颱風季節之回顧與省思

前言

每年七、八月間是颱風肆虐的季節,強烈颱風除了會造成嚴重的風災外,所夾帶之豪雨有時會造成毀滅性之水患,甚至在九月間所發生的「九月颱」,亦不例外。目前適逢颱風季,令人勾起八八勘災的回憶與省思。

莫拉克颱風與水患

回顧六年前的8月8日,莫拉克颱風在台灣中南部持續降下超大豪雨,在短短三~五天內之降雨量,居然高達約2,500公釐,幾乎將整年之雨量一次下光,除了造成平地之洪水氾濫外,台灣中南部斷橋無數,主要斷橋包括台21線南投水里壽山橋、新安橋、台3線高雄旗山新旗尾橋、台17線高雄林園雙園大橋、台21線高雄那瑪夏民族橋、台27線高雄六龜大津橋、台27甲線高雄六龜大橋、台28線高雄旗山旗尾橋、台24線屏東霧台一號橋、台鐵屏東林邊溪橋、台鐵南迴太麻里三號橋、太麻里四號橋、台鐵花東鹿野溪橋等,災情十分慘重。

8月10日上班時,高雄與屏東之間的八座橋梁,僅剩高屏大橋與斜張橋可通行,其他橋梁水勢凶猛,岌岌可危,雙園大橋更是攔腰折斷。照片1為沖毀後之林邊溪鐵路橋,照片2為沖毀之六龜大橋。南台灣包括244所國中小、93所高中職及9所大專院校等,嚴重受創,成為史上有名之「八八水災」。

 

照片1  八八水災沖毀之鐵路橋

照片2   八八水災沖毀之六龜大橋

 

照片3  大地震後之光禿山頭

 

就人員傷亡而言,災情最殘酷者,莫過於「小林村」之毀滅。台灣之地震頻繁,地殼振動不停。整個中央山脈,經過九二一地震之肆虐後,地質更是嚴重鬆動,許多山區呈現光禿禿的一片,山頭綠油油之樹木卻寸草不留,見照片3,地震之威力可見一斑。在鬆動的山區,降下豪大雨時,如果降雨延時甚久,山頭水量又未及時宣洩,則大量之雨水滲入山頭,儼然成為水柱,雨勢愈大水柱愈深,其所衍生之側向水壓力亦愈大。若山頭之土質無法抵擋側向水壓,勢必造成土石流或邊坡滑動,甚至於山崩,居住於山腳下之村落容易遭致掩埋,如圖1。

豪大雨與山崩

1之示意可用簡易之土壤力學說明,假設山頭之水柱高度為h,水柱之最大水壓力為γwh,總水頭作用力為=0.5γwh2,即總水頭作用力與水柱高度之2次方成比例。換言之,若水頭高度增加2倍時,總水頭作用力將迅速增加至4倍,水頭作用力之增加十分神速。按照土坡穩定原理,土坡之滑動面為圓弧面(sliding circle),造成滑動的動力包括滑動面上方之土壤自重W與水柱側向推力P,抵抗滑動之阻力則為滑動面之土壤抗剪強度s(假設為定數),若滑動面之弧形半徑為r,其圓心與夾角分別為o與α,則外力力矩Me與抵抗力矩Mr之大小分別為:

式中e與g分別為土壤重力與水柱推力距離o點之距離,S.F.(safety factor)為邊坡穩定之安全係數。當M>M時,山頭即會滑動坍塌或崩壞而造成嚴重損害。一般之安全係數至少應為1.25以上。

期盼與建議

俗言道,天有不測風雲,人有旦夕福禍。而上天有好生之德,天然的涼風雨水,都是人們賴以生存的必需品,人們如果善加利用,可藉以發電充實能源。但過量之「風」、「水」,則必須防範其所造成之災害。民國66年7月25日賽洛瑪颱風行經高雄港時,港區8部貨櫃起重機全部遭殃,也重創了許多工業廠房,改變了台灣的工業生態,石棉瓦浪板建材因而沒落,彩色鋼浪板成為新興行業。最近台南曾發現罕見且令人難以捉摸的颶風(hurricane or tornado),造成了不少的損害。無論颱風或颶風,其威力與性質瞬息萬變,均令人難以捉摸,值得工程人員探討防範。

其實,正常之雨水會帶給人們許多貢獻,善加儲存與引導,非但可以發電、灌溉,尚能治理洪水,台灣優良的地形,應確實作好水庫與河川之整治與疏浚工作,如果讓珍貴的雨水平白流失,實暴殄天物;相對於缺水時期忍痛採取限水措施,不啻是一大諷刺。目前為颱風之高峰期,殷盼平地與山區之居民,均能確實做好防颱與防洪措施;如果風險較高之山麓地區,遇有超大豪雨警報時,應作必要之疏散與遷徙,以防災害發生。

【參考文獻】

1.游啟亨(1966)。土壤力學與基礎工程學,大明印刷局。

2.陳純森(2009年)。八八水災鋼橋重建探討,中華民國鋼結構協會研討會。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】


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