火炎山幻燈片專輯
火炎山為台灣三大礫岩惡地之一,裸露的山坡和有稜有角的山脊,形成特殊自然地景。照片遠處之小平頂山丘,即為鐵鉆山。
火炎山主要是由五條較大的沖蝕溝所組成,因長期受雨水的沖刷以及颱風豪雨的侵襲,造成邊坡與河道不穩定,難以有植生長期生長,使得大面積的裸露地暴露於地表。
火炎山地區鄰近大安溪河床,由於頭嵙山礫岩多為石英質組成,膠結非常好,為提供砂石原料的良好來源。因此附近砂石場林立,而採石工作的進行對於附近景觀及保留區的管理造成不小的衝擊。
火炎山的礫石堆積層無明顯的層裡構造,淘選度不佳,主要由大小不均的砂岩夾雜細砂所組成。邊坡上出露的石塊則會因重力作用或降雨的沖刷而掉落,也因此造成邊坡不斷的後退與河道寬度的增加。
火炎山的岩層為厚實的堆積層,除砂礫石堆積外,亦有少數過去隨同礫石一同搬運的樹木殘骸沈埋於其中。這些樹木殘骸經過長期的深埋及高溫高壓的作用,會形成碳化木。火炎山地區的漂木,主要分布於第四個子集水區。
火炎山各河道與溪溝,因侵蝕與搬運作用強烈,地勢起伏崎嶇不平,且落差甚大以致於不利行走。而兩旁邊坡上的大石塊不定時掉落,對於途經民眾的生命安全有一定程度的威脅。非經許可,不得進入。
雖然礫石為構成火炎山地層主要的物質,但大顆石塊間依然夾有大量細粒質的細沙,這些細顆粒物質充填於大石塊之間的縫隙,扮演膠結作用的角色。若缺少這些細沙,礫石層將變為更不穩定而容易崩壞滾動。
三義地區附近的年降雨量雖可達1600公釐左右,但雨季主要集中於5-8月,其它時期則少有降雨。當少雨季節時,地表砂土因水分不足過於乾燥而龜裂,產生如同乾旱之後的景象。
由於地層特性及雨水的沖刷作用,使火炎山常出現如照片中的尖錐形山頭,與稜角狀的山脊。此地貌也是火炎山地區最具代表性的特徵之一。
由大安溪南岸側視火炎山,中間高於兩側的山形清楚明顯、一覽無遺。除主要沖蝕溝範圍內有大面積的裸露地外,其餘部分皆有茂密的植被覆蓋。
大小礫石遍布於河道及沖積扇上,為火炎山內隨處可見的景觀。這些礫石多成橢圓至圓形,主要成分為石英含量高且經輕度變質的石英砂岩,堅硬度極高,為品質良好的砂石骨材。
觀察沖積扇與後方邊坡的裸露地。沖積扇上大量的土石,即是由後方裸露地上崩落的礫石,經由流水搬運,最後移動至扇面上堆積所形成。
頭嵙山層的岩層中,有一部份含較多泥質組成。每當河道以及兩旁的邊坡受外力而產生破壞時,大小石塊及倒塌樹木的破碎枝幹,會混雜倒落於河道及蝕溝間,隨水流被帶到緩坡地堆積。
大安溪南岸的河階群。現今河階面為過去古河道的所在位置,後因外在環境改變如地殼抬升或氣候變遷,使河流下切作用增強產生新河道,而有河階的產生。河階為過去河流發育的見證,由數量與階地間的高差,配合定年資料的分析,可得知河川在大時空尺度下的變動情形。
河道上游邊坡上的礫石崩落後,經由地表流水的搬運一路向下游移動,若流水的搬運力不足礫石則會暫時性的堆置於河道上,等待下次流水的搬運。這些礫石往往要經過多次的搬運作用,才會移動至較下游處堆積。
由於河道兩旁的礫石不斷崩落,而使得河谷寬度持續增加,每次大雨事件後對河谷寬度加以量測,瞭解其變化量再配合降雨量多寡作分析,便能提高對於地形變遷模式的掌握性。
當地表逕流流量達一定程度時,流水的侵蝕與搬運力也同時提升,而在河道上產生下切作用,形成新的逕流流路。照片中凹陷之處便為新生成的河道。
火炎山雖有大面積的裸露地顯而易見,但在地勢較緩或受外營力作用不強之處,依然有大量的植物分佈,而非完全光禿一片。由某些角度甚至可以觀察到青蔥茂密的景象,有別於一般對於火炎山的印象。
火炎山的植群分佈,在子集水區分界的稜線及上游邊坡上以相思木及馬尾松為主。而下游沖積扇則因變動頻率大,而多為生長週期短且快的草本植物。
因豪大雨事件帶來豐沛的雨量,使得地表逕流流量與搬運力大增,而將上游的石塊及植物殘骸一併往下游帶,強大的破壞力,產生陡坡的景觀。
河道兩旁及源頭陡峭的邊坡,會因重力作用或雨水沖刷使得礫石不斷掉落,不但使裸露地面積增加,也進而擴大河道的寬度及長度。
馬尾松為火炎山地區常見的樹種。馬尾松為常綠喬木,生長於台灣中、北部低海拔山區,為良好的造林數種,其樹幹皮富油脂,可採松脂。
火炎山緊鄰大安溪,位於大安溪北岸。而南岸分佈許多河階地,地勢平坦、取水方便成為居民選擇聚落興建的最佳場所,遠方可見建築物及農地遍佈。
沖積扇上的沈積物剖面。由剖面的組成及結構來看,並無明顯層理構造,而是粗細混雜淘選度極差的礫石、細砂混合。顯示沖積扇主要由上游砂礫形成的土石流堆積而成。
火炎山可分為五個子集水區,各子集水區因相鄰且河谷出口近,各子沖積扇相連形成聯合沖積扇,各沖積扇間並無明顯的分界,端視子集水區沈積物的量及搬運力強弱的不同,沈積物量多的子集水區其沖積扇面往往會延伸並佔據相鄰的沖積扇。
大小不同的礫石堆積於沖積扇面上,再經過強烈的地表流水搬運,最終會移動至下方的大安溪河床上。遠方橫跨大安溪的橋樑,為國道一號中山高速公路。
由河谷出口上望河道與裸露邊坡。河道二旁的植物生長情況良好,顯示河道近期無強烈的侵蝕搬運作用,使得草本植物或灌木有足夠的時間發育。
由河道上往下游眺望,狹窄的河道一路延伸至谷口,而河道面平坦無下切痕跡的現象,透露近期河道堆積營力大於侵蝕,以沈積作用為主。
苗140縣道為過去由三義到苑里重要的交通要道,但每當有伴隨著豪大雨事件產生的土石流動,位於下方的140縣道行車安全便受到極大的威脅。主要的原因仍是火炎山地區劇烈的侵蝕作用所造成。
由大安溪南岸眺望火炎山,可看到整個火炎山地區的全景。照片下方為大安溪河床正在進行的河床整治工程。
火炎山隧道興建完成後,在沖積扇兩側接近隧道出口處設置多道蛇龍及漿砌卵石明溝,以降低未來土石流動,發生時直接衝擊未受隧道保護的路段。
火炎山隧道西側出口。隧道總長780公尺,雖然避過大部分沖積扇變動強烈的區域,但二側出口仍然屬於受土石流威脅的空間,故需依靠蛇籠及石溝等設施,以減小土石流造成的影響。
火炎山的沖積扇為整體區域內變動頻率最高及幅度最大之處,扇面上逕流的流路,經常會左右擺動而無固定方向,由其上的植被覆蓋及流路痕跡,即可判斷侵蝕與堆積的分佈空間。
火炎山隧道西側出口上方外露的隧道體。此段隧道體為少數未受土石掩蓋的部份。而流經隧道頂的土石在下游側產生堆積,形成小型的沖積扇地形。
大塊的礫石因表面的裂隙及組成顆粒間孔隙,使水分得以滲入至岩石內部,進而於內部進行風化作用。當內部受風化破壞達一定程度時,造成表層岩石剝落的現象。
每當豪雨降於火炎山時,滾滾洪水夾帶大量砂石形成土石流,往往會對下方道路造成破壞。因此管理單位斥資興建火炎山隧道,以避免道路受土石流動,所阻斷而無法通行的窘境。照片為隧道主體正在施工時的情形。
為保護隧道出口免於被溢流的土石所掩埋,因此於二側出口上游處設置蛇籠及疏洪道,一方面固定住後方邊坡使其不容易滑動,另一方面疏洪道,以助土石的宣洩。
火炎山隧道工程上側的沖積扇面。當隧道完成後,施工單位於扇面進行整地工程,希望土石能夠快速的通過扇面而不產生堆積,減少對隧道主體承受過重的壓力以延長隧道的使用期限及行車安全。
火炎山礫石沖積扇之扇端。隧道的選址位在苗140縣道北方處,完成施工後的隧道主體覆蓋於右方石堆之下,無法由外部觀察到,但可看到沖積之礫石與泥沙。
漿砌卵石明溝設施設置的目的,在於使土石流能夠受石溝阻礙而避免或延緩流到隧道出口以外的道路。隧道二側出口附近皆設有多道的卵石明溝。但細小的沈沙設計,並無法攔阻大量之泥沙。