動機與目的

1. 測量各河段 之石頭礫徑 石頭粒徑大小與坡度之相關性 實地勘查 頭前溪 地圖套疊 Google Earth 實驗 收集資料 統計頭前溪上中下游土石流分布範圍 土石流 災害防治 測定上中下游的河川特性 摘要 本研究以坡度和粒徑分布為主題，結合頭前溪現場調查及實驗比對土石流災害。採用下列研究方法： 1.蒐集資料 2.實地勘查3.實驗進行。 實驗說明土石流災害發生於上、中、下游的差異性，比較各種防治工程的利弊，以下列方式進行：1.坡度與礫徑分布2.土石流之防護工程，同時佐證實察照片配合進行災害發生的實驗，並模擬防治土石流之工程，提出對頭前溪土石災害之具體建議。 動機與目的 今年(99年)在尖石嘉樂部落溪谷烤肉，發現山區壯觀的美景其實伴隨著台灣地質不穩與河岸易變的特色而改變。98年莫拉克颱風引發八八水災，導致數起河道土石流災害，小到土石滑落阻礙交通，大到土石流滅村，重創南台灣。或許新竹的頭前溪也會瞬間山河變色，而喚醒本組對頭前溪的防災意識。因土石流會造成嚴重的危害，所以土石流防治已經成為現今水土保持的重要課題。以下為研究目的之重點呈現： 一、了解河川土石流之發生範圍 二、坡度與土石流發生之關係 三、認識頭前溪之土石流災害 四、石礫大小和災害之關係 五、了解水土保持工程之效果 我們是這樣做的 圖(一) 土石流流動示意圖 一、收集資料─土石流災害的生成 • (一) 土石流災害之型態： • 1、淤埋 2、沖刷 3、堵塞 • 4、撞擊 5、溪流改道 6、磨蝕 (二) 造成土石流的條件： 1、充足的水源。 2、足夠的堆積物。 3、有效之溪床坡度。 4、山坡不當開發。 圖(二)新竹地區土石流潛勢圖 二、實地勘查： 根據本組三次實地勘查頭前溪的記錄如下： 表(一)頭前溪實察記錄

2. 根據本組三次實地勘查頭前溪的坡度與土石流災害之關係如下： 根據本組三次實地勘查頭前溪的坡度與土石流災害之關係如下： • (一)上游：(坡度平均39m/1000m) • 觀察到上游的坡度高、流幅較窄，河床兩側山壁裸露(如圖三) ，且多為V字型峽谷，河谷向下侵蝕深。土石流災害型態以河流改道、沖刷和撞擊為主，且有許多巨大石礫散布河道兩岸。 • (二)中下游：(坡度平均11m/1000m) • 中游進竹東河濱公園一帶， 出現河階(如圖四)。 第一階為竹東鎮及芎林鄉市區、 第二階為河濱公園和堤防，第三階為頭前溪河道。河道兩岸坡度漸緩，已無上游般明顯的下蝕，流幅寬、堆積漸多，石礫分布較稀疏，有淤埋情形。下游及出海口處，坡度平緩，已無明顯侵蝕現象，泥沙堆積於出海口形成三角洲。 • 由實察結果推測是因土石流多次發生於上游而殘留為數眾多之大型石塊。而中游以下大型石塊不僅少見，河川也以堆積作用為主，應為土石流較少出現之範圍。因此，我們將利用以下實驗推估假設之正確性。  水 流 方 向 • (一)架設可調式三角架：如圖(五)左 • 1. 鋪設防水布 • 2. 150g之石頭 • 2.1 大石：0.6~1.0cm • 2.2 細石：0.1~0.6cm • 2.3 細沙：0.1cm以下 • 3. 水量300c.c.(可固定水量之水龍頭 • 開10秒；60c.c./1sec) 三、實驗： 圖(五)實驗器材俯視圖 • (二) 土石流防治設施：如圖(五)右 • 1. 架設三角架，以坡度9°作實驗 • 2. 分別把10公升的沙土堆於防治設施兩側15cm處，約8cm高 • 3. 水量4000c.c.(可固定水量之水龍頭20秒；200c.c./1sec) • 4. 觀察土石被沖走之情形，並記錄河道上之土石分布 我們的發現 一、坡度與土石流發生之關係： 坡度越大，流速越快，土石流發生越頻繁。上游地形陡峭造成撞擊、侵蝕作用，當河道兩岸地質脆弱，會導致溪流兩側出現磨蝕、改道，造成災害。 圖(三) 上游： (坡度39m/1000m) 平均坡度較高，災害型態以沖刷為主，且河床兩側山壁裸露，河谷向下侵蝕較深。 圖(四) 中游： (坡度11m/1000m) 頭前溪竹東火車站一帶坡度漸緩。因此堆積漸多，發現河道兩岸形成較寬流幅、型態以漫流河道為主，並無上游般明顯的下蝕。 邊坡泥土 邊坡泥土

3. 實 驗顯示9°以上的較陡河段堆積物多屬大礫徑石塊，和土石流沖刷過程相似。同時與實際觀測頭前溪中、上游出現土石流的範圍吻合。因此，為避免土石流災害出現更嚴重的結果，應利用適當的河道整治工程，以防災害範圍延伸至下游更遠、坡度更小的區域 。接下來的實驗將模擬河川的防治工程，進行不同壩體之比較。 二、常用土石流防治工程比較： 結論 • 實驗顯示最有效之工程 • 保護河岸，減緩邊坡侵蝕 • 減少邊坡成為土石流堆積物的機會 • 降低災害發生的可能性 • 破壞河岸生態的可能 • 台灣最常使用的河川整治工程 • 若水量在短時間內流量過大，河水溢出攔砂壩，會嚴重侵蝕邊坡，造成攔沙壩潰堤、損毀 • 易引發嚴重之土石流災害 • 屬於可減緩水流的攔沙壩 • 可阻擋泥沙及可能造成災害的大石頭 • 適合使用在過陡或無法整治的河川邊坡 • 對生態影響較低 • 1. 河川礫徑比對：(1)上游多礫石、(2)中游為鵝卵石、(3)下游多泥沙 • 2. 坡度與石礫分布之關係：坡度越大，石礫分布越少，礫徑也較大坡度越小， • 石礫分布越多，堆積量也較多 • 3. 土石流防治原則： (1)降低下滑力 (2)穩定邊坡 • (3)減少岸邊堆積物 (4)避開地質不穩之區域 • 4. 土石流防治工程比較： (1)梳子壩：適合坡度較陡、水流較急，且對環境影響小 (2)攔沙壩：容易因過於強勁的水流，導致潰決 (3)邊坡護欄：效果較佳 ，但可能對環境造成的破壞較大 • 次專題，實際重現土石流現場，了解其生成的原因 • 與造成災害的經過。由實驗我們體認，與其埋怨大自然的無情之餘，更應主動減少使用混凝土構造物，重建山坡地綠資源，才能獲得水土及生態資源永續發展。而新竹上游地區的各鄉鎮沖刷作用較劇烈，應朝向經濟、環境、社會之三者均衡發展，過度開發河岸土地將會使災害以更強、更頻繁的姿態出現。 圖(六) 石礫於河道散布統計 80為河道頂端，0代表全部被沖走 圖(七)石礫散布面積對相異坡度分布統計 80是河道頂端，0是全部被沖走 這 圖(八) 頭前溪河道整治景觀