防洪治水抗洪排涝方面在国外的一些经验和做法-03

 

 

（上接：防洪治水抗洪排涝方面在国外的一些经验和做法-02）

 

 

 

（七）、若大禹再世：导言

 

资料来源：

 

http://pansci.asia/archives/75357

 

 

2014/12/20

 

环境与我

 

标签：林业试验所；森林保水；水利署；水土保持；治水；洪患；流域综合治理；滞洪池；湿地；生态工法；综合治水对策；城市防洪；集水区

 

 

本文，由台湾科技部补助“新媒体科普传播实作计划——重大天然灾害的防救灾科普知识教育推广”执行团队撰稿

 

 

 

治水，自古以来，就是历代执政者，最头痛的问题，时至今日的台湾，也依旧如此。

 

图为中国四川，两千多年历史的都江堰。

 

（图片来源：flickr用户shizhao）

 

 

 

 

大禹治水的传说故事，发生在4000多年前的中国。在尧舜时代，黄河曾造成严重的洪患。当时，帝尧指派鲧治水，在黄河岸边兴筑堤防，但历经9年以失败作收。后来，鲧的儿子—禹接替其父治水，采疏导代替原先的防堵策略，积极疏通河道，历经13年，终于平息水患。数千年之后，世界人口更多更密集，社会与政治制度越来越繁杂，人类文明有了爆炸性进展。在这个时代，一旦发生洪患，该如何整治？要当现代版的大禹，应具备哪些观念呢？

 

 

1、治水策略应为何？

 

 

 

关于治水策略，与台湾同样常面临水患威胁的荷兰，近年提出“还地于河”的新观念，加大河川断面积，并在城市内打造人水共存空间。日本采用“综合治水对策”，以河川流域为单位，从上游到下游，做整合性的治理。对此，台湾水利署，蔡孟元组长，向我们说明国外治水策略，可供台湾借镜之处，并介绍国内推动“流域综合治理”的做法与挑战。

 

 

2、森林保水的必要

 

 

 

台湾的河川，皆发源自森林，森林能否发挥水土保持的功能，与会不会发生灾害息息相关。林业试验所，黄琼彪组长，从集水区经营谈起，说明森林保水和河川径流的关系——树木覆盖率高的集水区，在暴雨之后释出的径流量，会较缓慢且长久，可降低水患的风险，只要森林不过度开发，水患的问题，便能缓解。

 

 

 

3、生态工法的运用

 

 

当森林的水土保持，未做好，河川的中下游，就必须大兴土木，通过盖堤防，来因应水患。在过去，兴建堤防，常伴随环境的破坏，但近年“生态工法”已越来越被重视，兴建工程也能兼顾环保。在本专题中，林镇洋教授，向我们介绍生态工法的做法，并特别指出他数十年前，到德国参访时，便发现国外已将生态与工程融合，但国内目前，这两大领域，须有更多的对话。

 

 

4、滞洪池、湿地的重要性

 

 

滞洪池，可以调节洪水、推迟洪峰。李天浩教授指出，滞洪池，是城市防洪的重要设施，但台湾城市的土地，取得成本昂贵，即使是公家用地或限建的公共设施预定地，也都不是理想的滞洪池设置地点，使得防洪成效不彰，鼓励民间，兴建滞洪空间，反而较可行。

 

 

另外，有“地大之肾”美称的湿地，它是天然的堤防，而且可以滞洪与减缓水流。方伟达教授点出湿地的重要，人们应与其共存共荣，若搭配生态工法，效果可更好。但他也特别提醒，湿地复育的策略，必须因地制宜，若在错误的地方复育，湿地反而可能成为淹水的元凶。

 

 

大家一起来学习当“现代大禹”吧！你准备好了吗？

 

 

 

 

（八）、若大禹再世（一）：治水策略，学习荷兰、日本，好不好？

 

 

资料来源：

 

http://pansci.asia/archives/75374

 

 

2014/12/20

 

环境与我

 

标签：流域综合；治理海平面上升；综合治水对策；还地于河；防洪工程；防灾

 

 

 

 

 

全世界，面临海平面上升、降雨极端化，水患问题以更复杂的组合来袭；城市中的河川，尚有下渗不足、径流量，超出过去下水道设计的容纳量等众多治理问题。荷兰在数十年前，便有了“还地于河”的觉悟；我们的邻居日本，则为了因应城市化饱和，发展出以流域为单位、综合河川治理各种面向的“综合治水对策”。他国案例之中，是否有值得台湾借镜之处？从台湾的水文特质，看水利工程的发展，背后有哪些成因及脉络？台湾水利署河川海岸组的蔡孟元组长，从水利工程的角度，提出说明，解释台湾的河川治理现况和可向国外借镜之处，让我们更有思索我们理想中的“未来防灾城市”的可能性。

 

 

1、荷兰——“还地于河”

 

 

荷兰多数的土地，由河口三角洲所组成，面对着频繁的河道改道、泛滥、沼泽冲积，加上独特的泥炭层土壤，使得地层下陷及排水的情况更为复杂。也注定了荷兰人与水共生的历史宿命。早期荷兰的低地城镇，即随筑堤与排水技术而发展。治水从来无法自外于人类活动而规划，打从堤防出现在荷兰历史开始，历史上就出现各方角力：市民喜好沿堤防之上而居，地区管委会，却偏好在堤防之内发展以保护堤防；市民和渔民希望水闸门常开保持清洁，农民却担心农田会因此淹没。

 

 

1953 年，荷兰发生了有史以来最严重的水患，荷兰政府决定补强原有的堤防和海岸沙丘，规划了一系列“三角洲计划”，并订定了1万年的防洪频率标准。（洪水频率，意即，某个规模洪水量，再次发生的平均间隔，例如“2年洪水频率”较“100年洪水频率”而言，更常发生、洪水量也较小。但此仅为机率上的名词，并非预测未来洪水周期的依据。）但 1993 年，荷兰东南部的林堡省，依然发生水患，超过 180 平方公里的土地积水 1.5 米；这次，水利专家建议疏浚河床，设立滞洪区和加盖堤防。短短两年后，同个地点的水患规模，却再度超越以往。此时，荷兰人虽然一边订定新的疏浚计划，但也逐渐开始检讨，随着气候变迁的加剧，到底多少年的洪水频率，才算安全？荷兰人最引以为傲的水利工程技术，都无法解决水患问题的话，是否根本思维上，需要调整？

 

 

荷兰人因此决定加大河川断面积，依据最大径流量，推算出需要拓宽河道的地点，河道从原本的300多米，被拓宽,700多米。并辅以9个方式，加大河川断面积：挖低泛洪平原、堤防往后迁移、将洼地变湖泊、加深夏季河床、加高堤防、减低水闸高度、移除桥墩障碍物、设滞洪池和加筑临时河道。治水眼光，从部分河段，拉长到整个河川流域。

 

 

不过，城市中饱和的人口密度，对于流域治理，永远是更棘手的问题。因此，荷兰的“还地于河”思维，强调城市内，以亲水公园、游乐场等复合式的人水共存空间，取代过去单一功能的防御性设施，并允许部份条件下的水，存在于城市空间之中，“在控制条件内的淹水”，也创造了较高的城市的水承载力与适应性。近年来，位于丹麦罗斯基勒市、可身兼蓄洪池的罗北拉滑板公园（Rabalder Parken），即为多任务设计的一例。

 

 

荷兰有其特殊的水文和地质结构，我们未必能够全盘移植其治水模式，但值得学习的是，“还地于河”强调专业之间的对话和整合，至少必须整合水利、土木、城市计划与景观设计四个专业的知识。我们应广纳社会中不同组织、以及不同专业领域之间的意见与对话，让公众思考希望以什么样的观点发展未来城市，并辅以情境模拟的技术，让水利问题提升到更高的城市规划等级来处理。

 

 

2、日本——综合治水对策

 

 

台湾的地理环境、降雨型态和灾害成因，和日本较为近似，因此，参考日本的“综合治水对策”概念，研究提处适合台湾的“综合治水”。依各别河川流域不同特性，打破属地界限，以流域为单位，进行整体规划。相较于传统治水做法，强调先研究水的源头和分配，确认降雨的“进”以及径流入海的“出”，统合一整条河川的病灶和解方，建立属于流域治理的法规系统和管理权责。

 

 

东京都，随城市化进展，降雨径流大增，水害频繁威胁住民生命财产安全，遂推展“中小河川流域治水计划”，重新建立下水道的排水标准，将设计标准从 3 年频率降雨强度 50.0mm/hr，提升至 15 年频率降雨强度 75.0mm/hr 以上。除了提高老旧的下水道（排水路）、抽水站的排水标准外，也加入蓄洪、入渗、贮留、系统预测、土地管制检讨等减洪思维，新建地下调节池及雨水贮留管。地下调节池，可疏导调节 25%之洪水量。

 

 

在建立地下调节池及雨水贮留管的初期，日本政府曾被质疑为何不直接浚深河川，通过增加通水断面减少水患。浚深河川的难处在于，日本城市化发展饱和，许多河川水道的下面，已布满地铁、自来水、燃气等设施管线，因此，改以建立地下调节池及雨水贮留管，来提升排水标准。未来台北市，也可能面临类似问题，加上潮汐回水的问题，可将地下调节池及雨水贮留管，列为长期的规划目标。惟兴建此类设施的人力、时间、经费成本，都极为巨大，政府应让公民更加深入了解此议题，促进未来的政策透明及规划方向。

 

 

除了规划超大型蓄洪设备之外，日本鹤见川流域，也针对基地开发要求设置“流出抑制设施”，以达成分布式保水的目的，总贮水量，高达250万立方米。至于绿地能够容纳的下渗水，虽然不多，但从生态的观点来看，可补充地下水、达成涵养土壤的功能。渗透效果的效果好坏，取决于以下数个要素：若地势太低、地下水位太高，容易积水，不利渗透；坡度太大、土壤的渗透系数太低、或是渗透设备老旧，而使得孔隙被细砂阻塞，都会影响水体下渗的能力。

 

 

3、台湾——流域综合治理

 

 

流域综合治理的观念，之所以兴起，目的是为了解决一条河川分属众多不同机关分治的问题。比如日本的“综合治水对策协议会”，组成单位，包括流域所在各地方政府的河川、城市计划、建筑、土地、公路等单位，及中央的国土交通省。台湾水利署在2015年也以“流域综合治理计划”」，接续自2006年以来俗称8年800亿的“易淹水地区水患治理计划”。

 

 

但蔡孟元组长提醒，综合治理，是众人理想中最好的做法，但一条河川牵涉的面向“包山包海”，从上游到下游、从中央到地方，涵盖森林、地质、水土保持、生态保育、水利工程、农林鱼牧产业、城市开发各种面向，横向和纵向都跨了各种专业领域和行政单位。如果追求一个一个 all-in-one 的万能组织，需要极为庞大的人力，甚至可能成为一个笨重的机关。如何同时避免各专业间各行其事，同时保留分工制度下的专业和效率，是个不简单的课题。

 

 

 

在接续的“流域综合治理计划”之中，首先强调从过去的水道线型规划，转向流域面整体治理。水道线性规划，多以流水断面、通洪能力以及堤岸承受力的“河道本位”思考，但无论是农地开垦或城市聚落，人和河川的关系，从来都不仅在河川两岸的两条堤线之间就可厘清。因应城市径流的增加，为了避免超过现有下游水道和水利设施的负荷，土地开发利用，必须增加透水和滞洪设计，分担流域增加的整体径流量，以不增加下游河川、排水系统负担为原则。也就是流域综合治理计划中强调的“出流管制”和“径流分担”原则。例如，开发基地，若位处高淹水潜势的低洼地区，应提出与原有天然滞蓄洪空间相同功能的补偿设施。

 

 

其实，这就是大禹治水的故事中所阐述的道理：防堵不如疏通。谈到台湾最具代表性的水利建设，蔡组长立刻举了员山子分洪道为例子。员山子分洪道，位于新北市瑞芳镇，为了避免基隆河上游在降雨量过大时，造成下游地区淹水，开凿了内径12米、长 2483 米的引水隧道，可导引 1310cms 的水量，排入东海，平均降低下游水位 1.5 m，更有利于下游防洪区段工程实行生态或近自然工法。而为了应对分洪期间夹带大量泥沙的高速水流，员山子隧道内侧的衬砌，必须更提高耐磨耗系数。

 

 

台湾河川，坡短流急，欧美国家，虽然防灾科技进步，但水情和我们大不相同。如果台湾无法企及欧洲国家水岸风情的浪漫，那么是否应该更需要摸索出属于自己的治水哲学和策略？对此，蔡孟元组长也指出，和欧美相比，台湾更适合和地理环境条件相近的日本交流治水经验，在摸拟后借用适合的观念，让台湾的治水政策，得以持续检讨和进步。

 

 

 

 

（九）、若大禹再世（二）：森林、保育、治水，从头开始！

 

2014/12/20

 

环境与我

 

标签：优养化；土石流；林业试验所；森林保水；水土保持；水资源；生物多样性；径流量；集水区

 

 

 

 

林业试验所集水区经营组黄琼彪组长

 

（图片来源：作者自摄）

 

陈妤宁 台湾数字文化协会

 

 

水土保持，牵涉的面向广袤，如果聚焦于“上游”来研究集水区经营对水灾、土石流的影响，森林专家对此会有什么观点？本篇专访中，林业试验所集水区经营组的黄琼彪组长，扎实地解释了集水区经营森林的学问、森林又如何影响径流和崩塌；治山与治水何者为先？而台湾的环境保护策略又有什么盲点？即便是在风调雨顺之年，台湾人也不能淡忘土石流带来的危机。

 

 

林业试验所有鉴于自光复初期至民国70年之间，台湾的水土保持问题日益加剧，故而于民国76年设立了“集水区经营系”，专门从事集水区水土资源保育之试验研究工作。其下有森林水文研究室、水化学研究室和防灾研究室，森林水文研究室负责森林土地上的水文气象，水化学研究室着重于水质在自然与人为情况下的变化，而防灾研究室关注于因自然或人为因素所造成的土壤冲蚀及崩塌问题。

 

 

1、试验集水区的研究方法

 

 

黄组长解释，“集水区”作为一个土地单元，范围是随出水口的定义而变化的；出水口可以定义在水系上的任何节点，而该节点上游以上所涵盖的流域，即为其「集水区」。因此集水区可大可小，规模可以大如淡水河流域，也可以小如石门水库集水区。或着根据不同的用地性质，定义农地集水区、森林集水区、水库集水区、城市集水区（例如，爱河）等等。

 

 

林业试验所会在特定的小范围集水区内进行试验，观察试验前后水土特质的变化。例如在两个先天条件非常类似的集水区进行控制组和对照组的实验，即所谓“骈对集水区”。首先搜集降雨、径流等各种基本数据，再于控制组进行伐木或造林的试验，观察水质会如何变化？径流量会增加或减少？而对照组的功能在于凸显控制组呈现出的变化、排除实验变项以外的自然变化。

 

 

由于林业试验所的所辖范围不大，试验集水区的面积约在数十公顷以内（1平方公里＝100公顷）。虽然可试验的范围小，但对于掌握土壤和水文特性较为容易，在调查降雨量、径流率、渗透量、干流量等不同参数之后，再以“由小见大，具体而微”的方式，乘上转换率来推算大规模集水区的状况。转换计算除了面积要素之外，也会纳入大小集水区之间集流时间、洪峰时间的差异。

 

 

2、径流量大还是小才是好？

 

 

森林可以增加保水能力，这是大家都知道的常识。不过除了滞留雨水的功能之外，树木自身的生长也会消耗大量水份。当珍贵的水资源从天而降时，究竟应该优先喂给森林，还是索性铺上塑料布、抢在雨水渗入土壤之前搜集100%的雨水供人类使用？

 

 

林业试验所在埔里的莲花池研究中心曾研究小规模“皆伐”（指全数砍伐）对集水区的影响，结果年度径流量增加约20%。不过不仅流出的水量增加，每小时的尖峰径流量也增加了，这代表水来的快去的也急，加剧溪水暴涨、土壤冲蚀。相反地，在树木覆盖率较高的集水区，尖峰径流量的上升下降曲线较为平缓，意即在暴雨之后释出的径流量缓慢而长久，到一周后仍有适量的径流释出，这样的形态很适合人类取水使用。森林的径流率大约是在 50% 至 75% 之间，如果是草生地视状况其径流率约比森林地区稍高。若经人为开发或形成崩塌地，其径流率可上升至 85% 至 100%。

 

 

我们也许会希望可以一网打尽每次降下的水资源，但水库不一定具有相应的储备容量。为此，台风来临前水库必须估算预先泄洪的程度，即使雨后无法储存到预期中的水量，也必须这么做以防止溢坝危机。虽然泄洪听来令人惋惜其中的水资源，但其实泄洪也兼具了排沙的好处，而且近年来预测技术的进步已经让泄洪量的估算越趋精准。

 

 

3、水土保持之间的交互作用

 

 

如果尖峰径流量极端化，不仅对人类集水用水不利，对于自然环境也有许多负面作用。首当其冲的便是因剧烈冲蚀引起的土壤劣化问题。黄组长解释，土壤的形成需要上百万年才能累积两、三公分，但被暴雨冲走却只需要一、两分钟。

 

 

土壤冲蚀引起的后遗症可说是牵一发而动全身，除了下游淤塞、水库优养化，土壤中有养分的腐植质也会被带走，当农地土壤失去了生产力，伴随而来的往往是为生产而大量使用肥料和农药。肥料只能为土壤带来暂时的表面养分，植物没有良好的抵抗力，于是农药也随之加入，冲击当地生态。黄组长表示，原本在海拔七、八百米以下才会出现的小果蝇，现在 3000 米的高山也开始现身了，就是跟着做为肥料的鸡粪一起上去的。“阿里山的山葵种植地一整片白白的，就是混了鸡羽毛的鸡粪肥。”

 

 

水和土之间的问题复杂交织，那么从人类的角度而言，究竟治山还是治水优先？黄组长认为，水的“个性单纯”：哪儿有路就往哪走，没路可走自然泛滥成灾。但在有人类活动的地方，不论是建物、道路或是农地都可能阻断水路；因此，若先处理土地利用的问题，不过度开垦、不逆水性而行，水的问题自然可获得解决。

 

 

那么，上中下游应该优先治理哪个区块？黄组长认为从上游下手才是“治本”的作法，如果上游已经崩塌得一塌糊涂，那么下游只能把堤防越建越高，消极抵挡洪水和泥沙。以八八风灾后的林边溪为例，河床一夕之间增加十几米，都是从山上崩塌而来的土沙堆积而成。兴建堤防，可谓防不胜防。有些沿海地区地层下陷严重，例如屏东林边乡一带沿海地区，有些地段之地势已经比海平面更低，这种时候一旦下游发生破堤将更加危险，“低洼地区瞬间就会变成滞洪池”。

 

 

4、森林经营的学问

 

 

森林为何要经营？既然森林无限好、不是种越多树越好吗？事实上，为了预防崩塌，有些条件好的林地反而更需要经营、甚至“疏伐”。黄组长解释，很多树木生长良好的天然林，反而是暴雨来临时崩塌得最剧烈的地方！这是因为天然林往往都位处坡度平缓、土壤深厚、养分和水份都充足的地方，在森林规模尚小时一切平安，但当林木和根系的重量逐渐累积使得土壤“超载”，一旦此时发生地震或强降雨，就容易发生超大型崩塌，规模更甚“每次都会崩一点”的过度开垦区。像八八风灾的小林村、五峰乡，都是这类深层滑动型崩塌的例子，其中当然脆弱而破碎的地层结构，也是重要祸首之一。

 

 

为了处理“不崩则已，一崩惊人”的林地，当树木长到过于密集时应进行“疏伐”，增加平均每棵树可生长的面积，或着以“择伐”除去部分不健康的树木，促进整体森林的健康生长。而砍伐掉的树仍然有其经济价值，例如做为纸浆用材。黄组长表示，森林对水源地保育固然有无上的价值，但只要能永续经营，按照适宜性区分土地的不同用途，林地仍然可以发挥其经济价值，提供人类使用。但在某些保留区，树木种类的经济价值其实不高，反而具有生态多样性的保育价值，例如福山植物园。

 

 

另一方面，为了处理水库面临的水质难题，翡翠水库，从一开始，就规划且严格执行“水库保护带”具体的经营管理办法：在水库满水位以上的集水区40米的水平距离内范围，全部划设为保护带并密植造林，建立过滤缓冲带，已经有效减少将近九成的泥沙、农药或其他污染物，水质全台第一。

 

 

5、经济发展和环境保护的“双输”

 

 

台湾的年降雨量（高达2515mm），事实上，约为全球平均的 3 倍，但是，坡陡流急的地理条件，使得大部分的降雨，直接流入海中，同时，因为地狭人稠，台湾的每人每年，所分配到的水资源（降雨量*国土面积/人口数）仅有 3950 立方米，约为全球平均的七分之一而已。

 

为什么台湾的水资源如此匮乏、每人可用水量，约为全球平均的七分之一，大家仍然若无其事？黄组长强调：“太便宜的水价，有很大的责任。现在一吨的原水只要七、八元，如果一瓶 500ml 的矿泉水，以十五元计算，同样的水量价格，至少要三万元。七、八元和三万元之间的落差，令人匪夷所思。而某些食品服务业，从开工打开水龙头之后，为了“卫生考虑”一整天，都不会再关上，水价补贴的政策，亟需重新设计思考。 ”

 

牺牲自然环境，其实未必会为经济发展带来好处。黄组长说，在1991到 1994年，他担任福山植物园分所长时，乌来福山村与宜兰员山乡的哈盆溪谷地，一度面临开发危机。“哈盆溪是原生林带，而南势溪是大台北最后的水源地。如果翡翠水库仰赖的北势溪不敷使用，那么南势溪就是最后不得已的唯一水源了。”如果开拓了连接乌来福山村与宜兰员山乡之间约五十多公里长的公路，台北人可以更便利的到宜兰游玩，员山居民也望可赚一笔观光财。“但事实上，这段路不过五十多公里，游客迅速的经过后，就可直接到夜生活更为发达的宜兰市或礁溪乡住宿，山林除了垃圾、噪音和空气污染之外，能够获得的经济利益，，恐怕微乎其微。 ”

 

黄琼彪组长，主张以科学的作法，有条件，也有效地开发土地、让地尽其利，同时也不希望社会为了短期利益，忽略未来大自然反扑时，对于身家财产、产业经济更难以计算的灾害。假若，开发自然环境，可获得的经济产值为5亿元，当水土保持崩溃、水资源受污染、土壤崩塌，造成的灾害恐怕连500亿都不只。差别仅在于，后者由全体纳税人共同承担，和口袋里的钱相比，容易让人麻痹。山坡地滥垦滥伐，带来的灾害，全面地影响着我们的生命安全、生活质量、以及经济收入，无人能自外而独善其身。

 

 

  

（十）、若大禹再世（三）：生态工法　做法到底有哪些？

 

资料来源：

 

http://pansci.asia/archives/75378

 

 

2014/12/20

 

环境与我

 

标签：樱花钩吻鲑；滞洪池；生态工法

 

 

 

 

 

（图片来源：台北科技大学土木与防灾研究所林镇洋教授作者自摄）

 

 

陈妤宁 台湾数字文化协会

 

 

为了因应各种情况的水灾，河溪在平日也需要“保养”；如果说上游的主角，是森林保土、下游的角色，是湿地和滞洪池，那么，中游的守备范围，就是以河道和河岸经营为重的野溪生态工法了。当土木这个千年老行业，面对加入“生态”考虑的要求，会出现什么具体的可行作法？

 

 

台北科技大学，土木与防灾研究所的林镇洋教授说，土木，是一门古老的行业，而“安全”是历史以来的第一考虑。当人们开始重新省思环境保护对于工程的重要性，以生态和永续为目标的工程理念，因运而生。然而，究竟应称之为生态工法、永续工程或是其他名词并不重要。“重点是真的有做出保护生态的成果，不论是用创新工法或是传统工法，甚至设计者自己也不知道怎么称呼的工法也无所谓。名词的创造，只是为了更便利地推广概念。”

 

 

生态工程，企图同时在安全和生态之间，获得双赢，那么，在实际案例中，有哪些作法呢？

 

 

1、护岸工程，保护河岸减少侵蚀

 

 

野溪生态工法的切入点众多，美国佛蒙特州的鳟河治理计划，强调事前完善而长期的调查，调查最好期满一年，以获取四季完整的生态变化数据，并需选定最能代表“理想型”条件的参考区段（reference site）。从河道内部，到河道两岸，分别需要考虑如何营造友善动物的环境、如何利用植生加强动物生活的空间、这些设计又如何反过来加固对人身安全的保障。例如，建造拦河堰维护，有利鱼虾生存的河水深度、在河道两岸的护岸，加入植根及石头作为材料，则可加强边坡的稳固性。

 

 

“护岸”是土木工程中可以容纳多种生态考虑的一个例子。护岸，是保护河岸减少流水冲击的保护构造。过去的护岸工法，以安全为最高、也是唯一考虑，如今，从材料、结构，到植生配置，护岸出现了各种更为生态导向的设计。例如，就地取材、使用现地的巨石与砾石，或着以格框工法为基础，上层填植生土袋，下层堆栈卵石，在结构缝隙中，喷植抓土性强的草花种子、蔓藤植物或具有软枝条之乔灌木，达成保护河床减少冲刷的目的。而以筐、笼、抛石等材料，制造多孔隙的空间，也较有利生物生存。

 

 

2、多孔隙营造对水生生物友善的土木空间

 

 

多孔的堤防材质，对栖息水岸的生物较为友善，而不会如RC（钢筋混凝土）一般阻挡生物迁徙，或是因表面高温而不利爬虫攀附。林教授举例：“如果因为做了护岸工程，而使原本可以爬过去的树蛙，现在没办法再跟他的女朋友见面，那么原本的生态链就被破坏了。”而河床之中，其实也有近自然施作的空间，倘若封底石块，因水泥胶节均匀，而无法使地下水，在无降雨时，渗透入溪，鱼虾失去可供存活的基本水流量。而溪床若缺乏孔隙和大石块，鱼虾易被水流冲走。以“抛石”或“堆砌石”营造出的多孔隙护岸和河道，让生物更好避难、休息、繁衍。

 

 

其他直接帮助生态的工程尝试之中，“鱼道”是一个经典的解说例子：在水流湍急的急陡地方，安设迂回水路，提供水生动物，可顺利迁徙或隐藏的适当流速通道。“湍濑”的设计则相反，目的在于营造浅湍环境，增加水域环境和生物样态的多样性。又或着利用现有溪床地形，营造比较深的“深潭”环境，例如，雪霸国家公园七家湾溪的樱花钩吻鲑，即是因为习惯居住的水潭区受到了泥沙淤积，深度和广度都受到限制，而伤害了原本樱花钩吻鲑住习惯了的地方。

 

 

3、植生营造间接保护动物

 

 

台北市内湖的大沟溪，为了和既有的城市开发配合，特别强调结合现有自然条件和人为设施，例如，登山步道等游憩地点，提供城市居民适当的亲水空间。相反地，在距离城市人口聚集处较遥远的野溪工程，不妨尝试采用放任原则，在营造基本植生环境之后，交由自然力量进行演替，达成生态中的动平衡。例如，利用水芙蓉，进行水生植物净化工法，让植物“主动”净化水质。堤岸的植生工程，除了绿化美观的效果之外，其实有策略的培养原生种、或是多层次地栽种高低不同的植物，也较有利于生物的多样性发展。而水岸植物蔽荫程度，会影响水温高低、落叶情形，会影响食物链的基础，凡此种种，岸上岸下的生态，是唇齿相依的。

 

 

林教授表示，生态工法，未必限定使用何种特定材质的工程素材，许多时候，就地取材、不做多余的搬运和浪费，就是最符合生态永续的工法。最重要的是，在整体规划阶段，就开始考虑生态，生态工法，无标准答案，例如，蛇笼可能在A地是个因地制宜充分发挥护岸功效的生态工法模范生，到了B地的砾石地基，却会成为淮橘为枳、破坏环境的传统工法坏宝宝。这也是为何，一般大众接触到的生态工法观念，只有停留在最上位的理念倡导，因为实际的作法之间，可能有极大的差异。另一个难题是，当钢筋混凝土，势必比生态工法的自然取材，来得坚固耐久时，公民应如何思考和选择？我们能够承载大自然多大强度的破坏力？人类是否应该追求无坚不摧的工程建设？或着接受“此等地区不宜人居”的现实？

 

 

林教授强调，台湾人的教育之中，生态和工程两个专业，仍易倾向于各拥山头、跨界沟通，仍如同隔层膜。但他数十年前到德国参访时，便惊讶的发现，德国人是将生态思维，融入工程学科之中，生态工程也非跨部会开会、而是不同专业，在同部门之下“同吃同住同劳作”，在日常生活中，交流彼此的观念。“夏禹治水、西门豹引漳利农、汉王导运、詹天佑完筑京张、十大建设带动经贸、高铁兴建……”，林教授如数家珍的提出，，一串历史上的水利和土木工程是如何和文明的发展，密不可分，土木工程，在未来，应自诩为永续工程师，而非消极的环境破坏者。

 

 

 

（十一）、若大禹再世（四）：滞洪空间 城市防洪万灵丹？

 

资料来源：

 

http://pansci.asia/archives/75380

 

 

2014/12/20

 

环境与我

 

标签：气候变迁；水利；海绵城市；滞洪池；防洪工程

 

 

 

 

 

 

要在高密度的台湾城市中兴建滞洪池，土地取得费用惊人且不见得具有效益，如何经济有效地创造大量滞洪空间，是台湾城市面临的问题。图为台中秋红谷滞洪池。

 

（图片来源：WikimediaCommons作者：*嘟嘟嘟*）

 

 

为解决城市的淹水问题，兴建滞洪池，成为台湾各地新一波治水的新潮流，日前，联合报即报导台北市政府计划在全市广设 281 个滞洪池，高雄市本和里与宝业里滞洪池，近年也陆续启用，台中秋红谷，更成为城市观光新景点。本次专题，请到台湾大学土木工程学系的李天浩教授，他长年关注台湾城市淹水问题，邀请他分享台湾如何在高度集中、寸土寸金的城市水泥森林中，创造滞洪空间，迎战气候变迁？

 

 

1、滞洪池：储蓄暴雨、缓解洪峰

 

 

根据台湾行政院农委会水土保持局的定义，滞洪池为“在河床或基地水路，构筑横向构造物，或以挖填土方产生洼地，藉由所制造的空间，暂时储蓄暴雨径流，以调整洪水流量的池堰构造物。”

 

 

定义文诌诌的讲了一堆，简单来说，滞洪池，就如一座大型的蓄水池，可以位于河川沿线，或者是在平原当中挖一个大坑洞，大雨来袭时，可提供储水空间，暂时储存来不及宣泄的水量，避免下游的排水系统，超出设计容量而淹水。滞洪池，能起到调节洪水、推迟洪峰来临时间、增加入渗、减少水患发生等功用。

 

 

与蓄水池不同的是，滞洪池，并非为完全封闭的储水空间，而设有让水自然流出的出口，能利用重力排水的方式，使滞洪池里的水，能逐渐从开口处，适当排出。滞洪池，在规划兴建时，就必须考虑周遭排水系统，能处理付的流量，避免大量流出，酿成灾祸，由于水能持续不断自滞洪池流出，因此，池内可留较多空间，容纳洪峰流量。另外，有一种贮留池，型态上就与蓄水池相当类似，水只进不出，并未设置让水自然流出的出口，必须仰赖抽水机等方式将水汲出排放，故一旦装满，就不再具有调洪功能。台北市政府预计兴建的第一个蓄洪设施，便是位于文山区捷运辛亥站的万隆10号贮留池。

 

 

2、台湾城市高密度发展，滞洪池，成效不彰

 

 

不过李教授指出，台湾高密度发展的城市特性，导致滞洪池的土地取得，成本相当高昂，而且，地点选择受限。折衷之道是，使用公家机关土地或禁限建的公共设施预定地，但这些地点，通常不是设置滞洪池最理想的位置，加上因为规模不大，面对极端降雨，只是聊备一格，成效不彰。

 

 

李教授举万隆10号贮留池为例，万隆10号贮留池，位于捷运辛亥站斜对面的辛亥路与万美街口，原是辛亥国高中预定地，设计容量13500立方米，预定2018年完工，希望疏解兴隆路淹水问题。这个地区，因为位于谷地，北边为福州山，南边为景美山，大雨来袭时，两座山的雨水，汇流至兴隆路，一旦降雨量，超出当初兴隆路排水系统设计标准，就会出现淹水情形。

 

 

然而，李教授表示，万隆10号贮留池，并不是整个集水区的最低点，离地势最低的兴隆路，还有约700米，比最低点，高上3.5米，且位于福州山一侧，只能处理整个集水区21%左右的雨水。政府试图解决水患的立意良好，但因受限于城市发展现况的限制，超高额的成本，使兴建滞洪池效益偏低，如何利用其他更具成本效益方式，解决城市水患，值得深思。

 

 

3、海绵城市，真能解决台湾城市淹水问题？

 

 

万隆10号贮留池的问题，彰显台湾城市淹水问题，无法单靠政府兴建滞洪池，就能解决。李教授认为，必须谨慎思考贮留、滞洪、透水设施，是否适合高密度的台北盆地与台湾的城市？这些源自中纬度温带国家的治水策略，如，增加入渗、滞留设施等，适合低密度城市和非持续性、中低强度的降雨事件，但面对台湾，又快又急又多的降雨，这套方式是否可行？

 

 

海绵城市，强调，藉由提升城市绿覆盖率、透水铺面，减少大雨过后的径流量（即，单位时间内，通过河槽某一断面的流量，以立方米／秒计。）。然而，李教授说，即使绿覆盖率相对台湾高出甚多的美国城镇，例如，阿肯色州的特鲁曼市（Trumann），在连续数日降下约178厘米的降雨后，地表土壤，也已饱和，当地媒体，发布警告，若降雨持续，极可能发生淹水。反观台湾的气候条件，台风、梅雨等事件，降雨总量与强度极大，数小时内，就可能降下200厘米以上的降雨，地表入渗，所能处理的水量，只能舒缓淹水灾情，完全无法避免淹水。

 

 

 

 

美国阿肯色州Trumann，从图中可见，即便该城绿覆率相当高，也只能应付连日200厘米的降雨，达到土壤入渗量的极限。

 

(图片来源：Google Earth截图)

 

 

因此，面对台湾的降雨环境，李教授认为，贮留、滞洪、透水铺面的效果有限，如果想藉由兴建滞洪池，彻底解决城市内水问题，滞洪池，体积势必相当庞大，对土地昂贵的台湾城市来说，几乎不可能！海绵城市，只能适度减缓城市的淹水严重程度，无法彻底根治。

 

 

4、鼓励民间，兴建滞洪空间，提高防淹与冲击，减轻压力

 

 

因应气候变迁，李教授认为，台湾城市必须采用多管齐下、财务上可行以及民众可接受的洪患调适策略，针对台湾特殊的社会经济环境与降雨条件，对症下药。李教授认为，由于气候变迁的时间、尺度，长达数十年，正好与城市更新所需的时间、尺度一致，通过城市更新，逐步提高城市的防洪能力、增加滞洪空间，是长期财务上可行且有效的调适策略之一。

 

 

李教授提出，可通过容积奖励的方式，鼓励道路两侧民间建筑物，兴建地下滞洪设施，诱使建商在兴建建案或进行城市更新时，在地下预留滞洪空间，创造政府节省经费、建商获得容积、民众不会淹水的三赢局面，通过整合民间力量，在人口与建筑稠密的台湾城市区，以预算可行的方式，逐步创造出大量的滞洪空间。

 

 

此外，城市中的校园、公园绿地、运动场、停车场，都可藉由工程设计，而具备滞洪功能，并由政府进行通盘规划，利用排水与道路系统，将水导引至上述空间，增加滞洪设施的空间配置弹性。

 

 

李教授指出，面对气候变迁，城市淹水威胁与日俱增，追求让淹水冲击减至最低的调适策略，需要政府与社会共同努力。具体可行的方式包含：强化现有建筑物的防淹能力，例如，一楼和地下空间入口，加装挡水闸板、在闸板内侧，设置拦截水沟、蓄水池和抽排水机；强化排水系统；避免将机电、网络、通讯设备，设于地下室，并将上述这些调适作法，纳入新的建筑法规当中。

 

 

 

 

 

 

要在高密度的台湾城市创造大量滞洪空间，可以通过容积奖励的方式，让建筑兴建时就能预留防淹与滞洪空间。

 

(图片来源：李天浩)

 

 

李天浩教授强调，近十年，许多治水观念与做法，，都还在改善调整，他所提出的方法并不代表全部的解决方法。21世纪，城市将面临气候变迁与降雨极端化等新挑战，气候变迁带来的极端降雨，会不断超出过去水利工程设计的防洪标准，必须政府结合民间力量，逐步增加城市的滞洪空间与调适能力，才能让不确定的未来洪患损失减至最低。

 

 

 

 

（十二）、若大禹再世（五）：大地之肾，湿地也能减洪喔！

 

 

资料来源：

 

http://pansci.asia/archives/75382

 

 

2014/12/20

 

环境与我

 

标签：复育；污染物；湿地；防洪工程

 

 

 

 

 

湿地除净化水质外，更能有效发挥减洪的功能，图为新海人工湿地。

 

(图片来源：Wikimedia Commons 作者：Lenovo-lin)

 

 

湿地，作为水陆交界带，能缓解双方对彼此造成的冲击，一方面，净化陆地污染物，另一方面，则减缓洪水与海浪对陆地的灾害。目前，台湾对湿地的了解多侧重于净化能力，本专访，邀请长年投入湿地保育研究的国立台湾师范大学方伟达教授，介绍湿地另一大被忽略的功能：“减洪防灾”，并分享湿地的复育经验，从终归纳展望未来台湾社会如何与湿地共存共容。

 

 

1、大地之肾，净化还能减洪

 

 

各国因各地国情不同，对湿地有不同的界定标准，依据1971年联合国《拉姆萨湿地公约》中，各国共同对湿地作出比较明确的定义：“湿地，是指沼泽（marsh）、泥沼地（fen）、泥煤地（peatland）或水域，所构成的地区，无论是天然或人为、永久或暂时、静止或流动的、淡水、咸水或两者混和，其水深，在低潮位时，不超过6米者。”目前，台湾一共有82处的国家重要湿地，保护着台湾各地水与土的交界地带。

 

 

过去，湿地由于其强大的净水功能，而被国人所熟知，并被赋予“大地之肾”的美称。不过湿地，还有另一项较少被提及与重视的功能：减洪（flood mitigation）。湿地由于是水与土之间的缓冲，对于台湾的强降雨事件，造成河川水位亟涨，山洪暴发时，能发挥相当良好的滞洪功用，减少洪水的洪峰流量，让水得以在此入注、下渗涵养地下水层，如果洪水水量超过湿地可容纳量，湿地中的草丛、树木，也能减缓水流，减弱洪水的破坏力。

 

 

在沿海地区，海岸湿地，对陆地的保护效果，也相当明显。湿地如红树林，在大浪来袭时，可以产生碎波效应，减少巨浪对陆地的冲蚀；此外，台风来临时，也能预防海水倒灌，可以说是一道绿色长城，也不为过。世界上很多国家，从过去人工大量营造防波堤、消波块，改进为利用自然的红树林，拦阻洪水，就是看上湿地对于减洪的卓越功能。

 

 

依据长期观察的观点而言，湿地做为自然且富有生命力的自然堤防，最大的优势在于不会像人工堤防、水坝、抽水站等硬件工程，会随岁月流逝而淤积、折损及毁坏，不需要投入大量人力与经费进行维护。复育湿地，基本上是更聪明且永续的作法。目前，台湾各城市，积极建设滞洪池，方教授认为，也可改善其功能，成为人工湿地，让滞洪池，吸水功能更佳，不仅仅是蓄水池，栽种植物之后，也能扮演城市中珍贵的绿色生态廊道的角色。

 

 

不过，方教授说“湿地固然可以起到相当程度的防洪作用，但是，一定要搭配其他生态工程，进行整体规划及营造”，单靠湿地，无法百分之百的杜绝洪水，但湿地如和其他的防洪设计，能相辅相成，湿地数量越多，越能减少洪水的发生机率，例如，桃园台地，有三千多个埤塘，就能有效分散台风来袭，造成洪水的风险。

 

 

2、湿地复育，必须因地制宜

 

 

湿地复育，是长时间投入，且必须耐心耕耘的过程。第一阶段，必须恢复湿地的物理功能，例如，在已荒漠化的土地上，重新引进流水、进行土壤的改良；第二，是引入生物的功能，包含植物的栽培，逐步由下而上，建立生态金字塔，最终，能吸引鸟类或其他较大型动物。方教授说：“复育是需要时间的仿自然推演，任何的复育工作，都不能操之过急；以人为方式进行复育，绝不是立竿见影之事。 ”

 

尽管湿地有众多优点，复育更需要较长时间和经费的付出，但是方伟达教授提醒，湿地的复育，必须因地制宜，一旦在错误的地点进行复育，反而会弄巧成拙，湿地反而变成阻挡水流的障碍。例如，关渡自然保留区的湿地，本来的植物是芦苇和茳茳咸草，不会阻挡水流，但是，过去，当地地层下陷，造成土壤盐化，加上1964年，政府为了排洪的原因，炸掉了关渡狮子头隘口，结果涨潮时的潮水，带来的海水倒灌的问题，水笔仔大量生长之后，阻挡水流，反而不利于基隆河疏洪。此外，新竹的白地粉小区，也有类似问题，在河道引进水笔仔之后，因为刚好是种在河口处，之后因为灌排不易的问题，反而开始发生淹水的问题。

 

 

另外相反的情况是，复育的湿地，因为地点过于低洼，台风来袭之后，栽种的植物幼苗，被山洪冲刷殆尽，复育必须重头开始。这些案例显示，在人工湿地复育之前，当地的水质和水文（例如说，河川流速、台风时的水位高度）都要调查清楚之后，才能动工。复育地区地势太高，湿地植物，会有缺水的现象；如果太低洼，台风来临之后，人工栽种的植物，又会被冲走。如果地点选择适当，湿地本身，便具备自我复元的功能，莫拉克台风，高屏溪沿岸被冲走的湿地植物，现在又长回来了，新海人工湿地植物，虽然被冲走，经过补植之后，现在也恢复了。

 

 

3、现代城市，如何与湿地共存共荣？

 

 

随着台湾经济快速发展，城市快速扩张，过去被认为会滋生蚊蝇、杂草丛生的湿地，由于没有开发利用的价值，几乎都被填平、排干，另作他用，例如，过去桃园台地，有11.8％的面积是埤塘，但现在，只剩下3.8％。如此一来，城市与水之间，就失去了原本存在的缓冲地带，洪水得以直逼人类为自我保护，所筑起的堤防，这些高强度保护的城市，不淹则已，一旦溃堤，就是场大灾难。

 

 

因此，在2014年6月通过的湿地法，引进国外共营共荣的概念，希望能促进台湾湿地的复育。其中关键的“自主治理”理念，来自美国印第安纳大学诺贝尔经济学奖得主，欧斯壮（Elinor Ostrom）女士，她认为，什么都管的大政府，最后会变成什么都管不好，不如由在地的小区民众，自己组织起来，治理所身处的环境，能发挥比政府介入更强大的力量。因此，台湾的湿地复育，必须先向下扎根，通过环境教育，让民众知道湿地并不肮脏，健康的湿地，有清净流水、不会滋生蚊虫。有关单位，应让民众体认湿地的重要性与价值感，由下而上，开始进行湿地保育工作。

 

 

方伟达教授感叹，人的天性,本身就喜欢玩水，但曾几何时，人类不再亲近水，反而开始害怕水，看到湿地,就嫌它脏、想将它填平，并筑起高墙（心墙），远远地离开河流。要避免现代人跟自然越来越疏离，我们更应该在城市中,营造自然环境，暂且不管减洪净化等远大目标，从个人层次来说，当人们心情烦闷时，看到湿地平静的池水，何尝不是种心灵的疗愈良方呢？

 

 

 

（下接：防洪治水抗洪排涝方面在国外的一些经验和做法-04）