7河川水利工程规划设计原则与应用

9898年度年度永續公共工程─節能減碳講習永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河川水利工程河川水利工程規劃設計原則與應用規劃設計原則與應用授課講師：主辦單位：行政院公共工程委員會、金門縣政府、連江縣政府29898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班簡報大綱一、工程設施對河溪水域之影響二、工程設施對生態環境之影響三、水利工程永續發展規設原則四、水利工程規劃設計個案探討在這一堂課你可以得到的永續思維：河溪與溼地特性、河川水利工程治理與永續發展、資材適用性與再利用性探討！39898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班永續發展之河川水利工程選用綠色材料注重維護管理注重維護管理營造綠色環境1.了解工程設施對河溪水域本身特性與生態環境之影響2.營造多樣化棲地供生物自然繁衍並永續生存資材應用問題與規劃設計原則廣採綠色工法因地制宜選擇適當工法，並達到節能減廢（如土方平衡）49898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班工程設施對河溪水域之影響59898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河溪因氣候、地形、土壤、植生及水文等因素的相互影響，而有不同的自然河溪型態河溪對各種人為的干擾會產生自然應變水利工程設施對河溪屬人為的干擾–在河溪尋求恢復其自然型態過程中，常會造成工程設施的破壞–若工程設施未受破壞，則河溪會處於不穩定狀態–河溪自然平衡狀態遭破壞後，會自然尋求另一個長期動態平衡狀態水利工程設施之規劃設計，需先了解自然河溪特性及受人為干擾時河溪之應變，始能設計相對穩定的河道W-1-1自然河溪特性（1/2）69898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河源段山區河溪源頭坡陡流急V形河槽砂石供給段搬運段中低海拔河溪坡度較緩出現洪水平原河溪呈現蜿蜒砂石輸送段沉積段低海拔河溪坡度平緩洪水平原平坦寬廣常呈蜿蜒型態河口段呈分歧狀泥砂沉積段W-1-1自然河溪特性（2/2）79898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班辮狀河段一般位於谷口坡度較陡且輸砂量大之河段，屬寬淺河道當洪水來襲時，常造成橫向沖刷，致河道漸寬當流量減小時，大顆粒砂石沉積於河床，而低流水量無法均勻分布於整個斷面而流路分歧形成河中島河中島W-1-2河溪流路型態（1/3）89898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班淺灘深潭順直河段一般位於坡度較平緩之丘陵河段，流速較緩、橫向沖刷力較小，水流僅能在河岸範圍內蜿蜒蜿蜒流路之凹岸形成深潭，凸岸形成砂洲，而直線段坡度較陡易形成淺灘砂洲W-1-2河溪流路型態（2/3）99898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班蜿蜒河段一般位於坡度平緩、流速緩慢河段河道輸砂量中大部分為細顆粒之泥砂河岸植生茂密而易造成河床下切蜿蜒河段之特性係一系列之凹岸深潭以較短之直線段連接，凸岸則淤積成砂洲砂洲直線段深潭W-1-2河溪流路型態（3/3）109898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班自然河溪依其常流量及河床質粒徑組成，形成不同的穩定斷面型態控制河槽斷面型態的流量稱為建槽流量，一般約為1.5年重現期的洪峰流量任何對穩定河槽斷面之改變，河溪常流量均會使其恢復原有的穩定斷面人為的工程設施會限制河槽的復原，河溪將形成另一類穩定河槽型態W-1-3河溪斷面型態（1/3）119898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河道寬深比寬深比為滿槽寬度與相應水深之比值，代表河岸穩定度，寬深比愈小，河岸愈穩定W-1-3河溪斷面型態（2/3）辮狀蜿蜒河道不穩定穩定河岸大小輸砂能力大小河溪水流剪力河床質粒徑寬深比其特性則介於蜿蜒與辮狀之間，斷面型態視其流量與河床質粒徑而異。大小大於40介於12至40小於12129898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河道深槽比深槽比為洪水位寬度與滿槽寬度之比值，可視為河谷向下切割之程度，其中洪水位寬度為滿槽水深2倍時之河面寬深槽比愈小表示河槽下切愈嚴重，愈大表示洪水平原愈發達W-1-3河溪斷面型態（3/3）輕微深切型大於2.2類型深槽比中度深切型深切型1.41~2.2之間1.0~1.4之間139898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班W-1-4溼地特性與價值（1/3）溼地特性「溼地」是水陸相連之處生態相最為豐富、生產力最高的地區。一般來說，溼地擁有經常性或間歇性地被水淹沒、高濕度的土壤、及典型水生植物等三大特徵，且為許多水鳥賴以覓食的棲息地過去河口地區的自然溼地較受重視，事實上台灣四面環海，溼地的分佈與類型非常多元，除了持續關注自然溼地的保育外，近年也開始重視如何營造豐富多樣又生機盎然的人工溼地，如高雄市洲仔溼地149898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班W-1-4溼地特性與價值2007年底，內政部營建署評選75處『國家重要溼地』，並區分「國際級」、「國家級」、「地方級」三類，然後續相關機制仍有待建置右圖為南部地區國家重要溼地分布圖，其中國際級溼地包含曾文溪口溼地及台南四草溼地資料來源：台灣溼地保護聯盟第七屆金質獎159898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班W-1-4溼地特性與價值（3/3）溼地的重要意義過去溼地被視為沒有價值的地區，常被以填土或排水的方式建構出農業、漁業或工業用地，或將溼地供作垃圾堆置場所，近二十年來才受到重視且有許多文獻及研究陸續建立溼地不僅是水的重要源頭，溼地的形成亦多與地表或地下水文有密切關係，對於水文系統收支的平衡扮演重要的角色1.穩定水文平衡淨化水質以及轉換養分與廢物的功能，使許多溼地的建置都應用在改善地區河川水質功能上3.強化水質淨化溼地的水體與水生生物，對於二氧化碳及其他溫室氣體的降減，具有明顯作用5.緩和氣候變遷溼地破壞造成遷移性鳥類無處可去，飛往飼養場覓食，混雜的結果遂將禽流感病毒傳染給家禽，間接影響人類健康6.降低健康威脅善用溼地工程，預留洪水宣洩空間，可有效降低洪患威脅，並對於當今氣候變遷的「調適」功能有高度意義2.防制洪水溢淹為陸岸、水濱與水域無數生物的重要棲息空間，可發揮對於生態系統所受損失的「補償」功能4.彌補生境損失效益優點169898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班堤防興建堤防興建之目的為防止河溪氾濫而造成生命財產損失堤防興建後會束縮洪水平原的寬度，進而抬高水位、增加流速、增加河溪輸砂能力，會對河道造成沖刷，降低河床高程、減緩河床坡降原河道水位抬升原洪水位原河床堤防河床沖刷W-1-5工程設施對河溪水域之影響（1/6）179898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河道拓寬為增加河道的通水能力，常將低水河槽拓寬，並興建護岸以保護河岸的安定斷面加寬使常流量流速降低，導致河床淤積，河道會趨向於恢復其原來的斷面型態拓寬之河道常會因兩側淤積而形成一複式斷面，而流路則會在河道中蜿蜒原河道原河道護岸淤積W-1-5工程設施對河溪水域之影響（2/6）189898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河道束縮寬淺的河道常因兩側土地開發利用而將河道束縮橋樑之橋台與橋墩之設置及丁壩之興建均會束縮河道河道束縮後水流將侷限於較小的通水斷面，會造成河床沖刷為保護水流橫向沖刷則設置護岸，保護河岸之安定，然護岸基腳埋深度不足時，水流淘空基腳將導致護岸破壞護岸必須有足夠的強度抵擋水流的作用力，始能維持護岸的安定原河道護岸沖刷原河床W-1-5工程設施對河溪水域之影響（3/6）199898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河床淤積堰壩原河床河床沖刷堰壩興建河溪中常因水資源利用而興建水壩或攔河堰以調蓄水源或抬高水位取水堰壩的上游側因水位抬升而致流速緩慢，導致水流挾帶之泥砂沉積於堰壩上游堰壩下之水流中含砂濃度甚低，導致河床沖刷下降，下游河段坡度變緩W-1-5工程設施對河溪水域之影響（4/6）209898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河床沖刷固床工原河床固床工設置在河床長期沖刷的河段，常採用固床工穩定河床，使河床下降侷限於預期的深度固床工的設置即在河床下降坡度變緩之情況下，將河床變成階梯狀固床工之設置可降低河道輸砂能力W-1-5工程設施對河溪水域之影響（5/6）219898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班溼地規劃國內許多人工溼地經常是在對於生態及周邊環境不夠了解的情況下貿然開挖，風險頗大側重景觀設計角度，設置許多人工設施引進外來種生物，造成環境的破壞僅考慮水質淨化功能，未考量生態復育及環境保護保持近自然狀態，卻缺乏後續管理計畫地點選擇不妥或各項配套措施不完善W-1-5工程設施對河溪水域之影響（6/6）植物水土不服相繼枯萎散發惡臭的生態景觀池229898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班工程設施對生態環境之影響239898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班河溪生態系食物網小型魚類大型魚類蟹蝦浮游動物細菌真菌藻類水邊落葉雜食性水棲昆蟲捕食性水棲昆蟲消費者生產者分解者死亡的水中生物屍體W-2-1河溪生態特性249898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班以浮水性與挺水性者為主以浮水性與挺水性者為主以附著性藻類為主水生植物多屬水質未受污染種類多屬冷水性與急流性者多為大顆粒的卵塊石坡度陡、水流急、溫度低，濱溪植物多為喬木及雜木林，遮蔽率甚高上游段多為細顆粒之泥砂多為卵礫石河床以耐污染性及緩流性者為主，大型或洄游性者多以附生藻類為食的緩流性者為主魚類以濾食者最優勢數量增加，以濾食與植食者為優勢水生昆蟲河道寬闊、流速緩慢、濱溪植物以禾本科為主，遮蔽率甚低，灘地常種植經濟作物下游段坡度較緩、河幅漸寬、水流較緩而溫度較高，濱溪植物漸由灌木取代喬木，遮蔽率較低中游段型態河溪生態縱向消長259898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班269898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班巨型棲地指流域及河段，一般介於100~1,000m之尺度，整體而言，該尺度之環境相對較穩定中型棲地指能反應水生物棲息環境多樣性之水域型態棲地，又稱為魚類棲地，一般介於1~10m之間微型棲地指水流型態、河床結構、水質及岸邊覆蓋度等，為直接影響生物生物個體行動之指標，一般為0.1m之尺度W-2-2河溪棲地型態279898年度永續公共工程─節能減碳講習年度永續公共工程─節能減碳講習河溪水域班河溪水域班多樣性棲地自然河溪的流路與斷面型態變化，形成多樣性的生物棲地，包括生物覓食、產卵、孵育的空間蜿蜒的流路、多變的斷面、多孔隙的河岸、未封底的河床等，均可藉由水流的力量而形成多樣性的生物棲地溼地建置的目標需確立，究竟是針對某些物種抑或多目標與生物多樣性，應有不同的處理方式避敵與避難空間河溪生物常有天敵，亦常受洪水侵襲而需避難，必須提供天敵掠奪之保護與洪水時的避難空間河岸與水生植物河岸植生可提供水域遮蔭效果，其落葉