──貴子坑水土保持教室戶外教學
陳瀅如* 鄭悅海**
*臺北市立中正高級中學
**臺北市立明德國民中學
前 言
山崩、土石流可以說是年年都會發生的 天然災害，尤其是在連續的豪雨之後。雨水 原本是老天爺給大地滋潤的禮物，而今卻常 常在某些地區造成了禍害。如何讓山崩、土 石流這種災害減到最低，甚至消失，而讓雨 水和善地留下來呢？在這篇教材中，我們就 要請大家到貴子坑水土保持教室走一走，以 台北市北郊的貴子坑水土保持教室為例, 看 看全區的地質條件、開發歷史及後期的整治 工程，讓我們回顧過去常有嚴重土石流的貴 子坑地區，在政府做了補救的工作之後，再 也沒有傳出嚴重災害；也讓我們一起來關心 我們的周圍環境。模組介紹
一、本模組的使用，建議以戶外教學的方式 進行為佳，若無法實地教學時，亦可以 利用錄影帶、幻燈片等媒體配合進行教 學。 二、本模組內容是針對已稍具地質知識者設 計，因此不適合對地質知識完全陌生的 初學者；但是教師可以截取適合初學者 程度部份加以組編，作為認識我們的環 境與保護水土資源的基礎教材。 三、實地戶外教學需時約三至四小時。 四、戶外教學首重安全，出發前一定要加強 學生對戶外教學的注意事項。 五、本模組設計之進行流程如下： 學前測驗 閱讀資料 活動手冊 課後作業學前測驗
現在先請你回答下列問題，看看有關山 崩、土石流方面的知識你了解多少？ 1. 你認為在哪些天氣狀況下會發生山崩和土 石流？ 答： 一、 你居住的環境安全嗎？ 二、 危險山坡地：貴子坑 三、 改頭換面的貴子坑 四、 貴子坑的地質條件 一、 主旨 二、 方式 三、 注意事項 四、 地理位置及交通狀況 五、 書面導覽 六、 結語2. 哪種地方常可以聽到發生山崩？ 答： 3. 除了天氣的因素之外，你認為有哪些因素 也會造成山崩和土石流？ 答： 4. 請舉出二處近年來台灣發生山崩或土石流 的地點。 答：
閱讀資料
一、你居住的環境安全嗎？─談水土保
持的重要性
我們居住的環境，曾被譽為人間仙境， 三 百 多 年 前 荷 蘭 人 發 現 這 個 位 於 西 太 平 洋 上，有著林木蒼鬱，景色優美的海島，特別 稱讚為福爾摩沙( Formosa 即為美麗的寶島 之意)。但是由於台灣的地理位置處於歐亞板 塊與菲律賓板塊交界處的造山帶上，全島面 積雖然不大，卻充滿了高山、奇嶽， 除西半 部少數的沖積平原外，實在不適合做高密度 的開發。怎奈因人口逐漸增加，人稠地狹的 壓力迫使人們朝山坡地不斷的發展，政府相 關單位雖然有法可管，卻因為取締困難而未 能落實執法。 在這樣的情況之下，我們秀麗 的青山綠水就一點一滴的被腐噬掉了。 當都市中心人口密度越來越大之後，逐 漸有人往山坡地發展，早期多開發為農地、 墓地、產業道路，近來則增加了休閒觀光場 所、廟宇，連房屋也往這些不宜開發的地區 擴展。綜觀目前山坡地被破壞的類型有下列 幾種： 1.濫葬 :中國人相信轉世輪迴的觀念，希望死 者遺體必須完整入葬， 因此大大增加了葬 地的面積，尤其是所謂的風水好、景觀優 美、依山傍水的地方都被據為墓地。而這 些地點經過開挖之後，表面植被消失，使 得岩層土石裸露，對於坡面的穩定，水源 的涵養都造成了極大的傷害。 2.農地 :台灣平原面積狹小，迫使農民往山坡 地開發種植柑橘、水梨、蘋果等水果，或 是茶、花卉、竹筍及高冷蔬菜等。但是為 了種植這些作物，就需要整地並砍伐掉原 始森林，且因為這些作物的根部植土淺， 而使較多的表土流失，甚至裸露出底層岩 石，結果加速岩石的風化，增加土石流發 生的危機。 3.建築物 :在地狹人稠的居住壓力之下，人們 將居住地點不斷的向山坡地上發展，住宅 及廟宇等建築物一棟一棟的蓋了起來。有 時只著眼在土地的取得，而不注意地質條 件是否合宜的情況下，就將房屋建築在順 向 坡 上 或 建 在 無 法 承 受 較 大 壓 力 的 岩 層 上，再加上沒有做好應有的排水及護坡等 水土保持工程，使得在豪雨或地震來臨時 就很容易釀成災害。 4.礦 場 和 砂 石 場 :台灣全島並沒有高經濟價 值的礦物資源。只有一些石灰岩、石英、 高嶺土可供開採用以製作水泥、玻璃、陶 瓷 ， 或 直 接 採 河 砂 去 作 各 項 建 築 工 程 等 等，這些開採事業都是大面積地在吞噬我 們的土地資源。而且採礦、採砂之後，若 不做完善的處理，青山被挖空後會破壞景觀不說，甚至使上游的水流、土石失去了 支撐，一旦遇到大雨就可能造成大規模的 崩塌，使得大量土石流竄，造成嚴重災害。 5.高爾夫球場:由於經濟的繁榮富裕，人們對 休閒生活的需求更趨多元化，於是越來越 多人仿傚歐美人士，背起球具享受爬上果 嶺揮桿的樂趣。許多山坡地上的森林因而 被大片地砍伐掉，換上薄薄的一層綠草， 而草坪對表土的保護作用實在遠不如原始 林地，且闢建大面積的球場會改變原來山 坡地的坡度，若邊坡的穩定工程沒作好， 就會經常產生崩塌，遺害下游民眾。另外， 草坪的維護常需要噴灑大量農藥，對於地 下水也會造成嚴重的污染。 6.道路 :人們為了到達山區的農場、礦場、住 家、遊樂區等等地方，必須闢建便利的交 通網路，而道路的開挖也同樣地會影響坡 地原有的穩定性與生態環境。 由於各種山坡地開發破壞，造成地表土 壤流失，土地逐漸喪失涵養水源的功能，而 且人為的開發造成了許多違反自然的高角度 人工坡面，如圖(一) 所示，雖然作了一些護 坡的工程，但仍然有崩塌的危險性。圖( 一) 中若 B、D 兩處護坡發生崩塌，所造成的土石 往下滑動，一定會影響到 A、C 兩處，可能使 得整個山坡全部崩移。若是夾雜大量雨水， 則可能造成土石流，危害的面積也會增加。 以民國八十六年發生災變的台北縣汐止 林肯大郡為例，就是選擇了地質條件極差的 山坡地（順向坡）來蓋房子，雖然建商以擋 土牆、格樑、和地錨來穩定邊坡，但仍擋不 住坡地土石的滑移。為了減少這種傷害，首 要的工作當然是降低對山坡地的開發、或嚴 格審核山坡地開發的條件(包括：了解各種岩 性及該岩石其坡面的穩定角度，若該處地形 的坡度超過其限度，則嚴格禁止開發。) 至於 已經開發的山坡地，則盡量作好各種善後的 水土保持工程。 圖(一) 人為開發造成的高角度人工坡面：左圖表示原來的山坡地，右 圖為開挖形成的階地，使得 A 和 C 兩處坡度改變。
二、危險山坡地：貴子坑
貴子坑位於台北盆地北端貴子坑溪溪谷 兩側的山坡附近（圖二）。早期利用山坡地做 為墳場，由於缺乏管理，久而久之成為雜亂 的亂葬崗，因為有許多鬼魅之說而被稱為「鬼 子坑」。但是礙於名稱不雅，後來更名為「貴 子坑」。 早期的亂葬崗還不算是大規模開墾，直到日本人發現在貴子坑溪溪谷兩側山坡上的 砂石裡，除了主成份是純度頗佳的二氧化矽 (SiO2) 石 英 砂 ， 可 作 為 製 作 玻 璃 的 原 料 之 外，另外孔隙中存有許多黏土，是高品質的 陶瓷原料，俗稱「北投土」。舊時北投地區有 很 多 陶 瓷 工 廠 就 是 以 貴 子 坑 的 黏 土 作 為 原 料。光復之後，此地採礦的風氣日盛，使得 溪谷兩側的山凹愈挖愈大，到了民國 60 年前 後，甚至挖掘掉了貴子坑溪與水磨坑溪之間 分水嶺山脊的部分，形成了跨越兩條溪谷之 圖（二）位於台北盆地北端的貴子坑溪溪谷。 (摘自陳培源，民 79 年，地質第十卷第二期。)
間的一個廣大平台，如圖( 三) 。貴子坑地區 的岩層以火山碎屑岩和砂岩( 砂岩孔隙中多 含黏土)為主，兩種岩石的滲透率都很好。每 遇大雨，水分滲入岩層中，便造成岩石本身 的鬆動、崩塌，加上採礦商在取走了可利用 的礦物資源後，便將廢棄的礦渣隨意堆置， 而這些廢礦渣加重坡地的負重，混合這些土 石與地表雨水便產生土石流，使下游農田、 房舍常遭洪水和土石流淹沒沖毀。
三、改頭換面的貴子坑
民國六十六年薇菈颱風造成嚴重的土石 流 ， 於 是 市 政 府 決 心 進 行 貴 子 坑 的 整 治 工 程。整治工程包括全面禁止採礦，各種已開 挖的山坡地進行坡面重建及坡面種植植物， 還 有 貴 子 坑 溪 及 水 磨 坑 溪 河 床 水 流 控 制 工 程。 今日的貴子坑已經徹底地改頭換面，除 提供了遊客郊遊踏青的場地外，也成立了水 土保持教室，讓來這兒的遊客可享有一趟知 性之旅。在我們出發實地去探訪之前，先來 看看貴子坑豐富的地質歷史，它可是擁有台 北市最古老的地層喔！四、貴子坑的地質條件
貴子坑地區的岩層，主要可分為兩大類 岩石：一為沉積岩；另一為火成岩。原來沉 積的水平層理受到壓力作用後，產生褶皺(如 圖四)；然後火山噴發的碎屑岩層再覆蓋在此 一構造之上。 圖（四）貴子坑的偃臥褶皺。 1. 沉積岩：貴子坑的沈積岩是屬於台北盆地 最古老的岩層，其年齡大約是距今三千萬 年前至二千四百萬年前之間，在地質年代 的劃分上，屬於新生代第三紀中新世的五 指山層。地層中主要是由厚層白色粗粒砂 岩所組成，砂岩孔隙中有純度很高的高嶺 土（即黏土的一種），在白色厚層砂岩中仍 夾雜著薄層黑色炭質、煤質頁岩（圖五）， 代表曾經有陸生植物存在；砂岩中的顆粒 大小不均，顯示這是一個搬運力強的水流 環境。綜合來看，這是一個離岸邊不遠的 沈積環境。而且厚層砂岩的節理發達（圖 圖（三） 臺灣光復之後貴子坑採礦的風氣日 盛，使溪谷兩側的山凹愈挖愈大， 貴子坑溪與水磨坑溪之間分水嶺山 脊部分，形成了跨越兩條溪谷之間 的平台六），更凸顯了這裡裸露岩層經雨蝕之後容 易崩塌的特性。【圖六箭頭所指可看到清楚 的節理】 2. 火成岩：由１２５平台向北側仰望，可看 到下層的沉積岩（五指山層）與疊在上面 沒有層理的火成岩之間有一明顯界限，這 個明顯的界限稱為不整合（圖四和圖六）。 據推測火成岩是距今８０萬到６０萬年前 的火山爆發所噴出的碎屑物堆積而成，其 中含有火山細屑、火山灰及顆粒較大的安 山岩角礫。 圖（五）白色厚層砂岩中仍夾雜著薄層黑色 炭質、煤質頁岩。 圖（六）五指山層沉積岩與疊在上面沒有層 理的塊狀火成岩，兩者間出現明顯 的不整合。
現在你對貴子坑有了初步的了解，是不
是躍躍欲試？
想來一趟野外的實地探險，那麼就讓我
們一起出發吧！
活動手冊
一、主旨： 了解如何避免山崩的發生，及其 發生原因。 二、方式： 到貴子坑水土保持教室，實地考 察並思考相關問題。 三、注意事項： 1. 攜帶物品：筆、活動手冊、透明膠帶、 刀片、放大鏡。 2. 建議穿著：戴帽子、著休閒服及休閒 運動鞋。 3. 身體狀況：不可以半路走不動或喊累 喔！ 4. 聽從老師指導，不得脫離團體而私自 行動。 四、地理位置及交通狀況： 地理位置見圖（七）、圖（八），可搭乘 大南公車 216、217、218、223、266 在復興 站 下車，步行約十五分鐘即可到達。 圖（七）貴子坑位置圖。圖（八）貴子坑活動地點示意圖。 五、書面導覽：【在行進的過程中，需要隨時 觀察記錄，同時回答問題。】
＜第一站＞
當你沿著水磨坑溪走上來時，一定發現 河床被築成一階一階的（圖九），聰明的你來 想一想，為什麼要這樣做並回答下面的問題： 1. 河床被築成一階一階的，水流速度會變急 或變緩？ 答：_________________________________ 2. 你認為在何種情形下要將河床築成一階一 階的？ 答：_________________________________ 3. 在河床中長了許多水草（圖十），以及泥沙 大量沉積，這是預期中的效果嗎？ 答：_________________________________ 4. 階梯式河床中有大量的泥沙淤積時，我們 需要做什麼改進工作？ 答：_________________________________ 5. 看看說明的看板，你會發現這種一階一階 的河床工程有二種：跌水工（圖九）和齒 跌（圖十一），說明兩者外觀上和功能上有 何不同？ 答：_________________________________ 圖(九)跌水工工程：河床改成一階 一階的以改變水流的速度。 圖(十 )泥沙大量淤積雜草叢生，形成了 小白鷺喜愛的棲息地。 圖 （ 十 一 ） 河 床 中 有 控 制 水 流 流速的齒跌。＜第二站＞
現在我們終於走到水土保持教室的大門 口，你如果覺得喘，可得回家好好鍛鍊一下， 體能太差了！走進大門前，可別光是踏著一 階一階的樓梯，要記得你是來學習的，仔細 看看石階是什麼岩石做成的？【提示：（1） 這石頭就產在附近（ 2）看看裡面有一種形狀 呈長條柱狀的結晶，它是什麼礦物？】 圖(十二)125平台北側有沉砂池，可減少 進入兩條溪流中的砂石含量。＜第三站＞
1. 進入大門看到的是 125 平台(標高 125 公 尺)，別忘了看清方位，走到活動地點示意 圖上的 B 位置，看到了沉砂池及排水溝（圖 十二及圖十三），試說明它們的用途。 答：________________________________ 2. 在這坡面上的排水溝（圖十三）你可以看 到上面特別加置了卵石，你覺得這有什麼 作用？ 答：_________________________________ 3. 除了沉砂池、排水溝外，再往北看，還看 到了裸露的山坡地，坡底圍著欄柵，你猜 它有什麼作用？ 答：_________________________________ 圖(十三)沉砂池北側的裸露山坡上，有 人工排水溝，水溝中特別嵌入 了大塊鵝卵石。＜第四站＞
1. 走到白土路上，看到地上的白土，你就知 道路名的由來了，請你彎下腰來抓一把白 土，（1）看看裡面有什麼礦物？（ 2）你猜 一猜這些白土從哪兒來的？ 若近日曾下雨，別忘了看看排水溝功效 是否發揮了！答：_________________________________ 2. 向北看到凸出的小丘，這兒有清楚的露頭 （圖十四）。 (1) 請你將整個露頭外型的構造畫下，這樣 你會看得更詳細。 (2) 你 認 為 下 面 三 種 作 用 力 方 式 哪 一 種 可 以造成貴子坑的褶皺構造？ 答：________________________ A B C (3) 順著一層層被扭曲的層理，你看到其中 夾有成層的黑色的岩層（圖十四），那 是 什 麼 ？ 它 代 表 什 麼 樣 子 的 沉 積 環 境？ 答：______________________________ (4) 你若看不出來黑色的岩層，可能要靠近 一點兒看，用手摸摸看，同時觀察附近 岩石中的顆粒大小及排列方式。 (5) 你可以再靠近一點兒，找出五指山層中 的石英、黏土、煤及黃鐵礦，請各取一 點兒，放在下表的空格處，再用透明膠 帶固定。 石英 黏土 煤 黃鐵礦 (6) 粗 粒 砂 岩 與 煤 是 五 指 山 層 中 主 要 的 沉 積岩，各代表了當時不同的沉積環境， 請 你 指 出 哪 個 是 陸 相 沈 積 ？ 哪 個 是 海 相沈積？並且看看此處有幾層煤層？ 答：______________________________ (7) 在下面的五指山層（約 3000∼ 2400 萬 年前）與上面覆蓋的火山岩（約 80∼ 60 萬年前）中間少了二千多萬年岩層的記 錄，你將如何解釋？ 答：______________________________ (8) 有些砂岩可看出近乎平行的裂痕，稱節 理，你可以指出來嗎？ 圖（十四）125 平台北側的小丘，褶皺清楚 可見。
＜第五站＞
1. 從 125 平台沿斜坡步行到 110 平台，右側 綠色的水泥護坡上的裂縫中可看到漏水， 你覺得是好現象嗎？為什麼？ 答：________________________________ 2. 圖(十五 )中的排水管有的有水痕，有的沒 有，為什麼？請仔細看排水管是否都發揮了功效？
答：________________________________ 3. 仔細觀察越接近 110 平台的排水管直徑變 大了或變小了？為什麼要這樣設計？ 答：________________________________ 圖(十五)水泥護坡上都設有排水管，以維持 良好的排水，防止內部水壓過高， 造成坡面破裂。
