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七家灣溪壩體改善工程

  • 作者:本文摘錄自: 1.王筱雯、郭偉丞,2011,台灣堰壩的存與廢,科學發展,第467期,第52~57頁,國家科學委員會 2.王筱雯、郭偉丞,2011,七家灣溪一號壩拆除後之水文與泥砂演變過程,國家公園學報,第21卷第3期,第20~29頁
  • 撰稿日期:101-01-15
  • 發布單位:保育研究課

堰壩的功能

台灣河川坡度陡急、降雨分布不均,豐枯水期流量差異大,且地質脆弱,為有效利用水資源及穩定河床,在台灣的河川上分布了大大小小的堰壩等跨河攔水結構物,以作為防洪、蓄水灌溉、水力發電或防砂之用。

就水利角度而言,堰、壩的功能為集水、蓄水及抬高水位,以供取水利用。一般高大者、或是排洪時只可局部溢流或通洪者稱為壩,而低小或可全面溢流者則稱為堰,惟大小之間並無明確區分。若就功能而言,壩主要在蓄水形成水庫以供調節運用,而堰則只抬高水位以利引水,未有蓄水調節功能,且由於其抬高水位形成之水域有限,一般不稱水庫。而就水土保持角度所興建之防砂壩,則是為了攔蓄河道泥砂、調節泥砂輸送、穩定河床及兩岸崩塌、防止侵蝕、沖蝕、抑止土石流所構築之橫向構造物。

堰壩之現狀與問題 

一般而言,堰壩的結構完整性將會隨著時間推移而減少,因此需要經常性的維護。不可諱言的,堰壩提供人類社會重要的效益,但隨著堰壩結構物逐年老舊,維護及修復成本亦隨之逐年增加,另一方面,堰壩下游因砂源不足導致壩體基礎掏刷,使得潰壩的可能性增加,對下游生命財產造成威脅。再者,這些堰壩的存在改變了河川的面貌,對於河溪生態系之組成與機能性均造成影響,包括:改變自然的水文循環、河道及洪水平原的生物及物理特性、切割原本連續的河道,造成廊道中斷,使得洄游生物路徑阻隔、魚類族群區隔化、魚類棲地單調化等。

時至今日,已有不少水工結構物超過使用年限、或是遭受嚴重淤積與壩體年久受損而逐漸喪失原有功能及經濟價值,對於這些問題,目前多數的思考方向是加以修復使其恢復功能,殊不知到達使用年限之壩體維修費用及經濟效益常常遠不如預期。 

七家灣溪案例 

以雪霸國家公園轄區內的七家灣溪流域來看,此流域乃是目前國寶魚台灣櫻花鉤吻鮭的唯一棲地。自1980年代起,由於防砂壩的建造與人為的開發等因素,櫻花鉤吻鮭的棲息地大幅銳減。為了提供鮭魚的洄游空間與改善棲地破碎化,雪霸國家公園於1996年起,開始對防砂壩拆除進行可行性評估,並於1999年至2001年共兩年半間,自最上游的第四號防砂壩為始、最下游的第一號防砂壩為終,陸續將七家灣溪支流高山溪上的四座防砂壩進行壩體的改善與拆除。

高山溪防砂壩拆除後,河床上大石頭的比率升高,形成較穩定的底質,深潭棲地的比率也變高。由於壩體上下游的河床坡度逐漸平緩,鮭魚得以順利迴游至壩體的上游水域。不過,隨著自然河道環境的演變,其中高山溪三號壩在拆除之後幾年,因颱風大水事件所攜帶而下的巨大樹幹橫亙而形成一臨時性結構,使上游產生約5 公尺落差並使得泥砂淤積在壩體上游,此一臨時性天然結構再次造成鮭魚迴遊之阻礙。其後續變化情形仍應長期加以觀測,以準確掌握拆壩對於河道及櫻花鉤吻鮭棲地所產生之衝擊。

至於七家灣溪主流上已淤滿的一號防砂壩,其高度15公尺、淤砂量約20萬立方公尺,壩基因受水流衝擊掏刷已被破壞,有安全上的疑慮,且由於其乃是七家灣溪流域最下游的壩體,因此成為鮭魚上溯的第一道屏障。為了安全的考量與台灣櫻花鉤吻鮭的棲地復育,雪霸國家公園於2011年5月進行壩體改善工程。由於在台灣壩體改善的案例相當有限,且七家灣溪一號防砂壩之體積、高度及淤砂量皆遠超過高山溪上已被拆除之四座防砂壩。因此,針對一號壩壩體改善後持續監測調查、以及壩體改善後泥砂對下游河道之潛在衝擊與生態系統之可能影響,相關研究單位正審慎進行監測,以在充滿不確定性的生態變動環境中,獲得長期的監測記錄提供國內後續壩體改善之重要參考依據。

由至今半年的監測結果發現壩下沖刷坑已被泥砂填滿,溯源侵蝕終點約略到達壩上游250 公尺處。藉由濁度監測,在壩體拆除工程影響下,濁度最高達627 NTU,濁度約在15至16天內恢復正常;而在受到降雨的影響濁度升高後,約可在4小時至14天恢復至常流量濁度值,可知拆壩工程之人為干擾與降雨之天然干擾所造成的濁度影響尺度相近。

壩體存廢之思考 

就如同每一座堰壩在當初興建時都有其獨特的背景需要考慮,壩體改善亦是如此。在多數壩體之使用年限已久之當今環境背景下,包括壩體老舊的安全顧慮,或原有功能喪失時之配套,以及是否提供洄游性魚類通道或擴增魚類棲地之用等,皆需重新思考。有些壩的拆除會對河川與生態系統引起劇烈的變化、有些則沒有任何顯著影響、有些則是會引發新的問題,因此任何決策皆需要審慎評估。而且,壩體或維護或拆除的決策常需牽涉到許多相關的單位機關,例如七家灣溪一號壩的拆除改善需要營建署雪霸國家公園、農委會林務局、退輔會武陵農場、經濟部德基水庫管理局、台中縣政府農業局等單位之共識與整合。

蒐集並檢視實際案例的經驗有助於瞭解堰壩存廢的方向,而在決策過程中針對河相面向的泥砂粒徑組成與運移等、生態面向之棲地與物種反應等、社會人文面向之觀感等、以及經濟層面之考量深入評估,有助於未來台灣進行相關工作的基礎建立。