電子報
在第107期電子報有提到

從農村水保署技術研究發平台之臺灣歷史堰塞湖案例資料,前人研究的文獻統計數據資料顯示,地震誘發堰塞湖的比例相當顯著(圖2)。依據Schuster (1986)、Costa and Schuster (1988)、水利規劃試驗所(2004)、Peng and Zhang (2012)等研究之堰塞湖發生成因統計資料,其誘發比例介於36%至40%間。此外,水山等人 (2011) 針對日本所收集的168個堰塞湖案例研究指出,地震誘發比例高達46%;陳昆廷(2015)研究臺灣75個堰塞壩案例,發現32%由地震造成。這顯示臺灣受地震頻繁且地形陡峭影響下,使得地震誘發堰塞湖的比例相當高,因此地震對堰塞湖形成的影響更是不可忽視的因素。

在臺灣從1979年到2024年共有84個堰塞湖事件的發生,詳細的堰塞湖統計資料以及存續狀況可在臺灣歷史堰塞湖案例資料查看。引發堰塞湖的前2大事件分別為1999年集集地震及2009年莫拉克颱風,集集地震造成11處堰塞湖,莫拉克颱風造成22處堰塞湖。以集集地震誘發堰塞湖為例,在臺灣中部山區形成的堰塞湖,包括臺中市雪山坑溪、南投縣九份二山韭菜湖溪與澀仔坑溪、石盤溪、雲林縣草嶺及嘉義縣石鼓盤溪等。其中,草嶺堰塞湖的存在時間長達1,746天,在2004年7月2日敏督利颱風影響下才完全消失(圖3)。
多數堰塞湖在形成後1年內就溢流潰決,目前僅存堰塞湖共有4處(表1)。韭菜湖溪與澀仔坑溪的堰塞湖(圖4)位於南投縣國姓鄉九份二山國家地震紀念地內,場域內結合防災監測、坡地保育治理及環境教育,已成為臺灣堰塞湖代表案例。另外一處亦是集集地震時形成的堰塞湖-石鼓盤溪(圖5、圖6;位於嘉義縣阿里山鄉,屬清水溪的上游),此處曾經是登山客探險的秘境,原本蔥綠的柳杉人工林,被堰塞湖水浸困而逐漸枯萎死亡,在堰塞湖水面上林立的枯木經紫外線照射白化,加上霧林帶雲霧繚繞,形成淒美的景色,觸動旅人的心境(資料來源:環境資訊中心)(圖7)。石鼓盤溪堰塞湖長年隱沒在國有林班地內,近期檢視林業保育署航遙測分署超高解析航拍影像資料,證實依然存在,堰塞湖面積達7公頃。最後就是高雄市桃源區的拉克斯溪堰塞湖(圖8),其是自2009年莫拉克颱風誘發形成後存續至今的堰塞湖。




以1999年9月21日集集地震以及2024年4月3日花蓮地震這二起規模超過7.0的地震為例,這兩起地震事件皆有堰塞湖的形成。在2024年4月3日花蓮地震後,共形成2個堰塞湖事件,第一個是在花蓮萬里溪形成的堰塞湖,第二個為0403花蓮地震在花蓮木瓜溪所形成的堰塞湖。此外2024年第三個堰塞湖則是受到山陀兒颱風影響於屏東率芒溪上游形成(圖9)。

以花蓮木瓜溪堰塞湖為例,利用農村水保署BigGIS平台所提供之線上輔助工具,進行災害風險緊急評估分析。2024年4月3日花蓮地震後,於花蓮秀林鄉木瓜溪上游形成堰塞湖(圖10、圖11)。依據林業保育署林業新聞資料,因受地震影響致木瓜溪上游發生邊坡崩塌,土石滑落並堵塞河道,形成了面積約5.6公頃的堰塞湖。該堰塞湖壩高約30公尺,迴水長度約700公尺,蓄積水量達43萬立方公尺,相當於226個標準游泳池的水量。該堰塞湖距離下游的台電木瓜壩約5公里,與瀧澗電廠的距離則約6.8公里;與下游聚落銅門村相距15公里,與榕樹社區距離稍遠(圖12)。



當發現堰塞湖形成後可藉由衛星影像、數值地形模型資料、經驗公式、及GIS空間分析工具等評估堰塞湖量體資料。以113年0403花蓮地震形成的木瓜溪堰塞湖為例,藉由BigGIS平台的挖填方分析工具,結合多時期不同衛星影像資料,圈繪堰塞湖的範圍,由DEM資料快速估算堰塞湖高度、面積、與體積等幾何資訊 (圖13)。
考量降雨及雲覆遮蔽影響下,雷達影像具有全天候偵測水體特性,農村水保署已於BigGIS 平台上建置堰塞湖自動分析模組,利用歐洲太空總署(ESA) 所公開之Sentinel-1A SAR 資料進行堰塞湖偵測分析。以災前、災後之Sentinel-1 同軌道同極化影像進行堰塞湖偵測工作,偵測到堰塞湖的區域則以該區域無雲的Sentinel-2 災後影像、PlanetScope 等災後光學衛星影像或無人飛行載具空拍影像進行驗證。堰塞湖偵測結果可於災中或災後第一時間獲得關注區域是否形成堰塞湖,可提供災中或災後緊急應變之重要評估資料。
此外,堰塞湖災害風險緊急評估部分,可藉由HEC-RAS 2D水理模式之潰決模組進行模擬演算,其利用DEM、天然壩壩體幾何參數及堰塞湖蓄水區之高程-面積-體積關係曲線等資料設置模式,並設定堰塞湖潰壞機制為溢流破壞型態與情境條件後,即可快速評估堰塞湖潰決衝擊影響範圍。透過HEC-RAS 2D潰壩模擬功能,使用者可依據潰決情境設定潰壩延時、破壞型態及邊界條件等,演算不同事件情境下潰決洪水波對下游沿岸影響,以提供應變及疏聚避難等規劃與決策參據。根據HEC-RAS 2D模擬分析堰塞湖蓄滿後潰決情境之洪水波流動行為,其洪水波體前緣高度約1.5公尺及流速約1.7 m/s,距銅門村聚落之高程差約為36公尺 (詳影片)。由HEC-RAS模擬堰塞湖潰決洪峰流量沿程變化顯示,其洪峰流量隨流動距離逐漸遞減(圖15)。此外,木瓜溪河道越往下游其河寬逐漸變寬約100至400公尺間,且河床距兩岸聚落高程差平均約20至30公尺間,故潰決洪水波不致影響下游沿岸聚落安全。然而,在堰塞湖尚未潰決消失前,仍需持續監測,以避免對下游河道活動的民眾和遊客造成影響。透過BigGIS平台的評估工具,結合HEC-RAS 2D水理模式可快速評估堰塞湖潰決危害潛勢,於防災應變開設時提供初步評估資訊於政府單位,作為預警發布與應變操作參考。



在第116期電子報中,日本國土交通省在2024年6月4日調查報告指出,能登半島石川縣內的6條河川一共產生14處堰塞湖,而到了2025年1月31日,只剩下4處的堰塞湖(圖16)。該機構於2024年7月30日發布的土砂災害應對狀況中指出,這些堰塞湖在未來降雨的影響下,可能引發高風險的二次災害。因此,政府推動緊急土砂防減災對策,包括建造臨時大型土包袋壩、預鑄砌石壩、崩塌地坡腳保護工及堰塞湖緊急導流工等。此外,日本政府亦強化現場監控,利用攝像機、遙測、無人機空拍、直升機空拍及水位計等方式獲取即時資訊,同時透過NPO團體的自發性空拍與攝影,協助地方政府提升地區防災能力,符合初期應對調查與持續監視。

日本國土交通省針對堰塞湖的防災措施,包含初期應對調查與持續監視。在初期應對調查階段,主要目標是迅速確認災害成因並掌握堰塞湖的基本資訊。調查內容包括堰塞湖的位置(透過直升機或地面調查,並輔以GPS定位)、堰塞湖高度(測量溢流點與原始河床的標高差)、下游河道情況(分析縱斷面形狀)、堰塞湖的蓄水與洩漏情況(記錄壩體滲漏與蓄水狀況)、堰塞湖上游的流量推估,以及分析可能受影響的區域(圖17)。這些資訊有助於提供災害緊急情報,並提升後續監測的準確性,使政府能夠更精確地預測土石流與洪水影響的區域與時間。

在持續監視階段,會定期監測堰塞湖的形狀變化、蓄水位、上游雨量與氣象狀況,以及天然壩侵蝕情形,確保及時掌握潰決風險。監測方法包括目視檢查、無人機與振動感測器記錄侵蝕狀況(圖18),並設置多個雨量計蒐集上游降雨資料。當堰塞湖形狀發生顯著變化時,需進一步調查其高度與下游側變化狀況,並重新評估洪水與土石流的風險。警戒判斷的依據則包括堰塞湖蓄水位變化、壩體侵蝕狀況及24小時內的降雨量,若這些因素皆顯示風險較低,則可降低警戒等級。此外,當緊急工程完成、堰塞湖自然崩解或詳細調查顯示已無災害之虞時,政府便可終止緊急調查,並通知相關地方政府,以確保後續防災措施的有效銜接。

臺灣處在太平洋火環帶,地質活動頻繁且地形陡峭,當地震或豪雨來襲,山坡上的土石可能因劇烈震動或水流沖刷而崩落,堵塞河道,進而形成堰塞湖。堰塞湖一旦潰決其潛在危害對下游基礎設施與居民生命財產構成嚴重威脅。因此,如何監測與應對堰塞湖成為防災的重要課題。
臺灣歷史上曾多次出現因地震誘發的堰塞湖,例如1999年集集大地震及2024年花蓮地震為例,大地震後山區產生大量坡面崩塌,其崩落土砂堆積於坡面或堆積於河道中,形成規模不一的堰塞湖。更由於堰塞湖存續時間不一,短則數小時,長則數十年,一旦潰決將對下游地區產生嚴重危害。
為有效降低堰塞湖帶來的風險,透過詳細的現地調查與監測技術,能夠迅速掌握堰塞湖的基本資訊,並評估其穩定性與潰決風險。此外,全球各國也發展出不同的防災策略,如日本政府針對堰塞湖的防災策略涵蓋了初期應對調查與持續監視。臺灣相關防災主管機關則可參考這些經驗,持續強化堰塞湖監測與應變機制。整體而言,堰塞湖是自然災害的一環,但透過科學技術與完善的防災計畫與防災教育,我們能夠有效降低其風險,保護人們的生命與財產安全,是未來防災工作的關鍵方向。
1. Costa, J. E. and Schuster, R. L.. “The formation and failure of natural dams.” Geological Society of America Bulletin, Vol. 100, pp. 1054-1068, 1988.
2. Ermini, L.and Casagli, N..“Prediction of the behaviour of landslide dams using a geomorphological dimensionless index.” Earth Surface Processes and Landforms, Vol. 28, pp. 31-47, 2003.
3. Murakami, T. (2025). Emergency Response to the 2024 Noto Peninsula Earthquake. In: Abolmasov, B., et al. Progress in Landslide Research and Technology, Volume 3 Issue 2, 2024. Progress in Landslide Research and Technology. Springer, Cham.
4. Peng, M. and Zhang, L. M.. “Breaching parameters of landslide dams.” Landslides, Vol. 9, pp. 13-31, 2012.
5. Schuster, R. L., and Costa, J. E.. “A perspective on landslide dams.” In Schuster, R. L., ed., Landslide Dam: Processes Risk and Mitigation, American Society of Civil Engineers, Geotechnical Special Publication 3, pp. 1-20, 1986.
6. 土砂災害防止法に基づく緊急調査実施の手引き(河道閉塞による土砂災害対策編),國土交通省,平成28年3月修改。
7. 花蓮強震後木瓜溪上游現堰塞湖 林保花蓮分署揭潰堤後果。
8. 荒木 義則、木下 篤彦 、秦 雅之 、河井 恵美 、小竹 利明 、山田 拓、柴田 俊、亀井 稔 、松岡 和行 、南口 由行,大規模土砂災害における無人航空機を活用した 緊急調査の試行的研究,第 10 回土砂災害に関するシンポジウム論文集,2020年9月。
9. 國土交通省,令和6年能登半島地震における被害と対応。
10. 陳昆廷,「堰塞湖天然壩潛勢區位判釋之研究」,國立成功大學水利及海洋工程研究所,博士論文,2015。
11. 陳樹群,「堰塞湖潰決機制與減災工法研究」,中華水土保持學報,第30卷,第4期,第299-311頁,1999。
12. 陳樹群、許中立,「八八水災堰塞湖類型及其危險度評定」,工程科技通訊,第106期,第27-35頁,2010。
13. 經濟部水利署水利規劃試驗所,「堰塞湖引致災害防治對策之研究」,總報告,2004。
14. 農業部農村發展及水土保持署,112年多元遙測影像整合建置與加值服務應用計畫,2023。
15. 環境資訊中心,濕地故事,【森林水鄉】枯木、流水、湖泊 921震出的美景水漾森林 | 環境資訊中心,https://e-info.org.tw/node/200805。