2014 尼泊爾滿卡村(Mankha)山崩及堰塞湖災害(8月)

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每年6至9月是尼泊爾(Nepal)的雨季,脆弱的地質環境,加上連場暴雨,常導致大規模的洪水、土石流及山崩的侵襲。2014年8月2日凌晨,位於尼泊爾中部辛胡帕疇區(Sindhupalchowk),距離首都加德滿都約60公里的滿卡村(Mankha),發生了大規模的山崩,總死亡人數達156人,是尼泊爾近年來最嚴重的一次災情。山崩後大量土石形成巨大的天然壩體,在桑科西河(Sunkoshi)形成大規模的堰塞湖,對下游聚落造成威脅,山崩發生後第36天,壩體承受不住大量水體之壓力,堰塞湖由疏水道處潰堤,所幸無居民犧牲。此次的山崩事件,由歷史影像就可以看到徵兆,坡面已經有崩滑的現象。因此山崩潛勢圖、潛在山崩地區的監測、影響範圍的圈繪,以及山崩所造成堰塞湖的緊急應變處理,對尼泊爾來說都是未來災害防救所需面對與強化的重要課題,以降低天然災害對生命財產所造成的威脅與損失。

一、尼泊爾概述

尼泊爾北邊與中國西藏自治區相接,西、南、東三面則與印度為鄰。尼泊爾版圖呈長方形,東西寬約850公里,南北寬約200公里,國土面積約有147,181平方公里。尼泊爾的行政區劃分為14的專區(zone)(圖1),專區又可再分為75個縣(district)。根據2014年的人口統計資料,尼泊爾總人口數約2,850萬人,有58%的人口是屬於勞動年齡,全國務農人口占80%,相較於北部受限於喜馬拉雅山脈,與中國經濟交流上交通極為不便,南部屬平原地形,交通設施發達,與印度經濟交流密切。

圖1、尼泊爾行政分區圖(星號為首都加德滿都,三角形為本次滿卡村山崩位置(修改自尼泊爾政府網站))

尼泊爾位於喜馬拉雅山脈南麓,屬印度板塊與歐亞板塊互相碰撞之處,有複雜的地質構造與變質作用,三條主要逆衝斷層線略呈東西向橫跨尼泊爾,山區之岩性以變質岩為主(圖2)。因此,尼泊爾擁有豐富的地理景觀(圖3),主要可分為北部的高山地區,中部的山區和河谷,以及南部的平原區,世界十大高峰有八個在尼泊爾境內,包括全球最高的山峰珠穆朗瑪峰(Mount Everest)(海拔高度8,848 m),使尼泊爾成為熱門的登山勝地 〔註一〕。

圖2、尼泊爾地質圖(星號為首都加德滿都,三角形為本次滿卡村山崩位置(引用自Dahal and Hasegawa, 2008))

圖3、尼泊爾地形圖(星號為首都加德滿都,三角形為本次滿卡村山崩位置(引用自維基百科))

尼泊爾境內的高程變化非常大,從低於海拔100公尺的平原到超過海拔8,000公尺的高山地形皆有,因此不同區域之氣候也差異很大,包含了熱帶氣候到終年積雪的地區。受到由孟加拉灣來的夏季季風影響,每年6至9月是尼泊爾的雨季,脆弱的地質環境,加上連場暴雨,導致大規模的洪水、土石流及山崩的侵襲。年降雨量分布通常由東向西遞減(圖4),東部累積降雨量約2,500 mm/yr,西部累積降雨量約1,000 mm/yr,喜馬拉雅山脈迎風面累積雨量可達5,500 mm/yr,背風面則僅有160 mm/yr。

圖4、(A)尼泊爾年平均累積雨量 (B) 尼泊爾24hr最大累積雨量(三角形為本次滿卡村山崩位置(引用自Dahal and Hasegawa, 2008))

本次山崩發生在尼泊爾中部的巴格馬蒂專區(Bagmati Zone)辛胡帕疇縣(Sindhupalchowk District)的滿卡村(Mankha)(圖5),海拔高度約在1,500公尺左右,與首都距離約60公里。辛胡帕疇縣擁有豐富的旅遊資源,包含許多文化遺產、熱門的朝聖景點與寺廟等,每年有大量的遊客前往旅遊。根據尼泊爾人口調查結果(Nepal Census Data 2001),滿卡村人口數約4,000人,主要道路中尼公路(Araniko Highway)是加德滿都連接西藏的通道,約五、六個小時便可以從加德滿都到尼泊爾與西藏之邊境,因此旅客通常會在滿卡村稍做休息與用餐,但不會過夜,小村落成為過境西藏的重要補給站。國家災害防救科技中心(NCDR)所蒐集之統計資料顯示,首都加德滿都累積降雨量約為1,400 mm/yr,降雨主要在每年的6月到9月(圖6),由圖4可知滿卡村的年降雨量大於加德滿都,約為2,500 mm/yr。

圖5、滿卡村位置與高程分布圖(引用自日本國土交通省國家地理院(Geospatial Information Authority of Japan, GSI))

圖6、尼泊爾首都加德滿都之氣溫及雨量統計資料(數據來源:尼泊爾環境、科學與科技部)

[註一]統計資料顯示,1997年至尼泊爾山區健行之遊客總人數為39,988人(MacLellan et al., 2000)。

二、滿卡村山崩事件

8月2日凌晨,距離首都加德滿都約60公里的滿卡村,在科西河(Koshi)的主要支流桑科西河(Sunkoshi)右岸,海拔約1,500公尺處,發生了大規模的山崩(圖7),摧毀了將近60間房舍。8月6日政府宣告救援行動結束,總死亡人數為156,是尼泊爾近年來最嚴重的一次災情。

圖7、滿卡村山崩空照圖(照片來源:ekantipur.com)

山崩後大量土石形成巨大的壩體(圖8),高約100公尺,攔腰截斷桑科西河之河道,形成大規模的堰塞湖(圖9)。儘管軍方開闢了疏水道 (圖10),堰塞湖水位下降的速度依舊非常緩慢,從8月6日至8月23日水位幾乎沒有明顯變化(圖11)。9月7日凌晨,山崩發生後第36天,壩體承受不住大量水體之壓力,堰塞湖由疏水道處潰堤,湖水下降約15-18公尺,下游約六公里遠之處有一些房子被破壞,所幸並沒有造成居民的犧牲。

圖8、山崩所造成之堰塞壩(照片來源:尼泊爾政府網站)

圖9、崩塌的大量土石所造成之堰塞湖(照片來源:ekantipur.com)

圖10、尼泊爾軍方所開闢之疏洪水道(照片來源:AGU Landslide Blog、尼泊爾軍方網站)

圖11、不同時間之堰塞湖情況比較,可看到堰塞湖水位並無明顯變化(照片來源:AGU Landslide Blog, Photo by Kapil Dhital via Twitter)

利用全球地震觀測網所紀錄的震動訊號,對偏遠地區的大規模山崩事件進行相關分析,可獲得包含山崩發生地點、時間、規模大小、滑動方向、距離以及速度的資訊,三位學者( Colin Stark, Goran Ekstrom and Clement Hibert)從滿卡村山崩所造成之震動訊號,得知山崩發生於當地時間8月2日凌晨2點36分左右,並可逆推得崩塌的量體約為5.5百萬立方公尺(數據來源:AGU Landslide Blog)。

NCDR在這邊應用災後航照與Landsat 8所拍攝的影像,初步定義出山崩與堰塞湖的影響範圍(圖12),整個崩塌長約1,220公尺,底部寬約930公尺,面積約83公頃,堆積範圍約57公頃,堰塞湖迴水長度約2,450公尺,最寬處約580公尺,湖水面積約56公頃。配合震動訊號所推估之量體體積,與影像所判釋之崩塌範圍,可推算出此崩塌的平均深度約為7公尺。

圖12、滿卡村山崩崩塌區、堆積區與堰塞湖概估之範圍(Landsat 8影像來源:美國太空總署(National Aeronautics and Space Administration, NASA))

三、致災原因探討

陡峭的坡地、頻繁的地震、每年6~9月猛烈地季風降雨,年輕脆弱的地質環境,使得尼泊爾深受山崩、淹水等自然災害的影響(圖13、圖14),常造成嚴重的經濟、財產與性命的損失。此次災害的主要原因我們歸納詳述如下:

圖13、南亞洲水災風險地圖(引用自The World Bank)

圖14、南亞洲山崩風險地圖(引用自The World Bank)

1. 脆弱的地質環境導致災害頻繁

印度板塊至今仍以5 mm/yr的速度向北移動,喜馬拉雅山的造山運動持續進行中,是地球上構造運動最活耀的地區之一。高低起伏的複雜地形、不穩定的地質構造、軟弱且破碎的岩層、頻繁的地震,加上印度季風期間強烈且集中的降雨,使尼泊爾山區不但常見小規模的淺層崩塌,亦不少大規模的崩塌事件,由於規模大、速度快、移動距離長的特性,易造成巨大的災害。

崩塌是尼泊爾僅次於傳染病的第二大危害。根據2011年尼泊爾政府之統計,過去的40年裡,約有四千多人在山崩災害中喪生,每年約有12,000次的山崩事件。由2012年的歷史影像(圖15),我們可以看到此處已有岩屑崩滑的現象,鬆散不穩定的崩積物堆在坡面上,坡面下半部亦有明顯的沖蝕溝存在。2013年6月的照片(圖16)顯示,表層的崩積物和沖蝕溝皆有增加的趨勢,植生覆蓋減少,邊坡裸露,已是山崩災害的高風險地區,2014年8月便發生了此起死傷慘重的災害事件。

圖15、滿卡村山崩處2012年歷史影像(黑線所圈繪的是2014年本次崩塌的範圍)

圖16、2013年六月與2014年八月山崩後同地點所拍攝之照片(照片來源:ICIMOD、Circle of blue)

2. 坡趾受桑科西河長期沖蝕導致崩塌

在尼泊爾約有80%的年降雨集中在6-9月的雨季,而雨季中的降雨分布也是非常的不平均,有時候一天的降雨量可達到年雨量的10% (Alford, 1992),集中的強降雨是誘發山崩的主要原因之一。圖17為1951-2006年尼泊爾境內677個山崩事件的分布,可以看到多數山崩主要集中在尼泊爾中部以及喜馬拉雅山的前緣,皆是年降雨量與降雨強度(圖4)較高的地方。

圖17、1951-2006年在尼泊爾境內發生的677個山崩事件分布圖(星號為加德滿都、三角形為滿卡村山崩位置。(引用自Dahal and Hasegawa, 2008))

由於降雨是觸發山崩的主要原因之一,新聞媒體亦報導滿卡村的山崩事件是由於當地8月2日凌晨的豪大雨所造成,因此NCDR在這邊蒐集了滿卡村附近三個雨量測站資料(圖18),距離最近的雨量站(Bhote Koshi At Bahrabise)於山崩發生當日凌晨並無降雨紀錄,Nagarkot雨量站的資料顯示凌晨2、3點間最大降雨僅0.5 mm/hr左右,推論於山崩發生時應無明顯的降雨現象。然而,雨季期間不穩定塊體之含水量與地下水位皆較平常時高,加上此崩塌位於桑科溪河之攻擊坡(圖12),坡趾不斷地被河水沖蝕,當坡腳的侵蝕使坡體潛變的位移達到了臨界狀態,觸發上邊坡坡體下滑之重力作用,最終產生大規模崩塌。

圖18、滿卡村附近三個雨量測站資料(2014.08.02)與位置距離圖(數據來源:DHM)

四、堰塞湖之探討與處理

堰塞湖常發生在河岸旁的崩塌事件中,大量的鬆散土石堆積在河道形成不穩定的土石壩體,阻斷溪水引起上游迴水,當壩體無法承受水體壓力時,便會潰堤並可能在下游造成不小的衝擊。過去的研究成果顯示,全球204個案例中有34%的堰塞湖形成不到一天即潰堤,約 51%的堰塞湖在形成後一個禮拜內潰堤 (圖19)(Peng and Zhang, 2011),由此統計資料可知,堰塞湖形成到潰堤的時間相當短,並將可能引致極大規模的災害與衝擊,因此,由防災的角度而言,堰塞湖天然壩體穩定性的快速分析,以及相關緊急應變處理便顯得格外重要。

圖19、堰塞湖形成後之潰壩時間分布圖(引用自Peng and Zhang, 2011)

(一) 滿卡村堰塞湖之詳細探討

當山崩發生在深山地區時,堰塞湖的生成不易被發現,沒有預警的潰壩將會造成嚴重的生命財產損失,如2012年5月,尼泊爾西北部發生大規模山崩,大量土石堵住了塞提河(Seti),由於山崩地點位處高山地區,缺乏堰塞湖相關資訊,待壩體潰堤後,產生嚴重的山洪暴發,沖刷至下游幾個村莊,造成72人死亡。若崩塌發生在有保全對象的地區,不但山崩事件本身會造成危害,堰塞湖的形成與潰堤,也將對下游地區造成二次威脅。如2009年莫拉克颱風在台灣高雄甲仙獻肚山造成大規模山崩,豪大雨將大量土石無情的沖進小林村,造成小林國小以北村落被土石掩埋,並在楠梓仙溪形成一堰塞湖,1小時後便發生潰堤,使小林國小以南的地區被洪水沖毀,造成二次災害,死亡總人數高達407人。

此次滿卡村之山崩在桑科西河亦形成一堰塞湖,滿卡村山崩與小林村山崩之堰塞湖比較如表1。堰塞湖的壩體越高,壩體的體積越大,則堰塞湖的蓄水時間越長,雖然小林村山崩的崩塌體積遠高於滿卡村之山崩,然而因豪雨使河道的流量增加,崩塌塊體易受河水沖刷流失,導致阻斷河道的材料體積較崩塌量體小許多,加上極高的尖峰流量值,使小林村的堰塞湖在一小時內即溢流沖蝕(overtopping)破壞潰決。滿卡村山崩發生後三小時,可以明顯看到下游地區(距山崩地點約38公里處)的水量快速遞減(圖20),13個小時後一個巨大的堰塞湖形成,水體約7百萬立方公尺,尼泊爾軍方開鑿疏洪道後,產生人為溢流沖蝕,由於溢流初期壩體土壤尚未飽和,故沖刷速率較緩慢。9月7日堰塞湖潰堤,壽命達36天,我們可以從圖21看到,在潰壩前幾個小時上游流量快速增加,應是集中的降雨所造成,加上尼泊爾軍方將疏水道拓寬,當溢流之入滲水與雨水使壩體飽和之後,除了溢流沖蝕破壞,壩址亦可能因管湧破壞(piping),產生淘刷壩體下游坡腳的現象,破壞面往壩頂逐漸發展與沖刷速率的增加,最終導致潰壩。

表1、台灣小林村與尼泊爾滿卡村堰塞湖相關資訊比較(數據來源:Dong et al., 2011、 Tsou et al., 2011、尼泊爾政府網站、災防科技中心彙整)

圖20、2014/8/2堰塞湖形成前後之下游(Pachuwarghat)流量與水位變化(數據來源:DHM)

圖21、2014/9/6至2014/9/7堰塞湖上下游之流量變化圖(數據來源:DHM)

(二) 尼泊爾政府對堰塞湖之處理

堰塞湖形成後,由於連續的降雨,使迴水不斷擴張,堰塞湖水位高度持續上升,影響上游最接近的城市巴拉拜斯(Barabise),尼泊爾政府亦對下游洪水風險地區發出警告,當堰塞湖潰堤,大量的水體將直接衝向下游沿岸11個區域(Sindhupalchowk, Kavre, Khotang, Dolakha, Bhojpur, Udayapur, Sindhuli, Ramechhap, Dhankuta, Saptari and Sunsari),對104個村落形成巨大的危害(圖22),政府第一時間便疏散了225戶居民,亦通知印度的比哈爾邦(Bihar)可能受到洪水影響,印度政府疏散了近20,000住在科西河(Koshi river)流域的居民。然而,從崩塌的土石阻斷河流到堰塞湖形成,約13個小時的時間,有媒體認為尼泊爾政府並沒有及時控制並釋放一些儲水量,反而對外宣稱堰塞湖水位高度一直在下降,約一兩天後即可解除堰塞湖之威脅,官方過度樂觀但卻錯誤的公告,沒有去正視居民可能面臨的災難和危險,引起民眾的不安與不滿。

為了解決堰塞湖的問題,軍方以爆破的方式開闢了水道,疏通堵塞河道的泥石,但經過多天努力後,堰塞湖水位下降的速度依舊非常緩慢,推測可能是因為連續豐沛的降雨,以及疏洪之水道太過平緩且不夠深所導致。9月6日經由學者之建議,軍方將排洪水道拓寬約30公尺。9月7日堰塞湖在沒有預警的情況下潰堤,湖水下降約15-18公尺,所幸下游居民已經在第一時間疏散,僅於六公里遠處有一些房子被破壞,並無造成生命的損失。

圖22、堰塞湖可能造成威脅之下游村落分布圖(引用自ACT Alliance)

五、結論與建議

2014年季風期間,尼泊爾已發生了至少37個大大小小的山崩、土石流與淹水事件,政府官方統計至少造成了229人死亡(至2014/8/26)。脆弱的地質組成、陡峭的地形、坡地被任意開發,加上頻繁的集中降雨與極端事件的影響,使不同類型的致命天然災害,不斷侵襲尼泊爾。

雖然,我們並無法控制天然災害如山崩、洪水的發生,但如何減少災害對生命、財產等負面的衝擊則是我們必須努力的。此次滿卡村的山崩事件,其實從歷史影像資料就已經可以看到徵兆,雖然事前的監測並無法準確預測山崩發生的時間或大小,但若有這些相關資訊,便可針對可能受影響的保全對象進行評估與撤離,以降低災害的影響衝擊。近年來,尼泊爾政府雖已著手進行即時的雨量監測,提前預警可能遭受淹水之區域並疏散撤離,但在坡地災害部分尚未有完善的資訊、堰塞湖的緊急應變作業亦無標準程序。因此,國際上的經驗交流合作對於尼泊爾而言相當重要,滿卡村的事件中,印度與中國皆有提供技術上的協助,但除了特定事件外,尼泊爾應規劃與鄰國進行長期的災害風險管理合作與學習,規劃完善的土地利用政策、進行監測與分析可能之災害風險、影響範圍的劃設、建立預警系統等,將有助於未來面對災害的應變處理,以減少生命財產的損失。

台灣有近四分之三的區域屬於山坡地,人為不當的坡地開發、土地過度利用、旅館的違規增建,往往是在大自然反撲下,造成生命財產嚴重損失的主要原因之一。因此,除了潛在崩塌地區的監測、崩塌影響範圍的圈繪、山崩風險地圖的建製以及預警系統技術的研究發展外,如何讓民眾正視自然環境的災害,了解其生活環境可能存在之風險,改善過去環境開發不當的情況,並加強山坡地社區的防災應變措施,是台灣防減災所需面對的重要課題。

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