國立臺灣大學土木工程學系 徐偉哲
跌水工法 (Drop Structure)
為何需要跌水工法？
臺灣地形大部分為較陡的山區，河流相對短小，加上臺灣氣候特性，每年降雨皆相當集中，容易產生洪流，此時遇到河道蛇行或是河床較陡的地區，容易造成縱橫向侵蝕嚴重，使河流挾帶大量的泥沙和土石，一方面造成被侵蝕區地基嚴重的掏刷，一方面這些被帶走的砂石運至下游，將導致下游河道或水庫淤積嚴重，甚至引起氾濫，為了保護民眾的安全，常常需要考慮施以整流工程，跌水工法為其中之一[1]。跌水工法的原理是：在河道中適當地點建造之構造物，透過構造物製造河床垂直高低落差（如階梯般如圖一），當水流經過時能減小水流流速，消耗水流的能量，減緩水流對河床的掏刷，穩定河床的底質，避免災害產生[3]。
為何需要跌水工法？
臺灣地形大部分為較陡的山區，河流相對短小，加上臺灣氣候特性，每年降雨皆相當集中，容易產生洪流，此時遇到河道蛇行或是河床較陡的地區，容易造成縱橫向侵蝕嚴重，使河流挾帶大量的泥沙和土石，一方面造成被侵蝕區地基嚴重的掏刷，一方面這些被帶走的砂石運至下游，將導致下游河道或水庫淤積嚴重，甚至引起氾濫，為了保護民眾的安全，常常需要考慮施以整流工程，跌水工法為其中之一[1]。跌水工法的原理是：在河道中適當地點建造之構造物，透過構造物製造河床垂直高低落差（如階梯般如圖一），當水流經過時能減小水流流速，消耗水流的能量，減緩水流對河床的掏刷，穩定河床的底質，避免災害產生[3]。
圖一 台北北投貴子坑溪跌水工法[2] （引用自https://www.flickr.com/photos/alextsai/4416405850/）
實施跌水工法的主要目的在於降低水流的能量，防止縱向及橫向侵蝕，而為了能達到較佳的效果，一般會與其他工法一起構築，如：堤防、護岸、固床工、溪床保護工等，最後成為一集合各種工法的組合工程。完整的跌水工法對生態及環境的效益有以下三點[3]：
跌水工法的建造
過去的跌水工建造時，一般使用鋼筋混凝土為主要材料，然而近幾年因生態工法的推行，跌水工法的建材漸漸有了變化。目前跌水工在建造時，以生態工法取代過去大量使用之人工材料，以「順應自然，就地取材」為主要概念進行跌水工工程之建造，透過工程整治減少自然災害（如：土石流等）對自然環境與人類生存環境之破壞，其優點為成本低且同時能維護生態環境，現今許多的環境整治工程皆使用生態工法，期望在改變自然的同時能帶給環境最小的衝擊。
使用生態工法概念建築的跌水工法，一般使用河道周圍之石塊建造之，其建造形式分為兩大類[4]：
- 減緩水流能量，避免河道中土砂的產生與移動。
- 保護被侵蝕河岸坡腳避免崩塌（尤其是泥岩、火山灰地區等特殊地形)。
- 若跌水工增設魚道功能，可有利魚類和水生動物棲息。
跌水工法的建造
過去的跌水工建造時，一般使用鋼筋混凝土為主要材料，然而近幾年因生態工法的推行，跌水工法的建材漸漸有了變化。目前跌水工在建造時，以生態工法取代過去大量使用之人工材料，以「順應自然，就地取材」為主要概念進行跌水工工程之建造，透過工程整治減少自然災害（如：土石流等）對自然環境與人類生存環境之破壞，其優點為成本低且同時能維護生態環境，現今許多的環境整治工程皆使用生態工法，期望在改變自然的同時能帶給環境最小的衝擊。
使用生態工法概念建築的跌水工法，一般使用河道周圍之石塊建造之，其建造形式分為兩大類[4]：
- 石樑工：以天然石塊構築於河床中之橫向構造物，如圖二使用石塊建構出階梯狀的跌水工。
圖二 台北信義區神大排跌水工法[5] （引用自http://pwd.gov.taipei/ct.asp?xItem=1229934&ctNode=23060&mp=106001）
2. 河床拋石：於河道將石塊不規則分佈於河床，使水流流向改變，減低水流速度，如圖三。
圖三 士林平菁街野溪河床拋石[6] （引用自http://www.cc.ntut.edu.tw/~wwwwec/eco-engineering/eco_hydrolic/eco_hydrolic4.htm）
以上兩種類型之跌水工法，由於使用施工地區附近的材料，省去搬運材料的困難度以及材料成本，同時消除人工材料對生態環境的破壞，將可達到環境永續發展及整治之目標。
生態工法雖然可帶來許多效益，不過由於使用非人工材料，長期而言容易有缺損與侵蝕，因此後續維護相當重要。以跌水工之維護與檢查為例，一般為暴雨或洪水消退後即應儘速進行，以確保石塊穩定、安全性及其是否有發揮預期之功能[7]。唯有有效地善用生態工法，並維護其功能，才能達到河川整治且保護當地生態環境之多重效益。
參考文獻
生態工法雖然可帶來許多效益，不過由於使用非人工材料，長期而言容易有缺損與侵蝕，因此後續維護相當重要。以跌水工之維護與檢查為例，一般為暴雨或洪水消退後即應儘速進行，以確保石塊穩定、安全性及其是否有發揮預期之功能[7]。唯有有效地善用生態工法，並維護其功能，才能達到河川整治且保護當地生態環境之多重效益。
參考文獻
- 李祈宏、周憲德(2000)。砂礫河床之跌水沖刷分析。國立中央大學土木工程研究所
- 貴子坑溪跌水工法：
https://www.flickr.com/photos/alextsai/4416405850/ - 水環境研究中心生態工法-工法篇：
http://www.cc.ntut.edu.tw/~wwwwec/eco-engineering/eco_eng/eco_eng3.htm - 生態工法於水利上之應用：
http://140.124.61.21/ecoTechCourse/NTUT/H_NTUT_S.pdf - 台北市政府工務局：
http://pwd.gov.taipei/ct.asp?xItem=1229934&ctNode=23060&mp=106001 - 水環境研究中心-水理篇：
http://www.cc.ntut.edu.tw/~wwwwec/eco-engineering/htm - 水環境研究中心-管理篇：
http://www.cc.ntut.edu.tw/~wwwwec/eco-engineering/eco_managemant.htm
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