2.3 河相學與河川分類
2.3.1 河相定義
本文所指河相(River morphology)包含河川長短、橫斷面形狀(河 寬、深)、縱剖面狀態(坡降)以及平面樣式。河川受氣候、地文與水文 條件影響,流域地表逕流匯集於河川形成洪水波,並沖刷流域表層材料將 泥沙帶進渠道,二者成為改變河川形貌之驅動力量。河道邊界地質(堤岸 材料特性)與地形(河谷坡度等)條件以及堤岸植被狀態反應對前述驅動 力之抵抗變形能力。上述因素組合與相互影響便形成河川在縱、橫與平面 型態上之差異(Thorne 1997)。
橫斷面型態包括河寬、水深與溼週等幾何條件。縱斷面主要呈現河谷 坡度連續變化。當逕流與泥沙輸入渠道對渠道邊界產生衝擊,在河川不同 位置展現不同地形、不同底床材料,以及不同植生形成各區域之河相特 徵。Leopold and Wolman(1957)對河川型態進行調查,歸納河川變遷是由 直線型漸漸發展成些微曲度以致最後發展成多流線之辮狀系統。
Schumm(1977)以沈滓載(sediment load)與河川穩定狀態為基礎進行平 面型態分類(如圖2.18 所示)。當河道邊界抵抗沖蝕能力高且沈滓狀態為 懸浮載,此狀態下河川多呈現直線型或是略微彎曲之平面型態且較穩定
(如型態1 及 2);當沈滓載由懸浮載漸摻雜較粗之泥沙,且底床較具可 動性時,伴隨堤岸侵蝕使河道呈現蜿蜒狀態(如型態3 及 4 所示),在此 狀態下渠道可在洪泛平原上自由的透過切削堤岸與散佈在河道緊縮與彎 道處點沙洲成長而變遷;當河川具較高能量且堤岸地質材料較為鬆軟時通 常會造成較寬河寬且呈現多流線之辮狀平面型態(如型態5 所示),水流 路線被沙洲分隔而後匯流,此沙洲在滿槽流時會被水流淹沒。當辮狀系統 之沙洲持續成長至高程大於滿槽水位時,沙洲上逐漸有植被生長且河川能 量較低,明顯不同於辮狀系統特色,因此在1970 年代以後逐漸把此一型 態獨立歸納為交織狀河川(anastomosed),交織狀河川型態與辮狀河川除 了在河川能量與沙洲高程之差異外,且因交織狀河川沙洲規模較大,使河 川具更大曲率且流線較少。
由上述可知河川透過侵蝕、堆積以及側向沖刷堤岸等事件使平面型態 由直線型逐漸呈略微彎曲之平面型態,隨側向之移動彎曲度逐漸增加以致 河川發展成蜿蜒狀河川,再經由沙洲之發展分隔水道漸形成多流線系統之 辮狀河,隨著沙洲持續成長河川亦逐漸穩定發展成交織狀河川系統。
從河川演變過程可發現沙洲成長與消失實為河床材料堆積與運移之 反應,亦呈現出渠道的最終地形。
不同環境造成不同河相,不同河相亦有不同本質,不同河相往往併存 在同一河川中,因此河川管理上應考慮河相進行分區,再以此標的進行各 區段細部考量。
圖2.18 河川平面型態分類與沈滓載、穩定性間關係圖(摘自 Schumm1977)