地震儀的看與聽：地表土砂運動之監測

臺灣在地質構造上處於歐亞大陸板塊及菲律賓海板塊之交相隱沒地帶，有相當高的地殼上昇率及地震活動，陡坡多且土石堆積多；又位於西太平洋地區，每年夏秋季節都會受颱風威脅。因此，颱風期間之豪雨極易引發大型崩塌、坡地走滑與土石流，造成道路中斷與房舍被掩埋等災害，且上述事件大多發生在山區，大量土砂流入河道沿溪谷而下，對於河道兩岸形成強大的侵蝕及破壞力，常造成溪流沿岸及下游居民重大威脅。過去水保局在臺灣特定的土石流潛勢災害地區架設接觸型監測系統，是以事件發生後之各項徵兆及其流動時產生的特性進行觀測，例如透過鋼索檢知器與地聲檢測器記錄訊號來建立預警的基準，此雖具有較高的準確度，但是提供之應變時間短，且事件發生後現地型監測儀器必須重新整理或佈設，而以非接觸型儀器建置的監測系統，在災害事件發生後，所需的儀器整理工作相對較少。

傳統地震儀除了監測地震活動度，另外應用於監測山崩事件，尤其針對伴有堰塞壩形成之崩塌事件 (dam-formation landquake events, DFLEs) 進行及早判斷堰塞壩是否有立即潰決之可能性。近年來，更廣泛利用地震儀所記錄之連續周遭噪訊 (ambient noise) 來監測海浪行為、颱風動態及河道沈積物運移行為，其不同型態的噪訊源，會產生不同的地動訊號頻帶。國內研究指出河道周圍之地震站，記錄到背景地動振幅值具有季節性的變化，顯示雨量、水文資料變化及河床載搬運過程是可被地震儀所記錄到，其中河道中沈積物顆粒運移過程撞擊河床所產生的地動訊號頻帶約為 5-15 Hz，並且配合特定水文及河道地形資訊，透過沈積物顆粒撞擊河床之物理模型，可以有效估算河床載量體，於 2011 年南瑪都颱風期間旗山溪中上游之最大河床載通量為 4×10-3 m2/s。

因此，利用現存的即時臺灣寬頻地震觀測網 (Broadband Array in Taiwan for Seismology) 之即時地動連續記錄與發展成熟的地震方法，我們可以用地震儀去看山崩發生位置、量體大小、崩塌之行為、過程與形態。最終可彙整上述資訊發送至相關使用者、單位與機構，提供對於災害事件鄰近區域救災之參考依據。另外，地震儀可以看山崩事件是否造成堰塞湖之形成，評估其潰決之可能性，可提升下游居民災害應變時間，能有效的減少山崩土石流造成之二次災害。另外，當坡地上的土砂進入至河道系統，則可以運用地震儀去聽，河道中的沈積物顆粒搬運之行為，用以監測整體流域環境之變異，甚至配合水文參數資訊，進一步利用地震儀記錄的地動訊號，推估河床載量體大小，在河道工程建設與防護及地形地貌演化之相關領域，這是一項很大的突破。

山崩、堰塞湖形成過程與河床載運移之示意圖

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