2009年11月6日

水能載舟 亦能覆舟—河川與災害

作者/謝德勇(任職工業技術研究院能源與環境研究所)

自古人類文明即沿河道而發展,面對氣候變遷,災害勢不可避免,因此我們必須了解河川與災害的特性,儘可能降低災害的規模。

台灣地形狹長,中央山脈縱貫全境,除東部地區之卑南溪、秀姑巒溪及花蓮溪三水系,係沿花東縱谷呈南北流向外,其餘大小溪流多以中央山脈為分水嶺,呈東西流向分注入海。另外,因受台灣河川分水嶺中央山脈偏東影響,西部河川較東部為多且長。台灣地區河川依流域、防洪、水資源重要性、經濟發展狀況及行政管理等因素,區分為中央管河川25個水系、縣市管河川91 個水系,分層辦理河川整治及管理工作,以維護河防安全與河川環境。

台灣河川的特性

台灣河川受地形氣候等因素影響,其特性可簡單歸納為以下幾點:

一、流路短:台灣南北長394公里,東西寬約140公里,屬於狹長的幾何地形,再加上台灣河川均以南北向的中央山脈為分水嶺,因此具東西流向特性的台灣河川普遍具有流短的特性。台灣最長的河川為濁水溪,長度約186 公里,流路超過100 公里的河川僅6條,最短的中央管河川為四重溪,長度約32公里。對照世界最長的三條河川——非洲的尼羅河(6671公里)、南美洲的亞馬遜河(6500公里)與中國大陸的長江(6363公里),可突顯台灣河川流短的特性。

二、河床坡降大:河床坡降定義為兩參考點的高度差除以兩點間的距離。台灣海拔高度高於1000公尺以上面積占全島31.5%,介於100~1000公尺面積約為31.3%,屬於多山脈的地區。換言之,台灣河川起點多位於高海拔地區,再加上流路短,因此多呈現較大的河床坡降。台灣河川上游河床坡降多超過0.01 ,下游則介於0.002~0.005間,相較於其他國家的河床坡降,可明顯看出台灣河川坡度陡峻的特性。

三、流域面積小、比流量大:比流量定義為集水區逕流量除以集水區面積,代表集水區單位面積可產生的逕流量大小。逕流量與降雨量、降雨強度息息相關。台灣地區年平均降雨量為2500 毫米,約為世界平均年降雨量之三倍多,再加上降雨強度也大(台灣不同降雨延時的最大降雨量,約為世界降雨最大值的89%),所以對應的集水區逕流量亦偏大。且台灣河川流路短,集水面積普遍較小,因此,台灣河川的比流量均較世界重要河川高很多。

四、河川水量豐枯懸殊:台灣豐水期(5月至10月)與枯水期(11月至4月)之雨量比值平均為3.5;南部高達9,北部雖好一點,但也達1.6 。這些雨量常集中在幾場暴雨之中,在南部通常5~7場的暴雨量就可達全年雨量的70%。台灣河流集水區坡度陡、落差大,一下大雨就匯集成流湧出;而因蘊藏水源的能力差,不下雨時河流幾無流量,導致洪枯期流量懸殊。在夏秋兩季,因颱風或暴雨容易形成水災,而冬春之際常生乾旱,河川常呈乾涸。

五、河川洪峰流量大、洪峰到達時間短:台灣河川因坡陡、流短、比流量大,因此相較於大陸型的河川(如圖四中的萊茵河與田納西河),台灣河川洪峰流量特大,洪峰到達時間相對短很多。

六、河川含砂量高:台灣河流上游的集水區多屬較新的岩層,其特性為容易風化、容易被水侵蝕;且因為坡度陡峻,暴雨時地表逕流流速大,地表土壤沖刷激烈。此外,因為台灣位於地震發生區,歷年的地震常產生大量的山崩,例如921集集大地震,導致草嶺清水溪被崩落的土石掩塞,而生成草嶺潭;中橫公路的大量山崩以致大甲溪溪水土石、砂石遽增,暴雨來時溪水濁度增加;這些原因都會使河流的含砂量增高。根據水資會分析,台灣河川的年總輸砂量約3.23億噸,單位面積輸砂量為每平方公里1.06萬噸,許多河川的單位面積輸砂量,均列屬世界最大輸砂量河川。【更詳細的內容,請參閱第479期科學月刊】

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