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全球首創堰塞壩潰決實驗 中興大學搶防災避難時機

大成報/ 2012.12.15 00:00
【記者黃義雄/綜合報導】國立中興大學惠蓀林場試驗站為全世界首創可調整流量進行原型觀測實驗的研究站,其利用農田水利灌溉渠道的補注,可藉以調整溪流流量,進行堰塞壩潰決試驗,並由記錄堰塞壩體的不同潰決型式,如溢流侵蝕、滑動崩決和溯源漸進潰決的過程,從而掌握各階段的破壞機制,以做為未來各項防災治理措施及避難時機的依據。

國科會副主委牟中原與奧地利、日本及臺灣等20多位學者,於日前應邀齊集惠蓀林場蘭島溪(世界首創可調整流量的之現場土石流觀測站)觀察堰塞壩潰決試驗。此次堰塞壩潰決試驗由國立中興大學水土保持學系兼農業暨自然資源學院院長陳樹群特聘教授率領的研究團隊所主持,研究團隊利用人工堆置土壩並配合南投農田水利會水圳排水路進行堰塞壩潰決試驗,以取得堰塞壩潰決等現場影像,及堰塞壩潰決前後的河川流量、水位、地下水變化、濃度、地表震動訊號及大地電場變化等即時資訊。這些珍貴的實測資料不僅有助於各項堰塞壩潰壩學理的發展,在防災應變方面,尤能在災害未發生時,掌握現場可能變異的即時資訊,可以大幅提升防災應變的減災、避災能力。

惠蓀研究站建置於南投縣仁愛鄉惠蓀林場,屬於北港溪流域,區域中有南投縣DF001(蘭島溪)、南投縣DF002等土石流潛勢溪流,其中蘭島溪的崩塌情形最為嚴重。研究站所處的土石流潛勢溪流長度約2,792公尺,蘭島溪集水區坡度則多介於44~55度之間。

歷年颱風雨災造成惠蓀林場兩條土石流潛勢溪流嚴重的土石流災害,如民國90年桃芝颱風造成一、二號橋被土石流淹沒、三至五林班及九至一二林班林道嚴重坍方、蘭島溪(二號橋)攔砂壩全部遭土石流淤積。民國93年敏督利颱風時,大量土石流順流而下,除掩蓋過惠蓀一號橋與二號橋橋面,並阻斷投80線的道路交通;此外大量土砂更阻塞原有河道,造成河床改道而致使大量土砂衝入咖啡園區中。

在國科會與某電子公司提供經費支持下,研究團隊於中興大學惠蓀試驗林場的蘭島溪(投縣DF001)所建立的研究站除了具備試驗站可進行堰塞湖潰決現場試驗外並建置有觀測站,於土石流潛勢溪流的適當區段設置先進量測儀器,如CCD攝影機、地聲檢知器、鋼索檢知器、雨量計、水位計及高效率傳輸介面,可以對土石流發生、運動、堆積及其通過各種工程構造物的行為變化,藉由現地的即時觀測與紀錄,深入了解土石流。

研究站自民國99年5月開始規劃,8月完工,9月開始運作,透過觀測系統的建置,蒐集相關觀測資料至今已有相當豐碩的成果,如:民國100年5月、9月與11月因豪大雨導致堰塞湖試驗土壩的潰決,CCD 影像、雨量、水位等資料皆有完整紀錄。期望未來經由觀察並研究了解堰塞壩潰決的機制,可將堰塞壩災害的危機化為堰塞壩研究的轉機,以達到堰塞壩防災、減災及避災的目的。

目前整套系統的設置與觀測也皆將維護當地環境生態與自然景觀納入考量,結果也非常良好。由於觀測站可利用農田水利會灌溉渠道以調整溪流流量,是為全世界首創可調整流量進行原型觀測實驗的研究站,未來將利用該觀測系統配合現地試驗研究,預計可獲得土石流運動力學、堰塞湖破壞機制、坡地災害、監測儀器、減災工法、防災管理等研究成果與資料,為國內坡地災害提供更精進的建議與管理方式。

圖上:興大團隊在惠蓀林場舉行堰塞壩潰決實驗,湍急的河水沖垮堰塞壩景觀一。

圖下:興大團隊在惠蓀林場舉行堰塞壩潰決實驗,湍急的河水沖垮堰塞壩景觀二。(圖:教育部提供。記者/黃義雄翻攝)

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