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(圖片來源/農業部林業及自然保育署;設計/黃禹禛)
圖解新聞

還原關鍵64天:崩塌量體比小林村大10倍的馬太鞍溪堰塞湖怎麼發現?科研團隊如何即時監測?美國也提供資訊協助?







馬太鞍溪堰塞湖從今年7月形成後便受到政府及學界關注,防災團隊集結陽明交大、成功大學、東華大學、台灣大學等校的專家,密集監控壩區狀況、討論各種減災手法,在堰塞湖潰決前也幾乎精準算出災害程度和影響範圍。
這些科學應用的成果,來自2009年莫拉克颱風形成的八八風災「小林村滅村」事件,各學術團隊在堰塞湖災害防治上的努力。當時高雄市甲仙區小林村受到山崩及堰塞湖潰決影響,全村474人慘遭土石掩埋,不只林務局(現已改制為農業部林業及自然保育署)開始建置「國有林堰塞湖監測與防災通報系統」與標準作業程序,學界也積極參與其中。這次投入的專家包括地質學、水文學、木土工程、水利工程等領域,從山崩監測、壩體監測、水位監測、災害模擬演算等一棒接一棒,展開形同「拆彈」的風險計算。

馬太鞍溪堰塞湖防災團隊,串連各校專業資源

◉陽明交通大學防災與水環境研究中心:偵測山崩與堰塞湖的形成、多元時序監測與預警(微地動、多期UAV與LiDAR壩體破壞特徵判釋)、多種情節潰壩模擬分析
◉成功大學防災研究中心:前進現場架設水位計,即時監測
◉東華大學強韌台灣防災研究團隊:製作村里避難疏散圖、GIS監測紀實故事地圖
◉台灣大學土木工程學系教授游景雲團隊:樺加沙颱風來臨後重新模擬溢流狀況,建議疏散範圍需擴大
黃色報導仔

一、重回關鍵時刻現場

關鍵時刻(第0天):7月21日下午5點53分,微地動系統偵測到芮氏規模4.2的地動

7月21日下午5點53分,輕颱薇帕已遠離台灣兩天,陽明交通大學趙韋安實驗室的「微地動系統」出現了不尋常的訊號。這套系統是趙韋安在莫拉克風災過後投入開發,透過串接台灣寬頻地震網(Broadband Array in Taiwan for. Seismology, BATS)資料,可在崩塌發生後6分鐘內,即提供崩塌點位、量體大小、滑移方向,判斷是否伴隨堰塞湖的形成,也讓趙韋安於2020年獲歐洲地球科學聯盟(European Geosciences Union, EGU)傑出青年科學家獎。7月21日分析數據後,他發現,位於花蓮的馬太鞍溪上游出現了山崩。
他沒想到,自己監測到的是台灣史上最大堰塞湖形成的瞬間。由於陽明交大防災與水環境研究中心是農業部林保署的合作單位,他們便向林保署通報,「馬太鞍溪堰塞湖」因此得以被發現,後續的監測與緊急應變才能即時啟動。
2025年7月21日傍晚時分,陽明交大趙韋安實驗室的微地動系統偵測到花蓮地區發生崩塌事件(上圖黃色區塊處,箭頭指向為崩塌土石滑動方向)。(影片提供/趙韋安)
與此同時,太平洋的另一端,偵測全球地震和地動訊息的美國地質調查局(United States Geological Survey, USGS)研究人員,也測到花蓮出現表面波規模4.9的訊號,但因未見台灣中央氣象署地震測報中心公告有感地震,於是直接寫信向研究崩塌的趙韋安求證,這是否為一起山崩事件?確認後,便將報告發表在USGS官網
農業部農村水保署減災監測組組長陳振宇指出,USGS注意到,這是他們開始監測全球崩塌以來見過最大的訊號。
「他們(USGS)就覺得奇怪,怎麼可能台灣自己都沒有去報告這件事?那中央氣象署也不是沒看到這個震動的訊號,但是對他們來講那不是地震,所以我們的地震測報中心就直接忽視掉這起事件。」趙韋安說。
《少年報導者》向地震測報中心主任吳健富求證,他證實,當天確實有測到芮氏規模4.2的狀況,但因判斷為山崩而非地震,且附近強震測站未觀測到震度,所以未達對外發布報告的標準。吳健富說,「日後若達到標準,則會參考USGS的做法對外公布。」

「表面波規模」用於觀測遠地地震

地震規模指地震所釋放的能量。台灣中央氣象署所採用的計算方式為「芮氏規模」(Richter magnitude scale),美國地質調查局則使用「震矩規模」(Moment magnitude scale,Mw),也是目前最通用、最精確的地震規模度量方式,另外,也以「表面波規模」(surface waves magnitude,Ms)和「體波規模」(body waves magnitude,mb)來描述較遠距離的地震規模值。因為花蓮相較美國為遠距,因此以「表面波規模」觀測這次馬太鞍山崩的地動事件。

關鍵時刻(第5天):7月26日成立應變小組,測出壩高200公尺

農業部接獲通報後啟動調查,7月25日透過衛星影像確認堰塞湖形成,7月26日、崩塌後5日,應變小組緊急成立,陽明交大、成大、東華等團隊參與其中,評估各種解決方案。因為山崩位置偏遠,人、車都無法抵達,所以請求空勤總隊支援,在降雨趨緩後三度派遣黑鷹直升機飛到現場空勘,也透過多次航拍以建立天然壩與湖區高解析度地形模型。
透過衛星遙測影像判讀,林保署於7月25日確認馬太鞍溪上游崩塌面積約500公頃,形成18公頃左右的堰塞湖。圖為歐盟哥白尼計畫的衛星當日拍攝的馬太鞍溪上游影像。(圖片來源/European Union, contains modified Copernicus Sentinel data 2025)
透過衛星遙測影像判讀,林保署於7月25日確認馬太鞍溪上游崩塌面積約500公頃,形成18公頃左右的堰塞湖。圖為歐盟哥白尼計畫的衛星當日拍攝的馬太鞍溪上游影像。(圖片來源/European Union, contains modified Copernicus Sentinel data 2025)
崩塌土石狀況極不穩定,直升機費了一番功夫才將成大防災研究中心的人員送上堰塞壩,放置水位計、測量即時湖水位。成大團隊成員具有水利及海洋工程學系的專業背景,擅長在沒有網路訊號的海面上裝設監測設備,他們也將這套衛星傳輸技術從海洋搬移到了高山峽谷。
為了進一步掌握堰塞湖的即時動態,應變小組在光復林道19K架設監視器,俯視堰塞湖和上游情況;而陽明交大團隊則前往堰塞湖和馬太鞍溪橋之間、較難架設水位計的河道周遭架設兩座微地動站,透過震動訊號24小時監測水流和邊坡的土沙活動。
「最後測出光壩高就已經有200公尺高,不只是台灣最大,這幾乎是世界級的紀錄了!」趙韋安指出,「它的壩體條件真的是太可怕了,整個土方量大到有足夠的能力去蓄水。」
根據9月25日林保署最新的分析,這些崩塌的土石體積約有3億立方公尺,「八八風災」時造成堰塞湖的獻肚山崩塌也只有2,700萬立方公尺,馬太鞍土石量體是致「小林滅村」的10倍之多,顯見其危險的程度。

關鍵時刻:8月底美國陸軍工兵團研究報告對台發出警示

國家太空中心衛星資料處理組長張莉雪接受《報導者》記者採訪時指出,他們曾受委託拍攝該堰塞湖的衛星影像,由台灣第一座自主研發的衛星「福衛五號」拍攝到的畫面也清楚顯示,它在8月楊柳颱風後面積變大,甚至在更下游處發現小的新堰塞湖,並將分析報告交給國家災害防救科技中心研判。
與我國水資源、防洪風險管理長年有交流的美國陸軍工程兵團(United States Army Corps of Engineers, USACE)也關注馬太鞍溪堰塞湖進行研究,並主動來訊警示,「不要忽視以極端模式下必須考慮最嚴重的後果。」引起國內相關部會高度重視,9月9日農業部、內政部、經濟部進行跨部會平行會議,內政部長劉世芳邀請土木工程專家、內政部前部長李鴻源組成台大團隊,加入災害風險模式運算,以「極端情境」重新計算影響規模。
專家團隊估算,馬太鞍溪堰塞湖就算不遇上颱風下雨,10月中就可能自然壩頂溢流。趙韋安指出,「堰塞湖每天穩定蓄積水量,最多大概可以裝滿9,100萬立方公尺的體積,水位高度若達1,139公尺,就會形成溢流。」
應變中心與專家團隊,一方面制定避難計畫,透過精準監測、預警溢流的時間,讓下游居民來得及撤離危險區。一方面也評估直接破壞壩體的可行性,除了堰塞湖位處偏遠山區人員與機具進入困難外,因堰塞湖是自然形成的水壩,壩底岩層特性也難以掌握,若岩質不穩定,任意炸開壩體或抽吸引流,也有導致再次崩塌的風險;政府一度也向美國求援,希望能有專家來台協助進行壩底岩層的監測。

關鍵時刻(第60天):9月19日,台大團隊重新估算溢淹影響範圍

原本,內政部計畫預計9月29日向全國人民發出馬太鞍溪堰塞湖溢流公告,呼籲全國人民不要前往外,同時也將進行撤離演習與相關人員的教育訓練,指引當地民眾一旦發生溢流時的疏散路線。
不料,一切規畫在9月18日樺加沙颱風形成後,又重新來過。相關團隊重新根據氣象署提供的雨量預報,以颱風資料條件重新計算,溢流潰壩時間與影響範圍,9月19日,台大土木工程學系主任游景雲與來自台大、中興、成大的專家團隊運算出,面對夾帶大量土沙的洪水衝擊,馬太鞍溪橋可能有危險,下游溢淹範圍也比先前的預估還要嚴重。
21日,內政部決定將撤離範圍從一開始的245戶、約690人擴大至1,837戶、8,524人,是單一鄉鎮市的疏散撤離人數新高。對照2天後溢流潰壩發生的影響狀況,這個運算結果非常精準。

關鍵時刻(第63天):9月22日上午7點,溢流潰壩前31小時發布紅色警戒強制撤離

根據台大團隊的模擬,倘若堰塞湖溢流潰壩,傾瀉至下游的洪水流量有可能將近16,000CMS(Cubic Meters per Second,立方公尺/秒,一種表示流量的單位),然而目前堤防的耐受力是針對百年一遇的最大洪水量設計,僅有2,000多CMS的流量,因此專家警告,堤防的耐受度恐將面臨考驗。
在綜合評估雨量與堰塞湖狀況後,9月22日上午7點,距離溢流潰壩倒數31小時,林保署發布紅色警戒,宣布堰塞湖可能於23到24日間溢流,請花蓮縣政府立刻執行強制性撤離及應變措施。

二、3億立方崩塌體的馬太鞍溪堰塞湖怎麼形成的?

馬太鞍溪上游堰塞湖距離最近的聚落萬榮鄉明利村11.5公里,海拔高度大約1,130公尺,崩塌土石體積高達3億立方公尺,這些土石的量可以填滿2.3座日月潭。為什麼一個芮氏規模4.2的山崩,會在這裡形成台灣最巨大的堰塞湖?
趙韋安認為,去年(2024)403花蓮強震後,該區地質就變得脆弱,從後續的空拍影像也可以看到崩塌的頂部有些微張裂縫,當薇帕颱風來臨,山坡土石禁不起豪雨而崩塌、阻塞河道,進而形成堰塞湖。當然,也有可能這裡地質本身就有活動性,在403地震後,加速了不穩定性,讓地質破碎。
溢頂潰壩發生兩週後,目前馬太鞍溪堰塞湖壩高已由原本的200公尺下切80公尺,水量剩原本的6.4%、約585萬噸,但目前「紅色警戒」仍未解除。趙韋安指出,「潰壩後的殘坡和殘壩,仍可能有崩塌和向下沖刷的可能,必須有新的監測手段持續監測。」
中央災害應變中心則強調,要解除紅色警戒,必須評估堰塞湖水流量是否造成衝擊、完成安全堤防修復與防護工程、挖深疏浚;同時,花蓮縣府仍需提出撤離計畫。

三、下一次可以做得更好嗎?

2025年9月24日上午,佛祖街有一夫妻原選擇於二樓垂直避難,後因沒有水電而求救,搜救隊協助其自二樓撤離。(攝影/謝佩穎)
2025年9月24日上午,佛祖街有一夫妻原選擇於二樓垂直避難,後因沒有水電而求救,搜救隊協助其自二樓撤離。(攝影/謝佩穎)
趙韋安認為,處理這座堰塞湖的兩個月以來,「(專業團隊)做出來的東西也都很精準,已經足以應付做疏散避難決策的需要。」他以「循證治理」形容,這次跨農業部林保署、水保署、經濟部水利署、內政部災害應變中心等部會間資料的整合跟溝通,都透過學術單位擔任橋梁,「這次的橋梁建立得很成功,我們(團隊之間)沒有在分這個東西是誰做出來的。」
「但防災語言、疏散避難的強制性,還需要再檢討一下,」趙韋安說,他也建議政府未來應針對堰塞湖潰決災害制定警戒標準,「水保署過去做得很好,不管是紅色、黃色這些警戒,是針對土石流標準,(堰塞湖)沒有法源可循,政府(疏散撤離)是沒有什麼強制力的。」
目前經濟部水利署主管河川、農業部水保署管邊坡,國有林班地又屬林保署,馬太鞍溪堰塞湖位置即屬國有林班地,堰塞湖監測權責分工確實不明確。內政部政務次長馬士元也坦承,堰塞湖警戒與溪流和雨量不同,土石流警戒標準不全然適用,未來應制定堰塞湖警戒標準,發展新的預警方法和標準。
馬士元表示,此次事件也顯示,要強化疏散策略、建立新的模式,「強制撤離的執行,村里長是關鍵, 公所要造冊、掌握名單,這次發現許多罹難者是行動能力有障礙者,未來防災作業必須和社福體系結合,掌握獨居、行動不便、中低收入者,盤點弱勢人口;也要加強相關工作人員的講習,充分了解災害等級和執行的挑戰。當然,民眾自救意識也很重要,要透過演習認識災害風險、進行自救培訓,並配合救災指示。」

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