測對評估坡地土石流事件是必要的事 項。
確定初次地滑區域的坡度 階段3
對階段2 的結果進行統計分析,確定坡地土石流的發生頻率,可 作為其地質同質釋放區的傾角參考函數(圖10),推導出坡地土
36
石流所有釋放區的平均坡角αm 及標準差(σ),若平均坡度的統 計結果確定調查數量不足時,即可參考相鄰區域可比較的地質近 似值數據。
一般而言,坡度大於20°的試驗區存在不利的地質特徵時就可能 出現坡地土石流,在不尋常的地質狀況下,其坡度也可能小於 20°(例外情況)。
確定環境趨動因子 階段4
不同的因素促進坡地土石流的發生,應逐案根據具體情況審查這 些環境趨動因子所造成的影響,本文進行強弱區分的定性分析,
但發現並無影響,應在危害圖隨附的報告中解釋所考慮因素的評 估和加權事項,應考慮目前的滑坡活動、過去的大規模崩移和可 能的水流影響(飽和度、壓力、流動力)。
可能的環境趨動因子:
> 位於永久性滑坡的區域,由於持續運動造成的坡度和水流循環 條件的變化。
> 地形構成:例如從平坦到陡峭的地形變化(交替的坡度)或空 洞中的位置過渡演進狀況。
> 靠近滑坡表面的滲透性岩層斷裂處:下面的透水層(如岩石表 面)或岩層滲透性差嵌入多孔隙的材質。
> 水文地質條件:坡體出水口、水源、積水、岩石水流進入鬆散 材質中(特別是經過岩層裂隙的水流循環)。
> 水文條件:積水、水流進入未固結的材質、山腰區域、地表排 水和/或斜坡水流。
> 地表特徵和土地利用:開闊的土地和森林間的區別,開放的侵 蝕區、出現破壞的牧場、牛踪、森林破壞(暴風雨、樹皮甲 蟲)、不適合的林份組成(例如過度繁茂生長的森林)等。
> 人為影響:來自不透水坡面(如道路、住宅區、壓實土壤等)
的水流、飲水噴泉或泉水溢流、排水系統故障、坡度非常陡峭 等。
確定初次地滑區域的發生機率 階段5
初次發生坡地土石流的機率取決於坡度和環境趨動因子的影響,
為此可採用各種評估方法(見附錄A3)。
37
圖9:坡地土石流發生機率的判定程序階段 為能夠確定危害程度需採用其他的強度標準(見第2.9 章)。
其他方法可用於比較紀錄完整的地區,用於判定事件發生的區域,建模可用於 發生階段特別是用於某些特定對象的評估。
38
圖10:釋放區內每個梯度等級的淺層地滑百分比
數據取自Appenzell、Napf、Sachseln、Entlebuch 和 Prättigau(Raetzo 和 Rickli 2007),在各種情況下,坡度數據取自暴風雨後的調查結果,節 085 所 有滑坡的平均值約為32°,坡度分散範圍約 16°至 57°,例如,在磨拉的岩層 中,在臨界坡度超過22°和環境趨動因子的明顯影響下,可能會出現危害威 脅,在某些地區,各別的危害別事件會發生在坡度小於20°的斜坡上。
2.9 強度評估標準
根據各種過程的作用機制,將強度值定義為高、中、低的強度等級,相關 的量化標準通常意指是過程活躍或出現風險的區域(可能出現損害),高強度出 現300kJ 的能量值,即為實心岩體和坡壁強化的阻抗極限值,但此類的量化資 訊並非適用於各種情況,或其空間解析度可能不理想,在這些情況下,有關當 局和專家應負責提出適當的假設和簡化內容。
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圖11:確定強度的標準 下列的文字框中即標示縮寫、說明和註釋內容:
E = 動能[kJ]
V = 平均(長期)滑動速度[cm /year]
Vmax = 最大滑動速度[公分/年]
D = 建物使用壽命內的差異運動[cm/10 m]
T = 滑動面深度,滑坡深度[m]。
M = 可崩移塊體的厚度(潛勢)[m]
h = 坡地土石流或山崩地滑(土石流高度)堆積高度[m]
40 E = 動能[kJ]
> 30 kJ 可被橡木材質的鐵路枕木所吸收。
> 300 kJ 可藉由大量鐵材加固的混凝土牆所吸收。
> E> 300 kJ 在無特殊加固的情況下,無法被混凝土牆所吸收。
Vmax = 最大滑動速度[公分/年]
滑坡加速導致更大的危險,危險程度更高,Vvmax 藉由加速階段或岩體重新 活動後達到的最大活動的速度來加以定義。定義:Vmax30 意指具有 30 年廻 歸期的事件,Vmax100 是指 100 年廻歸期事件或 100 年的廻歸期;Vmax300 意指廻歸期為300 年的事件。
> 從某個強度等級(短箭頭標示)改變滑動速度(Vmax):Vmax30 > 20 公 分/年或 Vmax100 > 約 40 公分/年或 Vmax300 > 約 50 公分/年。
> 從兩個強度等級造成從低強度到高強度(長箭頭、高 Vmax 值)的活動速 度(Vmax)變化:Vmax30 > 約 50 公分/年或 Vmax100 > 約 70 公分/年或 Vmax300 > 約 80 公分/年。
若在季度內測量其加速度,則應算出其對應的年度速度:測量的季度崩移速 度乘以4 即可得出對應的年崩移速度,此計算方法也可用於算出半年或 3 個 季度期間的速度。
在區域範圍內的危害圖圖(M2)中,V 和 Vmax 的精確測量值通常難獲得,
此外,大地測量數據和對應的資訊內容未必適用於詳細的研究(M3 級)或已 知的地滑分析中,州級和聯邦當局的測量員可能提供大地測量的數據和速度
(另見FOEN 的 INSAR 數據),考慮到氣候變遷的影響,潛在加速度可視為 一種無法獲得測量數據的情境,可能出現的再次活動和加速可能受到降水、
融雪、地下水流和侵蝕過程(如山崩地滑基部的侵蝕)的影響,建情境時需 說明其理由。
D = 差異性崩移
差異性崩移是根據10 公尺[cm/10 m]的平均寬度以公分為單位測量的絕對差動 距離,這與剪切力、差異值與受影響建物的使用持續時間具有相關性,也與 與建物結構的安全性和適用性有關(如約50 年的期間)。
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> 強度等級變化的差異性崩移(短箭頭):D = 2-10 公分/10 m。
> 兩種強度等級變化的差異性崩移(長箭頭、大 D 值或 DD 值):D > 10 公 分/10 m。
T = 滑動面的深度、滑坡深度
相關的(最上面)滑動面需至少低於地面30 m 才能進行降級,降級(降低 1 個強度等級)只有在同時滿足以下三個條件時才會出現:
1. 巨大而且深的具凝聚性滑動塊體
2. 現象上均質的區域且無較高的二次滑動區域 3. 由大地測量佐證得知時間上均勻移動性質。
若符合條件1-3 時,具有地滑坡面特性的強度只能在 20 公分/年的最高速度 下進行降級。
崩塌和下沉
> 在陷孔擴散分佈的情況下,可在大範圍的危害圖上輸入易溶地層的相關資 料。可能出現下沉危害→低危害區(黃色)
> 現場檢測到空間範圍的明確指標,則塌陷和沉降(如在陷孔中)屬中等強 度,岩溶地層的溶解過程導致沉降,沉降可能是快速或非常緩慢,在此情況 下,此區域即分類為具有中等危害程度(藍色)。
> 出現明顯的坍塌危害,可標示爲高強度和受到相當大威脅的區域(紅色),
例如,石膏形成物非常容易溶解或造成陷孔。
若具有不同岩性和良好的承載力(如厚實的冰磧覆蓋層),則坍塌危險隨著第 四紀覆蓋層的厚度而下降。
危害評估應包括所有的陷孔週邊區域,可再另外標示出1 個危險區域,藉此 防止下沉區邊緣出現二次沉陷的不穩狀況,經常出現陷孔的區域通常會聚集 在一起。
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2.9.1 墜落過程的強度和損害概況
岩石和巨石的彈跳會造成相當大的破壞,建物的結構元 件和磚石或屋頂中的孔洞大裂縫可導致部份或完全坍塌,即 使在建物內,人類和動物也面臨嚴重威脅,建物的倒塌會威 脅人命,維修成本會非常高,結構損壞的範圍通常非常大,
造成不可避免的建物破壞,沉降物的沉積會導致水道淤積,
若在新建大壩後面形成湖泊,則大壩穩定性變差。在大壩出 現不穩或侵蝕的過程中,洪水和大規模的河道土石流可能威 脅下游區域,地上的基礎設施(如道路、電力線)也可能被 岩體墜落所直接損壞和阻擋。
高強度
取決於結構質量而定,岩石的彈跳會造成大幅度的破壞 但不會影響建物的穩定性(若建物設計可承受此壓力時),門 扇可能嚴重受損或毀壞,建物內的人類和動物幾乎沒有危險 性,但損害影響住宅品質,通常會按照毀損狀況各有不同的 維修成本,掉落的材質沉積可導緻小溪流的阻塞,道路和架 空的電力線路可能會受損並暫時中斷其功能。
中強度
墜落過程可能造成砌築體出現潰裂,建物內的人類和動 物通常不會受到威脅,但低度的岩石墜落過程中,建物外的 人畜會受到威脅,落石擊中頭部可能產生致命的後果。
低強度
2.9.2 滑動過程的強度和損害概況
地形的強烈變化導致地基相當大的差異性崩移,即明顯 損害建物的穩定性,由於建物結構部件出現裂縫、沉降和傾 斜現象,可能發生部份或全部的坍塌,門窗無法使用,建物 內的人類和動物幾乎沒有危險性,但崩塌可能造成致命的危 險,只能面對相當高的維修成本。結構損壞的範圍通常非常 大,即無可避免需拆除建物,基礎設施嚴重受損(如道路堵 塞),電纜斷裂,水道可能阻塞。
高強度
地層崩移可能出現牆壁裂縫,但不會影響建物的結構穩 定性,接頭的密封功能和不同結構部件間的連結受損,門窗 阻塞,對建物內的人畜沒有直接的危險性,但損害會影響住 宅品質,對基礎設施會造成損害(如道路、地上和地下電力 纜線的變形),排水道可能阻塞或破裂。
中強度
輕微的地層崩移可能造成輕微的損壞,建物的穩定性不 受到損害,較大的穩定結構體通常不受影響,由於地形變 化,建物可能傾斜,對建物內的人畜沒有危險性。
低強度
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2.9.3 流動過程的強度和損害概況
目前的實務即根據過去多年的經驗,採用可崩移的塊體(M)厚度和沉積 物厚度(h)參數來評估流動過程的強度,如同雪崩一樣,預期將來會考慮其他 參數如衝擊壓力。
強度等級說明如下:
將大量碎屑、泥漿、木材與水混合在建物結構部件上的 彈跳可能導致嚴重的結構損壞或突然破壞,因為建物崩塌和 洪水危害,人畜會面臨相當大的危險,坡地土石流可穿透建 物(穿透門窗、玻璃幕牆和結構薄弱點)並危害人命,維修 成本會非常高,大面積的侵蝕、碎片沉積和洪水造成地形大 幅變化,導致基礎設施(道路、電線)的功能中斷或破壞。
高強度
雖然是較淺層的崩移,崩移的坡地土石流仍有其危險 性,因為這會帶來碎屑,岩石、巨石和穿透的水流彈跳會對 建物外殼和內部造成損害,但不會損害其整體的穩定性,坡 地土石流可穿透築物並威脅人命(穿透門窗、玻璃幕牆或結 構弱點),建物外的人畜會面臨危險,住宅品質可能會嚴重受 損,通常會按照毀損狀況各有不同的維修成本,土石、泥土 和木材的沉積會造成破壞和阻塞,尤其是地上的基礎設施
(如道路),通道、管道和排水道可能阻塞。
中強度
由於狹窄和停止崩移的碎塊的阻擋,穿透的水流幾乎只 在坡地土石流的逕流區內流動,建物圍護結構或其內部受到 輕微的損壞,穩定性不受到任何影響。
低強度
2.10 情境定義
情境意指未來事件可能發生的狀況,但大規模崩移實際上會出乎意料不斷 影響特定區域,在某個事件中,可想像其非常不同的受災結果,這些受災結果 可能加劇、突然改變或與出乎預料。
由於此類過程的種類繁多複雜,因此需採用情境預設進行危害評估作業,為每 個情境給出機率。
這些情境還在穩定或未受災的區域中呈現發生過程和空間範圍的相關組合,例 如,洪流的橫向侵蝕導致引發滑坡形成大壩阻擋水流,當大壩突然斷裂,大量
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的固體物或變成碎片向下流動,2005 年暴風雨期間的 Brienz 土石流就是受到塊 體崩移嚴重的影響。
2.10.1 準備情境
不預設立場對情境設定很重要,在沒有任何理由的情況下,甚至無法排除 不太可能發生的事件過程,如2005 年 8 月的洪水事件,應考慮超出當地經驗的 事件設限閥值、過程變化和序列(「思考無法想像的災變狀況」),因此,應考慮 非常不可能發生的災難情境或過程。
這些災難情境需具備足夠的代表性,可用於公開說明展示所有可能發生的災難 問題,應充份考慮對潛在危害的可能影響,事件歷程也攸關緊要。
2.10.2 選擇情境
雖然有詳實的科學文獻資料,但良好的估算模型、技術工具和危害評估品 質的明確理解也是非常重要,在實務中出現的問題就是這些情境對受災區域應 有足夠的代表性,因此,即可作為危害評估和措施規劃的堅實參考基準。
選擇或省略情境的論證和動機需藉由日後可理解的方式加以記錄,因此,確定 發生機率和滑坡、落石和坡地土石流強度都需要高品質深入理解的參考文件
(見上一節內容)。
定性考慮對危害評估與計算也同樣重要,因此,需詳細說明技術報告的內容,
紀錄內容也需考慮日後無法讓人理解其內容的可能因素。
情境選擇也伴隨著不確定性,處理不確定性的方法將在下節內容中說明。
2.11 處理不確定性
關於天然災害的過程、強度和發生機率的確定程度,這基本上與不確定性 具有相關性。此外,當事件發生的狀況超出以前的經驗範圍,這些不確定性就 增加,現有的不確定性導致危害評估和行動計畫也不準確,對所有參與者的自