2014年8月28日 星期四

廣島土砂災害的原因,真的是如媒體報導的「管流(Pipe flow)」造成的嗎?

今天看到日本土木學會FB分享的一則新聞報導,主要在討論這次廣島土砂災害的災害發生原因。
https://www.youtube.com/watch?v=_8uwXJ-kkdY

裡頭提到二個重點:

一、在崩塌源頭發現許多直徑3-4cm 的孔穴,疑為管流(Pipe flow)造成,進而造成崩塌。

二、土砂量約600立方米,以秒速20~40m的速度直衝而下









老實說,我不太認同「管流(Pipe flow)可能是造成崩塌主因的說法,我的想法如下:

一、請注意,影片37"~50"的畫面,所謂管流的通道,明顯有樹根存在。亦即這個管流的位置可能是沿著樹根的橫向通道。

台大森林系的梁偉立教授在2011年的林業研究專訊中,有一篇文章提到一個觀點很有趣,
 我們過度期待了森林在抑制崩塌的功能嗎?
http://homepage.ntu.edu.tw/~liangwl/pdf/forestry%20research%20newsletter.pdf

裡頭提到了降雨期間存在於樹木下坡側土壤內的「棲止水」,亦為造成崩塌的原因之一。

其中有關棲止水的形成,有一個分解圖說,請另參這篇http://homepage.ntu.edu.tw/~liangwl/pdf/animation%20publish.pdf

此外,由於棲止水多由「幹流水」而來,且幹流水除以垂直方向向下滲流外,也會沿著根生孔隙往水平方向移動(如上圖左側藍色部份)。

針對此部份,梁教授也做過一些現場實驗,用藍色的溶液澆在樹幹上,之後再開挖,如下圖,可以明顯看到沿著根部的方向,有藍色溶液的痕跡。這個實驗也發表在期刊上。

Wei-Li Liang*, Ken’ichirou Kosugi, and Takahisa Mizuyama. 2011. Soil water dynamics around a tree on a hillslope with or without rainwater supplied by stemflow. Water Resources Research, 47, W02541.doi:10.1029/2010WR009856 (EOS 92(20) report)


所以,我的看法是,影片37"~50"的畫面,所謂管流的通道,其實只是根生孔隙在「棲止水」生成過程中被擴大的結果。

二、我個人認為,真正崩塌發生的原因,比較可能是因為降雨入滲至土層的水份持續向下入滲,當向下入滲的水流通道與根生孔隙週邊的棲止水(位置約在地表下1~1.5m)貫通時,水壓力大幅上昇,進而造成崩塌

三、至於未來如何避免棲止水造成坡面安定性降低的問題,也許必須考量樹種、根系、種植位置等因素,此部份非我所長,也許尚待森林系的老師們進一步探究。

四、最後,對於速度高達20~40m/s (即時速約72~144km/h)的土石流流速,我實在有點難以想像~~~~ 這速度真的快的超乎尋常~~~ 不知是如何評估出來的~~ @@


補充:針對災因的部份,交通大學土木系的單信瑜教授的看法也很值得參考,在取得同意後,於此一併臚列供參。

單:「如果在極淺層土壤下是透水性較低的土壤(亦即下滑的土體與未滑動的土體之間),降雨量大時,水的滲流將會是平行於坡面(介面)往坡下的滲流速度較垂直入滲快。(亦有可能如你所說,有植物根系的部分土壤有孔穴或較為疏鬆,透水性較高,或形成綿密的透水通道網路)水會選擇「容易走的路」。若然,則就是形成幾乎平行於坡面的滲流。簡單的無限邊坡分析,有平行於坡面滲流時,邊坡穩定安全係數是沒有滲流時的一半。土壤原本因非飽和時毛細力造成的apparent cohesion也因為雨水入滲土壤飽和度提高甚至於接近飽和而消失。那就真的是Cohesionless soil無限邊坡分析模型的狀態了。」

我:「依據現場的調查,該處表層土壤為風化的花崗岩,基岩則為透水性較低的花崗岩(日本這種地質還蠻普遍的),所以水平方向的滲流速度有可能比垂直方向快。單老師用無限邊坡具平行滲流的分析方法解釋,簡單易懂,受教了~~ 」

2014年8月21日 星期四

半夜豪雨致災,該前往指定避難所? 還是於自宅2樓以上垂直避難?

理想的疏散,當然是希望在風雨不大時,於白天順利完成,但類似像這種半夜突發性的豪雨,真的很難作到事前疏散。所以岩手大學井良沢教授建議,次佳的選擇為:

「如遇疏散困難情況,無法前往指定避難所時,宜在自家2樓以上,遠離山壁側之房間避難,就近在附近2樓以上之堅固建築物內避難。」

事實上,在降雨期間,路面積水及夜間視線不佳的情況下,冒然前往距離較遠的指定避難處所,可能反而提高傷亡風險。因此,就近緊急避難,反而成為近年來日本在檢討水災及土砂災害時強調的重點。

甚至,日本在2013年6月,已將其「災害對策基本法」對「避難」的定義作了重大的修正~~
詳前文


但是我也憺心,如果防災宣導時強調這塊,會不會造成民眾更不願配合疏散?

倒是像台灣新北市有些高樓層的集合住宅位在土石流潛勢區內,政策上保全對象的計算方式也許該作些調整。


相關新聞。

<土砂災害>避難が難しい場合、がけから離れた部屋や2階へ

http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20140820-00000072-mai-soci

<土砂災害>避難が難しい場合、がけから離れた部屋や2階へ

毎日新聞 8月20日(水)19時54分配信
 大規模な被害が出た広島県での土砂災害では、未明の短時間に豪雨が集中し、土石流や土砂崩れが起きた。政府広報オンラインのホームページでは、土石流の前兆現象として、山鳴りがする▽急に川の水が濁り、流木が混ざり始める▽腐った土の匂いがする--などが挙げられている。

【自然の脅威】豪雨で流された車両と冠水した道路の写真

 ただ、岩手大の井良沢(いらさわ)道也教授(砂防学)は「前兆現象に気付くことができるのは、よほど条件がいい時だ」と指摘する。今回は未明の時間帯に大雨が降った。井良沢教授は「外に出て周囲の様子を見ようとしても、非常に視界が悪い状態だったと思われ、最も避難しにくいケースだった」と話す。

 政府広報オンラインでは、避難が難しい場合の次善の策として、「近くの頑丈な建物の2階以上に緊急避難するか、それも難しい場合は家の中でより安全な場所(がけから離れた部屋や2階など)への避難」を挙げている。

 今回、土砂災害が発生した現場は「土砂災害危険箇所」とされていた地区もあった。井良沢教授は「普段から自宅の危険度を認識していることも必要だ」と話している。【遠藤孝康】

 【土砂災害から身を守るためには】

▽自宅が土砂災害危険箇所にあたるかどうかを、国土交通省のホームページ(HP)や自治体への問い合わせで普段から確認しておく

▽雨が降り出したら、テレビやラジオ、インターネットで土砂災害警戒情報に注意する

▽前兆現象に注意する

 <土石流の場合>

・山鳴りがする

・川の水が濁り、流木が混ざり始める

・腐った土の匂いがする

・降雨が続くのに川の水位が下がる

・立木が裂ける音や石がぶつかり合う音が聞こえる

▽土砂災害警戒情報が発表されたら早めに近くの避難場所など安全な場所に避難する

※避難場所への移動が難しい場合には

・近くの頑丈な建物の2階以上に緊急避難する

・家の中でより安全な場所(がけから離れた部屋や2階など)に避難

政府広報オンラインのホームページから

2014年8月20日 星期三

20140820廣島市安佐南区土砂災害紀實及初步分析

一、災情概要:

 廣島縣廣島市的安佐南區與安佐北區8月20日凌晨豪雨成災,從南到北約15公里有10多處發生土石流或崩塌壓毀民宅,造成74人死亡,44人受傷,其中包含1名消防人員在救出5人後被土石流活埋。
廣島市消防局表示,安佐南區山本、綠井、八木及安佐北區與太田川之間,南北走向的帶狀地區是住宅區,山谷間地區多處發生土石流、壓毀民宅。根谷川一度氾濫。
土砂流出量約50萬方,約需8萬台卡車載運,是日本有史以來單一災區土砂流出量最多的淺層崩塌災害,去年(2013)10月發生的伊豆大島災害土砂流出量為17萬方(http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20140824-00000516-san-soci)。
(註:2009年小林村深層崩塌之土方量為2700萬方,Wu, C.H., Chen, S.C., and Chou,H.T. (2011). “Geomorphologic characteristics of catastrophic landslides during typhoon Morakot in the Kaoping Watershed, Taiwan.” Engineering Geology, 123(1-2), 13-21.)



(主要災害地點坐標: 34°28'55.34"北,132°29'15.50"東)


二、降雨情形

    大雨警報發布:8/19 21:25
    土砂災害警戒情報發布:8/20 01:15
    消防局接獲2人遭活埋通報:8‧20 03:20
    最大降雨集中在8/20 2:00~4:00間,二小時就累積超過160mm。
    廣島市於清晨4時20分許發布疏散令,但為時已晚,災害已經發生。  
    
     註:這次的降雨型態跟7月9日發生在長野県木曽郡南木曽町的土石流案例類似(詳前文),都是短時間內的強降雨致災。只是長野縣是發生在下午,但這次發生在深夜。老實說,這種發生在深夜突然3小時內就下了200mm的降雨,不論是在警戒發布或是執行通報及疏散上,真很難處理~~ 偏偏這幾年日本連續發生過好幾次這樣的案例,例如去年的伊豆大島災害也是如此~~~


降雨及災害地點之空間對照:資料來源:京都大学防災研究所 地盤災害研究部門 松四雄騎
http://www.slope.dpri.kyoto-u.ac.jp/disaster_reports/20140820Hiroshima/201408Hiroshima_Rep2.html


三、災區影像

(一)空拍
國土地理院(GIS架構,操作方便,大推)
主頁:http://www.gsi.go.jp/kibanjoho/kibanjoho60024.html
GIS:http://portal.cyberjapan.jp/site/mapuse4/?lat=34.470874&lon=132.498272&z=13&did=std&tab=3&lkey1=naname1408ooame_hiroshima_1&lopa1=1#lat=34.47087&lon=132.49827&z=13&did=std&tab=3&lkey1=naname1408ooame_hiroshima_1&lopa1=1&zoom=13&layers=BTTTTT
土砂流出範圍數化結果http://www.gsi.go.jp/common/000094873.pdf
由上面的土砂流出範圍圖與後面的土石流危險溪流圖,可以看到災害範圍比預期要大

アジア航測株式會社 (畫質最優,14張)
http://www.ajiko.co.jp/article/detail/ID4ZQNXTHCH/

國際航業株氏會社航拍照片(計22張)
http://www.kkc.co.jp/service/bousai/csr/disaster/201408_hiroshima/index.html

株式会社パスコ 航拍照片(計6張)
http://www.pasco.co.jp/disaster_info/140820/

空拍影片
http://www.jiji.com/jc/movie?p=mov211-movie03&rel=y

(二)地面
〔写真特集〕広島で土砂崩れ
http://www.jiji.com/jc/d4?p=hsm820&d=d4_kk

http://www.ibtimes.co.uk/landslide-slams-into-hiroshima-western-japan-after-months-rain-overnight-1461862

四、災害潛勢資料

依據廣島縣土砂災害危險箇所查詢的結果,受災地點已被劃入土石流危險溪流及急傾斜地的影響範圍內(即土砂災害危險箇所)。但是,尚未完成「土砂災害防止法」規定要劃設的土砂災害警戒區及特別警戒區(相關新聞:<広島豪雨>土砂災害、警戒区域に未指定)

註:有關「土砂災害危險箇所「及「土砂災害警戒區及特別警戒區」之差異,詳參前文
http://www.sabo.pref.hiroshima.lg.jp/portal/map/kiken.aspx



順便一提,廣島縣的防災入口網站,內容相當完整,且同時設有多語版本,值得國內縣市政府參考。
http://www.bousai.pref.hiroshima.jp/hdis/


五、歷史災例

   (一)1999年6月29日広島市安佐北区豪雨土砂災害造成31人死亡,1人失蹤,震驚日本社會,也促成2000年「土砂災害防止法」的立法。
這次在広島市安佐南区傷亡的人數更多,後續效應尚待觀察。

   (二)1999年8月日本土木學會的調查報告指出,該地區許多社區蓋在人為削平的坡地上,土砂災害風險極高。
1999年當時的調查報告在此
http://www.jsce.or.jp/report/02/01/sokuho.htm

註1:這次的災害地點,除了上述的問題外,社區蓋在谷口上,可能才是這次傷亡慘重的原因之一。

註2:相關報道

広島豪雨:「危険な住宅地」土木学会が警告

http://mainichi.jp/select/news/20140820k0000e040234000c.html


(三)1999年6月及2014年8月災害範圍比較圖。相較而言,本次災害分布範圍雖然較小,但因落在人口密集地區,因此災情比1999年更加嚴重。
資料來源:京都大学防災研究所 地盤災害研究部門 千木良雅弘・松四雄騎
http://www.slope.dpri.kyoto-u.ac.jp/disaster_reports/20140820Hiroshima/201408Hiroshima_Rep1.html


六、開發歷程(歷史空拍影像)

資料來源:國土地理院  http://portal.cyberjapan.jp/site/mapuse4/#zoom=17&lat=34.48053&lon=132.48969&layers=BTTTFFFFFFFFFFFFT

(一)1974~1978:斜面週邊已有建築,但谷口處尚未有建物。



(二)1979~1983年:谷口處已有建物

(三)1988-1990年:建物有改建過,且幾乎已與災害前相同。


七、應變計劃與實際作為

http://mainichi.jp/graph/2014/08/23/20140823ddm003040145000c/001.html
 


補充:
2014/10/09 砂防部的廣島土砂災害應變報告
http://www.mlit.go.jp/river/sabo/H26_hiroshima/141009_hiroshimadosekiryu.pdf

相關網頁
http://www.mlit.go.jp/river/sabo/H26_hiroshima/h26_hiroshima.html