河道平衡

河道平衡
新北巿立安康高級中學地球科學張亞君老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

影響河道平衡的因素有很多，包括自然現象，如山崩、地震等；也有人為的因素，如興建水庫、攔砂壩等。這些因素如果造成河床變化，進而改變了流水作用，就會 改變河道的平衡。像是地殼抬升使得海平面相對下降，河流的侵蝕能力會隨之增強；或者山崩、土石流或火山熔岩等，阻塞河道形成堰塞湖，以及人工築堤、興建水 壩、攔砂壩等，都會形成新的暫時侵蝕基準面，而使上游的河流流速減弱，而下游方向則相對增強。此外，如果在河床上開採砂石，形成河道上的窪地，會使窪地的 上游方向河流侵蝕作用增強，這些都會造成河川作用的改變，並改變地貌。

台灣年雨量高達2500公釐，但降雨的時間與空間分布極為不均，加上陡峻的地勢，造成坡陡水急，雨水容易流入大海，水資源保存困難。為了保留較多的水源， 往往在河川中、下游興建水庫。在持續的造山運動影響下，脆弱的地質環境，在地表累積了大量的泥、砂與礫石，容易在雨季隨著山崩和土石流，大量的衝入水庫， 使水庫的蓄水量銳減，使用年限縮短。為了延長水庫的壽命，常會在上游的溪流裡興建攔砂壩，攔截自河流上游沖刷下來的砂石，減緩水庫淤積的速度。近年來，在水庫集水區的溪流，更是常常可以看見大大小小為數驚人的攔砂壩。

以興建於民國43年的石門水庫為例，在民國52年完工，原來預估每年泥沙的淤積量大約為80萬立方公尺。但是完工當年的9月，遭遇葛樂禮颱風侵臺，帶來了 接近2千萬立方公尺的泥沙，遠超過預估的年淤沙量24倍之多。於是石管局開始著手進行石門水庫集水區的長期治理計畫，加強集水區的水土保持，一個接著一個 的攔砂壩，也開始逐步興建。

大漢溪是石門水庫集水區的主要河川，河道上興建了三個大型的攔砂壩，約攔下95%的砂石量，對水庫的蓄水量有著重要的貢獻，如果沒有在上游攔砂，水庫的有效容量就會快速減少，對整個桃園地區和板新地區的用水，會有極大的影響。

但是，起初能發揮應有功能的攔砂壩，因為多數很快就被淤沙、礫石所填滿，需經常的進行清淤工程。然而，大多數的攔砂壩卻因地理位置與交通等問題，清淤相當困難，於是只好又在更上游處，再興建新的攔沙壩，以解決燃眉之急，因此，造成現在河流集水區出現這麼多攔砂壩的現象。

興建欄砂壩之後，在壩體的上游處，因為砂石堆積，造成河床坡度減緩、流速變慢（圖一中甲、丙處）；在壩體的下游處，則造成河床坡度落差變大，在豐水期間， 流水的加速沖刷，使得河床受到強烈的侵蝕（圖一中乙、丁處），河谷兩側山坡坡腳長期受到挖蝕，會造成邊坡不穩，而發生崩塌。另外，像是大漢溪河道上的三個 大型攔砂壩中的巴陵壩，於民國96年9月發生潰壩，更是直接威脅到中、下游地區居民的生命財產安全。

圖一 在河道上興建欄砂壩造成河道平衡改變的示意圖。

攔砂壩不僅會影響河道的平衡，也會破壞河川流域的生態。興建攔砂壩會阻隔河川中的生物遷徙，因而改變了溪流的生物分布。像是洄游生物包括鰻魚、香魚、禿頭 鯊、苦花魚與毛蟹等，因為洄游路徑被壩體阻絕，無法進入生息、成長或產卵的河段，可能造成該物種的消滅。當一條溪流被多座攔砂壩分隔成好幾段時（圖二）， 被強制切割成許多個小群落的生物族群，就像生活在封閉的小水缸中。近親繁殖的結果，容易產生遺傳疾病，適應環境的能力也較弱，容易走向族群的滅絕。攔砂壩 為近來受到重視的熱門議題，許多媒體開闢專題報導，電視也製播相關的專輯。2011年5月底，雪霸國家公園更是主動拆除，位在櫻花鉤吻鮭主要棲息地的七家 灣溪一號壩，為生態保育「退壩還水於河」，成為台灣首次人工拆壩的行動。

圖二 桃園縣復興鄉高義橋下寶里苦溪的欄砂壩，將河床分隔成數個水域

參考資料：
1.錢憲和 (2001) 地質學概論(上下冊) 地球科學基金會，共786頁。
2.Skinner et al. (2004) Dynamic Earth, John Wiley and Sons Inc., 584pp.