堤防與生態

(本篇轉載自科技部高瞻自然科學教學資源平台)

國立臺灣大學土木工程學系 徐偉哲

堤防與生態 (Levee and Ecology)
為了保障河流沿岸居民的安全，往往會在河岸旁建造人工堤防，以防止豪雨或颱風期間大量雨水匯入河流造成氾濫，然而這些由水泥與土石建造的堤防視覺上缺乏變化，同時因透水性差使得生物難有生存空間，加上堤防阻隔降低了河道到兩岸的連接性，將河岸環境棲地破碎化，帶給河岸棲地生態不少衝擊 [1]。近年來因生態保育意識抬頭，如何應用生態工法建造與環境共存的堤防已漸漸成了趨勢。(有關堤防更多介紹，可參考 [2] )

設計一個與生態共存的堤防
應用生態工法建造堤防有幾項設計原則，以下簡要歸納出幾點 [3,4]：

1. 進行堤線佈置規劃時，應盡量保留原始河流的蜿蜒性，以確保維持濕地、河灣、淺灘等原始生態環境。
2. 堤防斷面形狀考量除了計算其穩定性外，應盡量採用緩坡並做好排水措施，創造利於植被生長的條件。
3. 堤防材料盡量就地取材，在滿足工程安全的前提下，使用透水性佳、多孔、自然材質構成的柔性材料，為植物、魚類、兩棲類動物等棲息與繁殖預留空間。
4. 堤防建設的河流斷面設計，應遵循多變化特徵，盡量避免河床平坦，不規則的河床較符合原本生態環境，增加環境對生物的親和力 [3]。
5. 為了確保生態工法效果之實現，並延長工程之壽命，前期之養護與後期的管理與監測需落實。

目前台灣也開始利用將這些設計原則運用於堤防之建設，如卑南溪新興堤段，為了河岸之保育復育，於民國 92 年以柳枝工護坡、木梢沈床等生態工法施作堤防，使用石頭、梢料、樹枝等天然材料，間接利用洪水的帶來的砂石使結構更扎實，以穩定堤防坡面，且因為使用樹枝編柵，於柵格填入石塊，其結構具多孔隙性，利於自然動植物生長（如圖一），為全台首例，而經過近幾年颱風豪雨期間監測，大部分的面柳枝工及木梢沉床工如預期般地發揮作用，亦發現植被品種趨向多樣化，不但提升整體視覺美觀，也開始恢復原有的生態環境 [4]。

圖一、柳枝工護坡編柵（左）、木梢沈床（右） （圖片來源：http://eem.pcc.gov.tw/node/31057）

還地於河-新的堤防思維
除了活用生態工法讓堤防與自然環境共存，近幾年「還地於河」的綠堤防概念也開始被各國提倡。綠堤防是指將堤防採土堤緩坡形式設計，由堤頂沿堤防內側延伸，延伸長度為堤防高度的 3030倍，並將堤內建築基地提高（圖二），即使洪水高度超過計畫水位時，仍然不致於潰決造成更嚴重災害，同時堤防斜面則用於農業、休憩等功能，堤防在遭受洪水侵蝕時，可藉此節省農業用水、排水設施建設成本 [5]，另一方面也不會因為高大的防洪設施阻隔景觀。

圖二、超級堤防之設計 （圖片來源：本文作者徐偉哲繪製）

日本於 2000 年，在關東平原及阪神地區導入綠堤防設計（如圖三），荷蘭政府也規劃了 1515 年國土規劃以「還地於河策略為主要宗旨[6]」。堤防圍堵防洪的策略開始被重新審視，順應河流的作用力與季節變化，用疏通取代防堵，堤防安全性與生態穩定性並重，已成為新的防洪思維。

圖三、日本於平原地區導入綠堤防 （圖片來源：http://mypaper.pchome.com.tw/abudi/post/141299）

參考文獻

1. 孫建平。水利工程對水環境生態之影響｜科學月刊。
   http://scimonth.blogspot.tw/2013/05/blog-post_5751.html
2. 徐偉哲。認識堤防｜科學Online。 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=69852
3. 試析堤防工程與生態環境保護｜免費論文下載中心。
   http://big.hi138.com/gongxue/shuiligongcheng/201111/362017.asp#.VyOO-aN95E4
4. 鄧志浩、陳獻、周岠峰 (2007)。生態工法應用於河川堤防規劃設計之研究—以卑南溪新興堤段為例。先進工程學刊，第二卷，第一期，35-40頁。
5. 超級堤防與綜合治水建設考察｜臺北市政府工務局暨所屬水利工程處。http://www.openreport.taipei.gov.tw/OpenFront/report/report_detail.jsp?sysId=C09600839
6. 荷蘭國家生態綠網計畫 。
   http://web.ncyu.edu.tw/~yuwen/files/a8.pdf