現地調查【災害復舊地點河川特性整理表】(A 表)的製作
照片 2. 2 流體力導致預鑄混凝土塊翻轉的災情案例
③ 流體力造成翻覆
預鑄混凝土塊等整體連成舖面、具撓曲性護岸的受災型態,這種受災型態發生原因是,
連結預鑄混凝土塊護岸端點未妥善處理,作用在端點預鑄混凝土塊的流體力大於作用在連結 群內預鑄混凝土塊的流體力,由端點預鑄混凝土塊開始移動,漸往下游擴大範圍,導致整個 預鑄混凝土塊翻覆。
預鑄混凝土塊上游端點容易出現弱點,係因受上游粗糙度影響的流速,來到粗糙度較 小的預鑄混凝土塊地點,會產生流速變動(加速度)與水流紊亂,造成護岸尾端壓力變動,使 預鑄混凝土塊形成揚力。當護岸尾端浮起,預鑄混凝土塊突出於水流的面積增加,急遽提高 其阻力與揚力,於是整個預鑄混凝土塊翻覆破壞。因此,使與護岸末端摩擦區間的粗糙度漸 漸變化,並在設施本體施設橫向帶狀物等不易擴大災害之對應措施。
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圖 2.6 土砂吸出造成災害的案例
圖 2.7 殘留水壓造成災害的案例
④ 回填材料吸出導致的災害
這是護岸堤內坡面土砂被吸出、流走,導致整個護岸受損的災害,此等土砂吸出現象的 發生機制為,洪水時壓力變動導致護岸空隙中的土砂被吸出,或洪水退水時殘留水壓造成管 湧等。
護岸坡面土砂被吸出後,如上圖所示,護岸背面土砂因此陷沒。在災害現場,從接近護 岸頂之視線,瞄視上下游護岸坡頂線(高度線)有無凹凸狀況。
⑤ 殘留水壓造成災害
洪水消退時殘留堤體內與河岸土中的滲透水形成殘留水壓,除了上述④等導致管湧之 外,若護岸坡面陡峭,殘留水壓加上土壓,可能造成護岸往河川側翻倒,或土質強度降低導 致滑動災害。
與上述護岸坡面土砂被吸出的狀況相同,觀察堤頂與坡面坡度,堤頂高程變形或坡面坡 度變形,可能是這種災害的徵兆。
吸出
殘留水壓
滑動
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圖 2.8 堤頂侵蝕導致災害實例
⑥ 堤頂侵蝕導致災害
洪水流越過護岸堤頂端,或由低水流量護岸往高灘地衝上去的水流,亦或來自高灘地的 跌水水流太過於劇烈,可能導致護岸堤頂侵蝕、護岸堤內空洞化造成護岸破壞。
河道彎曲段凹岸側水流與離心力交互作用使水位抬升,這樣的水流衝上護岸時,會沿護 岸堤頂產生快速水流,其下游側則出現水流由堤頂往水路掉落、劇烈侵蝕堤頂附近土砂狀 況。其結果是護岸背面土砂流失,破壞護岸。
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〈受災原因的判定〉
受災原因應與受災型態一起進行綜合性的判斷。
①水流侵蝕②水流滲透③越流④雨水侵蝕⑤雨水滲透⑥其他
〈受災原因的判定〉
為說明受災型態,定義受災型態,如下。受災型態判定須先掌握受災原因與次節所述河床變 動趨勢,依據客觀數據進行合理的判斷。
①破堤 :堤防受水流沖擊而破堤
②局部淘刷 :沖刷段受水流沖刷,形成局部淘刷狀態 (掌握現狀最大淘刷深度(Δz))
③背面土砂吸出 :水流產生負壓,護岸背面土砂被吸出而空洞化
④坡面侵蝕 :降雨衝擊、滲透與地表水流造成坡面侵蝕
⑤側向侵蝕 :洪水時巨大剪應力導致河岸坡面形狀破壞的狀態 (注意與局部淘刷的區別)
⑥殘留水壓 :從背後邊坡往護岸背面的滲透水壓所造成的破壞
⑦堤頂所產生的侵蝕 : 背後邊坡與上游溢水造成堤頂侵蝕破壞
⑧滑動破壞 :護岸倚靠背面土質強度降低等導致的滑動破壞
⑨漏水(堤體) :堤體漏水
⑩漏水(基盤) :堤體基礎地盤產生漏水
此外,有鋪設坡腳保護工時,其受災型態可從「土砂流出」、「沉陷」、「凹凸不平」、「損傷」、「基 礎浮動」、「翻覆」、「位移」等判定之。
30 (2) 河床變動趨勢的掌握
《說 明》
所謂河床變動,指受水流影響,河床與河岸構成土砂出現淘刷、運移、堆積等現象所導致的河 床變化。洪水時河床面會出現巨大剪應力,帶動土砂移動。此外,水衝段或構造物周邊快速水 流、流體力發揮作用的地點,容易出現局部淘刷。
專注於觀察某地點,發現流出土砂量大於流入土砂量時,出現河床降低現象;流入土砂量較多,
河床上升。若雙方平衡,即使洪水時土砂移動,目測洪水前後河床高程,沒有變化。
相對於縱斷面河床上升或下降(河床坡度變動)的一維河床變動,出現沙洲或流路蜿蜒等自然作 用所導致的(二維)平面與縱斷面變化,也屬河床變動。因此,掌握受災地點河床變動趨勢,應 綜合上下游區間狀況、橫斷面方向的斷面形狀等,進行綜合對應。
河流直線區域、彎曲河道與實施固床工等地點正下游依河床降低、局部淘刷發生地點與現地狀 況其原因很多種。特別是彎曲河道不只凹岸側水流流速大於凸岸側,凹岸河床土砂也會往凸岸 側搬運,形成二次流。凹岸容易出現深潭,凸岸則形成不太移動的沙洲。因此,彎曲河道的河 床降低現象,一般都出現在凹岸側。彎曲河道凹岸的深潭,也是應保全的重要環境要素,應在 容許範圍內予以保全。
土砂異常堆積(河道明顯淤塞)時,應掌握土砂堆積原因。比如,土砂發生源地點以及為何會在 該處、該區間產生堆積。即使未發現來自流域的大量土砂流入,卻仍出現特定區間大量土砂堆 積時,除了檢討河道平面形狀或縱斷面形狀是否有問題,也應確認是否因為土砂移動不平衡,
導致上下游區間出現明顯的河床降低。
河床變動的趨勢不只參考受災地點,更應依據河道平面形狀與上下游區間的觀察,進行綜合性的 掌握。
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表 2.1 河床降低、局部淘刷地點與發生原因推測案例(1/2)
發生地點 河床降低的狀況 現地的狀況 推測河床降低原因
直線區域 (直線段)
河床全面性的下降
上下游斷面形狀無變化,仍維持原狀。
土砂持續流出、河床坡度 變緩過程中呈現的河床 降低
上游側與斷面形狀不連續(河幅縮小等)。
斷面形狀變化引起剪應 力的縱向不平衡,導致河 床降低
只有河岸(低水流量 護岸)前面河床降低
單側河岸受到縱向的淘刷,對岸則出現連 續性沙洲。
沿低水流量護岸產生高 速水流,導致縱向的淘刷
流水集中在護岸邊緣的 深槽區,形成縱向淘刷
沙洲形成沖刷段,沖刷段附近的下游產生 淘刷現象
沙洲沖刷段形成的局部 淘刷
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2.4.3 河川環境的掌握
(1) 河川環境掌握的基本概念
《說 明》
「河岸」與「濱水帶」均在說明水域與陸域遷移領域的常用語,但在河川環境之中,其所發揮 的機能並不相同,因此應予以區別。此外,本基本方針整體說明河岸與濱水帶整體時,稱為「河 岸區域」,指水域與陸域交會區域的「生態過渡區」(生態交會區、生態交錯帶,ecotone)。
河道側岸的「河岸」,其坡面坡度通常大於河道內的其他地點,因此,河岸上部與下部隨洪水 時淹水頻率與淹水時外力並不相同。另一方面,成為陸域與水域界面的「濱水帶」,除了日常 受水位變動影響之外,也會因為植生與地形起伏對於流速、水深、河床材料粒徑與堆積物、照 度等造成的影響,形成多樣化的環境。
河岸前面無自然沙洲或堆積土砂時,河岸與濱水帶範圍幾乎重疊。在此情況下,河岸的改變可 能同時導致河岸與濱水帶劣化,必須更謹慎地進行對應。即使如此看,河岸與濱水帶也具備不 同的要素,應個別地予以認識、處理。
不同河段的河岸與濱水帶構造彼此差異。檢討復舊工法之前,應先充分了解濱水帶在各河段流 程所發揮的環境機能之外,應確保河岸與濱水帶所具備的環境機能。
場所 範圍
河岸 對應河道側岸從坡頂到坡趾的範圍。
濱水帶 從岸邊(陸域與岸邊的界面)到陸域側受到日常水位變動 影響的範圍;在水域側以受水域附近植物與地形影響水理 特性與環境特性變化的範圍界定之。
河岸區域 (河岸、濱水帶)
指整體的河岸與濱水帶。此外,若河岸與岸邊之間有空 地,此空地也屬河岸區域的範圍內。
表 2.3 河岸與濱水帶的範圍 災害復舊時,應了解河岸與濱水帶原有的河川景觀與自然環境面機能。
34 (2) 保全環境要素的篩選
《說 明》
河岸、濱水帶的主要環境要素
河岸、濱水帶的主要環境要素包含①「河畔樹木」,②「湧水、滲透水」,③「深潭」,④「坡 面的空隙與凹凸」,⑤「岸邊植生」,⑥「濱水帶的空隙與凹凸」,⑦「濱水帶的複雜環境」。其 中,④到⑦可利用標準的河岸與濱水帶復舊方法進行機能復原;就河畔樹木、湧水與滲透水、
深潭等,應特別注意可用來保全這些重要環境要素的考量。受災地點應在現地確認河畔樹木、
湧水與深潭等,這些要素存在時,對河岸與濱水帶形狀或護岸工法下工夫,予以保全。
① 「河畔樹木」
河畔樹木指生長在河岸、濱水帶或堤頂,對河川相互影響(淹水、在水面形成陰影等)所及範 圍的樹木,這些樹木在生物的生長環境、良好景觀形成或親水性方面具有很大的影響。
此外,河畔樹木之中,位於溪流部分的稱為溪畔林;位於(溪畔林)下游的稱為河畔林。受災 地點有河畔樹木時,應現地了解其對河川環境所發揮的機能,原則上只要不影響治水,應予 以保全。
災害復舊事業(單一災害)的主要範圍 災害復舊事業(單一災害)的主要範圍 河畔區域
河岸區域
(河岸、濱水帶) (河岸、濱水帶)
河岸區域
河岸 河岸
濱水帶 深槽線(區域) 濱水帶(濱水帶)
深槽線
圖 2.9 河岸與濱水帶的主要範圍(災害復舊事業(單一災害))
河岸、濱水帶可看到具有不同機能的環境要素,現地調查時,應掌握河畔樹木、湧水、滲
透水、深潭等重要環境要素。
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以有無「水中覆蓋」
(植生、礫石群)為基準的界 面
水位變動範圍 魚類避難場所
② 「湧水、滲透水」
湧水、滲透水係地表往下滲透的雨水,從河岸滲出或以伏流水型態從河床湧出後流入河川的 水。
湧水、滲透水不只是坡面上棲息、生長與繁殖的動植物,特別是喜好濕潤狀態物種所需重要 環境,河床的湧水能經年穩定水溫,成為依賴湧水生活的水生生物群集重要的棲息場所。
受災地點及其周邊的坡面與河床應詳加觀察,掌握湧水、滲透水存在狀況。特別須注意的是
受災地點及其周邊的坡面與河床應詳加觀察,掌握湧水、滲透水存在狀況。特別須注意的是