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國土技術政策總合研究所資料 TECHNICAL NOTE of National Institute for Land and Infrastructure Management

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ISSN 1346 - 7328

國總研資料第 580 號 2010年 2 月

國土技術政策總合研究所資料

TECHNICAL NOTE of

National Institute for Land and Infrastructure Management

No. 580 February 2010

保護溪流空間多樣性之溪流保護工整備指引

- 2010年版-

危機管理技術研究中心砂防研究室

Guideline on channel works to conserve diversity of stream environments – version 2010 –

Erosion and Sediment Control Division Research Center for Disaster Risk Management

國土交通省 國土技術政策總合研究所

National Institute for Land and Infrastructure Management Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Japan

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國土技術政策總合研究所資料 Technical Note of NILIM 第 580 號 2010 年 2 月 No.580 February 2010

保護溪流空間多樣性之溪流保護工整備指引 – 2010 年版 –

危機管理技術研究中心砂防研究室

Guideline on channel works to conserve diversity of stream environments – version 2010 –

Erosion and Sediment Control Division Research Center for Disaster Risk Management

概要

本資料係說明有關確保地區安全、配合溪流生態系之溪流保護工相關調查、規劃、

設計、施工注意事項與維護管理的基本構想與基礎技術。

關鍵字: 溪流空間,溪畔林,機能與功能,維護管理

Synopsis

This technical note describes the basic guidelines and techniques for investigation, planning, design, consideration points for construction, and maintenance of channel works to ensure safety of the area and conserve the stream environments.

Keywords : Channel environments, riparian forests, function and effect, maintenance

危機管理技術研究中心砂防研究社 Erosion and Sediment Control Division Research Center for Disaster Risk Management

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保護溪流空間多樣性之 溪流保護工整備指引

2 010 年 2 月

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―本手冊之閱讀方法―

本指引之章節構成及各章重要内容說明如下。

1. 概說

說明本指引之宗旨、適用範圍、構成、運用、用語。特別是溪流保護工應認識包含溪 畔林在內的溪流空間而進行規劃,溪流空間之定義因此非常重要。此外,此處之溪畔林指 位於土石流流出區間下游側的溪畔林。

2. 溪流保護工功能之構想

溪流保護工功能含防砂功能(土砂災害防止功能)、防災功能、環境保護相關功能。

本指引彙整了各種功能之內容,以及這些功能的相互關係。

3. 溪流保護工之概要

說明溪流保護工之基本內容,含①確保地區之治水安全,②保護溪流生態系,③ 整備 溪流保護工等的構想。溪流保護工係針對溪流空間實施空間整備,因此,空間整備之概念 非常重要。

4. 溪流保護工整備所需之調查

本指引彙整了溪流保護工整備所需之調查。調査内容除依據河川砂防技術基準實施調 查外,也參考溪畔林調査或景觀設計調查等,以及溪流保護工整備之重要調査内容及方法。

5. 溪流保護工之規劃

溪流保護工係重視該地域相關環境、確保地區治水安全且保護溪流生態系之溪流空間 整備。因此,設定溪流保護工對象範圍的基本構想,及以尊重自然河道平面、縱斷面與橫 斷面規劃及空間整備為前提之設施配置計畫構想很重要。溪畔林具各種機能,能發揮自然 環境保護功能等正面功能,但也可能成為漂流木產生源,因此,規劃漂流木攔阻工等設施 的概念也很重要。

6. 溪流保護工之設計

溪流保護工應發揮溪流保護工所需機能,請參考重視溪流多樣性與連續性之溪流保護 工設計方法。

7. 工程實施注意事項

實施溪流保護工為避免過度影響現況溪流生態系,應建立從規劃到施工一貫之認識與 概念。

8. 溪流保護工之維護管理

溪流保護工應對應隨時間經過的溪流各種條件變化,實施維護管理,且應實施構造物 及溪畔林維護管理。

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前言

本指引搭配使用可抑制洪水紊流及抑制溪床高程過度變動之橫向構造物及防止側向侵蝕護 岸工,說明可安定區間之溪流保護工的調査、規劃、設計與維護管理方法。

山區溪流溪岸位處陸域與水域接點,常處於不安定但多樣化環境條件下。在此生長的植物 雖承受洪水所引致水位變化與生長基地消失、再生等伴隨水量變動所產生之物理性、化學性影 響,仍能持續生長而形成不論時間或空間都極具變化的多樣性植物群落。這些不同植物群落係 能讓各種生物在此共存、生長等維持生物多樣性的場。同時,溪岸植物防止侵蝕、淨化水質的 機能有助於維持溪流環境的物理與化學性質安定。這顯示保護溪畔區域植生有助於溪流砂防事 業發揮功效。然而,溪畔林同時有漂流木化、助長災害之案例。因此,實施溪流保護工須掌握 植生所具備正面功能與不確定要素。

此外,實施溪流保護工事業應整合景觀綠地三法及外來生物法設定之框架。

而且,溪流保護工整備對象為溪流保護工適用區間。因此,上游土石流流出區間應依砂防 基本計畫策定指南(土石流與漂流木對策編),對應之。

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- 目 錄 -

1. 概説 ... 1

1.1 目的 ... 1

1.2 適用範圍 ... 2

1.3 章節構成 ... 3

1.4 應用 ... 3

1.5 相關名詞 ... 4

2. 溪流保護工之功能 ... 6

2.1 溪流保護工功能之構想 ... 6

2.2 防砂功能 ... 7

2.3 其他防災功能 ... 7

2.4 環境相關之功能 ... 8

2.5 漂流木發生源之負面影響 ... 8

3. 溪流保護工概要 ... 11

3.1 溪流保護工之基本原則 ... 11

3.2 溪流保護工之構成... 16

3.3 溪流保護工管理基本方針 ... 18

3.4 溪流保護工規劃順序 ... 19

4. 溪流保護工整備所需之調査 ... 21

4.1 調査之目的 ... 21

4.2 降雨與流量調査 ... 21

4.3 溪畔林調査 ... 22

4.4 土地利用調査 ... 25

4.5 景觀設計調査 ... 25

5. 溪流保護工之規劃 ... 27

5.1 基本方針 ... 27

5.2 溪流保護工對象範圍之設定 ... 29

5.3 計畫對象流量 ... 31

5.4 溪流治理計畫線 ... 41

5.5 計畫洪水位 ... 43

5.6 縱斷面規劃 ... 44

5.7 計畫斷面 ... 48

5.8 溪流保護工防砂構造物之規劃 ... 59

5.9 溪畔林規劃 ... 70

5.10 漂流木對策規劃 ... 73

6. 溪流保護工之設計 ... 74

6.1 設計之基本方針 ... 74

6.2 固床工 ... 74

6.3 帶工(潛檻) ... 79

6.4 護岸工 ... 79

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6.5 丁壩工 ... 82

6.6 溪床保護工 ... 85

6.7 附屬構造物之設計... 87

7. 工程實施注意事項 ... 90

8. 溪流保護工之維護管理(適應性管理) ... 92

8.1 維護管理之基本原則 ... 92

8.2 砂防構造物 ... 94

8.3 溪畔林 ... 94

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1. 概説

1.1 目的

本指引係說明有關確保地區安全、配合溪流生態系之溪流保護工相關調查、規劃、設 計、施工注意事項與維護管理的基本構想與基礎技術。

<說 明>

溪流空間*1位處陸域與水域接點,是經常不穩定且充滿變化的環境,動植物在此生活受洪 水所造成水位變化與生活基地消滅與再生等水量變動所伴隨產生之物理與化學性質影響,不論 時間還是空間上都形成極富變化的生態系。這種水文與地形等物理現象與生物現象相互作用,

維持了適應該地區之動植物多樣性。此外,溪流係長期承載該地區民眾生活與文化,風土之基 礎,也與人們生活關係密切。

因此,若要確保地區民眾生活安全、實施配合溪流生態系之河川治理事業,應依據溪流之 自然與社會特性(流域之土砂生産與逕流特性、溪床與溪岸狀態、自然環境、土地利用狀況、

保全對象、文化與風土等),整理治水安全相關課題,考量人與溪流之關係並依據溪流環境整 備計畫,設定溪流保護工基本方針,進行整個溪流空間整備。

*1溪流空間之定義,參見1.5用語。

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1.2 適用範圍

本指引適用於溪流保護工適用區間。

<說 明>

適用對象範圍為實施土石流對策之土石流發生區與流下區之外的區域。

不同溪流的土砂輸送量及其移動型態,會形成明顯不同的溪流特性。規劃實施溪流保護工,

應充分掌握土砂生產與流出狀況。

實施溪流保護工之前提條件為,應依據「國土交通省河川砂防技術基準 計畫編 設施配 置等規劃編 第 3-2 章 防砂設施配置規劃 溪流保護工」*2所設定之內容。

① 上游未實施防砂工程(防砂壩等具土砂調節功能之工程)

→尚不宜施作溪流保護工

② 上游防砂工程施工中

→只要上游有設置防砂工程、抑制了土砂生產與流出,溪流保護工之規劃區域有抑制大規模 土砂流出之狀態即可

③ 上游已完成防砂工程

→可著手施作溪流保護工

此外,即使溪流上游目前並未施作或已完成防砂工程,仍可能發生無法預測之現象,因此,

原則上規劃實施溪流保護工前,其上游端應先施作防砂構造物。

溪畔林處理方面,「砂防基本計畫策定指引(土石流與漂流木對策編)」明列漂流木對策調 査對象範圍為河床坡度大於5°之流域,溪床坡度大於 5°則為土石流與漂流木對策對應區間。因 此,本指引(案)係以溪床坡度小於 5°區間為對策對象。

*2與相關基準之關係,見1.4運用之說明。

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1.3 章節構成

本指引之章節構成如下。

(1) 概説

(2) 溪流保護工之功能 (3) 溪流保護工之概要

(4) 溪流保護工整備所需之調査 (5) 溪流保護工之規劃

(6) 溪流保護工之設計 (7) 工程實施注意事項 (8) 溪流保護工之維護管理

<說 明>

本指引說明方式,為本文及搭配說明模式。框内之本文為基本構想與應遵守方向、基準等,

「說明」的部份則進一步闡述本文內容、加深理解,指出避免應用錯誤的判斷方法。

1.4 應用

本指引係依據國土交通省河川砂防技術基準訂定完成。

<說 明>

土石流高潛勢溪流應參考「土石流與漂流木對策設計技術指引」等,使用符合各該溪流特 性的各種指引。

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1.5 相關名詞

1.溪流空間

指溪流之溪床或溪岸、河岸階地等土砂流出攪動引致變動之不安定基地,以及溪畔林 在內的溪床變動地點。

2.溪畔林

生長分布在溪岸及溪床等溪流空間之樹林群。指「土砂流出引致溪床變動不安定基地 所形成之植生群落」以及「位處沿溪流地點、分布於溪床變動可能性小,但會影響溪流物 理性或化學性、生物學性質範圍之植生區域」。

3.溪畔林之機能與功能

表 2-1說明溪畔林之機能與功能。

4.防砂構造物

為達成防砂目的,需施作的人工構造物。

<說 明>

1) 溪流空間

溪流空間位處陸域與水域接點,因其特性形成時間與空間皆極富於變化、動植物所構成之 生態系(圖 1-1)。只要有因應這種水文與地形等各種要素所複合形成之物理特性及其特性而 在此棲息、生長的具特徵生物,就能維持適合該地區的生物多樣性。這類有生物生長與棲息區 域的空間,便是溪流空間。

2) 溪畔林

指分布於溪流空間的整體植生。雖承受洪水所引致水位變化及生長基地消失與再生等伴隨 水量變動所形成的物理性與化學性影響,仍持續生長且形成時空間都極多樣性變化之植生群落。

3) 溪畔林之機能與功能

溪畔林之一般性機能與功能,如表 2-1所示。「機能」指溪畔林所具備的各種功能(作 用);「功能」指溪畔林對「對象」(在此指人或生態系等)發揮各種機能所產生的具體結果。

溪畔林具各種機能,但這些機能有時會因現地條件而呈現正反面功能。例如,自然環境保 護與生物多樣性發揮正面功能,防災機能卻受侷限。此外,原則上應用防砂構造物時,需同時 注意有些溪流的特性會使該溪畔林容易漂流木化。

4) 防砂構造物

為防砂目的需施作之人工構造物,如固床工、護岸工、帶工、丁壩工等。

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土地利用

保全對象

溪畔林

溪畔林

洪氾平原

砂土堆積

河階地 河階地

河道

圖1-1 溪流空間概念圖(案例)

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- 砂防功能

(土砂災害防止功能)

其他防災功能 環境相關功能

:個別之功能 溪流保護工之功能

2. 溪流保護工之功能

2.1 溪流保護工功能之構想

溪流保護工具砂防功能(土砂災害防止功能)、土砂災害之外的防災功能以及環境相 關功能。

說 明>

溪流保護工最重要之功能為砂防功能(土砂災害防止功能)。整備溪流保護工可確保溪流 空間,使形成溪畔林。其結果能某種程度使溪畔林發揮其所具備土砂災害之外的防災功能,以 及環境保育相關功能(表 2-1)。

此外,溪流保護工各種功能具相互關聯性,不可偏重個別功能,而應掌握各功能之關聯性,

儘量達成該地區所需之功能。

圖2-1 溪流保護工各種功能之相互關係

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2.2 防砂功能

溪流保護工防砂功能,指發揮抑制土砂生產、抑制土砂流出、調節土砂流出、引導土地 利用等機能所產生之功能。

<說 明>

溪流保護工最重要之功能為防砂(土砂災害防止功能)。此功能係發揮抑制土砂生產、抑制 土砂流出、調節土砂流出、增進土地利用等機能所取得。上述各種功能的功能量,都能呈現定 性之效果。

上述功能量應依據防砂計畫之土砂處理計畫演算之。此外,溪畔林以演算溪畔林存在空間之 淤積(減少)量作為效果量。溪畔林功能量之計算方法可參考「綠色砂防區域計畫策定指引 (案)」。

2.3 其他防災功能

溪流保護工還有防風、防火、防霧、水資源保護等防災功能。

<說 明>

溪流保護工還有如下之防災功能。

① 防風功能

防風功能係以溪畔林持續生長為前提。溪畔林可降低溪流附近住家(住宅)防風措施所造 成之不便。

② 防火功能

溪流空間與溪畔林可防止火災延燒。

③ 防霧功能

防霧功能係以溪畔林持續生長為前提。溪畔林可抑制或減輕易阻礙交通障礙的濃霧發生。

④ 水資源保護功能

水資源保護功能係以溪畔林持續生長為前提。溪畔林能涵養水源、降低洪水流量,使常態 流量平均化。

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2.4 環境保育相關之功能

溪流保護工之環境保育相關功能,含水資源保護、大氣淨化、氣象緩和、生態系維持、

景觀保持、遊憩、固碳作用及身心療癒等功能。

<說 明>

溪流保護工之環境相關功能,如下。

① 水資源保護功能

溪流保護工具淨化逕流水質功能,若有溪畔林,功能更佳。

② 大氣淨化功能

流水與溪畔林樹木枝葉可吸附塵埃,植物光合作用能淨化大氣。

③ 氣象緩和功能

溪流保護工之氣象緩和功能係以溪畔林生長為前提。溪畔林可固定空氣中之二氧化碳,將 太陽能轉換為汽化熱,緩和氣溫變化。

④ 生態系維持功能

溪流與溪畔林透過物質循環與熱收支(平衡)維持生態系正常運作。這種生態系維持功能 可維持生物多樣性。

⑤ 景觀保護功能

溪流保護工可保護、提升水流與溪畔林所構成之溪流景觀,維持、延續地區特性及文化、

風土。

⑥ 遊憩功能

溪流保護工若能活用溪流及溪畔林,可促進溪流利用,提升遊憩品質。但須先整備溪流利 用面始能取得遊憩功能。

⑦ 固碳作用

以防砂構造物穩定地盤面而形成的「新森林」(河畔林、溪畔林)具二氧化碳吸附功能。

⑧ 身心療癒功能

研究證實,進入森林或河川空間有緩和身心壓力之功能。

2.5 漂流木發生源本身之負面影響

洪水時溪畔林可能漂流木化而造成不良影響。

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表 2-1 溪畔林主要機能與功能一覧表

功能與影響

防止土砂災害

・抑制土砂生産*1 抑制溪岸或溪床淤積物侵蝕之功能

・抑制土砂流出*2 主要抑制或減少以推移、土砂流型態土砂流出之 功能

・調節土砂流出*3 使細粒土砂淤積(囚砂)之功能

・增進土地利用*4 保護溪畔林進而形成安全生活空間之功能

①防風 ・緩和風速 破壞強風流動、緩和風速之功能

②防火 ・防止延燒 防止火災擴大之功能

③防霧 ・捕捉大氣水分 讓大氣水分(霧)附著樹體而予以捕捉之功能

④水資源保護 ・調節水量 降低河川、溪流之洪水流量等而讓流量平均化的 功能

①水資源保護 ・淨化水質 改善逕流水水質之功能

②淨化大氣

・吸附污染物質 以氣孔吸收氣體狀污染物

・吸附塵埃 樹體表面吸附大氣塵埃之功能

③緩和氣象

・固碳 以光合作用固定大氣中二氧化碳之功能

・緩和氣溫變動 讓太陽能轉化成汽化熱、緩和氣溫變動之功能

④維持生態系 ・維持生態系 森林透過物質循環或熱平衡而維持生態系正常運 作的功能

⑤景觀保護 ・景觀保護 以綠色植物保護、提升景觀之狀態

⑥遊憩*5 ・遊憩 以綠色植物提升遊憩品質之功能

⑦固碳 ・固碳 安定地盤面形成「新的森林」

(河畔林、溪畔林)所具備之二氧化碳吸附功能

⑧療癒 ・緩和身心壓力 森林或河川空間緩和身心壓力之功能

漂流木發生源 溪畔林流出與漂流木化可能阻塞橋梁、助長洪水

災害

(樹木防砂學功能相關研究之現況(2000,土木研究所資料第 3679 號)部分補充)

*1~*4:原則上同時使用防砂構造物

*5不實施此目的之整備,則無法發揮功能

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溪畔林流出與漂流木化所產生 阻塞橋梁與助長洪水災害的負

面功能

溪畔區域 保全對象

保全對象 溪畔區域

圖2-2 溪畔林的主要功能 (砂防功能與負面防災功能)

漂流木發生源

使細粒土砂淤積(囚砂)之功能

調節土砂流出

增進土地利用

保護溪林進而形成安全 生活環境之功能

抑制溪岸或溪床淤積物受 侵蝕之功能

抑制土砂生産

抑制、減少主要是以推 移、土砂流形態流出土砂

之功能

抑制土砂流出

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3.1 溪流保護工之基本內容

3. 溪流保護工概要

溪流保護工旨在讓土砂與洪水安全流下,規劃與施工應儘量避免改變現況溪流,確保治水 安全與保護溪流生態系。

<說 明>

長期以來民眾認為溪流的意義在於維護生物多樣性、形成人與溪流親密互動場所。

但隨土地持續開發利用,溪流旁有農地或住宅等保全對象的地區,可能發生洪水紊流、洪 氾與溪床高程過度變動、溪岸侵蝕等引致之災害,須加以防範。溪流保護工旨在確保地區治水 安全、保護溪流生態系,整備成適合該地區且有助於溪流營造之溪流型態。保護溪流生態系需 保持溪流之連續性與多樣性,維護溪流空間之自然狀態,以自然溪流為對象之溪流保護工,應 避免改變溪流狀態。此外,若溪流狀態已改變的地區,應努力恢復其部分原狀。溪流保護工實 施對象若為已完成整備之溪流,整備時應創造溪流的連續性與多樣性。

① 確保地區治水安全 1) 防止土砂災害

洪水之紊流與洪氾溪床高程過度變動及溪岸侵蝕等可能致災地區,應適當配置防砂構 造物,防止災害、確保地區安全。

2) 確保緩衝空間

住宅等保全對象緊鄰溪流,豪雨時致災機率升高,應確保溪流與保全對象之間有某種 程度的緩衝空間。活用溪流空間作為緩衝空間(洪水滞留空間),可降低災害危險性,充 分確保溪流空間、引導民眾土地利用,係有效防災對策之一。但若土地已過度開發利用而 無法確保緩衝空間,此時重點在於讓洪水流安全流下,需充分瞭解土地利用型態與保全對 象分布狀況等,適當地使用不同的整備方法。

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② 溪流生態系之保護 1) 確保溪流空間

溪流空間,包含溪流的溪床與溪岸、河岸階地等地形要素,常有土砂流出與淹水等所 造成各種周期性之攪動,這些因素複合形成特有的植物與動物之棲息環境,及可能形成當 地特有景觀。溪流空間可確保之地區,溪流保護工對策範圍,應積極納入溪畔林之空間範 圍。

2)保護溪流空間之多樣性與連續性

溪流空間除了平面廣度外,同時也是水中、土中與溪流之上空等立體空間,此空間內 形成各式各樣生物棲息環境。因有溪岸與溪床之微地形,適合此地的植物生長,不久會出 現適應該地點之生物棲息,使溪流空間內形成連續性的多樣生物棲息區域。此即溪流之多 樣性與連續性,而保護這類溪流所需、無人為營力之高度自然性溪流,應儘量避免改變現 況地形。

特別是若要保護鑽天柳等稀有種,應充分掌握這些植物種的生長特性,注意其立地條 件。另一方面,即使外來生物相關法規所指定之侵略性物種,也應推測其對地區自然環境 可能造成不良影響等,從不同角度檢討,必要時可以樹皮環剝等有效伐除方法對應之。

整治完成之溪流,同樣應考量創造溪流之多樣性與連續性,設定基本方針。

3)防砂構造物之材料

防砂構造物應將對生態系之影響降到最低,特別注意保護溪流之多樣性與連續性,配 合設施應有之機能,選定具高透水性或植物易侵入的材料,以及能融入景觀調和的材料。

若需使用土砂或木材等自然材料,只能使用現場或現場周邊施作防砂工程等所產生之土砂 與伐採木,或利用可現場取得之自然材料(樹枝編柵等),避免為取得材料實施新的清疏 或砍伐。(使用自然材料的防砂構造物構築方法,參照土木研究所資料第 3729 號。)

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③ 溪流保護工整備之構想

1) 溪流保護工基本方針之明確化

需確認對象區域各種需求(治水安全、生態系保護、溪流利用等)所須實施之整備內 容,明訂該地區溪流保護工基本方針。若已確定溪流環境整備計畫,應遵循該計畫設定基 本方針。

此外,實施溪流保護工整備的地方政府機關(市町村層級)應檢討景觀相關基本理念,

溪流保護工施作地點若有景觀地區(含歷史砂防地區)或其相鄰區域,應仔細檢討加以整 合。

2) 整備之方針

溪流保護工應瞭解土地利用型態、保全對象之分布等溪流特性等,有緩衝空間溪流空 間的地區,應積極活用這些空間作為洪水滯洪區。另一方面,保全對象緊鄰溪流時,需讓 洪水安全快速流出該地區。

土石流區間之外的區間,可因不同土地利用條件等選擇留下溪畔林。若決定留下溪畔 林,應針對該地點生長之樹木群,調查土石流發生與流出(淤積)伴隨產生溪岸侵蝕所可 能生產之漂流木量(材積),必要時應檢討設置漂流木攔阻工。

◇保全對象未緊鄰溪流之地區

保全對象在未緊鄰溪流、無洪水紊流或溪床變動較輕等影響保全對象之危險性 較小之區間,應進行容許溪床變動之溪流空間整備。

◇保全對象緊鄰溪流之地區

保全對象在緊鄰溪流、洪水紊流明顯或過度溪床變動等引致高潛勢之土砂災害 區間,應讓洪水流安全流下。

3) 溪流空間之確保

溪流保護工之溪流空間整備成可讓洪水或土砂短暫滯留並具防災機能之空間,且平時 即有助於保護生態系。實施整備應掌握深槽線變遷等過去溪流變化狀況,瞭解土地利用現 況。為確保空間,應取得該空間的土地利用權,指定為砂防指定地,實施適當之管理。

4) 溪畔林之保護與利用

溪畔林很可能因為大規模洪水或過度溪床變動而流失,因此,保護溪畔林須同時施作 防砂構造物(固床工、帶工、護岸工、丁壩等),確保其安全性,並需注意避免發生漂流 木災害。若為確保安全而擬定砍伐溪畔林方針,應調查瞭解溪流之推移力,依據未來可能 形成的溪床坡度,推估砍伐目標量。

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• 溪床坡度大於 5° :「砂防基本計畫策定指引(土石流與漂流木對策編)」明列 漂流木對策調查之對象範圍為河床坡度大於 5°之流域,此 係土石流對策對應區間,不列入本指引 (案)適用範圍。

• 溪床坡度 2°~5° :基本上應疏伐,但若考量水流推移力、河寬、周邊地形 條件判斷最好保留者,可予以保留。

• 溪床坡度小於2° :最好留下溪畔林。留下溪畔林或進行利用時,為避免發 生漂流木災害,應檢討是否設置漂流木攔阻工等對策。

溪流保護工之溪畔林,原則上不施作新的植栽。

5) 應用作為遊憩場所

若民眾有強烈親水空間要求,相關整備溪流保護工應納入溪流利用規劃。此時應充分 掌握並配合地區民眾需求。

6) 維護管理

溪流空間係時間空間常變動場所,受其影響,溪流空間之溪床狀態與動植物也會產生 變化。此外,各種防砂構造物可能受上述變化影響而降低機能。要充分發揮溪流保護工之 機能,應定期監測,發現問題立即實施適應性管理。

溪流保護工之維護管理最好針對施工規劃案實施環境影響評估,利用空載光達測量所 取得高精度數據,完成二維洪氾洪水模擬試驗。此外,監測對象為流量、輸砂量、粒徑與 植生。監測自然反應應視狀況反饋到規劃內容,擬定具彈性之規劃案。

此外,對策工法案例數據化與資料庫化,可有效累積對應之技術與經驗,進行適應性 管理之設施長壽化管理(參照P.93專欄)。

又,施作溪流保護工不可只注意效能面,也應瞭解工程與當地居民的關係,檢討事業 實施課題。溪流保護工事業與維護管理等的居民參與乃不可或缺,例如,溪流保護工設計 等最好與地區民眾協調、合作。

進行溪畔林維護管理須與居民建立共識、協調合作,最好成立居民參與之檢討會工作 坊、委員會等,與地區居民建立共識。

(22)

-

15

- 圖3-1 適應性管理

登川河道工工程(1976年~1999 年)

優點 ・可安定河川水流,降低洪水危險性

・有效推動河川沿岸之土地利用

・也可設置固床工、魚道等,維護生態系與自然環境 缺點 ・河川水流集中於中央,直線化

・水流變少河段土砂固定化,蘆葦類侵入

・護岸混凝土塊坡度太陡

如何讓登川再生為環保且 能親水之河川?

社區民眾一起思考解決方案 的『場』=舉行工作坊(檢 討會)

圖3-2 工作坊做法案例(登川河道工自然再生計畫(湯澤砂防事務所))

事前調査

目標設定

施工計畫(案)

預測、評估 衝擊響應

活用模擬

【植生】 調查優勢喬木 以確認遷移之階段

評估

【土砂】 流量、

輸砂量、粒徑 等

監測

由總督導人監修流程

階段性施工與管理 施工計畫

登山龍谷地區「自然親水空間河川營造工作坊」

(參加者) 地區住民

圖繪呈現 湯澤砂防

工程事務所

鹽澤廳 廳公所

發行『印刷版』(公開)

專家指導進行技術性的檢討 第 2 次 方案與構想

第 3 次 計畫彙整 第 1 次 資訊分享

對河川的想法 對工程的想法

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-

16

-

3.2 溪流保護工之構成

溪流保護工基本上由抑制洪水紊流、洪氾與河床高程過度變動之設施(固床工,帶工 等)、側向侵蝕防止設施(護岸工、丁壩工)等構成,溪流空間應適度配置確保治水安全所 需之防砂構造物。

<說 明>

溪流保護工應活用防砂構造物與溪流空間所具備之土地利用引導機能(緩衝區)等,進行 溪流綜合整備,溪流空間並適度配置解決治水課題所需之防砂構造物。此外,防砂構造物配置 不可損害溪流多樣性與連續性,維護溪流生態系。維護溪流生態系有效做法為,施作防砂工程 應極力避免除去現場既有植生或改變地形,也不可只集中河道部分施工,而應確保大範圍溪流 空間,選擇適當防砂構造物之工種、配置、規模、施築材料與施工方法。

① 溪流保護工整備狀況

應瞭解土石流流出區間,其下游之土地利用型態、保全對象分布狀況與溪流特性,應劃分 能讓洪水水流安全流出區間,以及某種程度允許溪床高程變動、儘量避免改變現況地形而能保 護溪流多樣性與連續性的區間。其中,應積極活用溪流空間範圍區域,應劃設砂防指定地,確 保溪流空間範圍,規劃該空間整體之土砂處理方案。

此外,已完成整備區間可從創造溪流多樣性與連續續性的角度,擬定基本方針。

② 保全對象未緊鄰溪流的地區

溪流整備應避免改變現況溪流狀態。應配合溪流空間之特性,適度配置固床工、帶工、護 岸工、丁壩工、溪畔林等,活用溪畔林所具備之環保機能,確保溪流多樣性與連續性。

若重視下游地區之土地利用,必要時可實施漂流木攔阻工或漂流木發生抑制工等漂流木對 策。

③ 保全對象鄰接溪流的地區

為讓洪水流安全流出、抑制洪水紊流與溪床過度變動,應適度配置固床工、帶工、護岸工 與丁壩工。

溪畔林基於治水安全,基本上採不保留之方針,河道内溪畔林應砍伐。若與當地歷史文化 關係密切或具地區自然環境生態價值,則應特別檢討防災事項,進行個別對應。

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-

17

-

河道

嚴重淘刷

保全對象 舊河道

溪畔林

沖刷段

嚴重淘刷

保全對象

保全對象

確保溪流之

透水性高的低水 流量護岸

變動空間 河道

緊鄰保全對象 護岸

固床工

高水流量 護岸

儘量避免大幅改 變河道線形

有明顯淘刷等狀況的地點,

施作固床工與帶工等

土地高度利用,因此 須應考量目前的土地 利用狀況,實施整備

沖刷段等的地點,施作丁 壩工

施作壩翼,避免溪床嚴 重淘刷

只針對有保全對象的左 岸側施作一般護岸

土地高度利用區域 可確保緩衝空間之區域

圖3-3 溪流保護工之構成 河道

(25)

-

18

-

3.3 溪流保護工管理基本方針

為發揮溪流保護工正常機能,應掌握伴隨時間經過之溪流特性變化,實施監測及必要的 維護管理。此外,若自然與社會條件已明顯改變,不可拘泥於最初規劃,而應順應變化修訂 計畫,適當處置。

<說 明>

溪流係時間與空間常有變動之地點,應配合流域自然與社會特性變化,實施適當的維護管 理。流域自然與社會特性之變化可能影響、降低各種防砂構造物機能。因此,溪流保護工管理 應針對下列項目定期或於大規模洪水過後實施監測,必要時進行維護管理。

① 防砂構造物

② 溪畔林之流失、消長、侵入及生長狀況等的變化

③ 溪岸侵蝕與淤積

④ 土地之管理(空間管理):防止非法佔用、非法挖土、非法丟棄垃圾或廢土

受上游區域土砂生產與流出形態影響,溪流的平面、縱斷面、橫斷面形狀,以及深槽線、

溪畔林的流失、消長、入侵和生長狀況都會改變。掌握上述變化,應定期針對溪畔林之流失、

消長、入侵與生長狀況以及溪流空間微地形、縱橫斷面形狀、粒徑變化等實施監測。這些變化 可能影響防砂構造物,導致機能降低。因此,應針對上述①~③,於洪水前(約 5 年一次)及 大規模洪水過後實施監測,必要時維護管理。若溪流特性已明顯改變且最初之規劃已不足以對 應,應修正計劃,進行適當的處置。

土地管理應防止非法佔用、非法挖土與非法倒垃圾廢土,確保溪流空間之土砂處理機能,

適當地維護公有地,防止環境受到不良影響等,因此,現地應豎立看板提醒民眾,並定期(洪 水期前務必實施)巡視,發現異常狀況予以處置。

此外,溪畔林之基地空間應已納入計畫,原則上即使溪畔林流失,也不施作植栽而任其自 然恢復。但若確認溪岸可能持續嚴重侵蝕而產生漂流木危害下游保全對象等情況,應配置漂流 木攔阻工等漂流木對策設施。

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-

3.4 溪流保護工規劃順序

規劃溪流保護工應確認溪流保護工之基本方針,設定溪流保護工規劃空間,依據基本方 針實施溪流空間整備。

<說明>

規劃溪流保護工應先確認基本方針。溪流保護工之基本方針應依據該地區之自然與社會條 件,掌握治水課題、自然環境及該地區所需完成事項,設定之。溪流保護工整備最重要基本方 針為確保地區治水安全,實施時應注意保護溪流生態系。此外,該地區生活與溪流之關聯性,

亦即溪流與人之互動也很重要。為維護健全溪流生態系,應避免溪流物質搬運、河道變動等攪 動造成生態系基地不安定,同時應避免破壞魚類等水生生物棲息空間。規劃溪流保護工應遵照 以下「生態緩衝區」構想。

①迴避:儘量避免設置護岸或固床工,下游則設置導流堤或沉砂池。

②減輕:避免護岸與固床工規模過大。使用高透水性材料。

③補償:針對河道整備導致破壞之環境施作溪流保護工,同時確保水潭急流或魚類産卵床、

特殊生物棲息場域。

④修復與恢復:施工所改變地形恢復施工前狀況。

①迴避及②減輕,應儘量減少構造物配置,且河道橫斷面形狀不可全部設計成整齊畫一且 固定之矩形斷面,而應確保河道可某種程度變動,或瞭解堤後的狀況等、確認可設定洪水流或 土砂滯留區間,積極導入溪畔林及上述空間,尊重現況溪流之平面、縱斷面、橫斷面形狀,活 用溪流空間具備之生態緩衝區機能,進行土砂處理,將對環境的不良影響降到最低。此外,也 有必要避免過度抑制數年~十數年才發生一次的大規模自然攪動。除此之外,收購用地留下自 然河道、擴張河寬避免洪氾,也是有效做法。另外,可使用現地發生材(土砂)作為溪流保護 工材料,避免另購新材料。③補償方面,應確保整備河道引致破壞之環境(魚類產卵床、水潭 急流、特殊生物棲息場及自然環境(生物群落網絡(物種生境網絡,Biotope network)溪畔林),

④修復與恢復方面,若施工引致地形改變,應明確設定復原之目標層級,恢復環境達目標層級。

此外,舉辦檢討會最好於調查、規劃、設計與施工、維護管理等階段,個別檢討之。溪流保護 工規劃順序如圖3-4所示。

(27)

-

20

-

圖3-4 溪流保護工計畫策定順序(例)

溪流保護工整備之事前調查

溪流保護工之規劃

溪流保護工之設計

溪流保護工之維護管理 溪流空間之設定

實施工程注意事項 基本方針

1. 降雨與流量調査

① 降水量調査

② 水位調査

③ 流量調査

④ 水文統計

⑤ 土砂生產量調査

⑥ 土砂輸送量調査

⑦ 水質與底質調査

⑧ 河川環境調査

⑨ 河道特性調査

⑩ 測量 2. 溪畔林調査 3. 土地利用調査 4. 景觀設計調査

檢討溪畔林及溪流保 護之功能

・防砂功能

・其他防災功能

・環境相關功能

・負面功能

(發生漂流木災害等)

1. 基本方針

2. 溪流保護工對象範圍之設定 3. 計畫對象流量

4. 平面計畫 5. 計畫洪水位 6. 縱斷面計畫 7. 橫斷面計畫 8. 防砂構造物計畫 9. 溪畔林計畫 10.漂流木對策計畫

實施對象 溪畔林之劃定

從近年來所施行相關法規 與管制等的角度進行檢討

・和景觀相關之法律

(景觀綠地三法)

與指引等的 整合

・依據外來 生物(法) 的處理

設計之基本方針

・固床工 ・丁壩工

・帶工 ・溪床保護工

・護岸工 ・其他附屬物 資材搬入、確保作業平台 外來生物對策

・設施設置資料庫化

・實施土砂與植物監測 土石流淤積區間

(河床坡度小於5°)

事業規劃空間 (河川區間除外) 設置、舉辦檢討

【調查時】

・掌握環境改善 功能

・環境調査

・舉辦檢討會

・確認環境改善 指標(成果指 標)

設置、舉辦 檢討會

【規劃時】

・設定構想

・試驗施工

・監測調査

設置、舉辦檢 討會

【設計與施工時】

・正式施工

・監測

設置、舉辦檢 討會

【維護管理時】

・完成 後應 持 續 監 測 、 舉 辦 檢 討會

當 地 居 民 建 立 共 識

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-

21

-

4.1 調査之目的

4. 溪流保護工整備所需之調查

調査目的為取得實施溪流保護工規劃或設計所需之條件。

<說 明>

規劃或設計溪流保護工應整理該地區之防災、自然環境、利用狀況等,確認溪流保護工之 基本方針,並依循該基本方針策定計畫。規劃本溪流保護工必要時應依據國土交通省之河川技 術砂防基準調査編,實施下列調查。

① 降水量調査

② 水位調査

③ 流量調査

④ 水文調查

⑤ 土砂生產量調査

⑥ 土砂輸送量調査

⑦ 水質與河川(河床)底質調査

⑧ 河川環境調査

⑨ 河道特性調査

⑩ 測 量

此外,可作為規劃或設計溪流保護工重要參考的降雨與流量、溪畔林、土地利用、景觀設 計,應充分調查4.2~4.5所示內容。

4.2 降雨與流量調査

本調査旨在設定溪流保護工之計畫規模,掌握維持溪流空間生態系相關降雨與流量規 模。降雨與流量調査係由資料調査與資料整理、分析所構成。

<說 明>

降雨與流量調査旨在設定溪流保護工之計畫規模,溪流保護工則蒐集掌握本計畫規模及其 他維護溪流空間生態系相關資料,如中小規模洪水發生時、平常時的降雨及流量數據以掌握流 量。這些降雨與流量數據基本上應蒐集出現下列變化期間之內容。

① 深槽線明顯產生變化時

② 溪流周邊植生大範圍流失時

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22

-

以既有航空照片等找出深槽線與植生明顯改變期間,推估此變化相關之降雨或流量規模。

上述推估結果可取得維護溪流空間生態系所需的中小規模洪水發生時與平常時降雨、流量 規模之定位,規劃溪流保護工應設定可容忍如此規模的溪流攪動。

4.3 溪畔林調査

溪畔林調査旨在以溪畔林作為指標而推估過去的洪水與土砂移動狀況,掌握溪流空間變 動狀況(變動範圍及變動相關之降雨或流量規模)。

<說 明>

溪畔林係反映水文與地形等物理現象與生物現象相互作用之結果。由溪畔林的群落特性、

樹種、樹齡等,可瞭解該溪流空間過去之洪水與土砂移動發生時期及其範圍。實施這類調查應 先實施航空照片判釋,整理過去溪畔林流失或侵入狀況。此外,應整理該期間之降雨與流量,

推估溪畔林不同時間點變化相關的降雨與流量規模。

① 掌握過去的洪水及土砂運移

溪畔林係先驅植生侵入受攪動之裸地所成長而成,受攪動區間之溪畔林多同步成長而形成 同齡林,由這些溪畔林群落特性可推估同齡林樹齡,以及受攪動期間、相關降雨及流量。

② 溪畔林調査内容

溪畔林會受洪水或土砂運移所產生攪動影響並在水文與地形等物理現象、生物現象相互作 用下維持適應當地環境的生物多樣性。其範圍可由溪畔林為指標的溪畔林生長範圍調査掌握之。

但有時溪畔林會遭受人為砍伐,須特別注意。此外,掌握溪畔林時應一併實施3.4 土地利用調 査等,利用地形圖整理過去的深槽線位置。以下是現地調査的溪畔林調査方法。

1) 溪畔林的成立條件

從流域概念(大區域概念)掌握溪畔林生長基地之成立條件。

◇對象溪流降水量等的大區域氣象

・參照「4.2降雨與流量調査」。

◇對象溪流之流量、流速、水位變動等大區域水文條件

・依據過去的調查資料與現地調査整理完成。

◇對象溪流之斷面形態或河道規模、溪岸淹水條件(常流時水深、洪水時水深)、溪床坡 度、洪水紀錄等攪動條件、溪畔林所在地點安定性(溪床變動之規模與頻率)

・依據過去的災害調查報告書與現地調査整理完成。

(30)

-

23

- 2) 溪畔林生長環境之掌握

從區域概念(縱斷面與橫斷面、微地形的概念,粒徑分布)掌握溪畔林生長環境。

◇溪畔林斷面形狀(橫斷面形狀)、微地形條件

・針對幾個溪畔林不同生長狀況代表性地點,設定溪畔林橫斷方向調査測線,記錄此測線 上的微地形變化點,實測該地點高程差。

◇淤積土砂之層位、粒徑、土質特性、乾溼狀態等物理特性與腐植質含量等化學特性

・針對調査測線上微地形變換點之間,溪畔林生長環境呈現微細差異的各區間,以土壤採 樣鑽(取土鑽)調查淤積土砂之層位、粒徑、土壤土質特性(土壤的理化性質)、乾溼狀 態等物理特性。此外,應於相同地點採取土壤,分析其腐植質含量等化學特性。

3) 溪畔林分布狀況與群落特性之掌握

依據流域概念及配合區域概念各種條件的對應,掌握溪畔林的分布特性與群落特性。

◇溪畔林現存植生之分布狀況

・實施航空照片判釋之事前調查,製作溪畔林預測分布圖,並以現地調查補充,掌握植生 群落類型與分布狀況。進行群落類型分類應注意溪流橫斷方向及微地形條件等差異所產 生的群落構造細微差異。

◇溪畔林的群落特性

・在溪流橫斷面方向所設定調査測線上,微地形變換點之溪畔林生長環境有出現細微差異 的各區間,不只一一圈定有差異構造的區域,還需調查植物群落高度、冠層構造、各冠 層之優勢種、植被覆蓋度與群集程度、主要種的樹基直徑、胸高直徑、幼樹更新狀態等。

此外,應選定數個地點作為取樣調查地點,實施方形樣區取樣調查與帶狀橫截樣區取樣 調查等,彙整群落之特性。

由上述三種概念調查溪畔林,並從溪畔林的大區域性、地區性觀點,彙整植生遷移與 溪畔林成立狀況,可作為規劃溪流保護工之基礎資料。

特別是掌握溪畔林生長環境,應如圖 4-1所示,以橫斷面圖整理溪床微地形配置與尺度,

掌握溪床微地形之成因與尺寸。

(31)

-

24

-

圖4-1 溪床微地形之配置與尺度調查

蘆 芒

葦 草 蘆 芒 蘆

葦 草 葦

芒 芒蘆蠶 草 草葦柳

除了沿水流方向實施縱斷面測量與橫斷面測量、掌握水深等地形變化點的標記法,也一併 標記流速,掌握其成因。此外,較難掌握的溪床微地形,以斷面圖標記水際淘刷狀況、礫石與 砂礫等組合狀況、植生覆蓋等的配置及尺度。

高程(m) 200 255

150 100

50 0

高程(m) 500 505

150 (m) 100

50 0

溪床微地形配置與尺度,以斷面圖標記之。

〈掌握溪床微地形之成因與尺寸〉

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-

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-

4.4 土地利用調査

<說 明>

有時溪流空間範圍會受土地利用等人為影響不斷改變。規劃溪流保護工應整理過去 溪流空間變化,掌握該溪流原有特性並反映進規劃。

此外,應依據地區開發計畫等,預測今後土地利用變化,整理伴隨產生之治水課題,

並在確保滞洪空間前提下,將滯洪空間積極納入溪流保護工對象區間。

4.5 景觀設計調査

<說 明>

景觀係由該地區之地形與氣候等基礎條件所形成的生態系、文化與風土構成,非只能以風 景或色彩表現。亦即,應依據溪流空間攪動或土地利用所形成生態系與文化特性打造景觀,景 觀設計則應釐清構成該景觀特性,實施規劃與設計應避免破壞該地區生態系與地區居民文化、

風土。因此,應依據溪畔林調查、土地利用調査等,掌握形成景觀構造之特性,明確設定溪流 保護工基本方針,據此規劃、設計溪流保護工。

實施上述調查應充分掌握地區特性並注意下列項目。此外,規劃階段地方政府機關(市町村 層級)應努力整合依據景觀綠地三法所設定景觀相關基本理念,檢討是否充分考量景觀要素與資 源,實施相關對策。此外,應配合依據砂防景觀指引或歷史性防砂設施指引,成立之景觀要素 與資源,擬定對策。

①安全性:前提條件為須解決治水相關課題。應隨時釐清課題內容、瞭解解決該課題所需之對 應,確實地與利害相關人士交換資訊。

②永續性:避免只做短期設計,而應從長遠角度進行設計。

③公共性:應採納多數居民意見,設計時避免偏特定方向。規劃實施溪流保護工地區若有指定 之基本理念或景觀地區、歷史性防砂設施時,應予以整合。

④環境性:規劃實施溪流保護工之對象空間,一般而言;規模會擴大,因此應充分配合地區之 景觀設計調査應設定溪流保護工規劃基本方針,調查該地區之文化、風土民情與景觀。

土地利用調査旨在掌握該地區保全對象分布狀況與溪流背後地土地利用狀況,掌握可作 為洪水洪氾等滯洪空間之地區。

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自然、歷史、文化與周邊設施,設計、活用河川療癒功能而讓空間整備融入 地區整體景觀。

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5. 溪流保護工之規劃

5.1 基本方針

為了讓溪流保護工發揮其確保地區安全、保護溪流生態系等功能,溪流保護工應於溪流 空間內適當配置防砂構造物(固床工、護岸工、帶工、丁壩工等) 。

<說 明>

溪流保護工需一併納入該地區周圍環境,依據第4章之調查說明,整理溪流空間所需機能,

擬定規劃基本方針。此外,本基本方針應具彈性,配合整治中與整治後的環境變化修正。

① 基本方針之設定

設定溪流保護工基本方針應先確認溪流保護工所需具備機能。從確保地區安全的角度來看,

溪流與保全對象之位置關係、溪流周邊土地利用狀況及溪流上游區域荒野狀況,關係非常密切,

應實施對策如下。

1) 保全對象與溪流不相鄰之地區

這類地區應儘量避免改變現況溪流,確保溪流多樣性與連續性。即使目前保全對 象並未與溪流相鄰,但將來若土地高度利用、溪流附近也開發,災害潛勢會提高,因 此應事先確保緩衝空間。這類空間成為土砂或洪水暫時停留地點,能提高周邊及下游 區域保全對象之安全。應積極規劃、納入這些可確保緩衝空間的區域。

土石流流出區間下游若要發揮溪畔林的環境保護機能,應在確保治水安全的條件 下,留下溪畔林。此時可評估因應洪水時土砂二次移動與溪畔林漂流木化對下游的影 響,考慮設置漂流木攔阻工等漂流木對策設施。

2) 保全對象與溪流相鄰之地區

土地持續開發利用之都市區域與郊外,與溪流相鄰之保全對象可能因為洪水紊流 及溪床高程劇烈變動、溪岸侵蝕等造成災害。這類地區應先充分評估溪流上游區域荒 野狀況,讓洪水流安全流下,防止災害發生。

土石流流出區間域下游堆積區,為確保治水安全,可留下溪畔林,溪畔林基地可 能受侵蝕範圍,基本上應適度砍伐,適度設置固床工、護岸工等。溪床坡度小於 2°的 區間,則最好留下溪畔林。

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如上述,規劃溪流保護工應掌握與保全對象之位置關係、土地利用狀況及相關法 令(景觀綠地三法、外來生物法等)(參照圖 3-3)。

② 溪流多樣性與連續性之保護

保護溪流生態系應維護溪流多樣性與連續性。因此,自然溪流應避免改變溪流橫斷面形狀 與縱斷面形狀,檢討可確保安全度之方法。

<維護溪流之多樣性與連續性>

圖5-1 溪流保護工之規劃

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-

5.2 溪流保護工對象範圍之設定

溪流保護工對象範圍應掌握過去深槽線變化、溪畔林生長範圍等水量變動伴隨產生之物 理與化學影響範圍,以及土地利用狀況等設定之。

<說 明>

為維護溪流多樣性與連續性,最好劃設溪床或溪岸、河岸階地等土砂流出且受攪動變動之 不安定基地為溪流保護工對象範圍。

日本高度經濟成長期後土地高度利用,許多住宅地等保全對象緊鄰溪流,溪流與保全對象 之緩衝空間越來越小。無此狀況的案例應設定較大溪流保護工對象範圍以確保緩衝空間,防範 土砂災害於未然。

因此,為確保溪床或溪岸、河岸階地等土砂流出受攪動變動之不安定基地、發揮第2節所 示土砂災害防止功能之土地利用誘導機能,應儘量擴大溪流保護工對象範圍。

(37)

-

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◇溪流保護工對象範圍

基本上主要針對溪流空間(過去深槽線變化或溪畔林生長範圍等水量變動伴隨產生物理與 化學之影響範圍),以溪畔林調查或土地利用調查等,瞭解溪流空間變化及現行土地利用狀 況,儘量大範圍地設定。

◇管理範圍大小

劃設溪流保護工對象範圍,應納入管理用道路。

◇土地利用之引導機能

溪流保護工對象範圍內應適度引導居民限制土地利用,防範土砂災害於未然。

圖5-2 溪流保護工對象範圍之構想 設定可形成多條深槽線

之大範圍溪 流 空 間 為 砂防指定地

常態時沿主河道流 下

砂防指定地

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-

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-

5.3 計畫對象流量

<說 明>

計畫對象流量基本上應依據計畫降雨量之年重現期(計畫規模)評估之。特別是發生過大 規模災害的溪流,設定前應充分瞭解相關災害紀錄。但整合下游河川之整治規模決定計畫規模,

最好先整理該地區或周邊到目前為止發生災害之規模等,瞭解居民之共識。

計畫規模的大致基準,可配合河川及其重要度分成A 級、B 級、C 級、D 級與 E 級 5 個等 級,各分級所設定的對象降雨基準如表 5-1所示。

表 5-1 河川重要度與計畫規模

(建設省河川砂防技術基準(案)同解説計畫編 2.4.2)

確認計畫規模後,應以砂防設計公式集所列下述方法決定計畫對象流量。

計畫對象流量為計畫降雨率所算出流量乘以土砂含有率之值,一般使用合理化公式。

𝑄𝑄 = 𝑄𝑄

× (1 + 𝛼𝛼 ) 𝑄𝑄′ = 1

3.6 ∙ 𝑓𝑓 ∙ 𝑟𝑟 ∙ 𝐴𝐴 Q

:對象流量(m3/sec)

Q'

:合理化式公式所算出之洪峰流量(m3/sec)

α

:含砂率

f

:逕流係數

r

:洪水到達時間内之平均雨量強度(mm/h)

A

:流域面積(km2

除此之外也可以比流量算出對象流量。但無降雨數據之流域,或以其他公式算出的值異常大,也 可使用這種方法。

計畫對象流量應依據過去之災害紀錄、計畫對象流域大小、計畫對象之地區社會經濟重要性、

所推估之災害大小等,綜合判斷之。

河川重要度 計畫規模(計畫降雨之降雨量年重現期) 大於200

小於10

年重現期之倒數

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-

32

-

適合應用合理化公式的河川多為流域面積小(約小於100 ㎞2,或從流域最遠點算起到達時 間約 2小時左右)且流域無貯留現象。或有需考量貯留現象之河川,及其他河川必要時可使用 貯蓄函數法或單位圖法。

以合理化公式算出流量可用圖 5-3瞭解其概略值。

此外,此處除了計畫對象流量之外,維護溪流空間多樣性與連續性所需流量規模參考值方 面,也整理了中小規模洪水時與平常時的流量。

圖 5-3 以合理化公式計算洪峰流量之圖(砂防設置設計公式集(入門))

① 逕流係數

設定合理化公式所使用之逕流係數 f ,應先瞭解流域之地質、地被覆蓋、植生、形狀、開 發狀況等。除了參考日本内地河川洪水時物部公式所算出之值(參照調査編第 5 章)與標準逕 流係數(參照同計畫編第 2 章),也可參考表 5-2~表 5-50。

洪峰流量

洪水到達時間內 的平均雨量強度

𝑸𝑸′ = 𝟑𝟑.𝟔𝟔 𝟏𝟏 ∙ 𝒇𝒇 ∙ 𝒓𝒓 ∙ 𝑨𝑨 Q’:洪峰流量(m3/sec)

f :逕流係數

r :洪水到達時間内的平均雨量強度(mm/h)

A :流域面積(km2

平行 逕流係數

(40)

-

33

-

表 5-2 日本内地河川之逕流係數 f (物部)

(本間ほか)

表 5-3 標準逕流係數(河川砂防技術基準(案)計畫編)

表 5-4 砂防指定地及地滑防止區域內住宅區整地等大規模開發審查基準

(建設省河川局砂防部)

表 5-5 計算防災調節池排洪口等設計流量所使用之逕流係數標準值

(地區振興整備公團,1979)

② 洪水到達時間

合理化公式所算出洪水到達時間之定義為流域最遠地點降雨到達該流域出口所需時間,原 則上是「雨水由流域進入河道所需流入時間」與「河道内洪水傳導時間(流下時間)」之和。略 大的流域若流入時間遠小於流下時間,多可不計流入時間,小流域有常流水的河道較少,因此無法

(本間等)

陡峭山地

第三紀(古近紀、新近紀)層多山地區 有起伏之土地及樹林

平坦耕地 灌溉中的水田 山區河川 平地小河川

流域內過半為平地之大河川

建築物密集市區 一般市區 旱田、荒地 水田 山區

第三紀(古近紀、新近紀)層山地 有起伏之土地及樹林

平坦耕地 水田

住宅區整地後的地區

新事業試辦場地、高爾夫球場

土地利用狀況 逕流係數 備 註 開發前

開發後(1)

開發後(2)

山林、原野、田地面積大於70%之流域 不透水面積比例約小於40%之流域 不透水面積比例約大於40%之流域

不透水面積指估計全部建築物屋頂面積、鋪設道路面積及鋪設停車場面積等的和。

(41)

-

34

-

省略計算流入時間。流入時間的值只是粗略標準值,替代計算方案是將一直到達形成谷地型態的地點都視 為河道,計算出流下時間。

1) 洪水流下時間(T0

・Kraven 式

T

0

= L /W

T

0 :洪水流下時間(sec)

L

:河道長度(m)

W

:洪水水流速度(m/sec)

I

:河道坡度

(砂防設計公式集)

・Bayern 地方公式(Rziha 式)

T

0

= L /W

W = 20 ⋅ ( H / L )

0.6

T

0 :洪水流下時間(sec)

W

:洪水水流速度(m/sec)

H

:河道高低差(m)

L

:河道長度(m)

〈適用範圍〉河道平均坡度 H/L>1/20

・(參考)土研式

自然流域 𝑇𝑇 = 2.40 × 10−4 � 𝑙𝑙 √𝑠𝑠 ⁄ �0.7

都市流域 𝑇𝑇 = 1.67 × 10−3 � 𝑙𝑙 √𝑠𝑠 ⁄ �0.7

T

:洪水到達時間(h)

l

:流域最遠點到流量計算地點之河道長(m)

s

:流域最遠點到流量計算地點之平均坡度

〈適用範圍〉・都市流域:流域面積<10 ㎞2 平均坡度s>1/300

・自然流域:流域面積<50 ㎞2 平均坡度s>1/500 圖 5-4為 Kraven 式,圖 5-5為以土研式計算洪水流下時間時,可瞭解概略值。

(42)

-

35

-

圖 5-4 洪水流下時間(Kraven 式)(砂防設計公式集)

圖 5-5洪水流下時間(土研式)(砂防設計公式集)

T0 = L /W

T0 :洪水流下時間(sec) L :河道長度(m)

W :洪水水流速度(m/sec)

I :河道坡度

l :流域最遠點到流量演算地點為止之河道長(m)

s :流域最遠點到流量計算地點為止的平均坡度

洪水流出 T/60min

洪水到達 60Tmin

河道長 L (m)

河道長 l (m)

都市流域

自然流域

(43)

-

36

-

2) 洪水流入時間(T1

洪水流入時間(指洪水到達流域內河道之平均流入時間)。因流域排水路整備狀況而異,

但可依推估後續整備狀況設定之。一般而言,也可以下式標準設定之。

山區流域 2 ㎞2 30min 特別陡峭之斜面流域 2 ㎞2 30min

③ 洪水到達時間内的平均雨量強度

洪水到達時間内的平均雨量強度,應依據各地降雨量實測值統計,可依降雨持續時間 之關係,選用Talbot 型、Sherman 型等不同類型呈現之。

若只能取得日雨量,可推估任一持續期間內雨量強度的公式,如下式所示。

1) 物部式

𝑟𝑟𝑡𝑡 = 𝑟𝑟24 24 �

24 𝑡𝑡 �

𝐾𝐾

r

t

t

時間内的平均雨量強度(mm/h)

r

24 :日雨量(mm)

t

:洪水到達時間(h)

K

:2/3

以此公式計算t時間内的平均雨量強度時,可由圖 5-6瞭解其概略值。

圖 5-6 由日雨量推估t時間内平均雨量強度之公式(物部式)

(砂防設計公式集)

𝒓𝒓𝒕𝒕 = 𝒓𝒓𝟐𝟐𝟐𝟐 𝟐𝟐𝟐𝟐 � 𝟐𝟐𝟐𝟐

𝒕𝒕 �

𝑲𝑲

rt t 時間内的平均雨量強度(mm/h) r24 :日雨量(mm)

t :洪水到達時間(h)

K :2/3

t時間內的平均雨量強度(mm/)

數據

圖 5-11  直轄砂防施工河川流域面積~比流量(中部)(砂防設計公式集)
圖 5-12 直轄砂防施工河川流域面積~比流量(近畿,中國,四國,九州)

參考文獻

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